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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung in Verbindung mit in der Patientenpflege
benutzten Ausstattungen, welche Anordnung ein steuerbares Gerät umfasst,
welches eingerichtet ist, um einen steuerbaren bei der Patientenpflege
benötigten
Parameter zu beeinflussen, um Pflege oder ein anderes Krankenpflegeverfahren zu
bieten, eine Messvorrichtung, welche eingerichtet ist, um ein von
dem steuerbaren Parameter abhängiges Messsignal
zu messen, ein Messpunkt des Messsignals, welcher Messpunkt außerhalb
des steuerbaren Geräts
ist, eine Übertragungsverbindung
zwischen dem Messpunkt des Messsignals und der Messvorrichtung, welche Übertragungsverbindung
eine separate Verbindung benötigt,
wobei die Messvorrichtung eingerichtet ist, um das Messsignal in
einen Messwert umzuwandeln, welcher mit dem Betrieb des steuerbaren
Geräts
korreliert, und die Anordnung umfasst weiter ein Benutzerinterface,
durch welches das steuerbare Gerät
unter Verwendung von Sollwerten gesteuert werden kann, und eine
Steuerungseinheit, welche eingerichtet ist, um das steuerbare Gerät auf der
Basis der Messwerte und der Sollwerte zu steuern.
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Eine
für in
der Patientenpflege genutzte Geräte
verlangte Basisanforderung ist, dass sie sicher sind und in der
normalen Anwendung des Geräts
zuverlässig
arbeiten oder wenn ein Anwender aus Versehen Fehlfunktionen verursacht
oder in jeder Fehlersituation des Geräts.
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Als
Beispiele für
die oben erwähnten
Geräte
zur Pflege von Patienten können
in der Intensivpflege verwendete Gasmischer und Beatmungsgeräte genannt
werden. Ein Patient wird behandelt, in dem er mittels eines Patientenkreises
an dem für
die Pflege des Patienten genutzten Gerät angeschlossen wird, zum Beispiel an
einer Kombination eines Gasmischers und eines Beatmungsgeräts. Von
dem Patientenkreis führt
eine Messverbindung zu einem Überwachungsgerät, welches
den Zustand des Patienten überwacht.
Unter Verwendung von Informationen, welche von dem Überwachungsgerät bereitgestellt
werden, überwacht
eine den Patienten pflegende Person den Zustand des Patienten und
stellt Sollwerte des in der Patientenpflege genutzten Geräts ein,
so dass die Messinformation dem gewünschten Momentanwert entspricht.
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Die
Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die Messwerte indirekt
durch die Sollwerte des bei der Pflege des Patienten genutzten Geräts beeinflusst.
Typisch für
die Steuerung ist außerdem
ihr Langzeit-Effekt. Einige dieser indirekten Paare von Messwerten
und Sollwerten sind in der unten stehenden Tabelle aufgeführt, welche
außerdem
einen Referenzwert für
jeden Parameter enthält,
welcher Referenzwert gemessen wird, wenn das Messsignal von der
Umgebung kommt, und nicht von dem Patientenkreis.
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Die
Indirektheit zwischen den Messparametern und dem diese Parameter
beeinflussenden Sollwert kann sogar zweifach sein. Zum Beispiel
kann Blutdruck mittels der Narkosemittelkonzentration der Exhalation reguliert
werden, wodurch die Narkosemittelkonzentration wiederum mittels
der Narkosemittelkonzentration eines Narkosemittelverdampfers des
Gasmischers gemäß der unten
stehenden Tabelle gesteuert wird.
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Aufgrund
der Indirektheit und einer Langzeit-Konstanten, ist die exakte Einstellung
von Messwerten langsam und schwierig, was zu Variationen in den
Patientenwerten führt.
Dies kann wiederum schädliche
Effekte auf das Endresultat der Krankenpflege haben.
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Um
die obige Situation zu verbessern, wurden eine Vielzahl von Lösungen zur
Automatisierung der Steuerschleife vorgeschlagen. In einem solchen
System schließt
eine Steuerungseinheit, anstelle einer den Patienten pflegenden
Person, das Steuerungssystem zwischen dem Messwert und dem Sollwert
des Geräts für die Pflege
des Patienten. Die Steuerungseinheit ist in der Lage die Auswirkungen
der vorherrschenden Indirektheit und die Steuerungszeit-Konstante
zu beachten und damit automatisch den Sollwert zu optimieren. Wenn
ein solches System genutzt wird, muss die den Patienten pflegende
Person nur noch einen gewünschten
Wert in das Steuerungssystem eingeben.
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US
Patent 5,094,235 beschreibt zum Beispiel ein wie oben beschriebenes
automatisiertes Steuerungssystem. Zusätzlich können mehrere Beispiele in der
Literatur gefunden werden, welche die Überlegenheit eines automatisierten
Steuerungssystems gegenüber
einer Krankenpflegeperson beim Erreichen und Erhalten von Patientenwerten
beweisen. Als ein Beispiel kann die Veröffentlichung von Westenkow
D., „Closed loop
control of blood pressure, ventilation, and anaesthesia delivery", International Journal
of Clinical Monitoring and Computing 4: 69–74, 1987, erwähnt werden.
Trotzdem haben sich die oben beschriebenen Feedback Steuerungssysteme
im Krankenpflegebereich nicht weiter verbreitet. Ein Grund warum
die Lösungen,
obwohl an sich praktikabel, im beispielhaften und experimentalen
Zustand verblieben sind, sind Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen,
welche an die Ausrüstung
gestellt werden. Das Problem wurde erkannt und die zu diesem Gebiet
gehörende
Forschung ist dabei, von der Betrachtung der Praktikabilität der Steuerungseinheit
zu Sicherheitsfragen überzugehen.
Die Veröffentlichung
von Mason D. G. et al., „Development
of a portabel closed-loop atracurium infusion System, Systems methodology
and safety issues",
International Journal of Clinical Monitoring and Computing 13: 243–252, 1997,
kann als ein Beispiel der obigen Faktoren genannt werden. Das automatische
Feedback verkompliziert das System und bringt neue Möglichkeiten
von Fehlersituationen mit sich, deren Existenz beachtet werden sollte,
wenn die Erfindung realisiert wird.
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Das Überwachungsgerät misst
die aktuellen Patientenwerte entweder nahe an dem Patienten oder mittels
eines an dem Patienten befestigten Sensors. In einem Steuerungssystem
mit geschlossenem Regelkreis annulliert ein möglicher Bruch der Messverbindung
mit dem Patienten auch den Effekt des Sollwerts des Geräts für die Patientenpflege
auf den Messwert, da das Überwachungsgerät nicht
beobachten kann, was an dem Messpunkt passiert. Dies kann zu Dosierungsfehlern
führen,
welche schnell gefährliche
Konsequenzen haben können.
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Das
Ziel der Erfindung ist, eine Anordnung zu schaffen, mittels welcher
das Sicherheitsrisiko, welches im Stand der Technik erheblich vorhanden
ist, ausgeräumt
werden kann. Dies wird durch die Anordnung gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Die
Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass der Bruch der Messverbindung
mittels der Erfindung entdeckt werden kann. Wenn die Anordnung der
Erfindung eine Fehlersituation entdeckt, ist sie in der Lage automatisch
das Feedback Steuerungssystem abzuschalten und falls nötig einen
Alarm über
die Notwendigkeit der Behebung der Situation abzugeben. Ein Vorteil
der Erfindung ist weiter ihre Einfachheit, wodurch die Einführung der
Erfindung besonders vorteilhaft wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung detaillierter mittels einer in den
beigefügten
Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform beschrieben, in
welchen
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1 eine schematische Ansicht
einer Betriebsumgebung von bei der Patientenpflege verwendeten Ausrüstungen
zeigt,
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2 eine Zeichnung eines Feedback
Steuerungssystems zeigt, und
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3 eine Zeichnung einer bevorzugten
Ausführungsform
einer Anordnung gemäß der Erfindung zeigt.
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1 zeigt schematisch eine
Betriebsumgebung von in der Patientenpflege verwendeten Ausrüstungen.
In 1 ist ein Patient 1 über einen
Patientenkreis 3 an einem in der Patientenpflege genutzten
Gerät 2 angeschlossen,
welches, in dem Beispiel der Figur, eine Kombination aus einem Gasmischer
und einem Beatmungsgerät
ist. Von dem Patientenkreis 3 führt eine Messverbindung 4 zu
einem Überwachungsgerät 5,
welches den Zustand des Patienten überwacht. Eine Pflegeperson 6 überwacht
den Zustand des Patienten auf der Basis der von dem Überwachungsgerät erhaltenen
Messinformationen und stellt Sollwerte des Geräts 2 ein, so dass
die Messinformationen, wie oben beschrieben, mit dem momentan gewünschten
Wert korrespondieren. Der Begriff Patientenpflege deckt hier sowohl
die eigentliche Behandlung als auch die Krankenpflegeverfahren,
wie zum Beispiel Untersuchungen, Nachbehandlungen, verschiedene
Messungen etc. ab.
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2 zeigt ein Feedback Steuerungssystem.
Das in dem System zur Patientenpflege genutzte Gerät 2 beeinflusst
den in der Patientenpflege benötigten
steuerbaren Parameter, um die Pflege in der benötigten Weise bereit zu stellen.
Eine Messvorrichtung misst ein Messsignal von dem steuerbaren Parameter
entweder direkt oder indirekt mittels des durch das Behandlungssystem
und den Patienten verursachten Effekt. Das in Frage stehende Messsignal
wird in einem Überwachungsgerät 5 zu
einem Messwert konvertiert. In 2 teilen
sich ein Patient und ein Patientenkreis denselben Block. Der Messwert
wird derart zurück
zu dem Gerät 2 für die Patientenpflege
geführt,
dass das Gerät,
durch Vergleichen des Messwerts mit dem gewünschten Sollwert, das Gerät 2 für die Patientenpflege
derart steuert, dass der Sollwert auf die hinsichtlich des Patienten
am meisten bevorzugte Weise erreicht wird und an dem gewünschten
Wert gehalten wird. Die Bezugsnummer 7 in 2 bezeichnet eine Steuerungseinheit.
Die Messung des Messwerts verlangt, dass ein separater Messsensor
oder eine Übertragungsverbindung
eines Messsignals zwischen der Messvorrichtung, d. h. dem Überwachungsgerät, und dem
Messpunkt eingerichtet ist, wodurch das Feedback auf der Basis des
eigentlichen Messwerts, welcher an dem Patienten gemessen wurde,
ausgeführt
wird. Während
er gesteuert wird, hat der Messwert die Eigenschaft einen Wert zu
erreichen, der von dem Referenzwert der Umgebung abweicht. Der Referenzwert
der Umgebung ist ein bekannter Wert, welcher zu der Steuerungseinheit
zum Beispiel in einer geeigneten Weise zugeführt werden kann. Beispiel von
Referenzwerten der Umgebung sind in der obigen Tabelle gegeben.
Der obige Faktor wird in der Erfindung zum Beispiel derart angewandt,
dass, um ein Feedback durchzuführen,
der Messwert von dem Referenzwert der Umgebung abweichen muss und
umgekehrt, das Feedback sich automatisch trennt, wenn der Messwert
zu dem Referenzwert der Umgebung zurück geführt wird. Wenn das Feedback
getrennt ist, kann das Gerät 2 für die Patientenpflege
seinen Betrieb fortsetzen, entweder durch interne Sensoren oder
sogar ohne Sensoren, basierend auf einem kalibrierten Sollwert des
steuerbaren Geräts.
In einem solchen Fall kann der Sollwert allerdings von der Situation
abweichen, in welcher das Feedback auf dem an dem Patienten gemessenen
Signal basiert. Wenn zum Beispiel die Narkosemittelkonzentration
auf der Basis eines Patientensignals reguliert wird, kann der Sollwert
entweder die Konzentration bei der Ausatmung oder bei der Einatmung
sein. Wenn das Feedback getrennt wird, ist der Sollwert die Narkosemittelkonzentration
von frischem Gas innerhalb der Vorrichtung.
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Die
oben beschrieben Feedbacktrennung kann auch inherent mit der Atmung
auftreten, wenn die Atmungsperiode eine Phase beinhaltet, in welcher
das Messsignal dem Referenzsignal der Umgebung entspricht. Wenn
der Strom zu dem Patienten dadurch reguliert wird, wird die Steuerung
zum Beispiel mittels von internen Sensoren an dem Beginn der Atmung
durchgeführt.
Wenn der Strom beginnt und der den Patientenwert messende Sensor
diesen Strom entdeckt, wird das Feedback von dem Patientenwert eingeschaltet.
Dementsprechend wird, wenn der Luftröhrendruck gesteuert wird, während der
Patientendruck Null entspricht, zum Beispiel an dem Ende der Ausatmung,
eine neue Inhalation mittels interner Sensoren des Geräts für die Patientenpflege
gestartet. Das Ein- und Ausschalten der Patientensensoren in derartigen
Fällen
ist allerdings für die
Pflege dann klar, wenn das durch das Gerät für die Patientenpflege gemessene
Signal dem an dem Patienten gemessenen entspricht.
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3 zeigt eine bevorzugte
Ausführungsform
einer Anordnung gemäß der Erfindung.
Das Beispiel von 3 zeigt
eine Anordnung, welche in der Narkose zum Erhalt der lebenswichtigen
Funktionen eines Patienten genutzt wird, welche Anordnung ein Beatmungsgerät 2a,
Gasmischer 2b, Patientenkreis 3, welcher das Beatmungsgerät und den
Gasmischer in die Lungen 1a des Patienten verbindet, Patientendruck
und Strömungsüberwachungsvorrichtung 5a und
Gasüberwachungsvorrichtung 5b umfasst,
welche die Gase des Patienten misst.
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Das
Beatmungsgerät
umfasst eine Steuerungseinheit 7a, eine Regulierungseinheit
von Antriebsgas, welche eine Aufnahmekupplung 8 von unter
Druck gesetzten Gas umfasst, Druckregulierer 9 des Antriebsgases,
Inhalationsventil 10, Strömungsmessung 11 des
Antriebsgases, Messung 12 des Antriebsgases und Exhalationsventil 13.
Die Regulierungseinheit des Antriebsgases führt Gas in einen Behälter 14,
welcher mittels einer bewegbaren Wand 15 in einen Antriebsgasraum 16 und
einen Patientengasraum 17 geteilt ist.
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Das
Beatmungsgerät
wird derart betrieben, dass die Beatmungsgerät-Steuerungseinheit die Regulierungseinheit
des Antriebsgases steuert, welche Antriebsgas in den Antriebsgasraum 16 dosiert,
während
das Exhalationsventil geschlossen ist. Während sich das Antriebsgasvolumen
vergrößert, verringert
sich der Patientengasraum 17 an der anderen Seite der bewegbaren
Wand. Das Gas strömt über den
Patientenkreis 3 aus dem Patientengasraum 17 in
die Lungen 1a des Patienten, welche, da sie elastisch sind,
gedehnt werden, und der Patient atmet ein. Aufgrund der Elastizität der Lungen 1a erhöht sich
auch der vorherrschende Druck in dem Kreislauf, wenn sich die Gasmenge
in dem Kreislauf erhöht.
Die Inhalation stoppt, wenn die Steuerungseinheit 7a des
Beatmungsgeräts
das Antriebsgasventil schließt
und das Exhalationsventil 13 öffnet. Dann strömt das Gas
aus dem Antriebsgasraum 16 und die Elastizität der Lungen 1a trägt zu der
Verringerung des Volumens der Lungen bei, indem die bewegbare Wand 15 mittels
des Patientenkreises bewegt wird, und somit der Patientengasraum 17 des
Behälters
vergrößert wird.
Wenn die bewegbare Wand 15 in ihre extreme Position kommt, öffnet Überdruck,
welcher immer noch potentiell in dem Patientenkreis existiert, ein
Ventilelement 19 eines Überflussventils 18 und
lässt das
Gas entweder in die umgebende Luft strömen oder in ein Gasauslasssystem
durch eine Verbindung 37.
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Die
Regulierungssteuerung des Antriebsgases der Steuerungseinheit 7a des
Beatmungsgeräts
basiert andererseits auf den vom Anwender gesetzten Werten, die
von dem Anwender-Interface 20 erhalten
werden, auf internen Sensoren 11, 12 des Beatmungsgeräts und auf
den Messwerten, welche durch Überwachungsgeräte 5a, 5b an
dem Patienten gemessen werden. In dem Beispiel von 3 ist ein Überwachungsgerät 5a,
welches den Luftröhrendruck
eines Patienten misst, und der Gastrom von dem Patienten an einem Messpunkt
nahe an dem Patienten durch eine Signalverbindung 21 verbunden.
Diese Signalverbindung kann entweder pneumatisch sein, wenn der
elektrischen Sensor selbst in dem Überwachungsgerät 5a ist,
oder elektrisch, wodurch der eigentliche Sensor zu dem Messpunkt
gebracht wird. Die Signalverbindung 21 umfasst einen oder
mehr Signalleiter.
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Das Überwachungsgerät 5b,
welches Patientengase überwacht,
ist über
eine Signalverbindung 22 an dem Messpunkt angeschlossen.
Auch diese Verbindung kann entweder pneumatisch oder elektrisch
sein, abhängig
von der tatsächlichen
Position des Messsensors. Die Lösung
gemäß der Erfindung
ist nicht auf die Realisierung einer Signalverbindung beschränkt. Ferner
kann eine Signalverbindung auch eine drahtlose Verbindung sein,
welche zum Beispiel auf elektromagnetischer Strahlung basiert, eine
optische Verbindung etc.
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Ein
Patientenkreis erhält
Patientengas über
den Gasmischer 2b. Gesteuert durch die Steuerungseinheit 7b des
Gasmischers mischt der Gasmischer 2b eine Gasmischung,
oder frisches Gas, welche aus Gasen zusammengesetzt ist, die an
den Einlassverbindungen 23, 24, 25 von
unter Druck gesetztem Gas an dem Patientenkreis 3 angeschlossen
sind. Die Mischung wird durch Steuerung eines Strömungs-Regulierungsventils 30, 31, 32,
welches nach Druckregulatoren 27, 28, 29 angeschlossen
ist, welche an jeder Gasleitung angeordnet sind und einem Strömungsmesser 33, 34, 35 in
der Leitung durchgeführt.
Die Steuerungseinheit 7b der Gasmischung reguliert die
Konzentration und den Gesamtstrom von verschiedenen Gasen in die
Mischung mittels der oben erwähnten
Elemente. Die Steuerung wird einerseits basierend auf den Sollwerten
durchgeführt,
welche von dem Anwender-Interface 20 erhalten werden, und
andererseits den internen Sensorwerten des Geräts und den an dem Patienten
gemessenen Patientenwerten. Auf der Basis der Patientenwerte ausgeführtes Feedback
der Steuerung von frischer Gasmischung ist besonders effektiv, insbesondere
wenn ein Patientenkreis gemäß 3 genutzt wird, welcher
auf der Wiederverwendung von Gas basiert, wie es bei Narkosen typisch
ist. Dabei wird Exhalationsgas von dem Patientengasraum 17 des
Behälters 14 über einen
Kohlendioxid-Absorber 36 wieder in die Lungen 1a des
Patienten geführt.
Während
der Einatmung kann der Strom in die Lungen temporär bis zu
100 l/min hoch sein, und selbst der Durchschnittsstrom von Erwachsenen
entspricht etwa 20 bis 30 l/min. Stattdessen entspricht der von
dem Gasmischer gemischte Gesamtstrom an seinem Minimum nur der Menge,
die der Patient verbraucht, d. h. etwa 200 ml/min Sauerstoff. In
den meisten Fällen
sind die Ströme
bei modernen Narkosen allerdings 0,5 bis 1 l/min. Da das Gesamtvolumen
eines Patientenkreises inklusive der Lungen 6 bis 7 Liter
sein kann, dauert es lange, um eine Änderung in der Konzentration
des Gases in dem Kreis zu bewirken, und sowohl die Frischgas-Konzentration
als auch der Gesamtstrom müssen
reguliert werden.
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Das
obige Beispiel zeigt auch den Unterschied zwischen der Sauerstoffkonzentration
der an einem Patienten gemessenen Ausatmung, dem steuerbaren Sollwert,
die von dem Gasmischer gemischte Sauerstoffkonzentration und dem
Sollwert des in der Patientenpflege benutzten Geräts. Um den
oben erwähnten Sollwert
aufrecht zu erhalten, zum Beispiel 25% und unter Beachtung des Sauerstoffverbrauchs
eines Patienten, kann der von dem Gasmischer regulierte Strom zum
Beispiel 200 ml/min von 100% Sauerstoff sein.
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Der
Gasmischer umfasst auch einen Narkosemittelverdampfer 40.
Gesteuert durch die Steuereinheit 7b des Gasmischers wird
Narkosemitteldampf dem Frischgas mittels des Narkosemittelverdampfers
zugesetzt. Die Narkosemitteldampf-Steuerung basiert andererseits auf
den internen Sensoren 38 des Gasmischers und auf dem Patientenmesssignal,
welches von dem Gasüberwachungsgerät erhalten
wird. Basierend auf diesen Fakten, steuert die Steuerungseinheit 7b des
Gasmischers Narkosemitteldampf mittels eines Ventils 39. Ein
täuschender
Effekt des Patientenkreise, der oben für Sauerstoff beschrieben wurde,
ist dementsprechend typisch für
Narkosemitteldampf. Somit ist Feedback von dem Messwert des Patienten
besonders nützlich, wenn
Narkosemittel verwendet werden.
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Die
obige Ausf[hrungsform ist nicht dazu gedacht, die Erfindung in irgendeiner
Weise zu beschränken, sondern
die Erfindung kann frei innerhalb des Rahmens der Ansprüche modifiziert
werden. Daher ist es klar, dass die Anordnung der Erfindung oder
ihre Details nicht unbedingt dieselben sein müssen, wie oben in den Figuren
gezeigt, sondern es sind auch andere Lösungen möglich. Die Erfindung kann natürlich auch
derart angewandt werden, dass Inhalationsgase eines Patienten gemessen
werden etc.
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Übersetzung
der Angaben in den Zeichnungen
