DE2133053A1

DE2133053A1 - Verfahren zur Haertung von Proteinen

Info

Publication number: DE2133053A1
Application number: DE19712133053
Authority: DE
Inventors: Reiichi Ohi; Masaki Omura; Tadao Shishido; Mitsunori Sugiyama
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1972-01-05
Also published as: US3741950A; GB1342943A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2133053

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON_1555474 8000 MÖNCHEN 15, 2. Juli 1971

TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSEiO

¥ 40 563/71 - Ko/DE

Fuji Photo EiIm Co. Ltd., Ashigara-Kamigun, Kanagawa / Japan

Vorfahren zur Härtung von Proteinen

Beim erfiiidungsgemäßen Verfahren wird zum Härten von Proteinen als Härter mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel

■A

verwendet, worin A und B zur Bildung eines heterocyclischen Ringen notwendigen Atome, Y Schwefel oder Selen und X ein Anion bedeuten. Die Härtungswirkung der Verbindung wird weiterhin erhöht, wenn hiermit mindestens ein Metallion, wie Mangan, Kobalt, Nicker, Kupfer, Zink, Silber oder Cadmium, verwendet wird,

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Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Härtung von Proteinen, insbesondere mit einem Verfahren zur Härtung von Proteinen unter Verwendung bestimmter organischer Verbindungen sowie mit einem Verfahren zur Härtung von Proteinen unter Anwendung von organischen Verbindungen und in Kombination hiermit von Metallionen.

Es ist bekannt, daß Proteine durch verschiedene organische Verbindungen, wie Formalin oder andere Aldehyde, Chlortriazine und Mucochlorsäure gehärtet werden. Darüberhinaus ist es weiterhin bekannt, daß Proteine durch bestimmte Metallionen, wie Chromionen, gehärtet werden können. Diese Verbindungen sind äußerst wichtig bei der Herstellung von photographischen Materialien, insbesondere als Härter für Gelatine, jedoch zeigt ihre Anwendung als Härter eine Anzahl von Nachteilen aufgrund der zu niedrigen Härtungswirkung, ihrer schlechten .Lagerungsbeständigkeit und ihrer Nebelbildungswirkung auf die photographischen Emulsionen, die die Aldehyde zeigen. Unter diesen Umständen ist die Entwicklung von neuen Härtern, bei denen diese Fehler vermieden werden, günstig.

Im Rahmen von ausgedehnten Untersuchungen auf die Härtungswirkung von verschiedenen Arten von organischen Verbindungen auf Proteine wurde jetzt gefunden, daß cyclische Verbindungen, die eine der folgenden Bindungen enthalten:

-S-C-S- -Se-C-S-

Λ - λ

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eine ausgezeichnete Härtungswirkung auf Proteine zeigen und auch, daß diese Härtungswirkung noch bemerkenswert durch die Anwesenheit von Metallionen erhöht werden kann.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem vorteilhaften Verfahren zur Härtung von Proteinen unter Anwendung der vorstehenden Verbindungen mit den neuen funktioneilen Gruppen.

Aufgrund der Erfindung ergibt sich somit ein Verfahren zur Härtung von Proteinen, wobei Verbindungen entsprechend der folgenden allgemeinen Eormel

Ά Il B

worin A und B jeweils die notwendigen Nichtmetallatome zur Bildung eines heterocyclischen Ringes, Ύ ein Schwefel- oder Selenatom und X ein Anion bedeuten, verwendet werden.

Weiterhin ergibt sich aufgrund der Erfindung ein Verfahren zur Härtung von Proteinen, wobei Verbindungen entsprechend der vorstehenden allgemeinen Formel I und in Kombination hiermit Metallionen verwendet werden. Typische Beispiele für Verbindungen der allgemeinen !Formel sind die folgenden:

Verbindung 1 Schmelzpunkt 258⁰C

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Verbindung 2

Schmelzpunkt 288 C

Verbindung 3 Schmelzpunkt 260 C

1"

Verbindung 4

Schmelzpunkt 267C

/V-

.C

Verbindung 5

Schmelzpunkt 275 C

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Verbindung 6

N

Schmelzpunkt 288 C

Verbindung 7

Schmelzpunkt 235 C

B₁-

Verbindung 8

Schmelzpunkt 291 C

Verbindung 9

Schmelzpunkt 305 C

Die Verbindungen gemäß der Erfindung lassen sich im allgemeinen leicht durch Umsetzung unter Erhitzen auf etwa 160⁰C einer Azolverbindung mit einer Methylmercapto-

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gruppe mit Äthylenbromid oder 1,3-Dibrompropan herstellen.

Herstellung 1 (Verbindung 1)

Ein Gemisch aus 16 g 2-Methylthiobenzothiazol und 20 g Äthylenbromid wurde auf eine Temperatur von 160⁰C während 4 Stunden erhitzt. Die beim Abkühlen gebildeten Kristalle wurden abfiltriert und dann aus Äthanol umkristallisiert, wobei 17 g des Produktes in Porm von Nadeln mit einem Schmelzpunkt bei 258⁰C erhalten wurden.

Herstellung 2 (Verbindung 3)

Ein Gemisch aus 16 g 2-Methylthiobenzothiazol und 25 g 1,3-Dibrompropan wurde auf eine Temperatur von 160⁰C während 4 Stunden erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden die ausgefällten Kristalle abfiltriert und aus Äthanol umkristallisiert und 14 g des Produktes als Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 26O⁰C erhalten.

Herstellung 3 (Verbindung 6)

Ein Gemisch aus 20 g 2-Methylthiobenzoselenazol und 20 g Äthylenbromid wurde auf eine Temperatur von 16O⁰C während 4 Stunden erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden die ausgefällten Kristalle abfiltriert und 18 g des Produktes als Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 288⁰C erhalten.

Andererseits können die Verbindungen 8 und 9 entsprechend Chemical Abstracts, Band 72, Seite 31, 666 (1970) hergestellt werden.

Die Anionen gemäß der allgemeinen Formel I sind nicht begrenzt und es können sämtliche Anionen verwendet werden. Diese sind unwesentlich für die Härtungswirkung der Verbindungen.

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Die Verbindungen gemäß der Erfindung entsprechend der allgemeinen Formel I zeigen eine stärkere Härtungswirkung, wenn sie in einer alkalischen Umgebung verwendet werden.

Das Verfahren zur Härtung von Proteinen gemäß der Erfindung kann auf verschiedenen Fachgebieten angewandt werden. Beispielsweise können die Verbindungen als Härter für photographische lichtempfindliche Silberhalogenid-Gelatine-Materialien verwendet v/erden.

Wenn die Verbindungen gemäß der Erfindung zu Gelatine zugesetzt werden, die ein wasserlösliches Protein darstellt, wird die Gelatine in einen im heißen Wasser kaum löslichen Zustand überführt, wobei sich diese Erscheinung aus der Vernetzungsreaktion der Gelatine aufgrund der Verbindungen ergibt. Diese Härtungswirkung ist besonders bemerkenswert, wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen und Metallionen gleichzeitig eingesetzt werden und der Zusatz sowohl der Verbindungen gemäß der Erfindung als auch der Metallionen zu einer wässrigen Gelatinelösung ergibt unmittelbar eine Vernetzungsreaktion unter Ausbildung der Gelation. In einigen Fällen wurde, obwohl keine Gelation sich zeigte, eine sehr große Viskositätszunahme beobachtet.

Gemäß der Erfindung reichen selbst Spurenmengen . der Metallionen aus, um die Härtungswirkung der Verbindungen gemäß der Erfindung zu erhöhen und die hiervon zugesetzten Mengen zeigen keine Beschränkung, falls nicht die Löslichkeit in Wasser überstiegen wird. Die optimal zuzusetzenden Mengen lassen sich leicht mittels einfacher vorläufiger Versuche bestimmen. Metalle wie Mangan, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Silber und Cadmium zeigten eine besonders signifikante Wirkung.

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Besonders bevorzugte Ergebnisse können erhalten werden, wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen zum Zweck der Härtung der Gelatine von photographischen Silberhalogenid-Emulsionsschichten verwendet werden. Die geeigneten Zusatzmengen der Verbindungen gemäß der Erfindung hängen von der Art der Zugabe ab, d. h» der Art des Zusatzes zu der photographischen Emulsion vor dem Aufziehen oder der Art der Zugabe zu der Behandlungslösung und von anderen Bedingungen, wobei jedoch im allgemeinen ein Milligramm bis 10 Gramm und mehr, insbesondere 10 mg bis 500 mg, auf 4,5 g trockene Gelatine, geeignet sind. In einigen Fällen können jedoch Mengenj die außerhalb dieses Bereiches liegen, zugesetzt werden« Die optimalen Mengen lassen sich in günstiger Weise durch einen einzigen vorläufigen Versuch bestimmen. Die die Härter gemäß der Erfindung enthaltenden Emulsionen können auf jeden Träger aufgetragen werden, der zur Bildung von photographischen lichtempfindlichen Materialien geeignet ist und Beispiele für derartige Träger sind Celluloseesterfilme, Polyäthylenterephthalatfilme, Papier, Tuch, Glasplatten und Metallplatten. Die mit den Verbindungen gemäß der Erfindung gehärteten Emulsionen zeigen eine Neigung zur festen Bindung an dem Träger selbst bei so hohen Temperaturen, bei denen die üblichen Emulsionen in der Behandlungslösung gelöst würden und/oder vom Träger abgestreift würden. Besonders bevorzugte Ergebnisse können erhalten werden, wenn die Entwicklung bei höheren Temperature^ beispielsweise 30 bis 80⁰C^ ausgeführt wird.

Die Verbindungen gemäß der Erfindung können in einer Vielzahl von photographischen Gelatine-Silberhalogenid-Emulsionen verwendet werden. Beispielsweise können sie in lichtempfindlichen Schwarz- und Weiß-Materialien, als Rb'nt-

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genemulslonen, Positivemulsionen, Negativemalsionen, die optisch mit Sensibilisierfarbstoffen sensibilisiert sind, und UmIcehremulsionen, sowie in mehrschichtigen, lichtempfindlichen Farbmaterialien, beispielsweise lichtempfindlichen Farbmaterialien vom einverleibten Kuppfertyp, die nicht diffundierbare Kuppler enthalten, mehrschichtige lichtempfindliche Materialien, die keine Kuppler enthalten, und, wie in den US-Patentschriften 2 559 643, 2 698 798 und 3 227 551 beschrieben, in lichtempfindlichen Farbdiffusionsübertragungsmaterialien verwendet werden, worin eine Entwicklungsmasse, Kuppler oder Farbstoff bildweise zwischen der belichteten Schicht und der Bildaufnahmeschicht diffundiert werden kann.

Als Silberhalogenidemulsionen können photographische Emulsionen, die Silberbromid, Silberjodid, Silberchlorid oder gemischte Silberhalogenide, beispielsweise Silberbromjodid, Silberchlorbroraid, Silberchlorjodbromid oder dergleichen enthalten, verwendet werden. Die Silberhalogenidemulsionen können chemisch mit Verbindungen, die labilen Schwefel enthalten, wie Natriumthiosulfat oder Allylthiocarbazid, Goldverbindungen, wie dem Komplexsalz von GoId-I mit Thiocyansäure, Reduktionsmitteln, wie Zinn II-chlorid, Polyalkylenoxydderivaten oder Kombinationen hiervon sensibilisiert werden. Weiterhin können die Silberhalogenidemulsionen optisch mit Cyaninfarbstoffen, wie 1,1'-Diäthylcyaninjodid oder Anhydro-5,5'-diphenyl~9-äthyl-3,3'-di-(2-sulfoäthyl)-benzoxazolcarbocyaninhydroxyd, die einzeln oder als Gemisch verwendet werden können, sensibilisiert we-rd^iu Weiterhin können die Silberhalogenidemalsionen eifcfifc. Stabilisator wie 4-HydiOxy-6-aethy 1-1,3»

,, Besaizinduisisiol o&er t-Bieayl-5-roe 3ttrt«f wie iÄ-rmaläehyd oder Mwc^ehlorsäure

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Überzugshilfsmittel, wie Uatriumalkylbenzolsulfonate enthalten.

Die folgenden Beispiele, bei denen einige typische Verbindungen gemäß der Erfindung verwendet v/erden, erläutern die Erfindung weiterhin.

Beispiel 1

Die erfindungsgemäßen Yerbindungen wurden jeweils in den in der folgenden Tabelle angegebenen Mengen zu 10 ecm einer 10 $-igen wässrigen Gelatinelösung zugegeben, bei einer Temperatur von 35⁰C' gehalten, worauf 0,8 ecm einer wässrigen 0,1 n-Silbernitratlösung zu den jweiligen Mischungen zugesetzt wurde und anschließend gerührt wurde. Dann wurden 0,8 ecm einer wässrigen 0,1 n-Natriumhydroxydlösung zugesetzt und bei einer Temperatur von 35⁰C gerührt und die jeweiligen Gelatinelösungen auf die Änderungen untersucht, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Verbindung	Zugesetzte Menge,	Änderung der Gelatine
	mg	lösung
1	50	gelierte
2	20 -	ti
3	60	Il
4	60	It
5	50	ti
6	50	Il
7	80	sehr viskos
8	60	gelierte
9	60	η

Vtrgleicfcszweeken wurden die gleichem angewandt, jjedöeh keine erfindungsgeniäBen Vexfrlndangeii gesetzt, wobei keine Änderungen der GelatinelösEtngBii

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achtet wurden.

Beispiel 2

Die bei den Versuchen in diesem Beispiel eingesetzten Proben wurden hergestellt, indem die erfindungsgeinäßen Verbindungen und Methanol in den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Mengen zu einer wässrigen 5 $-igen Gelatinelösung zugesetzt wurden, 7 ecm der jeweiligen Mischung auf mit Uhterüberzug versehene Glasplatten von Kabinettgröße aufgetragen wurden, diese bei einer Temperatur von 1O⁰C der Verfestigung überlassen wurden und anschließend über Nacht bei einer Temperatur von 2O°C an Luft getrocknet wurden.

Probe	Verbindung 1	Verbindung 2	Verbindung 3	Methanol
	(D	(D	(D	(2)
1	0	0	0	2
2	2	0	0	0
3	1	0	0	1
4	0,5	0	0	1,5
5	0	2	0	0
6	0	" 1	0	1
7	0	0,5	0	1,5
8	0	0	2	0
9	0	0	1	1
10	0	0	0,5	1,5

(1) Zugesetzte Menge (ecm) einer 0,1 molaren Methanollösung zu 25 ecm einer 5 /S-igen wässrigen Gelatinelösung.

(2) Zugesetzte Menge (ecm) zu 25 ecm einer 5 $-igen wässrigen Gelatinelösung.

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Die Schmelzpunkte der auf diese Weise hergestellten Proben wurden nach den folgenden drei Weisen bestimmt, wobei die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte erhalten wurden.

Bestimmungsverfahren:

a) gemessen in destilliertem Wasser

b) gemessen in. 0,1 n-Fatriumhydroxydlösung

c) gemessen in wässriger 0,1 n-üatriumhydroxydlösung, nach der Eintauchung in eine wässrige 0,1 n-Silberndtratlösung bei 20⁰C während 5 Minuten und anschließender Spülung mit destilliertem Wasser:

Probe Schmelzpunkt (⁰C)

	(a)	(D)	(c)
1	31	24	24
2	38,5	30	48,5
3	37	29	39
4	37	28	33
5	39,5	35	52,5
6	39,5	33	40
7	38\5	30,5	38
8	36,5	28	37
9	36	27	36
10	35	26	32

Wie sich aus. der vorstehenden Tabelle zeigt, erbringt der Zusatz der erfindungsgemäßen Verbindungen Härtungseffekte, die eine Erhöhung der Schmelzpunkte bewirken. Weiterhin belegen diese Werte, daß, wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen zusammen mit Metallionen verwendet wer-

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den, ihre Härtungswirkung bemerkenswert erhöht wird, was sich durch eine sehr starke Zunahme der Schmelzpunkte im Vergleich zu denjenigen, wo die erfindungsgemäßen Verbindungen allein verwendet wurden, zeigt.

Beispiel 3

30 mg der in der folgenden Tabelle angegebenen anorganischen Verbindungen wurden zugegeben und in 10 ecm einer 10 $-igen wässrigen Gelatinelösung gelöst, bei einer Temperatur von 35⁰C gehalten, worauf 80 mg der Verbindung 1 zugesetzt wurden. Anschließend wurde 1 ecm einer wässrigen 0,1 n-Fatriumhydroxydlösung zugegeben und die jeweiligen Gemische bei einer Temperatur von 35⁰C gerührt, so daß Änderungen der wässrigen Gelatinelösungen beobachtet wurden, die in der folgenden Tabelle zusammengefaßt sind.

,nische	Verbindung	Änderung der Gelatine lösung
COCl₂	• 6H₂O	gelierte
NiSO₄	. 7H₂O
CdSO₂		Il
ZnSO.	• 7H₂O	sehr viskos
CuCl₂	• 2H₂O	It
MnSO.	- 6H₂O	Il

Falls die Verbindung 1 nicht zugesetzt wurde, trat keine Änderung der wässrigen Gelatinelösung ein.

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• Beispiel 4

Eine schv/efelsensibilisierte und goldsensibilisierte photographische Negativemulsion von hoher Empfindlichkeit,die, ^e kg Emulsion, 40 g Silberjodbromid (Gehalt 3,5 M0I-7S Silberjodid) und 45 g Gelatine enthielt, wurde auf eine Temperatur von 40⁰C zur Auflösung erhitzt und dann in einzelne Anteile unterteilt, zu denen die in der folgenden Tabelle angegebenen Verbindungen in den ebenfalls angegebenen Mengen zugesetzt wurden. Die dabei erhaltenen jeweiligen Massen wurden dann auf eine Cellulosetriacetatgrundlage zu einer Stärke von 4 Mikron aufgetragen und anschließend getrocknet.

Die Schmelzpunkte der auf diese Weise hergestellte^ Proben wurden in einer wässrigen 0,2 n-lTatriumhydroxydlösung bestimmt, wobei die in der nachfolgenden Tabelle angeführten Ergebnisse erhalten wurden:

Probe Verbindung Menge

(mg/100 g Emulsion)

1 1 500

2 2 10

3 3 50

4 4 100

5 5 100

6 6 200

7 7 80

8 8 100

9 9 50 10

pH Wert der .	Schmelzpunkt
Emulsion	^(OC)
6,5	65,5
6,5	35,5
6,5	35
6,5	43,5
6,5	44
6,5	48
6,5	34
6,5	41,5
6,5	36
6,5	26,5

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Es ergibt sich aus den vorstehenden Werten, daß durch die Zugabe der erfindungsgemäßen Verbindungen die Härtung von Gelatine eindeutig erhöht wird und ein Anstieg des Schmelzpunktes erhalten wird. Weiterhin wurden nachteilige Einflüsse aufgrund des Zusatzes der erfindungsgemäßen Verbindungen auf die photographischen Eigenschaften, beispielsweise Empfindlichkeit, Nebel oder dergleichen, nicht beobachtet.

Obwohl in diesem Beispiel die Verbindungen 1 bis eingesetzt wurden, wurde der gleiche Härtungseffekt auch mit den anderen Verbindungen entsprechend der allgemeinen 3?ormel I erhalten.

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Claims

- 16 - - '
Patentansprüche

(ry. Verfahren zur Härtung von Proteinen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Verbindung der allgemeinen Pormel

ί ί ^χ"

i Il '

worin A und B die erforderlichen Mchtmetallatome zur · Bildung· eines heterocyclischen Ringes, Y ein Schwefeloder Selenatom und X ein Anion bedeuten, verwendet wird« 2. Verfahren zur Härtung von Proteinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination mindestens einer Verbindung der allgemeinen Pormel

'a

worin A und B die notwendigen Mchtmetallatome zur Bildung eines heterocyclischen Ringes, Y ein Schwefel- oder Selenatom und X ein Anion bedeuten, und mindestens eines Metallions'verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Pormel

verwendet wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

Br .

verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

' · Br

verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

N N⁺-

verwendet wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

verwendet wird.

9·. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

Cl

verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel

S S

Ci-

verwendet wird.

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12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Protein die Gelatine eines photographischen lichtempfindlichen Materials verwendet wird und eine Menge der "Verbindung von 1 mg bis 10 g auf 4i5 g der Gelatine verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Protein die Gelatine eines photographischen lichtempfindlichen Materials verwendet wird und eine Menge der Verbindung von 10 mg bis 500 mg auf 4,5 g Gelatine verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallion von Mangan, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Silber oder Cadmium verwendet wird.

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