CH620142A5 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung eignet sich besonders zum Verbinden von Bewehrungsstäben, so dass die Endflächen benachbarter Bewehrungsstäbe einander gegenüberliegen, und nach dem erfindungsgemässen Verfahren können sowohl warm bearbeitete als auch kalt bearbeitete Bewehrungsstäbe einschliesslich solcher Bewehrungsstäbe, die einen quadratischen Querschnitt mit abgeschrägten Kanten und einer Verdrehung um die Längsachse aufweisen, sowie auch Bewehrungsstäbe mit rundem Querschnitt mit Buchsen verbunden werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Metallbuchse auf einen Bewehrungsstab aufgepresst, und hierzu kann irgendeine geeignete Einrichtung, vorzugsweise eine Presse gemäss der deutschen Patentanmeldung P 2 634 569.7 benutzt werden, mit der ein ausreichender Druck aufgebracht werden kann, um die Teilchen sowohl in die Wandung der Metallbuchse als auch in die Oberfläche des aus Metall bestehenden Bewehrungsstabs zu drücken und so den Eingriff herzustellen.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, verhältnismässig kleine Verhältnisse von Buchsenlänge zu Durchmesser des Bewehrungsstabs zu verwenden. So hat sich gezeigt, dass dieses Verhältnis bei warm bearbeiteten Bewehrungsstäben für einen Stabdurchmesser von 25 mm bis herab zu 1,6 und für einen Durchmesser von 32 mm bis herab zu 2,66 betragen kann, während bei kalt bearbeiteten Bewehrungsstäben dieses Verhältnis bei einem Durchmesser des Bewehrungsstabs von 16 mm bis herab zu 2,2 mm, für einen Durchmesser von 20 mm bis herab zu 2,3 und für einen Durchmesser von 25 mm bis herab zu 1,6 betragen kann. Bei speziellen kalt bearbeiteten Bewehrungsstäben, etwa solche mit quadratischem Querschnitt, abgeschrägten Kanten und Verdrehung um die Längsachse, auf die sonst gar keine Buchsen aufgepresst werden können, kann das Verhältnis für einen Durchmesser des Bewehrungsstabs von 20 mm bis herab zu 2 und für einen Durchmesser von 25 mm bis herab zu 1,6 betragen. Diese Verhältnisse beziehen sich auf die Verbindung einer Buchse mit nur einem Bewehrungsstab und sind für die Verbindung einer Buchse mit zwei Bewehrungsstäben zu verdoppeln.
Wird eine Verbindung zwischen einer Buchse und einem Bewehrungsstab ohne Verwendung der erfindungsgemäss eingesetzten Teilchen hergestellt, so besteht die Neigung einer sehr kleinen dauerhaften Verschiebung der Buchse bezüglich dem Bewehrungsstab, wenn die Verbindung einer axialen Zugspannungsbelastung ausgesetzt wird, und in einigen Anwendungsfällen ist sogar diese geringfügige Verschiebung unzulässig. Es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem niedrigen Verhältnis von aufgepresster Länge zu Durchmesser des Bewehrungsstabs die dauerhafte Verschiebung der hergestellten Verbindung in überraschendem Umfang verringert wird, verglichen mit einer entsprechenden Verbindung ohne Einsatz der erfindungsgemäss verwendeten Teilchen. Diese Verringerung beträgt typischerweise 50% und in einigen Fällen sogar mehr als 80%, ohne dass eine Erhöhung der aufgepressten Länge erfolgt wäre. Somit hat eine erfindungsgemäss hergestellte Verbindung nicht nur die vorstehend erwähnten Vorteile, sondern sie genügt auch hohen industriellen Anforderungen bezüglich des Widerstandes gegen axiale Verschiebungen unter Belastung.
Die Erfindung umfasst auch eine Metallbuchse zum Aufbringen auf einen Bewehrungsstab, welche an ihrer Innenwandung Teilchen trägt, deren Härte grösser ist als die der Buchse und die des Bewehrungsstabs. Ferner betrifft die Erfindung einen Bewehrungsstab, auf den eine Metallbuchse aufbringbar ist und der auf dem mit der Metallbuchse zu verbindenden Bereich Teilchen trägt, deren Härte grösser ist als die der Metallbuchse und die des Bewehrungsstabs.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Zwei Bewehrungsstäbe mit einander gegenüberliegenden Längsrippen und im gleichmässigen Abstand verlaufenden Umfangsrippen an ihrer Oberfläche, welche einen Durchmesser von 25 mm haben, werden mit einem Kupplungselement verbunden, das einen Zwischenstab aufweist, dessen Enden jeweils in den Gewindebereich einer kurzen Buchse eingeschraubt sind, die im übrigen auf das Ende des jeweiligen Bewehrungsstabs aufgepresst wird. Vor dem Aufpressen der Buchse auf das Ende des Bewehrungsstabs wurde auf die Bereiche zwischen den Rippen des Bewehrungsstabs und über eine Länge entsprechend der Länge der aufzupressenden Buchse eine Beschichtung aus einer Zweikomponentengrun-dierung auf Harzbasis aufgebracht. Während die Beschichtung noch klebrig war, wurde auf sie eine Schicht aus Hartgussstahlschrot aufgestreut, dessen Teilchengrösse durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,00 mm passte. Die Schrotteilchen hafteten an der Beschichtung, so dass im wesentlichen der ganze Bereich zwischen benachbarten Rippen bedeckt war. Nach dem Aushärten der Grundierung wurde die Buchse auf den Bewehrungsstab gepresst, wozu eine Presse gemäss deutscher Patentanmeldung P 2 634 569.7 verwendet wurde. Der Pressvorgang wurde solange fortgesetzt, bis zwischen der Buchse und dem Bewehrungsstab keine Spalten mehr vorhanden waren. Die hergestellte Verbindung wurde danach einer Axialbelastung ausgesetzt, bis zum Bruch des Bewehrungsstabs in einer Entfernung von der Buchse.
Ein Kontrollversuch mit einer Verbindung ohne Schrotteilchen über die gesamte Länge der Buchse zeigte, dass die Verbindung durch Herausziehen des Bewehrungsstabs aus der Buchse zerstört wurde.
Beispiel 2
Es wurden Versuche unter Verwendung von warm bearbeiteten Bewehrungsstäben, die dem British Standard 4449 entsprachen und einen Durchmesser von 25 mm bzw. 32 mm hatten, durchgeführt. In jedem Fall wurde eine vorbestimmte Länge eines gewindefreien Bereichs einer teilweise ein Innengewinde aufweisenden Buchse auf den Bewehrungsstab gepresst, und der erforderliche Druck wurde zuvor durch Überprüfung von Proben bestimmt, um sicherzustellen, dass keine Spalten zwischen der Buchse und dem Bewehrungsstab vorhanden waren. Bei einigen Buchsen wurde die Innenwandung des aufzupressenden Bereiches mit scharfkantigen Teilchen aus Hartgusseisen einer Grösse von 1,41 mm bis 1,5 mm beschichtet, wozu eine Schicht aus einem Zweikomponentenepo-xidharzkleber aufgebracht wurde. Der Innendurchmesser der in diesen Fällen verwendeten Buchsen wurde vergrössert, um eine besondere Stärke der Teilchenbeschichtung zu ermöglichen, und die entsprechenden Vergleichsversuche wurde mit unbeschichteten Buchsen ausgeführt.
Jeden der an einem Ende eine aufgepresste Buchse tragenden Bewehrungsstäbe wurde an einer Seite mit einer Zugspannungsmessvorrichtung verbunden, während am anderen Ende ein Gewindeadapter in den Gewindebereich der Buchse geschraubt wurde. Das freie Ende des Adapters wurde mit einem weiteren Bewehrungsstab verbunden, der an der anderen Seite s
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des Zugspannungsprüfapparates befestigt war. Die Verbindung wurde dann zunehmend belastet, bis der Bewehrungsstab aus der Buchse herausglitt oder brach. Die hierzu erforderliche Zugspannung wurde ermittelt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als Durchschnittswerte von drei Versuchen jeder Art angegeben. In dieser Tabelle ist L die Länge der auf den Bewehrungsstab aufgepressten Buchse und D der Nenndurchmesser des Bewehrungsstabs. Die Mindestlast ist äquivalent der charakteristischen Spannungsfestigkeit der geprüften Bewehrungsstange plus 15% gemäss den Definitionen des British Standard BS 4449, 1969.
Tabelle 1 Warmbearbeitete Bewehrungsstäbe
Ergebnis
Durchmesser des
Bewehrungsstabs (mm)
Teilchen vorhanden
L/D
Erreichte maximale Zugbelastung (% der Mindestlast)
A
25
nein
1,6
110
B
25
ja
1,6
128
C
25
nein
3,4
128
D
32
nein
2,66
117
E
32
ja
2,66
131
F
32
nein
3,75
132
Die Ergebnisse zeigen, dass durch das Vorhandensein der Teilchenschicht zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von Buchse und Bewehrungsstab vor dem Aufpressen eine erhöhte Zugfestigkeit der Verbindung bei gegebener aufgepresster Länge im Vergleich zu unbeschichteten Buchsen erreicht wird.
Beispiel 3
Die Versuche gemäss Beispiel 2 wurden unter Verwendung eines kalt bearbeiteten Bewehrungsstabes mit einem Durchmesser von 16 mm, wie er in Grossbritannien unter der Bezeichnung «Tor Bar» vertrieben wird, wiederholt. Bei Verwendung von Eisenteilchen und einem Verhältnis von aufgepresster Länge zu Durchmesser von 2,2 wurde eine maximale Zugbelastung von 126% der Mindestlast erreicht, die für einen derartigen Bewehrungsstab gemäss BS 4461,1969, die charakteristische Zugfestigkeit plus 10% darstellt.
Beispiel 4
Es wurden weitere Versuche mit 16 mm «Tor Bar»-Be-wehrungsstäben durchgeführt, wozu zwei Stäbe mittels einer über ihre gesamte Länge aufgepressten 110 mm langen Metallbuchse miteinander verbunden wurden, so dass sich die Endflächen der benachbarten Bewehrungsstäbe gegenüberlagen. Die Versuche, die mit Buchsen durchgeführt wurden, die an ihrer inneren Wandung mit einer mittels Epoxidharz befestigten Schicht von scharfkantigen Teilchen aus Hartgusseisen mit einer Teilchengrösse von nicht mehr als 1,00 mm durchgeführt wurden, wurden mit Buchsen ohne derartige Teilchen durchgeführten Versuchen verglichen. Dabei wurden drei gleiche Versuche für jede Buchsenart ausgeführt, und die Verbindungen wurden einer Längsbelastung ausgesetzt, bis der Bewehrungsstab aus der Buchse herausrutschte oder brach.
Beim Fehlen von Teilchen wurde jede Verbindung durch Herausrutschen des Bewehrungsstabs aus der Buchse zerstört, während alle Versuche mit Teilchen enthaltenden Verbindungen nicht zu einer Trennung der Verbindung, sondern zu einem Brechen des Bewehrungsstabs führten.
Beispiel 5
Es wurden weitere Versuche mit kalt bearbeiteten «Tor Bar»-Bewehrungsstäben mit Durchmessern von 20 mm und 25 mm durchgeführt, und für jeden Versuch wurde die maximale Zugbelastung in der in Zusammenhang mit Beispiel 2 beschriebenen Weise bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Kaltbearbeitete Bewehrungsstäbe («Tor Bar»)
Ergebnis
Durchmesser des
Bewehrungsstabs (mm)
Teilchen vorhanden
L/D
Erreichte maximale Zugbelastung (% der Mindestlast)
A
20
nein
2,75
100
B
20
ja
2,3
100
C
25
nein
1,6
71
D
25
ja
1,6
116
Die Ergebnisse zeigen, dass zur Erreichung der erforderlichen Zugfestigkeit die Länge der Buchse nur dann verringert werden kann, wenn zwischen Buchse und Bewehrungsstab Teilchen vorhanden sind.
Beispiel 6
Die Versuche gemäss Beispiel 5 wurden unter Verwendung eines kalt bearbeiteten Bewehrungsstabs mit quadratischem Querschnitt, abgeschrägten Kanten und einer Verdrehung um die Längsachse wiederholt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3 Kaltbearbeitete Bewehrungsstäbe
Ergebnis
Durchmesser des
Bewehrungsstabs (mm)
Teilchen vorhanden
L/D
Erreichte maximale Zugbelastung (% der Mindestlast)
A
20
nein
3,5
47
B
20
ja
2,0
100
C
25
ja
1,6
112
D
25
ja
3,4
122
E
20
ja
3,5
118
Bei dem Kontrollversuch A für einen Bewehrungsstab mit einem Durchmesser von 20 mm rutschte der Bewehrungsstab bei weniger als der Hälfte der Mindestlast aus der Buchse, obwohl ein verhältnismässig grosses L/D-Verhältnis benutzt wurde. Bei Verwendung der Teilchen ergaben sich zufriedenstellende Festigkeiten, selbst wenn das L/D-Verhältnis für einen Durchmesser von 20 mm nur 2,0 und für einen Durchmesser von 25 mm nur 1,6 betrug.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt zwei mittels einer aufgepressten Buchse verbundene Bewehrungsstäbe.
Fig. 2 zeigt vergrössert den Bereich A aus Fig. 1.
Fig. 3 zeigt den gleichen Bereich wie Fig. 2 vor dem Aufpressen.
Die in Fig. 1 dargestellten beiden Bewehrungsstäbe 1 sind mittels einer Metallbuchse 2 miteinander verbunden, die auf die mit ihren Endflächen einander gegenüberliegenden Bewehrungsstäbe aufgepresst ist. Vor dem Aufpressen wurde auf die Innenwandung der Buchse 2 in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise eine Schicht aus scharfkantigen Teilchen aus s
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Hartgusseisen 3 aufgebracht. Die Anordnung der Teilchen an der Innenwandung der Buchse vor dem Aufpressen ist in Fig. 3 zu erkennen. Beim Aufpressen der Buchse werden die Teilchen 3 in die Wandung der Buchse 2 und die Oberflächen der Bewehrungsstäbe 1 eingepresst, so dass sich ein fester s
Eingriff zwischen Buchse und Bewehrungsstäben ergibt. Die Teilchenschicht ist in Fig. 2 dargestellt, und man erkennt, dass durch die Teilchen zwischen der Innenwandung der Buchse und den Oberflächen der Bewehrungsstäbe eine Art formschlüssige Verbindung erzeugt wird.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
- 620 1422PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zum Aufbringen einer Metallbuchse auf einen Bewehrungsstab für Beton, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von Metallbuchse und Bewehrungsstab Teilchen mit einer maximalen Grösse von 0,8 bis 1,5 mm gebracht werden, deren Härte grösser ist als die der Metallbuchse und die des Bewehrungsstabs, und dass die Metallbuchse derart auf den Bewehrungsstab aufgepresst wird; dass die Teilchen sowohl in die Wandung der Metallbuchse als auch in die Oberfläche des Bewehrungsstabs eindringen.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilchen Hartgussstahlschrot, scharfkantige Teilchen aus Hartgusseisen oder Sinterhartmetallspäne verwendet werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Bewehrungsstab mit sich entlang seinem Umfang erstreckenden Rippen oder anderen Verformungen verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen in die Bereiche zwischen den Rippen oder Verformungen gebracht werden.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen vor dem Einbringen auf ein vorgeformtes Trägerelement aufgebracht werden, das zwischen die Metallbuchse und den Bewehrungsstab gebracht wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mittels einer Klebstoffschicht an der Buchsenwandung, dem Bewehrungsstab oder dem Trägerelement befestigt werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff ein plastischer Klebstoff, insbesondere ein Epoxidharz/Härtersystem mit einem Lösungsmittel oder ein Klebstoff auf Neoprenbasis verwendet wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verbindung von zwei mit ihren Enden einander zugewandten Bewehrungsstäben mittels einer Metallbuchse, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Buchsenwandung und die Oberflächen beider Bewehrungsstäbe Teilchen gebracht werden.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von warmbearbeiteten Bewehrungsstäben das Verhältnis von Länge der Buchse zu Durchmesser des Bewehrungsstabs bei einem Durchmesser des Bewehrungsstabs von 25 mm zu etwa 1,6 und bei einem Durchmesser von 32 mm zu etwa 2,6 und bei einem kaltbear-beiteten Bewehrungsstab für einen Durchmesser von 16 mm zu 2,2, für einen Durchmesser von 20 mm zu 2,3 und für einen Durchmesser von 25 mm zu 1,6 gewählt wird.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines im Querschnitt quadratischen, abgerundete Kanten aufweisenden und um seine Längsachse durch Kaltverformung verdrehten Bewehrungsstabs das Verhältnis von Länge der Buchse zu Durchmesser des Bewehrungsstabs für einen Durchmesser des Bewehrungsstabs von 20 mm zu etwa 2 und für einen Durchmesser von 25 mm zu etwa 1,6 gewählt wird.
- 10. Metallbuchse zur Ausführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse an ihrer Innenwandung Teilchen aufweist, deren Härte grösser ist als die der Metallbuchse.
- 11. Bewehrungsstab, zur Ausführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Verbindungsbereich vorgesehene Teilchen, deren Härte grösser ist als die des Bewehrungsstabs.Es ist bereits bekannt, mittels eines Presswerkzeugs eine Metallbuchse auf einem Rippen aufweisenden Bewehrungsstab für Beton zu befestigen. Da eine derartige Verbindung Zugspannungen ausgesetzt wird, ist es erforderlich sicherzustellen, dass die hergestellte Verbindung, die entweder eine Verbindung der Buchse mit einem Bewehrungsstab oder eine Verbindung der Buchse mit zwei mit ihren Endbereichen aneinander gegenüberliegenden Bewehrungsstäben sein kann, eine gewisse Zugfestigkeit aufweist, und es gibt daher Vorschriften, welche Zugspannung bei Verbindung eines bestimmten Bewehrungsstabs mit einer aufgepressten Buchse erreicht werden muss. Um diese Vorschriften einzuhalten, kann ein vorbestimmtes Verhältnis von Länge der Buchse zu Durchmesser des Bewehrungsstabs gewählt werden, und selbstverständlich wird die Herstellung der Verbindung umso billiger, je kleiner dieses Verhältnis ist, da dann weniger Metall verwendet wird. Mit verschiedenen Formen von Bewehrungsstäben, insbesondere Bewehrungsstäben mit quadratischem Querschnitt mit abgeschrägten Kanten, die um ihre Längsachse verdreht sind, ist es jedoch überhaupt nicht möglich, eine brauchbare Verbindung durch Aufpressen der Buchse herzustellen, es sei denn, das vorstehend erwähnte Verhältnis wird unzweckmässig gross gewählt oder es werden andere Verbindungsarten, beispielsweise Schweissen, benutzt.Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbringen einer Metallbuchse auf einen Bewehrungsstab praktisch beliebiger Bauart zu schaffen, welches zu einer sehr haltbaren und zugfesten Verbindung führt.Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss so vorgegangen, dass zwischen einander gegenüberliegende Flächen von Metallbuchse und Bewehrungsstab Teilchen mit einer maximalen Grösse von 0,8 bis 1,5 mm gebracht werden, deren Härte grösser ist als die der Metallbuchse und die des Bewehrungsstabs, und dass die Metallbuchse derart auf den Bewehrungsstab aufgepresst wird, dass die Teilchen sowohl in die Wandung der Metallbuchse als auch in die Oberfläche des Bewehrungsstabs eindringen.Infolge des Eingriffs der Teilchen sowohl mit dem Bewehrungsstab als auch mit der Buchse wird eine Verbindung hergestellt, die wesentlich grössere Zugspannungen aufnehmen kann, als dies bei den bisherigen Verbindungen der Fall war, bei denen die Buchse ohne Zwischenlage derartiger Teilchen auf den Bewehrungsstab aufgepresst wurde.Es hat sich gezeigt, dass die Festigkeit der Verbindung durch die Grösse der verwendeten Teilchen beeinflusst wird. Sind die Teilchen zu klein, so ergibt sich nur eine geringe Verbesserung gegenüber Verbindungen ohne Teilchen, während beim Einsatz von zu grossen Teilchen zwischen der Buchse und dem Bewehrungsstab ein grösserer Ringraum vorgesehen werden muss, was aus wirtschaftlichen und/oder praktischen Gründen im allgemeinen unzweckmässig ist.Daher werden Teilchen mit einer maximalen Grösse von etwa 0,8 mm bis etwa 1,5 mm verwendet, und es lassen sich für eine Verbindung Teilchen unterschiedlicher Grössen innerhalb dieses Bereichs benutzen. Die Teilchen können irgendeine Form haben. Vorzugsweise bestehen sie jedoch aus hartem Metall, etwa Hartgussstahlschrot oder Teilchen aus Hartgusseisen. Derartige Materialien sind als Abfälle erhältlich. Ferner sind Sinterhartmetallspäne und Diamantteilchen gut geeignet.Wenn der Bewehrungsstab in üblicher Weise sich entlang seinem Umfang erstreckende Rippen oder andere Verformungen aufweist, werden die Teilchen vorzugsweise in die Bereiche zwischen den Rippen oder Verformungen gebracht. Sie können beispielsweise an der inneren Wandung der Buchse oder auf einem vorgeformten Trägerelement befestigt werden, das vorzugsweise sehr dünn ist und zwischen der Buchse und dem Bewehrungsstab eingefügt werden kann.Die Befestigung der Teilchen an der Buchse, dem Bewehrungsstab oder dem Trägerelement erfolgt vorzugsweise mittels einer Klebstoffschicht. Dieser Klebstoff sollte keine nennenswerten Schmiereigenschaften haben, da dadurch die Ver51015202530354045505560653620 142bindung zwischen der Buchse und dem Bewehrungsstab geschwächt wird. Es ist jedoch möglich, einen Klebstoff zu verwenden, der eine gewisse Flexibilität unter Last aufweist, wenn dadurch der Eingriff der Teilchen mit der Buchse und dem Bewehrungsstab nicht beeinträchtigt wird. Als Klebstoffe können Farben oder ähnliche Beschichtungsstoffe verwendet werden, und vorzugsweise werden plastische Klebstoffe benutzt, etwa ein Epoxidharz/Härtersystem mit einem Lösungsmittel oder ein Klebstoff auf Neoprenbasis. Die Klebstoffschicht sollte so dünn wie möglich sein und kann durch Aufstreichen, Sprühen o. ä. hergestellt werden.
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