DE2350976A1

DE2350976A1 - Verfahren und vorrichtung zum auskleiden von rohren

Info

Publication number: DE2350976A1
Application number: DE19732350976
Authority: DE
Inventors: Takezo Takada
Original assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Current assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1974-04-25
Also published as: GB1416947A; BR7308148D0; CH573299A5; CA1009832A; BE806137A; DK139243A; AU474369B2; ES419712A1; IL43417A0; DE2350976C2; FR2203698A1; DK139243B; EG11479A; JPS4961713A; DK139243C; ZA737831B; IL43417A; NL7313858A; IT997318B; AU6157673A

Description

TAKATA KOJYO CO.,LTD., No. 10, Mori Buildung 28 Sakuragawa-sho,, Nishikubo, Shiba, Minato-ku, Tokio, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Auskleiden von Rohren

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Reparatur von Rohrer, Leitung u.dgl. und befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren zur Reparatur von Großrohren (=Rohren mit großem Durchmesser), welche nur schwer zugänglich sind und beispielsweise unter Flur als Abwasserkanalleitungen oder Versorgungsleitungen für Wasser, Gas u.dgl. verlegt sein können. Lange Großrohre werden im großen Umfang zum Fördern von flüssigen oder gasförmigen Medien eingesetzt, beispielsweise als Kanalisationsrohre, Wasserleitungen, Gashauptleitungen sowie andere Funktionsleitungen_o Derartige Rohre und Leitungen sind in ihrer vollen Länge gewöhnlich nur mit großer Schwierigkeit zugänglich, sei es, daß sie unter Flur verlegt sind oder sich an abgelegenen Gebieten befinden. Ferner erfordern diese Rohre häufig schnelle Reparatur, da sie oft brechen, oder in anderer Weise beschädigt werden. Diese Beschädigung ist üblicherweise eine Folge solcher Ereignisse wie plötzliche oder beträchtliche Veränderungen der Druckdifferenz zwischen Innerem und Äußerem des Rohres₉ von Gründunqsarbeiten

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in der Umgebung oder von Erdbewegungen aus vielfältigen Anlassen, beispielsweise auch aufgrund von Korrosion oder Erosion. Um die durch die unter Flur verlegten Rohre ermöglichte Dienstleistung in der beabsichtigten Weise auf— rechtzuhalten^müssen schwerwiegende Leckagen sofort entdeckt und repariert werden; eine derartige Reparatur erfordert aewöhnlich den Ersatz eines beträchtlichen Stückes des Großrohres, weil die Reparatur eines Rohrabschnittes lediglich durch Verschweißen, oder Flicken gewöhnlich wenic zufriedenstellend und überdies noch sehr schwierig auszuführen ist. Jedoch ist insbesondere bei Unterflur-Rohren der Ersatz des Rohres ziemlich schwierig, aufwendig und sehr zeitraubend und damit in beträchtlichem Umfang unwirtschaftlich, weil das Rohr mit Ausnahme der schwachen Stellen und der Bruchstellen strukturell noch immer insgesamt unbeschädigt ist und daher eine hohe Lebensdauer— erwartung besitzt. Man muß nicht nur einen Graben länas der ganzen Länge des zu ersetzenden Rohrabschnittes ausheben, um seinen Ersatz zu. ermöglichen, sondern der Transport des Großrohres zu und von der Reparaturstelle ist schwierig, teuer, zeitraubend, weil das Unigehen mit derartigen Rohren fast ausnahmslos den Einsatz von Schwerlastkränen u.dgl. erfordert. Daher ist die übliche Wartung und der übliche Unterhalt von Unterflur-Rohren und Hauptleitungen sehr aufwendig5 zeitraubend und in vielerlei Hinsicht wenig zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Reparatur beschädigter oder schadhafter Rohre, Leitungen u.dgl. vorzuschlagen« Insbesondere soll mit dem Verfahren und der dazu gehörenden Vorrichtung die Reparatur von Lecks in mediumführenden Rohren, Leitungen u.dgl. von großem Durchmesser ermöglicht werden. Mit der Erfindung sollen sich Lecks in Unterflur verlegten oder in anderer Weise schwer zugänglichen Rohren, Leitungen reparieren lassen. Selbstverständlich soll die Er-

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findung einfach anwendbar, zuverlässig im erreichbaren Ergebnis, relativ schnell ausführbar, an vielfältige Anwendungsfälle anpassbar und ohne Spezial-Fähigkeiten durchführbar sein.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Reparatur eines leckenden Rohres vor, innerhalb und längs eines ein Leck besitzenden Rohrabschnittes ein Rohr aus einer synthetischen, organischen Polymerharzverbindung einzubringen, unter Druck stehendes Gas in das Rohr einzuführen, während es in einem weichen Zustand sich befindet, das Rohr bis zur engen Anlage an die Innenfläche des schadhaften Rohres auszudehnen und dann das Aushärten des Auskleidungsrohres herbeizuführen, während es in seinem voll expancierten Zustand ist. Die Harzverbindung kann thermoplastisch, beispielsweise ein thermoplastisches Polyvinylchlorid oder Polyolefin ο.dgl. sein, oder kann auch ein unbehandeltes, weiches, wärmeabbindendes Harz sein, das ein in der Wärme das Aushärten aktivierendes Mittel oder überhaupt ein Abbindemittel und ein in der Wärme das Abbinden hemmendes Mittel enthält. Beispiele geeigneter wärmeabbindender Verbindungen sind in der·belgischen Patentschrift 772 973 beschrieben. In diesem Fall wird ein thermoplastisches Harz—Auskleidungsrohr verwendet, das nach dem Aufwärmen und Aufweiten vorteilhafterweise abkühlen kann, ehe der Druck in seinem Inneren abcrelassen wird, wohingegen bei Verwendung einer wärmeabbindenden Harzröhre der Druck und die Wärme solange aufrechterhalten werden, bis das Rohr abgebunden hat. Die Rohraußenseite oder die Innenfläche des zu reparierenden Rohres können mit einem Kleber versehen sein, vorzugsweise mit einem temperaturempfinlichen Kleber, um eine Geeignete Verbindung zwischen dem Außen-und dem Innenrohr an den sich gegenüberliegenden Flächen sicherzustellen. Das Auskleidungsrohr wird vorteilhafterweise mit natürlichen

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oder synthetischen Fasern verstärkt, beispielsweise mit Polyester, Polyamid, Glasfasern o.dgl. Es erweist sich als besonders zweckmäßig, wenn sich die Fasern in peripherer und in Längsrichtung erstrecken, wobei die peripheren Fasern eine hohe nicht erholbare Dehnung und die längsliegenden Fasern nur eine geringe Dehnung besitzen. Zweckmäßig ist in dem Auskleidungsrohr zur Verstärkung ein Gewebe eingebettet, in welchem sich die Kette in Längsrichtung erstreckt und niedrige Dehnung hat, wohingegen der Füller sich in peripherer Richtung erstreckt und hohe Dehnung besitzt, beispielsweise ungestrecktes oder wenig gestrecktes Polyester, Garn oder Polyamidgarn ist.

Das verbesserte Verfahren wird mit besonderem Vorteil bei der Reparatur geplatzter oder gerissener Unterflur-Rohre, wie beispielsweise Versorgungsleitungen, benutzt. Wenn nicht vorhanden, werden Mann- oder Revisions-Löcher an gegenüberliegenden Enden der gebrochenen Röhrabschnitte gegraben, nachdem das Rohr in geeigneter Weise entleert wurde und der Abschnitt von den benachbarten Abschnitten abgetrennt wurde, um auf diese Weise Zugang zu dem Inneren des schadhaften Abschnittes zu bekommen. Das zusammengelegte Einschubrohr wird in das gesäuberte Rohr eingesetzt und durch Stirnplatten an den Rohrstirnflanschen festgeklammert, woraufhin dann heißes Druckmedium, beispielsweise Luft, durch das Rohr in Umlauf gebracht wird, bis es sich erweitert und abgebunden hat, wenn es aus einem wärmeabbindenden Harz besteht· Die Stirnplatten werden dann entfernt und der reparierte Rohrabschnitt wird dann wieder an die benachbarten Rohrabschnitte angeschlossen. Bei Kanalisationsrohren befinden sich Mannlöcher gewöhnlich an gegenüberliegenden Enden von hintereinanderliegenden Rohrabschnitten, so daß irgendwelches Graben, Abtrennen und Wiederanschließen nicht notwendig ist. Darüber hinaus kann das erläuterte Auskleidverfahren auch auf unbeschädigte Rohre vor dem Verlegen angewandt werden. Das Verfahren ist einfach, zuverlässig und

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schnell und erfordert nur wenig spezialisierte Arbeit.

Die vorstehenden sowie weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wirdo Jm einzelnen zeigen;

Figο 1 einen Querschnitt durch einen Abschnitt des Auskleidrohres, das mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattet ist;

Fiq_o 2 einen Längsschnitt durch ein unter Flur verlegtes und schadhaft gewordenes Rohr mit den Vorberextungsmaßnahmen zu seiner Reparatur; und

Figo 3 eine .der Fig_o 2 ähnliche Darstellung_? wobei die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens deutlich wirdo

Gemäß dem in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführunqsbeispiel der Erfindung zur Reparatur eines unter Flur, verlegten Rohrleitungsstückes bezeichnet der Buchstabe A im allgemeinen das Auskleidungsrohr₉ während der Buchstabe B das unter dem Erdreich 12 liegende, be= schädigte Rohr bezeichnet_s i-iobei das Erdreich 12 natürlich gepflastert oder ungepflästert sein kann₉ was von den jeweiligen Umständen abhängte An der Rohrleitung B er= kennt man in ihrem unreparierten Zustand eine Bruchsteile oder eine -Lecköffnung 4 mit nach innen weisenden,aufgerauhten Kanten 4% wobei der Schutt 5 aus dem Durchbruch 4 sich auf dem Boden des Rohres B unter der Öffnung 4 angesammelt hat«

Das Ausicleidungsrohr A weist einen Korpus oder eine Matrix 3 aus einem thermoplastischen Harz oder einer weichen₉ in der Wärme erhärtenden Harzverbindung von oben erwähnter Eigenschaft mit einem latenten Aushärter oder Vernetzer auf. Als Beispiel für eine geeignete Harzverbindung in einem latenten wärmeaushärtenden Zustand sei das folgende genannt:

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Bestandteil Gewichtsfeile

Polyvinyl-Chlorideresin 100

Acrylester wärirehärtender
Piastifizierer

(Tetraäthylen-Glycol-Dimethacrylat) 40

Diiso-Octylphthalat · 20 Stabilisierer (Cd.Ba Stearat) 3

Wärrneaushärtender Auslöser
(Di-t-butyl-Perbenzoat) 2

Das Harz ist in seinem normalen, unbehandelten Zustand bei Zimmertemperatur außerordentlich flexibel und besitzt eine Härte von etwa 85 (Shore D) bei ?0 C. Die ■ Stärke des Rohres A betragt vorzugsweise zwischen 2mm und 100 mm.

Die Fatrix 3 enthält eingebettet und mit ihr verbunden ein zylindrisches verstärkendes Gewebe mit sich in Längsrichtung erstreckenden Fasern 1 und sich in periphere^ Richtung erstreckenden Fasern 2, deren Zusammensetzungen bereits oben erläutert wurden» Die Fasern oder G.'rne und 2 sind vorteilhafterweise verwebt und bilden eine Kette bzw. einen Schuß oder eine Füllung. Die Fette 1 besitzt geringe Dehnung und ist beispielsweise streckunqsorientiertes Polyester oder Polyamid oder Glasfasern o. dgl», während die Füllung oder der Schuß 2 eine hohe Dehnbarkeit besitzt, beispielsweise ungereckte Polyesteroder Polyamidfasern· Beispielsweise kann die Kette 1 eine Dehnung von 10% und der Schuß oder die Füilunq 2 eine Dehnung von 100% besitzen, wobei eine maximale Dehnung bzw. ein Bruch bei mindestens 600% auftritt, und wobei eine nicht erholbare Dehnung von mindestens 25% vorliegt.

Bei der Reparatur beschädigte Rohrabschnitte B mit den Anschlußflanschen 6 an den gegenüberliegenden Enden wird das Rohrsystem im Falle einer unter Druck stehenden Gas-

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leitung oder Wasserleitung von Wasser oder Gas entleert, wobei der Zuganq zu den Stirnseiten des Rohrabschnittes B durch bereits vorhandene Mannlöcher möglich ist oder dadurch erhalten werden kann, daß Mannlöcher oder Gruben 7 und 7¹ an gegenüberliegenden Stirnseiten des Rohrabschnittes B gegraben werden und kurze Verbinderstücke 6·, die den Rohrabschnitt B mit gegenüberliegenden Rohrabschnitten verbinden, entfernt werden. Die Löcher 7 können manuell oder in üblicher Weise auch maschinell gegraben werden. Wenn der Zugang zu den gegenüberliegenden Stirnseiten des Rohrabschnittes B möglich ist, wird der Schutt 5 entfernt und die Innenfläche des Rohrabschnittes B gesäubert.

Die Vorrichtung sum Einbringen des Rohres A in das gesäuberte, beschädigte Rohr B umfaßt ein Paar mit mittiqen Öffnungen versehene Stirnplatten 9 und 9*, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser der Rohrstirnflansche 6 entspricht, wobei geeignete Mittel dafür vorgesehen sind, die Stirnplatten 9 und 9' lösbar hermetisch an dem jeweiligen Flansch 6 zu verklammern, beispielsweise, indem die Stirnplatten und Flansche mit entsprechenden Abstand aufweisenden Öffnungen zum Einsetzen von Bolzen versehen sind, die dann fest angezogen werden können. Ein tragbarer Luftheizer 10 üblicher Bauart besitzt einen Auslaß, der über einem flexiblen Schlauch mit der Einlaßöffnung der Stirnplatte 9 verbunden ist, und besitzt einen Einlaß, der mit dem Auslaß eines motorgetriebenen Luftgebläses 10 verbunden ist, dessen Einlaß seinerseits über einen flexiblen Schlauch mit der Öffnung in der anderen Stirnplatte 9« verbunden ist. Übliche Einrichtungen sind zur Regulierung der Temperatur der umlaufenden Luft vorgesehen, die von der Heizeinheit 10 erwärmt wird, indem die Einheit 10 in bekannter Weise gesteuert wird. Weiter sind Einrichtungen dafür vorgesehen, zusätzliche Luft in den Kreislauf gelangen zu lassen, um den Druck

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in dem System zu erhöhen für den Fall, daß die Wärmeausdehnung nicht ausreichen sollte, das Rohr A zu expandieren; der Druck kann natürlich in anderer Weise reguliert werden.

Beim Einbringen des Rohres A, dessen Außendurchmesser beträchtlich kleiner ist als die lichte Weite des Rohres B, in das Innere der Röhre B, wird ein Abschnitt 8 des Rohres A über die gesamte Länge des Rohres B eingesetzt, während die gegenüberliegenden Enden aufgeweitet werden, nach außen umgebördelt werden, dabei Stirnflanschen ergeben, die zwischen die jeweilige Stirnplatte 9 und 9· und den zugehörigen Rohrflansch 6 eingeguetscht werden, wenn die Stirnplatten mit den Flanschen 6 verklammert werden. Der Heizer 10 und das Gebläse 11 werden dann eingeschaltet, so daß die Luft aufgewärmt und durch den Rohrabschnitt 8 in Zirkulation gebracht wird, wobei die Zirkulierende Luft expandiert und darüber hinaus unter Druck gesetzt werden kann, indem zusätzliche Luft einqepumpt wird, wobei die aufgeheizte umlaufende Luft bei erhöhtem Druck den Rohrabschnitt 8 erweitert und die peripheren Fasern 3 nicht erholbar dehnt, so daß der erweiterte Rohrabschnitt 8' sich fest an die Innenseite des Rohres B anschmiegt und anlegt, wobei die Bruchstelle 4 wie auch die gesamte Innenfläche des Rohres ausgekleidet werden. Die heiße umlaufende Luft wird solange in Umlauf gehalten, bis das Harz des Rohres abgebunden hat; beispielsweise bei dem oben angegebenen speziellen Harz wird die Luft bei Zimmertemperatur von etwa 40⁰C bis zu etwa 200⁰C über eine Zeitspanne von 10 bis 500 Minuten hinweg in Zirkulation gehalten, wobei die Fasern 2 durch Recken orientiert wurden, und ihre gereckte Kondition beibehalten, und zwar vermöge ihrer Streckung»

Nachdem das Harz abgebunden.hat oder vernetzt ist, werden

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der Heizer 10 und das Gebläse 11 abgeschaltet und der Druck aus dem System abgelassen, das aufgeweitete Rohr abgekühlt sowie die Stirnplatten von den Flanschen 6 abgenommen und durch die Löcher 7 entfernt. Der Rohrabschnitt B wird dann wieder mit Hilfe der Anschlußstücke 6· mit den benachbarten Rohrabschnitten verbunden und ■es werden schließlich je nach Wunsch die Löcher 7 wieder aufqefüllt.

Man bemerke, daß in dem oben erwähnten Arbeitsablauf das aufgeweitete Rohr 8' gewöhnlich an der Innenfläche des Rohrabschnittes B festgeklebt wird, obgleich dies nicht notwendig ist, speziell wenn die Härte des aufgeweiteten Rohres 8' mindestens ein Selbsttragen des Rohres bei nicht vorhandenem Innendruck ermöglicht, sei es nun, daß das Harz thermoplastisch oder in der Wärme erhärtend ist. Jedoch ist es in vielen Fällen erwünscht, daß das Auskleidungsrohr und daß das zu reparierende Rohr aneinanderhängen; wenn sich daher ein Verbinden bei dem oben dargestellten Arbeitsablauf nicht normalerweise erreichen läßt, wird eine Kleberschicht, die vorteilhafterweise wärmeempfindlich oder wärmeaktivierbar ist, auf die Außenseite des Auskleidungsrohres 8 oder die Innenfläche des Rohrabschnittes B aufgebracht, so daß sie fest an den gegenüberliegenden Flächen miteinander verbunden werden.

Dem Fachmann sind an der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung mancherlei Änderungen geläufig, ohne daß dadurch von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird. Insgesamt wurde ein Verfahren zur Reparatur gebrochener oder in anderer Weise beschädigter oder geschwächter Rohre von großem Durchmesser, beispielsweise von ünterflur-Wasser- oder Kanalisations-Rohren- beschrieben, bei dem die qegenüberliegenden Stirnseiten des Rohres zur Gewinnung eines Zuganges geöffnet werden, der Schutt aus dem Inneren des Rohres beseitigt und die Innenfläche geglättet wird. Ein

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Auskieidungsrohr aus synthetischera organischem Harz mit peripher dehnbaren Fasern verstärkt - wobei das Harz entweder thermoplastisch oder in dar Wärme aushärtend sein kann und sich in einem unbehandelten Zustand befindet — wird in das zu reparierende Rohr ein— aesetzt und an den Stirnseiten mit Stirnplatten verklammert und in enqe Anlage mit dem zu reparierenden Rohr durch heiße umlaufende unter Druck stehende Luft aufgeweitet. Eine oder beide der aufeinander zu weisenden Flächen des zu reparierenden Rohres und des Auskleidungs— rohres können mit einem wärmeempfindlichen Kleber versehen sein; wenn das Harz des Auskleidungsrohres in der Wärme abbindet, wird die Heißluft so lange durch das Rohr aeleitet, bis ein Abbinden des Harzes erreicht ist. Danach wird das reparierte Rohr an seinen Stirnflanschen wieder mit den gegenüberliegenden, benachbarten Rohrteilen verbunden.

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Claims

A η s ρ r ü c h e

Verfahren zum Auskleiden eines Rohres, dadurch gefennzeichnet, daß in das Rohr (B) eine synthetische, organische Polymerharz·= Röhre (8) eingesetzt wird, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des -Rohres (B) ist; daß die Röhre_p während sie in einem weichen, flexiblen Zustand sich befindet, in enge Anlaoe an die Innenfläche des· Rohres (B) auf geweitet wird mit Hilfe eines Druckmediums in der Röhre (8); und daß der Mediumdruck abgelassen und die Röhre Bbaekühlt wird, während sie an dem Rohr anliegt.
2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß.die Röhre eine in der Wärme abbindende Harzverbindung aufweist; und daß das Druckmedium aufgeheizt und durch die Röhre (8) in Umlauf gesetzt wird, bis das Harz im wesentliehen abgebunden hato
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Röhre verstärkende Fasern (2) eingebettet sind, die sich peripher erstrecken.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern hohe Dehnung besitzen und bei Aufweiten der Röhre (8) nicht erholbar gedehnt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern den Schuß bzw» die Füllung eines in der Röhre eingebetteten Gewebes bilden_β

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6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnplatten (9,9·) vor die Stirnseite des Rohres B gebracht werden; daß die Ränder der Röhre (8) zwischen den Stirnplatten und entsprechenden Stirnflanschen (6) des Rohres (B) festgelegt werden: und daß heißes Gas durch die Röhre durch öffnunqen in den Stirnplatten geleitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine der einander gegenüberliegenden Flächen des Rohres (B) oder der Röhre (8) vor der Aufweitung der Röhre Kleber aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz thermoplastisch ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (B) einen ersten Unterflurabschnitt aufweist, der an gegenüberliegenden Stirnseiten an benachbarte zweite Rohrabschnitte angeschlossen ist; daß Löcher an den gegenüberliegenden Stirnseiten des ersten Rohrabschnittes gegraben werden, der erste Rohrabschnitt von den zweiten Abschnitten qetrennt wird, um Zugang zu dem ersten Abschnitt zu gewinnen; und daß die Röhre (8) in den ersten Rohrabschnitt (B) vor der Aufweitung der Röhre eingebracht wird.
10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizer (10) und ein Gebläse (11) an zwei Stirnplatten (9,9·) über flexible Schläuche angeschlossen sind; und daß die Stirnplatten mit stirnseitigen Flanschen eines Rohrabschnittes dicht befestigbar sind.

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