DE2648859A1

DE2648859A1 - Vorrichtung zur zyklischen wiederholung einer folge von kolorimetrischen analysen fuer eine reihe von proben

Info

Publication number: DE2648859A1
Application number: DE19762648859
Authority: DE
Inventors: Iqbal Siddiqi; Tito Suva
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1975-10-29
Filing date: 1976-10-25
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US4090791A; CH601791A5; FR2329998A1

Description

PATENTANWÄLTE

9 R A R 8 ζ

D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 63 D-8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-ING. EKKEHARD KÖRNER

BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE

Berlin, den 25. Oktober 1976

Vorrichtung zur zyklischen Wiederholung' einer Folge von kolorimetrischen Analysen für eine Reihe von Proben

(Schweiz, Nr. 13 984/75 vom 29. Oktober 1975)

12 Seiten Beschreibung
4 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen

MP - 27 021

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BERLIN: TELEFON (03O) 8312O8S MÜNCHEN: TELEFON (Ο89) 225585

KABEL: PROPINDUS - TELEX O1 84Ο57 KABEL: PROPlNDUS · TELEX OS 2424-4

Die Medizin verwendet mehr und mehr die systematische Analyse organischer Flüssigkeiten, insbesondere im Rahmen der Vorsorgemedizin sowie in den Krankenhäusern. Bei bestimmten Analysen dieser Art handelt es sich um kolorimetrische Analysen, die mit Hilfe eines Reagenzmittels, das der Flüssigkeit eine bestimmte Färbung verleihen soll, und mit Hilfe einer Lichtquelle mit vorherbestimmter Wellenlänge durchgeführt werden. Diese Wellenlänge wird in der Praxis mit Hilfe eines zwischen der eigentlichen Quelle und der Flüssigkeitsprobe eingesetzten Filters erhalten. Gewöhnlich wird ein und dieselbe Probe mehrerer Analysen unterworfen. Zu diesem Zweck teilt man die Probe in Reagenzgläser auf, die jedes ein spezifisches Reagenzmittel enthalten, und man lenkt ein Strahlenbündel mit bestimmter Wellenlänge durch jedes Reagenzglas, um mit Hilfe eines Photometers die aus diesen Reagenzgläsern austretenden Strahlenbündel zu messen.

Es sind automatische Einrichtungen bekannt, die nacheinander die zu analysierenden Substanzen einer kolorimetrischen AnaIysestation zuführen. Diese Einrichtungen sind jedoch nur in der Lage, immer nur eine Analyse-Art auf einmal durchzuführen. Infolgedessen ist es erforderlich, die Proben für jede Art der Analyse zusammenzustellen. Im Falle einer Reihe von Proben, bei denen jede Probe aufgeteilt worden ist, um einem kolorimetrischen Analysezyklus unterworfen zu werden, muß man die Anteile dieser Proben zusammenstellen, die der gleichen Art von Analyse unterworfen werden sollen, so daß die von einem gleichen Subjekt stammende organische Flüssigkeit in ebensoviele Gruppen aufgeteilt wird, wie es in dem

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- ar -(ο

Zyklus Analysen gibt. Diese Praxis stellt vor ernste Identifizierungsprobleme und bildet eine bedeutende Fehlerquelle, die im Hinblick auf ihre Schwere nicht zugelassen werden dürfte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der genannten automatischen Einrichtungen wenigstens teilweise zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur zyklischen Wiederholung einer Folge von kolorimetrischen Analysen für eine Reihe von Proben, die eine Mehrzahl von durchsichtigen Küvetten, eine Antriebseinrichtung zur schrittweisen Verschiebung der Küvetten, eine Führungseinrichtung für die Küvetten entlang wenigstens einer gemeinsamen Bahn und eine Lichtquelle zur Erzeugung eines diese Bahn schneidenden und auf einem photometrischen Detektor ausgerichteten Lichtbündels aufweist. Bei einer solchen Vorrichtung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß sie einen beweglichen Filterträger aufweist, wobei jeder der Filter dem Durchfluß einer vorherbestimmten Wellenlänge entspricht, die spezifisch für eine der Analysen des Zyklus ist, eine Antriebseinrichtung zur schrittweisen Verschiebung dieses Trägers, eine Führungseinrichtung für diesen Träger, damit die Filter wenigestens einer gemeinsamen Bahn folgen, die das Bündel zwischen der Lichtquelle und der Bahn der Küvetten durchläuft, und eine Synchronisationseinrichtung zwischen der Antriebseinrichtung der Küvetten und derjenigen des Filterträgers.

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Der Hauptvorteil dieser Vorrichtung beruht auf der Tatsache, daß die zyklische Wiederholung einer Folge von Analysen es ermöglicht, die aus der Flüssigkeit eines gleichen Subjekts herrührende Proben zusammenzustellen, wobei auf diese Weise die Hauptquelle für mögliche Irrtümer, die sich bei der Identifizierung der Proben ergeben, vermindern wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung werden nachstehend anhand von in zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und einer Abwandlung im einzelnen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschema des Antriebs der Vorrichtung entsprechend Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform, Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Einzelheit einer Abwandlung der ersten Ausführungsform.

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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung hat eine Krone 1 mit einer Reihe zylindrischer Sitze 2, die jeweils mit zwei Einstellnuten 3 und 4 versehen sind. Diese Sitze nehmen jeweils eine Trommel 5 mit fünf in gleichen Winkelabständen um die Drehachse der Trommel verteilte Küvetten auf. Die Trommel besteht aus einem durchsichtigen Werkstoff, wie beispielsweise einem durchsichtigen Kunststoff. Diese Trommel 5 hat zwei Einstellnasen 7 und 8 zum Eingreifen in die entsprechenden Nuten 3 und 4. Die untere Fläche der Trommel 5 hat eine das obere Ende 10 einer Antriebsspindel 11 ergänzende Vertiefung 9. Das andere Ende 12 dieser Spindel hat eine Nut 13 zum Festkeilen eines Zahnrades 14, das mit einem Antriebs-Schrittmotor 15 durch einen Zahnriemen 16 verbunden ist. Das untere Ende 12 der Spindel 11 ruht auf dem Ende eines Hebels 17, der um eine feste Achse 18 und an dem beweglichen Teil 19 eines Elektromagneten 20 gelenkig gelagert ist.

Ein mit dem Gehäuse B der Vorrichtung formschlüssig verbundener Arm 21 erstreckt sich über die Krone 1. Das Ende dieses Arms 21 trägt eine Scheibe 23, die mit einer senkrechten, den Arm 21 durchquerenden und in einer kleinen Platte 24 endenden Stange 22 formschlüssig verbunden und mit einem Exnstellzapfen 25 versehen ist, der in ein Senkloch 26 in der Oberfläche des Arms 21 eingreifen kann.

Dieser Arm trägt weiterhin eine aus einer Glühlampe 27 und einer Linse 28 bestehenden Lichtquelle, die ein Lichtbündel bilden soll. Die Scheibe 23 wird von fünf runden, in gleichen Winkelabständen um ihre Drehachse verteilten Durchlässen 29 durchquert. Diese Scheibe hat weiterhin

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zwei am Umfang angebrachte Auslöser, die in die Einstellnasen 7 und 8 der Trommel 5 eingreifen sollen. Diese Auslöser sollen jeden der fünf Durchlässe 29 mit einer der Küvetten 6 auf der gleichen Trommel in Übereinstimmung bringen. Jeder dieser Durchlässe 29 nimmt einen Filter auf, der nur eine genau vorherbestimmte Wellenlänge des von der Lampe 27 ausgestrahlten Strahlenbündels durchlassen soll. Diese Wellenlänge wird in Abhängigkeit von der auszuführenden kolorimetrxschen Analyse ausgewählt.

Ein mit dem Gehäuse B formschlüssig verbundenes Photometer 31 befindet sich unterhalb der Krone 1 und ist auf die Achse des von der Lichtquelle 27, 28 ausgestrahlten Bündels ausgerichtet.

Der äußere Rand der Krone 1 trägt eine Zahnung 32, die in Eingriff mit einem Zahnrad 32a eines Schrittmotors 33 steht.

Die Steuerung der beschriebenen Vorrichtung wird mit Hilfe des Blockschemas der Fig. 3 durchgeführt, das einen durch Taktimpulse gespeisten und mit einem Dekodierer 49 mittels dreier Ausgänge verbundenen Binärzähler 48 aufweist. Dieser Dekodierer seinerseits hat acht Ausgänge S bis S_. Der Ausgang S ist mit dem Schrittmotor 33 verbunden; die Ausgänge S, und S_ sind mit dem Elektromagneten 20 verbunden und dienen zur Aktivierung bzw. Entaktivierung dieses Elektromagneten. Die Ausgänge S- bis S_c schließlich

Z D

sind an einen Schaltkreis OU 50 zur Steuerung des Schrittmotors 15 angeschlossen. Der Dekodierer 49 wird erregt, um auf jedes Signal des BinärZählers 48 nacheinander ein Signal zu den Ausgängen S_Q bis S-zu leiten und diesen Zyklus

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zu wiederholen. Infolgedessen empfängt der Schrittmotor den ersten Impuls des Zyklus, dann wird der Elektromagnet 20 aktiviert, während die fünf folgenden Impulse den Schrittmotor 15 betreiben, um mit der Entaktivierung des Elektromagneten 20 zu enden. Im folgenden wird der bei jedem Schritt dieses Zyklus ausgeführte Arbeitsgang mehr im einzelnen beschrieben.

Lediglich die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile sind dargestellt und beschrieben worden. Diese Vorrichtung soll normalerweise Teil einer automatischen Analyseeinrichtung sein, die eine Übergabepipette für die Proben zwischen den Entnahme-Reagenzgläsern für die organischen Flüssigkeiten und den Küverten 6 der Trommeln 5 sowie eine Auswechselstation für die benutzten Trommeln durch andere Trommeln hat. Übergabe- und Ladestationen sind in dieser Art von Einrichtung bekannt. Außerdem kann die beschriebene Vorrichtung diese Teile ebenso wie andere enthalten oder nicht enthalten, ohne daß dies auf den im folgenden beschriebenen AnaIysevorgang Einfluß hätte.

Es wird davon ausgegangen, daß alle Küvetten 6 der Trommeln 5 mit einer Lösung gefüllt sind, die Urin und ein Reagenz enthalten, das in jeder Küvette der gleichen Trommel 5 verschieden sein kann, wobei die Küvetten entsprechende WinkeIstellungen zu jeder Trommel aufweisen, die das gleiche Reagenz enthält, und diese Winkelstellung in bezug auf den durch die Mitte einer jeden Trommel 5 verlaufenden Radius der Krone 1 betrachtet wird. Infolgedessen befindet sich jede Trommel unter dem Arm 21 in der gleichen Winkelstellung.

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Wenn eine Trommel 5 unter dem Arm 21 ankommt, wird das bewegliche Teil 19 des Elektromagneten nach unten angezogen, so daß der Hebel 17 um die Achse 18 schwenkt und die Antriebsspindel 11 aufsteigen läßt, deren oberes Ende 10 in die Vertiefung 9 eingreift und die Trommel 5 gegen die Trägerscheibe 23 für die Filter 30 drückt. Die Trommel 5 wird von ihrem Sitz 2 zur gleichen Zeit gelöst, wenn die Einstellnasen 7 und 8 von den Einstellnuten 3 und 4 getrennt werden. Diese Nasen, die über die obere Oberfläche der Trommel hervorragen, greifen in entsprechende Freiräume in der Scheibe 23 ein, schieben diese nach oben und lösen bei der gleichen Gelegenheit den Einstellzapfen 25 der Platte 24 aus dem Senkloch 26, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

In diesem Augenblick ist die Trommel bereit, die kolorimetrische Messung der in der ersten Küvette enthaltenen Lösung durchzuführen. Wenn diese Messung dann durchgeführt ist, zieht der Motor 15 mit Hilfe des Zahnriemens 16 die Trommel 5 genau um ein Fünftel der Umdrehung weiter, um die auf der Achse des von der Lichtquelle 27, 28 ausgestrahlten Bündels folgende Schale weiterzuführen. Diese Drehung wird durch die Antriebsspindel 11 auf die Trommel 5 übertragen und wird von der Trommel 5 durch die Einstellnasen 7 und 8 auf die Scheibe 23 übertragen. Infolgedessen ist jeder Filter 30 mit einer genau vorherbestimmten Küvette 6 verbunden und folgt der Winkelbewegung dieser Küvette«, Wenn dann alle Küvetten analysiert sind, hat die Scheibe eine ganze Umdrehung ausgeführt, so daß sie sich wieder in der gleichen Stellung befindet, die sie einnahm, als die Trommel 5 unter dem Arm 21 ankam.

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BAD ORSeiNAL

Wenn einmal die fünf Küvetten 6 der Trommel analysiert sind, senkt sich der Hebel 17, und die Spindel 11 löst sich von der Trommel 5. Der Antriebsmotor 33 der Krone 1 bewegt sich um einen Schritt vor, um die folgende Trommel 5 unter den Arm 21 zu führen, und der gleiche Analysevorgang wiederholt sich für diese Trommel.

Die Ausführungsform der Fig. 4 umfaßt eine Scheibe 34 mit einem kreisförmigen Freiraum 35, der Blocks 36 in Form von ringförmigen Abschnitten aufnimmt, in denen die Analyse-Küvetten 37 ausgebildet sind. Jeder dieser Blocks 36 hat ein Senkloch 38, das winkelig mit einer Einstellnase 39 in Eingriff kommen soll, die an dem kreisförmigen Freiraum 35 hervorragt. Der äußere Rand der Scheibe 34 besteht aus einer Zahnung 40, die mit einem Zahnrad 41 in Eingriff steht, das konzentrisch an der Scheibe 42 befestigt ist, die die Filter 46 trägt, und drehbar unter einem formschlüssig mit dem Gehäuse der Vorrichtung verbundenen Arm 43 angebracht ist. Auf diesem Arm ist eine Lichtquelle 44 angebracht, und in der Achse des von der Quelle 44 ausgestrahlten Lichtbündels ist ein Photodetektor 45 unterhalb der Scheibe 34 befestigt. Die durch die Filter 46 der Scheibe 42 beschriebene Bahn verläuft auch durch die Achse des Lichtbündels, das seinerseits die Bahn der Küvetten 37 schneidet.

Die Beziehung zwischen den Teilkreisdurchmessern der Zahnungen der Scheibe 34 und derjenigen des Zahnrades 41 und der Winkelabstand der Küvetten 37 und der Filter 46 sind so gewählt, daß die Durchläufe von zwei aufeinanderfolgenden Küvetten 37 und zwei aufeinanderfolgenden Filtern 46 auf der Achse des Lichtbündels zusammenfallen. Diese Scheibe 34 wird von dem Zahnrad 47a eines in Eingriff mit der Zahnung 40 stehenden Schrittmotors 47 angetrieben.

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Im dargestellten Beispiel trägt jeder Block 36 fünf Küvetten 37, wie auch die Scheibe 42 fünf Filter 46 trägt, so daß der Analysezyklus fünf beträgt und sich für jeden Block 36 wiederholt. Jede der fünf Küvetten 37 eines gleichen Blocks 36 soll eine Dosis Urin der gleichen Person aufnehmen, wobei diese fünf Küvetten entsprechende, zu spezifischen Urinanalysen bestimmte Reagenzien enthalten.

In der einen oder anderen der beschriebenen Ausführungsformen werden die für von einer gleichen Person stammenden Proben durchzuführenden verschiedenen Analysen in einem sich wiederholenden Zyklus zusammengestellt. Die Anzahl der Analysen des Zyklus kann natürlich anders sein als fünf; diese Zahl wurde hier nur beispielhaft gewählt. Die Identifizierungsprobleme der Proben in bezug auf die Person, zu

der sie gehören, werden wesentlich vereinfacht, insbesondere dann, wenn die verschiedenen Proben dieser Person in auf einem gleichen Träger ruhende Küvetten aufgeteilt sind. Es genügt in diesem Fall, den Träger zu identifizieren. Alle Proben, die er umschließt, beziehen sich dann zwangsläufig auf die gleiche Person. Die Einfüllung der Proben und der Reagenzien sowie die Einstellung der Trommeln 5 oder der Blocks 36 sind nicht dargestellt worden, da sie nicht Teil der Erfindung sind. Vorzugsweise dienen diese Trommeln 5 oder Blocks 36 für einen einzigen Analysezyklus und werden dann weggeworfen. Die Einleitung der Proben in die Küvetten wird vorzugsweise auf der Vorrichtung selbst vorgenommen. Diese Vorrichtung kann auch Mittel zur Mischung und Inkubation enthalten, die nicht dargestellt sind, da sie den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen.

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Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Trommeln, die zur bichromatischen Analyse bestimmt sind. Diese Trommel 5¹ umfaßt acht Küvettenpaare 6a, 6b, wobei die Küvetten eines jeden Paares nach einer der radialen Richtungen der Trommel 5' ausgerichtet und die Küvettenpaare in gleichen Winkelabständen auf der Trommel 5¹ verteilt sind. Die Mitte der Trommel 5¹ kann von einer Küvette 6c mit einem größeren Volumen als die anderen Küvetten eingenommen werden und dazu bestimmt sein, die auf der Küvette 6b zu verteilende Probe aufzunehmen. Der Rest des Geräts gleicht dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten, wobei das Gerät nur entsprechend angepaßt wurde, um zweimal acht Analysen pro Trommel anstelle von fünfen auszuführen. Zu diesem Zweck sind eine zweite Lichtquelle und ein zweites Photometer vorgesehen, um die in der zweiten Küvette eines jeden Paares enthaltene Substanz zu analysieren. Außerdem ist die Scheibe 23 mit zwei Reihen konzentrischer Filter versehen, die in Paaren in der Art der Küvetten 6a und 6b der Trommel 5¹ zusammengestellt sind, wobei die Wellenlängen der Filter eines jeden Paares identisch oder unterschiedlich sind.

In der Praxis dient diese zweite Küvette zur Schaffung eines Vergleichsmittels, das mit dem für die Probe gemessenen Wert verglichen werden kann. Eine Küvette eines jeden Paares, beispielsweise die Küvette 6a, erhält die mit einem geeigneten Reagenzmittel vermischte zu analysierende Probe, während die Küvette 6b das Reagenzmittel allein erhält. Das das aus dieser Küvette 6b strömende Licht messende Photometer ermöglicht es, eine Bezugsgröße aufzustellen,

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die mit dem Licht verglichen werden soll, das aus der Küvette 6a austritt und von dem anderen Photometer gemessen wird.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur zyklischen Wiederholung einer Folge von kolorimetrischen Analysen für eine Reihe von Proben, enthaltend eine Mehrzahl von durchsichtigen Küvetten; eine Antriebseinrichtung zur schrittweisen Verschiebung der Küvetten; eine Führungseinrichtung für diese Küvetten entlang wenigstens einer gemeinsamen Bahn; eine Lichtquelle zur Erzeugung eines die Bahn schneidenden und auf einen photometrischen Detektor ausgerichteten Lichtbündels, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine;* beweglichen Filterträger aufweist, wobei jeder der Filter dem Durchlauf einer vorherbestimmten Wellenlänge entspricht, die spezifisch für eine der Analysen des Zyklus ist; eine Antriebseinrichtung zur schrittweisen Verschiebung dieses Trägers; eine Führungseinrichtung für diesen Träger, damit die Filter wenigstens einer gemeinsamen, durch das Lichtbündel verlaufenden Bahn zwischen der Lichtquelle und der Bahn der Küvetten folgen, und eine Synchronisationseinrichtung zwischen der Antriebseinrichtung für die Küvetten und der für den Filterträger.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennz e i c h η e t, daß alle für einen gleichen Analysezyklus bestimmten Küvetten mit einem gemeinsamen Träger formschlüssig verbunden sind.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Träger aus einem ringförmigen Abschnitt in einer kreisförmigen Nut eines Trägerorgangs besteht, das drehbar gelagert und mit einer Zahnung versehen ist, die einerseits mit einem Antriebsorgan und andererseits mit einem mit einer Scheibe formschlüssig verbundenen Zahnrad in Eingriff steht, während die Scheibe drehbar auf dem Gehäuse der Vorrichtung angebracht ist und den Filterträger darstellt, wobei die Bahnen der Mitten der Küvetten und der Filter sich berühren und die Winkelschritte der Küvetten und der Filter gleich sind, derart so daß der Durchlauf einer Küvette und eines Filters im Berührungspunkt der Bahnen zusammenfallen und dieser Berührungspunkt mit der Achse des Strahlenbündels zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß sie ein drehbar gelagertes und eine Reihe von Trommeln aufweisendes Übertragungsorgan aufweist, wobei die Trommeln auf einem konzentrischen Umkreis zur Drehachse des Übertragungsorgans verteilt sind und jede dieser Trommeln eine Folge von Küvetten trägt, die auf einem konzentrischen Umkreis zu deren Drehachse verteilt sind, wobei ein erstes schrittweises Antriebsorgan mit dem Übertragungsorgan verbunden ist, um jede Trommel zu einer AnaIysestation zu führen, und eine die Filter tragende Scheibe drehbar an der Analysestation oberhalb des Übertragungsorgans und koaxial zur Trommel ein zweites Organ für den schrittweisen Antrieb angebracht ist, um dieses zweite Antriebsorgan zeitweise mit jeder

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von der AnaIysestation geführten Trommel zu verbinden, um jede Küvette dieser Trommel nacheinander in die Achje des Bündels, zu setzen, und eine Verbindungseinrichtung jeder Trommel und der die Filter tragenden Scheibe.

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BAD ORIGINAL