DE2921085C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue antibiotisch wirksame
Substanz, die als Mycoplanecin bezeichnet wird.
Die erfindungsgemäße neue antibiotische Substanz Mycoplanecin
ist durch folgende physikalische und chemische Eigenschaften
gekennzeichnet:
- 1. Farbe und Zustandsform: Weißes Pulver;
- 2. Schmelzpunkt: 161-167°C;
- 3. Spezifische Drehung: - 66° (c = 0,4, Chloroform);
- 4. Elementaranalyse:
C: 61,78%; H: 8,48%; N: 11,75% (nach der Trocknung zur Gewichtskonstanz); - 5. Ultraviolett-Absorptionsspektrum:
Nur Endabsorption, gemäß Fig. 1 der Zeichnungen, bei der Messung in einer Konzentration von 20 µg/ml in einer 50prozentigen (V/V) wäßrig-methanolischen Lösung; - 6. Infrarot-Absorptionsspektrum:
im KBr-Preßling gemessenes Spektrum gemäß Fig. 2 der Zeichnungen; - 7. Kernresonanzspektrum:
Das in Deuterochloroform als Lösungsmittel gegen Tetramethylsilan (TMS) als inneren Standard gemessene Spektrum gemäß Fig. 3 der Zeichnungen; - 8. Löslichkeit:
Löslich in Methanol, Äthanol, Äthylacetat, Aceton und Chloroform.
Wenig löslich in Benzol.
Unlöslich in Wasser. - 9. Farbreaktionen:
Braunfärbung mit 50prozentiger (V/V) wäßriger Schwefelsäure.
Positiv gegen Jod und Kaliumpermanganat im Silicagel- Dünnschichtchromatogramm.
Negativ gegen Ninhydrin und 2,4-Dinitrophenylhydrazin. - 10. Aufbau aus Aminosäuren:
Durch 20stündige Hydrolyse mit 6-n-Chlorwasserstoffsäure bei 105°C wurden jeweils 1 Mol Glycin, Prolin, Leucin, 2-Amino-5-methylhexansäure, N-Methylthreonin, N-Methylleucin, Methylprolin und Äthylprolin und 2 Mol N-Methylvalin aufgefunden.
Die erfindungsgemäße Verbindung zeigt starke antibakterielle
Aktivität gegen verschiedene Bakterien des Genus Mycobakterium.
Darüber hinaus zeigt Mycoplanecin Rf-Werte (bei der Dünnschichtchromatographie
an Silicagel, F 254, 0,25 mm, Nr. 5715,
der Merck und Co. Inc.) von 0,15 nach Entwicklung mit Äthylacetat
und von 0,64 nach der Entwicklung mit einem Gemisch aus
Chloroform und Methanol im Volumenverhältnis 95 : 5.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Substanz wird ein neuer
Microorganismus, Actinomycetes nov. sp. Stamm Nr. 41 042 verwendet.
Dieser Stamm wurde aus einer Bodenprobe isoliert, die
in Sumoto City, Hyogo Prefecture, Japan, gewonnen wurde. Der
Stamm wurde bei dem Fermentation Research Institute, Agency
of Industrial Science and Technology, Ministry of International
Trade and Industry, Japan, hinterlegt und hat die
nationale Hinterlegungsnummer FERM-4504 und die internationale
Hinterlegungsnummer FERM BP-1139 erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung
der antibiotischen Substanz Mycoplanecin, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß man den
Stamm Actinoplanes nov. sp. Nr. 41 042 = FERM BP-1139 auf einem
Kulturmedium züchtet und das Mycoplanecin aus dem Mycel, dem
Filtrat oder aus der überstehenden Flüssigkeit mit Hilfe
üblicher Methoden, die an seine physikalisch-chemischen Eigenschaften
angeglichen sind, isoliert und reinigt.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Arzneimittel, das
einen Wirkstoff und gegebenenfalls übliche Träger- und Zusatzstoffe
enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es
als Wirkstoff die vorstehend definierte Substanz Mycoplanecin
enthält.
Nachstehend werden morphologische Charakteristika und physiologische
Eigenschaften von Actinomycetes nov. sp. Stamm Nr.
41 042 beschrieben:
Bei der Züchtung auf dem Medium ISP4 gemäß der Vorschrift
des International Streptomyces Project (ISP) bei 28°C
während 14 Tagen zeigte Stamm Nr. 41 042 bei der Beobachtung
unter dem Mikroskop folgende morphologische Eigenschaften:
Sphärische bis subsphärische Sporangien mit einem gewöhnlichen Durchmesser von 7-15 µm;
Sporen einer Größe von 0,8 µm × 1,3 µm.
Diese Sporen haben Geißeln und besitzen im Phosphatpuffer vom pH 7,0 eine Motilität von etwa 40 Minuten.
Sphärische bis subsphärische Sporangien mit einem gewöhnlichen Durchmesser von 7-15 µm;
Sporen einer Größe von 0,8 µm × 1,3 µm.
Diese Sporen haben Geißeln und besitzen im Phosphatpuffer vom pH 7,0 eine Motilität von etwa 40 Minuten.
Die Ergebnisse beim Wachstum auf verschiedenen Medien bei
28°C während 14 Tagen sind in der nachstehenden Tabelle 1
gezeigt.
Die physiologischen Eigenschaften von Stamm Nr. 41 042
sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Es wurden folgende Medien verwendet:
Medium A:Trypton-Hefeextrakt-Brühe (ISP 1)
Medium B:Pepton-Hefeextrakt-Eisen-Agar (ISP 6)
In der nachstehenden Tabelle 3 wird das Kohlenstoffquellenausnutzungsmuster
für Stamm Nr. 41 042 auf
Pridham-Gottlieb's-Agar-Medium bei 28°C nach 14 Tagen
gezeigt.
Es wurden folgende Medien verwendet:
Medium C:Pridham-Gottlieb-Agar
Medium D:Pridham-Gottlieb-Agar plus
0,5% Hefeextrakt.
Ein Säurehydrolysat der Mycelien wurde durch Papierchromatographie
nach den Verfahren analysiert, die von
B. Becker et al in Applied Microbiology, 12, 421-423
(1964) und 13, 236-243 (1965) und von M. P. Lechevalier
et al in "The Actinomycetales" von H. Prauser, 311-316
(1970) beschrieben wurden. Die dabei erzielten Ergebnisse
sind in den Tabellen 4 und 5 gezeigt.
Durch diese Ergebnisse wird bestätigt, daß es sich um den
Zellwand-Typ II handelt.
Wie aus den vorstehend beschriebenen Eigenschaften klar ersichtlich
ist, gehört Stamm Nr. 41 042 dem Genus Actinoplanes
der Familie Actinoplanaceae innerhalb der Spezies Actinomycetes
an. Dieser Schluß gründet sich auf die Bildung von sphärischen
bis subsphärischen Sporangien, beweglichen Sporen und Zellwänden
des Typs II. Der neue Stamm wird daher als Actinoplanes
nov. sp. Stamm Nr. 41 042 bezeichnet.
Die Züchtung der Mycoplanecin bildenden Microorganismen mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann unter den Bedingungen
erfolgen, die üblicherweise zur Züchtung der Spezies
Actinoplanes angewendet werden. Bevorzugt werden die Schüttelkultur
oder Submerskultur unter Belüftung und Rühren in einem
flüssigen Medium. Das zur Züchtung verwendete Nährmedium kann
eine Zusammensetzung haben, wie sie üblicherweise zur Züchtung
von Actinomycetes angewendet wird. Dieses Medium enthält somit
eine assimilierbare Kohlenstoffquelle, z. B. Glucose, Arabinose,
Galactose, Mannose, Saccharose, Maltose, Dextrin, Stärke,
Glycerin, ein pflanzliches Fett oder Öl, wie Sojabohnenöl,
Maisöl oder Leinsamenöl, ein tierisches Fett oder Öl, wie
Geflügelöl oder Specköl oder Fischöl, eine assimilierbare
Stickstoffquelle, z. B. Sojabohnenmehl, Erdnußmehl, Baumwollsamenmehl,
Fischmehl, Maisquellwasser, Hafermehl, entrahmte
Milch, Pepton, Fleischextrakt, lebende Hefe, Hefeextrakt,
Casaminosäure (Aminosäuren aus Casein), Natriumnitrat,
Ammoniumnitrat oder Ammoniumsulfat, sowie anorganische Salze,
z. B Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Phosphate, Magnesiumcarbonat,
Calciumcarbonat oder Calciumchlorid. Es kann außerdem
kleine Mengen verschiedener anderer Metallsalze enthalten,
z. B. Ferrosulfat, Kupfersulfat, Magnesiumsulfat,
Zinksulfat oder Kobaltsulfat.
Die Züchtung in einem flüssigen Medium erfolgt vorzugsweise
aerob unter Lüftung und Rühren. In diesem Fall kann dem
Medium ein Antischaummittel zugesetzt werden. Zu geeigneten
Antischaummitteln gehören Siliconöle, pflanzliche Öle oder
oberflächenaktive Mittel.
Die Züchtung wird in geeigneter Weise bei einem im wesentlichen
neutralen pH-Wert und bei einer Temperatur von 18 bis 30°C,
vorzugsweise bei etwa 28°C durchgeführt.
Der Titer des in der Kulturbrühe gebildeten Mycoplanecins kann
im Verlauf der Züchtung quantitativ mit Hilfe der Cup-assay-
Methode unter Verwendung von Mycobacterium smegmatis ATCC 607
als Test-Microorganismus bestimmt werden. Die maximale Produktion
von Mycoplanecin wird im allgemeinen nach 3-5tägiger
Züchtung erreicht.
Mycoplanecin ist sowohl im flüssigen Anteil, als auch in dem
Mycel-Anteil der Kulturbrühe vorhanden, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens erhalten wird. Um das Antibiotikum
nach Vervollständigung der Züchtung aus der Kulturbrühe zu gewinnen,
werden das Mycel und andere Feststoffe zuerst durch
Filtration, beispielsweise unter Verwendung von Diatomeenerde
als Filtrationshilfsmittel, oder durch Zentrifugieren,
von der flüssigen Phase entfernt. Das Mycoplanecin, welches
in dem Mycel-Anteil, dem Filtrat oder in der überstehenden
Flüssigkeit vorliegt, kann dann mit Hilfe üblicher Methoden,
die an seine physikalisch-chemischen Eigenschaften angeglichen
sind, isoliert und gereinigt werden.
So kann beispielsweise das in dem Mycel-Anteil vorliegende
Mycoplanecin durch Zugabe eines wassermischbaren Lösungsmittels,
wie Methanol, Äthanol, Isopropanol oder Aceton, extrahiert
werden. Das Lösungsmittel wird dann von dem Extrakt entfernt
und der Rückstand wird mit einem wasserunmischbaren Lösungsmittel,
wie Chloroform, Äthylacetat, Methylisobutylketon oder Methylenchlorid,
rückextrahiert. Das in dem flüssigen Anteil der
Kulturbrühe vorliegende Mycoplanecin kann ebenfalls mit einem
solchen wasserunmischbaren Lösungsmittel extrahiert werden,
wonach es normalerweise mit dem Extrakt aus dem Mycel-Anteil
kombiniert wird und konzentriert wird, so daß ein roher Mycoplanecinextrakt
erhalten wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann Mycoplanecin durch
Zugabe eines wassermischbaren Lösungsmittels, wie eines der
vorstehend beispielhaft genannten Lösungsmittel, direkt zu der
Kulturbrühe extrahiert werden, ohne daß das Mycel aus dem
flüssigen Anteil abgetrennt wird. Der gebildete Extrakt wird
filtriert und konzentriert, um das Lösungsmittel zu entfernen,
wonach der Rückstand wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
mit einem wasserunmischbaren Lösungsmittel extrahiert
wird.
Das auf diese Weise erhaltene Mycoplanecin kann mit Hilfe
irgendeiner der Methoden, die zur Reinigung von Verbindungen
mit ähnlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften gut bekannt
sind, weiter gereinigt werden; vorzugsweise werden jedoch Reinigungsmethoden
unter Verwendung eines Adsorptionsmittels oder
mit Hilfe der Gegenstrom-Verteilungsmethode, bevorzugt. Zu
geeigneten Adsorptionsmitteln gehören Aluminiumoxid, Silicagel,
Sephadex (eine Reihe von organischen Polysaccharidderivaten)
oder Cellulose. Insbesondere wird die Trennmethode
durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel
als Träger und Methanol, Äthylacetat, Chloroform oder
von Gemischen dieser Lösungsmittel als Elutionsmittel, bevorzugt.
Die präparative Dünnschichtchromatographie unter Verwendung
von Silicagel ist ebenfalls gut wirksam zur Herstellung
von höher gereinigtem Mycoplanecin.
Das auf diese Weise erhaltene, gereinigte Mycoplanecin zeigt
bei Farbreaktionen mit Schwefelsäure, Kaliumpermanganat oder
Jod im Silicagel-Dünnschichtchromatogramm einzelne Flecken und
hat außerdem die vorstehend beschriebenen physikalischen und
chemischen Eigenschaften.
Die inhibierenden Mindestkonzentrationen (MIC) of Mycoplanecin
gegen verschiedene Microorganismen sind in der nachstehenden
Tabelle 6 gezeigt. Die Werte wurden in folgender Weise bestimmt:
Für Mycobakterien nach der Inkubation während 5 Wochen
bei 37°C mit Hilfe der Verdünnungsmethode unter Verwendung
von flüssigem Dubos-Medium mit einem Gehalt an 1% Rinderserum.
Allgemein bei Bakterien nach der Inkubation während
24 Stunden bei 37°C mit Hilfe der Agar-Verdünnungsmethode,
wobei Herzinfusionsagarmedium verwendet wurde.
Bei Fungi und Hefen nach der Inkubation während 48 Stunden
bei 26°C mit Hilfe der Agarverdünnungsmethode unter Verwendung
von Agarmedium nach Sabouraud.
Die Toxizität der antibiotischen Substanz Mycoplanecin wurde
durch intraperitoneale Verabreichung an Mäuse in einer Dosis
von 100 mg/kg Körpergewicht geprüft. Dabei ging keine Maus
ein.
Die Herstellung von Mycoplanecin wird in den nachstehenden
Beispielen verdeutlicht.
In einem 500-ml-Sakaguchi-Kolben wurden 100 ml eines Impfkulturmediums
gegeben, welches vor der Sterilisierung einen pH-Wert
von 7,0 hatte. Dieses Medium hatte folgende Zusammensetzung
(die Prozentangaben sind Gewicht/Volumen):
Glucose1%
Glycerin1%
Hafermehl0,5%
Saccharose1%
Sojabohnenmehl2%
Casaminosäure0,5%
lebende Hefe1%
Calciumcarbonat0,1%
Wasser q.s.
Dieses Medium wurde mit einer Kultur von Actinoplanes nov. sp.
Stamm Nr. 41 042 beimpft und wurde in pendelnder Schüttelkultur
96 Stunden bei 28°C bebrütet. Die so erhaltene Kulturbrühe wurde
in 5-ml-Anteile unterteilt und jeder Anteil wurde in einen
Sakaguchi-Kolben eingeimpft, der jeweils 100 ml eines Produktionsmediums
mit einem pH-Wert von 7,0 vor der Sterilisierung
mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung enthielt
(die Prozentangaben beziehen sich auf Gewicht/Volumen):
Glycerin0,5%
Saccharose2%
Sojabohnenmehl1%
lebende Hefe1%
Maisquellwasser0,5%
CoCl₂ · 6 H₂O0,001%
Wasser q. s.
Dann wurde eine Schüttelkultur mit Pendelbewegung während 96
Stunden bei 28°C durchgeführt. Die gebildeten Kulturbrühen
wurden kombiniert.
Zu 4 l der kombinierten Kulturbrühen (pH 7,2) wurden 5%
(Gewicht/Volumen) eines Filterhilfsmittels (Celite 545)
zugefügt und die Brühe wurde filtriert, um die Flüssigkeit von
dem das Mycel enthaltende Filterkuchen abzutrennen. Das
Filtrat wurde mit 2 l Äthylacetat extrahiert, um das darin
enthaltene Mycoplanecin zu gewinnen, während der Mycelkuchen
mit 2 l Aceton, das 20% (Volumen/Volumen) Wasser enthielt,
extrahiert wurde. Das Aceton wurde unter vermindertem Druck
abdestilliert und der Rückstand wurde mit 2 l Äthylacetat
extrahiert. Die Äthylacetat-Extrakte aus dem Filtrat und dem
Mycelkuchen wurden kombiniert, wobei 4 l eines kombinierten
Extrakts erhalten wurden.
Dieser kombinierte Extrakt wurde zweimal mit jeweils 1 l
einer gesättigten wäßrigen Natriumchloridlösung gewaschen.
Der gewaschene Extrakt wurde über wasserfreiem Natriumsulfat
getrocknet und dann durch Eindampfen unter vermindertem Druck
konzentriert, wobei 1,07 g einer öligen Substanz erhalten
wurden.
Diese ölige Substanz wurde in einem kleinen Volumen Chloroform
gelöst und an einer 20 g Silicagel enthaltenden Säule
adsorbiert, die vorher mit Chloroform behandelt worden war.
Die Säule wurde dann mit Chloroform gewaschen und Verunreinigungen
wurden mit Hilfe eines Gemisches aus Chloroform und
Äthylacetat im Volumenverhältnis 1 : 1 und danach nur mit
Äthylacetat eluiert. Das gewünschte Mycoplanecin wurde danach
mit einem Mischlösungsmittel eluiert, das aus 95 Volum.-%
Äthylacetat und 5 Volum.-% Methanol bestand. 1 l einer aktiven
Fraktion wurde aus den Eluatfraktionen abgetrennt und durch
Eindampfen unter vermindertem Druck konzentriert, wobei 130 mg
eines weißen Pulvers erhalten wurden.
110 mg dieses weißen Pulvers wurden in einem kleinen Volumen
Chloroform gelöst und die erhaltene Lösung wurde in eine
200-ml-Säule, die Sephadex LH-20
enthielt, welche mit Chloroform gefüllt war,
gegossen. Die Elution wurde dann mit Chloroform durchgeführt.
Die dabei gewonnenen aktiven Fraktionen wurden durch Eindampfen
unter vermindertem Druck konzentriert, wobei 90 mg Mycoplanecin
in Form eines weißen Pulvers erhalten wurden. Dieses gereinigte
Produkt zeigte im Silicagel-Dünnschichtchromatogramm
einzelne Flecken mit Jod, Schwefelsäure und Kaliumpermanganat.
Zehn 500-ml-Sakaguchi-Kolben, die jeweils 100 ml eines Impfkulturmediums
der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1
enthielten, wurden mit einer Kultur von Actinoplanes nov. sp.
Stamm Nr. 41 042 angeimpft und eine Schüttelkultur unter Pendelbewegung
wurde 96 Stunden bei 28°C durchgeführt.
Ein 30-l-Krugfermenter, der 15 l eines Produktionsmediums
der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 enthielt, wurde
mit 750 ml der wie oben beschrieben gebildeten Kulturbrühe
beimpft und das beimpfte Medium wurde dann einer Schüttelkultur
unter Rühren mit 250 Upm und Belüftung bei einer
Temperatur von 28°C und einer Luftzuführung von 15 l/min
während 80 Stunden unterworfen.
Zu der gebildeten Kulturbrühe wurden 15 l Aceton gegeben,
das Gemisch wurde gerührt und das Produkt wurde mit Hilfe
von 500 g Celite filtriert. 25 l des Filtrats wurden durch
Eindampfen unter vermindertem Druck konzentriert, wobei das
Aceton abdestilliert wurde. Zu der verbleibenden Flüssigkeit
(15 l) wurden 7 l Methylenchlorid zugesetzt und die Extraktion
erfolgte unter Schütteln und Rühren. Der Rückstand wurde weiterhin
mit zusätzlichen 7 l Methylenchlorid extrahiert und
die Extrakte wurden kombiniert, wonach das Lösungsmittel verdampft
wurde und 1,8 g einer öligen Substanz verblieben.
Eine Lösung dieser öligen Substanz in einem kleinen Volumen
Chloroform wurde an einer 50 g Silicagel enthaltenden und mit
Chloroform gefüllten Säule adsorbiert und von dieser Säule
wurde Mycoplanecin mit Hilfe eines aus 99 Volum.-% Chloroform
und 1 Volum.-% Methanol bestehenden Lösungsmittelsystems eluiert.
Dabei wurden 400 ml aktiver Fraktionen gewonnen und durch
Eindampfen unter vermindertem Druck konzentriert, wobei 390 mg
eines weißen Pulvers erhalten wurden. Eine Lösung dieses
weißen Pulvers in einem kleinen Volumen Chloroform wurde dann
der präparativen Dünnschichtchromatographie unter Verwendung
einer Silicagelplatte (5717 der Merck & Co. Inc.) unterworfen
und mit einem Chloroform/Methanol-Gemisch im Volumverhältnis
95 : 5 entwickelt. Die aktiven Banden wurden mit Äthylacetat
extrahiert, wobei 250 mg Mycoplanecin als weißes Pulver
in einer Reinheit von etwa 90% (bestimmt durch biologischen
Test) erhalten wurden.
Claims (4)
1. Antibiotisch wirksame Substanz Mycoplanecin, gekennzeichnet
durch folgende Eigenschaften:
- (1) Farbe und Zustand: weißes Pulver;
- (2) Schmelzpunkt: 161 bis 167°C;
- (3) spezifische Drehung: - 66°C (c = 0,4, Chloroform);
- (4) Elementaranalyse:
C 61,78%; H 8,48%; N 11,75% (nach Trocknung zur Gewichtskonstanz); - (5) Ultraviolett-Absorptionsspektrum:
Nur Endabsorption gemäß Fig. 1, bei Messung von 20 µg/ml in 50% (V/V) wäßrig-methanolischer Lösung; - (6) Infrarot-Absorptionsspektrum: Gemäß Fig. 2, bei Messung in KBr- Preßscheibe;
- (7) Kernresonanzspektrum (NMR):
Gemäß Fig. 3, bei Messung in Deuterochloroform als Lösungsmittel und mit Tetramethylsilan (TMS) als innerem Standard; - (8) Löslichkeit:
Löslich in Methanol, Äthanol, Äthylacetat, Aceton und Chloroform;
wenig löslich in Benzol; unlöslich in Wasser; - (9) Farbreaktionen:
Braunfärbung mit 50%iger (V/V) wäßriger Schwefelsäure;
positiv gegenüber Jod und Kaliumpermanganat am Silicagel-Dünnschichtchromatogramm;
negativ gegenüber Ninhydrin und 2,4-Dinitrophenylhydrazin; - (10) Aufbau aus Aminosäuren:
Je 1 Mol Glycin, Prolin, Leucin, 2-Amino-5-methyl- hexansäure, N-Methylthreonin, N-Methylleucin, Methylprolin und Äthylprolin, sowie 2 Mol N-Methylvalin (gemäß der Bestimmung nach Hydrolyse mit 6n-Chlorwasserstoffsäure bei 105°C während 20 Stunden);
wobei die Fig. 1, 2 und 3 Bestandteil dieses Anspruchs sind.
2. Verfahren zur Herstellung der antibiotischen Substanz
Mycoplanecin des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Stamm Actinoplanes nov. sp. FERM BP-1139
auf einem Kulturmedium züchtet und das Mycoplanecin
aus dem Mycel, dem Filtrat oder aus der überstehenden Flüssigkeit
mit Hilfe üblicher Methoden, die an seine physikalisch-
chemischen Eigenschaften angeglichen sind, isoliert und reinigt.
3. Arzneimittel, enthaltend einen Wirkstoff und gegebenenfalls
übliche Träger- und Zusatzstoffe, dadurch gekennzeichnet,
daß es als Wirkstoff die antibiotische
Substanz nach Anspruch 1 enthält.
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DE2921085C2 true DE2921085C2 (de) | 1987-08-27 |
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FR (1) | FR2426697A1 (de) |
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