DE2424041C2 - Faseroptisches Band und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Faseroptisches Band und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2424041C2
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Antonio Ferrentino
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Description

die einander zugewandten Flächen der Folien auf eine Temperatur erhitzt werden, die niedriger als die Temperatur des Erweichungspunktes des die Tragfolie bildenden Materials ist
8. Optisches Kabel, dadurch gekennzeichnet daß es wenigstens ein faseroptisches Band (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält
9. Optisches Kabel nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere faseroptische Bänder (22, 23, 24) um ein zentrales Tragelement (20) gewickelt werden, das zuvor mit einer Lage (21) aus synthetischem, thermoplastischem Material, welchem Kohlenruß zugegeben ist überzogen worden ist und daß jedes der Bänder wenigstens eine Folie einer bestimmten Farbe aufweist
Die Erfindung betrifft ein faseroptisches Band mit wenigstens zwei Folien aus Kunststoffmaterial, zwischen denen ein Bündei optischer Fasern eingebettet ist und die miteinander verbunden bzw. versiegelt sind.
Bei einem faseroptischen Band der genannten Art (DE-OS 15 72 857) sind die optischen Fasern mit den Folien verklebt Damit nun bei Beanspruchungen eine Beschädigung der-optischen Fasern· nicht auftritt und demgemäß das faseroptische Band robust und bruchfest ist, ist es bei einer solchen Ausführung notwendig, daß die Folien aus einem Material bestehen, dessen Dehnung der Dehnung des Materials der optischen Fasern praktisch gleich ist Damit ist aber die Anzahl oder die Art der für die Folien zu verwendenden Materialien außerordentlich eingeschränkt. Ein weiterer Nachteil des bekannten faseroptischen Bandes besteht darin, daß als zusätzliches Material ein Klebstoff verwendet werden muß, der nicht an dem Material der optischen Fasern, sondern auch an dem Material der Folien gut haften muß. Da das Material der Fasern ein ganz anderes als das Material der bandförmigen Träger ist, muß daher ein teurer Spezialkleber verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein faseroptisches Band der einleitend genannten Art so auszuführen, daß ein robustes und bruchfestes Band auch dann erhalten werden kann, wenn das Material der Folien größere Dehnung als das Material der optischen Fasern hat. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß dii Folien aus synthetischem, thermoplastischem, mit den Fasern nicht verklebendem Material bestehen, und daß die Fasern jeweils einem gewellten Weg folgen, dessen Länge die Länge der Folien zwischen denen die Fasern eingebettet sind, um nicht mehr als 10% überschreitet.
Wird ein zusammengesetztes faseroptisches Band gemäß der Erfindung gebildet, so ergibt es sich zufolge der Natur des für die Folien verwendeten Materials, daß eine Verklebung zwischen den optischen Fasern und dem Material der Folien nicht stattfindet. Es ist allgemein bekannt, daß thermoplastische Materialien gegenüber oder in Verbindung mit anderen Materialien praktisch nicht klebfähig sind. Als Folge dieser Tatsache ergibt es sich, daß bei der Herstellung eines faseroptischen Bandes gemäß der Erfindung die optischen Fasern in seitlichem Abstand voneinander jeweils in einer Art geschlossenem Kanal angeordnet sind, dessen obere Seite und untere Seite jeweils von dem Material der oberen Folie bzw. der unteren Folie gebildet ist, und
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deren Seitenwände durch Material der Folien gebildet ist, wenn diese zur Fertigstellung des zusammengesetzten faseroptischen Bandes im erwärmten Zustand gegeneinandergedrückt werden. Da selbstverständlich eine Verbindung zwischen den beiden Folien nur in denjenigen Bereichen stattfinden kann, in denen sich keine optischen Fasern befinden, haben die Kanäle, in denen die optischen Fasern angeordnet sind, praktisch die gleiche gewellte Gestalt wie die Fasern selbst Dies bedeutet, daß, wenn Zugbeanspruchung an das zusammengesetzte faseroptische Band angelegt wird, die gewellten Kanäle verlängert und damit gestreckt werden. Gleichzeitig damit werden auch die in den Kanälen befindlichen optischen Fasern gestreckt, wobei sie sich relativ zu dem Material der Folien bewegen können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein faseroptisches Band dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel optischer Fasern Fasern in einer Anzahl bis zu 50 enthält, die Breite des Bandes vorzugsweise nicht größer als 30 mm ist, und daß die Fasern einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 und 0,01 mm haben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Kohlenmaterial Kohlenruß.
Vorzugsweise kann das synthetische thermoplastische Material ein Polyolefin, fluoriniertes Polyolefin, Polyvinylchlorid, ein Polyamid und/oder ein Polyester sein.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Bandes gemäß der Erfindung, bei dem zwischen zwei gegenüberliegenden Zylindern zwei Folien aus synthetischem, thermoplastischem Material hindurchgeführt werden, die Folien zuvor auf ihren einander zugewandten Flächen auf eine Temperatur erhitzt werden, die höher als die Temperatur des Erweichungspunktes des synthetischen thermoplastischen Materials liegt, die Folien den beiden Zylindern derart zugeführt werden, daß ein Bündel von im Abstand nebeneinanderliegenden optischen Fasern zwischen den beiden Folien aus synthetischem, thermoplastischem Material angeordnet und auf eine dieser Folien gelegt wird, wobei mittels wenigstens eines der beiden Zylinder ein Druck auf die die optischen Fasern zwischen sich tragenden Folien während ihres Durchtritts zwischen den Zylindern ausgeübt wird und das auf diese Wefce erhaltene Band narh gegebenenfalls durchgeführter Abkühlung gesammelt wird.
Gegenüber einem bekannten Verfahren (US-PS 35 13 045), bei welchem isolierte elektrische Leiter oder andere mit Kunststoff überzogene lange Elemente mit den Folien zu einem flachen Band vereinigt werden, ist ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen eines faseroptischen Bandes gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern beim Einführen zwischen die beiden Folien in der gemeinsamen Folienebene periodisch hin- und herbewegt werden.
Mit einem Verfahren gemäß der Erfindung kann die Anordnung der optischen Fasern zwischen den Folien entlang eines gewellten Weges bequem erhalten werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß Folien mit einer Breite, die größer als die Breite des zu bildenden faseroptischen Bandes ist, verwendet werden, die Folien an den aneinander zugewandten Flächen in der mittleren Zone erhitzt werden, und daß vor dem Sammeln des Bandes die mit Bezug auf die ge\» jnschte Breite des erhaltenen
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Bandes überschüssigen Seitenteile abgeschnitten werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Folien verwendet mit einer Breifc entsprechend der Breite des zu erhaltenden Bandes, auf jede Folie an der Fläche, die der zu erhitzenden Fläche gegenüberliegt, eine Tragfplie gleicher Breite aufgelegt wird aus synthetischem, thermoplastischem Material mit einem Erweichungspunkt, der höher als der ο Erweichungspunkt des die ersten Folien bildenden Materials ist, und daß die einander zugewandten Flächen der Folien auf eine Temperatur erhitzt werden, die niedriger als die Temperatur des Erweichungspunktes des die Tragfolie bildenden Materials ist
Die Erfindung umfaßt schließlich ein optisches Kabel, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es wenigstens ein faseroptisches Band gemäß der Erfindung enthält
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden bei einem optischen Kabel gemäß der Erfindung ο mehrere faseroptische Bänder um ein zentrales Tragelemedt gewickelt das zuvor mit einer Lage aus synthetischem, thermoplastischem käateriaL welchem Kohlenruß zugegeben ist überzogen worden ist, und daß jedes der Bänder wenigstens eine Folie einer bestimmten Farbe aufweist
Ein optisches Kabel gemäß der Erfindung besitzt den Vorteil hoher Biegsamkeit als Folge der Gleitbewegung, welche die Windungen der Bänder mit Bezug aufeinander ausführen können,
jo Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert
F i g. 1 zeigt ein faseroptisches Band gemäß der Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind, um den Aufbau des Bandes besser zu zeigen.
J5 Fig.2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Ausführen der verschiedenen Schritte eines Verfahrens zum Herstellen des faseroptischen Bandes.
Fig.3 zeigt ein optisches Kabel, gebildet durch mehrere Bänder gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein faseroptisches Band 1, welches aus zwei Folien 2 und 3 aus synthetischem, thermoplastischem, mit den Fasern 4 nicht verklebendem Material gebildet ist, wobei jede Folie 2, 3 eine Dicke entsprechend einem Bruchteil eines Millimeters hat In die Folien 2,3 sind optische Fasern 4 in einem gewellten Weg eingebettet
Wie bekannt, sind optische Fasern Fasern aus Glas oder synthetischem Kunststoffmaterial sehr kleinen Durchmessers in der Größenordnung von 0,1 bis 0,01 mm. Solche Fasern sind durch einen rohrartigen Kern und einen Mantel gebildet, dessen Brechungsindex kleiner als der des Karnes ist, beispielsweise 1,5 bis 1,52 gegenüber 1,56 bis 1,64 beträgt Zufolge dieses Unterschiedes der Brechungszahl zwischen den den Kern und den Mantel bildenden Materialien wird das an einem Ende der Faser eintretende Licht innerhalb der Faser selbst vollständig reflektiert und kann entlang der Achse der Faser, selbst wenn die Faser gebogen ist, bis zum anderen Ende der Faser übertragen werden. Durch Verwendung besonderer Arten hochtransparenten Glases kann weiterhin erreicht werden, daß der anfängliche Impuls am Austrittsende der Faser praktisch kaum schwächer austritt
Das oben beschriebene Band 1 kann eine große Anzahl optischer Fasern 4 enthalten, vorzugsweise bis zu 50 optische Faseui 4, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Fasern 4 einen Durchmesser von 0,1 bis 0,01 mm haben, und daß die Breite des Bandes 1
vorzugsweise nicht größer als 30 mm ist. Die Teilung des gewellten Weges der optischen Fasern 4, die zwischen den Folien 2, 3 aus thermoplastischem, synthetischem Material enthalten sind, ist für die Wirkung der Erhaltung eines zusammengesetzten Bandes gemäß der Erfindung nicht relevant. Sie kann nach Wunsch geändert werden, vorausgesetzt, daß die Abwicklung des gewellten Weges eine Länge hat, welche die Länge der Folien 2,3 um nicht mehr als 10% Oberschreitet.
Das Band 1 ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der optischen Fasern 4, selbst wenn viele optische Fasern 4 vorhanden sind Gleichzeitig wird zufolge des gewellten Weges der Fasern 4 zwischen den das Band 1 bildenden Folien 2, 3 und zufolge der elastischen is Eigenschaften, die für diese Folien 2,3 typisch sind, der Vorteil erhalten, daß, wenn das Band 1 im Verlaufseiner Anwendung Zugbeanspruchung oder Biegebeanspruchung innerhalb der elastischen Grenaen der Folien 2.3 unterworfen wird, die optischen Fasern 4 praktisch kaum gespannt oder beansprucht werden.
Die optischen Fasern 4, die zwischen den Folien 2,3 in großer Anzahl vorhanden sind, sind vorzugsweise voneinander isoliert, um zu verhindern, daß die Lichtübertragung in einer Faser 4 durch Lichtemission beeinträchtigt oder gestört werden kann, die aus benachbarten optischen Fasern 4 kommt. Hierfür sind die das Band 1 bildenden Folien 2,3 aus synthetischem, thermoplastischem Material gebildet, welchem Kohlenruß zugegeben ist
Das die Folien 2,3 bildende synthetische thermoplastische Material kann Polyäthylen oder ein anderes Polyolefin, Polyamid oder ein Polyester sein, oder es kann aus Kombinationen der Materialien in Form von Schichtfolien bestehen.
F i g. 2 zeigt die verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Bandes 1 anhand einer schematisch dargestellten Vorrichtung, bei welcher gegenüberliegende Zylinder 5 und 6 vorgesehen sind, zwischen denen die Einzelteile des Bandes 1 hindurchgehen und das Band gebildet wird. Die Folien 2 und 3 haben eine Breite, die größer als die Breite des zu erhaltenden Bandes 1 ist, und sie werden von einer Rolle 7 bzw. 8 den Zylindern 5 und 6 zugeführt Außerdem werden die Folien 2, 3 unmittelbar vor ihrem Eintritt « zwischen die Zylinder 5 und 6 erhitzt, und zwar beispielsweise mittels je einer Infraroteinrichtung 9 bzw. 10.
Gleichzeitg werden optische Fasern 4, die von Spulen
11 kommen, deren jede eine Faser trägt den Zylinder 5 so und 6 zugefübt Während ihrer Bewegung von den Spulen 11 zu den Zylindern 5,6 wird den Fasern 4 durch zweckentsprechende Führung gewellte Gestalt verliehen, in welcher sie zwischen den Folien 2 und 3 angeordnet werden. Die wellige Gestalt wird erreicht indem die Fasern 4 durch eine kammartige Einrichtung
12 hindurchgehen, die quer zu den Fasern 4 hin- und hergehende Bewegung ausführt wie es durch den Doppelpfeil angedeutet ist und die unmittelbar vor den Zylindern 5 und 6 angeordnet ist
Die Fasern 4 werden dann bei ihrem Durchgang zwischen den Zylindern 5 und 6 zwischen den Folien 2 und 3 eingebettet Das Band 1, welches hinter den Zylindern 5, 6 gebildet ist geht dann zwischen zwei weiteren Zylindern 13 und 14 hindurch und wird anschließend nach gegebenenfalls durchgeführter Abkühlung in zweckentsprechender Weise gesammelt
Vor der Sammelstation ist eine in der Zeichnung nicht
dargestellte Einrichtung vorgesehen, mittels welcher die gemäß Fig.2 Uberflüssigen Seitenteile 16 und 16' abgeschnitten werden, wie es in F i g. 2 angedeutet ist.
Es wird mittels wenigstens eines der beiden Zylinder 5 und 6 Druck auf die die optischen Fasern 4 zwischen sich haltenden Folien 2, 3 während ihres Durchganges zwischen den beiden Zylindern 5,6 ausgeübt.
Nach einer möglichen Abkühlung wird das auf diese Weise erhaltene Band 1 gesammelt.
Die beiden zuvor erhitzten Folien 2, 3 aus synthetischem, thermoplastischem Material, welche die beiden Zylinder 5, 6 erreichen, werden während ihres Durchganges zwischen den beiden Zylindern 5, 6 gegeneinandergepreßt, wobei gleichzeitig die an den Zylindern 5, 6 in gewellter Form ankommenden optischen Fasern 4 zwischen den beiden Folien 2, 3 eingebettet werden. Die Temperatur, auf welche die Folien 2, 3 zuvor erhitzt worden sind, ist höher als die Erweichungstemperatur des synthetischen thermoplastischen Materials, aus welchem die Folien 2,3 gebildet sind, um eine vollkommene Vereinigung der Folien 2,3 als Folge des von den Zylindern 5, 6 ausgeübten Druckes zu gewährleisten.
Um zu erreichen, daß während des Durchgangs zwischen den beiden Zylindern 5,6 das gebildete Band 1 keine unerwünschte Streckung der Folien 2, 3 erfährt, werden gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des v?rfahrens Folien 2, 3 verwendet, deren Breite größer als die Breite des zu bildenden Bandes 1 ist, wobei die Oberfläche der Folien 2, 3 zuvor lediglich in ihrer mittleren Zone 15 erhitzt wird. Bevor das erhaltene Band 1 gesammelt wird, werden die Seitenteile 16,16', die im Hinblick auf die Breite des zu erhaltenden Bandes 1 überflüssig sind, einfach abgeschnitten.
Gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform des obengenannten Verfahrens werden Folien verwendet mit einer Breite entsprechend der Breite des Bandes, welches erhalten werden soll. An jeder Folie wird an der Fläche, die der zu erhitzenden Fläche gegenüberliegt, eine sogenannte Tragfolie aufgebracht, welche die gleiche Länge hat, und aus synthetischem, thermoplastischem Material besteht, dessen Erweichungspunkt höher liegt als der Erweichungspunkt des die erste Folie bildenden Materials.
Das vorhergehende Erhitzen, welchem die Oberfläche der ersten Folie unterworfen wird, wird dann bis zu einer Temperatur ausgeführt die niedriger liegt als die Erweichtungstemperatur des synthetischen Materials, welches die Tragfolie bildet Auf diese Weise sind die zweischichtigen zusammengesetzten Folien, weiche die beiden Zylinder erreichen, zweckentsprechend vorbereitet zum Einbetten der optischen Fasern und zum festen Verbinden miteinander. Gleichzeitig können sie am äußeren Teil des gebildeten Bandes Zugbeanspruchungen ausreichend widerstehen, die auf das Band ausgeübt werden, ohne daß sich ein unangemessenes Strecken der das Band bildenden Folien ergibt
In diesem Fall ist das zusammengesetzte Band aus vier Folien gebildet innerhalb deren Dicke die optischen Fasern symmetrisch angeordnet sind.
Die Tragfolien können aus synthetischem, thermoplastischem Material gebildet sein, welches zu dem Material derjenigen Folien analog oder von diesem Material verschieden sein kann, in weiche die optischen Fasern eingebettet werden sollen, vorausgesetzt daß, wie obenerwähnt, das synthetische Material der Tragfolien einen Erweichungspunkt hat der höher liegt
als der Erweichungspunkt des die ersten Folien bildenden Materials.
Da die Tragfolien günstigenfalls lediglich Trag- oder Haltefunktion haben, können sie durch Bahnen aus anderem Materia! dargestellt oder ersetzt werden, beispielsweise durch Papier, welches mit einem Trennklebmittel an derjenigen Fläche überzogen ist, die mit den Folien aus synthetischem, thermoplastischem MateiH in Berührung gebracht werden soll, in denen die Fasern eingebettet werden. Am Ende des Verfahrens vor dem Sammeln des zusammengesetzten Bandes können die Tragfolien vollständig entfernt werden, so daß das erhaltene Band lediglich aus zwei Folien besteht, in denen die optischen Fasern eingebettet sind, und zwar in ähnlicher Weise wie bei dem Band, welches gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung erhalten wird.
F i g. 3 zeigt ein optisches Kabel 19 zum Übertragen von Signalen. Das Kabel 19 ist gebildet durch das Wickeln von mehreren zusammengcsctztc-n Bändern gemäß der Erfindung. Mit 20 ist ein zentrales Tragelement bezeichnet, welches ein Metall ist, das mit einer Lage 21 aus einem Band aus synthetischem, thermoplastischem Material, welchem Kohlenruß zugegeben ist, überzogen ist. Mit 22, 23 und 24 sind drei Bänder bezeichnet, welche zusammen das Kabel 19 bilden.
jedes der Bänder 22, 23 und 24 trägt eingebettet optische Fasern 4, wie es oben beschrieben ist.
Die ^Ordnung der optischen Fasern 4 in den Bändern ist tatsächlich gleichmäßig und sie erfolgt in
ίο kontrollierbarer Weise, je nachdem, wie es notwendig ist, wobei die Möglichkeit besteht, Markierungen anzubringen, die eine bequeme Identifizierung der Reihe von Bändern 1 und der Reihe von optischen Fasern 4 in jedem einzelnen Band 1 ermöglichen. Um die Identifizierung der verschiedenen Eintrittsenden und Austrittsenden zu erleichtern, ist jedes der Bänder mit wenigstens einer Folie einer bestimmten Farbe versehen. Es ist zu verstehen, daß es dann möglich ist, mit geeigneten Markierungen in jedem Band die Reihe
iö der darin enthaltenen optischen Fasern zu kennzeichnen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

24 Patentansprüche:
1. Faseroptisches Band mit wenigstens zwei Folien aus Kunststoffmaterial, zwischen denen ein Bündel optischer Fasern eingebettet ist und die miteinander verbunden bzw. versiegelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien aus synthetischem thermoplastischem, mit den Fasern nicht verklebendem Material bestehen, und daß die Fasern (4) jeweils einem gewellten Weg folgen, dessen Länge die Länge der Folien (2,3) zwischen denen die Fasern eingebettet sind, um nicht mehr als 10% überschreitet
2. Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel optischer Fasern (4) Fasern in einer Anzahl bis zu 50 enthält, die Breite des Bandes vorzugsweise nicht größer als 30 mm ist, und daß die Fasern einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 und 0,01 mm haben.
3. Band nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekensgiichnet, daß das Folienmaterial Kohlenruß enthält
4. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische thermoplastische Material ein Polyolefin, fluoriniertes Polyolefin, Polyvinylchlorid, ein Polyamid und/oder ein Polyester ist
5. Verfahren zum Herstellen eines Bandes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zwischen zwei gegenüberliegenden Zylindern zwei Folien aus synthetischem thermoplastischem Material hindurchgefühlt werden, die Folien zuvor auf ihren einander zugewandten Flfdien auf eine Temperatur erhitzt werden, die höher als die Temperatur des Erweichungspunktes des sj- thetischen thermoplastischen Materials liegt, die Folien den beiden Zylindern derart zugeführt werden, daß ein Bündel von im Abstand nebeneinanderliegenden optischen Fasern zwischen den beiden Folien aus synthetische, thermoplastischem Material angeordnet und auf eine dieser Folien gelegt wird, wobei mittels wenigstens eines der beiden Zylinder ein Druck auf die die optischen Fasern zwischen sich tragenden Folien während ihres Durchtritts zwischen den Zylindern ausgeübt wird und das auf diese Weise «5 erhaltene Band nach gegebenenfalls durchgeführter Abkühlung gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern beim Einführen zwischen die beiden Folien in der gemeinsamen Folienebene periodisch hin- und herbewegt werden. so
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Folien mit einer Breite, die größer als die Breite des zu bildenden faseroptischen Bandes ist, verwendet werden, die Folien an den aneinander zugewandten Flächen in der mittleren Zone erhitzt werden, und daß vor dem Sammeln des Bandes die mit Bezug auf die gewünschte Breite des erhaltenen Bandes überschüssigen Seitenteile abgeschnitten werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- &o zeichnet, daß Folien verwendet werden mit einer Breite entsprechend der Breite des zu erhaltenden Bandes, auf jede Folie an der Fläche, die der zu erhitzenden Fläche gegenüberliegt, eine Tragfolie gleicher Breite aufgelegt wird aus synthetischem, &5 thermoplastischem Material mit einem Erweichungspunkt, der höher als der Erweichungspunkt des die ersten Folien bildenden Materials ist, und daß 041
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