DE2042797A1 - Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen Stranges - Google Patents

Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen Stranges

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DE2042797A1 DE19702042797 DE2042797A DE2042797A1 DE 2042797 A1 DE2042797 A1 DE 2042797A1 DE 19702042797 DE19702042797 DE 19702042797 DE 2042797 A DE2042797 A DE 2042797A DE 2042797 A1 DE2042797 A1 DE 2042797A1
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Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. BEETZ «en. DlpMng. K. LAMP^ECHT ^ 1Q_ ^ ^ q63P 28.8.
Dr.-Ing. R, B E E T Z jr·
München 22, Steinsdorfstr. 10
Commissariat a !.'Energie Atomique, Pari s (Frankreich)
und
30CIETE DE FABRICATION d'ELEMEOTS CATALYTIQUES (S.F.E.C)
BoIlene (Frankreich)
Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen Stranges (Zusatz zum Patent 1 301 752)
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Verwendung eines zur Beschickung einer Flammsprltzpistole geeigneten flexiblen Stranges aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für das Herstellen von Überzügen, der in einer biegsamen HUlIe aus organischem Material eingeschlossen ist, vorzugsweise nach Patent 1 301 752.
Bin Verführen zum Lichtbogenschweißen besteht bekanntlich darin, daß man einen Lichtbogen zwischen einem zu schweißenden Werkstück und einer »ohmelzbiiren Elektrode zur Entzündung bringt, die aus Metall oder einer Metalllegierung besteht, woraus die Schweißzone bestehen soll«
3348.3-70)-Tp-r (7)
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Wenn main als Elektrode einen genügend biegsamen Metalldraht verwendet, der sich auf eine Spule aufwickeln läßt, ist es nachher auch möglich, die Schweißzone kontinuierlich zu speisen und das Verfahren zu automat!sieren» Indessen läßt sich eine solche Lösung in der klassischen Schweißpraxis nicht immer anwenden, da Schwierigkeiten auftreten, um einen schmelzbaren Draht zu schaffen, dessen Art einerseits dem zu verschweißenden Metall und andererseits der Qualität der zu erhaltenden Verbindungsstellen anpaßbar ist.
In der Mehrzahl der Fälle muß man, um eine Schweißung guter Qualität zu erhalten, gleichzeitig mit dem metallischen Draht In. die Lichtbogenzone ein Flußmittel von geeigneter Zusammensetzung heranführen, das entweder der Entzundarung der Werkstücke vcr- dem Schweißen oder zur Bildung einer Schutzschlacke für das geschmolzene Schweißmetallbad und auch naeli dem Schweißen ±m Lauf der Erstarrung dient sowie evtl. ein Legierungselement zuführen, das dazu bestimmt ist, sich mit der Legierung des Metalldrahtes zu verbinden, um die Zusammensetzung der Schweißstelle richtig einzustellen. Eine erste Lösung hierzu besteht darin, das Flußmittel in Form eines einfachen Pulvers unabhängig von der Elektrode zuzuführen, doch man trifft dann die der Verwendung von Pulvern eigenen Nachteile an, wobei es insbesondere um die unregelmäßige Verteilung der Bestandteile und der Schwierigkeit der Sicherung ein-as konstanten Nachschubs geht.
Eine «md*7"£t sehon vervollkommnete Lösung besteht darin } das Flußmittal mit der Elektrode asu vereinigen, Indem mim *s »Rtw«d«r im Inneren eins* metÄllisohen Roh-
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res anordnet oder umgekehrt eine Hülle aus dem Flußmittel um einen metallischen Draht vorsieht. Man trifft dabei auf andere Schwierigkeiten, deren hauptsächliche darin bestehts daß die Steifheit der so hergestellten Elektroden die Verwirklichung der Schweißungen erschwert. Außerdem ist es bei der ersten Variante dieser Lösung schwierig, bei der Herstellung ein konstantes Verhältnis zwischen dem Flußmittelgewicht und dem des Metallrohres einzuhalten, und bei der zweiten Variante macht die Anwesenheit der Umhüllung die Elektrode sehr zerbrechlich hinsichtlich ihres Λ Zusammenhalts und ihrer Verwendung und erschwert die Zuführung des elektrischen Stroms. Außerdem ist es klar, daß alle diese Lösungen voraussetzen, daß der wesentliche Bestandteil des Schweißmetalls eine zu Draht oder Rohr ziehbare Legierung ist.
Schließlich sähen, wenn man sich schon zum Schutz des Schweißflußmittels durch eine Hülle entschlossen hat, um ein Schweißen unter Wasser zu ermöglichen, die vorgeschlagenen Lösungen stets Elektroden in Form von starren Stäbchen mit einer metallischen Drahtseele oder einer äußeren Metallhülle -vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verschiedenen Nachteile der bekannten Lichtbogen-Schweißtechniken zu überwinden und insbesondere eine kontinuierliche Zuführung von Schweißzusatzmaterialien mittels eines regelmäßig zusammengesetzten Erzeugnisses zu ermöglichen, das sich leicht herstellen und verarbeiten läßt, wenig zerbrechlich und stabil zum Aufbewahren ist«
Es wurde gefunden, daß eich ein flexibler Strang der
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eingangs genannten Art, vorzugsweise gemäß Hauptpatent, zur Verwendung beim Lichtbogenschweißen eignet.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung eines flexiblen Stranges, vorzugsweise gemäß Hauptpatent, zum Zuführen von Flußmittelbestandteilen beim Lichtbogenschweißen,,
Das mineralische Pulver umfaßt in diesem Fall die Bestandteile eines Schweißflußmittels. Das Bindemittel und das Material der biegsamen Hülle wählt man allgemein vorteilhaft so aus, daß sie bei der Verwendungstemperatur des Flußmittels völlig verbrennbar sind.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können dem mineralischen Pulver pulverförmige Bestandteile einer Schweißlegierung zugesetzt sein.
Es ist häufig vorteilhaft, die Seele des Stranges aus zwei koaxialen Zonen zusammenzusetzen, von denen die eine in Form von mit dem organischen Bindemittel gebundenem Pulver die Bestandteile des Schweißwerkstoffs und die andere die Bestandteile des Flußmittels enthält.
Im erfindungsgemäß zu verwendenden Strang kann der Anteil des organischen Bindemittels in der Strangseele auf einen relativ geringen Wert begrenzt werden« Der Zusammenhang, die mechanische Festigkeit und die Beständigkeit werden durch die Schutzhülle gesichert, die gleichzeitig für die Biegsamkeit des Stranges sorgt.
Dieser Strang ist, wie nach dem Hauptpatent, vorzugsweise durch gemeinsames Strangpressen leicht herzustellen.
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Beim praktischen Einsatz des erfindungsgemäß zu verwendenden Stranges zum Lichtbogenschweißen kann man evtl. eine schmelzbare Elektrode getrennt vom Schweißflußmittel verwenden, wobei das letztere die Form eines oben definierten Stranges aufweist. Es kann auch vorteilhaft sein, das Flußmittel warm auf die Schweißzone mittels eines Gebläsebrenners aufzusprühen, der die Verbrennung der organischen Stoffe, das Schmelzen der Flußmittelbestandteile und die Vorerhitzung der zu schweißenden Werkstücke sichert, indem damit geschmolzene Flußmittelteilchen auf % diese geschleudert werden*
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der einige beispielhafte AusfUhrungsarten erläutert sind. Diese Beschreibung soll die Erfindung nicht einschränken.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 - 3 näher erläutert s Die Fig. 1-3 zeigen Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemäß zu verwendenden Stranges unabhängig von der Art seiner Herstellung und Zusammensetzung.
In Fig. 1 enthält der Strang lediglich die Flußmittelbestandteile, die beim Schweißen die Schutzschlacke des geschmolzenen Metallbades bzw. anschließend der Schweißstelle im Lauf der Erstarrung bilden. Das Flußmittel besteht aus mehreren Mineralelementen oder -verbindungen. Diese mineralischen Bestandteile, die teilweise durch einen geringen Anteil an organischem Bindemittel, und zwar z. B. in einer Menge von 0,5 - 8 Gewichtsprozenten agglomeriert sind, bilden die Seele des Stranges. Diese ist von einer äußeren Hülle 2 umgeben, die aus einer schmieg-
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samen Haut aus organischem Material einer Dicke von Of1 bis 0,5 mm besteht.
Während eines Schweißvorganges wird das Ende des Stranges nach und nach in die Zone eines zwischen den zu verschweißenden Teilen und einer aus dem Metall oder der Legierung zur Bildung der Schweißstelle zusammengesetzten schmelzbaren Elektrode gebildeten elektrischen Lichtbogens eingeführt·
Nach einer besonders vorteilhaften Abwandlung der Ausführungsart der Erfindung können die Verbrennung der organischen Stoffe und das Schmelzen des Flußmittels statt durch den Lichtbogen durch einen Gebläsebrenner gesichert werden, der an der Seite der Schweißzone angeordnet ist» Der Brenner schleudert dann die geschmolzenen Flußmittelteilchen auf die Oberfläche der zu verschweißenden Teile und nimmt so an der Erhitzung der Teile im Bereich der herzustellenden Schweißung teil.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel fügt man der Mischung der Bestandteile des Schweißflußmittels ein zusätzliches Metall in Pulverform oder sogar ein Pulver, das sämtliohe Bestandteile der Schweißstelle enthält, zu· Dieses Pulver kann direkt aus der Legierung, die für die Schweißung verwendet wird, oder aus einem Metall bzw» einer Legierung im nicht endgültigen Zustand und anderen verschiedenen Bestandteilen bestehen, die sich während des Schweißens legieren«
Als Abwandlung, entsprechend der Darstellung in Fig. 2, kann man einen Mehrschichtstrang herateilen, indent man die Seele de· Strange» aus sswei koaxialen Zonen formt* Das mit
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einem organischen Bindemittel agglomerierte Metallpulver bildet den inneren zylindrischen Teil 3 und ist koaxial von dem auf gleiche Weise agglomerierten Flußmittel umgeben. Die Hülle 2 aus organischem Werkstoff umgibt die genannte Einheit,
Je nach den praktischen Gegebenheiten kann man den Strang in der Schweißzone mit einer feuerfesten Elektrode oder mit einer schmelzbaren Elektrode schmelzen» In dem ersten Fall enthält der Strang mit dem Flußmittel alle g
Schweißstellenbestandteile. Im zweiten Fall ist es mög- ™
lieh, in die Schweißzone gleichzeitig mit dem Flußmittel noch ein oder mehrere Legierungselemente einzuführen, die es bei der Vereinigung mit dem Metall oder der Legierung der schmelzbaren Elektrode beim Schweißen ermöglichen, die Zusammensetzung der Schweißstelle als Funktion der Art des zu schweißenden Materials und der erwünschten Eigenschaften einzustellen
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Fig. erläutert ist, weist der erfindungsgemäß zu verwendende Strang außerdem einen metallischen Draht 5 auf, der auf den Strang außerhalb der organischen Hülle aufgewickelt ä
ist· Diese Anordnung ermöglicht ein Leitendmachen des Stranges an der Oberfläche und infolgedessen eine Erleichterung seiner Verwendung als Elektrode, wobei gleichwohl die Eigenschaften seiner Biegsamkeit erhalten bleiben und der Zusammenhang und der Schutz des Pulvers durch das Bindemittel und die organische Hülle gesichert sind.
Auf welche der vorstehend beschriebenen Ausführungsarten auch immer die Verwendung erfolgt, der Strang läßt sich vorzugsweise herstellen, indem man ihn unter gemein-
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samem Formen der inneren Seele aus Bindemittel und mineralischem Pulver (ggfe zu zwei koaxialen Teilen) und der organischen Hülle strangpreßt· In dem besonderen Fall, wo man einen thermoplastischen Kunststoff sowohl als Seelenbindemittel als auch für die Hülle verwendet, wendet man vorzugsweise das Warmstrangpressen an. Im anderen Fall wird der Vorgang vorzugsweise kalt durchgeführt, wobei sich die Stoffe dann in Emulsion oder Lösung in einem geeigneten Verdünnungsmittel befinden, das anschließend durch Trocknen entfernt wird. Die Verwendung eines organischen, nicht wäßrigen Verdünnungsmittels ermöglicht es, die Brüchigkeit der Schweißstelle zu vermeiden, die durch Wasserstoff hervorgerufen werden könnte, der bei der Dissoziation des Wassers in einem elektrischen Lichtbogen frei würde. Der Zusatz eines Weichmachers ermöglicht eine Verbesserung der Biegsamkeit des Endprodukts.»
Vorzugsweise wird das gleiche organische Bindemittel einerseits für die das mineralische Pulver enthaltende Seele und andererseits für die äußere organische Hülle verwendet, man kann jedoch auch ebenso organische Bindemittel verschiedener Arten verwenden0 Allgemein enthält der Teil der organischen Hülle etwa 10 Gewichtsprozent der gesamten Bestandteile der Seele und der Hülle, um beim Endprodukt zu einer Dicke der Hülle In der Größenordnung von 0,10 - 0,15 nun zu führen, was ausreichend ist, um den Schutz und die Biegsamkeit zu sichern. Die mineralischen Bestandteile der Seele werden mit dem organischen Bindemittel in Form eines Pulvers einer Korngröße vorzugsweise unterhalb 0,5 mm gemischt. Der Anteil des organischen Bindemittels in der Seele liegt allgemein zwischen 0,5 und Gewichtsprozent, doch wird eine größere Menge, die insbe-
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sondere bis zu 30 Gewichtsprozent reichen kann, vorteilhaft verwendet, wenn es sich um ein zellulpsöhaltiges Flußmittel handeltj um eine GO -Abgabe während des Schweißens auszunutzen. Der gleiche Effekt kann auch durch Erhöhung ; der Dicke der Hülle erzielt werden« · = . .■
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäß zu verwendenden Stranges wird nun 'in einigen besonderen Ausführungsbeispielen näher angegeben» '
Beispiel rl
Zum Schweißen von gängigem Konstruktlonsstahl mit schwachem Kohlenstoffgehalt stellt man einen biegsamen Strang entsprechend Fig. T her. · ■
Einem pulverförmigen Flußmittel folgender Zusammensetzung! "■-■■"'■'.- ■ v ■"-·■"
■"■·--" Gewichts teil»
Kalziumkarbonat kO %
Flußspat 25
Kryolith k
Titandioxid 10 ,
Ferromangan 5
Ferrosillzium 10,
das auf eine Korngröße unterhalb 150 Mikron gesiebt isfcy setzt man 200 Gewichtetelle Stahlpulver mit geringem Kohlenstoffgehalt einer mittleren Korngröße von 100 Mikron au.
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Anschließend setzt man je 100 Teile Mischung 5 Teile Polyvinylazetat in Lösung in 20 Teilen Ä'thylassetat zu. Nach Zugabe von 0,5 Teilen eines Weichmachers (Dibutylphtalat) wird das ganze eine Stunde zwecks Homogenisierung vermischt.
Die erhaltene Paste wird durch Strangpressen in die gewünschte Form gebracht, wobei man gleichzeitig eine andere Paste strangpreßt, die in gleicher ¥eise, jedoch ohne mineralisches Pulver hergestellt wurde und die Hülle bildet.
Am Ausgang der Strangpresse wird das Strangpreßprodukt Zh Stunden einer Trocknung bei Raumtemperatur unterworfen, um das Lösungsmittel auszutreiben.
Beispiel 2
Zum Schweißen von nichtoxydierendem Molybdänstahl mit der folgenden Zusammensetzungt
Gewichtsprozent
Kohlenstoff 0,03
Chrom 18
Nickel 12
Molybdän 2»8
Eisen Rest
stellte man einen Strang entsprechend Fig. 2 mit einerseits der Sohweißlegierung, die mit der zu sohweißenden
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nichtoxydierenden Legierung identisch war, und andererseits einem.Flußmittel der folgenden Zusammensetzung her:
Gewichtsprozent
Kalziurakarbonat 35
Flußspat 30
Silikoaluminat 10
Titanoxid 3
Ferromangan 2 (|
Ferrosilizium h
Ferronickel 10
Ferrochrom ■ 6 ■
Nach dem Vermischen einerseits des Legierungspulvers und andererseits des Flußmittelpulvers mit dem Bindemittel zu zwei verschiedenen Pasten wurde der Strang durch gemeinsames Strangpressen in seine Form gebracht, wobei die Schweißlegierung die zentrale Zone von etwa K mm Durchmesser wurde und das Flußmittel darum einen Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser von 6,7 mm bildete. Der Anteil des Bindemittels lag in der Größenordnung von 5 Gewichtsprozent Äthylzellulose, nachdem das als Verdünnungsmittel ™ verwendete Äthanol abgedampft war.
Die organische Hülle wurde hergestellt, indem man von einer Äthylzelluloaepaste in Äthanol ausging und der Mischung 5 Gewichteprozent Dibutylphtalat zusetzte. Das Verhältnis dieser Paste zu der, die die Seele bildete, war etwa 10 Gewichtsprozent und führte zu einer Hülle von 0,15 mm Dicke bei einem Außendurchmeaser von 7 mm«
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Beispiel 3
Um die abgewandelte Ausführungsart naph Fig. 3 bei«· spielsweise zu verwirklichen, macht man die vorstehend beschriebenen Stränge nach den Beispielen 1 und 2 elektrisch leitend, indem man einen Metalldraht von geringem Durchmesser (1 mm) wendelförmig um die Hülle wickelt»
Beispiel h
Zum Schweißen eines gängigen Konstruktionsstahls m%% schwachem Kohlenstoffgehalt wird die Seele des atis folgenden Bestandteilen hergestellt:
fie yi ghts tejL 1 e Thermoplastisches Bindemittel 25
mm 1^17
SiIikoaluminat 5
8,7
in Wewm wen 125
thermoplastische!»
wird duffsh WariaextiTOfiPii fefefptf ©it W-tle
vorstehend
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20 k 27
es möglich, einen ausreichend biegsamen, erfindungsgemäß zu verwendenden Strang zu erhalten, der auf eine Spule aufgewickelt und folglich kontinuierlich einer Schweißeinrichtung zugeführt werden kann. Dieser Strang weist die gleichen Vorteile wie metallische Drähte auf, was die Unempfindlichkeit gegenüber mechanischen und Wärmestößen betrifft. Er ist gleichfalls sehr gut kalibriert. Andererseits weist er zusätzlich den Vorteil auf, daß man mit ihm Zusammensetzungen darstellen kann, die bei metallischen Drähten nicht möglich wären, indem er die Bestand- \ teile des Flußmittels oder beispielsweise auch schwierig strangzupre9tsende Legierungselemente enthalte Seine Hülle aus organischem Material schützt ihn vor äußeren Verunreinigungen und macht ihn unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit sSchwankungen der umgebenden Atmosphäre. Außerdem ist der Strang nicht wie die losen Pulver Feuchtigkeitsschwankungen und Zuführungsmengenschwankungen unterworfen, da er mechanisch zugeführt wird. Er ist nicht: zerbrechlich und daher leicht zu speichern und handzuhaben·
Im Vergleich mit den bekannten eingehüllten Elektroden ermöglicht, er dank seiner Unempfindlichkeit gegenüber g Feuchtigkeit, die Gefahren der Bildung von Schweißblasen zu verringern. Die aufgebrachte Schweißnaht ist arm an Wasserstoff, dessen Wirkung die Sflrödigkelt begünstigen würde» Das Schmelzen der Elektrode ist weniger turbulent, ■-' die VorsprUnge sind an Zahl und an Volumen vermindert.- ; Schließlich sind die mechanischen Eigenschaften der- Sohweißverbindungsstellen durch den erflndungsgemUß zu verwendenden Strang verbessert. · . .· »-■■·.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche C^ j·:
    O--A .'-■ - -. -:-:·*■'"-:. .:-:■ . '-'■ ■ Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen Stranges aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für das Herstellen von Überzügen, der in einer biegsamen HUlIe aus organischem Material eingeschlossen ist (und bei dem die Menge und bzw. oder die Art des Bindemittels derart gewählt sind, daß die Überzüge praktisch frei von Zersetzungsprodukten des Bindemittels, insbesondere frei von Kohlenstoff bleiben), insbesondere nach Patent 1 30t 752, zum Zuführen von Flußmittelbestandteilen beim Lichtbogenschweißen.
    2o Verwendung eines Stranges nach Anspruch I1 der außer dem mineralischen Flußmittelpulver mindestens einen Bestandteil einer Sohwelßlegierung in Pulverform enthält, für den Zweck nach Anspruch 1„
    3. Verwendung eines Stranges nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Bindemittel und die Hülle bei der Verwendungstemperatur des Flußmittels und/oder der Schmelztemperatur der Schweißstelle verbrennbar sind, für den Zweck nach Anspruch 1,
    h. Verwendung eines Stranges nach Anspruch 2 oder 3t der mehrere getrennte, zur Bildung der Sohweißlegierung während des Schweißens geeignete Bestandteile in Pulverform enthält, für den Zweok nach Anspruch 1.
    5. Verwendung eines Stranges nach Anspruch t, bei dem
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    ORiGIWA INSPECTED
    das Flußmittelpulver Elemente enthält, die metallisch in die Zusammensetzung der Schweißstelle eingehen, für den Zweck nach Anspruch 1.
    6. Verwendung eines Stranges nach Anspruch 2, bei dem dieSchweißlegierungspulver und das Flußmittelpulver mit einem organischen Bindemittel gemischt als getrennte ko^ axiale Zonen angeordnet und von einer organischen Hülle umgeben sind, für den Zweck nach Anspruch 1,
    ■ i
    7· "Verwendung eines Stranges nach einem der vorstehenden Ansprüche, um den außerhalb der Hülle ein elektrisch leitender Draht wendelförmig aufgewickelt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
    8. Verwendung eines Stranges nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Anteil des organischen Bindemittels in der Seele des Stranges zwischen Qt5 und 30 ®βτ wicht.sprozent liegt, für. den Zweck nach Anspruch 1*
    9. Verwendung eines Stranges nach einem der vorste- ^ henden Anspruch·, der in die Zone des Lichtbogens mittels •in·· G*bläaebr*nn*rs eingefuhrt wird, für den Zweck nach ' Anspruch 1.
    10981 1/U72 . 0RlQilÄ
    Leerseite
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