DE20011783U1 - Collection and discharge device for sink layers on a fermenter for anaerobic fermentation of organic substances - Google Patents
Collection and discharge device for sink layers on a fermenter for anaerobic fermentation of organic substancesInfo
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Description
G 216BG OOG 216BG OO
BeschreibungDescription
Sammel- und Austraqeinrichtunq für Sinkschichten an einem Fermenter zur anaeroben Fermentation von organischen StoffenCollection and discharge device for settling layers on a fermenter for anaerobic fermentation of organic substances
Die Erfindung betrifft eine Sammel- und Austrageinrichtung für Sinkschichten an einem Fermenter zur anaeroben Fermentation von organischen Stoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a collection and discharge device for settling layers on a fermenter for the anaerobic fermentation of organic substances according to the preamble of claim 1.
Eine gattungsgemäße Sammel- und Austrageinrichtung für Sinkschichten an einem Fermenter zur anaeroben Fermentation von organischen Stoffen ist aus DE 196 21 914 C1 bekannt. Dort ist ein Fermenterbehälter zur Aufnahme einer Behälterfüllung aus einer die organischen Stoffe enthaltenden Flüssigkeit gezeigt, wobei der Fermenterbehälter aus einem Behälterdeckel, Seitenwänden und einem Behälterboden besteht und im Bereich des Behälterbodens ein Sammelraum für als Sedimente aus der Behälterfüllung ausfallende Feststoffe angeordnet ist. Weiter ist eine Sammeleinrichtung zum Sammeln der Feststoffe im Sammelraum dargestellt, wobei diese aus einem Räumwerk mit am Behälterboden aufliegenden, antreibbaren Räumern besteht. Die Räumwerkwelle verläuft etwa vertikal im Zentrum des Behälters und die Räumer sind mit einem Anstellwinkel dergestalt über dem Behälterboden geführt, dass abgelagerte Sedimente in den Sammelraum gefördert werden.A generic collection and discharge device for settling layers on a fermenter for the anaerobic fermentation of organic substances is known from DE 196 21 914 C1. There, a fermenter tank is shown for receiving a tank filling of a liquid containing the organic substances, whereby the fermenter tank consists of a tank lid, side walls and a tank bottom and a collection space for solids precipitating as sediment from the tank filling is arranged in the area of the tank bottom. A collection device for collecting the solids in the collection space is also shown, whereby this consists of a clearing device with drivable scrapers resting on the tank bottom. The clearing device shaft runs approximately vertically in the center of the tank and the scrapers are guided over the tank bottom at an angle such that deposited sediment is conveyed into the collection space.
Zudem ist eine Austrageinrichtung für die im Sammelraum angesammelten Feststoffe dargestellt, die sich vom Sammelraum bis außerhalb des Fermenterbehälters erstreckt. Konkret ist hierbei eine zentrale, vertikale Räumwerk-In addition, a discharge device for the solids collected in the collection chamber is shown, which extends from the collection chamber to outside the fermenter tank. Specifically, this is a central, vertical clearing device.
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welle des Räumwerks als Hohlwelle ausgebildet mit einer Austragschnecke im Hohlraum. Zudem ist ein Rührwerk in der Art eines höheneinstellbaren Tauchmotorrührwerks zum Rühren und zum Bewegen der Flüssigkeit vorgesehen. The auger shaft is designed as a hollow shaft with a discharge screw in the hollow space. In addition, an agitator in the form of a height-adjustable submersible motor agitator is provided for stirring and moving the liquid.
Es ist auch eine Anordnung mit einer von der Räumwerkwelle unabhängigen Austrageinrichtung bekannt (DE 297 19 294 U1), bei der von einem Sammelraum ein Austragrohr mit einer Austragschnecke nach außerhalb des Fermenterbehälters schräg nach oben geführt ist.An arrangement with a discharge device independent of the auger shaft is also known (DE 297 19 294 U1), in which a discharge pipe with a discharge screw is led diagonally upwards from a collecting chamber to the outside of the fermenter tank.
Das vorstehend genannte Räumwerk mit antreibbarer Räumwerkwelle ist aufwendig in der Herstellung und im Einbau. Solche Räumwerke werden üblicherweise nicht kontinuierlich betrieben, sondern nur bei einem vermuteten Räumbedarf eingeschaltet und betätigt. Dadurch besteht die Gefahr, dass die Räumer in Sinkschichten festsitzen und nur mit aufwendigen Maßnahmen wieder frei kommen. Gegebenenfalls ist es sogar erforderlich den Fermenter auszuräumen und die Sinkschichten von extern zu entfernen, um die Gängigkeit der Räumer wieder herzustellen.The aforementioned clearing device with a drivable clearing device shaft is complex to manufacture and install. Such clearing devices are usually not operated continuously, but are only switched on and operated when there is a suspected need for clearing. This creates the risk that the clearing devices become stuck in the settling layers and can only be released with complex measures. It may even be necessary to empty the fermenter and remove the settling layers from the outside in order to restore the clearing devices' ability to move.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine gattungsgemäße Sammel- und Austrageinrichtung konstruktiv einfach, kostengünstig und einfach handhabbar zu gestalten.In contrast, the object of the invention is to design a generic collection and discharge device that is structurally simple, cost-effective and easy to handle.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved with the features of claim 1.
Gemäß Anspruch 1 ist das wenigstens eine Rührwerk so ausgelegt und so anbringbar, dass die Flüssigkeit über ihre gesamte Höhe in eine Kreisbewegung um eine etwa vertikale zentrale Achse versetzbar ist, wobei die Strömungsgeschwindigkeit mindestens so groß ist, dass Feststoffe in der Flüssigkeit in der Schwebe gehalten sind und bei dieser Strömungsgeschwindigkeit nicht aus der Flüssigkeit als Sedimente und Sinkschichten ausfallen. EineAccording to claim 1, the at least one agitator is designed and can be attached in such a way that the liquid can be set in a circular movement around an approximately vertical central axis over its entire height, the flow speed being at least so high that solids are kept in suspension in the liquid and do not fall out of the liquid as sediments and sinking layers at this flow speed.
solche Anordnung und Auslegung ist einfach erreichbar, wenn in der im Fermenterbehälter enthaltenen Flüssigkeit kein hoher Feststoffgehalt mit hohem spezifischen Gewicht enthalten ist. Übliche Biogasanlagen werden mit darunter liegenden Feststoffgehalten betrieben.Such an arrangement and design is easy to achieve if the liquid contained in the fermenter tank does not contain a high solids content with a high specific weight. Conventional biogas plants are operated with solids contents below this level.
Zudem ist als weiterer Bestandteil der Sammeleinrichtung am Behälterbodenbereich entgegen der Strömungsrichtung und vor dem Sammelraum wenigstens eine strömungsverringemde Schwelle angeordnet, dergestalt dass hinter der Schwelle die Strömungsgeschwindigkeit so verringert ist, dass dieIn addition, as a further component of the collecting device, at least one flow-reducing threshold is arranged on the container bottom area against the flow direction and in front of the collecting space, such that behind the threshold the flow velocity is reduced so that the
&iacgr;&ogr; Feststoffe aus der Flüssigkeit durch ihre Schwerkraft nach unten ausfallen und sich im Sammelraum für einen Austrag ansammeln. Die Strömung im oberen Bereich des Fermenterbehälters oberhalb und vor der Schwelle bildet sich insbesondere als laminare Strömung aus. Hinter der Schwelle und über dem Sammelraum erfolgt dagegen eine turbulente Strömungsausbildung aus der die Feststoffe ausfallen und durch ihre Schwerkraft in den Sammelraum absinken. &iacgr;&ogr; Solids precipitate out of the liquid by gravity and collect in the collection chamber for discharge. The flow in the upper area of the fermenter tank above and in front of the threshold is mainly laminar. Behind the threshold and above the collection chamber, however, a turbulent flow occurs from which the solids precipitate and sink into the collection chamber by gravity.
Diese Schwelle wirkt damit ähnlich wie die an schneeverwehungsgefährdeten Straßenabschnitten aufgestellten Schneezäune, hinter denen sich an der strömungsabgewandten Seiten aus einem schneeführenden Wind Schnee absondert und ansammelt, in angrenzenden Bereichen jedoch Schnee vom Wind weitertransportiert wird.This threshold thus acts in a similar way to the snow fences erected on road sections at risk of snow drifts, behind which snow separates and accumulates on the side facing away from the flow of snow from a snow-bearing wind, but in adjacent areas snow is transported further by the wind.
Somit sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung das die Strömung erzeugende Rührwerk, die Schwelle und der Sammelraum Bestandteile der Sammeleinrichtung. Das Rührwerk hat zudem die bisher übliche Funktion, die Flüssigkeit zur Inganghaltung eines effektiven Fermentationsprozesses umzurühren und zu bewegen.Thus, in the arrangement according to the invention, the agitator that generates the flow, the threshold and the collection chamber are components of the collection device. The agitator also has the previously usual function of stirring and moving the liquid to keep an effective fermentation process going.
In einer bevorzugten Anordnung nach Anspruch 2 ist der Fermenterbehälter mit etwa vertikaler Zylinderachse zylindrisch ausgebildet und die strömungs-In a preferred arrangement according to claim 2, the fermenter vessel is cylindrical with an approximately vertical cylinder axis and the flow
verringernde Schwelle besteht aus einer vertikal stehenden etwa radial ausgerichteten Wand, vorzugsweise einer Stahlblechwand, die sich von der zentralen Achse bis etwa in den Bereich der Zylinderwand erstreckt. Damit wird am oberen Rand der Wand eine definierte Strömungsabrisskante geschaffen, wodurch der Ausfall von Feststoffen aus der Flüssigkeit gefördert wird. Der Sammelraum wird zweckmäßig unmittelbar an der strömungsabgewandten Seite hinter der Wand als Vertiefung im Behälterboden angeordnet. Eine solche Anordnung ist durch Variation der Rührwerksdrehzahl und damit der Strömungsgeschwindigkeit sowie der Größe und Höhe der strömungsverringernden &iacgr;&ogr; Wand an die jeweiligen Gegebenheiten einfach anzupassen.reducing threshold consists of a vertical, approximately radially aligned wall, preferably a sheet steel wall, which extends from the central axis to approximately the area of the cylinder wall. This creates a defined flow separation edge at the upper edge of the wall, which promotes the precipitation of solids from the liquid. The collection space is conveniently arranged directly on the side facing away from the flow behind the wall as a depression in the tank bottom. Such an arrangement can be easily adapted to the respective conditions by varying the agitator speed and thus the flow velocity as well as the size and height of the flow-reducing &iacgr;&ogr; wall.
Zudem können nach Anspruch 3 je nach den Erfordernissen Wandflächen der Schwelle strukturiert und/oder mit Durchbrechungen versehen sein sowie in unterschiedlichen Winkeln angestellt sein.In addition, according to claim 3, depending on the requirements, wall surfaces of the threshold can be structured and/or provided with perforations and can be set at different angles.
Zur Aufrechterhaltung der kontinuierlichen Kreisströmung und damit zur Aufrechterhaltung des Schwebezustands für die Feststoffe außerhalb des Sammelbehälterbereichs können je nach den aktuellen Gegebenheiten und Behälterausmaßen gemäß Anspruch 4 auch ein oder mehrere kontinuierlich laufende Rührwerke vorgesehen sein. Zudem können bei Bedarf zuschaltbare weitere Rührwerke angebracht werden. Vorzugsweise sind das eine oder mehrere Rührwerke nach Anspruch 5 in an sich bekannter Weise als Tauchmotorrührwerke ausgeführt, die gemäß Anspruch 6 vorzugsweise höhenverstellbar angeordnet sind.To maintain the continuous circular flow and thus to maintain the suspended state for the solids outside the collection container area, one or more continuously running agitators can be provided according to claim 4, depending on the current conditions and container dimensions. In addition, additional agitators can be installed if required. Preferably, the one or more agitators according to claim 5 are designed in a manner known per se as submersible motor agitators, which are preferably arranged so as to be height-adjustable according to claim 6.
Grundsätzlich können mit an sich bekannten unterschiedlichen Austrageinrichtungen die im Sammelraum angesammelten Feststoffe aus dem Fermenterbehälter herausgefördert werden. Vorzugsweise wird in einer bewährten Anordnung die Austrageinrichtung gemäß Anspruch 7 mit einem Austragrohr und darin angeordneter antreibbarer Förderschnecke ausgeführt, die mit ihrem unterem Ende in den Sammelbehälter ragt. In einer zweckmäßigen Ausfüh-In principle, the solids collected in the collecting chamber can be conveyed out of the fermenter tank using various discharge devices known per se. Preferably, in a proven arrangement, the discharge device according to claim 7 is designed with a discharge pipe and a drivable conveyor screw arranged therein, the lower end of which projects into the collecting tank. In an expedient embodiment
rung nach Anspruch 8 ist das Austragrohr mit der Austragschnecke radial schräg nach oben und nach außerhalb des Fermenterbehälters geführt. Je nach den vorliegenden Gegebenheiten könnte beispielsweise jedoch auch eine Becherwerkanordnung oder eine Kettenräumeranordnung verwendet werden.According to claim 8, the discharge pipe with the discharge screw is guided radially obliquely upwards and outside the fermenter tank. Depending on the existing circumstances, however, a bucket elevator arrangement or a chain scraper arrangement could also be used.
Nach Anspruch 9 ist in einer bevorzugten Anwendung der Fermenter Bestandteil einer Biogasanlage.According to claim 9, in a preferred application the fermenter is part of a biogas plant.
&iacgr;&ogr; Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:&iacgr;&ogr; The invention is explained in more detail with the aid of a drawing. It shows:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Sammel- und Austrageinrichtung, undFig. 1 is a schematic longitudinal section through a collecting and discharging device according to the invention, and
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die Sammel- und Austrageinrichiung entlang der Linie A-A der Fig. 1.Fig. 2 is a schematic cross-section through the collecting and discharging device along the line A-A of Fig. 1.
In Fig. 1 ist schematisch und beispielhaft eine Sammel- und Austrageinrichtung 1 für Sinkschichten an einem Fermenter 6 zur anaeroben Fermentation von organischen Stoffen dargestellt, die Bestandteil einer hier nicht im Detail dargestellten Biogasanlage ist.Fig. 1 shows schematically and by way of example a collection and discharge device 1 for settling layers on a fermenter 6 for the anaerobic fermentation of organic substances, which is part of a biogas plant not shown in detail here.
Der Fermenter 6 umfasst einen Fermenterbehälter 2, der, wie dies insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, der aus einem Behälterdeckel 3, einem Behälterboden 4 sowie einer zylindrischen Seitenwand 5 aufgebaut ist.The fermenter 6 comprises a fermenter container 2 which, as can be seen in particular from Fig. 2, is constructed from a container lid 3, a container bottom 4 and a cylindrical side wall 5.
Den Fig. 1 und 2 kann weiter entnommen werden, dass in einem randseitigen Bereich des Behälterbodens 4 ein Sammelraum 7 angeordnet ist.It can further be seen from Figs. 1 and 2 that a collecting space 7 is arranged in an edge region of the container bottom 4.
In den Fermenterbehälter 2 ist eine Behälterfüllung aus einer organischer Stoffen enthaltenen Flüssigkeit einbringbar.A container filling consisting of a liquid containing organic substances can be introduced into the fermenter container 2.
Wie dies aus den Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Sammel- und Austrageinrichtung 1 ferner eine in einem Austragrohr 9 angeordnete, antreibbare Förderschnecke 8, die mit ihrem unterem Ende in den Sammelraum 7 ragt, während die Förderschnecke 8 mit einem oberen Ende radial schräg nach oben und nach außerhalb des Fermenterbehälters 2 geführt ist.As can be seen from Figs. 1 and 2, the collection and discharge device 1 further comprises a drivable conveyor screw 8 arranged in a discharge pipe 9, which projects with its lower end into the collection space 7, while the conveyor screw 8 is guided with an upper end radially obliquely upwards and to the outside of the fermenter container 2.
&iacgr;&ogr; Im Innenraum des Fermenterbehälters 2 ist femer eine zentrale Achse 10 angeordnet sowie femer in einem seitlichen Randbereich ein entlang einer Stange 11 höhenverstellbares Tauchmotorrührwerk 12 vorgesehen. Zusätzlich zu diesem Tauchmotorrührwerk 12 kann ferner auch noch ein weiteres Rührwerk bei Bedarf vorgesehen bzw. zuschaltbar sein, was hier jedoch nicht dargestellt ist.&iacgr;&ogr; In the interior of the fermenter tank 2, a central axis 10 is also arranged, as well as a submersible motor agitator 12 that is height-adjustable along a rod 11 in a lateral edge area. In addition to this submersible motor agitator 12, a further agitator can also be provided or switched on if required, although this is not shown here.
In einem dem Tauchmotorrührwerk 12 gegenüberliegenden Randbereich des Fermenterbehälters 2 ist ferner ein Einfüllschacht 13 ausgebildet, der hier lediglich äußerst schematisch dargestellt ist. Über diesen Einfüllschacht 13 können die organischen Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten in den Behälterinnenraum eingebracht werden.In an edge area of the fermenter tank 2 opposite the submersible motor agitator 12, a filling shaft 13 is also formed, which is shown here only very schematically. The liquids containing organic substances can be introduced into the interior of the tank via this filling shaft 13.
Wie dies den Fig. 1 und 2 weiter entnommen werden kann, ist femer an einer Längsseite des Sammelraums 7 eine vertikal stehende und in etwa radial ausgerichtete Wand 14 als strömungsverringernde Schwelle angeordnet, die vorzugsweise aus Stahlblech hergestellt ist. Diese Wand 14 erstreckt sich hier lediglich beispielhaft von einem der zentralen Achse 10 zugewandten Bereich im Behälterinnenraum ausgehend bis in den Bereich der zylindrischen Seitenwand 5, wobei sich der Sammelraum 7 als Vertiefung hinter der Wand 14 anschließt. As can be seen from Fig. 1 and 2, a vertical and approximately radially aligned wall 14 is arranged on one long side of the collecting space 7 as a flow-reducing threshold, which is preferably made of sheet steel. This wall 14 extends here, by way of example only, from an area in the container interior facing the central axis 10 to the area of the cylindrical side wall 5, with the collecting space 7 adjoining as a recess behind the wall 14.
• Z &Ggr; ■ ·· · · ·· &igr;• Z Γ ■ ·· · · ·· &igr;
Wie dies in den Fig. 1 und 2 mit den Pfeilen 15, 16 und 17 lediglich schematisch und beispielhaft angedeutet ist, ist das Tauchmotorrührwerk 12 gegebenenfalls in Verbindung mit weiteren hier nicht dargestellten Rührwerken so ausgelegt und so im Behälterinnenraum anbringbar, dass die sich im Fermenterbehälter 2 befindliche Flüssigkeit über ihre gesamte Höhe in eine Kreisbewegung um die vertikale, zentrale Achse 10 versetzt werden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit ist hierbei mindestens so groß, dass die in der Flüssigkeit enthaltenen organischen Feststoffe in der Schwebe gehalten werden. Dabei stellt sich im sammeiraumfernen Behälterbereich 18 vorzugsweise eineAs is indicated in Fig. 1 and 2 with the arrows 15, 16 and 17 only schematically and by way of example, the submersible motor agitator 12 is designed, if necessary in conjunction with other agitators not shown here, and can be mounted in the interior of the vessel in such a way that the liquid in the fermenter vessel 2 can be set in a circular motion around the vertical, central axis 10 over its entire height. The flow velocity is at least so high that the organic solids contained in the liquid are kept in suspension. In this case, a
&iacgr;&ogr; in etwa laminare Strömung ein, während sich durch die als strömungsverringernde Schwelle wirkende vertikal stehende Wand 14 vorzugsweise im Bereich hinter dieser, d. h. zum Sammelraum 7 hin, eine in etwa turbulente Strömung ausbildet. Durch die Wand 14 ist die Strömungsgeschwindigkeit hinter der Wand 14 so verringert, dass die sich in der Flüssigkeit befindlichen organisehen Feststoffe absinken und ausfallen und sich im Sammelraum 7 für einen Austrag ansammeln.β an approximately laminar flow occurs, while the vertical wall 14, which acts as a flow-reducing threshold, creates an approximately turbulent flow, preferably in the area behind it, i.e. towards the collecting chamber 7. The flow speed behind the wall 14 is reduced by the wall 14 so that the organic solids in the liquid sink and precipitate and collect in the collecting chamber 7 for discharge.
Die im Sammelraum 7 anfallenden Feststoffe 19, die hier lediglich beispielhaft und schematisch eingezeichnet sind, können dann über die Förderschnecke und das Austragrohr 9 nach außerhalb des Femnenterbehälters 2 gefördert werden.The solids 19 accumulating in the collection chamber 7, which are shown here only as examples and schematically, can then be conveyed outside the filtration tank 2 via the conveyor screw and the discharge pipe 9.
Je nach Einsatzfall kann die Wandfläche der Wand 14 strukturiert sein und/oder Durchbrechungen aufweisen, was hier jedoch nicht dargestellt ist.Depending on the application, the wall surface of the wall 14 can be structured and/or have openings, which, however, is not shown here.
Claims (9)
mit einem Fermenterbehälter zur Aufnahme einer Behälterfüllung aus einer die organischen Stoffe enthaltenden Flüssigkeit der Fermenter aus einem Behälterdeckel, Seitenwänden und einem Behälterboden besteht, und im Bereich des Behälterbodens ein Sammelraum für als Sedimente aus der Behälterfüllung ausfallende Feststoffe angeordnet ist,
mit einer Sammeleinrichtung zum Sammeln der Feststoffe im Sammelraum, mit einer Austrageinrichtung für im Sammelraum angesammelte Feststoffe vorgesehen ist, die sich vom Sammelraum bis außerhalb des Fermenterbehälters erstreckt, und
mit wenigstens einem Rührwerk im Fermenterbehälter zum Rühren und zum Bewegen der Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Rührwerk (12) so ausgelegt und so anbringbar ist, dass die Flüssigkeit über ihre gesamte Höhe in eine Kreisbewegung um eine etwa vertikale, zentrale Achse (10) versetzbar ist, wobei die Strömungsgeschwindigkeit mindestens so groß ist, dass die Feststoffe (19) in der Flüssigkeit in der Schwebe gehalten sind, und
dass am Behälterbodenbereich entgegen der Strömungsrichtung und vor dem Sammelraum (7) wenigstens eine strömungsverringernde Schwelle (14) angeordnet ist dergestalt, dass hinter der Schwelle (14) die Strömungsgeschwindigkeit so verringert ist, dass die Feststoffe (19) aus der Flüssigkeit ausfallen und sich im Sammelraum (7) für einen Austrag ansammeln. 1. Collection and discharge device for settling layers on a fermenter for the anaerobic fermentation of organic substances
with a fermenter tank for receiving a tank filling of a liquid containing the organic substances, the fermenter consists of a tank lid, side walls and a tank bottom, and in the area of the tank bottom a collecting space for solids precipitating as sediments from the tank filling is arranged,
with a collecting device for collecting the solids in the collecting chamber, with a discharge device for solids collected in the collecting chamber, which extends from the collecting chamber to outside the fermenter tank, and
with at least one agitator in the fermenter vessel for stirring and moving the liquid,
characterized ,
that the at least one agitator ( 12 ) is designed and can be attached in such a way that the liquid can be set in a circular movement about an approximately vertical, central axis ( 10 ) over its entire height, the flow velocity being at least so high that the solids ( 19 ) are kept in suspension in the liquid, and
that at least one flow-reducing threshold ( 14 ) is arranged on the container bottom region against the flow direction and in front of the collecting space ( 7 ) in such a way that behind the threshold ( 14 ) the flow velocity is reduced so that the solids ( 19 ) precipitate out of the liquid and accumulate in the collecting space ( 7 ) for discharge.
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DE (1) | DE20011783U1 (en) |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20001228 |
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