DE2318655A1

DE2318655A1 - Fluessigkeitsfoerdervorrichtung

Info

Publication number: DE2318655A1
Application number: DE19732318655
Authority: DE
Inventors: George Thomas Hardwick
Original assignee: Pye Ltd
Current assignee: Pye Electronic Products Ltd
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1973-04-13
Publication date: 1973-11-15
Also published as: NL7305891A; BE798993A; JPS4941903A; IT980934B; FR2183458A5

Description

PP.1115.

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Plüssigkeitsfördervorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine FlüssigkeitsfSrdervorrichtung mit einer von einem Motor angetriebenen peristaltischen Pumpe.

Bei der ärztlichen Behandlung von Patienten ist es häufig erforderlich, eine bestimmte Flüssigkeitsmenge mit einer geregelten, meist sehr niedrigen Geschwindigkeit in den Körper eines Patienten zu infundieren. Das üblichste Verfahren zur Durchführung der Infusion ist die Verwendung einer bekannten Instillationsvorrichtung. Die Menge und die Strömungsgeschwindigkeit der dem Patienten verabreichten Flüssigkeit werden dabei von Hand geregelt, was eine permanente Ueberwachung der Instillationsvorrichtung erfordert. Bei vielen Anwendungen, z.B. in der künstlichen Einleitung

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von Geburten, müssen ausserdem die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Gesamtmenge eines verabreichten Medikamentes in Abhängigkeit von der Reaktion des Patienten (z.B. Gebärmutterkontraktionen im Verlaufe der Geburtswehen) auf die Infusion geregelt werden. In solchen Fällen ist auch eine dauerhafte TJeberwachung der Reaktionen des Patienten erforderlich.

Ausser dem Nachteil der notwendigen Dauerilberwachung kann bei der Instillationsvorrichtung auch nicht immer eine genaue Strömungsgeschwindigkeit eingestellt und eingehalten werden. Dies rührt von der Tatsache her, dass die Strömungsgeschwindigkeit dadurch geändert werden kann, dass (infolge von Aenderungen in den Adern des Patienten) der infundierte Flüssigkeitsstrom einen veränderlichen Widerstand erfährt und dass infolge des Absinken® des Flüssigkeitspegels im Infusionsgefäss der hydrostatisch© Druck abfSllt, Ausserdem wird die Strömungsgeschwindigkeit visuell an Hand der Träufelgeschwindigkeit beurteilt, und dies ist im wesentlichen eine Frage der Beurteilung auf Grund von Erfahrung.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Flüssigkeitsfördervorrichtung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile behoben sind.

Zu diesem Zweck ist eine Flüssigkeitsfördervorrichtung gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Regelsystem, durch das die Motordrehzahl auf einem bestimmten ¥ert gehalten wird, mit einem mit dem Motor gekoppelten Impulsgenerator, der zur Abgabe von Impulsen mit einer Frequenz, die proportional der Motordrehzahl ist, ausgebildet

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ist, so dass jeder Impuls einer festen Menge der von der Vorrichtung geförderten Flüssigkeit entspricht, mit einem Zähler zum Zählen der erwähnten Impulse, mit einem Schalter zum Abschalten des Motors und mit einem von Hand betätigbaren Begrenzer zur Voreinstellung der zu fördernden Flüssigkeitsmenge versehen ist, wobei der Impulszähler und der Begrenzer derart ausgebildet und mit dem Schalter gekoppelt sind, dass der Schalter den Motor abschaltet, wenn die geförderte Flüssigkeitsmenge, die durch die vom Zähler gezählten Impulszahl bestimmt wird, gleich der mittels des Begrenzers eingestellten Menge ist.

Infolge dieser Bauart kann die Motordrehzahl - und somit die Strömungsgeschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit - auf einen beliebigen Wert eingestellt und auf diesem gehalten werden. Die Verwendung einer peristaltischen Pumpe hat für Infusionszwecke den Vorteil, dass keine bewegten Ptinpenteile im Flüssigkeitsstromweg erforderlich sind und dass dieser Weg leicht sterilisiert und steril gehalten werden ■kann, weil die Flüssigkeit nicht mit den wirksamen Teilen der Pumpe in Berührung kommt. Infolge des Begrenzers kann der Pumpenmotor automatisch abgeschaltet werden, wenn die Vorrichtung die vorher eingestellte Flüssigkeitsmenge geliefert hat. Auf diese Weise hält die erfindungsgemässe Vorrichtung eine konstante Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aufrecht und liefert ohne Ueberwachung automatisch genau die erforderliche Flüssigkeitsmenge.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist das Regelsystem für den Pumpenmotor

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derart ausgebildet, dass die Motordrehzahl gemSss einem dem Regelsystem zugeführten Programm regelbar ist. Dies ist besonders zweckmässig, weil das Programm durch die Reaktion eines Patienten, dem eine Infusion verabreicht wird, beeinflusst werden kann, so dass die Notwendigkeit einer permanenten Ueberwachung des physischen Zustandes des Patienten sich erübrigt, weil die Strömungsgeschwindigkeit der Vorrichtung dabei von der Reaktion des Patienten auf die verabreichte Flüssigkeit abhängt. Es kann z.B. die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, bis bestimmte Aenderungen beim Patienten festgestellt werden, wonach die Strömungsgeschwindigkeit konstantgehalten, verringert oder auf Null herabgesetzt werden kann.

Die Vorrichtung enthält vorzugsweise eine Alarmvorrichtung, die betätigt wird, wenn die Motordrehzahl auf einen unannehmbaren Pegel ansteigt oder absinkt, z.B. infolge einer Störung im Regelsystem, Wenn die Flüssigkeitszuführungsflasche während der Verabreichung einer Infusion leer wird, könnte die Pumpe Luft fördern. Um diese Möglichkeit zu vermeiden, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung vorzugsweise mit Mitteln zur Bestimmung des Gewichts der Flasche und der Flüssigkeit versehen. Diese Bestimmungsvorrichtung gibt ein Alarmsignal, wenn das Gewicht unter einen vorherbestimmten Wert absinkt. Mittels dieses Alarmsignales kann z.B. der Motor abgeschaltet werden. "

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt.

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Die Vorrichtung gemäss der Erfindung enthält eine peristaltische Pumpe 1 mit einem biegsamen Rohr 2, durch das Flüssigkeit in der durch die Pfeile angegebenen Richtung gefördert werden soll. Das Ende 3 des Rohrs 2 ist so ausgebildet, dass es an eine die zu fördernde Flüssigkeit enthaltende Vorratsflasche 30 angeschlossen werden kann. Das Ende k des Rohres 2 ist der Austritt für die geförderte Flüssigkeit und kann z.B. an einen Patienten angeschlossen werden.

Die an sich bekannte peristaltische Pumpe 1 ist vom Rotationstyp, bei dem (nicht dargestellte) Rollen, die an einer rotierenden, von einer (gestrichelt dargestellten) Antriebswelle 6 angetriebenen Platte 5 befestigt sind, das biegsame Rohr 2 progressiv längs dem bogenförmigen Teil zusammenpressen, um die Förderwirkung herbeizuführen. Andere Ausführungsformen bekannter peristaltischer Pumpen können selbstverständlich auch Verwendung finden. Einer dieser Pumpentypen enthält eine umlaufende Welle, die sich parallel zu einem geraden Rohr erstreckt, wobei umlaufende Nocken auf der Welle angebracht sind, die Nockenrollen derart steuern, dass diese das Rohr an aufeinanderfolgenden Längsstellen zusammenpressen. Ein anderer Typ enthält ein gerades Rohr, das in der Längsrichtung durch mehrere Elektromagnete umgeben ist. Die peristaltische Wirkung wird dadurch erhalten, dass die Elektromagnete nacheinander erregt werden, z.B. mittels eines von einem Motor angetriebenen Drehschalters. Ueber einen Treibriemen 9 treibt ein Elektromotor 7 eine auf der Welle 6 sitzende Nockenscheibe 8 an. Die Nockensch ibe

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bildet zusammen mit einem elektrischen Schalter 11 einen Impulsgenerator. Im dargestellten Beispiel wird der Schalter je Umdrehung der ¥elle 6 fünfmal durch die Nockenscheibe 8 betätigt. Der Schalter 11 liefert somit fünf Ausgangsimpulse je Umdrehung der ¥elle. Diese Ausgangsimpulse werden einem an sich bekannten teilenden Zähler 12 zugeführt, dessen Teilverhältnis vorzugsweise veränderlich ist und der für eine bestimmte Zahl von aus dem Schalter 11 empfangenen Eingangsimpulsen einen Ausgangsimpuls liefert.

Diese Ausgangsimpulse werden einer elektromechanischen Zählvorrichtung 13 zugeführt, die einen Schalter 14 betätigt, wenn die gezählte Zahl einen vorherbestimmten Wert erreicht«, Diese Zählvorrichtung ist vorzugsweise vom rückwärtszählenden Typ und ist mit Ziffernrädern versehen, die von Hand auf einen beliebigen ¥ert einstellbar sind» Jeder dem Zähler zugeführte Eingangsimpuls setzt den Zählerstand um eins herab, und der Schalter 14, der, wenn der Zählerstand ungleich Null ist, normalerweise geschlossen ist, wird geöffnet, wenn der Nullstand erreicht wird. Es kann jedoch auch eine vorwärtszählende Zählvorrichtung Verwendung finden, die den Schalter selbstverständlich öffnen muss, wenn der Zählerstand einen von Hand einstellbaren Wert erreicht. Die Zählvorrichtung 13 kann auch ein elektronischer Zähler sein; all diese Zählvorrichtungen sind an sich bekannt und brauchen denn auch nicht näher beschrieben zu werden.

Eine Speisequelle 15 speist den Motor 7 über ein Regelsystem 16 und Speiseleitungen 17 und 20; der Schalter 14 und zwei weitere Schalter 18 und 19 sind in Reihe in die

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Leitung 17 eingefügt. Der Schalter 18 ist der übliche Ein-Aus-Schalter für die Vorrichtung, während die Wirkungsweise des Schalters 19 nachstehend beschrieben wird.

Das Regelsystem 16 ist an sich bekannt und enthält eine Servoschleifenschaltung, die ein drehzahlabhängiges Signal, das vom Motor über die Leitung 21 zurückgekoppelt wird, mit einem Signal vergleicht, das aus einer ( nicht dargestellten) von Hand einstellbaren Drehzahlrege!vorrichtung, z.B. einem Potentiometer, herrührt, um die Motor-drehzahl auf dem gewünschten, durch Einstellung der Drehzahlregelvorrichtung bestimmten Wert konstant zu halten. Solche Servoschleifen zur Konstanthaltung der Motordrehzahl sind allbekannt . Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist die Servoschleifenschaltung so ausgebildet, dass, wenn die Motordrehzahl zuviel vom erforderlichen eingestellten Wert abweicht, einer Alarmvorrichtung 22 ein Alarmsignal zugeführt wird, wodurch sie ein hörbares und/oder sichtbares Alarmsignal gibt. Dies ist einfach dadurch erzielbar, dass der Signalvergleichsschaltung ein Hoch-Niedrig-Grenzdetektor zugesetzt wird, so dass, wenn die Differenz zwischen dem rückgekoppelten Signal und dem Drehzahlregelsignal einen vorherbestimmten Wert erreicht, der Grenzdetektor betätigt wird und ein Alarmsignal gibt. Auch solche Schaltungen sind bekannt.

Die stabilisierte Motordrehzahl und somit die Fördergeschwindigkeit lassen sich dadurch ändern, dass die Einstellung des Potentiometers in Abhängigkeit vom physischen Zustand oder den Reaktionen des Patienten geändert wird.

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Das Potentiometer wird vorzugsweise mit einer Skala versehen, die in Einheiten der Strömungsgeschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit geeicht ist.

Die Motordrehzahl kann auch, oder zusätzlich, in Abhängigkeit von einem dem Regelsystem 16 zugeführten Programm geändert werden, das entweder vorherbestimmt ist oder, was in der Praxis häufiger der Fall ist, durch den physischen Zustand des Patienten bedingt wird, der durch Signale angegeben wird, die von einem oder mehreren am Patienten angebrachten Aufnehmern empfangen werden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nachstehend an Hand eines praktischen Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem je Umdrehung der Antriebswelle 6 die Pumpe 1 eine Flüssigkeitsmenge von 0,135 ml fördert. Weil je Umdrehung dem Zähler 12 fünf Impulse zugeführt werden, stellt ein Impuls eine Fördermenge von 0,027 ml dar. Dadurch, dass das Teilverhältnis des TeilungsZählers 12 auf 37 eingestellt wird, wird erreicht, dass der Zähler 12 je ml geförderte Flüssigkeit einen Impuls liefert. Auf diese Weise stellt jeder der Zählvorrichtung 13 zugeführte Impuls eine normierte metrische Volumen einheit, nämlich ein Milliliter dar. Die Zählvorrichtung kann nunmehr von Hand auf die erforderliche zu fördernde Flüssigkeitsmenge in ml eingestellt werden. Bei geeigneter Wahl des Rohrmasses, der Gestaltung der Nockenscheibe 8 und des Teilverhältnisses des Zählers 12 können selbstverständlich auch andere Einheiten Anwendung finden. Deshalb ist das Teilverhältnis des Teilungszählers 12 vorzugsweise einstellbar.

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Die Zählvorrichtung 13 wird auf einen Zählwert eingestellt, der die Zahl der von der Vorrichtung zu fördernden ml Flüssigkeit darstellt, d.h. die Gesamtdosis bei medizinischer "Verwendung. Durch die Einstellung der Zählvorrichtung wird der Kontakt des Schalters 1*f auf die vorstehend beschriebene Weise geschlossen. Dann wird der Schalter 18 betätigt, der die Pumpe einschaltet. Die Zählvorrichtung 13 zählt die Zahl der von der Pumpe geförderten ml und, wenn der Zählerstand gleich der eingestellten Gesamtdosis wird, öffnen sich die Kontakte des Schalters Ik, wodurch die Flüssigkeitszufuhr automatisch beendet wird.

Wenn die Zählvorrichtung 13 vom rückwärtszählenden Typ ist, sind in diesem Moment die Zähler 12 und 13 beide im Nullstand. Die Vorrichtung wird dann durch Betätigung des Schalters 18 von Hand ausgeschaltet. Wenn der Zähler 13 auf die erforderliche Dosis eingestellt und die Vorrichtung mittels des Schalters 18 eingeschaltet wird, wiederholt sich der Zyklus.

Es kann der Fall eintreten, dass die Zufuhr von Flüssigkeit beendet werden muss, bevor die durch die Einstellung der Zählvorrichtung 13 bestimmte Gesamtmenge erreicht ist. Dies erfolgt von Hand mittels des Schalters 18. In einem solchen Fall nimmt die Zählvorrichtung 13 und wahrscheinlich auch der Zähler 12 einen mittleren Stand ein. Die Zahlvorrichtung 13 ist vorzugsweise mit einem von Hand betätigbaren Rückstellknopf versehen, der betätigt wird, um die Zählvorrichtung auf Null zurückzustellen. Es ist selbstverständlich unerwünscht, dass die Pumpe Flüssigkeit fördern kann, während

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die Zählvorrichtung 13 unwirksam ist, d.h. während sie zurückgestellt wird. Deshalb wird ein Schalter 19» dessen Kontakte normalerweise geschlossen sind, in Reihe mit der Speiseleitung 17 geschaltet. Der Schalter ist derart an den Rtickstellknopf angeschlossen, dass sich seine Kontakte öffnen, wenn der Knopf betätigt wird, so dass der Pumpenmotor nicht arbeiten kann, solange der Knopf eingedrückt ist. Der Zähler kann, wie bereits erwähnt, einen Zwischenstand einnehmen und es ist einfach erzielbar, dass eine Betätigung des Rückstellknopfes nicht nur die Zählvorrichtung 13, sondern auch den Zähler 12 zurückstellt. Der Zähler 12, der vorzugsweise eine elektronische Vorrichtung in Form einer integrierten Schaltung ist, kann auch einfach derart ausgebildet sein, dass er jeweils bei Null anfängt, wenn die Speisespannung eingeschaltet wird.

Bei Verwendung der Vorrichtung zu dem Zweck, für den sie im wesentlichen geplant ist, d.h. für medizinische Anwendungen, ist die Gesamtdosis üblicherweise grosser als 25 ml. Deshalb war es nicht notwendig, dafür zu sorgen, dass der Zähler 12 jeweils auf Null zurückgestellt wird, weil die dadurch verursachte.maximal mögliche Variation der Dosierung ein ml - d.h. 4$ der Dosierung - beträgt; bei derartigen Anwendungen ist dies meistens zulässig.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel enthält eine Sicherheitsvorrichtung, die den Betrieb der Vorrichtung unterbricht, wenn der Fltissxgkeitsvorrat in der Flasche 30 zu Ende geht. Zu diesem Zweck wird die Flasche 30 mittels einer Schlaufe 25 an einem Gewichtsdetektor 26 aufgehängt,

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der z.B. einen elektrischen Schalter enthält, der betätigt wird, wenn das Gewicht der Flasche und der in ihr enthaltenen Flüssigkeit unter einen vorher bestimmten Wert absinkt, wodurch ein Alarmsignal gegeben wird, das angibt, dass die Flüssigkeit in der Flasche nachgefüllt werden muss. Erforderlichenfalls kann die Betätigung des auf das Gewicht ansprechenden Schalters die Förderung dadurch beenden, dass der Speisekreis unterbrochen wird. Diese Sicherheitsvorrichtung kann dadurch erweitert werden, dass zwei auf Gewicht ansprechende Schalter vorgesehen werden, von denen einer ein Alarmsignal gibt, wenn der Flüssigkeitspegel einen bestimmten Wert unterschreitet, während der zweite den Speisekreis unterbricht, wenn die Flasche fast leer ist (um die Förderung von Luft statt Flüssigkeit aus der Flasche zu verhindern). Auf diese Weise wird eine Aufsichtsperson darauf aufmerksam gemacht, dass die Flasche bald nachgefüllt (oder wie es üblicherweise der Fall ist, durch eine volle Flasche ersetzt) werden muss. Wenn die Flüssigkeit aus irgendeinem Grunde nicht rechtzeitig nachgefüllt wird, schaltet der zweite Schalter die Vorrichtung aus, wenn der Flüssigkeitsvorrat fast erschöpft ist.

Die Vorrichtung enthält vorzugsweise Mittel zur Erzeugung eines sichtbaren und/oder hörbaren Alarmsignals, wenn die Stromversorgung ausfällt.

Sämtliche beschriebene Alarmsysteme sind vorzugsweise in einer einzigen Anzeigevorrichtung 22 untergebracht, die für jede Alarmfunktion eine eigene sichtbare Anzeige gibt, so dass sich jeder Alarmzustand leicht identifizieren lässt,

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Die Anzeigevorrichtung kann mit einer Schallalarmvorrichtung, wie einer Klingel oder Summer versehen werden, die beim Auftreten jedes Alarmzustandes ein Schallsignal erzeugt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE t

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Flüssigkeitsfördervorrichtung rait einer von einem Motor angetriebenen peristaltischen Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Regelsystem, durch das die Motordrehzahl auf einem bestimmten Wert gehalten wird, mit einem mit dem Motor gekoppelten Impulsgenerator, der zur Abgabe von Impulsen mit einer Frequenz, die proportional zur Motordrehzahl ist, ausgebildet ist, sodass jeder Impuls einer festen Menge der von der Vorrichtung geförderten Flüssigkeit entspricht, mit einem Zähler zum Zählen der erwähnten Impulse, mit einem Schalter zum Ausschalten des Motors und mit einem von Hand betätigbaren Begrenzer zur Voreinstellung der zu fördernden Flüssigkeitsmenge versehen ist, wobei der Impulszähler und der Begrenzer derart ausgebildet und mit einem Schalter gekoppelt sind, dass der Schalter den Motor abschaltet, wenn die geförderte Flüssigkeitsmenge, die durch die vom Zähler gezählte Impulszahl bestimmt wird, gleich der mittels des Begrenzers eingestellten Menge ist.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator mit einem mit dem Pumpenantriebsystem des Motors verbundenen Nocken und mit einem durch diesen Nocken betätigbaren Schalter versehen ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass die Zahl der Pumpen« betätigungen des Schalters eine Anzeige der geförderten Flüssigkeitsmenge ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _f dass der Zähler mit einem Teiler versehen ist, dessen Teilverhältnis einstellbar ist.

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4, Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer aus einer Zählvorrichtung besteht, die, nachdem sie eine einstellbare Impulszahl gezählt hat, ein Signal abgibt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählvorrichtung durch das Ausgangssignal des Teilers betätigt wird,

6· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorregelsystem derart ausgebildet ist, dass die Motordrehzahl gemäss einem dem Regelsystem zugeführten Programm regelbar ist. 7· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Detektionsmittel zur Detektion der Flüssigkeitsmenge in einer Vorratsflasche, aus der der Pumpe Flüssigkeit zugeführt wird, vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, dass sie ein Alarmsignal geben, wenn diese Flüssigkeitsmenge einen vorherbestimmten Wert unterschreitet. 8, Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel aus einem auf Gewicht ansprechenden Schalter bestehen, der so ausgebildet ist, dass er schaltet, wenn das Gewicht der Flasche und der in ihr enthaltenen Flüssigkeitsmenge unter einen vorherbestimmten Pegel absinkt.

9« Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die ein Alarmsignal geben _t wenn die Motordrehzahl bestimmte Geschwindigkeitsgrenzen über- bzw. unterschreitet.

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