DE2546723A1

DE2546723A1 - Stranggiessanlage

Info

Publication number: DE2546723A1
Application number: DE19752546723
Authority: DE
Inventors: Franz Ing Kagerhuber; Ronald Ing Spannlang
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1974-10-22
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1976-04-29
Also published as: DE7533141U; SE409962B; BE834696A; BR7506893A; FR2330480B1; GB1509754A; ES441930A1; IT1048055B; FR2330480A1; JPS5235610B2; AT337383B; SU571178A3; US4000553A; CA1024380A; DE2546723C2; SE7510174L; ATA848074A; CH604973A5; JPS5165021A

Description

Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft Wien, Österreich

Stranggießanlage

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Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit Rollen oder Walzen zum Stützen, Führen, Biegen bzw. Richten und Verformen eines breiten, kontinuierlich gegossenen Gußstranges, insbesondere einer Stahlbramme mit einer Breite von über 1000 mm.

Beim kontinuierlichen Stahlstranggießen, insbesondere beim Gießen von Brammen mit einer Breite von 1000 bis 2500 mm müssen unterhalb der wassergekühlten Kokille zahlreiche Stützrollen möglichst dicht nebeneinander angeordnet werden, um einer durch den ferrostatischen Druck des flüssigen Strangkerns bedingten Ausbauchung der Strangschale entgegenzuwirken; solche Deformationen der Strangschale führen, wie die Praxis zeigt, insbesondere bei Verwendung von Rollen mit- relativ großem Durchmesser, zu Rissen und somit zu einer Qualitätsminderung des Gußproduktes. Das Problem der Abstützung der Strangschale wird besonders kritisch, wenn eine hohe Gießgeschwindigkeit (Ausziehgeschwindigkeit des Stranges) erforderlich ist; solche sogenannte Schnellgießanlagen mit einer Gießgeschwindigkeit von über etwa 1,2 m/min, beispielsweise mit 1,6 bis 2 m/min, erfordern besondere Sorgfalt bei der Konstruktion und Wartung der gesamten Stütz- und Führungsrollenkonstruktion, weil mit steigender Gießgeschwindigkeit die, Anforderungen an eine genaue Strangstützung steigen und außerdem sich die Ausziehkraft für den Gußstrang entsprechend erhöht.

Bekannte Stranggießanlagen haben den Nachteil, daß die Kühlung ausschließlich durch Aufspritzen von Kühlwasser v.on außen erfolgt; bei einem Ausfall der Spritzdüsen, z.B. bei Verstopfung durch Verunreinigungen, besteht die Gefahr der Überhitzung. Es können dann auf den Rollen und in den Lagerdlementen Temperaturen von über 700° C auftreten, wodurch das Lage-rfett verkokt und das Lager blockiert wird. Weiters ist bei einer solchen Störung eine starke Erhöhung der Ausziehkraft erforderlich, was Risse zur Folge haben kann.

Weitere Schwierigkeiten bei bekannten Anlagen ergaben sich auch daraus, daß die nebeneinander angeordneten Einzelrollen aus konstruktiven Gründen nicht angetrieben werden konnten, weshalb die Ausziehkräfte für den Strang durch besondere Treibgerüste mit

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Walzen großen Durchmessers aufgebracht wurden. Wenn in Abständen zwischen den nicht angetriebenen Stützrollen mehrere Treibgerüste angeordnet werden, besteht an den Übergangsstellen die Gefahr unzulässiger Dehnungen der· Strangschale.

Um solche Schwierigkeiten zu überwinden, besteht ein noch nicht zum Stand der Technik gehörender Vorschlag darin, die Rollen bzw. Walzen mit einer Innenkühlung zu versehen und sie in mehreren Lagern zu lagern, deren Lagerhöhe, gemessen vom Lagermittelpunkt in Richtung zur Strangschale, kleiner ist als der Radius der Rollenkörper. Die Innenkühlung soll durch ein in einer axialen Bohrung des Rollenkörpers konzentrisch angeordnetes Kühlmittelrohr, wodurch ein Kühlmittelumlauf gebildet wird, bewerkstelligt werden. Weiters soll jede der Rollen oder Walzen direkt angetrieben sein, um zu vermeiden, daß bei einer Verziehung einzelne Rollen zum Stillstand kommen, dann einseitig erwärmt und dadurch zerstört werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, Stranggießanlagen mit gleitgelagerten Rollen oder Walzen, über deren Längserstreckung mehrere Lager vorgesehen sind, welche Rollen oder Walzen vorteilhaft mit einer Innenkühlung Und mit einem eigenen Antrieb versehen sind, weiter zu verbessern.

Insbesondere stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Rollen- bzw. Walzenlagerung folgenden Anforderungen gerecht werden zu lassen:

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- Die Rollen müssen rasch austauschbar sein; -

- Die Rollenlagerung muß neben den aus dem ferrostatischen Druck, dem Anstelldruck und dem Eigengewicht des Stranges resultierenden Radialbelastungen auch Axialbelastungen aufnehmen können, die z.B. bei einem geringfügigen seitlichen Gleiten des Stranges in Rollenachsrichtung in Erscheinung treten; -

- Die Lagerung muß in der Lage sein, ohne Beeinträchtigung der Lagerdichtung Wärmedehnungen der Rolle aufnehmen zu können. Bei einer Rollenlänge von 2 m und einer Temperaturdifferenz zwischen Rolle und Stützkonstruktion von etwa 7OO C können die Wärmedehnungen bis ^u 15 mm betragen; -

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- Die Lager müssen gegen den vom Strang auf die Lagerung herunterfallenden Zunder einwandfrei abgedichtet sein und bleiben. Die Lagerdichtung darf durch Abnützung der Radial- und Axiallagerelemente in ihrer Wirkung nicht beeinträchtigt werden; -

- Die dem Strang zugekehrten Teile der Lagerung dürfen durch die vom Strang ausgehende Wärmeeinwirkung nicht verformt oder gar zerstört werden; -

- Es muß gewährleistet sein, daß die einzelnen Radiallagerelemente trotz unterschiedlicher Radialbelastungen eine gleichmäßige Abnützung erfahren, damit einerseits die Strangdicke entlang der Strangbreite nicht unterschiedlich ist und anderseits die Rollen keinen zusätzlichen Biegebeanspruchungen unterworfen werden; -

- Schließlich muß der Einsatz von Gleitlagerwerkstoffen gewährleistet sein, die eine" Fremdschmierung nicht benötigen, weil bei den geringen Gleitgeschwindigkeiten die Bildung eines geschlossenen Schmierfilms zwischen den Gleitflächen nicht möglich ist und die Schmiermittel durch Hitzeeinwirkung frühzeitig zerstört würden. -

Die Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß bei einer Stranggießanlage der eingangs bezeichneten Art, bei welcher die Rollen- bzw. Walzenkörper eine Anzahl von über ihre Längserstreckung verteilten ringförmigen Ausnehmungen aufweisen, wodurch zylindrische Lagerzapfen gebildet werden, die in gegen die Stützkonstruktion abgestützten zwei Außenlagern und einem oder mehreren dazwischen angeordneten Innenlagern gelagert sind, dadurch bewerkstelligt, daß das Lagergehäuse des einen als Festlager wirkenden Außenlagers durch ein an der Stützkonstruktion befestigtes Widerlager axial gehalten ist, die Lagergehäuse des bzw. der weiteren als Loslager wirkenden Innenlager auf der Stützkonstruktion lose aufliegen, und das als Loslager wirkende andere Außenlager an der Stützkonstruktion axial verschiebbar, jedoch s.enkrecht zur Verschieberichtung gehalten, befestigt ist.

Vorteilhaft bestehen die Lagergehäuse aus einem Gehäuseunterteil, einer darin eingesetzten Lagerhalbschale, zv/ei Anlauf-

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halbringen und einem Deckel, wobei zwischen den Lagerhalbschalen und dem Deckel Zwischenplatten eingefügt sind, die mittels Halterungshülsen und Befestigungsschrauben an dem Gehäuseunterteil befestigt sind und die Lagerhalbschalen und die Anlaufhalbringe gegen Verdrehung sichern.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß zwischen den Lagergehäusen der Loslager und der Stützkonstruktion Dehnlagerplatten vorgesehen sind; - die Lagerdeckel der Lagergehäuse schwimmend, d.'h. in axialer und horizontaler Richtung verschiebbar, angeordnet sind; - in den den seitlichen Planflächen der ringförmigen Rollenkörperausnehmungen zugekehrten Seitenflächen der Lagerdeckel hitzebeständige und elastische Dichtungen eingebaut sind; - und die Gleitflächen der Lagerhalbschalen so bemessen sind, daß das Produkt aus Lagerpressung χ Gleitgeschwindigkeit in allen Lagern gleich.ist.

Um das Schmierproblem zu lösen, bestehen sämtliche Gleitwerkstoffe der Lager, d.s. die Dehnplatten und die Lagerhalbschalen, aus selbstschmierenden Lagerwerkstoffen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in den Gehäuseunterteilen Bohrungen zur Einleitung gasförmiger Medien vorgesehen.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung näher erläutert: Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine Rolle und deren Lagerung in einer Stranggießanlage dar. Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Rollenlagerung entsprechend der Linie II-II. Fig. 3 zeigt die Halterung eines Lagerdeckels in Seitenansicht und Fig. 4 gibt einen Detailschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 wieder. In Fig. 5 ist ein Detailschnitt durch die Außenlagerhalterung nach der Linie V-V der Fig. 1 wiedergegeben.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Stranggußbramme bezeichnet, die auf der Rolle bzw. Walze 2 aufliegt bzw. deren Strangschale durch sie gestützt wird. Erfindungsgemäß weist die Rolle entlang ihrer Längserstreckung eine Anzahl von ringförmigen Ausnehmungen 3 auf, wodurch zylindrische Lagerzapfen 4 gebildet werden. In diesen Ausnehmungen wird beispielsweise durch Hartverchromen oder Aufspritz-·

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en von Metallen und nachfolgendes Schleifen eine zylindrische Fläche erzeugt, so daß der einspringende Teil des Walzenkörpers einen Lagerzapfen bildet. Der Lagerzapfen 4 wird von einem Lager umschlossen. Im einzelnen sind zwei Außenlager vorgesehen, die mit 5 und 6 bezeichnet sind, sowie zwei Innenlager, die die Bezeichnung 7 und 8 tragen. Mit 9 ist ein Antriebsflansch bezeichnet, an den ein nicht dargestellter 'Hydraulikmotor gegebenenfalls mit einem Zwischengetriebe lösbar befestigt ist. Der Antrieb wird durch eine Drehmomentenstütze in Umfangsrichtung gegenüber der Stützkonstruktion festgelegt. Die Rollen- bzw. Walzenkörper sind mit einer Innenkühlung ausgestattet, die aus einem Wasserzuführungsrohr 10 besteht, das in die" axiale Bohrung 11 eingesetzt ist, um einen ringförmigen Raum zu bilden. Mit 12 sind Zentrierrippen bezeichnet. Kühlwasser wird durch das Rohr 13 zugeführt, strömt in Pfeilrichtung durch die Rolle und wird durch das Rohr_r14 ausfließen gelassen. Mit 15 ist ein Drehanschluß bezeichnet.

.Jedes Lager, 5, 6, 7, 8'besteht aus einem Gehäuseunterteil 16, in dem eine Lagerhalbschale 17 eingesetzt ist, und einem Deckel 18, der das Gehäuse schließt. Zwischen der Lagerhalbschale 17 und dem Deckel 18 sind Zwischenplatten 19 eingesetzt, die über Halterungshülsen 20 durch Befestigungsschrauben 21 niedergehalten werden und die Lagerhalbschale 17 gegen Verdrehung sichern.

Zwischen der Wand der ringförmigen Ausnehmung 3 und dem Gehäuseunterteil 16 sind Anlaufhalbringe 22 eingelegt. Zwei Lagerhalterungsschalen 23 sind zwischen dem Lagerzapfen 4 und dem Dekkel 18 vorgesehen, an dem sie auch befestigt sind. Weiters sind in den Seitenflächen des Deckels hi'tzebeständige und elastische Dichtungen 24 eingebaut, die den vom Strang auf das Lager herunterfallenden Zunder abweisen und vom Lagerinneren fernhalten. Die beiden Außenlager 5 und 6 besitzen Vorsprünge 25, aus denen Halterungsbolzen 26 durch Ausnehmungen 27 den an der Stützkonstruktion befestigten Halterungsflansch 2 8 durchsetzen und auf der Rückseite mit einem Halterungskeil 29 gesichert sind·.

Das Lager 5 ist das Festlager; seine axiale Abstützung erfolgt durch die beiderseits seines Gehäuses an der Stützkonstruk-

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tion befestigten axial wirkenden Widerlager 30. Die Loslager 6, 7, 8 stützen sich auf Dehnlagerplatten 31 ab, die zwischen der Stützkonstruktion 32 und den Gehäuseunterteilen 16 vorgesehen sind. Ferner sind in den Gehäuseunterteilen 16 Bohrungen 33 vorgesehen, ,durch die gasförmige Medien in das Lagerinnere eingeleitet werden können.

Die einleitend dargelegten Anforderungen werden durch die erfindungsgemäße Anlage in hervorragender Weise erfüllt:

Der Ausbau der kompletten Rolle in einem Schadensfall erfolgt in einfacher Weise durch Entfernung der Halterungskeile 29 aus den Halterungsbolzen 26 und Abflanschen des Antriebsflansches sowie der Zu- und Abflußrohre 13, 14. Nach diesen Maßnahmen kann die Rolle aus" der Aufnahme tasche 34 der Stützkonstruktion und somit aus dem Rollengang herausgehoben werden. Anschließend kann in umgekehrter Reihenfolge eine bereitgestellte Ersatzrolle sofort wieder eingebaut werden. Ein solcher Austausch kann in weniger als einer Stunde durchgeführt werden, wogegen bei bekannten Stranggießanlagen der Ausbau einer Rolle, wenn dies überhaupt möglich ist, acht Stunden und mehr dauert.

Auch die Aufnahme von Axialbelastungen ist in einfacher und zufriedenstellender Weise gelöst, denn die Axialbelastung der Rolle wird im Festlager 5 je nach der Belastungsrichtung auf eine der beiden Planflächen der Rollenausnehmung 3 über die Anlaufringe "22 und über den Unterteil 16 des Lagergehäuses auf eines der beiden Widerlager 30 übertragen.

Die Forderung nach Aufnahme der Wärmedehnungen ist dadurch erfüllt, daß die Lagergehäuse 16 auf den Dehnlagerplatten 31 der Stützkonstruktion lose aufliegen und damit axial verschieblich sind, statt, wie es früher üblich war, mit der Unterstützungskonstruktion verbunden zu sein. Bei einer Wärmedehnung der Rolle wird diese im Festlager 5, das durch die Widerlager 30 abgestützt ist, in ihrer Lage-festgehalten. Die Lager 6, 7 und 8 werden als Ganzes entsprechend der Dehnung der Rolle in ihren Lagerstellen mitverschoben. Auf diese Weise ist es möglich, daß das Spiel'35 zwischen den Planflächen der Rollenausnehmungen 3 und den Lagern

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gering gehalten werden kann, ohne Rücksicht auf die Rollendehnung nehmen zu müssen. Dieses kleine Spiel 35 ist die Voraussetzung für eine in allen Dehnlagen gleichmäßig wirksame Lagerabdichtung. Die Halterungselemente 26, 28, 29 weisen im Loslager ein Spiel 36 auf (Fig. 5), so daß sich auch dieses Lager ohne Behinderung .mitverschieben kann. Werden, wie dies früher der Fall war, die Lagergehäuse mit der Stützkonstruktion fest verbunden, so muß das Spiel so groß gewählt werden wie die mögliche Rollendehnung, d.h. etwa 15 mm, damit eine Verklemmung der Rolle in den Lagern nicht eintreten kann. Da es praktisch keine hitzebeständige Dichtung gibt, die imstande ist, einen sich je nach der Wirkungsrichtung der Axialkraft stark verändernden Spalt wirksam abzudichten, stellt die erfindungsgemäße Lösung einen bedeutsamen Fortschritt dar.

Auch das Abdichtungsproblem ist erfindungsgemäß gelöst, denn die Abdichtung erfolgt mit einer hitzebeständigen Weichdichtung unter Einhaltung des geringen Spieles 35, wodurch ein Eindringen von Schmutz unterbunden wird. Eine Verbesserung der Abdichtung kann noch dadurch erzielt werden, daß in das Lager durch die Bohrungen 3 3 gasförmige Medien, wie Preßluft oder Wasserdampf, unter Druck zugeführt werden, wodurch dem .Eindringen von Schmutz entgegengewirkt wird. Die in den Deckel eingebauten und gegen die Planflächen der Rollenausnehmung wirkenden Dichtungen 2 4 werden durch die Abnützung der Radiallagerhalbschalen und der Anlaufhalbringe während des Betriebes nicht beeinflußt, weil mit einer Abnützung der Lagerschalen keine Spaltvergrößerung verbunden ist. Auch dies stellt einen bedeutsamen Fortschritt dar, denn bei einem in üblicher Weise mit dem Lagergehäuse verbundenen Lagerdeckel würde sich der Spalt je nach der Wirkungsrichtung der Axialbelastung auf einer Seite verringern und auf der anderen vergrößern. Da unter solchen Umständen das seitliche Deckelspiel 35 auf jeder Seite mindestens so groß sein muß, wie die mögliche Axiallagerabnutzung, würde sich bei längerem Betrieb unter Abnutzung der axialen Anlaufringe von beispielsweise 4 mm das Spiel auf etwa 8 mm vergrößern, was mit einer hitzebeständigen Dichtung nicht mehr überbrückt werden kann.

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Bei der erfindungsgemäßen Lagerung ist der Lagerdeckel schwimmend angeordnet, indem er in den Halterungshülsen 20 all- , seitig Spiele 37, 38, 39 aufweist (Fig. 3, 4), so daß er bei geringerem Axialdruck durch die Rollenplanflächen zurückweicht. Anderseits besitzt die Halterungshülse 20 Bünde, durch die das Herunterfallen des Lagerdeckels und damit das Herausfallen der Rolle aus der Lagerung bei hängender Rollenanordnung und ausgefahrenem Strang verhindert wird. Auch aus diesem Grund ist es möglich, das seitliche Deckelspiel 35 gering zu wählen, was eine wesentliche Voraussetzung für eine gut funktionierende Dichtung darstellt.

Die weiteren Anforderungen an eine betriebssichere, einfache und gut zu bedienende Anlage sind ebenfalls erfüllt. Der Lagerdeckel, der durch seine Lage am meisten der Hitzeeinwirkung ausgesetzt ist, erfährt eine starke Wärmedehnung. Dies wird durch die schwimmende Anordnung nicht verhindert und Wärmespannungen v/erden vermieden. Eine gleichmäßige Abnutzung der Radiallagerschalen wird dadurch erreicht, daß sie nicht, wie üblich, gleich ausgeführt werden, sondern daß die Größen der Gleitflächen der einzelnen Lager entsprechend ihren Belastungen gewählt werden, derart, daß in jedem Lager das Produkt aus Lagerpressung χ Lagergleitgeschwindigkeit etwa gleich groß ist.

Als Lagerwerkstoffe werden selbstschmierende Lagerwerkstoffe verwendet, die den in ihnen eingepackten hitzebeständigen Schmierstoff, z.B. Graphit, bei Abnutzung des Lagermetalls freisetzen. Dieser wird dann durch die Rotation zwischen die Gleitflächen transportiert, wodurch ein dauerhafter geschlossener Schmierfilm entsteht. Die Zuführung von feuchtigkeitshältigen, gasförmigen Spülmedien in das Innere des Lagers bewirkt zusätzlich eine Verbesserung der Schmierfähigkeit der graphithaltigen Schmierstoffe.

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Claims

-JB -iO

Patentansprüche :

1 .1 Stranggießanlage mit Rollen oder Walzen zum Stützen, Führen, 'Biegen bzw. Richten und Verformen eines breiten, kontinuierlich gegossenen Gußstranges, insbesondere einer Stahlbramme mit einer Breite von über 1000 mm, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenbzw. Walzenkörper (2) eine Anzahl von über ihre Längserstreckung verteilten ringförmigen Ausnehmungen (3) aufweisen, wodurch zylindrische Lagerzapfen (4) gebildet werden, die in gegen die Stützkonstruktion (32) abgestützten zwei Außenlagern (5, 6) und e'inem oder mehreren dazwischen angeordneten Innenlagern (7, 8) gelagert sind, wobei das Lagergehäuse des einen als Festlager wirkenden Außenlagers (5) durch ein an der Stützkonstruktion befestigtes Widerlager (30) axial gehalten ist, die Lagergehäuse des bzw. der weiteren als Loslager wirkenden Innenlager (7, 8) auf der Stützkonstruktion (32) lose aufliegen, und das als Loslager wirkende andere Außenlager (6) an der Stützkonstruktion (32) axial verschiebbar, jedoch senkrecht zur Verschieberichtung gehalten, befestigt ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse aus einem Gehäuseunterteil (16), einer darin eingesetzten Lagerhalbschale (17), zwei Anlaufhalbringen (22) und einem Deckel (18) bestehen, wobei zwischen der Lagerhalbschale und dem Deckel Zwischenplatten (19) eingefügt sind, die mittels Halterungshülsen (20) und Befestigungsschrauben (21) an dem Gehäuseunterteil (16) befestigt sind und die Lagerhalbschale und die Anlaufhalbringe gegen Verdrehung sichern.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lagergehäusen der Loslager und der Stützkonstruktion Dehnlagerplatten (31) vorgesehen sind.

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4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerdeckel (18) der Lagergehäuse schwimmend, d.h. in axialer und horizontaler Richtung verschiebbar, angeordnet sind.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den den seitlichen Planflächen der ringförmigen Rollenkörperausnehmungen (3) zugekehrten'Seitenflächen der Lagerdeckel (18) hitzebeständige und elastische Dichtungen (24) eingebaut sind.
6. Anlage noch den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Gleitflächen der Lagerhalbschalen (17) so bemessen sind, daß das Produkt aus Lagerpressung χ Gleitgeschwindigkeit in allen Lagern gleich ist.
7. Anlage .nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Gleitwerkstoffe der Lager aus selbstschmierenden Lagerwerkstoffen bestehen.
8. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gehäuseunterteilen (16) Bohrungen (33) zur Einleitung gasförmiger Medien vorgesehen sind.

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