EP0702109A2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer Beschichtung auf eine Materialbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer Beschichtung auf eine Materialbahn Download PDF

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EP0702109A2
EP0702109A2 EP95111729A EP95111729A EP0702109A2 EP 0702109 A2 EP0702109 A2 EP 0702109A2 EP 95111729 A EP95111729 A EP 95111729A EP 95111729 A EP95111729 A EP 95111729A EP 0702109 A2 EP0702109 A2 EP 0702109A2
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doctor
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doctor blade
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doctor knife
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Tzn Forschungs- und Entwicklungszentrum Unterluess GmbH
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/04—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface with blades
    • B05C11/041—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface with blades characterised by means for positioning, loading, or deforming the blades

Definitions

  • the invention relates to a method for continuously applying a coating of constant thickness to a material web with an elastic doctor blade according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to an apparatus for performing the method.
  • doctor knife also called a scraper or a blade
  • deposits can build up between the coating knife and the material web due to impurities in the coating material, which lead to a strip-like coating pattern (doctor blade strip) which reduces the quality of the paper.
  • a device for tensioning and prestressing an elastic doctor knife for coating systems wherein a structurally specially designed pressure medium hose is arranged on the side of the doctor knife facing the material web to adjust the prestressing force between the clamping device and the support bar. When pressurized, this presses the doctor blade away from the material web in the region between the clamping device and the support bar, so that the tip of the doctor blade located above the support bar is pressed toward the material web.
  • This document also does not contain any information as to how squeegee strips forming in the coating can be avoided.
  • the object of the present invention is to further develop a method of the type mentioned at the outset in such a way that the deposits which form between the doctor blade and the material web and then lead to doctor blades are prevented or eliminated in a simple and cost-effective manner.
  • a device for performing this method is also to be disclosed.
  • the invention is based on the idea of exciting the doctor blade to strong, low-frequency vibrations either at predetermined intervals or whenever there are doctor strips on the surface of the material web. As a result, the deposits between the doctor blade and the material web are crushed and rinsed out by the pressing coating.
  • the oscillation frequency of the doctor knife should be between 1 and 5 Hz, preferably 2 Hz.
  • a fluid e.g. Compressed air, fillable elastic element (actuator) used.
  • the pressure of the fluid is changed periodically so that the corresponding surface of the actuator is periodically enlarged and the doctor blade is thereby also pressed periodically to the material web.
  • an actuator that consists of a hose-like part that surrounds a metallic guide sleeve. At the ends of the guide sleeve, the hose is clamped between this sleeve and corresponding sleeve-like clamping elements surrounding the hose-like part.
  • the compressed air supply for inflating the hose-like part takes place via the one clamping element having a cavity, which is connected to a pressure source via a pressure hose.
  • the compressed air is then passed through the guide sleeve and a through opening in the outer wall of the guide sleeve into the space between the guide sleeve and the tubular part.
  • the second clamping element is closed on the back, so that the compressed air cannot escape through this element.
  • 1 denotes a doctor knife, which bears against a paper web 3 running over a counter-roller 2 with an excess of coating material 4 applied.
  • the doctor blade 1 is clamped in the region of its first end 5 in a clamping device 8 consisting of a support beam 6 and clamping beam 7.
  • a clamping device 8 consisting of a support beam 6 and clamping beam 7.
  • the doctor blade 1 can be supported on the side facing away from the paper web 3 with a support bar 10.
  • the support beam 6 has a recess 11 in which a filler 12 is located.
  • an elastic element (actuator) 14 according to the invention, which can be filled with compressed air, is provided in a corresponding recess 13, which rests on the doctor blade 1 on the side facing away from the recess 13 of the filler 12. In the arrangement shown in FIG. 1, practically no prestressing forces are exerted by the actuator 14 on the doctor blade 1.
  • a control device 16 activates a pressure control device 17 which acts on the actuator 14 with a periodically changing air pressure via a pressure hose 18.
  • the actuator 14 is subjected to the maximum pressure. Since the actuator 14 cannot expand in the direction of the filler 12, it presses against the doctor knife 1, so that its contact area on the paper web 3 is substantially enlarged. An air gap 19 is formed between a support bar 10 and doctor blade 1 and impurities which are located between the front end 9 of the doctor blade 1 and the paper web 3 are crushed and washed out by the coating material 4. As soon as the air pressure drops, the actuator 14 shrinks and the front end 9 of the doctor blade 1 hits the support bar 10.
  • FIG. 3 shows an embodiment of an actuator 14 according to the invention. It consists of a tubular part 20 (hereinafter also referred to as a tube), which surrounds a rigid (eg metallic) guide sleeve 21. At the ends of the guide sleeve 21, the hose 20 is between the guide sleeve 21 and corresponding sleeve-shaped clamping elements 22, 23 surrounding the hose 20 (for example metallic).
  • a tubular part 20 hereinafter also referred to as a tube
  • hose 20 is between the guide sleeve 21 and corresponding sleeve-shaped clamping elements 22, 23 surrounding the hose 20 (for example metallic).
  • the compressed air supply for inflating the hose 20 takes place in the direction of the arrow 24 via the clamping element 22 which has a cavity 25 and which has a flange 26 for fastening the pressure hose 18 (FIG. 1).
  • the compressed air then passes in the direction of arrow 27 into the interior 28 of the guide sleeve 21 and from there through an opening 29 in the outer wall 30 of the guide sleeve 21 into the exterior space located between the guide sleeve 21 and the hose 20.
  • the second clamping element 23 is closed on the rear side, so that the compressed air cannot escape on this side of the actuator 14.
  • the ends of the guide sleeve 21 and the corresponding inner walls of the tensioning elements 22, 23 are conical.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer Beschichtung (4) konstanter Dicke auf eine Materialbahn (3) mit einem elastischen Streichmesser (1), welches an seinem ersten Ende (5) in einer Klemmeinrichtung (8) eingespannt und welches an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende (9) entlang einer Rakellinie an der Materialbahn (3) anliegt, wobei das Streichmesser (1) im Bereich seines zweiten Endes (9) durch eine auf der der Materialbahn (3) abgewandten Seite des Streichmessers (1) angeordnete Abstützleiste (10) abgestützt sein kann. Um zu erreichen, daß die sich häufig zwischen Streichmesser (1) und Materialbahn (3) absetzenden Ablagerungen, welche dann zu sogenannten Rakelstreifen führen, auf einfache und kostengünstige Weise verhindert bzw. beseitigt werden, wird vorgeschlagen, das Streichmesser (1) in dem Bereich zwischen der Klemmeinrichtung (8) und der Abstützleiste (10) mit Hilfe eines elastischen schlauchförmigen Elementes (14) -entweder in vorgebbaren Zeitabständen oder immer dann, wenn sich auf der Oberfläche der Materialbahn (3) durch Ablagerungen an dem Streichmesser (1) ausbildende Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit der Beschichtung (4) bemerkbar machen- während eines vorgebbaren Zeitraumes zu Schwingungen vorgebbarer Amplitude und vorgebbarer Frequenz anzuregen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen einer Beschichtung konstanter Dicke auf eine Materialbahn mit einem elastischen Streichmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es ist bekannt zur Verbesserung der Qualität von Rohpapier dieses in einer Streichmaschine bis zu zweimal pro Seite mit einer entsprechenden Masse zu beschichten. Hierzu wird die Streichmasse im Überschuß aufgetragen und anschließend mittels eines Streichmessers (auch Schaber oder Klinge genannt) auf das gewünschte Streichgewicht dossiert. Eei diesem Streichprozeß können sich durch Verunreinigungen in der Beschichtungsmasse zwischen dem Streichmesser und der Materialbahn Ablagerungen absetzen, die zu einem die Qualität des Papieres mindernden streifenförmigen Beschichtungsmusters (Rakelstreifen) führen.
  • Aus der US-PS 1,566,358 ist eine Vorrichtung zum Ein- und Vorspannen eines elastischen Streichmessers bekannt wobei im vorderen Teil des Streichmessers auf der der Bahn abgewandten Seite eine Abstützleiste mit einer elastischen Auflage vorgesehen ist. Um den Druck der Spitze des Streichmessers gegen die Materialbahn variieren zu können, ist die elastische Auflage der Abstützleiste als Druckmittelschlauch ausgebildet, der mit einer steuerbaren Druckquelle in Verbindung steht. Einen Hinweis auf die Vermeidung von Rakelstreifen enthält diese Druckschrift nicht.
  • Aus der DE 33 13 972 C2 ist ferner eine Vorrichtung zum Ein- und Vorspannen eines elastischen Streichmessers für Beschichtungsanlagen bekannt, wobei zur Einstellung der Vorspannkraft zwischen Klemmeinrichtung und Abstützleiste auf der der Materialbahn zugewandten Seite des Streichmessers ein konstruktiv besonders ausgebildeter Druckmittelschlauch angeordnet ist. Dieser drückt bei Druckbeaufschlagung das Streichmesser in dem Bereich zwischen Klemmeinrichtung und Abstützleiste von der Materialbahn weg, so daß die sich oberhalb der Abstützleiste befindende Spitze des Streichmessers zur Materialbahn hingedrückt wird. Einen Hinweis, auf welche Weise sich in der Beschichtung ausbildende Rakelstreifen vermieden werden können, enthält auch diese Druckschrift nicht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art derart weiterzuentwikkeln, daß die sich zwischen Streichmesser und Materialbahn äbsetzenden Ablagerungen, welche dann zu Rakelstreifen führen, auf einfache und kostengünstige Weise verhindert bzw. beseitigt werden. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens offenbart werden.
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
  • Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, das Streichmesser entweder in vorgegebenen Abständen oder immer dann, wenn sich auf der Oberfläche der Materialbahn Rakelstreifen zeigen, zu kräftigen niederfrequenten Schwingungen anzuregen. Dadurch werden die zwischen dem Streichmesser und der Materialbahn befindlichen Ablagerungen zerdrückt und durch die nachdrückende Beschichtung ausgespült.
  • Wie Versuche ergeben haben, sollte die Schwingungsfrequenz des Streichmessers etwa zwischen 1 und 5 Hz, vorzugsweise bei 2 Hz, liegen.
  • Zur Schwingungsanregung wird vorteilhafterweise ein zwischen Abstützleiste und Klemmeinrichtung angeordnetes mit einem Fluid, z.B. Druckluft, füllbares elastisches Element (Aktuator) verwendet. Dabei wird der Druck des Fluids periodisch geändert, so daß die entsprechende Oberfläche des Aktuators periodisch vergrößert und dadurch auch das Streichmesser periodisch zur Materialbahn gedrückt wird.
  • Besonders kräftige Schwingungen lassen sich mit einem Aktuator erzeugen, der aus einem schlauchartigen Teil besteht, welches eine metallische Führungshülse umgibt. An den Enden der Führungshülse ist der Schlauch zwischen dieser Hülse und entsprechenden das schlauchartige Teil umgebenden hülsenförmigen Spannelementen eingespannt. Die Druckluftzufuhr zum Aufblasen des schlauchartigen Teiles erfolgt dabei über das eine einen Hohlraum aufweisende Spannelement, welches über einen Druckschlauch mit einer Druckquelle verbunden ist.
  • Anschließend wird die Druckluft über die Führungshülse und eine Durchgangsöffnung in der Außenwand der Führungshülse in den Zwischenraum zwischen Führungshülse und schlauchförmigen Teil geleitet. Das zweite Spannelement ist rückseitig geschlossen, so daß die Druckluft über dieses Element nicht entweichen kann.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • Fig.1
    eine Seitenansicht einer Beschichtungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Aktuator in seiner Ausgangsstellung sowie mit einer schematisch angedeuteten Drucksteuerung;
    Fig.2
    eine Seitenansicht der in Fig.1 dargestellten Anordnung (ohne Drucksteuerung) mit einem druckbeaufschlagten Aktuator und
    Fig.3
    das Ausführungsbeispiel eines perspektivisch und teilweise geschnitten dargestellten Aktuators.
  • In Fig.1 ist mit 1 ein Streichmesser bezeichnet, welches an einer über eine Gegenwalze 2 laufenden Papierbahn 3 mit im Überschuß aufgebrachten Beschichtungsmaterial 4 anliegt. Das Streichmesser 1 ist im Bereich seines ersten Endes 5 in einer aus einem Stützbalken 6 und Klemmbalken 7 bestehenden Klemmeinrichtung 8 eingespannt. Im Bereich seines zweiten (vorderen ) Endes 9 kann. das Streichmesser 1 auf der der Papierbahn 3 abgewandten Seite mit einer Abstützleiste 10 unterstützt sein.
  • Der Stützbalken 6 weist eine Ausnehmung 11 auf, in der sich ein Füllstück 12 befindet. In diesem Füllstück ist in einer entsprechenden Ausnehmung 13 ein erfindungsgemäßes mit Druckluft füllbares elastisches Element (Aktuator) 14 vorgesehen, welches auf der der Ausnehmung 13 des Füllstückes 12 abgewandten Seite an dem Streichmesser 1 anliegt. In der in Fig.1 dargestellten Anordnung werden praktisch keine Vorspannkräfte von dem Aktuator 14 auf das Streichmesser 1 ausgeübt.
  • Werden nun von einem in Fig.1 mit 15 bezeichneten Streifendetektor Rakelstreifen detektiert, so wird über eine Steuereinrichtung 16 eine Drucksteuervorrichtung 17 aktiviert, die über einen Druckschlauch 18 den Aktuator 14 mit einem sich periodisch ändernden Luftdruck beaufschlagt.
  • In Fig.2 ist der Fall dargestellt, bei dem der Aktuator 14 mit dem maximalen Druck beaufschlagt ist. Da der Aktuator 14 sich in Richtung des Füllstückes 12 nicht ausdehnen kann, drückt er gegen das Streichmesser 1, so daß sich deren Anlagebereich an der Papierbahn 3 wesentlich vergrößert. Zwischen einer Abstützleiste 10 und Streichmesser 1 bildet sich ein Luftspalt 19 und Verunreinigungen, die sich zwischen dem vorderen Ende 9 des Streichmessers 1 und der Papierbahn 3 befinden, werden zerquetscht und durch das Beschichtungsmaterial 4 herausgespült. Sobald der Luftdruck zurückgeht, schrumpft der Aktuator 14 und das vordere Ende 9 des Streichmessers 1 schlägt gegen die Abstützleiste 10.
  • In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Aktuators 14 dargestellt. Er besteht aus einem schlauchförmigen Teil 20 (im folgenden auch als Schlauch bezeichnet), welches eine starre (z.B. metallische) Führungshülse 21 umgibt. An den Enden der Führungshülse 21 ist der Schlauch 20 zwischen der Führungshülse 21 und entsprechenden den Schlauch 20 umgebenden (z.B. metallischen) hülsenförmigen Spannelementen 22, 23 eingespannt.
  • Die Druckluftzufuhr zum Aufblasen des Schlauches 20 erfolgt dabei in Richtung des Pfeiles 24 über das einen Hohlraum 25 aufweisende Spannelement 22, welches einen Flansch 26 zum Befestigen des Druckschlauches 18 (Fig.1) aufweist. Anschließend gelangt die Druckluft in Richtung des Pfeiles 27 in den Innenraum 28 der Führungshülse 21 und von dort durch eine Öffnung 29 in der Außenwand 30 der Führungshülse 21 in den zwischen der Führungshülse 21 und dem Schlauch 20 befindlichen Außenraum. Das zweite Spannelement 23 ist rückseitig geschlossen, so daß die Druckluft auf dieser Seite des Aktuators 14 nicht entweichen kann.
  • Um einen einwandfreien Klemmsitz des Schlauches 20 zu gewährleisten, sind die Enden der Führungshülse 21 sowie die entsprechenden Innenwände der Spannelemente 22, 23 konisch ausgebildet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Streichmesser
    2
    Gegenwalze
    3
    Papierbahn
    4
    Beschichtungsmaterial
    5
    erstes Ende des Streichmessers
    6
    Stützbalken
    7
    Klemmbalken
    8
    Klemmeinrichtung
    9
    zweite (vordere) Ende des Streichmessers
    10
    Abstützleiste
    11
    Ausnehmung
    12
    Füllstück
    13
    Ausnehmung
    14
    elastische Element, Aktuator
    15
    Streifendetektor
    16
    Steuereinrichtung
    17
    Drucksteuervorrichtung
    18
    Druckschlauch
    19
    Luftspalt
    20
    schlauchförmiges Teil, Schlauch
    21
    Führungshülse
    22,23
    hülsenförmige Spannelemente
    24
    Richtungspfeil
    25
    Hohlraum des Endteiles 22
    26
    Flansch
    27
    Richtungspfeil
    28
    Innenraum der Führungshülse
    29
    Durchgangsbohrung, Öffnung
    30
    Außenwand

Claims (10)

  1. Verfahren zum konuierlichen Aufbringen einer Beschichtung (4) konstanter Dicke auf eine Materialbahn (3) mit einem elastischen Streichmesser (1), welches an seinem ersten Ende (5) in einer Klemmeinrichtung (8) eingespannt ist, und welches an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende (9) entlang einer Rakellinie an der Materialbahn (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichmesser (1) in dem Bereich zwischen der Klemmeinrichtung (8) und der Rakellinie entweder in vorgebbaren Zeitabständen oder immer dann, wenn sich auf der Materialbahn (3) durch Ablagerungen an den Streichmesser (1) ausbildende Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit der Beschichtung (4) bemerkbar machen während eines vorgebbaren Zeitraumes zu Schwingungen vorgebbarer Amplitude und vorgebbarer Frequenz angeregt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichmesser (1) in dem Bereich zwischen der Klemmeinrichtung (8) und einer Abstützleiste (10) angeregt wird, die das Streichmesser (1) auf der der Materialbahn (3) abgewandten Seite abstützt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichmesser (1) mit einer Frequenz zwischen 1 und 5 Hz angeregt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichmesser (1) mit einer Frequenz von etwa 2 Hz angeregt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansrpüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung des Streichmessers (1) pneumatisch mittels eines das Streichmesser (1) berührenden elastischen Teiles (14) vorgenommen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Druck in dem elastischen Teil derart gewählt wird, daß sich zwischen dem Streichmesser (1) und der Abstützleiste (10) bei diesem Druck ein Luftspalt ausbildet, so daß das Streichmesser (1) bei Verminderung des Druckes gegen die Abstützleiste (10) schlägt.
  7. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer Beschichtung (4) konstante Dicke auf eine Materialbahn (3) mit einem elastischen Streichmesser (1), welches an seinem ersten Ende (5) in einer Klemmeinrichtung (8) eingespannt und welches an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende (9) entlang einer Rakellinie an der Materialbahn (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rakellinie und der Klemmeinrichtung (8) auf der der Materialbahn (3) abgewandten Seite des Streichmessers (1) ein mit einem Fluid füllbares elastisches Element (Aktuator) (14) vorgesehen ist, welches bei Druckbeaufschlagung seine Oberfläche in Richtung auf das Streichmesser (1) vergrößert und dadurch das Streichmesser (1) zur Materialbahn (3) drückt, und daß der Aktuator (14) mit einer Drucksteuerungsvorrichtung (17) verbunden ist, die in dem Aktuator (14) während eines vorgebbaren Zeitrumes periodische Druckschwankungen erzeugt und das Streichmesser (1) zu Schwingen vorgebbarer Amplitude und vorgebbarer Frequenz anregt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Druckluft verwendet wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (14) im wesentlichen aus einer Führungshülse (21), einem die Führungshülse (21) umschließenden elastischen schlauchförmigen Teil (20) und zwei das schlauchförmige Teil (20) an den Enden der Führungshülse (21) fixierenden hülsenförmigen Spannelementen (22, 23) besteht, wobei das eine Spannelement (22) mit einem Flansch (26) zur Verbindung des Aktuators (14) mit einem Druckschlauch (18) und das zweite hülsenförmige Spannelement (23) auf der der Führungshülse (21) abgewandten Seite verschlossen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (14) zwischen der Klemmeinrichtung (8) und einer Abstützleiste (10) angeordnet ist, die das Streichmesser (1) auf der der Materialbahn abgewandten Seite abstützt.
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