EP1910774A1 - Verfahren und vorrichtung zur wandstärkenkontrolle - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur wandstärkenkontrolleInfo
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- EP1910774A1 EP1910774A1 EP06762402A EP06762402A EP1910774A1 EP 1910774 A1 EP1910774 A1 EP 1910774A1 EP 06762402 A EP06762402 A EP 06762402A EP 06762402 A EP06762402 A EP 06762402A EP 1910774 A1 EP1910774 A1 EP 1910774A1
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for detecting the wall thickness of a container. This concerns, for example, the wall thickness of a bottle, such as a plastic PET bottle.
- the wall thickness measurement is used to check the bottles for their correctness.
- An object of the present invention is therefore to improve the method and the device. This object is achieved by a method according to claim 1, a method according to claim 10, an apparatus according to claim 13 and a device according to claim 14. Preferred embodiments are disclosed in the claims.
- the method known from the prior art is essentially suitable for determining the wall thickness in the region of the smooth side wall.
- the fact is exploited that the side wall at the two points at which radiation is absorbed, is about the same thickness. In the event that this is not the case, the method can not be used.
- the absorption by an intersection point can be determined by the measurement with the other test path.
- the absorption contribution of the common point of intersection can be considered. This makes it possible to determine the wall thickness at different locations of the container, including those where it can not be assumed that the wall thickness should be the same.
- a test path thus preferably has an interface in the transition region of the side wall region to the bottom region of the container.
- the two test paths may include different angles, the lower and upper limits of which are respectively disclosed in the claims.
- Particularly suitable is an angle between 40 ° and 50 °, i. of about 45 degrees.
- any type of electromagnetic radiation absorbed by the container wall can be used.
- This can be, for example, infrared radiation, visible radiation, UV radiation, terahertz radiation, X-radiation or low-energy ionizing radiation, which can be generated at less than 5 keV from x-ray tubes and is not subject to the authorization requirement for x-rays.
- radioactive or other particle radiation can be used here for wall thickness detection. It is also possible to use two different types of radiation, such as particle radiation and electromagnetic radiation or two electromagnetic radiation with different wavelengths. Thereby, the accuracy of the measurement can be increased, in particular if at least at one of the wavelengths a high absorption is given by the material of the container.
- the detected wall thicknesses are advantageously used according to DE 101 16 665 A1 for the regulation and / or control of the manufacturing process for the containers.
- the procedures disclosed in DE 101 16 665 A1 are hereby incorporated by reference in their entirety.
- the values determined for the wall thickness of individual bottles can be unambiguously assigned to the respective blow molds involved in the production process as well as the holding thorns transporting the blanks for the bottles through a heating section via a controller in conjunction with the machine rotary encoder in order to detect deviations or malfunctions of individual blow molds and also be able to make an individual optimization of manufacturing parameters such as blowing pressures, stretching speeds or temperature profiles of the blanks.
- the method detects the wall thickness in that region of the container in which the sidewall region merges into the bottom region. In this transition region, as has been shown, are usually the lowest wall thicknesses, ie those areas that are particularly critical.
- the device for detecting the wall thickness of a container has two test paths. Along these test paths, the radiation absorption from the radiation can be determined. The test paths cut a container position to two interfaces each. The device is characterized in that the test paths have at least one common point in each case in common.
- test paths have exactly the same point of intersection, but it is sufficient if they are at least so close to each other that there is no significant change in container wall thickness between the two points of intersection is.
- the device for detecting the wall thickness of a container is designed such that the wall thickness in the transition region of a side wall region of the container to a bottom region of the container can be detected. As a result, not properly manufactured bottles can be reliably detected.
- Figure 2 shows different views of a bottle and a test path in three-dimensional view.
- a bottle 1 is shown.
- the bottle 1 is located at a bottle position where the Wall thickness can be tested.
- the bottle 1 has been made of PET and blow molding.
- the bottle 1 has a side wall region 8 and a bottom region 7. Between the bottom region 7 and the side wall region 8 there is a transition region 9. This corresponds to the lower / outer corner / rounding of the bottle 1.
- two radiation sources 12, 13 are arranged.
- only one radiation source can be provided, the radiation of which is divided, for example, by a beam splitter or a semitransparent mirror into two partial beams.
- a movable radiation source is possible, which successively occupies the positions 12, 13 of the different radiation paths.
- two detectors 10, 11 are arranged, with which the radiation emitted by the radiation sources 12, 13 radiation can be detected.
- the detector 10 and the radiation source 13 define the first test path 2, and the detector 11 and the radiation source 12 define the second test path 3.
- the interfaces 4 and 6 are located approximately in the same height of the bottle 1. Therefore, the wall thickness is here, according to experience, about the same size.
- the wall thickness of the bottle 1 can thus be determined at the interface 6 through the test path 2.
- the wall thickness in the region of the interface 5 can then be determined, since the absorption in the interface 6 can be eliminated.
- the longer path of the test path 3 in the region of the interface 6 by the inclination of the test path compared to the side wall must be considered and also reflection losses at the respective interfaces when entering and exiting the container wall in the interface 6.
- the reflection loss at the respective interfaces can be taken into account.
- the wall thickness in the area of the interface 4 can be determined quite precisely with the specified measuring setup. For this purpose, it is assumed that the absorption at the interface 5 is negligible compared to the absorption at the interface 6, since the wall thickness here is quite thin and the passage through the container wall is optionally substantially perpendicular. Therefore, the absorption in the region of the interface 6 can be determined and, with the result of the measurement along the test path 2, the absorption in the region of the interface 4 can be determined.
- FIG. 2 a shows a bottom view of the bottle 1.
- the floor area 7 is visible here.
- different Petaloidfgurchen 14 can be seen. These feet are given by bulges outwards and allow a secure footing of the bottle.
- a three-dimensional view of the bottom area 7, the side wall area 8 and the transition area 9 is shown in FIG. 2b. Due to the fact that the PET material, especially in the areas of the petaloid feet, has been stretched to match the corresponding depressions in the blow mold during the blow molding, very thin wall thicknesses are present here.
- the interface 5 of the test path 3 with the bottle 1 in the area 9 is therefore preferably in the range of such Petaloidfspichens 14. This is shown schematically in Figure 2a and 2b respectively.
- the dotted portion of the test path 3 is intended to represent the portion of the test path 3 extending in the cavity of the container 1, while the dotted portion represents the portion of the test path 3 outside the container 1.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, bei dem die Strahlungsabsorption entlang eines ersten und eines zweiten Prüfwegs von Messstrahlung ermittelt wird, wobei die Prüfwege den Behälter jeweils an zwei Schnittstellen schneiden, wobei die beiden Prüfwege zumindest einen Schnittpunkt jeweils in etwa gemeinsam haben. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, wobei die Wandstärke im Übergangsbereich einer Seitenwand des Behälters zu einem Bodenbereich des Behälters erfasst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung entsprechende Vorrichtungen.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Wandstärkenkontrolle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters. Dies betrifft beispielsweise die Wandstärke einer Flasche wie etwa einer Kunststoffflasche aus PET.
Die Erfassung der Wandstärke dient zur Prüfung der Flaschen darauf, ob sie ordnungsgemäß hergestellt sind.
Aus der EP 1 348 932 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Flasche in einer Richtung senkrecht zur Flaschenachse durchstrahlt wird, um so durch die gemessene Strahlungsabsorption die Wandstärke zu erfassen. Dies kann in verschiedenen Höhen entlang der Flasche geschehen.
Aus der DE 101 16 665 Al ist ein Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bekannt, bei dem die Wandstärke eines Behälters unmittelbar nach dessen Herstellung erfasst und mit einer Sollwandstärke verglichen wird und daraufhin das Herstellungsverfahren angepasst wird, um möglichst geringe Differenzen zwischen Ist- und Sollwert der Wandstärke zu erhalten.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung hat sich gezeigt, dass fehlerhafte Flaschen nicht immer zuverlässig erkannt werden können .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Verfahren und die Vorrichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 10, eine Vorrichtung nach Anspruch 13 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen offenbart .
Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren ist im Wesentlichen dazu geeignet, die Wandstärke im Bereich der glatten Seitenwand zu ermitteln. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Seitenwand an den zwei Stellen, an denen Strahlung absorbiert wird, etwa gleich dick ist. Für den Fall, dass dies nicht der Fall ist, kann das Verfahren nicht eingesetzt werden.
Durch die Anordnung von zwei Prüfwegen, die jedoch einen gemeinsamen Schnittpunkt haben, kann die Absorption durch einen Schnittpunkt durch die Messung mit dem anderen Prüfweg bestimmt werden. Für einen Prüfweg, der durch verschieden dicke Wandbereiche des Behälters geht, kann dann der Absorptionsbeitrag des gemeinsamen Schnittpunkts berücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich, die Wandstärke an verschiedenen Orten des Behälters zu ermitteln, also auch solchen, an denen nicht davon ausgegangen werden kann, dass die Wandstärke gleich sein sollte.
Es hat sich gezeigt, dass die Wandstärke in der selben Höhe der Flasche etwa gleich ist, so dass ein Prüfweg zwei Schnittpunkte in etwa in der selben Höhe hat, so dass leicht die Wandstärke im gemeinsamen Schnittpunkt erfasst werden kann.
Es hat sich weiter gezeigt, dass insbesondere in den unteren Ecken/Rundungen der Flasche die Wandstärke sehr dünn sein kann und dass eine Überprüfung dieses Bereichs besonders gut geeignet ist, um fehlerhaft hergestellte Flaschen zu erkennen. Ein Prüfweg weist somit eine Schnittstelle vorzugsweise in dem Übergangsbereich des Seitenwandbereichs zu dem Bodenbereich des Behälters auf .
Zur Bestimmung der Wandstärke in diesem Bereich, die relativ niedrig sein kann, ist es daher vorteilhafterweise nun möglich, die Wandstärke im gemeinsamen Schnittpunkt zur Errechnung der Wandstärke im Übergangsbereich heranzuziehen. Dies kann rechnerisch geschehen, wäre aber prinzipiell auch durch z.B. Differenzmessung der gemessenen Absorption möglich.
Die beiden Prüfwege können verschiedene Winkel einschließen, deren untere und obere Grenze in den Ansprüchen jeweils offenbart ist.
Als besonders geeignet hat sich ein Winkel zwischen 40° und 50°, d.h. von etwa ungefähr 45° erwiesen.
Als Strahlung, deren Absorption ermittelt wird, kann jede Art von elektromagnetischer Strahlung, die von der Behälterwand absorbiert wird, eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise Infrarotstrahlung, sichtbare Strahlung, UV-Strahlung, Teraherzstrahlung, Röntgenstrahlung oder eine niedrig energetische ionisierende Strahlung sein, die mit unter 5keV aus Röntgenröhren erzeugbar ist und nicht der Genehmigungspflicht für Röntgenstrahlen unterliegt. Auch radioaktive oder sonstige Teilchenstrahlung kann hier zur Wandstärkenerfassung eingesetzt werden.
Auch ist es möglich, zwei verschiedene Strahlungsarten, wie etwa Teilchenstrahlung und elektromagnetische Strahlung oder zwei elektromagnetische Strahlungen mit verschiedener Wellenlänge, einzusetzen. Dadurch kann die Genauigkeit der Messung erhöht werden, insbesondere wenn zumindest bei einer der Wellenlängen eine hohe Absorption durch das Material des Behälters gegeben ist .
Die erfassten Wandstärken werden vorteilhafterweise gemäß der DE 101 16 665 Al zur Regelung und/oder Steuerung des Herstellungsvorgangs für die Behälter verwendet. Auf die in der DE 101 16 665 Al offenbarten Vorgehensweisen wird hiermit in vollem Umfang Bezug genommen.
Die ermittelten Werte für die Wandstärke einzelner Flaschen können den jeweils am Herstellprozess beteiligten Blasformen sowie auch den die Rohlinge für die Flaschen durch eine Heizstrecke transportierenden Haltedornen über eine Steuerung in Verbindung mit dem Maschinendrehgeber eindeutig zugeordnet werden, um Abweichungen bzw. Fehlfunktionen einzelner Blasformen zu erkennen und auch eine individuelle Optimierung der Herstellparameter wie Blasdrücke, Reckgeschwindigkeiten oder Temperaturprofile der Rohlinge vornehmen zu können.
Zur besonders sicheren Erkennung von nicht ordnungsgemäß hergestellten Behältern erfasst das Verfahren die Wandstärke in demjenigen Bereich des Behälters, in dem der Seitenwandbereich in den Bodenbereich übergeht . In diesem Übergangsbereich liegen, wie sich gezeigt hat, in der Regel die niedrigsten Wandstärken vor, also diejenigen Bereiche, die besonders kritisch sind.
Die Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters weist zwei Prüfwege auf. Entlang von diesen Prüfwegen kann die Strahlungsabsorption von der Strahlung ermittelt werden. Die Prüfwege schneiden eine Behälterposition an jeweils zwei Schnittstellen. Die Vorrichtung ist dadurch ausgezeichnet, dass die Prüfwege zumindest einen Schnittpunkt jeweils in etwa gemeinsam haben.
Sowohl bei dem Verfahren als auch bei der Vorrichtung ist es nicht zwingend notwendig, dass die Prüfwege exakt den selben Schnittpunkt haben, sondern es reicht aus, wenn sie zumindest so dicht beieinander liegen, dass zwischen den beiden Schnittpunkten keine signifikante Behälterwandstärkenänderung vorliegt bzw. zu erwarten ist.
Die Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters ist so ausgebildet, dass die Wandstärke im Übergangsbereich einer Seitenwandbereichs des Behälters zu einem Bodenbereich des Behälters erfasst werden kann. Dadurch können zuverlässig nicht ordnungsgemäß hergestellte Flaschen erkannt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist an Hand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Messanordnung im Flaschenquerschnitt ,
Figur 2 verschiedene Ansichten einer Flasche und eines Prüfwegs in dreidimensionaler Ansicht .
In Figur 1 ist eine Flasche 1 dargestellt. Die Flasche 1 befindet sich an einer Flaschenposition, bei der die
Wandstärke geprüft werden kann. Die Flasche 1 ist aus PET und mit einem Formblasverfahren hergestellt worden.
Die Flasche 1 weist einen Seitenwandbereich 8 und einen Bodenbereich 7 auf . Zwischen dem Bodenbereich 7 und dem Seitenwandbereich 8 ist ein Übergangsbereich 9. Dieser entspricht der unteren/äußeren Ecke/Rundung der Flasche 1.
Neben der Flasche 1 sind zwei Strahlungsquellen 12, 13 angeordnet . Statt zwei Strahlungsquellen 12 , 13 kann auch nur eine Strahlungsquelle vorgesehen sein, deren Strahlung beispielsweise durch einen Strahlteiler oder einen halbdurchlässigen Spiegel in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird. Auch ist eine bewegbare Strahlungsquelle möglich, die nacheinander die Positionen 12, 13 der verschiedenen Strahlungswege einnimmt .
Weiterhin sind neben bzw. unterhalb der Flasche 1 zwei Detektoren 10, 11 angeordnet, mit denen die von den Strahlungsquellen 12, 13 emittierte Strahlung erfasst werden kann. Der Detektor 10 und die Strahlungsquelle 13 definieren den ersten Prüfweg 2 und der Detektor 11 und die Strahlungsquelle 12 den zweiten Prüfweg 3.
Durch die Absorption der Strahlung in den Schnittstellen 4, 5, 6 kann durch die Abschwächung der Strahlung auf die Absorption in den Schnittstellen 4, 5, 6 geschlossen werden.
Die Schnittstellen 4 und 6 befinden sich in etwa in der selben Höhe der Flasche 1. Von daher ist die Wandstärke hier erfahrungsgemäß etwa gleich groß. Durch Annahme einer gleich großen Wandstärke kann somit die Wandstärke der Flasche 1 an der Schnittstelle 6 durch den Prüfweg 2 ermittelt werden.
Mit dem Prüfweg 3 kann dann die Wandstärke im Bereich der Schnittstelle 5 bestimmt werden, da die Absorption in der Schnittstelle 6 herausgerechnet werden kann. Hierzu muss der längere Weg des Prüfwegs 3 im Bereich der Schnittstelle 6 durch die Schrägstellung des Prüfwegs im Vergleich zur Seitenwand berücksichtigt werden und auch Reflektionsverluste an den jeweiligen Grenzflächen beim Ein- und Austritt in die Behälterwand in der Schnittstelle 6. Auch für die übrigen Schnittstellen 4, 5 kann der Reflexionsverlust an den jeweiligen Grenzflächen berücksichtigt werden.
Mit dem angegebenen Messaufbau kann auch die Wandstärke im Bereich der Schnittstelle 4 recht präzise ermittelt werden. Dazu wird davon ausgegangen, dass die Absorption bei der Schnittstelle 5 im Vergleich zu der Absorption bei der Schnittstelle 6 vernachlässigbar ist, da die Wandstärke hier recht dünn ist und der Durchtritt durch die Behälterwand gegebenenfalls im Wesentlichen senkrecht erfolgt. Daher kann die Absorption im Bereich der Schnittstelle 6 ermittelt werden und mit dem Ergebnis der Messung entlang des Prüfwegs 2 die Absorption im Bereich der Schnittstelle 4 ermittelt werden.
In Figur 2a ist eine Ansicht von unten auf die Flasche 1 gezeigt. Der Bodenbereich 7 ist hier sichtbar. In dem Bodenbereich 7 sind verschiedene Petaloidfüßchen 14 zu erkennen. Diese Füßchen sind durch Auswölbungen nach außen hin gegeben und ermöglichen einen sicheren Stand der Flasche. Eine dreidimensionale Ansicht des Bodenbereichs 7, des Seitenwandbereichs 8 sowie des Übergangsbereichs 9 ist in Figur 2b dargestellt.
Dadurch, dass beim Formblasen das PET-Material besonders in den Bereichen der Petaloidfüßchen zum Anpassen an die entsprechenden Vertiefungen in der Blasform gedehnt wurde, liegen hier sehr dünne Wandstärken vor. Die Schnittstelle 5 des Prüfwegs 3 mit der Flasche 1 im Bereich 9 liegt daher vorzugsweise im Bereich eines solchen Petaloidfüßchens 14. Dies ist in Figur 2a und 2b jeweils schematisch dargestellt. Der gepunktete Teil des Prüfwegs 3 soll den im Hohlraum des Behälters 1 verlaufenden Teil des Prüfwegs 3 darstellen, während der gestrichelte Teil den Teil des Prüfwegs 3 außerhalb des Behälters 1 darstellt .
Claims
1. Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, bei dem die Strahlungsabsorption entlang eines ersten und eines zweiten Prüfwegs von Messstrahlung ermittelt wird, wobei die Prüfwege den Behälter jeweils an zwei Schnittstellen schneiden dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) zumindest einen Schnittpunkt (6) jeweils in etwa gemeinsam haben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Prüfweg (2) einen zweiten Schnittpunkt (4) in etwa in der selben Höhe hat wie der gemeinsame Schnittpunkt (6) .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Prüfweg (3) eine Schnittstelle (5) im Übergangsbereich (9) eines Seitenwandbereichs (8) des Behälters (1) zu einem Bodenbereich (7) des Behälters (1) aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Wandstärke im Übergangsbereich (9) die erfasste Wandstärke bei dem gemeinsamen Schnittpunkt (6) herangezogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) einen Winkel von mehr als 15°, 20°, 30°, 40°, 45° 50°, 60°, 70° oder 80° einschließen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) einen Winkel von weniger als 80° , 70°, 60°, 50°, 45° , 40°, 30°, 20° oder 15° einschließen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung elektromagnetische Strahlung wie etwa Infrarotstrahlung, sichtbare Strahlung, UV-Strahlung, Teraherzstrahlung, Röntgenstrahlung, radioaktive Strahlung oder sonstige Teilchenstrahlung ist .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung zwei verschiedene Strahlungsarten wie etwa elektromagnetische Strahlung bei zwei verschiedenen Wellenlängen umfasst .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der erfassten Wandstärke zur Regelung und/oder Steuerung eines Herstellungsvorgangs für die Behälter (1) verwendet wird.
10. Verfahren zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke im Übergangsbereich (9) eines Seitenwandbereichs (8) des Behälters (1) zu einem Bodenbereich (7) des Behälters (1) erfasst wird.
11. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke mit niedrig energetischer ionisierender Strahlung unter 5keV, erzeugt durch Röntgenröhren, im Absorptionsverfahren gemessen wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Wandstärke eines Behälters der am Herstellprozess beteiligten Blasform und/oder des Haltedorns, der einen Spritzrohling für den Behälter vor dem Blasen durch eine Heizstation transportierte, zugeordnet wird und erforderlichenfalls eine Anpassung von Produktionsparametern, wie Blasdruck, Reckgeschwindigkeit, Temperaturprofil des Rohlings erfolgt .
13. Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, bei dem zwei Prüfwege vorgesehen sind, entlang denen die Strahlungsabsorption von Messstrahlung ermittelt werden kann, wobei die Prüfwege eine Behälterposition jeweils an zwei Schnittstellen schneiden dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prüfwege (2, 3) zumindest einen Schnittpunkt (6) jeweils in etwa gemeinsam haben.
14. Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke eines Behälters, wie etwa einer Flasche aus beispielsweise PET, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erfassung der Wandstärke im Obergangsbereich (9) eines Seitenwandbereichs (8) des Behälters (1) zu einem Bodenbereich (7) des Behälters (1) ausgebildet ist.
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