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Erforsche die Batterie Discover the Battery Découvre la pile Nr./Art. 761414 © Arnulf Betzold GmbH

Erforsche die Batterie - Betzold

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Erforsche die BatterieDiscover the BatteryDécouvre la pileNr./Art. 761414

© Arnulf Betzold GmbH

Hinweise / Notices / Notes

Warnhinweise für sicheren und korrekten Gebrauch �Achtung! Nicht für Kinder unter 3 Jahren geeignet. Kleine Teile. Erstickungsgefahr! �Wenn normale Batterien leer sind, versuchen Sie keinesfalls diese aufzuladen, sondern tauschen Sie sie gegen neue aus. �Lassen Sie alte Batterien nicht über eine längere Zeit in dem Batteriehalter eingelegt. �Achten Sie beim Einsetzen der Batterien auf die Abbildung, wie Plus- und Minuspol der Batterie liegen müssen! �Setzen Sie die Batterien weder Feuer noch hohen Temperaturen aus! �Aufladbare Batterien dürfen nur unter Aufsicht von Erwachsenen geladen werden. �Aufladbare Batterien sind aus dem Set herauszunehmen, bevor sie geladen werden. �Die Anschlussklemmen dürfen nicht kurzgeschlossen werden.

Hinweise zur EntsorgungBitte entsorgen Sie die Verpackungsmaterialien nach dem Auspacken sofort umwelt-gerecht. Folien stellen eine Erstickungsgefahr für Babys und Kleinkinder dar.Entsorgen Sie das ausgediente Spiel bitte über den Hausmüll.

Hinweise zur Entsorgung von BatterienAltbatterien dürfen nicht in den Hausmüll. Verbraucher sind gesetzlich verpflichtet, Bat-terien zu einer geeigneten Sammelstelle zu bringen. Sie können sie aber auch überall dort abgeben, wo Batterien verkauft werden. Altbatterien enthalten wertvolle Rohstoffe, die wiederverwertet werden.Die Mülltonne bedeutet: Batterien und Akkus dürfen nicht in den Hausmüll.

GarantieSie erhalten über die gesetzliche Gewährleistungsfrist hinaus (und ohne dass diese eingeschränkt wird) 2 Jahre volle Garantie. Das heißt, Sie müssen nicht nachweisen, dass defekte Ware schon beim Kauf schadhaft war. Wenden Sie sich im Garantiefall an den Händler, bei dem Sie das Produkt erworben haben.

Warning notice for a safe and correct method of use �Warning! Not suitable for children under the age of three years. Small parts - danger of suffocation! �Normal batteries are not rechargeable! Replace used batteries with new ones. �Do not keep used batteries in the battery holder for a longer period of time. �Please take care to match the right polarities! �Do not expose batteries to fire or high temperatures! �Rechargable batteries must only be charged under the surveillance of adults. �Please remove recharchable batteries from the set before charging them. �The connection terminals must not be short-circuited.

Notes for disposalPlease dispose of all packaging material immediately after unpacking in an environ-mentally-friendly fashion. Plastic wrappings represent a danger of suffocation for small children. Please dispose of the used article according to local ordinance regulations.

Notes for disposal of batteriesUsed batteries are not to be disposed of with household waste. Consumers are legally obligated to return batteries to the appropriate collecting points. They can also be taken to any place where they are sold. Used batteries contain valuable resources, which can be recycled.The sign with the crossed out waste container means, that batteries and rechargeable batteries are not to be disposed of in household waste.

GuaranteeIn addition to the legal guarantee (and without reducing it) you receive 2 years of total guarantee. That means, you do not have to prove that articles were already damaged at purchase. In case of guarantee, contact place of purchase.

EN

Avertissements pour une utilisation en toute sécurité �Attention! Ne convient pas aux enfants de moins de trois ans. Petites pièces. Danger d’asphyxie! �Lorsque des piles ordinaires sont vides, surtout n’essayez pas de les recharger, mais remplacez les par des neuves. �Ne laissez pas les piles sur une longue période de temps dans le boitier pour piles. �Respectez la position des pôles + et -! �N’exposez pas les batteries à la chaleur ou au feu! �Les piles rechargeables ne peuvent être rechargées que sous la surveillance d‘un adulte. �Les piles rechargeables doivent être retirées de du set avant d‘être rechargées. �Les bornes de connexion ne doivent pas être court-circuitées.

RecyclageVeuillez éliminer le matériel d’emballage de manière écologique dès que vous en avez retiré le contenu. Les feuilles de plastique constituent un danger d’asphyxie pour les bébés et les petits enfants. Veuillez vous débarrasser du produit usagé en le mettant aux ordures ménagères.

Indications pour la mise au rebut des pilesLes piles usagées ne doivent pas être mises à la poubelle. Chaque utilisateur est con-traint par la loi de remettre les piles usagées dans un dépôt de ramassage approprié. Vous pouvez aussi les remettre là où l’on vend des piles. Les piles usagées contiennent de précieuses matières premières qui peuvent être réutilisées.La poubelle signifie : Les piles et les accus ne doivent pas être mis dans les ordures ménagères.

Garantie et pièces de rechangeVous avez une pleine garantie de 2 ans, au-delà des délais de garantie légaux et sans que ceux-là soient restreints. Cela signifie que vous ne devez pas prouver que la marchandise était déjà défectueuse lors de l’achat. Pour un cas de garantie, veuillez contacter votre revendeur.

FR

2 © Arnulf Betzold GmbH

Inhaltsverzeichnis / Contents / Contenu

Stückliste / Parts list / Liste des pièces ............................................................................................................................. 4Die Brennstoffzelle / The fuel cell / La pile à combustible ................................................................................................. 6

1 Modell 1 / Model 1 / Modèle 1 ........................................................................................................................................... 182 Modell 2 / Model 2 / Modèle 2 ........................................................................................................................................... 203 Modell 3 / Model 3 / Modèle 3 ........................................................................................................................................... 224 Modell 4 / Model 4 / Modèle 4 ........................................................................................................................................... 245 Modell 5 / Model 5 / Modèle 6 ........................................................................................................................................... 266 Modell 6 / Model 6 / Modèle 6 ........................................................................................................................................... 287 Modell 7 / Model 7 / Modèle 7 ........................................................................................................................................... 308 Modell 8 / Model 8 / Modèle 8 ........................................................................................................................................... 329 Modell 9 / Model 9 / Modèle 9 ........................................................................................................................................... 34

10 Modell 10 / Model 10 / Modèle 10 ..................................................................................................................................... 3611 Modell 11 / Model 11 / Modèle 11 ..................................................................................................................................... 3812 Modell 12 / Model 12 / Modèle 12 ..................................................................................................................................... 4013 Modell 13 / Model 13 / Modèle 13 ..................................................................................................................................... 4214 Modell 14 / Model 14 / Modèle 14 ..................................................................................................................................... 4415 Modell 15 / Model 15 / Modèle 15 ..................................................................................................................................... 4616 Modell 16 / Model 16 / Modèle 16 ..................................................................................................................................... 48

Tipps / Tips / ConseilsLies dir, bevor du startest, die folgenden Tipps zum Aufbau deiner Modelle durch.

Halte beim Befestigen der Zahnräder mit der Antriebsachse am Rahmen einen Abstand von 1 mm zwischen dem Zahn-rad und dem Rahmen ein.

Verwende die entsprechende Seite des Entferners, um Stifte (A) oder Achsen (B) aus dem Rahmen zu entfernen.

Bei einigen Modellen werden mehrere Zahn-räder in einer Reihe eingebaut. Achte darauf, dass die Zahnräder richtig ineinandergreifen, damit die Kraft des einen Zahnrades richtig auf das andere Zahnrad übertragen wird.Keep a distance of 1 mm between the

toothed wheel and the frame when fixing the toothed wheels with the drive axis to the frame. En fixant les roues dentées avec l’arbre de transmission au cadre, maintiens une distan-ce d’1 mm entre la roue dentée et le cadre.

Use the corresponding side of the remover, in order to remove the pins (A) or axis (B) from the frame.Utilise le côté correspondant de l’extracteur pour enlever les tiges (A) ou les axes (B) du cadre.

For some models, several toothed wheels will be installed in a row. Make sure that the toothed wheels cam in correctly in order to properly transfer the force of one toothed wheel correctly to the other toothed wheel.Pour certains modèles, on monte plusieurs roues dentées sur une rangée. Veille à ce que les roues dentées s’imbriquent correctement pour que la force de l’une des roues dentées soit transmise correcte-ment sur l’autre roue dentée.

Read the following tips regarding the assembly of your models before you start.Lis les conseils qui suivent concernant le montage de tes modèles avant de commencer.

Es werden eine Batterie Typ AA (Mignon LR6) und ein Akku Typ AA (Mignon HR6) benötigt. (Nicht enthalten)You will need two batteries type AA (Mignon LR6) and an accumulator type AA (Mignon HR6). (Not included)

Il faut deux piles type AA (Mignon LR6) et un accumulateur type AA (Mignon HR6). (Non fournis)

3 © Arnulf Betzold GmbH

1x 1x 2x 20x 20x

4x 2x 4x 2x 4x

2x 4x 2x 2x

2x 4x 4x 4x 2x

Stückliste / Part List / Liste de pièces

Entferner /Remover /Extracteur

Grundplatte /Base plate /

Plaque de base

Motorachse /Motor Axis /

Axe du moteur

Stift, kurz /Pin, short /Tige, courte

Stift, lang /Pin, long /

Tige, longue

3-Loch-Stange /3-hole Rod /

Barre à 3 trous

3-Loch-Dopplestange /3-hole double Rod/

Barre double à 3 trous

5-Loch-Stange /5-hole Rod /

Barre à 5 trous

5-Loch-Doppelstange /5-hole double rod /

Barre double à 5 trous

11-Loch-Stange /11-hole Rod /

Barre à 11 trous

15-Loch-Doppelstange /15-hole double rod /

Barre double à 15 trous

Stange, gebogen /Rod, bent /

Barre, courbée

5x5-Rahmen /Frame-5x5 /Cadre-5x5

5x10-Rahmen /Frame-5x10 /Cadre-5x10

5x15-Rahmen /Frame-5x15 /Cadre-5x15

Lochstange, geschlossen /Hole Rod, closed /

Barre à trous, fermée

Zahnrad, rot /Toothed wheel, red /Roue dentée, rouge

Zahnrad, blau /Toothed wheel, blue /Roue dentée, bleue

Zahnrad, gelb /Toothed wheel, yellow /

Roue dentée, jaune

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2x 2x 2x 2x 2x

10x 5x 2x 2x 2x

1x 2x 6x 3x 3x 1x

2x 1x 1x 1x 1x 1x

1x 2x 6x2x 2x 2x

Querträger /Cross beam /

Traverse

Achse, 30 mm /Axis, 30 mm /Axe, 30 mm

Achse, 70 mm /Axis, 70 mm /Axe, 70 mm

Achse, 100 mm /Axis, 100 mm /Axe, 100 mm

Doppelverbinder /Double connector /Connecteur double

Achsenverbinder /Axis connector /

Connecteur des axes

Verbinder /Connector /Connecteur

Gummiband, schwarz /Elastic band, black /Bande élastique, noir

Gelenk /Joint /Joint

Lampe, rot /Lamp, red /

Lampe, rouge

Motor /Motor /Moteur

Brennstoffzelle /Fuel cell /

Pile á combustible

Magnesium-Legierung/Magnesium alloy /

Alliage de magnésium

Verbindungskabel, rot /Connecting cable, red /Câble de liaison, rouge

Verbindungskabel, schwarz / Connecting cable, black /

Câble de liaison

Schalter /Switch /

Interrupteur

Würfel, leitend /Cube, conductive /Cube, conducteur

Spritze /Syringe /Seringue

Messflasche /Volumetric flask /

Flacon gradué

Bürste /Brush /Brosse

Batteriehalter /Battery holder /Support de pile

Batteriehalter, wiederaufladbar /Battery holder, rechargeable /Support de pile, rechargeable

Schlauch /Hose /Tuyau

Gummiband, weiß /Elastic band, white /

Bande élastique, blanche

7-Loch Stange /7-hole rod /

Barre á 7 trous

Achsenbefestiger /Axis fastener /

Fixation des axes

Riemenscheibe, groß /Pulley, large /Poulie, grande

Riemenscheibe, klein /Pulley, small /Poulie, petite

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Mit dem Lernlabor „Erforsche die Batterie“ kannst du verschiedene Modelle, wie zum Beispiel eine Taschenlampe oder eine Lade-station, bauen. Auf den folgenden Seiten findest du zu jedem Modell eine Bauanleitung mit einer Teileliste sowie einen QR-Code für ein Video. In den Videos wird dir gezeigt, was du mit den gebauten Modellen machen kannst.

Sicherheitshinweise für Eltern und Lehrkräfte1. Wir empfehlen, dass Sie die Modelle in der angegebenen Reihenfolge aufbauen. Sie finden bei den Modellanleitungen wertvolle In-

formationen aus dem Bereich der Technik und zum Thema chemische Batterie.2. Eltern sollten die Sicherheitshinweise mit ihren Kindern besprechen, bevor sie ihnen gestatten, die Modelle zu bauen.3. Versuchen Sie NIE, die Verbindungsdrähte oder anderes Zubehör an ein elektrisches Netz anzuschließen. Das könnte zu erheblichen

Schäden oder auch zu Verletzungen führen.4. Schützen Sie das elektrische Zubehör (Batteriehalterung, Batterieladegerät, Drähte, Motoren etc. ) vor Nässe, um Beschädigungen

zu vermeiden.5. Versuchen Sie nicht, Einwegbatterien wieder aufzuladen, nur Akkus können wieder aufgeladen werden – unter Aufsicht! Missbrauch

von Batterien kann zu Feuer-, Explosions- und Verletzungsgefahr führen.6. Nach dem Gebrauch entfernen Sie alle nicht toxischen Flüssigkeiten angemessen. Die Flüssigkeiten dürfen nicht getrunken werden.7. REINIGUNG:

Verwenden Sie nur leicht befeuchtete Tücher. Verwenden Sie KEINE Reinigungsmittel.

Beschreibung der Metall-BrennstoffzelleDer vollständige Name der Metall-Brennstoffzelle sollte Metall-Luft-Brennstoffzelle lauten (kurz: MAFC = Metal-Air-Fuel-Cell). Sie setzt sich zusammen aus der Anode, die aus Magnesium, Aluminium oder Zink besteht, und in den elektrolytischen Brennstoff eingetaucht wird. Diese wird im Verbund mit einem diffundierten Gas zur Kathode geleitet, wo als Reaktion Elektrizität entsteht. Normalerweise wird Salz- oder Meerwasser als Elektrolyt verwendet. Wir sollten wissen, dass das elektrochemische Teil, das Anode genannt wird, die Elektrode ist, die chemische Reaktionsenergie erzeugt, und dass es sich bei der Kathode um die Elek-trode handelt, welche die Reaktion wiederherstellt. Diese Bezeichnungen sind nicht identisch mit dem „positiv und negativ“ der Elektrizität und sollten klar davon unterschieden werden.

Die Theorie der Elektrochemie

Reaktion (Energieproduktion):

Anodenreaktion

Mg – 2e- + 2H2O → Mg(OH)2 + 2H+

Kathodenreaktion

1/2 O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Gesamtreaktion

2Mg + O2 + H2O → Mg(OH)2

Salzwasser

Mg(OH)

O2

e-

Luftsäule

Elektrochemisch gesehen: Die Magnesium-Anode (elektrochemischer Brennstoff) wirft zwei Elektronen aus, die Magnesium-Ionen formen, und der Sauerstoff in der Luftsäule dringt in diese Lösung ein. Aber der Sauerstoff benötigt Elektronen, die ihn befähigen, die Reaktion wiederherzustellen und ein Magnesium-Hydroxid zu formen.

Die Brennstoffzelle

+-

6 © Arnulf Betzold GmbH

Magnesiumplatte

Salzwasser

Magnesium-Hydroxid

Luftsäule

O2

Dies lehrt uns drei Dinge:1. Elektronen gehen durch den Kreislauf von der Magnesiumplatte zu der Luftsäule; somit ist die Schaltplatte der negative und die

Luftsäule der positive Part. (Der Strom fließt von Positiv zu Negativ und das Elektron fließt von Negativ zu Positiv).2. Die magische Luftsäule lässt Sauerstoff passieren und zum Batteriefach gelangen, ohne auszulaufen, und der ständige wohldo-

sierte Zufluss von Sauerstoff sorgt für die Effizienz der Batterie.3. Wenn die Drähte des Schaltkreises ausgeschaltet sind, können die Elektronen die Luftsäule nicht erreichen und also auch die

chemische Reaktion nicht verursachen. Das bedeutet: Wenn keine Ladung stattfindet, verbraucht die Metall-Brennstoffzelle keine Energie.

Metall-Brennstoffzellen haben eine Magnesiumplatte und liefern ungefähr 1,5 V bei 300-500 mA gleichmäßigen Stroms für bis zu 20 Stunden. Zwei Serien-Metall-Brennstoffzellen können ungefähr 3 V effektiver Elektrizität liefern. Wenn die Lebensdauer zu Ende ist, kön-nen wir die Metallplatte herausziehen und waschen. Der entstandene weiße Puder ist Magnesium-Hydroxid, welches allge-mein gegen Magensäure eingenommen wird und somit keinerlei Umweltschäden verursacht.

1. Frage: Was tun, wenn ich kein Salzwasser habe?A: Man kann das Salzwasser selbst herstellen. Bei einer Konzentration von etwa 10 - 20% (Die Konzentration sollte nicht zu stark sein) wird Salzwasser als Elektrolyt eingesetzt. Zu Hause kannst du 3 - 4 TL Salz in 100 cl sauberen Wassers auflösen und dann verwenden.

2. Frage: Welche recycelten Produkte können eingesetzt werden, um die Magnesium-Legierung zu ersetzen?A: Erwachsene können einen normalen Streifen Alufolie abschneiden und zu einem Rechteck von 3 x 4 cm falten. Diese Platte ist ökologisch perfekt und beinhaltet keine Schadstoffe.Die Verwendung von Aluminium bedeutet eine niedrigere Spannung, verglichen mit der magnesiumlegierten Platte, bedingt durch die geringere chemische Aktivität. Dennoch ist sie eine vollwertige, umweltschonende Alternative.

3. Frage: Warum ist die Magnesium-Legierung nicht leitend?A: Bitte beachte, dass die Füllmenge während der Injektion von Salzwasser in den Tank unter der eingravierten Linie bleibt, da das Salzwasser auf Metall Erosionen verursacht. Wenn dies geschieht, kannst du diese mit etwas Schleifpapier sanft abschleifen. Bitte sei vorsichtig, damit du nichts verbiegst.

1 2

1. Mit zwei Brennstoffzellen kannst du 6 Akkus Typ AA (Mignon HR6) laden. Lade einen Akku nie länger als 3 Stunden. Achte beim Einlegen der Batterie auf die richtige Polari-tät.

2. Entnehme den Akku, nachdem er eine Stunde geladen hat. Die aufgeladenen Akkus kannst du in dem „Batteriehalter, wiederaufladbar“ verwenden.

Laden der Akkus und Anschließen der Modelle

WARNUNG: Stelle NIEMALS eine solche Ver-bindung her.

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Experiment 1 Salzkonzentration und ElektrizitätDie Salzlösung, die du in den kleinen Tank deiner Batterie füllst, sorgt für eine chemische Reaktion, die Elektrizität produziert. Bei diesem Experiment wirst du erkennen, dass die Konzentration und die Menge der Salzlösung in direktem Zusammenhang mit der Leistung deiner Brennstoffzelle stehen.

Aufbau des Experiments:1. Wir bereiten 2 Brennstoffzellen mit unterschiedlichen Salz-

wasserlösungen vor.

2. Beide Experimente (für beide Salzlösungen) verlaufen in 3 Schritten. Achte darauf, dass die Brennstoffzellen nach jedem Schritt gereinigt werden:

Schritt 1: Fülle den Tank zu einem Drittel (1/3) mit Salzwasser. Starte dann die Maschine und notiere die Startzeit, um die Be-triebsdauern vergleichen zu können.

Schritt 2: Fülle den Tank zu zwei Dritteln (2/3) mit Salzwasser. Starte dann die Maschine und notiere die Startzeit.

Schritt 3: Fülle den Tank komplett mit Salzwasser. Starte dann die Maschine und notiere die Startzeit.

Betriebsdauer (in Stunden)

1/3 Tank

15 h 21 h

35 h

5%1

2

Nr.

15%

Salz-konzentration

10 h 3 h 48 h

9 h 15 min 45 h 15 min

2/3 Tank voller Tank Gesamtdauer

Experiment 2 Wie lang ist die Betriebsdauer der Brennstoffzelle?Unsere Ingenieure wollten wissen, wie lange ihre Brennstoffzelle den Motor versorgen konnte. Zur besseren Veranschaulichung verglichen sie diese mit anderen Stromquellen.

Aufbau des Experiments:Bereite drei verschiedene elektrische Installationen vor:Nr. 1: Schalte die Brennstoffzelle mit 2 Mg-legierten Platten.Nr. 2: Schalte die Brennstoffzelle mit 2 Platten aus Alufolie.Nr. 3: Verbinde sie mit einer wiederaufladbaren Batterie.

Wir notierten die Startzeit jeder Schaltung und ließen alle bis zum Ende der Betriebsdauer mit voller Kraft laufen. Hier sind die Ergebnisse:

Betriebsdauer (in Stunden) Voltmessung

1

2

3

Nr.

45 h 15 min

19 h

35 h 1,3 V

1,6 V

2,9 V

Schlussfolgerung unserer Ingenieure:Die Brennstoffzelle mit 2 Mg-legierten Platten (3 V) hat eine längere Betriebsdauer als 2 wiederaufladbare Akkus. Das bedeutet, dass die Brennstoffzelle die Modelle länger mit Energie versorgen kann, als die herkömmlichen wiederaufladbaren Akkus. Hinzu kommt, dass die legierten Platten und die Alufolie, die du für die Brennstoffzelle verwendest, leicht recycelt werden können.

ExperimenteDie Stärke deiner Brennstoffzelle wurde im Labor gemessen und geprüft. Hier findest du alle Resultate und Erklärungen unserer Ingenieure.

Nr. 1: Stelle mithilfe der Messflasche eine Salzlösung von 5% her.Nr. 2: Stelle mithilfe der Messflasche eine Salzlösung von 15% her.

8 © Arnulf Betzold GmbH

Verwendung der Brennstoffzelle

1. Mische 85% Wasser und 15% Salz in der Messflasche, um das Salzwasser vorzube-reiten.

2. Stecke die Mg-legierte Platte so in den Sockel ein, dass er den Nickelchip nicht berührt.

3. Lasse die Halterung in die korrekte Richtung ein-schnappen.

4. Fertig. Überprüfe alles noch einmal auf korrekte Installation!

Verwendung des Modells mit Alufolie

1. Schneide ein 27 x 8 cm großes Rechteck aus Alufolie zu.

2. Falte es 18 x. 3. Du erhälst eine Platte von 4 x 3 cm.

4. Lege die Platte an den Sockel und stelle sicher, dass sie den Nickelchip berührt.5. Mache mit Schritt 2 - 8 bei „Verwendung der Brennstoffzelle“ weiter.

Reinigung der BatterieWICHTIG! Reinige die Batterie nach jedem Gebrauch.

1. Drücke die beiden Seiten nach innen, um den Sockel herauszu-nehmen.

2. Getrennt. Du kannst Schleifpapier verwenden, um die Platte für die Weiterverwendung zu reinigen.

3. Bürste die Brennstoffzelle unter fließen-dem Wasser.

1 2 3

Verbaue die Brennstoffzelle in das jeweilige Modell und stöpsle die Verbindungsdrähte ein. Benutze die Spritze, um das Salzwasser auf-zuziehen.Spritze dann das Salzwasser in den Tank der Brennstoffzelle damit diese Energie erzeugen kann.

9 © Arnulf Betzold GmbH

With the learning lab – Discover the battery where you can construct different models, such as a flashlight or a charging station. On the following pages you will find a construction manual that includes a parts list as well as a QR code for a video for each model. The videos will show you what you can do with the constructed models.

Safety instructions for parents and teachers1. We recommend that you assemble the models in the indicated order. In the model instructions you will find useful information from

the field of engineering and about the topic of the chemical battery.2. The parents should discuss the safety instructions with their children before they allow them to construct the models.3. NEVER try to connect the connecting wires or any other accessories to the electrical grid. This might result in considerable damages

or even to injuries.4. Protect the electrical accessories (battery holder, battery charger, wires, engines, etc. ) against humidity in order to avoid damages.5. Do not try to recharge disposable batteries, it is only possible to recharge accumulators – under supervision! Misuse of batteries may

result in fire hazards, explosion hazards and risks of injury.6. Suitably remove all non-toxic liquids after use. It is forbidden to drink the liquids.7. CLEANING:

Only use slightly moistened cloths. Do NOT use any detergents.

Description of the metal fuel cellThe complete name of the metal fuel cell would be metal air fuel cell (brief: MAFC = Metal-Air-Fuel-Cell). It is made up of the anode, which consists of magnesium, aluminium or zinc, and which is immersed into the electrolytic fuel. It will be conducted to the cathode in conjunction with a diffused gas, where electricity is generated as a reaction. Normally saltwater or seawater is used as electrolyte. We should know that the electrochemical part, which is called anode, is the electrode which generates the chemical reaction energy, and that the cathode is the electrode which restores the reaction. These designations are not identical with the “positive and negative” in the electricity and should be clearly distinguished hereof.

The theory of the electrochemistry

Reaction (energy production):

Anode reaction

Mg – 2e- + 2H2O → Mg(OH)2 + 2H+

Cathode reaction

1/2 O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Overall reaction

2Mg + O2 + H2O → Mg(OH)2

Saltwater

Mg(OH)

O2

e-

Air column

From the point of view of electrochemistry: The magnesium anode (electrochemical fuel) ejects two electrodes, which form magne-sium ions, and the oxygen in the air column penetrates into this solution. However, the oxygen needs electrodes, which enable it to restore the reaction and to form a magnesium hydroxide.

The fuel cellEN

+-

10 © Arnulf Betzold GmbH

It teaches us three things:1. The electrodes pass through the circuit from the magnesium plate to the air column; by doing this, the circuit board is the negati-

ve and the air column is the positive part. (The current flows from the positive to the negative part and the electron flows from the negative to the positive part).

2. The magic air column lets pass oxygen which attains the battery compartment, without leaking, and the continuous correctly dosed oxygen inflow provides for the efficiency of the battery.

3. If the wires of the circuit are switched off, the electrons cannot attain the air column and therefore they cannot cause the chemi-cal reaction. This means: If no charge is taking place, the metal fuel cell does not consume any energy.

Metal fuel cells are equipped with a mag-nesium plate and deliver a steady power of about 1.5 V at 300-500 mA for up to 20 hours. Two serial metal fuel cells can deli-ver effective electricity of about 3V. At the end of the service life, we can extract and wash the metal plate. The resultant white powder is magnesium hydroxide, which you can generally take when you suffer from gastric acid and which thus does not cause any environmental damages.

1. Question: What to do, if I do not have saltwater?R: You can produce saltwater yourself. At a concentration of about 10 - 20% (The concentration should not be too strong) saltwater is used as electrolyte. At home, you can dissolve 3 - 4 teaspoons of salt in 100 cl clean water and then use it.

2. Question: Which recycled products can be used to replace the magnesium alloy?R: Adults can cut off a normal strip of aluminium foil and fold a rectangle of 3 x 4 cm. This plate is ecologically perfect and does not contain any pollutants.Using aluminium means a very low voltage compared to the magnesium alloy plate, due to the lower chemical activity. However, it is a complete, environmentally compatible alternative.

3. Question: Why is the magnesium alloy non-conductive?R: Please make sure that the filling quantity remains under the engraved line when injecting saltwater into the reservoir, the saltwater would cause erosions on the metal. If this happens, you can gently grind it with abrasive paper. Please be careful, so that you do not distort anything.

1 2

1. You can charge 6 accumulators type AA (Mignon HR6) with two fuel cells. Never charge an accumulator for more than 3 hours. Ensure the right polarity when inserting the batteries.

2. Remove the accumulator after having it charged for an hour. You can use the recharged accumulators in the “Battery holder, rechargeable”.

Charging accumulators and connecting the models

WARNING: NEVER establish such a connec-tion.

Magnesium plate

Saltwater

Magnesium hydroxide

Air column

O2

11 © Arnulf Betzold GmbH

Experience 1 Salt concentration and electricityThe salt solution which you fill in the small recipient of your battery, ensures a chemical reaction which produces electricity. In this experience you will recognise that the concentration and the quantity of the salt solution are directly related with the performance of the fuel cell.

Experimental setup:1. We prepare 2 fuel cells with different saltwater solutions.

2. Two experiences (for two salt solutions) take place in 3 steps. Make sure that the fuel cells will be cleaned after each step:

Step 1: Fill one third (1/3) of the recipient with saltwater. Then start the machine and note down the start time, in order to be able to compare the operating periods.

Step 2: Fill two thirds (2/3) of the recipient with saltwater. Then start the machine and note down the start time.

Step 3: Completely fill the recipient with saltwater. Then start the machine and note down the start time.

Operating period (in hours)

Operating period (in hours) Volt measurement

1/3 Recipient

15 h 21 h

35 h

5%1

1

2

2

3

No.

No.

15%

Salt concentration

10 h 3 h 48 h

9 h 15 min 45 h 15 min

45 h 15 min

19 h

35 h 1,3 V

1,6 V

2,9 V

2/3 Recipient Full recipient Total duration

Experience 2 How long is the operating period of your fuel cell?Our engineers would like to know how long your fuel cell could supply the motor. For a better illustration, compare it to other power sources.Experimental setup:Prepare three different electrical installations:No. 1: Switch the fuel cell with 2 magnesium alloyed plates.No. 2: Switch the fuel cell with 2 plates of aluminium foil.No. 3: Connect it to a rechargeable battery.

We will note down the start time of each switching and let them all run at full power until the end of the service life. Please find the results below:

Conclusion of our engineers:The fuel cell with 2 magnesium alloyed plates (3 V) has a longer service life than 2 rechargeable accumulators. This means that the fuel cell can supply longer energy to your models than the conventional rechargeable accumulators. In addition, the alloyed plates or the aluminium foil which you use for the fuel cell can be easily recycled.

ExperiencesThe power of your fuel cell was measured and tested in the laboratory. Here you will find all results and explanations of our engi-neers.

No. 1: Produce a salt solution of 5% with the help of the volumetric flask.No. 2: Produce a salt solution of 15% with the help of the volumetric flask.

12 © Arnulf Betzold GmbH

Use of the fuel cell

1. Mix 85% water and 15% salt in the volume-tric flask in order to prepare the saltwater.

2. Insert the magnesium alloyed plate into the base, so that it does not touch the nickel chip.

3. Let the bracket click into place in the correct direction.

4. Done. Check the correct installation once again!

Use the model with aluminium foil

1. Cut out a rectangle of aluminium foil of 27 x 8 cm.

2. Fold it 18x. 3. You will obtain a plate of 4 x 3 cm. 4.Place the plate beside the base and make sure that it does not touch the nickel chip.5.Continue with the steps 2 - 8 under “Use of the fuel cell”.

Cleaning the batteryIMPORTANT! Clean the battery after each use.

1. Press both sides inside in order to remove the base.

2. Separated. You can use abrasive paper in order to clean the plate for reuse.

3. Brush the fuel cell under flowing water.

1 2 3

Install the fuel cell into the corresponding model. Plug in the connecting wires. Use the syringe in order to draw up saltwater. Inject the saltwater into the reservoir of the fuel cell.

13 © Arnulf Betzold GmbH

Découvre la pile avec le laboratoire d’apprentissage – tu peux construire différents modèles, comme une lampe de poche ou une station de charge. Dans les pages qui suivent, tu trouveras une notice de montage contenant une liste des pièces ainsi qu‘un code QR pour une vidéo. La vidéo te montre ce que tu peux faire avec les modèles construits.

Consignes de sécurité pour parents et enseignants1. Nous vous recommandons de construire les modèles dans l’ordre indiqué. Avec les instructions des modèles vous trouverez des in-

formations précieuses du domaine technique et sur le thème de la pile chimique.2. Les parents devraient parler des consignes de sécurité avec leurs enfants avant de leur permettre de construire les modèles.3. NE JAMAIS essayer de connecter les fils de connexion ou d’autres accessoires au réseau électrique. Ceci pourrait provoquer des

dommages importants ou également des blessures.4. Protéger de l’humidité les accessoires électriques (support de pile, chargeur de batterie, fils, moteurs, etc. ) pour éviter des dommag-

es.5. N’essayez pas de recharger des piles jetables, on ne peut recharger que des accumulateurs – et sous surveillance! Un mauvais us-

age des piles peut provoquer des incendies, des explosions et des blessures.6. Après utilisation, évacuer tous les liquides non toxiques de manière appropriée. Ne surtout pas boire les liquides.7. NETTOYAGE:

N’utiliser que des chiffons légèrement humides NE PAS utiliser de détergents

Description de la pile à combustible métal:Le nom complet de la pile à combustible métal est pile à combustible métal/air (en abrégé: MAFC = Metal-Air-Fuel-Cell). Elle se compose de l’anode, qui consiste en magnésium, aluminium ou zinc et qui est immergée dans le combustible électrolytique. Celle-ci est conduite en combinaison avec un gaz diffusé vers la cathode où de l’électricité est produite par réaction. Normalement on utilise de l’eau salée ou de l’eau de mer comme électrolyte. Nous devons savoir que la pièce électrochimique, que l’on appelle anode, est l’électrode qui produit l’énergie de réaction chimique et que la cathode est une électrode qui restaure la réaction. Ces désignations ne sont pas identiques aux « positif et négatif » de l’électricité, et il convient de bien faire la différence entre les deux.

La théorie de l’électrochimie

Réaction (production énergétique):

Réaction anodique

Mg – 2e- + 2H2O → Mg(OH)2 + 2H+

Réaction cathodique

1/2 O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Réaction globale

2Mg + O2 + H2O → Mg(OH)2

Eau salée

Mg(OH)

O2

e-

Colonne d’air

Du point de vue électrochimique: L’anode de magnésium (combustible électrochimique) éjecte deux électrodes qui forment des ions de magnésium, et l’oxygène dans la colonne d‘air pénètre dans cette solution. Mais l’oxygène nécessite des électrodes, ce qui permet de restaurer la réaction et de former un hydroxyde de magnésium.

La pile à combustibleFR

+-

14 © Arnulf Betzold GmbH

Ceci nous enseigne trois choses:1. Les électrodes passent de la plaque de magnésium à la colonne d’air; ainsi la carte de circuit est la partie négative et la colonne

d’air est la partie positive. (Le courant va du positif au négatif et l’électron va du négatif au positif).2. La colonne d’air magique laisse passer l’oxygène et atteindre le compartiment des piles, sans fuite, et l’afflux d’oxygène continu

et modéré assure l’efficacité de la pile.3. Lorsque les fils du circuit sont coupés, les électrons ne peuvent pas atteindre la colonne d‘air et ne peuvent donc pas provoquer

la réaction chimique. Ce qui signifie que: S’il n’y a pas de charge, la pile à combustible métal ne consomme pas d’énergie.

Les piles à combustible métal sont équipées d’une plaque de magnésium et livrent un courant uniforme d’environ 1,5 V à 300-500 mA pendant environ 20 heures. Deux pile à combustible métal en série peuvent livrer une électricité effective d’environ 3V. À l’issue de sa durée de vie, nous pouvons enlever et laver la plaque métallique. La poudre blanche obtenue est de l‘hydroxyde de magnésium, que l’on utilise en général contre l‘acidité gastrique et qui ainsi ne cause pas de dommages écologiques.

1. Question: Qu’est-ce que je fais quand je n’ai pas d’eau salée?R: On peut produire de l’eau salée soi-même. Avec une concentration d’environ 10 - 20% (la concentration ne doit pas être trop forte) l’eau salée est utilisée comme électrolyte. À la maison, tu peux diluer 3 à 4 petites cuillères de sel dans 100 cl d’eau propre et l’utiliser ensuite.

2. Question: Quels produits recyclés peuvent être utilisés pour remplacer l’alliage de magnésium?R: Les adultes peuvent découper une bande normale de papier aluminium et la plier en un rectangle de 3 x 4 cm. Cette plaque est écologiquement parfaite et ne contient pas de polluants.L’utilisation d’aluminium signifie un faible voltage, comparé à la plaque en alliage de magnésium, à cause de la plus faible activité chimique. Pourtant, c’est une alternative totalement écologique .

3. Question: Pourquoi l’alliage de magnésium n’est pas conducteur?R: Veiller à ce que pendant l’injection de l’eau salée dans le réservoir, la quantité de remplissage reste en-dessous de la ligne gravée car l’eau salée produit des érosions sur le métal. Si cela se produisait, tu peux les poncer légèrement avec du papier abrasif. Fais attention à ne pas les déformer.

1 2

1. Tu peux charger 6 accumulateurs type AA (Mignon HR6) avec deux piles à combustible. Ne charge jamais un accumulateur plus que 3 heures. Bien respecter la polarité en insérant la batterie.

2. Enlève l’accumulateur après l’avoir chargé pendant une heure. Tu peux utiliser les accumulateurs chargés dans le « support de pile rechargeable ».

Charger l’accumulateur et connecter les modèles

AVERTISSEMENT: NE JAMAIS établir une telle connexion.

Plaque de magnésium

Eau salée

Hydroxyde de magnésium

O2

Colonne d’air

15 © Arnulf Betzold GmbH

Expérience 1 Concentration en sel et électricitéLa solution saline, que tu remplis dans le petit réservoir de ta batterie, assure une réaction chimique qui produit de l’électricité. Lors de cette expérience tu verras que la concentration et la quantité de la solution saline sont en relation directe avec la performance de ta pile à combustible.

Mise en place de l’expérience1. Nous préparons 2 piles à combustible avec des solutions

différentes d’eau salée.

2. Les deux expériences (pour les deux solutions salées) se déroulent en 3 étapes. Veille à ce que les piles à combustible soient nettoyées après chaque étape:

Étape 1: Remplis un tiers (1/3) du réservoir en eau salée. En-suite, démarre la machine et note l’heure de début pour pouvoir comparer les durées de fonctionnement.

Étape 2: Remplis deux tiers (2/3) du réservoir en eau salée. Ensuite, démarre la machine et note l’heure de début.

Étape 3: Remplis le réservoir complètement en eau salée. Ensuite, démarre la machine et note l’heure de début.

Durée de fonctionnement (en heures)

1/3 Réservoir

15 h 21 h

35 h

5%1

2

15%

Concentration en sel

10 h 3 h 48 h

9 h 15 min 45 h 15 min

2/3 Réservoir Réservoir plein Durée totale

Expérience 2 Quelle est la durée de fonctionnement de ta pile à combustible?Nos ingénieurs veulent savoir combien de temps ta pile à combustible peut alimenter le moteur. Pour mieux illustrer, compare-les avec les autres sources d’alimentation. Mise en place de l’expérience

Mise en place de l’expérience:Prépare trois installations électriques différentes:N° 1: Commute la pile à combustible avec 2 plaques en alliage de magnésium.N° 2: Commute la pile à combustible avec 2 plaques en papier aluminium.N° 3: La connecter à une pile rechargeable.

Nous notons l’heure du début de chaque circuit et les laissons tous tourner à plein régime jusqu’à la fin du fonctionnement. Voilà les résultats:

Durée de fonctionnement (en heures) Mesure de volt

1

2

3

45 h 15 min

19 h

35 h 1,3 V

1,6 V

2,9 V

Conclusion de nos ingénieurs:La pile à combustible avec 2 plaques en alliage de magnésium (3 V) a une durée de fonctionnement plus longue que 2 accu-mulateurs rechargeables. Cela signifie que la pile à combustible peut alimenter tes modèles en énergie plus longtemps que les accumulateurs rechargeables conventionnels. En outre, les plaques en alliage ou le papier aluminium que tu utilises pour la pile à combustible peuvent être recyclés facilement.

ExpériencesLa puissance de ta pile à combustible a été mesurée et contrôlée en laboratoire. Ici tu trouves tous les résultats et explications de nos ingénieurs.

N° 1: Fais une solution saline de 5% à l’aide d’un flacon gradué.N° 2: Fais une solution saline de 15% à l’aide d’un flacon gradué.

16 © Arnulf Betzold GmbH

Utilisation de la pile à combustible

1. Mélange 85% d’eau et 15% de sel dans le flacon gradué pour préparer l’eau salée.

2. Insère la plaque en alliage de magnésium dans le socle de manière qu’il ne touche pas la puce en nickel.

3. Insère le support dans le bon sens.

4. Prêt.. Contrôle à nouveau si toute l’installation est correcte!

Utilisation du modèle avec du papier aluminium

1. Découpe un grand rectangle de 27 x 8 de papier aluminium.

2. Plie-le 18x. 3. Tu obtiens une plaque de 4 x 3 cm. 4. Place la plaque sur le socle et assure-toi qu’elle touche la puce en nickel.5. Continue avec les étapes 2 à 8 pour l’ « Utilisation de la pile à combustible »

Nettoyage de la pileIMPORTANT! Nettoie la pile après chaque utilisation.

1. Appuie sur les deux côtés vers l’intérieur pour enlever le socle.

2. Séparé. Tu peux utiliser du papier abrasif pour nettoyer la plaque pour la réutilisation.

3. Brosse la pile à combustible sous l’eau courante.

1 2 3

Installe la pile à combustible dans le modèle correspondant. Branche les fils de connexion. Utilise la seringue pour aspirer l’eau salée.Injecte l’eau salée dans le réservoir de la pile à combustible.

17 © Arnulf Betzold GmbH

If you install conductive elements into a power circuit, electric current can flow and the light bulb is illuminated. Such conductive elements are for exam-ple metals such as silver and copper. If we would replace one of these metals by water, you could observe, that the lamp is still illuminated. Water can also conduct electricity. This is possible due to the impurities in the water. If these impurities are removed, i.e. if you use distilled water, all ions which conduct electricity are also removed and the lamp turns off.In experiment 1 you construct a flashlight with the help of the above described circuit.Do you know other materials wich can conduct electricity?

Si tu installes des éléments conducteurs dans un circuit, le courant électrique peut passer et l’ampoule s‘allume. Des tels éléments conducteurs sont p.ex. des métaux tels que de l’argent ou du cuivre. Si nous remplaçons ces métaux par de l’eau, tu pourras observer que la lampe est toujours allumée. Car l’eau peut aussi être un conducteur de l’électricité. Ceci est possible à cause des impuretés dans l’eau. Si l’on les enlève, c’est-à-dire si on utilise de l’eau distillée, les ions qui conduisent le courant sont également tous éliminés et la lampe s’éteint.Dans l’expérience 1 tu construis une lampe de poche à l’aide du circuit décrit ci-dessus.Connais-tu encore d’autres matériaux qui peuvent conduire l’électricité?

Modell 1 / Model 1 / Modèle 1

Baust du leitende Elemente in einen Stromkreis ein, kann elektrischer Strom fließen und die Glühbirne leuchtet. Solche leitenden Elemente sind zum Beispiel Metalle wie Silber oder Kupfer. Würden wir eines dieser Metalle durch Wasser ersetzen, könntest du beobachten, dass die Lampe immer noch leuchtet. Denn auch Wasser kann Strom leiten. Dies ist aufgrund der Verunreinigungen im Wasser möglich. Entfernt man diese jedoch, nimmt also destilliertes Wasser, werden auch alle Ionen entfernt, die Strom leiten und die Lampe geht aus.In Versuch 1 baust du dir mithilfe des oben beschriebenen Stromkrei-ses eine Taschenlampe.Kennst du noch andere Materialien, die Strom leiten können?

Du brauchst / You need / Il faut

4x 2x

2x 2x 1x

1x 1x 2x 2x

1

EN

FR Lampe de poche

Taschenlampe

Flashlight

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

18 © Arnulf Betzold GmbH

43

21

Scanne den QR-Code mit deinem Smartphone, um dir ein Video anzuschauen wie dein Modell funktioniert.

Die Videos sind auf Englisch.

Scan the QR code with your smartphone, so you can watch a video on how the model works.

The videos are in English.

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Les vidéos sont en anglais.

2xBeachte S.9

Notice p.13

Note p.17

19 © Arnulf Betzold GmbH

Alessandro Volta war ein italienischer Physiker, der als Erfinder der Batterie gilt. In seiner Forschung hat er ein Experiment durchgeführt, um die unterschiedliche Reaktionsfähigkeit von Metallen zu verstehen. Dazu legte er verschiedene Metalle in Salzlösungen und schloss sie an einen Stromkreis an. Er beobachtete, dass bestimmte Metallkombinationen Strom erzeugen, andere nicht und teilte die Metalle entsprechend ihrer Reaktionsfähigkeit in Kategorien ein. Ob ein Metall leitet oder nicht, legt die Menge der Ionen fest, die in einer Lösung enthalten sind.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 2x 4x

4x 2x 2x 2x 2x 2x

1x 2x 1x

2

EN

FR

Alessandro Volta was an Italian physicist, who is considered being the inventor of the battery. During his research, he performed an experiment to understand the different reactivity of metals. To do so, he put different metals in salt solutions and connected them to a power circuit. He observed that certain metal combinations generate electricity, but others not and categorised the metals according to their reactivity. If a metal is conductive or not is determined by the quantity of ions, which is contained in a solution.

Alessandro Volta était un physicien italien reconnu comme l’inventeur de la pile. Dans le cadre de ses recherches, il a effectué l’expérience pour com-prendre la réactivité différente des métaux. Pour ce faire, il posait différents métaux dans des solutions salines et les connectait à un circuit. Il observait que certaines combinaisons de métaux génèrent du courant, d’autres pas et catégorise les métaux selon leur réactivité. La quantité des ions qui sont compris dans une solution détermine si un métal est conducteur ou non.

Reaktionsfähigkeitstest

Reactivity Test

Test de réactivite

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

Modell 2 / Model 2 / Modèle 2

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4 5

321 Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

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Von Alessandro Volta, dem Erfinder der Batterie, hast du in Versuch 2 schon gehört. Die Batterie, die er erfunden hat, wird auch „Volta‘sche Säule“ genannt. Nach ihm wurde auch die Einheit „Volt“ für die elektrische Spannung benannt.

Chemische Batterien können chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Batterien werden aufgrund ihres Lade- und Entladeverhaltens und der Art, wie sie arbeiten, in verschiedene Typen unterteilt.Alkali-Batterien können beispielsweise nur einmal verwendet werden, da die darin enthaltenen Chemikalien umgewandlet werden und die Batterie somit nicht mehr aufgeladen werden kann, wenn sie einmal verwendet wurde. Diese Chemikalien sind schädlich für die Umwelt, daher wurden sogenannte Sekundärbatterien erfunden. Diese können wiederaufgeladen und deshalb wiederverwendet werden.

Du brauchst / You need / Il faut

4x 2x

1x

2x

2x 2x 1x2x 1x

2x

3

EN

FR

You have already heard talking about Alessandro Volta, the inventor of the battery in the experience 2. The battery which he invented is also called “voltaic pile”. The unit “volt” for the electrical voltage was named after him.

Chemical batteries can transform chemical energy into electrical energy. Due to their charge and discharge behaviour and the way how they work, batteries are divided into different types.For instance, alkaline batteries can only be used once, since the contained chemicals are transformed and thus the battery cannot be reloaded once it had been used. These chemicals are harmful to the environment; therefore, the so-called secondary batteries were invented. These batteries can be recharged and reused.

Tu as déjà entendu parler de Alessandro Volta, l’inventeur de la pile, dans l’expérience 2. La pile qu’il a inventée est également appelée la « pile de Volta ». On a également appelé d’après son nom l’unité « volt » pour la tension électrique.

Les piles chimiques peuvent transformer l’énergie chimique en énergie électrique. Les piles sont subdivisées en différents types à cause de leur com-portement de recharge et de décharge et le mode selon lequel elles travaillent.P.ex. on ne peut utiliser les piles alcalines qu’une seule fois, car les produits chimiques qui y sont contenus sont transformés et ainsi il n’est pas pos-sible de recharger la pile quand elle a été utilisée. Ces produits chimiques sont nocifs pour l’environnement, c’est pourquoi on a inventé les piles dites secondaires. On peut les recharger et réutiliser.

Elektrisches Rennen

Course électrique

Electrical Race

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

Elektrisches Rennen

Course électrique

Electrical Race

Modell 3 / Model 3 / Modèle 3

22 © Arnulf Betzold GmbH

4

321

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2x

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

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Modell 4 / Model 4 / Modèle 4

Ähnlich wie eine Batterie ist eine sogenannte Brennstoffzelle aufgebaut. Brennstoffzellen können chemische Energie, durch eine chemische Re-aktion mit Brennstoff und einem Oxidationsmittel, in elektrische Energie umwandeln. Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffen. Am häufigsten wird Wasser-stoff als Brennstoff eingesetzt. In Versuch 4 baust du mit einer Brennstoffzelle eine Ladestation für eine wiederaufladbare Batterie.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 1x 1x 1x 1x 1x

1x2x1x3x3x

1x

4

EN

FR

A so-called fuel cell is built up similar to a battery. Fuel cells can transform chemical energy into electrical energy by a chemical reaction with fuel and an oxidant. There are different types of fuels. Most often hydrogen is used as fuel. In experiment 4 you construct a charging station for a rechargeable battery with a fuel cell.

La pile dite à combustible est construite comme une pile. Les piles à combustible peuvent transformer l’énergie chimique en l’énergie électrique par une réaction chimique avec du combustible et un agent oxydant. Il y a différents types de combustibles. Le plus souvent, c’est l’hydrogène qui est utilisé comme combustible. Dans l’expérience 4 tu construis une station de charge pour une pile rechargeable à l’aide d’une pile à combustible.

Ladestation

Station de charge

Charging Station

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

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43

21

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27mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

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Es gibt Geräte, die beispielsweise beim Sport um die Brust getragen werden und den Herzschlag messen können. Solche Geräte verwenden eine flüssige Elektrolytlösung als Schalter, um Signale zu erkennen. Der Teil der Haut, der mit den Elektroden in Kontakt kommt, muss befeuchtet werden, sodass die Ekektrolyte im Wasser wie ein leitfähiger Schalter wirken. In Versuch 5 baust du ein Modell eines Flüssigschalters, das ähnlich funktioniert wie oben beschrieben.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 2x 2x 1x 1x

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1x 1x

5

EN

FR

There are devices which are worn around the breast e.g. when exercising to measure the heartbeats. Such devices use a liquid electrolyte solution as a switch to recognise signals. The part of the skin, which gets in contact with the electrodes, needs to be moistened, in order that the electrolytes in the water act as a conductive switch. In experiment 5 you construct a model of a liquid switch which works similar as described above.

Il y a des dispositifs que l’on porte en contact avec la poitrine p.ex. quand on fait du sport pour mesurer les battements de cœur. Des tels dispositifs utilisent une solution électrolytique liquide comme interrupteur pour reconnaître des signaux. Il faut humidifier la partie de la peau qui est en contact avec les électrodes afin que l’électrolyte dans l’eau fonctionne comme un interrupteur conducteur. Dans l’expérience 5 tu construis un modèle d’interrupteur à liquide qui fonctionne comme décrit ci-dessus.

Flüssigschalter

Interrupteur à liquide

Liquid Switch

Schon gewusst:

Did you know?

Le savais-tu?

Modell 5 / Model 5 / Modèle 5

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4 5 6

7

321

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2x

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

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Schon gewusst? Der Antrieb erfolgt durch Elektrolyte:Elektrolyte übernehmen in Batterien, Akkus und Brennstoffzellen den Transport von geladenen Teilchen. Säuren, Laugen und Salze, die sich in wässrigen Lösungen vollständig auflösen, zählen zu den starken Elektrolyten. Was verwendest du als Elektrolyt für deine Brennstoffzelle?

Du brauchst / You need / Il faut

1x

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6

EN

FR

Did you know? The drive is performed by electrolytes:Electrolytes take over the transport of charged particles in batteries, accumulators and fuel cells. Acids, alkaline and salts, which have completely diluted in aqueous solutions, rank among the strong electrolytes. What do you use as electrolyte for your fuel cell?

Le savais-tu ? La commande s’effectue par électrolyte:Dans des piles, accumulateurs, piles à combustible, les électrolytes assument le transport des pièces chargées. Des acides, solutions alcalines et sels qui se dissolvent complètement dans les solutions aqueuses comptent parmi les électrolytes forts. Qu’utilises-tu comme électrolyte pour ta pile à combustible?

Elektrolyt-Antrieb

Commande par électrolyte

Electrolyte Drive

Modell 6 / Model 6 / Modèle 6Modell 6 / Model 6 / Modèle 6

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321

30 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

29 © Arnulf Betzold GmbH

Kennst du den Unterschied zwischen einer Brennstoffzelle, einem Akku und einer Batte-rie? Die Batterie ist ein elektrochemischer Energiespeicher. Der darin enthaltene Strom kann zu einem späteren Zeitpunkt entnommen werden. Batterien, die wiederaufgeladen werden können, werden Akkus genannt. Die Brennstoffzelle kann keine Energie spei-chern. Sie wandelt nur die chemische Energie eines Brennstoffes, der ihr zugeführt wird, in Elektrizität um. Die Brennstoffzelle wird also nicht aufgeladen, sondern betankt.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 1x 1x 1x 1x 1x

2x1x1x1x1x1x 2x 2x 2x

7

EN

FR

Do you know the difference between a fuel cell, an accumulator and a battery?The battery is an electrochemical energy storage. The current contained in the battery can be withdrawn at a later point in time. Batte-ries which can be recharged are called accumulators. The fuel cell cannot store energy. It only transforms the chemical energy of a fuel cell which is input into electricity. The fuel cell is not recharged but refuelled.

Connais-tu la différence entre une pile à combustible, un accumulateur et une pile?La pile est un réservoir d‘énergie électrochimique. On peut vider ultérieurement le courant dont elle est chargée. Les piles que l’on peut recharger sont appelés accumulateurs. La pile à combustible ne peut pas stocker l’énergie. Elle transforme seulement en électricité l’énergie chimique d’un combustible par lequel elle est alimentée. Donc la pile à combustible n’est pas rechargée mais alimentée en carburant.

Brennstoffzelle

Pile à combustible

Fuel Cell

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

Modell 7 / Model 7 / Modèle 7

30 © Arnulf Betzold GmbH

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3

4 5

21

70 mm

30 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

31 © Arnulf Betzold GmbH

Und wie sieht es mit der Umwelt aus?Um unsere Umwelt zu entlasten, brauchen wir Batterien und Brennstoffzellen, bei deren Ver-wendung weniger Schadstoffe entstehen. Magnesium-Batterien und -Brennstoffzellen könnten eine Lösung für die Zukunft sein. Magnesium-Brennstoffzellen produzieren Magnesiumhy-droxid, ein Pulver, das nicht in Wasser löslich ist. Es kann zum Beispiel in der Medizin, als Flockungsmittel für die Abwasseraufbereitung oder als Flammschutzmittel verwendet werden.

Du brauchst / You need / Il faut

1x

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8

EN

FR

And what about the environment?In order to reduce the strain on the environment, we need batteries and fuel cells, where less pollutants are generated when using them. Magnesium batteries and fuel cells could be a solution for the future. Magnesium fuel cells produce magnesium hydroxide, a powder which is insoluble in water. It can be used for instance in the medicine, as flocculant for the wastewater treatment or as flame retardant.

Mais qu’en est il pour l’environnement?Pour soulager notre environnement, nous avons besoin de piles et de piles à combustible qui produisent moins de polluants lors de leur utilisation. Des piles au magnésium et des piles à combustible au magnésium pourraient être une solution pour le futur. Des piles à combustible au magnésium produisent de l‘hydroxyde de magnésium, une poudre qui n’est pas soluble dans l’eau. Il peut être utilisé en médecine, comme floculant pour le traitement des eaux usées ou comme retardateur de flammes.

Umweltfreundliche Lösungen

Solutions écologiques

Environmentally Friendly Solutions

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

Modell 8 / Model 8 / Modèle 8

32 © Arnulf Betzold GmbH

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3 4

2127 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

33 © Arnulf Betzold GmbH

Eine Magnesium-Luft-Brennstoffzelle ist eigentlich eine Platte aus einer Magnesi-um-Aluminium-Legierung, die in eine Elektrolytflüssigkeit eingetaucht wird. Die elektrochemischen Reaktionen, die in der Magnesium-Luft-Brennstoffzelle auftre-ten, nehmen im Laufe der Zeit langsam ab.

Du brauchst / You need / Il faut

1x

2x 1x 1x 1x 1x 1x 1x

2x 1x 2x2x 2x 1x 2x

9

EN

FR

A magnesium air fuel cell is actually a plate made of a magnesium aluminium alloy, which is immersed in an electrolyte fluid. The elec-trochemical reactions, which take place in the magnesium fuel cell, are reduced over time.

Une pile à combustible magnésium/air est en fait une plaque d’un alliage magnésium/aluminium qui est immergée dans un liquide élec-trolytique. Les réactions électrochimiques qui se produisent dans la pile à combustible diminuent lentement au cours du temps.

Elektrolyse-Reaktion

Réaction d´électrolyse

Electrolytic Reaction

Schon gewusst?

Did you know?

Le savais-tu?

Modell 9 / Model 9 / Modèle 9Modell 9 / Model 9 / Modèle 9

34 © Arnulf Betzold GmbH

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3 4

5

21

70 mm70 mm

27 mm27 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

35 © Arnulf Betzold GmbH

Magnesium-Luft-Batterien sind stärkere und bessere Stromspeicher als herkömm-liche Batterien. Sie sind auch umweltfreundlicher. Die Lebensdauer ist aber leider noch zu gering.

Du brauchst / You need / Il faut

1x

1x 3x 3x 2x 1x

1x 1x 1x1x

1x

1x 1x

10

EN

FR

Magnesium air batteries are stronger and better power stores than conventional batteries. They are also more environmentally friendly. However, the service life is too low.

Des piles magnésium/air sont des batteries de stockage plus puissantes et meilleures que des piles conventionnelles. Mais elles sont également plus écologiques. Pourtant, la durée de vie est encore trop faible.

Chemische und herkömmliche Batterie

Pile chimique et conventionelle

Chemical and Conventional Battery

Schon gewusst:

Did you know?

Le savais-tu?

Modell 10 / Model 10 / Modèle 10

36 © Arnulf Betzold GmbH

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3

4

5

2127 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

37 © Arnulf Betzold GmbH

In Versuch 11 baust du ein Ventilator-Modell. Ventilatoren haben normalerweise verschiedene Geschwindigkeitsstufen. Die ein-stellbare Geschwindigkeit simuliert die Konstruktion von Batteriezellen und Akku-sätzen. Dabei betrachten wir jede Batterie als Batteriezelle. Arbeitet der Ventilator mit niedriger Geschwindigkeit, wird nur eine Batteriezelle verwendet. Wenn der Ventilator mit mittlerer Geschwindigkeit arbeitet, werden zwei Batteriezellen ver-wendet. Bei hoher Geschwindigkeit werden drei Batterien im Akkusatz verwendet, da mehr Strom erforderlich ist.

In experiment 11 you will construct a fan model. Normally, fans have different speed levels. The adjustable speed, that you will be using here, simulates the design of battery cells and battery packs. In the meanwhile, we consider each battery as battery cell. If the fan works at low speed, only one battery cell is being used. If the fan works at average speed, two battery cells will be used. At high speed, three batteries are used in the battery pack, since more current is required.

Dans l‘expérience 11 tu construis un modèle de ventilateur. Normalement, les ventilateurs ont différents niveaux de vitesse. La vitesse ajustable utilisée ici simule la construction des cellules d’accumulateurs et des bloc-piles. En faisant cela, nous considérons chaque pile comme cellule d’accumulateur. Si le ventilateur fonctionne à faible vitesse, on utilise seu-lement une cellule d’accumulateur. Si le ventilateur fonctionne à vitesse moyenne, on utilise deux cellules d’accumulateur. À haute vitesse, on utilise trois piles dans le bloc-piles car il faut plus de courant.

Du brauchst / You need / Il faut

1x

1x 1x 1x 3x 2x 1x 2x 1x

1x 2x 1x2x 1x2x

11

EN

FR

Ventilator

Ventilateur

Fan

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Modell 11 / Model 11 / Modèle 11

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3 4

5

2127 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

39 © Arnulf Betzold GmbH

In Versuch 12 baust du ein Hybridfahrzeug. Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das mit zwei verschiedenen Energieversor-gungen betrieben wird. Es besitzt zum einen einen normalen Verbrennungsmo-tor und zum anderen einen batteriebetriebenen Elektromotor. Dadurch können die Vorteile jeder Stromversorgungsquelle genutzt werden und die Nachteile werden ausgeglichen. Ein Vorteil ist zum Beispiel, dass Kraftstoff eingespart wer-den kann, weil der Motor immer im optimalen Bereich betrieben werden kann.

In experiment 12 you construct a hybrid vehicle. The hybrid vehicle is a vehicle which can be operated with two different energy supplies. On the one hand, it is equipped with a standard combustion engine and on the other hand with a battery-powered electric motor. This would enable us to use the advantages of each power supply source and the disadvantages will be compensated. One advantage is that you could save fuel since it is possible to operate the engine always in the optimum range.

Dans l’expérience 12 tu construis un véhicule hybride. Un véhicule hybride est un véhicule qui fonctionne avec deux alimentations en énergie différentes. En plus d’un moteur à combustion standard, il est équipé d’un moteur électrique alimenté par une batterie. Ainsi on peut profiter des avantages de chaque source d’alimentation en énergie et les désa-vantages sont compensés. Un avantage est p.ex. que l’on peut économiser du carburant car le moteur peut toujours être utilisé dans la plage optimale.

Du brauchst / You need / Il faut

2x 4x 2x 2x1x 2x 1x 2x

1x 2x 2x 1x 1x 1x 2x 1x 1x 2x

2x

12

EN

FR

Hybridfahrzeug

Véhicule hybride

Hybrid Vehicle

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Modell 12 / Model 12 / Modèle 12

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3 4

5

21

27 mm

27 mm

70 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

41 © Arnulf Betzold GmbH

Mit einem Kran müssen oft schwere Gegenstände angehoben werden. Dazu gibt es eine Steuerung mit manuellen Schaltern. Der Kran wird nur dann akti-viert, wenn die Taste betätigt wird. Sobald man den Finger von der Taste nimmt, wird der Kranbetrieb gestoppt. So kann der Kran mit einer Hand bedient werden und es ist eine hohe Sicherheit gewährleistet. In Versuch 13 baust du ein Modell eines solchen Schalters.

It is often necessary to lift heavy objects with a crane. To do so, there is a control with ma-nual switches. The crane will only be activated when the button will be pressed. As soon as you take the finger off the button, the crane operation will be stopped. In this way, you could operate the crane with one hand and a high safety is being ensured. In experiment 13 you construct a model of such a switch.

Il faut souvent une grue pour soulever des objets lourds. Pour ce faire, il y a une commande avec des interrupteurs manuels. La grue n’est activée que si le bouton est actionné. Dès que l’on relâche le bouton, le fonctionnement de la grue est stoppé. Ainsi, il est possible d’utiliser la grue d’une seule main et une haute sécurité est garantie. Dans l‘expérience 13, tu construis le modèle d’un tel interrupteur.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 1x 13x 2x4x 1x 1x

1x 1x 1x 1x 2x 1x 1x 1x

2x2x

3 4

2

1

13

EN

FR

Fingerdruckschalter

Interrupteur à pression

Finger Pressure Switch

Modell 13 / Model 13 / Modèle 13

42 © Arnulf Betzold GmbH

5 6 727 mm

8

9

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Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

Finger Pressure Switch

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Ab und zu kommt es vor, dass der Strom ausfällt. In Krankenhäusern könn-te das beispielsweise zu einem Problem werden, da viele strombetriebene Geräte für die Patienten lebenswichtig sind. Deshalb gibt es sogenannte Not-stromaggregate, wie Dieselgeneratoren, die im Falle eines Stromausfalls als Reserve genutzt werden. In Versuch 14 baust du ein Modell einer solchen Stromreserve.

From time to time a power failure may happen. In hospitals, this may cause problems, since lots of electrically powered devices are vital for the pa-tients. Therefore, there are so-called emergency power generators, such as diesel generators, which are used a reserve in case of a power failure. In experiment 14 you construct a model of such a current reserve.

Il arrive de temps en temps qu’il y ait une panne de courant. P.ex. ceci pourrait causer des problèmes dans les hôpitaux car beaucoup d’appareils ac-tionnés par l’électricité sont indispensables pour les patients. Donc, il y a ce qu’on appelle des générateurs de secours comme des générateurs diesel qui sont tenus en réserve en cas d’une panne de courant. Dans l‘expérience 14 tu construis un modèle d’une telle réserve de courant.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 1x 1x1x

1x 1x 2x 3x 1x 1x

1x 1x 1x

2x

14

EN

FR

Notstromaggregat

Générateur de secours

Emergency Power Generator

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Modell 14 / Model 14 / Modèle 14Modell 14 / Model 14 / Modèle 14

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3

4

5

21

27 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

45 © Arnulf Betzold GmbH

Regenmessgeräte überwachen die Niederschlagsmenge und können den pH-Wert des Wassers messen. Erreicht die Niederschlagsmenge an einem Tag 50 mm, spricht man von „schwerem Regen“, bei 350 mm von „extremem Starkregen“. Der pH-Wert des Wassers liegt normalerweise bei 6. Liegt er unter 5, handelt es sich um „sauren Regen“. Dieser kann das Wachstum von Pflanzen beeinflussen. In Versuch 15 baust du ein Modell eines Regenwarngeräts. Füllst du zu viel Wasser in den Behälter, leuchtet die rote Lampe auf.

Rain warning devices monitor the precipitation and can measure the pH value of the water. If the precipitation attains 50 mm on one day, we talk about “heavy rainfall”, at 350 mm we talk about “extremely heavy rain”. Normally, the pH value of the water is at 6. If it falls below 5, it refers to “acid rain”. This might influence the growth of plants. In experiment 15 you construct a model of a rain warning device. If you fill too much water into the recipient, the red lamp lights up.

Des pluviomètres surveillent les précipitations et peuvent mesurer la valeur pH de l’eau. Si la précipitation atteint en une journée 50 mm on parle de « pluie torrentielle », à 350 mm on parle d’ « averses extrêmement violentes ». Normalement, la valeur pH de l’eau est de 6. Si elle tombe en-dessous de 5, il s’agit de « pluie acide ». Celui-ci peut influencer la croissance des plantes. Dans l‘expérience 15 tu construis le modèle d’un détecteur de pluie. Si tu mets trop d’eau dans le réservoir, la lampe témoin rouge s’allume.

Du brauchst / You need / Il faut

1x

1x 1x 1x 1x 1x 1x 1x 1x

1x 2x1x 2x 1x 1x

15

EN

FR

Regenwarngerät

Détecteur de pluie

Rain Warning Device

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Modell 15 / Model 15 / Modèle 15

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3

4

21

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

Regenwarngerät

47 © Arnulf Betzold GmbH

Eine Kehrmaschine hat zwei große, sich drehende Bürsten an der Vorderseite. Während die Bürsten sich drehen, wird der Müll eingezogen, wie bei einem Staubsauger. Eine Kehrmaschine kann man jedoch nicht einfach in die Steckdo-se einstecken wie einen Staubsauger. Deshalb wird ein Akku verwendet.In Versuch 16 baust du ein Modell einer Kehrmaschine.

A sweeper has two large turning brushes at the front. While the brushes turn, the rubbish will be collected, as in case of a vacuum cleaner. However, it is not possible to simply connect a sweeper to a socket as in case of a vacuum cleaner. Therefore, an accumulator will be used.In experiment 16 you will construct a model of a sweeper.

Une balayeuse a deux brosses larges qui tournent à l’avant. Tandis que les brosses tournent, les déchets sont attirés comme par un aspirateur. Pour-tant, une balayeuse n’est pas simplement branchée à une prise électrique comme un aspirateur. C’est pourquoi on utilise un accumulateur.Dans l‘expérience 16 tu construis un modèle de balayeuse.

Du brauchst / You need / Il faut

1x 3x 2x

2x

1x

3x

2x 1x 2x 1x 1x 2x

3x 2x 1x 1x 2x 1x

1x 1x 2x

16

EN

FR

Kehrmaschine

Balayeuse

Sweeper

Schon gewusst?

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Modell 16 / Model 16 / Modèle 16

48 © Arnulf Betzold GmbH

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3

4 5

6

21100 mm

27 mm 70 mm

30 mm

30 mm

Beachte S.9

Notice p.13

Note p.17

49 © Arnulf Betzold GmbH

Notizen / Notes / Notes

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_______________________________________________________________________________________50 © Arnulf Betzold GmbH

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_______________________________________________________________________________________51 © Arnulf Betzold GmbH

Erforsche die BatterieDiscover the BatteryDécouvre la pileNr./Art. 761414

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