DE2523898C3 - Liquid dielectrics - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung flüssiger Dielektrika, insbesondere Flüssigkeiten auf der Basis von bestimmten Polychlorpolyphenyl-l.l-alkanen.The invention relates to the use of liquid dielectrics, in particular liquids based on them of certain polychloropolyphenyl-l.l-alkanes.
Bekanntlich müssen die zum Isolieren von elektrischen Apparaturen verwendeten Stoffe eine bestimmte Anzahl von spezifischen Eigenschaften besitzen; vor allem ist wichtig, daß sie gleichzeitig eine hohe relative Dielektrizitätskonstante und eine gute Wärmebeständigkeit besitzen und unbrennbar bzw. nicht entflammbar sind. Es gibt nur wenige unter den derzeit bekannten flüssigen Dielektrika, die gleichzeitig diese günstigen Eigenschaften aufweisen. Es besteht deshalb weiterhin Bedarf nach Produkten, die den Anforderungen der elektrotechnischen Industrie genügen.It is well known that the substances used to insulate electrical equipment must have a specific value Have number of specific properties; Above all, it is important that they also have a high relative Have dielectric constant and good heat resistance and are non-flammable or non-flammable are. There are few among the currently known liquid dielectrics that also offer these inexpensive ones Have properties. There is therefore still a need for products that meet the requirements of electrical industry.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue flüssige Dielektrika zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine hohe relative Dielektrizitätskonstante und gute Wärmebeständigkeit auszeichnen und nicht brennbar bzw. nicht entflammbar sind. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.The invention was based on the object of providing new liquid dielectrics which characterized by a high relative dielectric constant and good heat resistance and non-flammable or are not flammable. This object is achieved by the invention specified in claim 1 solved.
Es hat sich gezeigt, daß Polychlorpolyphenylalkane, die ausgehend von bestimmten Alkyldihalogeniden und bestimmten chlorierten Aromaten nach der Methode von Friedel-Crafts hergestellt worden sind, ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der relativen Dielektrizitätskonstante, der Wärmebeständigkeit und der Nicht-Brennbarkeit bzw. Nicht-Entflammbarkeit besitzen. Weitere Vorteile dieser neuen Produkte gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.It has been shown that polychloropolyphenylalkanes, which are based on certain alkyl dihalides and certain chlorinated aromatics produced by the Friedel-Crafts method are excellent Properties related to the relative dielectric constant, the heat resistance and the Have non-flammability or non-flammability. Further advantages of these new products are emerging the following description.
Die Umsetzungspiodukte aus den nachfolgend beschriebenen Ausgangsverbindungen werden zum Isolieren von elektrischen Apparaturen verwendet.The implementation products from the starting compounds described below are used for Used to isolate electrical equipment.
Als Alkyldihalogenide kommen Methan-, 1,1-Äthan- und 1,1-Propandihalogenverbindungen in Frage; bevorzugt werden die Chlorderivate. Es kann auch von Interesse und von Bedeutung sein, ein Gemisch dieser Alky ^halogenverbindungen einzusetzen.The alkyl dihalides are methane, 1,1-ethane and 1,1-propanedihalogen compounds in question; preferred are the chlorine derivatives. A mixture of these may also be of interest and importance Use Alky ^ halogen compounds.
Zu den chlorierten aromatischen Verbindungen gehören ortho-Dichlorbenzol, das allein oder mit Monochlorbenzol und/oder 1,2,3-Trichlorbenzol verwendet wird oder aber Monochlorbenzol und 1,2,3-Trichlorben/ol alleine oder gemeinsam miteinander.The chlorinated aromatic compounds include ortho-dichlorobenzene, alone or with Monochlorobenzene and / or 1,2,3-trichlorobenzene is used or else monochlorobenzene and 1,2,3-trichlorobenzene alone or together.
Dielektrika, die durch Kondensieren von Alkyldihalogenverbindungcn und Chlorbenzolcn nach dem Friedcl-Craftsschcn Verfahren hergestellt weiden, sind bereits bekannt. Die hierbei verwendeten Alkyldihalogenverbindungcn sind jedoch grundlegend andere Verbindungen als bei der erfindungsgemäßen Verwendung, weil die beiden Halogenatome an verschiedene Kohlenstoffatome gebunden sind (US-PS 22 44 284). Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß derartige bekannte Polychlorpolyphenylalkane eine merklich geringere Wärmebeständigkeit besitzen als die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen ausgehend von einem Dihalogenalkan, dessen Halogenatome an das gleiche Kohlenstoffatom der Kette gebunden sind. Diese unterschiedliche Beständigkeit ist deutlich in der Zeichnung zu erkennen, in der für bestimmte Umsetzungsprodukte nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung die Entwicklung des Gesamtdruckes in Abhängigkeit von der Temperatur aufgezeichnet sind. Die Versuche wurden entsprechend Edward S. Blake et al., Journal of Chemical and engineering data, Bd. 6, Nr. i', Januar 1961, S. 87-98 durchgeführt. Die Kurven entsprechen folgenden Verbindungen:Dielectrics made by condensing alkyl dihalogen compounds and chlorobenzene produced by the Friedcl-Craftsschcn process are already known. The alkyl dihalogen compounds used here are, however, fundamentally different compounds than in the case of the use according to the invention, because the two halogen atoms are attached to different carbon atoms are bound (US-PS 22 44 284). It has surprisingly been found that such known Polychloropolyphenylalkanes have a markedly lower heat resistance than those according to the invention compounds used starting from a dihaloalkane whose halogen atoms are connected to the same Carbon atom of the chain are bonded. This difference in resistance is evident in the Recognizable drawing in the for certain conversion products according to the state of the art and according to According to the invention, the development of the total pressure as a function of the temperature are recorded. The experiments were carried out according to Edward S. Blake et al., Journal of Chemical and engineering data, Vol. 6, No. i ', January 1961, pp. 87-98. The curves correspond to the following connections:
1. Umsetzungsprodukt aus1. conversion product from
1,2-Dichlorpropan und o-Dichlorbenzoi1,2-dichloropropane and o-dichlorobenzene
2. Umsetzungsprodukt aus2. Conversion product from
1,2-Dichlorpropan und Monochlorbenzol1,2-dichloropropane and monochlorobenzene
3. Umsetzungsprodukt aus3. Conversion product from
1,2-Dichloräthan und Monochlorbenzol
4. Umsetzungsprodukt aus1,2-dichloroethane and monochlorobenzene
4. Conversion product from
1,1-Dichloräthan und Monochlorbenzol1,1-dichloroethane and monochlorobenzene
5. Umsetzungsprodukt aus5. Conversion product from
Methylenchlorid und MonochlorbenzolMethylene chloride and monochlorobenzene
6. Umsetzungsprodukt aus6. Conversion product from
1,1-Dichloräthan und o-Dichlorbenzol1,1-dichloroethane and o-dichlorobenzene
Der Vergleich der Kurven zeigt, daß die aus ί,Ι-Dihalogenalkanen erhaltenen Umsetzungsprodukte erheblich wärmebeständiger sind als die bekannten Produkte, denn ihre Zersetzung — erkennbar an der Druckzunahme — beginnt erst bei einer wesentlich höheren Temperatur als die Zersetzung der bekannten Produkte.The comparison of the curves shows that the reaction products obtained from ί, Ι-dihaloalkanes are considerably more heat-resistant than the known products, because their decomposition - recognizable by the Pressure increase - begins only at a much higher temperature than the decomposition of the known Products.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß als Dielektrika verwendeten Polychlorpolyphenylalkane werden die obengenannten Chlorbenzole mit dem Dihalogenalkan in Gegenwart eines Metallchlorids, insbesondere Aluminiumchlorid als Katalysator umgesetzt. Allgemein wird ein Überschuß an Chlorbenzol(en) bezogen auf das stöchiometrisch erforderliche Verhältnis eingesetzt; letzteres beträgt 2 Mol Chlorbenzol/Mol Alkyldihalogenid. Vorteilhafterweise wird mit einem Verhältnis 2,1 bis 10 Molen Chlorbenzol(en) auf 1 Mol Alkyldihalogenid gearbeitet; es gibt jedoch keine wirklich kritische obere Grenze. Wird o-Dichlorbenzol gleichzeitig mit Monochlor- und/oder 1,2,3-Trichlorbenzol eingesetzt, so soll es mindestens 50 Mol-%, vorzugsweise mindestens 70 Mol-% der Gesamtmenge der aromatischen Chlorkohlenwasserstoffe ausmachen. Ebenso soll, wenn mit einem Gemisch aus Monochlor- und 1,2,3-Trichlorbenzol gearbeitet wird, das letztere mindestens 50 Mol-%, vorzugsweise mindestens 70 Mol-% des Gemisches ausmachen. Die Umsetzung wird bei mäßiger Temperatur im Bereich von 20 bis 1200C durchgeführt, so lange, bis die Entwicklung von Halogenwasserstoff aufhört. Wesentlich ist. daß die Umsetzung außerordentlich einfach durchzuführen ist; dies ist ein weiterer Vorteil.To produce the polychloropolyphenylalkanes used as dielectrics according to the invention, the abovementioned chlorobenzenes are reacted with the dihaloalkane in the presence of a metal chloride, in particular aluminum chloride, as a catalyst. In general, an excess of chlorobenzene (s) based on the stoichiometrically required ratio is used; the latter is 2 moles of chlorobenzene / mole of alkyl dihalide. It is advantageous to work with a ratio of 2.1 to 10 moles of chlorobenzene (en) to 1 mole of alkyl dihalide; however, there is no really critical upper limit. If o-dichlorobenzene is used at the same time as monochlorobenzene and / or 1,2,3-trichlorobenzene, it should make up at least 50 mol%, preferably at least 70 mol% of the total amount of aromatic chlorohydrocarbons. Likewise, when working with a mixture of monochlorobenzene and 1,2,3-trichlorobenzene, the latter should make up at least 50 mol%, preferably at least 70 mol% of the mixture. The reaction is carried out at a moderate temperature in the range from 20 to 120 ° C. until the evolution of hydrogen halide ceases. Is essential. that the implementation is extremely easy to carry out; this is another benefit.
Die rohen Umsetzungsprodukte bestehen nach Abtrennen des Katalysators oder des überschüssigen Chlorbenzols im wesentlichen aus einem Gemisch aus Di(chlorphenyl)alkanen. bei denen die Benzolkerne an dasselbe aliphatische Kohlenstoffatom gebunden sind.The crude reaction products exist after the catalyst or the excess has been separated off Chlorobenzene essentially consists of a mixture of di (chlorophenyl) alkanes. where the benzene nuclei at the same aliphatic carbon atom are bonded.
Sie können auch einen kleinen Anteil Poly(chlorphenyl)alkane mit mehr als 2 Benzolkernen enthalten, die durch Polykondensation entstehen. Die Anzahl Chloratome, die an die Phenylgruppen gebunden ist, hängt selbstverständlich von dem oder den eingesetzten Chlorbenzol(en) ab. Wird ein Gemisch aus Chloraromaten eingesetzt, so enthält das Umsetzungsprodukt gleichzeitig symmetrische und unsymmetrische Verbindungen, d. h. Verbindungen, die eine gleiche oder ungleiche Anzahl Chloratome in ihren Phenylgruppen gebunden enthält.They can also contain a small proportion of poly (chlorophenyl) alkanes with more than 2 benzene nuclei arise through polycondensation. The number of chlorine atoms attached to the phenyl groups depends of course on the chlorobenzene (s) used. Becomes a mixture of chlorinated aromatics used, the reaction product contains symmetrical and asymmetrical compounds at the same time, d. H. Compounds that have an equal or unequal number of chlorine atoms in their phenyl groups contains bound.
Die Umsetzungsprodukte werden für die nachfolgende Verwendung als Dielektrika in üblicher Weise weiterbehandelt, d. h. durch einfache Destillation, Dampfdestillation oder durch andere physikalische Trennverfahren gereinigt. Gegebenenfalls wird das Destillat in mehreren Fraktionen aufgefangen, wobei selbstverständlich jede derartige, aus dem ursprünglichen Umsetzungsprodukt erhaltene Fraktion gemäß der Erfindung verwendet werden kann.The reaction products are used in the usual way as dielectrics further treated, d. H. by simple distillation, steam distillation or by other physical Separation process cleaned. If necessary, the distillate is collected in several fractions, whereby of course, any such fraction obtained from the original reaction product according to of the invention can be used.
Die Umsetzungsprodukte oder die daraus erhaltenen Fraktionen sind zum größten Teil Flüssigkeiten mit einem Fließpunkt unterhalb 0°C, die nicht kristallisieren. Einige Produkte sind bei relativ hoher Temperatur fest. Sie besitzen interessante Eigenschaften der Nicht-Entflammbarkeit; eine gewisse Anzahl von ihnen besitzt keinen Brennpunkt (point de feu). Wie oben gezeigt, ist die Wärmebeständigkeit dieser Verbindungen erheblich höher als die Wärmebeständigkeit der bekannten Polychlorpolyphenylalkane. Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen durch ihre hohe relative Dielektrizitätskonstante aus.The reaction products or the fractions obtained therefrom are for the most part liquids with a pour point below 0 ° C, which does not crystallize. Some products are solid at a relatively high temperature. They have interesting properties of being non-flammable; a certain number of them have no focal point (point de feu). As shown above, is the heat resistance of these compounds is considerably higher than the heat resistance of the known ones Polychloropolyphenylalkanes. Furthermore, the compounds according to the invention are notable for their high relative dielectric constant.
Aufgrund dieser Kombination von Eigenschaften stellen die verwendeten Verbindungen ausgezeichnete Dielektrika dar, die allgemein für alle Isolierungen von elektrischen Apparaturen, vor allem in Transformatoren sowie zum Imprägnieren (als Tränkharze) von Kondensatoren Verwendung finden. Die flüssigen und nicht kristallisierenden Gemische oder Fraktionen können allein angewandt werden. Die bei Raumtemperatur festen oder kristallisierenden Verbindungen werden mit anderen erfindungsgemäßen Produkten oder Fraktionen oder auch mit bekannten flüssigen Dielektrika kombiniert, beispielsweise mit Polychlordiphenylen, Trichlorbenzol, Estern organischer Säuren usw. Die hierdurch erhaltenen Gemische sind fließfähig und lassen keines der Isomeren bei irgendeiner Temperatur auskristallisieren. Alle erfindungsgemäß verwendeten Produkte können im übrigen untereinander oder mit bekannten isolierenden Flüssigkeiten vermischt werden. Man erhält auf diese Weise Endprodukte, deren Eigenschaften wie Viskosität und relative Dielektrizitätskonstante nach Belieben eingestellt und dem besonderen beabsichtigten Verwendungszweck angepaßt werden können.Because of this combination of properties, the compounds used are excellent Dielectrics are generally used for all insulation of electrical equipment, especially in transformers as well as for the impregnation (as impregnation resin) of capacitors. The liquid and Non-crystallizing mixtures or fractions can be used alone. The one at room temperature solid or crystallizing compounds are combined with other products according to the invention or fractions or combined with known liquid dielectrics, for example with polychlorodiphenylene, Trichlorobenzene, esters of organic acids, etc. The resulting mixtures are flowable and do not allow any of the isomers to crystallize out at any temperature. All according to the invention Products used can otherwise with each other or with known insulating liquids be mixed. This gives end products, their properties such as viscosity and relative dielectric constant adjusted at will and the particular intended use can be customized.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to explain the invention in more detail.
1544 g (10,5 Mol) o-Dichlorbenzol enthaltend 10 g (0,075 Mol) wasserfreies Aluminiumchlorid wurden auf 850C erhitzt und dann unter Rühren mit 149 g (1,5 Mol) 1,1-Dichloräthan im Verlauf von 3 h versetzt. Die Reaktion verlief leicht exotherm. Die Abspaltung von Chlorwasserstoff hörte etwa 1 h nach beendeter Zugabe des Dichloräthans auf. Darauf wurde das Reaktionsgemisch durch 2stündige Behandlung mit 30 g KOH bei 8O0C neutralisiert und darauf filtriert. Erhalten wurden 1580 g flüssige organische Phase.1544 g (10.5 mol) of o-dichlorobenzene containing 10 g (0.075 mole) of anhydrous aluminum chloride was heated to 85 0 C and then under stirring with 149 g (1.5 mol) of 1,1-dichloroethane h added over 3 . The reaction was slightly exothermic. The elimination of hydrogen chloride stopped about 1 hour after the addition of the dichloroethane was complete. Then, the reaction mixture was neutralized by 2-hour treatment with 30 g of KOH at 8O 0 C and then filtered. 1580 g of liquid organic phase were obtained.
Aus diesem Gemisch wurden zunächst 1160 g überschüssiges Dichlorbenzol abdestilliert und dann die bei 1 mm Hg zwischen 170 und 2000C übergehende Fraktion aufgefangen, Ausbeute 357 g.First 1160 g of excess dichlorobenzene were distilled off from this mixture and then the fraction passing over at 1 mm Hg between 170 and 200 ° C. was collected, yield 357 g.
Diese Fraktion war eine klare durchsichtige Flüssigkeit mit folgenden Eigenschaften:This fraction was a clear, translucent liquid with the following properties:
Dichte
Viskosität
Relative Dielektrizitätskonstante
gemessen bei 100 kHz
Fließpunktdensity
viscosity
Relative dielectric constant
measured at 100 kHz
Pour point
1,35/26° C
33OcSt/22,5°C1.35 / 26 ° C
33OcSt / 22.5 ° C
8,18/25°C8.18 / 25 ° C
-13°C-13 ° C
(gemäß ASTM D 97-66)(according to ASTM D 97-66)
Die chromatographische Analyse zeigte, daß das Destillat 98,7 Gew.-% Isomere des l,l-Di(dichlorphenyl)äthans enthielt.Chromatographic analysis showed that the distillate was 98.7% by weight of isomers of 1,1-di (dichlorophenyl) ethane contained.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet und ein Gemisch aus 40 Mol-% Monochlorbenzol und 60 Mol-% o-Dichlorbenzol zur Umsetzung gebracht. Je Mol 1,1-Dichloräthan wurden 7,5 Mol Chlorbenzole eingesetzt. Die Reaktionstemperatur betrug 75° C.The procedure was as in Example 1 and a mixture of 40 mol% monochlorobenzene and 60 mol% Brought o-dichlorobenzene to implement. 7.5 moles of chlorobenzenes were used per mole of 1,1-dichloroethane. The reaction temperature was 75 ° C.
Nach dem Abdestillieren der überschüssigen Chlorbenzole wurde die bei 3 mm bis zu 2700C übergehende Fraktion aufgefangen; sie bestand aus den angestrebten Polychlorpolyphenyläthanen. Das Destillat besaß folgende Eigenschaften:After the excess chlorobenzenes had been distilled off, the fraction passing over at 3 mm up to 270 ° C. was collected; it consisted of the desired polychloropolyphenylethanes. The distillate had the following properties:
Dichte
Viskosität
Relative Dielektrizitätskonstante
bei 100 kHz
Fließpunkt
Flammpunkt
Kein Brennpunktdensity
viscosity
Relative dielectric constant
at 100 kHz
Pour point
Flash point
No focus
1,306/24° C
68,4cSt/22.5°C1.306 / 24 ° C
68.4cSt / 22.5 ° C
7,O4/27°C7, O4 / 27 ° C
-280C(ASTM D 97-66)
2040C(ASTM D 92-66)
(ASTM D 92-66)-28 0 C (ASTM D 97-66)
204 0 C (ASTM D 92-66)
(ASTM D 92-66)
2646 g (18 Mol) o-Dichlorbenzol und 24 g Aluminiumchlorid wurden auf 850C gebracht und im Verlauf von 3 h mit 306 g (3,6 Mol) Methylenchlorid versetzt; darauf wurde das Reaktionsgemisch entgast mit Hilfe eines leichten Stickstoffstromes bei der gleichen Temperatur von 85°C. Nachdem auf diese Weise 6,3 Mol Chlorwasserstoff aufgefangen worden waren, wurde das Reaktionsgemisch mit 50 g Wasser hydrolisiert, anschließend mit KOH neutralisiert und die organische Schicht abdestilliert. Nach Abtrennen des überschüssigen o-Dichlorbenzols erhielt man 680 g Produkt, das bei 175 bis 190°C/l mm Hg überging und kristallisierte.2646 g (18 mol) of o-dichlorobenzene and 24 g of aluminum chloride were brought to 85 ° C. and 306 g (3.6 mol) of methylene chloride were added over the course of 3 h; the reaction mixture was then degassed with the aid of a gentle stream of nitrogen at the same temperature of 85.degree. After 6.3 mol of hydrogen chloride had been collected in this way, the reaction mixture was hydrolyzed with 50 g of water, then neutralized with KOH, and the organic layer was distilled off. After separating off the excess o-dichlorobenzene, 680 g of product were obtained, which passed over and crystallized at 175 to 190 ° C./1 mm Hg.
Ein Gemisch aus 2352 g (16 Mol) o-Dichlorbenzol und 26,7 g Aluminiumchlorid wurde auf 8O0C erwärmt und dann im Verlauf von 150 min gleichmäßig mit einem Gemisch aus 198 g (2 Mol) 1,1-Dichlorälhan und 225 g (2 Mol) Monochlorbenzol versetzt. Die Temperatur wurde nach beendeter Zugabe eine weitere halbe Stunde bei 80°C gehalten; darauf wurde 1 h lang durch Hindurchleitcn eines leichten Stickstoffstromes entgast. Insgesamt wurden 3,96 Mol Chlorwasserstoff aufgefangen entsprechend 99% der Theorie.A mixture of 2352 g (16 mol) of o-dichlorobenzene and 26.7 g of aluminum chloride was heated to 8O 0 C and then in the course of 150 min uniformly with a mixture of 198 g (2 mol) of 1,1-Dichlorälhan and 225 g (2 mol) monochlorobenzene added. After the addition had ended, the temperature was held at 80 ° C. for a further half an hour; it was then degassed for 1 hour by passing a gentle stream of nitrogen through it. A total of 3.96 mol of hydrogen chloride was collected, corresponding to 99% of theory.
Der Katalysator wurde unter Rühren des GemischesThe catalyst was added while stirring the mixture
mit 20 g Wasser hydrolisiert; anschließend wurde mit KOH bei 80"C neutralisiert. Das Gemisch wurde filtriert und das Filirat absitzen gelassen; die überschüssigen Chlorbenzole wurden über Kopf abgezogen in einer Menge von 2083 g.hydrolyzed with 20 g of water; it was then neutralized with KOH at 80 ° C. The mixture was filtered and allowed to settle the filirate; the excess chlorobenzenes were drawn off overhead in an amount of 2083 g.
Das zurückbleibende rohe Produkt wurde im Vakuum destilliert; man erhielt 400 g einer Fraktion, die bei 175 bis I9O°C/1,5 mm Hg überging. Dieses Produkt war eine schwach gelbe Flüssigkeit, die oberhalb -30" C nicht kristallisierte und eine relative Dielektrizitätskonstante von 7,9/20"C besaß.The remaining crude product was distilled in vacuo; 400 g of a fraction were obtained which, at 175 until passed 190 ° C / 1.5 mm Hg. This product was one pale yellow liquid that does not above -30 "C crystallized and had a relative dielectric constant of 7.9 / 20 "C.
Die erfindungsgemäü verwendeten Dielektrica werden _ vor allem, wenn sie als Imprägnierharze für Kondensatoren Verwendung finden — vorteilhafterweise mit HO-Akzeptoren bekannter Art wie Hpoxyverbindungen versetzt.The dielectrics used according to the invention are especially used as impregnating resins for Capacitors are used - advantageously with HO acceptors of a known type such as Hpoxyverbindungen offset.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7419648 | 1974-05-31 | ||
FR7419648A FR2273351A1 (en) | 1974-05-31 | 1974-05-31 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2523898A1 DE2523898A1 (en) | 1975-12-11 |
DE2523898B2 DE2523898B2 (en) | 1977-02-10 |
DE2523898C3 true DE2523898C3 (en) | 1977-09-29 |
Family
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