DE60010858T2 - Zahnbürstenkopfteil mit flexibler bürstenhalterung - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft Zahnbürsten-Köpfe und insbesondere Zahnbürsten-Köpfe, die mit Borsten versehen sind, die in einer flexibel elastischen Anordnung montiert sind, so dass die Borsten umgebogen werden, um sich der Konfiguration der Zähne anzupassen. Eine solche Zahnbürste ist aus der WO 58/35584 bekannt.
- Hintergrund der Erfindung
- Herkömmliche Zahnbürsten sind mit gleichförmigen Büscheln aus Borsten versehen, die jeweils ein erstes Ende, das in einem Bürsten-Kopf festgehalten und daran befestigt ist, und ein zweites Ende haben, das frei ist und zum Bürsten verwendet wird. Die freien Enden der verschiedenen Büschel bilden eine Oberfläche, die eine leichte Deformation erfahren kann, indem sich die Borsten verbiegen, wenn sie in Kontakt mit einer zu bürstenden Oberfläche kommen, die aber nicht in der Lage ist, sich adäquat an eine Oberfläche anzupassen, die eine komplexe Form mit unterschiedlichen Höhen hat. Eine solche komplexe Oberfläche befindet sich in dem Mund, in dem die Zähne allgemein in einer "C"-förmigen Kurve in dem oberen und dem unteren Kiefer liegen, wobei jede Zahnreihe folglich eine konvexe äußere Kurve und eine konkave innere Kurve hat. Außerdem sind die Zähne selbst in einer gekrümmten Gestalt geformt, die stark variierende Höhen hat, einschließlich eines tiefen "V"-förmigen interproximalen Bereichs zwischen einem Zahn und dem nächsten.
- Der Wunsch der Benutzer, eine Anpassung der Borsten an die Zähne und ein Eindringen in die interproximalen Räume zwischen den Zähnen zu bewirken, wird durch das kraftvolle Andrücken der Bürste erreicht, um die Borsten adäquat zu verformen, um sie an die gekrümmten Konturen von dem Gebiss anzupassen. Ein derart kraftvolles Andrücken der Bürste gegen die Zähne führt lediglich zu einer übermäßigen Abnutzung von der Zahn-Oberflächen und von dem Zahnfleisch, und zwar ohne eine adäquate Anpassung der Bürste entlang und zwischen den Zähnen, um die gewünschte Reinigungswirkung zu erreichen.
- Zahnbürsten, wie jene, die in der PCT WO 98/35584 offenbart sind, haben Borstenbüschel, die für eine Kippbewegung ausgestaltet sind, wodurch das obige Problem teilweise gelöst wird. Die PCT WO 98/35584 offenbart Borstenbüschel, die in einem elastischen Material befestigt sind, das in einer Anordnung aus starren Aufnahmen oder Schächten gehalten ist, deren Verbindung mit dem Gesamtrahmen bzw. dem Skelett der Bürste durchbrochen ist. Da die Büschel lediglich durch das elastische Material mit der Bürste verbunden sind, können sie unabhängig in alle Ebenen (aufwärts/abwärts/seitlich) verschwenkt oder bewegt werden. Durch eine solche unabhängige Bewegung der Borsten wird jedoch nicht bewirkt, dass sich diese an die Konfiguration der Zähne anpassen.
- Das US-Patent 4,633,542 offenbart eine Zahnbürste, bei der die Borsten in einem starren Kopf verschiebbar montiert sind, der auf einer elastisch verformbaren Membran ruht. In dem Kopf der Zahnbürste unter der Membran ist ein Hohlraum vorgesehen, so dass die Borsten elastisch in den Kopf gedrückt werden, wenn die Borsten auf die Zähne aufgebracht werden. Diese unabhängige Bewegung der Borsten in einer Ebene bewirkt jedoch nicht, dass sie sich an die geneigten und gekrümmten Oberflächen der Zähne anpassen.
- Die US-Patente 5,355,546, 5,483,722 und 5,839,149 offenbaren Zahnbürsten, deren Kopf aus einem starren Rahmen gebildet ist, an dem ein flexibles, elastisches Bauteil gehalten ist, das eine Reihe von linear parallelen Linien oder Anordnungen von Borstenbüscheln aufweist, wobei die Linien der Borstenbüschel entlang der Längsachse der Zahnbürste ausgerichtet sind. In jedem dieser Patente sind die parallelen Linien aus Büscheln flexibel montiert, so dass beim Bürsten, wenn ein Zahn gegen die Mittellinie der Borsten gedrückt wird, diese Linie aus Büscheln von dem Zahn weggedrückt wird, wodurch bewirkt wird, dass sich benachbarte Linien von Borstenbüscheln selbst um die Seiten von dem Zahn herum ausrichten. Da diese Konturanpassung um den Zahn herum in zwei Dimensionen stattfindet, sind diese Patente nicht in der Lage, sich an die gesamte dreidimensionale Krümmung der Zähne anzupassen, insbesondere der tiefe "V"-förmige interproximale Bereich zwischen einem Zahn und dem nächsten.
- Das US-Patent 5,651,158 offenbart eine Zahnbürste mit einem flexiblen Kopf in vielen Ausführungsbeispielen, einschließlich eines ersten Ausführungsbeispiels, bei dem die Borsten an Kopfsegmenten montiert werden können, die durch Nuten oder dünne, d.h. flexible, Verbindungen verbunden sind, die mit einem elastischen Elastomer gefüllt sind. Ein zweites Ausführungsbeispiel beinhaltet einen Zahnbürsten-Kopf mit Borsten-Befestigungssegmenten in einem harten Umfangsrahmen, wobei die Segmente an planaren Punkten verbunden sind, die mit einem Winkel von 90° bezüglich der Längsachse des Handgriffs angeordnet sind, wobei die Verbindung aus dünnen Abschnitten gebildet ist, so dass die Segmente dazu dienen können, sich zusätzlich zu dem Verbiegen um diese Verbindungen herum zu verschwenken. Ein drittes Ausführungsbeispiel beinhaltet einen harten Umfangsrahmen, der einen Zahnbürstenkopf enthält, der aus einer oder mehreren Ketten aus Borstenträgern gebildet ist, die flexibel und elastisch miteinander und mit zumindest einem Ende des Rahmens verbunden sind. Ein viertes Ausführungsbeispiel ist aus Segmenten gebildet, die nicht miteinander verbunden sind, die aber flexibel und elastisch mit dem Handgriff oder mit dem Rahmen verbunden sind, wobei die Verbindung mit dem Rahmen durch dünne Abschnitte oder Verbindungsmittel gebildet sein kann. In jedem Ausführungsbeispiel verbiegen sich die verschiedenen Segmente oder Borstenträger unabhängig oder zumindest in Koordination mit den benachbarten Segmenten oder Borstenträgern in der Kette von Borstenträgern; durch eine solche begrenzte Koordination der Ausrichtung der Borstenbüschel um den Zahn wird nicht die Anpassung an die verschiedenen gekrümmten Flächen der Zahnflächen erreicht, die für eine wirksame Reinigung erforderlich ist.
- Es besteht daher die Forderung nach einer Zahnbürste, bei der die Borsten ihre Ausrichtung koordinieren, um sich an die dreidimensionalen gekrümmten Zahnflächen und den tiefen "V"-förmigen interproximalen Bereich zwischen einem Zahn und dem nächsten anzupassen, um so insgesamt ein wirksames Reinigen zu bewirken.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnbürste mit Borstenbüscheln, die dazu ausgestaltet sind, um eine verbesserte Konformität bezüglich der gekrümmten Zahnflächen zu erreichen, wobei die Zahnbürste einen Handgriff hat, der eine Längsachse und an einem Ende davon einen Kopf aufweist, der eine Vielzahl von sich davon erstreckenden Borstenbüscheln aufweist, wobei der Kopf einen umgebenden starren Umfangsrand mit einer sich dadurch erstreckenden Öffnung hat, über der ein Gitter oder eine offene Anordnung aus flexibel elastischen Verbindungsmitteln vorgesehen ist, wobei jedes Borstenbüschel mit dem Kopf an einem Knoten verankert ist, der durch die Schnittstelle der Verbindungsmittel gebildet ist. Das Gitter hat einen Bereich, der frei von Verbindungsmitteln ist, wobei sich dieser Bereich in der Mitte von dem Kopf und an jeder Seite der Längsachse befindet, so dass sich die Gittersegmente an jeder Seite der Längsachse unabhängig verbiegen. Jedes Gittersegment verbiegt sich so, dass während des Bürstens, wenn ein Zahn gegen ein Borstenbüschel gedrückt wird, dieses Borstenbüschel in die Öffnung gedrückt wird und die unmittelbar benachbarten Borstenbüschel dazu neigen, in Richtung auf diesen bestimmten Zahn gebogen zu werden, so dass sich die gebogenen Borstenbüschel um die gekrümmten dreidimensionalen Flächen von diesem bestimmten Zahn herum anpassen, um ein wirksameres Reinigen davon zu ermöglichen.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine seitliche Draufsicht, die die Zahnbürste mit einem typischen flachen Borstenmuster zeigt. -
2 ist eine Vorderansicht der Zahnbürste, in der in dem Kopfabschnitt die Anordnung der Borstenbüschelträger gezeigt ist, durch die die in1 gezeigten Borsten abstützend gehalten sind. -
3 ist eine vergrößerte Vorderansicht von dem in2 gezeigten Zahnbürsten-Kopf. -
4 ist eine Querschnittsansicht durch den Abschnitt B-B aus3 , die in zwei Dimensionen die Anpassung der Borsten um die gekrümmten Flächen von einem typischen Zahn zeigt. -
5 ist ein Detail von den Borstenbüscheln, das die Knoten in der Anordnung der Borstenbüschelträger zeigt, d.h. die verschmolzenen Enden der Borstenbüschel, die durch die verbindenden Verbindungsmittel aneinander befestigt sind. -
6 ist ein anderes Detail der Borstenbüschel, wie in5 gezeigt, d.h. die verschmolzenen Enden der Borstenbüschel, die durch die verbindenden Verbindungsmittel aneinander befestigt sind, sind mit einem Elastomer überformt. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Figuren beziehen, und zwar speziell auf
1 und2 , in denen eine Zahnbürste10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Unter spezieller Bezugnahme auf2 , eine Vorderansicht, weist eine solche Zahnbürste10 einen Kopf18 auf, der mit einem Handgriff12 integriert ist, der sich davon erstreckt und eine Längsachse A-A dadurch hat. Der Kopf18 hat eine Fläche14 , die mit einer mittleren Konkavität versehen ist, über der ein Gitter oder eine offene Anordnung aus flexibel elastischen Borstenträgern vorgesehen ist, wodurch die Merkmale und die Konstruktion dieser Erfindung verkörpert sind. Wie in1 gezeigt, erstrecken sich Reihen aus Borstenbüscheln16 quer zu der Längsachse A-A von der Fläche14 . Jedes Borstenbüschel16 ist durch einen Knoten20 abstützend gehalten und darin eingebettet, der, wie in3 gesehen werden kann, an einer Verbindung ausgebildet ist, an der sich die strukturellen Elemente oder Verbindungsmittel22 der Anordnung kreuzen. - Wie in
3 gezeigt, hat die Fläche14 der Zahnbürste der vorliegenden Erfindung einen Umfangsrahmen bzw. einen starren Umfangsrand24 , wobei der starre Umfangsrand ein Loch oder eine Öffnung bildet, die sich durch den Zahnbürsten-Kopf18 erstreckt. Alternativ kann die Zahnbürste auch mit einer Abdeckung über der Rückseite von dem Zahnbürsten-Kopf18 in der Form von einem konkaven Segment ausgebildet sein, das unterhalb des Gitters und von diesem getrennt angeordnet ist. In dem Fall, in dem die Rückseite der Zahnbürste überdeckt ist, kann sich die Konkavität unter dem Gitter von 50 bis 80% der Distanz von der Fläche bis zur Rückseite erstrecken, d.h. die Tiefe von dem Zahnbürstenkopf, wobei diese Tiefe bis zu etwa 0,25 Zoll (6,3 mm) beträgt. Die Verbiegung der Borstenbüschelträger in die Konkavität während des Bürstens ist in4 dargestellt, die ein Querschnitt B-B aus3 senkrecht zu der Längsachse A-A der Zahnbürste ist.4 zeigt lediglich die Anpassung der Borsten um den Zahn in zwei Dimensionen mit der Verbiegung des mittleren Borstenbüschels26 in Richtung des Pfeils in4 . Unter Bezugnahme auf3 kann gesehen werden, dass durch die Verbiegung des Borstenbüschels26 , das sich von dem Borstenbüschelträger am Knoten26a erstreckt, nicht nur bewirkt wird, dass sich die benachbarten Borstenbüschel, die senkrecht zu der Längsachse A-A verlaufen, in Richtung auf den Knoten26a biegen und an den Zahn anzupassen, sondern benachbarte Borstenbüschel, die parallel zu der Längsachse A-A verlaufen, werden in Richtung auf den Zahn bebogen und passen sich um diesen Zahn herum an, wobei durch die vorliegende Erfindung eine dreidimensionale Konformität bezüglich des Zahns bewirkt wird, um diesen wirksamer reinigen zu können. - Außerdem hat bei der vorliegenden Erfindung das Gitter aus Verbindungsmitteln, das sich über die Fläche
14 der Zahnbürste erstreckt, einen mittleren Bereich, der frei von diesen Verbindungsmitteln ist, so dass sich die Verbindungsmittel, die sich mittig zu dem Kopf18 und parallel zu der Längsachse A-A erstrecken, nicht kreuzen, d.h. nicht verbunden sind (siehe3 ). Diese Diskontinuität in dem Gitter ermöglicht es, dass sich separate, die Büschel haltenden Segmente der Anordnung an jeder Seite der Längsachse unabhängig voneinander bewegen. Eine solche unabhängige Bewegung der die Büschel haltenden Segmente der Anordnung erleichtert es, dass die Zahnbürsten verschiedene Zähne und Bereiche von dem Gebiss gleichzeitig reinigen, wie dies während des Bürstens stattfindet. - Der Kopf
18 , der den Hals, den Umfangsrahmen29 und das Gitter bzw. die Anordnung aus flexibel elastischen Borstenträgern aufweist, ist vorzugsweise integriert mit dem Zahnbürsten-Handgriff12 gebildet, d.h. geformt oder auf andere Weise als ein einzelnes Teil hergestellt. Der Umfangsrand von dem Kopf24 hat eine Breite von zumindest 1/32 Zoll (0,8 mm) und vorzugsweise eine Breite von zumindest 1/16 Zoll (1,6 mm), so dass er starr genug ist, um die Anordnung der daran angebrachten Knoten20 auf adäquate Weise abstützend zu halten. - Die Anordnung der Borstenbüschelträger, einschließlich der Verbindungsmittel
22 und Knoten20 , besteht aus einem flexiblen und elastischen Material, vorzugsweise aus Polypropylen. Alternativ können die Verbindungsmittel22 aus Polyethylen oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE) oder aus Kombination daraus hergestellt sein. Das Ausmaß der Flexibilität und Elastizität der Verbindungsmittel22 kann außerdem durch Veränderung von deren Abmessungen eingestellt werden, z.B. Reduzieren der Tiefe oder Dicke von jedem Verbindungsmittel22 , um eine zusätzliche Flexibilität bereitzustellen, oder durch Vorsehen einer Beschichtung30 aus einem zweiten Elastomer über jedem Verbindungsmittel22 und den Knoten20 , wie in6 dargestellt ist. Akzeptierbare TPE-Materialien umfassen ein thermoplastisches Vulkanat (TPV), das eine Mischung aus Polypropylen und EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) enthält, das als Santoprene (Markenbezeichnung) verfügbar ist, beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,393,796; oder Vyram (Markenbezeichnung), ein anderes TPV, das eine Mischung aus Polypropylen und Naturgummi enthält, wobei sowohl Santoprene als auch Vyram Elastomere sind, die von Advanced Elastomer Systems LP, Akron, Ohio 44311, vertrieben werden. Ein weiteres und bevorzugtes TPE ist Dynaflex G6713 (Markenbezeichnung), das von der GLS Corporation, Cary, Ill. 60013, vertrieben wird. Diese und andere geeignete Elastomere haben normalerweise eine Shore A Härte von etwa 13 bis 94, wobei etwa 29 eine bevorzugte Härte ist. - Heutige Zahnbürsten sind normalerweise aus Polypropylen geformt, wobei es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, dass das Gitter bzw. die Anordnung aus Borstenbüschelträgern ebenfalls aus Polypropylen hergestellt ist, um das einstufige Formen der Zahnbürste zu erleichtern. Wenn eine klare Erscheinung gewünscht ist, dann können der Handgriff
12 , der Kopf18 und das Gitter aus Polyester hergestellt sein, wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat. Ein bevorzugtes Polypropylen ist Huntsman Polypropylen 5520 (Markenbezeichnung), hergestellt von der Huntsman Polypropylen Corporation, Hinsdale, Illinois 60521. - Falls gewünscht kann die Zahnbürste der vorliegenden Erfindung als eine Zahnbürste aus "zwei Komponenten" geformt werden, womit gemeint ist, dass das flexibel elastische Material der die Borsten abstützenden Anordnung bzw. des Gitters aus einem Material besteht, das verschieden ist von dem des Zahnbürsten-Kopfes
18 und dem Handgriff12 aus hartem Kunststoff. Das Verfahren zur Herstellung von einer solchen Zahnbürste aus zwei Komponenten durch eine herkömmliche Zwei-Komponenten-Spritzguss-Technologie ist in der Technik allgemein bekannt. Beispielsweise kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Gitter-Material in den Kopfbereich durch einen zweiten Spritzguss-Schritt eingeleitet werden, der auf den Schritt folgt, der für das Spritzgießen von dem harten, die Borsten aufnehmenden Kopf und dem Handgriff verwendet wird. In diesem zweiten Spritzguss-Schritt befindet sich die halbfertige Zahnbürste in einer zweiten Form, in die das Gitter-Material um das Innere von dem starren Umfangsrand24 gespritzt wird. Um den Oberflächenbereich zu verbessern, damit das Elastomer an dem starren Umfangsrand24 anhaftet, und zwar für eine verbesserte Haftung daran, kann eine Nut oder Aussparung um die obere Fläche des Inneren von dem starren Umfangsrand vorgesehen sein. - Ein einstufiger Form-Prozess kann bei der Herstellung der Zahnbürsten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wenn der Kopf
18 eine durch diesen hindurch gehende Öffnung aufweist und wenn das Gitter aus dem gleichen Material besteht wie der Rest von dem Zahnbürsten-Rahmen, d.h. der Kopf18 und der Handgriff12 . Im Gegensatz dazu muss ein zweistufiger Form-Prozess verwendet werden, wenn der Kopf18 der Zahnbürste eine Konkavität unter dem Gitter aufweist, wobei diese Konkavität durch die Zahnbürste mit einer geschlossenen Rückseite gebildet ist, wobei eine solche Umschließung von dem Gitter getrennt ist. Bei einem solchen zweistufigen Form- Prozess werden der Rahmen der Zahnbürste und das integrierte Gitter in einer ersten Spritzguss-Form geformt, und die halbfertige Zahnbürste wird in einer zweiten Spritzguss-Form angeordnet, in der die hintere Umschließung gebildet wird. - Eine Vereinfachung des zweistufigen Spritzgießens von Zahnbürsten der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung einer Zwei-Komponenten-Form erreicht werden. Zwei-Komponenten-Formen sind bei der Machines Boucherie NV, Izegem, Belgien, erhältlich; wobei diese Formen in typischen Spritzgussmaschinen montiert werden können, um den zweistufigen Spritzguss-Prozess zu implementieren, wie zum Beispiel Maschinen, die 300-Tonnen-, Zwei-Komponenten-Spritzguss-Maschinen umfassen, die von Engel Canada, Inc., Guelph, Ontario, erhältlich sind.
- Die Zahnbürsten-Borsten können eingesetzt werden, wenn die Knoten aus dem flexibel elastischen Elastomer-Material der die Borsten abstützenden Anordnung unter Verwendung einer Non-Staple, In-Form-Tufting-Technologie (IMT) hergestellt werden, wie in den US-Patenten 5,609,890, 5,390,984 und 5,533,791 offenbart ist. Eine solche IMT-Technologie beinhaltet einen Prozess und die zugehörigen Anlagen, in denen jedes Büschel aus Borsten zunächst zu einer Baugruppe vorgeformt wird, indem deren Borstenbasen zu einem Knopf zusammengeschmolzen werden. Dieser Knopf wird dann in die Form gehalten, in die das flexibel elastische Material der die Borsten abstützenden Anordnung bzw. des Gitters eingespritzt wird, so dass das Material um den Knopf herum strömt, wodurch das Büschel in der Zahnbürsten-Fläche
14 in seiner Position verankert wird.5 zeigt fertige IMT-Büschel aus Borsten16 , wobei das Material der die Borsten abstützenden Anordnung, d.h. die Verbindungsmittel22 , den Knopf28 umschließt und verankert, und zwar an der Basis von jedem Borstenbüschel16 .
Claims (7)
- Zahnbürste (
10 ), mittels derer eine verbesserte Konformität bezüglich gekrümmter Zahnflächen zur Verbesserung der Reinigung erreicht wird, mit: einem Handgriff (12 ), der eine Längsachse (A-A) und einen Kopf (18 ) an einem Ende davon aufweist, wobei der Kopf (18 ) eine Fläche (14 ) hat, an der eine Vielzahl von Borstenbüscheln (16 ) vorgesehen ist, die sich von dieser Fläche erstrecken; dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (14 ) einen Umfangsrahmen bzw. einen starren Umfangsrand (24 ) hat, wobei an dem Umfangsrahmen bzw. an dem starren Umfangsrand (24 ) eine Anordnung aus elastisch flexiblen Borstenträgern angebracht ist, die ein sich entlang dieser Fläche erstreckendes Gitter bilden; wobei das Gitter einen mittleren Bereich hat, der frei von Borstenträgern ist; wobei das Gitter Knoten (20 ) aufweist, die sich an den Schnittstellen der Borstenträger (22 ) befinden, wobei jeder Knoten mit einem darin verankerten Borstenbüschel (16 ) versehen ist; wobei der Kopf einen Raum beinhaltet, der sich unter dem Gitter befindet und sich entlang des Kopfes (18 ) erstreckt. - Zahnbürste nach Anspruch 1, bei der der Raum ein konkaver Bereich ist, der sich von 50 bis 80 % der Tiefe des Zahnbürstenkopfes (
18 ) erstrecken kann. - Zahnbürste nach Anspruch 1, bei der der Raum eine Öffnung ist, die durch den Umfangsrahmen bzw. den starren Umfangsrand verläuft.
- Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1–3, bei der der Umfangsrahmen bzw. der starre Umfangsrand (
24 ) eine Breite von zumindest 1/32 Zoll (0,8 mm) hat. - Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1–4, bei der die Borstenträger (
22 ) aus Polypropylen, Polyethylen, einem thermoplastischen Elastomer oder aus Kombination daraus hergestellt sind. - Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1–5, bei der die Borstenträger Verbindungsmittel (spines) sind.
- Verfahren zur Herstellung einer Zahnbürste, mit: Vorformen von Borstenbüscheln durch Schmelzen der Basis von einer Vielzahl von Borsten zu einem Noppen; Positionieren der Noppen der vorgeformten Borstenbüscheln in einer Zahnbürstenform; Spritzgießen eines elastisch flexiblen Materials um die Noppen herum, um Knoten zu bilden, wobei die vorgeformten Borstenbüschel darin gehalten werden und wobei das elastisch flexible Material Verbindungsmittel bildet, durch die die Knoten in einem Gitter entlang der Fläche der Zahnbürste miteinander verbunden werden; wobei das Gitter einen mittleren Bereich hat, der frei von jeglichen Verbindungsmitteln ist.
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