BR112016030839B1 - Pyrotechnic ignition agent and its use - Google Patents

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Ulrich Bley
Aleksej Hoschenko
Ulf Lawrentz
Peter Simon Lechner
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Ruag Ammotec Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
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Abstract

AGENTE DE IGNIÇÃO PIROTÉCNICO (AA) A presente invenção refere-se a um agente de ignição pirotécnico, que contém sais básicos do 5,5'-azotetrazol com a fórmula empírica geral: Mm+n(C2N102-)p(CO32-)q(OH-), em que: M é um elemento do 3°-12° grupo do sistema periódico com um número atômico na faixa de 21-80, (C2N102-)p é um diânion de azotetrazolato com a estrutura (AA), m é a valência do cátion, n é um número inteiro de 1 a 6, p é um número inteiro de 1 a 4, q é um número inteiro de 0 a 8, r (Diferente) é um número inteiro de 0 a 4 e q + r 0, sendo que a fração do componente azotetrazolato básico perfaz de 30 a 100% em peso e estão contidos 0 a 70% em peso, de um aditivo ou misturas de vários aditivos.PYROTECHNICAL IGNITION AGENT (AA) The present invention relates to a pyrotechnic igniting agent, which contains basic salts of 5,5'-azotetrazole with the general empirical formula: Mm+n(C2N102-)p(CO32-)q (OH-), where: M is an element of the 3rd-12th group of the periodic system with an atomic number in the range of 21-80, (C2N102-)p is an azotetrazolate dianion with the structure (AA), m is the valence of the cation, n is an integer from 1 to 6, p is an integer from 1 to 4, q is an integer from 0 to 8, r (Different) is an integer from 0 to 4, and q + r 0, wherein the fraction of the basic azotetrazolate component amounts to 30 to 100% by weight and 0 to 70% by weight of an additive or mixtures of several additives are contained.

Description

[001] O objetivo da presente invenção refere-se a um agente de ignição pirotécnico.[001] The object of the present invention relates to a pyrotechnic ignition agent.

[002] Agentes de ignição pirotécnicos no sentido da invenção são substâncias ou misturas de substâncias, que podem desenvolver um efeito pirotécnico.[002] Pyrotechnic igniters in the sense of the invention are substances or mixtures of substances, which can develop a pyrotechnic effect.

[003] Um objetivo da presente invenção, em particular, é um agente de ignição pirotécnico, que pode ser usado em sistemas de ignição mecânicos, elétricos ou opto-elétricos.[003] An object of the present invention, in particular, is a pyrotechnic ignition agent, which can be used in mechanical, electrical or opto-electrical ignition systems.

[004] A partir do documento DE 102010025104 A1 é conhecido um explosivo de 5,5'-azotetrazolato, que compreende um sal de ferro, cobalto, níquel, cobre, cádmio ou guanilureia de um 5,5'-azotetrazol ou uma mistura de pelo menos um 5,5''-azotetrazolato e pelo menos um triazenato de bistetrazolila ou pelo menos de um outro sal de metal ou sal de guanilureia de um 5,5'-azotetrazol. Os sais ali descritos são neutros, isto é, nem ácidos nem básicos. Os sais de zinco ou cromo do 5,5'-azotetrazol não são resistentes ao armazenamento de acordo com o documento DE 102010025104 A1. Além disso, há o problema, de que misturas contendo tetrazeno não são suficientemente estáveis termicamente, visto que o tetrazeno já se decompõe a 120°C.[004] From document DE 102010025104 A1 a 5,5'-azotetrazolate explosive is known, which comprises an iron, cobalt, nickel, copper, cadmium or guanylurea salt of a 5,5'-azotetrazole or a mixture of at least one 5,5''-azotetrazolate and at least one bistetrazolyl triazenate or at least one other metal salt or guanylurea salt of a 5,5'-azotetrazole. The salts described therein are neutral, i.e., neither acidic nor basic. The zinc or chromium salts of 5,5'-azotetrazole are not storage resistant according to DE 102010025104 A1. In addition, there is the problem that mixtures containing tetrazene are not sufficiently thermally stable, as tetrazene already decomposes at 120°C.

[005] O objetivo da presente invenção foi a disponibilização de um outro agente de ignição pirotécnico. Um outro objetivo da presente invenção foi a disponibilização de um agente de ignição pirotécnico, que pode ser usado em sistemas de ignição mecânicos, elétricos ou opto-elétricos.[005] The objective of the present invention was to provide another pyrotechnic ignition agent. Another objective of the present invention was the provision of a pyrotechnic ignition agent, which can be used in mechanical, electrical or opto-electrical ignition systems.

[006] De acordo com a invenção, esse objetivo é resolvido, de maneira surpreendente, através das características da reivindicação principal.[006] According to the invention, this objective is solved, surprisingly, through the features of the main claim.

[007] Outras concretizações da invenção são mostradas nas rei vindicações dependentes.[007] Other embodiments of the invention are shown in the dependent claims.

[008] De maneira surpreendente, foi encontrado um agente de ignição pirotécnico, que contém sais básicos do 5,5'-azotetrazol, com a fórmula empírica geral: Mm+n(C2N102-)p(CO32-)q(OH-), em que: M é um elemento do 3o-12o grupo do sistema periódico com um número atômico na faixa de 21-80, (C2N102-)p é um diânion de azotetrazolato com a estrutura

Figure img0001
m é a valência do cátion, n é um número inteiro de 1 a 6, p é um número inteiro de 1 a 4, q é um número inteiro de 0 a 8, r é um número inteiro de 0 a 4 e q + r # 0, sendo que a fração do componente azotetrazolato básico perfaz de 30 a 100% em peso e estão contidos 0 a 70% em peso, de um aditivo ou misturas de vários aditivos. Os novos compostos de azo- tetrazolato básicos de acordo com a invenção possuem temperaturas de crepitação na faixa de 180°C a 240°C, sensibilidades de fricção de 0,1 N a 1,0 N e sensibilidade ao impacto de 0,1 J a 0,5 J. É dada a estabilidade térmica dos compostos de azotetrazolato básicos de acordo com a invenção. Armazenamentos a 71°C não mostram depois de 28 dias qualquer decomposição do composto de azotetrazolato básico de acordo com a invenção, aqui, em particular, os compostos de zinco.[008] Surprisingly, a pyrotechnic ignition agent was found, which contains basic salts of 5,5'-azotetrazole, with the general empirical formula: Mm+n(C2N102-)p(CO32-)q(OH-) , where: M is an element of the 3rd-12th group of the periodic system with an atomic number in the range 21-80, (C2N102-)p is an azotetrazolate dianion with the structure
Figure img0001
m is the valence of the cation, n is an integer from 1 to 6, p is an integer from 1 to 4, q is an integer from 0 to 8, r is an integer from 0 to 4, and q + r# 0, the fraction of the basic azotetrazolate component being from 30 to 100% by weight and 0 to 70% by weight of an additive or mixtures of several additives are contained. The novel basic azotetrazolate compounds according to the invention have crackle temperatures in the range of 180°C to 240°C, friction sensitivities of 0.1 N to 1.0 N and impact sensitivity of 0.1 J to 0.5 J. The thermal stability of the basic azotetrazolate compounds according to the invention is given. Storage at 71°C does not show after 28 days any decomposition of the basic azotetrazolate compound according to the invention, here in particular the zinc compounds.

[009] Preferivelmente, o agente de ignição pirotécnico é aquele, que contém como aditivo 10 a 60% em peso, de um agente de oxida- ção, selecionado a partir de um ou vários dos nitratos dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do amônio, dos perclorato dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do amônio, dos peróxidos dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do zinco.[009] Preferably, the pyrotechnic igniting agent is one that contains as an additive 10 to 60% by weight of an oxidizing agent, selected from one or more of the nitrates of alkali and/or alkaline earth and/or alkaline metals and/or alkali metals. or ammonium, perchlorates of alkali and/or alkaline earth metals and/or ammonium, peroxides of alkali and/or alkaline earth metals and/or zinc.

[0010] De modo particularmente preferido, o agente de ignição pi rotécnico contém como aditivo 0 a 10% em peso, de um sensibilizador, preferivelmente tetrazeno.[0010] Particularly preferably, the pyrotechnic igniting agent contains as an additive 0 to 10% by weight of a sensitizer, preferably tetrazene.

[0011] O agente de ignição pirotécnico de acordo com a invenção contém preferivelmente como aditivo 0 a 20% em peso, de um agente de redução, selecionado a partir de um ou vários de alumínio, sulfeto de antimônio, siliceto de cálcio, titânio, hidreto de titânio, boro, hidreto de boro, zircônio, hidreto de zircônio, silício, grafita, carvão ativado, fuligem ou agentes de fricção, preferivelmente cacos de vidro.[0011] The pyrotechnic ignition agent according to the invention preferably contains as an additive 0 to 20% by weight of a reducing agent selected from one or more of aluminium, antimony sulfide, calcium silicide, titanium, titanium hydride, boron, boron hydride, zirconium, zirconium hydride, silicon, graphite, activated carbon, soot or friction agents, preferably glass shards.

[0012] De modo particularmente preferido, o agente de ignição pi rotécnico de acordo com a invenção contém coo aditivo 0,1 a 5% em peso, de um adesivo, selecionado a partir de um ou vários da celulose e seus derivados, polivinilbutirais, polinitropolifenileno, éter polinitrofe- nílico, plexigum, acetato de polivinila e copolímeros.[0012] Particularly preferably, the pyrotechnic igniting agent according to the invention contains as an additive 0.1 to 5% by weight of an adhesive selected from one or more of cellulose and its derivatives, polyvinylbutyrals, polynitropolyphenylene, polynitrophenyl ether, plexigum, polyvinyl acetate and copolymers.

[0013] De modo muito particularmente preferido, o agente de igni ção pirotécnico contém Zn2+2(C2N102-)(CO32-), Zn2+3(C2N102-)(CO32-), Zn2+4(C2N102-)(CO32-)(OH-)2, Zn2+2(C2N102-)(OH-)2 e/ou Zn2+3(C2N102-)2(OH-)2.[0013] Very particularly preferably, the pyrotechnic ignition agent contains Zn2+2(C2N102-)(CO32-), Zn2+3(C2N102-)(CO32-), Zn2+4(C2N102-)(CO32-) )(OH-)2, Zn2+2(C2N102-)(OH-)2 and/or Zn2+3(C2N102-)2(OH-)2.

[0014] O agente de ignição pirotécnico de acordo com a invenção encontra uso em sistemas de ignição mecânicos, elétricos ou opto- elétricos.[0014] The pyrotechnic ignition agent according to the invention finds use in mechanical, electrical or opto-electrical ignition systems.

[0015] Como aditivos podem ser usados: 1. agentes de oxidação (individuais ou em misturas) seleci- onados a partir do grupo consistindo em: nitratos dos metais alcalinos ou alcalinoterrosos ou do amônio, tais como nitrato de sódio, potássio ou amônio perclorato dos metais alcalinos ou alcalinoterrosos ou do amônio, peróxidos dos metais alcalinos ou alcalinoterrosos ou do zinco. 2. Agregados ricos em energia (individuais ou em misturas) de hexogênio, octogênio, nitrocelulose. 3. Agentes de redução (individuais ou em misturas) selecionados a partir do grupo consistindo em: alumínio, titânio, hidreto de titânio, boro, hidreto de boro, zircônio, hidreto de zircônio, silício, grafita, carvão ativado, fuligem. 4. Adesivos (individuais ou em misturas) selecionados a partir do grupo consistindo em: celulose, assim como seus derivados, polivinilbutirais, poli- nitropolifenileno, éter polinitrofenílico, plexigum, acetato de polivinila, copolímeros. 5. Moderadores de queima, estabilizadores e auxiliares de processamento (individuais ou em misturas) selecionados a partir do grupo consistindo em:[0015] As additives, the following can be used: 1. oxidizing agents (individuals or in mixtures) selected from the group consisting of: alkali or alkaline earth metals or ammonium nitrates, such as sodium nitrate, potassium or ammonium perchlorate of alkali or alkaline earth metals or ammonium, peroxides of alkali or alkaline earth metals or zinc. 2. Energy-rich aggregates (individual or in mixtures) of hexogen, octogen, nitrocellulose. 3. Reducing agents (individuals or in mixtures) selected from the group consisting of: aluminum, titanium, titanium hydride, boron, boron hydride, zirconium, zirconium hydride, silicon, graphite, activated carbon, soot. 4. Adhesives (individuals or in mixtures) selected from the group consisting of: cellulose, as well as its derivatives, polyvinyl butyrals, polynitropolyphenylene, polynitrophenyl ether, plexigum, polyvinyl acetate, copolymers. 5. Firing moderators, stabilizers and processing aids (individuals or in blends) selected from the group consisting of:

[0016] óxido de zinco, carbonato de zinco, silicatos, sílica géis, ácidos silícicos, por exemplo, Aerosil (empresa Degussa), nitreto de boro.[0016] Zinc oxide, zinc carbonate, silicates, silica gels, silicic acids, eg Aerosil (Degussa company), boron nitride.

[0017] As substâncias caracterizam-se pela liberdade de chumbo e bário, por uma alta capacidade de ignição, tempos de reação curtos e correspondentes sensibilidades. Essas propriedades possibilitam uma redução da massa de substâncias explosivas necessárias para a ignição segura.[0017] The substances are characterized by the freedom of lead and barium, by a high ignition capacity, short reaction times and corresponding sensitivities. These properties make it possible to reduce the mass of explosive substances necessary for safe ignition.

[0018] Na tabela 1 são mostradas temperaturas de decomposição, sensibilidades à fricção e ao impacto de exemplos selecionados. A medição das sensibilidades à fricção e ao impacto foi realizada pelos métodos da Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) indicados no relatório BAM 142 (1987), enquanto a medição das temperaturas de decomposição foi realizada com a calorimetria diferencial dinâmica (DSC) (empresa Mettler) com uma taxa de aquecimento de 10 K por minuto.[0018] Table 1 shows decomposition temperatures, friction and impact sensitivities of selected examples. The measurement of friction and impact sensitivities was carried out by the methods of the Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) indicated in the BAM report 142 (1987), while the measurement of decomposition temperatures was carried out with dynamic differential calorimetry (DSC) (Mettler company) with a heating rate of 10 K per minute.

[0019] O objetivo da presente invenção é em pormenores: - um agente de ignição pirotécnico, que contém sais básicos do 5,5'-azotetrazol, com a fórmula empírica geral: Mm+n(C2N102-)p(CO32-)q(OH-), em que: M é um elemento do 3°-12° grupo do sistema periódico com um número atômico na faixa de 21-80, (C2N102-)p é um diânion de azotetrazolato com a estrutura

Figure img0002
m é a valência do cátion, n é um número inteiro de 1 a 6, p é um número inteiro de 1 a 4, q é um número inteiro de 0 a 8, r é um número inteiro de 0 a 4 e q + r # 0, sendo que a fração do componente azotetrazolato básico perfaz de 30 a 100% em peso e estão contidos 0 a 70% em peso, de um aditivo ou misturas de vários aditivos; - um agente de ignição pirotécnico, que contém como aditivo 10 a 60% em peso, de um agente de oxidação, selecionado a partir de um ou vários dos nitratos dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do amônio, dos perclorato dos metais alcalinos e/ou alcalinoterro- sos e/ou do amônio, dos peróxidos dos metais alcalinos e/ou alcalino- terrosos e/ou do zinco; - um agente de ignição pirotécnico, que contém como aditivo 0 a 10% em peso, de um sensibilizador, preferivelmente tetrazeno; - um agente de ignição pirotécnico, que contém como aditivo 0 a 20% em peso, de um agente de redução, selecionado a partir de um ou vários de alumínio, sulfeto de antimônio, siliceto de cálcio, titânio, hidreto de titânio, boro, hidreto de boro, zircônio, hidreto de zir- cônio, silício, grafita, carvão ativado, fuligem ou agentes de fricção, preferivelmente cacos de vidro; - um agente de ignição pirotécnico, que contém como aditi- vo 0,1 a 5% em peso, de um adesivo, selecionado a partir de um ou vários de celulose e seus derivados, polivinilbutirais, polinitropolifenile- no, éter polinitrofenílico, plexigum, acetato de polivinila e copolímeros; - um agente de ignição pirotécnico, que contém Zn2+2(C2N102-)(CO32-); - um agente de ignição pirotécnico, que contém Zn2+3(C2N102-)2 (CO32-); - um agente de ignição pirotécnico, que contém Zn2+4(C2N102-)2(CO32-)(OH-)2; - um agente de ignição pirotécnico, que contém Zn2+2(C2N102-)(OH-)2; - um agente de ignição pirotécnico, que contém Zn2+3(C2N102-)2(OH-)2 - o uso de um agente de ignição pirotécnico em sistemas de ignição mecânicos, elétricos ou opto-elétricos.[0019] The purpose of the present invention is in detail: - a pyrotechnic ignition agent, which contains basic salts of 5,5'-azotetrazole, with the general empirical formula: Mm+n(C2N102-)p(CO32-)q (OH-), where: M is an element of the 3rd-12th group of the periodic system with an atomic number in the range of 21-80, (C2N102-)p is an azotetrazolate dianion with the structure
Figure img0002
m is the valence of the cation, n is an integer from 1 to 6, p is an integer from 1 to 4, q is an integer from 0 to 8, r is an integer from 0 to 4, and q + r# 0, wherein the fraction of the basic azotetrazolate component amounts to 30 to 100% by weight and 0 to 70% by weight of an additive or mixtures of several additives are contained; - a pyrotechnic ignition agent, which contains as an additive 10 to 60% by weight of an oxidizing agent selected from one or more of the nitrates of the alkali and/or alkaline earth metals and/or ammonium, the perchlorates of the metals alkaline and/or alkaline earth and/or ammonium, alkali and/or alkaline earth metal and/or zinc peroxides; - a pyrotechnic ignition agent, which contains as an additive 0 to 10% by weight of a sensitizer, preferably tetrazene; - a pyrotechnic ignition agent, which contains as an additive 0 to 20% by weight of a reducing agent selected from one or more of aluminium, antimony sulfide, calcium silicide, titanium, titanium hydride, boron, boron hydride, zirconium, zirconium hydride, silicon, graphite, activated carbon, soot or friction agents, preferably broken glass; - a pyrotechnic ignition agent, which contains as an additive 0.1 to 5% by weight of an adhesive selected from one or more of cellulose and its derivatives, polyvinyl butyrals, polynitropolyphenylene, polynitrophenyl ether, plexigum, polyvinyl acetate and copolymers; - a pyrotechnic ignition agent, which contains Zn2+2(C2N102-)(CO32-); - a pyrotechnic ignition agent, which contains Zn2+3(C2N102-)2 (CO32-); - a pyrotechnic ignition agent, which contains Zn2+4(C2N102-)2(CO32-)(OH-)2; - a pyrotechnic ignition agent, which contains Zn2+2(C2N102-)(OH-)2; - a pyrotechnic ignition agent, which contains Zn2+3(C2N102-)2(OH-)2 - the use of a pyrotechnic ignition agent in mechanical, electrical or opto-electrical ignition systems.

[0020] A invenção é esclarecida em detalhes através dos seguin tes exemplos, sem limitá-la aos mesmos.[0020] The invention is explained in detail through the following examples, without limiting it thereto.

[0021] Na tabela 1 são enumeradas as composições de 5 diferen tes sais básicos do 5,5'-azotetrazol. Tabela 1 Composições, temperaturas de crepitação e sensibilidades à fricção e impacto de sais básicos selecionados do 5,5'-azotetrazol.

Figure img0003
[a] Temperatura de crepitação; [b] sensibilidade à fricção; [c] sensibilidade ao impacto.[0021] Table 1 lists the compositions of 5 different basic salts of 5,5'-azotetrazole. Table 1 Compositions, crackle temperatures, and friction and impact sensitivities of selected basic salts of 5,5'-azotetrazole.
Figure img0003
[a] Crackling temperature; [b] friction sensitivity; [c] impact sensitivity.

Claims (6)

1. Agente de ignição pirotécnico, caracterizado pelo fato de que contém: Zn2+2(C2N102-)(CO32-); Zn2+3(C2N102-)2(CO32-); Zn2+4(C2N102-)2(CO32-)(OH-)2; Zn2+2(C2N102-)(OH-)2; Zn2+3(C2N102-)2(OH-)2; em que (C2N102-) é um diânion de azotetrazolato com a estrutura:
Figure img0004
em que a fração do componente azotetrazolato básico perfaz de 30 a 100% em peso e estão contidos 0 a 70% em peso, de um aditivo ou misturas de vários aditivos.
1. Pyrotechnic ignition agent, characterized in that it contains: Zn2+2(C2N102-)(CO32-); Zn2+3(C2N102-)2(CO32-); Zn2+4(C2N102-)2(CO32-)(OH-)2; Zn2+2(C2N102-)(OH-)2; Zn2+3(C2N102-)2(OH-)2; where (C2N102-) is an azotetrazolate dianion with the structure:
Figure img0004
wherein the fraction of the basic azotetrazolate component amounts to 30 to 100% by weight and 0 to 70% by weight of an additive or mixtures of several additives are contained.
2. Agente de ignição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém como aditivo 10 a 60% em peso, de um agente de oxidação, selecionado a partir de um ou vários dos nitratos dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do amônio, dos perclorato dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do amônio, dos peróxidos dos metais alcalinos e/ou alcalinoterrosos e/ou do zinco.2. Ignition agent according to claim 1, characterized in that it contains as an additive 10 to 60% by weight of an oxidizing agent, selected from one or more of the alkali and/or alkaline earth metal nitrates and /or ammonium, perchlorates of alkali metals and/or alkaline earth metals and/or ammonium, peroxides of alkali metals and/or alkaline earth metals and/or zinc. 3. Agente de ignição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém como aditivo 0 a 10% em peso, de um sensibilizador, preferivelmente tetrazeno.3. Ignition agent according to claim 1, characterized in that it contains as an additive 0 to 10% by weight of a sensitizer, preferably tetrazene. 4. Agente de ignição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém como aditivo 0 a 20% em peso, de um agente de redução, selecionado a partir de um ou vários do alumínio, sulfeto de antimônio, siliceto de cálcio, titânio, hidreto de titânio, boro, hidreto de boro, zircônio, hidreto de zircônio, silício, grafita, car- vão ativado, fuligem ou agente de fricção, preferivelmente cacos de vidro.4. Ignition agent according to claim 1, characterized in that it contains as an additive 0 to 20% by weight of a reducing agent, selected from one or more of aluminum, antimony sulfide, calcium silicide , titanium, titanium hydride, boron, boron hydride, zirconium, zirconium hydride, silicon, graphite, activated carbon, soot or friction agent, preferably glass shards. 5. Agente de ignição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que contém como aditivo 0,1 a 5% em peso, de um adesivo, selecionado a partir de um ou vários da celulose e seus derivados, polivinilbutirais, polinitropolifenileno, éter polinitrofení- lico, plexigum, acetato de polivinila e copolímeros.5. Ignition agent according to claim 1, characterized in that it contains as an additive 0.1 to 5% by weight of an adhesive, selected from one or more of cellulose and its derivatives, polyvinylbutyrals, polynitropolyphenylene, polynitrophenyl ether, plexigum, polyvinyl acetate and copolymers. 6. Uso de um agente de ignição pirotécnico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de ser em sistemas de ignição mecânicos, elétricos ou opto-elétricos.6. Use of a pyrotechnic ignition agent as defined in any one of claims 1 to 5, characterized in that it is in mechanical, electrical or opto-electrical ignition systems.
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