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Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Bauelement in Form eines gegebenenfalls gekrümmten
Fertigteiles für Gebäude, Möbel, Fahrzeuge, Schiffskörper od. dgl., mit einem Grundkörper aus einem
Leichtbaustoff, insbesondere geschäumtem Kunststoff, Polystyrol-Schaumstoff, Styroporbeton oder
Thastyron, der zur Aufnahme von Tragkörpern bzw. Verstärkungseinlagen, insbesondere Tragsäulen und diese verbindende Stege aus armiertem Beton, Zementleimbeton, Lehm od. dgl. längsverlaufende stirnseitige
Randnuten und diese verbindende Kanäle aufweist sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zu dessen
Herstellung.
Es ist bereits bekannt, Fertigteile für Wände, Decken od. dgl. in Form von armierten Betonplatten, als Holzfertigteilelemente oder auch als Stahlfertigteile, auszubilden.
Ferner sind Bautafeln aus Schaumpolystyrol bekanntgeworden, die aus beidseitig verputzten
Langlochplatten mit am Rande eingeschäumten Stahlrohren bestehen, wobei die Stahlrohre als pfostenartige
Bewehrung dienen. Erwünscht wären noch zusätzliche Wärme- und Schallisolierungen in den Bauplatten.
Ein weiterer Bauteil dieser Art besteht darin, dass ein aus synthetischem Schaumstoff bestehender
Grundkörper mit einem aus Hartplatten gebildeten Deckstoff unter Zwischenlage von als Bewehrung dienenden Hartfaserplatten verklebt wird. Hiebei ist auch vorgesehen, den Grundkörper mit ihn säulenartig durchsetzenden Bohrungen auszustatten, die mit Beton ausgegossen werden. Diese Bohrungen liegen parallel zueinander und verlaufen in vertikaler Richtung. Diese Bauteile weisen den Nachteil auf, dass sie infolge der Verwendung von Hartfaserplatten kostspielig in der Herstellung sind und ausserdem trotz Anwendung dieser Platten nur geringe Verwindungssteifigkeit besitzen.
Ferner ergibt sich bei
Errichtung eines Bauwerkes mit solchen Platten eine schlechte Übertragung von Schub- und Längskräften in der Wandebene, da diese Kraftübertragung durch Stossfugen zwischen den einzelnen Platten vollkommen unterbrochen ist. Ausserdem ist ein Anpassen dieser Platten an bauliche Erfordernisse bzw. ein
Zuschneiden derselben auf der Baustelle praktisch nicht durchführbar.
Es sind auch Bauelemente bekanntgeworden, bei denen ein Körper aus geschäumtem Kunststoff für die Aufnahme von Verstärkungseinlagen sich verzweigende, insbesondere schräg verlaufende Kanäle aufweist. Mit Hilfe von Tragkörpern bzw. Verstärkungseinlagen wurde erreicht, dass das Bauelement trotz der unzureichenden Druck-, Zug- und Biegefestigkeit des geschäumten Kunststoffes eine hohe Stabilität erreicht. Als Tragkörper bzw. Verstärkungseinlagen können Zementleimbeton-, Stahlbeton-, Beton-,
Holz-, Metall- oder Kunststoffteile mit runden oder eckigen Querschnitten vorgesehen sein.
Mit diesen Bauelementen können Gebäude, Schiffskörper, Möbel, Fahrzeuge od. dgl. aus grossflächigen Einzelteilen rasch und billig zusammengefügt werden, zumal selbst ganze Hauswände und-decken mit Kraftfahrzeugen oder Hubschraubern transportiert werden können. Diese Bauelemente zeichnen sich durch extrem geringes Gewicht, elastische Struktur, Unempfindlichkeit gegen Erdbeben und sonstige Erschütterungen und eine Temperaturisolierung aus, die bei einer Wandstärke von 20 cm etwa gleich jener einer 2 m dicken Ziegelmauer ist. Durch fugenlose Bauweise kann das Auftreten von Zugluft vermieden werden. Allfällige Beschädigungen der Bauelemente beim Transport ziehen keine teuren Reparaturarbeiten nach sich. Bei Errichtung von Bauwerken mittels dieser Bauelemente sind nur schwache Fundamente erforderlich.
Die Bauelemente sind feuchtigkeitsabweisend (nicht absorptiv), ermöglichen eine äusserst leichte Verlegung von Installationen, da keine Stemm- und Bohrarbeiten erforderlich sind, und sind überdies elektrisch nichtleitend, schwer entflammbar und weisen eine Tragfähigkeit auf, die der üblichen Bauweise entspricht. Sie besitzen eine hohe Fäulnis-, Schimmel-, Alterungs- und Chemikalienfestigkeit.
Allerdings ist die serienmässige Herstellung solcher Bauelemente als Fertigteile mit Schwierigkeiten vor allem dann verbunden, wenn schräg liegende Kanäle vorgesehen werden, weil diese entweder gebohrt werden müssen oder nur mit komplizierten Schalungen herstellbar sind.
Bei der Herstellung von Gebäuden od. dgl. mittels derartiger Bauelemente werden zunächst die Wände aufgebaut, worauf gegebenenfalls in die Kanäle Armierungseisen eingezogen und schliesslich Beton in die Kanäle gegossen, injiziert, gerüttelt oder gepresst wird. Hiebei ist es wesentlich, dass darauf geachtet wird, dass sich in den Kanälen keine von Beton freie Lunker bilden, was vor allem von der Konsistenz des Betons abhängt. Insbesondere bei jenen Bauelementen, bei denen sich die vertikalen und horizontalen Kanäle etwa rechtwinkelig kreuzen, ist dies mit Schwierigkeiten verbunden, da sich, besonders wenn der Beton eingerüttelt wird, gegen die Mitte der horizontalen Kanäle hin leicht Lunker bilden können.
Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wurde bereits bei sich senkrecht kreuzenden horizontalen und vertikalen Kanälen der Vorschlag gemacht, den Querschnitt der horizontalen Kanäle bzw. von diese
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bildenden Nuten zumindest an einem Ende derselben gegen die vertikalen Kanäle bzw. diese bildende
Nuten hin zur Erleichterung des Eindringens der Füllmasse in die horizontalen Nuten zu erweitern.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei sehr zähflüssigen Füllmassen eine Lunkerbildung nicht immer vermieden werden konnte. Weitere Schwierigkeiten bestehen bei der Herstellung solcher Bauelemente im Zuge einer Grossfabrikation, da bei den üblichen Schalungen in Blockformen das Kernmaterial beim
Zusammenpressen gequetscht wird bzw. sich bei einer kontinuierlichen Herstellung nach der Füllung der
Formen mittels Pumpen nachträglich Materialquetschungen durch Verdichten des Formeninhaltes ergeben.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein plattenförmiges Bauelement zu schaffen, bei dem die dargelegten Nachteile vermieden werden. Darüber hinaus soll die Erdbebensicherheit und Tragfähigkeit solcher Bauelemente weiter gesteigert werden, wobei neben dem einfachen Einbringen von Armierungen in die sich ergebenden Längskanäle auch das Einbringen von Armierungen in die die Längsnuten verbindenden Kanäle erleichtert wird.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Bauelement der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Mittellinie der die Bandnuten verbindenden Kanäle gegenüber den Randnuten geneigt angeordnet und die Übergänge von den Randnuten in die Kanäle zumindest in der Flussrichtung der die Tragkörper bildenden Materialien kontinuierlich verlaufend, insbesondere sich in die Randnuten trompetenförmig erweiternd, ausgebildet sind.
Durch die geneigte Anordnung der Kanäle und den fliessenden harmonischen Übergang von den Randnuten in die geneigten Kanäle wird ein völlig einwandfreies Einfliessen des Füllmaterials ohne jede Lunkerbildung sowie ein leichtes Einbringen von Armierungen auch in die die Randnuten verbindenden Kanäle erreicht. Darüber hinaus wird durch diese Formgebung eine homogene Materialverteilung bei der Herstellung der Bauelemente erzielt. Dabei kann die Querschnittsform der Nuten und Kanäle je nach Bedarf beliebig gewählt werden, wie auch die Neigung der Kanäle gegenüber den Randnuten.
Vorteilhafterweise können die die Randnuten verbindenden Kanäle S- oder zick-zack-förmig angeordnet sein. Diese Weiterbildung ermöglicht die Erstellung von Gebäuden gegebenenfalls mit Armierungen in statisch bestimmter Fachwerkskonstruktion.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung der Bauelemente ist dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kanäle und gegebenenfalls auch die Randnuten bildende zweiteilige, aus einem Unter- und einem Oberteil bestehende Schalung vorgesehen ist, wobei sowohl am Unterteil als auch am Oberteil die die Kanäle formenden Ansätze vorgesehen sind, wobei die die untere Krümmungsfläche der Austrittsmündung des Kanals an der einen Randnut und die obere Krümmungsfläche der Austrittsmündung des Kanals an der andern Randnut berührende Gerade in der Berührungsfläche der beiden einander gegenüberliegenden Ansätze liegt. Da die die Kanäle bestimmenden Formstücke des Ober- und des Unterteiles einander berühren, werden beim Eindrücken des Oberteiles der Form nicht nur Materialstauungen zwischen diesen Formstücken vermieden.
Darüber hinaus wird auch das Schalen und Entschalen erleichtert.
Eine Variante der Vorrichtung weist zur Bildung der Kanäle kreisförmig gebogene Formstücke auf, die an einen Deckelteil angesetzt sind, der zusammen mit den Formstücken um die Krümmungsmittelachse der Formstücke schwenkbar gelagert ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Bauelementes und von Vorrichtungen zur Herstellung desselben dargestellt. Fig. l zeigt einen Querschnitt dreier quer aneinandergereihter Bauelemente nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. l, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsvariante eines Bauelementes, Fig. 4a und 4b zeigen je einen Querschnitt nach den Linien a und b in Fig. 3, Fig. 5 Formstücke für eine Schalung zur Herstellung eines Bauelementes, Fig. 6 die gleichen Formstücke in zusammengedrücktem Zustand im Schrägriss, Fig. 7 ein Schalungsdetail mit schwenkbarem Formstück, Fig. 8 eine Vorrichtung zur Herstellung von erfindungsgemässen Bauelementen mit Formstücken nach den Fig. 5 und 6, Fig.
9 Formstücke mit schräg verlaufender Berührungsfläche und gekrümmter Schwerlinie, Fig. 10 Formstücke mit schräg verlaufender Berührungsfläche und gerader Schwerlinie, Fig. 11 einen Teil einer der Fig. 8 entsprechenden Vorrichtung mit schwenkbaren Formstücken und Fig. 12 eine Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung plattenförmiger Elemente.
In den Fig. l und 2 ist ein Teil einer aus erfindungsgemässen Bauelementen zusammengesetzten Wandung vor dem Einbringen von Armierungen und die Nuten und Kanäle ausfüllender Füllmasse dargestellt. Der Grundkörper der Bauelemente --1-- weist längs verlaufende stirnseitige Randnuten
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Das Formstück --23-- geht in eine Längsrippe --26-- über, die der Bildung der einen Randnut dient. Die andere Randnut wird durch eine Längsrippe-27-- gebildet, die am Boden der Schalung --28-angeordnet ist, an deren Seitenwänden sich die Schwenklager der Deckelteile --24-- befinden. Es ist ersichtlich, dass bei diesem Beispiel für jeden herzustellenden Kanal je ein schwenkbarer Deckelteil --24-vorgesehen ist.
Werden die Deckelteile --24-- in Richtung des Pfeiles --29-- in die strichliert dargestellte Lage aus der Schalung --28-- herausgeschwenkt, so kann die Schalung mit dem Material des Grundkörpers des Bauelementes gefüllt werden. Danach können die Formstücke --23-- durch Verschwenken der Deckelteile in die in die Schalung eingebrachte Masse gedrückt werden, die darauf einem Aushärtevorgang unterzogen werden kann. Nach Aushärten kann durch Herausschwenken der Deckelteile --24-- wieder in einfacher Weise entschalt werden.
Fig. 8 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung erfindungsgemässer Bauelemente, wobei Schalungen nach den Fig. 5 und 6 für Bauelemente nach Fig. l vorgesehen sind, an deren Stelle sinngemäss auch andere Schalungsformen, insbesondere auch jene nach
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von denen nur die Transporteinrichtung --34-- für die Oberteile --15-- dargestellt ist, an den die
Schalung --36-- aufweisenden Beginn B einer Förderstrecke und von dort zusammen mit dem geformten, aber noch nicht ausgehärteten Bauelement im Zuge seiner Aushärtung mittels eines Förderbandes --35-- über die Strecke C von der am Beginn B liegenden Einfüllstelle der die Bauelemente bildenden Masse weg transportierbar.
Die die Bauelemente bildende Masse wird im Arbeitsbereich --A-- in einer Mischvorrich- tung --37-- gemischt, von dieser in einen Trichter --38-- geleitet und von diesem mittels einer Förderpumpe --39-- durch das Füllrohr --40-- der am Beginn B der Förderstrecke liegenden Einfüllstelle zugeführt, an der sich lediglich ein oder mehrere Unterteile --14-- der Schalung befinden. Die Oberteile - werden erst am Beginn der Strecke C in Richtung des Pfeiles --32-- eingefügt. Die mit dem Förderband --35-- in Richtung des Pfeiles --41 h mit der Schalung transportierbare Masse wird über die Strecke C so weit ausgehärtet, dass entschalt werden kann.
Dies erfolgt dadurch, dass an der Entschalungsstelle D der ankommende Unterteil --14-- in Richtung des Pfeiles --31-- abwärts und der zugehörige Oberteil --15-- in Richtung des Pfeiles --33-- aus der geformten Masse herausgezogen und mittels der Transporteinrichtungen --34-- in Richtung der Pfeile --42, 43--, wie strichliert dargestellt, an den Beginn der Förderstrecke zurücktransportiert werden, wobei der ankommende Unterteil --14-- am Beginn der Förderstrecke in Richtung des Pfeiles --30-- und der Oberteil --15-- unter Freilassen einer Einfüllöffnung in Richtung des Pfeiles --32-- wieder in die Schalung eingesetzt werden.
Der für die Entschalung ausgehärtete Strang wird nun mittels eines Förderbandes --44-- über die Strecke E weiter ausgehärtet und beispielsweise einer Kappsäge --45-- zugeführt, so dass im Bereich F der Strang in den gewünschten, die Länge der Bauelemente bestimmenden Dimensionen abgelängt werden kann. Zu einer Fräse --46-- weitertransportiert, können im Bereich G stirnseitige Fräsungen und zu einer Kreis- oder Gattersäge --47-- weitertransportiert, im Bereich H entsprechend der Dicke der Bauelemente die Zerteilungen des Stranges vorgenommen werden.
Es ist ersichtlich, dass mit der dargestellten Vorrichtung die Herstellung sehr grossflächig erfolgen kann, so dass am Ende der Förderstrecke auch senkrecht zur Zeichenebene eine Vielzahl fertiger Bauelemente hintereinanderliegt, so dass auch grosse Massenfertigungen in einfacher Weise möglich sind.
Die an Hand der Fig. 8 beschriebene Vorrichtung ist selbstverständlich ebensowenig auf die Schalungsteile nach Fig. 5 beschränkt, wie die Ausgestaltung der Bauelemente überhaupt. So zeigt Fig. 9 den Teil einer Schalung für Bauelemente, bei denen die Mittellinie --5-- der herzustellenden Kanäle gegenüber den die Randnuten bildenden Längsrippen --16, 17-- geneigt und dabei S-förmig gekrümmt ist.
Wie im Beispiel nach Fig. 8 ist für jeden Kanal ein aus einem Unterteil --14-- und einem Oberteil --15-bestehendes Formstück vorgesehen. Beim Beispiel nach Fig. 9 liegt aber die Berührungsfläche --48-- nicht senkrecht zur Längserstreckung der Längsrippen --16, 17--, sondern schräg zu diesen. Fig. 9 zeigt, dass
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bei diesem Beispiel die Entschalung nicht wie im Fall des Beispieles nach Fig. 8 senkrecht zur Förder- richtung erfolgen kann, sondern vielmehr etwa in Richtung der Pfeile --49, 50-- geneigt zu dieser. Auch bei einer derartigen Formgebung werden Materialquetschungen beim Schalen sowie inhomogene Material- verteilungen vermieden.
Analoges gilt für das Schalungsbeispiel nach Fig. 10, bei dem zwar die Übergänge von den einen Randnuten zu den Kanälen und von den Kanälen zu den andern Randnuten in der
Flussrichtung des die Tragkörper bildenden Materials kontinuierlich verlaufen, der Querschnitt der Kanäle aber im wesentlichen konstant bleibt.
Auch die Schalungsform nach Fig. 7 ist für eine Massenfertigung etwa nach Fig. 8 verwendbar. Das
Schalen und Entschalen erfolgt aber in diesem Falle nicht durch transversale Bewegungen, sondern durch
Schwenken des betreffenden Deckelteües-24-um die-Krümmungsmittelachse-25-des Formstückes
Dabei sind die Krümmungsmittelachsen --25-- der Unterteile und der Oberteile in der Längsrich- tung der Förderstrecke gegeneinander versetzt, so dass auch hier zick-zack-förmig verlaufende Kanäle erhalten werden. Beim Schalen werden die Formstücke --23-- von der strichliert gezeichneten Lage gegen die Richtung des Pfeiles --29-- in die voll gezeichnete Stellung, beim Entschalen von der voll gezeich- neten Stellung in Richtung des Pfeiles --29-- in die strichliert gezeichnete Lage verschwenkt.
Eine praktische Vorrichtung mit Schalungsformen gemäss Fig. 7 zeigt die Fig. 12, die einen Teil einer
Vorrichtung nach Fig. 8 darstellt. Hiebei sind die Oberteile --15-- bzw. die Unterteile --14-- über die die Krümmungsmittelachse-25-der Formstücke-23-bildenden Scharniere zu die Antriebstrommeln --53, 54--umlaufenden Bändern zusammengefasst. Es ist ersichtlich, dass die Formstücke --23-- beim
Entschalen durch Umlenken um die Antriebstrommeln --53, 54-- nacheinander aus den im Bauelement verbleibenden Kanälen --4-- herausgezogen werden.
An Hand der Fig. 8 und 11 wurde eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung plattenförmiger Elemente erläutert. Unabhängig von der Art der Schalungsteile ergeben sich bei der laufenden Herstellung in Strangform-im Gegensatz zur Herstellung in einzelnen Giessformen, wo ein platzaufwendiges Lagern und Transportieren während der Aushärtezeit notwendig ist- Probleme im Zusammenhang mit dem Trocknen des gegossenen Leichtbetonstranges.
Eine Beschleunigung des Härtevorganges durch Wärme bei der Verwendung von Leichtbetonen - ins- besondere Styroporbeton - ist durch den geringen Anteil an Zement und Wasser, durch Vorwärmen dieser Komponenten während des Mischvorganges nur wenig wirkungsvoll. Das Verbringen solcher Materialien in einen Trockenofen, wie dies manchmal durchgeführt wird, ist ebenfalls nicht befriedigend, da die definitionsgemässe hohe Wärmedämmung dieser Materialien auch dem Eindringen der zum Zweck der rascheren Abbindung zugeführten Wärme Widerstand entgegensetzt.
Ein optimaler Härteverlauf kann auch in einer Trockenkammer kaum eingehalten werden, weil der Temperaturverlauf auch im Hinblick auf die beim Abbinden im Material selbst entwickelte Wärme berücksichtigt werden muss, so dass sich für zu verschiedenen Zeiten eingebrachte Blöcke andere Temperatur-Zeitkurven ergeben würden. Eine Schnellhärtung durch Anwendung von Hochfrequenz ist bekannt, jedoch auf Grund der hohen Investitionskosten und anderer technologisch bedingter Nachteile nicht zu industrieller Anwendung gekommen.
In der Fig. 12 ist nun schematisch eine der Vorrichtungen gemäss Fig. 8 ähnliche Vorrichtung dargestellt. Die Schalungsform ist entsprechend der Fig. 8 ausgebildet, wobei aber die Formstücke --65-- seitlich statt oben und unten angeordnet sind. Diese Formstücke dienen einerseits dem seitlichen Abschluss der Giessform und anderseits der Bildung einer Randnut --62-- und der zylindrischen Querkanäle --64--.
Auf ein kontinuierlich laufendes Band --35-- aus perforiertem Stahlblech oder Drahtgewebe wird durch eine Giessvorrichtung-32-- das gemischte Material aufgegossen. Es werden dabei die in den Platten gewünschten Hohlräume durch mit dem Band synchron mitlaufende Formkern-55-, die auf einer Schiene-70-- geführt sind, ausgefüllt. Eine zusätzliche Formung des Materialkuchens sowie eine Verdichtung erfolgt durch Rolleinsätze-66-oder andere Einrichtungen. Nach dem Formvorgang läuft das Material in die Trockenzone ein. Durch in bestimmten Abständen angeordnete Luftaustrittsdüsen - wird heisse, konditionierte Luft durch den Materialkuchen geblasen und an der gegenüberliegenden Seite durch Ansaugstutzen --68-- wieder der Luftwärmeanlage zugeführt.
Um einen ruhigen Bandlauf zu erreichen, ist das Band mit einer hydraulischen Spannvorrichtung --69-- gespannt und in der ganzen Länge durch Gleitleisten unterstützt. Nach Durchlaufen einer gewissen Härtestrecke werden die Formkerne
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durch eine nicht gezeichnete Ausziehvorrichtung (entsprechend Fig. 8) aus dem Material ausgezogen, beim
Rücktransport gewaschen, wieder an das Förderband angeschlossen.
Am Ende der Trockenstrecke befindet sich eine fliegende Säge --47--, welche die Platten in eine vorgegebene Länge schneidet. Nach dem Schnitt werden die Platten durch ein Abzugband --75--, das nach durchgeführtem Schnitt mit einer schnelleren Geschwindigkeit läuft, unter den Manipulator --76-gebracht, mit welchem die Platte vom Band abgehoben und auf eine nicht gezeigte Stapelhebebühne gebracht werden kann.
Werden z. B. Platten hergestellt, welche lediglich mit ihrer Längsrichtung eine oder mehrere Bohrungen aufweisen sollen, so kann dies durch feststehende Dorne, die über dem Förderband montiert sind, erreicht werden, vorausgesetzt, dass die Dorne so lange bemessen sind, dass das Material nach Verlassen derselben bereits genügend Eigenfestigkeit hat, um sich selbst zu tragen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Plattenförmiges Bauelement in Form eines gegebenenfalls gekrümmten Fertigteiles für Gebäude, Möbel, Fahrzeuge, Schiffskörper od. dgl., mit einem Grundkörper aus einem Leichtbaustoff, insbesondere geschäumtem Kunststoff, Polystyrol-Schaumstoff, Styroporbeton oder Thastyron, der zur Aufnahme von Tragkörper bzw.
Verstärkungseinlagen, insbesondere Tragsäulen und diese verbindende Stege aus armiertem Beton, Zementleimbeton, Lehm od. dgl., längsverlaufende stirnseitige Randnuten und diese verbindende Kanäle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (5) der die Randnuten (2,3) verbindenden Kanäle (4) gegenüber den Randnuten (2,3) geneigt angeordnet und die Übergänge von den Randnuten (2,3) in die Kanäle (4) zumindest in der Flussrichtung des die Tragkörper bildenden Materials kontinuierlich verlaufend, insbesondere sich in die Randnuten (2,3) trompetenförmig erweiternd, ausgebildet sind.
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