DE2435799A1 - Verfahren und vorrichtung zum, gegebenenfalls unter gleichzeitigem kontinuierlichem anreichern durchgefuehrten, kontinuierlichen einfuehren von fluessigkeiten beziehungsweise suspensionen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum, gegebenenfalls unter gleichzeitigem kontinuierlichem anreichern durchgefuehrten, kontinuierlichen einfuehren von fluessigkeiten beziehungsweise suspensionen

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Description

DR. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT
806 DACHAU bei MÜNCHEN
POSTFACH 1168
AM HEIDEWEG 2
TELEPHON: DACHAU 43 71
Postscheckkonto München 1368 71 Bankkonto Nr. 90 637 bei der Kreis- und Stadtsparkasse Dachau-Indersdorf
P 721
Beschreibung
zur Patentanmeldung
MJANIAGIPARI
Budapest, Ungarn
betreffend
Verfahren und Vorrichtung zum, gegebenenfalls unter gleichzeitigem kontinuierlichem Anreichern durchgeführten, kontinuierlichen Einführen von Flüssigkeiten beziehungsweise Suspensionen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Einführen beziehungsweise Einspeisen von Flüssigkeiten beziehungsweise Suspensionen aus einem geschlossenen System
von gegebenem Druck in ein anderes System von gleichem oder abweichendem Druck, wobei gegebenenfalls das Einführen mit einem gleichzeitig und kontinuierlich erfolgenden Anreichern
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verbunden wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei, vielen Vorgängen der chemischen Industrie müssen Flüssigkeiten, die sich in unter Druck stehenden oder drucklosen Systemen befinden und schwebende oder sich absetzende Teilchen enthalten, in andere, gegebenenfalls einen vom Druck der ersten Systeme abweichenden Druck aufweisende, Systeme überführt werden. In vielen Fällen ist es erforderlich, während dieses Vorganges die Teilchenkonzentration zu erhöhen.
Es ist vorteilhaft, dieses Zuführungsverfahren und gegebenenfalls gleichzeitige Anreieherungsverfahren kontinuierlich durchzuführen. Häufig muß die einzuführende und gegebenenfalls anzureichernde Substanz unter Luftabschluß gehalten werden. Diese verwickelte beziehungsweise komplexe Aufgabe kann mit den in der chemischen Industrie bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht in einer Stufe gelöst werden.
Es ist bekannt, Materialien aus einem geschlossenen Raum in einen anderen geschlossenen Raum, dessen Druck von dem des ersten Raumes abweicht, durch Rohrleitungen unter Öffnen und Schließen von zwischengeschalteten Ventilen zu überführen. Der Nachteil dieser einfachsten Möglichkeit zum Zuführen besteht darin, daß der Vorgang schwer steuerbar ist, die festen Teilchen sich absetzen und die Konzentration der Flüssigkeit während des Zuführungsvorganges nicht erhöht werden kann.
Ferner sind mit Zellen ausgeführte Drehtrommel- und Drehscheibenzuführungsvorrichtungen, die zum kontinuierlichen Zuführen geeignet sind, bekannt. Diese Vorrichtungen sind zwar steuerbar, jedoch nicht selbstreinigend. Ferner
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sind sie zum Überbrücken großer Druckunterschiede und zum Anreichern ungeeignet.
Zum gleichzeitigen Zuführen und Anreichern von Materialien werden die sogenannten Zuführungssehnecken, bei denen die Flüssigkeit in einer zur Achse der Schnecke senkrechten Sichtung durch eine Filterscheibe hindurch entfernt wird, während das angereicherte Produkt in Richtung der Längsachse der Schnecke austritt, verwendet. Der Nachteil dieser Anreicherungsvorrichtungen besteht darin, daß mit ihnen nur mittlere Druckunterschiede überbrückt werden können, sie bei manchen Materialien zum Verstopfen neigen und das Anreichern nur mit geringem Druck durchgeführt werden kann.
In den meisten Fällen werden das kontinuierliche Zuführen und Anreichern durch zwei verschiedene Arbeitsgänge mit zwei Maschinen von verschiedener Art durchgeführt 5 beispielsweise wird mit einer ZeIIenzuführungsvorrichtung zugeführt und mit einem Filter oder einer Zentrifuge angereichert,
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit welchem beziehungsweise welcher aus einem System von beliebigem Druck Flüssigkeiten und Suspensionen von beliebiger Konzentration und Konsistenz kontinuierlich in ein anderes System von beliebigem Druck eingeführt und gegebenenfalls gleichzeitig angereichert werden können, ohne daß die beiden Systeme in unmittelbare Verbindung miteinander gelangen, das heißt ohne daß ein Druckausgleich oder ein Überströmen von Material stattfinden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum, gegebenenfalls unter gleichzeitigem kontinuierlichem Anreichern durchgeführten, kontinuierlichen Einführen von Flüssigkeiten beziehungsweise Suspensionen aus einem geschlossenen System
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von gegebenem Druck in ein anderes System von gleichem oder abweichendem Druck unter Öffnen und Schließen von zwischengeschalteten Schließelementen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Einführen der Flüssigkeiten beziehungsweise Suspensionen mittels eines mit beiden Systemen verbundenen ZuführungsZylinders in der Weise durchgeführt wird, daß das in der Einführrichtung weiter vorn liegende Ende des Zuführungszylinders mit einem Schließelement verschlossen und die einzuführende Substanz durch das an das System mit der einzuführenden Substanz angeschlossene andere Ende des Zuführungszylinders ungehindert in den Zuführungszylinder einströmen gelassen wird, dann eine bestimmte Menge der einzuführenden Substanz durch Vorwärtsbewegen eines koaxial mit dem Zuführungszylinder im die einzuführende Substanz enthaltenden System angebrachten und an die Innenwand des Zuführungszylinders angepaßten Kolbens in den Zuführungszylinder eingeschlossen wird, worauf der Zuführungszylinder durch Öffnen des in der Einführrichtung weiter vorn liegenden Schließelementes geöffnet, der Kolben weiter vorwärtsbewegt und so die im Zuführungszylinder eingeschlossene Menge der einzuführenden Substanz in das andere System geschoben wird und schließlich das Schließelement wieder geschlossen, der Kolben zurückbewegt und dadurch die Eingangsöffnung des ZuführungsZylinders wieder freigemacht wird, sowie der gesamte Vorgang so oft wie erforderlich wiederholt wird.
Falls auch ein Anreichern der einzuführenden Substanz erwünscht ist, wird nach einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst durch Filteröffnungen des ZuführungsZylinders mittels des auf die zwischen dem Kolben und dem Schließelement eingeschlossene einzuführende Substanz ausgeübten Druckes die Flüssigkeit in radialer Richtung ausgepreßt und erst danach das Öffnen
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des Schließelementes und v/eitere Vorwärtsbewegen des Kolbens zum Hinausschieben der angereicherten Substanz aus dem mit Filteröffnungen versehenen Zuführungszylinder durchgeführt.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch einen an zwei Systeme von gleichem oder unterschiedlichem Druck angeschlossene Zuführungszylinder, ein Schließelement zum Schließen der Ausgangsseite des ZuführungsZylinders, einen koaxial mit dem Zuführungszylinder im die einzuführende Substanz enthaltenden System angebrachten und an die Innenwand des ZuführungsZylinders angepaßten Zuführungskolben sowie ferner eine den Zuführungskolben und in Abhängigkeit von dessen Vor- und Rückwärtsbewegung die Bewegung des Schließelementes 'betätigende Einheit gekennzeichnet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Zuführungszylinder ein an der Mantelfläche mit Öffnungen versehener Filterzylinder.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Filter-Zylinders ist dieser aus parallel zu seiner Mantellinie verlaufenden Elementen aufgebaut.
Die Leistungsfähigkeit beziehungsweise Produktivität des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in erster Linie durch die Abmessungen und die Ausbildung des Zuführungs- beziehungsweise Filterzylinders, durch die Periode der Kolbenbewegung, durch die herrschenden Druckverhältnisse und die'Eigenschaften des einzuführenden beziehungsweise .gegebenenfalls auch anzureichernden Materiales bestimmt.
Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wie folgt:
a) Es können Flüssigkeiten und Suspensionen von unterschiedlicher Viskosität kontinuierlich und betriebssicher aus einem System von beliebigem Druck in ein anderes System von beliebigem, vorzugsweise vom Druck des ersteren abweichendem Druck, eingeführt werden.
b) Der Zuführungsvorgang kann stufenlos und genau gesteuert und dadurch den verschiedensten Verfahrenstechniken beziehungsweise (Technologien angepaßt werden.
c) Das Material kann sich während des Betriebes in der Zuführungsvorrichtung nicht absetzen; dadurch kann die Vorrichtung betriebssicher betrieben werden.
d) Durch Verwendung eines Filterzylinders kann gleichzeitig mit dem Zuführen auch ein Anreichern und Filtrieren vorgenommen werden.
e) Der Filtervorgang kann bei beliebig hohem Druck durchgeführt werden. Dadurch sind hohe Konzentrationen an Trockensubstanz erreichbar.
f) Der aus in Richtung seiner Mantellinie verlaufenden Elementen aufgebaute Filterzylinder reinigt sich infolge der Elastizität der Elemente und der dadurch ermöglichten Verbreiterung der zwischen ihnen befindlichen Spalte selbst.
g) Die Breite der Spalte des aus parallel zur Mantellinie verlaufenden Elementen aufgebauten Filterzylinders kann durch Zusammenziehen der Elemente oder mit Hilfe besonderer Zusatzteile geändert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können auf den verschiedensten Gebieten, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie zum kontinuierlichen Auspressen von Weintrauben, Tomaten und verschiedenem Obst, bei der Abwasserreinigung zum Verdichten von Schlamm und in Kraftwerken zum Konzentrieren von nassem Kohlestaub, angewandt werden.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei sind:
Figur 1 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als schematische Prinzipdarstellung,
Figur 2 ein Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 3 ein Schnitt längs der Linie A A des in
Figur 2 dargestellten Filterzylinders und
Figur 4- ein Teilschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Filterzylinders der erfindungsge^· ,mäßen Vorrichtung.
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In den Figuren 1 und 2 ist ein System 1, in welchem sich die einzuführende Flüssigkeit beziehungsweise Suspension befindet, dargestellt. Dieses System 1 ist durch einen Zuführung szylinder 2 mit einem anderen System 8, in welches das Material einzuführen ist, verbunden. Die in den Systemen 1 beziehungsweise 8 herrschenden Drücke können beliebig sein. Das dem anderen System 8 zugewandte Ende des Zuführungszylinders 2 ist durch ein Schließelement 6 verschlossen. Das Schließelement 6 wird mittels einer Kolbenstange 5 mit einem Druck, der ausreicht, um die beiden. Systeme 1, 8 getrennt zu halten, an die Öffnung des Zuführungszylinders 2 gedruckt. Im das einzuführende Material enthaltenden System 1 ist ein Zuführungskolben 4, der mit einer Kolbenstange 3 bewegt wird, angebracht. Die Kolbenstangen 5» 3 sind durch Stopfbüchsen 7» 7a abgedichtet und werden zweckmäßigerweise hydraulisch oder pneumatisch bewegt.
Die im das einzuführende Material enthaltenden System 1 befindliche Substanz füllt den Zuführungszylinder 2. Wenn der Zuführungskolben 4 vorwärtsbewegt wird, tritt er in den Zuführungszylinder 2 ein und schließt dort eine von dessen Größe abhängende Substanzmenge ein. Wenn der Zuführungskolben 4 in den Zuführungszylinder 2 eintritt, bewegt sich das Schließelement 6 nach rückwärts, wobei der Zuführungskolben 4 weiter durch den Zuführungszylinder 2 sich vorschiebend die vor ihm befindliche Substanzmenge aus dem Zuführungszylinder 2 heraus in das System 8, in welches das Material einzuführen ist, schiebt. Der Zuführungskolben 4 ist in den Zuführungszylinder 2 so eingepaßt, daß zwischen der Zuführungszylinderwand und dem Zuführungskolben 4 durch den zwischen den Systemen 1 und 8 bestehenden Druckunterschied keine Materialströmung oder nur eine solche im gewünschten Maße erfolgen kann. Der Zu-
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führungskolben 4 kann "bis zum Ende des Zufiihrungs Zylinders bewegt werden, wodurch er die im Zufiihrungs zylinder 2 befindliche Substanz restlos aus diesem herausschiebt. Danach schließt das Schließelement 6 und der Zuführungskolben 4 kehrt in seine Ausgangsstellung zurück. Der Zuführungszylinder 2 füllt sich erneut und der Vorgang beginnt von vorn.
Im Falle der gleichzeitigen Anreicherung wird die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung, die in der gleichen V/eise wie die in Figur 1 dargestellte arbeitet, verwendet. Die Systeme 1 und 8 sind Jedoch mit einem Filterzylinder 9 verbunden. Der Filterzylinder 9 ist von einem Mantel 10 zum Sammeln der Flüssigkeit umgeben. Der Zuführungskolben 4 tritt in den Filterzylinder 9 ein und verdichtet das vor ihm eingeschlossene Material, aus dem die Flüssigkeit durch Öffnungen des Filterzylinders 9 in den Mantel 10 austritt und von dort zur von der Verfahrenstechnik beziehungsweise Technologie verlangten Stelle geleitet wird. Nach Erreichen eines entsprechenden Verdichtungsgrades, der über den Hub des Zuführungskolbens 4, über den auf den Zuführungskolben ausgeübten Druck oder über die Verdichtungszeit gesteuert werden kann, öffnet sich das Schließelement 6 und die angereicherte Substanz wird in das System 8, in welches das Material einzuführen ist, eingeführt.
Der Filterzylinder 9 kann beliebig ausgeführt sein; es besteht jedoch die Bedingung, daß sich der Zuführungskolben 4 an die Innenfläche des Filterzylinders 9 einpassen lassen muß. Die Öffnungen des Filterzylinders 9 können ebenfalls beliebig ausgeführt sein; zweckmäßig werden jedoch parallel zur Mantellinie des Filterzylinders 9 verlaufende Spalte 12 verwendet. Der Filterzylinder 9 und der Mantel zum Sammeln der Flüssigkeit können in der in Figur 3 darge-
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stellten Weise angeordnet sein. Nach der Ausführungsform der Figur 4· ist der B1Ht er zylinder 9 aus parallel zu seiner Mantellinie angebrachten Elementen 11, zwischen denen sich schmale nach außen zu sich erweiternde Spalte 12 befinden, aufgebaut. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß dann, wenn im Filterzylinder 9 ein hoher Druck auftritt, sich diese Elemente 11 nach außen durchbiegen können und dadurch die zwischen ihnen befindlichen Spalte 12 größer werden. Dies führt zu einer Selbstreinigung des Filterzylinders 9· weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Spalte des Filterzylinders 9 auf eine beliebige Breite eingestellt werden können. Dies erfolgt mittels einer die Elemente 11 umgebenden Einspannvorrichtung, zweckmäßigerweise eines außen angebrachten Ringes.
Ferner wird die Erfindung an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Bei der kontinuierlichen Herstellung von Niederdruckpolyäthylen bildet sich in der Reaktionsvorrichtung durch die Einwirkung eines komplexen Katalysators in einem Benzinmedium aus dem Äthylengas Polyäthylen. Das gebildete Polyäthylen schwebte in Form von feinen Teilchen im Benzin und setzte sich langsam ab. Die Reaktionsvorrichtung arbeitete unter einem Druck von 4- atü. Die Ausgangssubstanz wurde in die Reaktionsvorrichtung kontinuierlich eingeführt. Das gebildete Produkt wurde erfindungsgemäß aus der Reaktionsvorrichtung in der Weise in den unter Atmosphärendruck stehenden Raum gebracht, daß an die Reaktionsvorrichtung ein JOO mm langer Zuführungszylinder mit einem Durchmesser von 200 mm, dessen eines Ende mit einem unter einem Druck
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von 8 atü stehenden Schließelement verschlossen wurde und an dessen der Reaktionsvorrichtung zugewandtem anderem Ende ein in die Wand des ZuführungsZylinders eingepaßter aus Polytetrafluoräthylen (Teflon) gefertigter Kolben arbeiten gelassen wurde, angebracht wurde.
Das in den Zuführungszylinder gelangte 20% Polyäthylen enthaltende Gemisch wurde durch den Zuführungskolben bei seiner Vorwärtsbewegung vom Innenraum der Reaktionsvorrichtung abgeschlossen. Danach öffnete sich das Schließelement und das eingeschlossene Material wurde von dem Zuführungskolben aus dem Zuführungszylinder gedrückt. Anschließend bewegte sich der Zuführungskolben in seine Ausgangsstellung zurück, das Schließelement schloß und der Vorgang wiederholte sich. Die Vorrichtung arbeitete mit 60 Arbeitszyklen pro Minute und förderte damit stündlich etwa 0,5 m Material.
Beispiel 2
Ein Arbeitsgang bei der Tonerdeherstellung besteht im Eonzentrieren des Rotschlammes. Dieser Arbeitsgang konnte erfindungsgemäß vorteilhaft durchgeführt werden. Der Trockengehalt des anzureichernden Materiales betrug 300 g/l. Der verwendete Filterzylinder war 500 mm lang und sein Durchmesser betrug 320 mm. Über die gesamte Länge des Filterzylinders waren in Richtung seiner Mantellinie etwa 200 Spalte mit einer Breite von 0,01 mm angebracht. Der Zuführungskolben wurde im Filterzylinder durch eine Hydraulik mit einer Hubzahl von 15/Minute bewegt. Im Filterzylinder herrschte ein Druck von 20 atü. Beim Einhalten dieser Parameter betrug die Leistung 9 t anzureicherndes Material
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je Stunde; aus diesem Material wurden stündlich 3 t Rotschlamm, dessen Haftfeuclitigkeitsgelialt etwa 20% betrug, abgeschieden. Mit den üblichen nicht kontinuierlich arbeitenden Kelly-Filtern betrug die Haftfeuchtigkeit etwa 40%.
Der verwendete Filterzylinder war aus Stäben von rechteckigem Querschnitt ausgeführt. Diese Stäbe waren 5 b™. breit, 25 mm hoch und 300 mm lang. Die Stäbe wurden von einem äußeren Ring, mit dem gleichzeitig die Spaltbreite zwischen den Stäben eingestellt werden konnte, zusammengehalten. Die Stäbe bestanden aus chromlegiertem martensitischem Stahl.
Patentansprüche 409886/1338

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum, gegebenenfalls unter gleichzeitigem kontinuierlichem Anreichern durchgeführten,
    kontinuierlichen Einführen von Flüssigkeiten "beziehungsweise Suspensionen aus einem geschlossenen System von gegebenem Druck in ein anderes System
    von gleichem oder abweichendem Druck unter Öffnen
    und Schließen von zwischengeschalteten Schließelementen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einführen der Flüssigkeiten beziehungsweise Suspensionen mittels eines mit beiden Systemen verbundenen Zuführungszylinders in der V/eise durchführt, daß man das in der Einführriohtung weiter vorn liegende
    Ende des ZuführungsZylinders mit einem Schließelement verschließt und die einzuführende Substanz durch das an das System mit der einzuführenden
    Substanz angeschlossene andere Ende des Zuführungszylinders ungehindert in den Zuführungszylinder einströmen läßt, dann eine bestimmte Menge der einzuführenden Substanz durch Vorwärtsbewegen eines
    koaxial mit dem Zuführungszylinder im die einzuführende Substanz enthaltenden System angebrachten und an die Innenwand des ZuführungsZylinders angepaßten Kolbens in den Zuführungszylinder einschließt, worauf man den Zuführungszylinder durch Öffnen des in der Einführrichtung weiter vorn liegenden Schließelementes öffnet, den Kolben weiter vorwärtsbewegt und so die im Zoführungszylinder eingeschlossene
    Menge der einzuführenden Substanz in das andere
    System schiebt und schließlich das Schließelement
    wieder schließt, den Kolben zurückbewegt und dadurch die Eingangsöffnung des ZuführungsZylinders wieder
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    freimacht, sowie den gesamten Vorgang so oft wie erforderlich wiederholt.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1 zum gleichzeitigen Anreichern der einzuführenden Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst durch Filteröffnungen des ZuführungsZylinders mittels des auf die zwischen dem Kolben und dem Schließelement eingeschlossene einzuführende Substanz ausgeübten Druckes die Flüssigkeit in radialer Richtung auspreßt und erst danach das Öffnen des Schließelementes und weitere Vorwärtsbewegen des Kolbens zum Hinausschieben der angereicherten Substanz aus dem mit FiIterÖffnungen versehenen Zuführungszylinder durchführt.
  3. 35.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen an zwei Systeme (1, 8) von gleichem oder unterschiedlichem Druck angeschlossene Zuführungszylinder (2; 9)» ein Schließelement (6) zum Schließen der Ausgangsseite des ZuführungsZylinders (2; 9), einen koaxial mit dem Zuführungszylinder (2; 9) im die einzuführende Substanz enthaltenden System (1) angebrachten und an die Innenwand des ZuführungsZylinders (2; 9) angepaßten Zuführungskolben (4) sowie ferner eine den Zuführungskolben (4) und in Abhängigkeit von dessen Vor- und Rückwärtsbewegung die Bewegung des Schließelementes (6) betätigende Einheit.
  4. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungszylinder (9) ein an der Mantelfläche mit Öffnungen versehener Filterzylinder (9) ist.
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  5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilterzylinder (9) aus parallel zu seiner Mantellinie verlaufenden Elementen (11) aufgebaut ist.
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    IC
    Leerseite
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