EP2179784A1 - Misch- und Dosieranlage zur Herstellung einer wässrigen Polymerdispersions-Lösung, wobei die Polymerdispersion im wesentlichen Guar beinhaltet, und Verfahren - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a solution, in particular a solution consisting of a polymer dispersion and water and a device for carrying out the method.
- Water-soluble polymers often have a poor dissolving behavior, especially if they have a high molecular weight.
- Polyacrylamides for example, represent a large group among the water-soluble polymers. Such acrylamide polymers are used predominantly in their high molecular weight, anionic, cationic or amphoteric copolymers in many areas of solid-liquid separation. Another important application is the paper industry.
- a major dilution problem with water is that the aqueous polymer solution still contains gel components, i. H. there are undissolved polymers. Gel components not only cause a loss of effect of the polymer solution, but also lead to significant technical problems, such as clogged sieves or even a poorer quality of paper.
- the polymer is not diluted with water, then a corresponding transport can take place, but through this corresponding force of its promotion, part of the polymer is degraded.
- screw pumps are not suitable per se for promoting polymer dispersion, which have solid constituents of a certain size.
- the densification of the polymer dispersion does not achieve the desired result of achieving a homogeneous solution. Rather, remain Dispersion parts in the pump, especially in the pre-chamber of the pump, which then inevitably lead to malfunction.
- a solution When using a polymer dispersion, a solution must be provided without interference from the corresponding delivery container, which has a concentration of up to 1% of the polymer dispersion with water.
- the core idea of the invention is to guide the polymer dispersion, which reacts very reactively to water, in a closed, homogeneous system to an injector which injects the polymer dispersion into the passing water. Subsequently, the reactive solution is fed to a booster pump over a very short distance.
- the polymer dispersion stored in a container is guided in a homogeneous and closed system to an injector and injected there into a water jet passing past the injector.
- the stored polymer dispersion is transported in a closed system to an injector and there injected a passing water jet, which is preferably performed in your pressure tube.
- a passing water jet which is preferably performed in your pressure tube.
- the inventive design it is not possible that water can penetrate into it, for example due to a backflow or because of too low flow velocity. It is therefore possible that the water-reactive polymer dispersion passes unchanged to the injector.
- the injector itself is designed such that it has two input and one output region.
- the first input area serves to guide the polymer dispersion, which is conveyed for example by a peristaltic pump, to the injector via preferably uniform raw cross sections. Only within the injector does this taper.
- the taper is designed such that, furthermore, a laminar flow of the polymer dispersion is possible.
- the second entrance area is intended for the access of the water. This is supplied by means of a pipe and a certain pressure to the injector. Through an opening in the tube in which the water is passed, the polymer dispersion is injected.
- the exit area is provided to guide the injected polymer dispersion solution to a positive pressure pump.
- this distance is to be kept short in their dimensions in order to prevent clogging due to a strong swelling of the polymer dispersion. Due to the flow of water past the actual injector, an additional negative pressure is created, which pulls the polymer dispersion out of the feed.
- a further preferred embodiment provides that a compressed air line is introduced into the inlet of the polymer dispersion to the injector. This compressed air is used to start the process and to clean the device.
- an overpressure container is provided in the piping system of the water, which brings the appropriate compensation.
- Another advantage of the invention is that a peristaltic pump is used as metering pump for the polymer dispersion. This is low maintenance and particularly well suited for the dispersions, as due to the technical features of a peristaltic pump, the properties of a polymer dispersion are not or only slightly changed. High pressures, small cross sections and similar devices acting on the overall property of the polymer dispersion are thereby avoided.
- a conventional inverting unit as known in the art, can not perform this function.
- Another advantage is that due to the simple selection of the appropriate components, such as the peristaltic pump and the booster pump and the injector easier control is possible, so that level control and the like can be implemented in a simple manner.
- a control system regulates the corresponding time sequences.
- the control itself can be hydraulic, electrical or pneumatic.
- the quantities to be dispensed are also defined via a control system.
- the drawing shows a circuit diagram of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
- the device 1 consists essentially of a conveying region 2 for conveying the polymer dispersion provided in a container 3 and a conveying device 4 for transporting water (H 2 O) to an injector 5. Furthermore, the device 1 comprises a collecting container 6 serving therefor to pick up the solution, consisting of polymer dispersion and water, in order to be able to transfer it accordingly into another processing process.
- the polymer dispersion provided in the container 3 is fed to a peristaltic pump 7, which is part of the conveyor 2 .
- the supply takes place in such a way that the peristaltic pump 3rd generates a negative pressure and so sucks the polymer dispersion.
- An additional level indicator 8 detects the amount of polymer dispersion stored in the container 3. Via a supply line 9, which is connected downstream of the peristaltic pump 3, the polymer dispersion is supplied to the injector 5.
- a further supply line 10 which is part of the conveyor 4
- water is supplied under pressure to the injector 5, so that within the injector 5, the bringing about of the solution is effected.
- a pressure-increasing pump 11 adjoining the injector 5 effects the necessary shearing of the polymer dispersion mixed with water so that it can then be supplied to the collecting container 6 or optionally to a further, fourth supply line 13 via a third evacuating line 12, which is connected downstream from the booster pump 11 ,
- the supply line 10 comprises a surge tank 17, which ensures that at any resulting overpressure, which is formed for example by an air cushion in the booster pump 11, water in the closed system, in particular consisting of the supply line 9, penetrates.
- a controller 14 controls and controls the corresponding process.
- the control can be done either electronically, pneumatically or hydraulically.
- a pressure-conveying device 15 is connected to the supply line 9 via a blocking element 16.
- the supply of compressed air via the pressure-conveying device 15 in the direction of the injector 5 take place or the pressure-conveying device 15 is out of the question Operation, so that only the polymer dispersion from the container 3 via the further supply line to the injector 5 is supplied.
- the pressure-conveying device 15 has the effect that the injector 5 can be correspondingly cleaned as soon as the transport of the polymer dispersion has ended.
- the cleaning is performed at the beginning of the corresponding process for providing a corresponding solution.
- the method according to the invention provides that initially the supply line 9, starting from the container 3 up to the blocking element 16, is closed.
- the pressure conveying device 15 generates compressed air and leads it via the open for the pressure line shut-off valve 16 to the injector 5.
- the compressed air exits from the injector 5 and injected into the funded via the further supply line 10 water.
- the blocking element 16 closes and polymer dispersion passes via the supply line 9 to the injector 5, while the water continues to flow in the further supply line 10.
- the wetting of the polymer dispersion with water takes place directly in the injector 5 and in the short supply line to the booster pump 11.
- the polymer dispersion solution is homogenized in a shearing process before it subsequently passes either via a laxative line 12 into the container 6 or via a further line 13, for example, to a machine.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer wässrigen Polymerdispersions-Lösung, wobei die Polymerdispersion im wesentlichen Guar beinhaltet. Das Verfahren zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus.
a) Mengenmässig definierte Transportierung einer Polymerdispersion mittels einer Schlauchquetschpumpe (7) zu einem Injektor (5)
b) Vermischen der transportierten Polymerdispersion mit mengenmässig definiertem Wasser durch den Injektor (5)
c) Durchführung einer Scherung der mit Wasser injizierten Polymerdispersion in einer Druckerhöhungspumpe (11) und Durchführung einer Homogenisierung.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung, insbesondere einer Lösung bestehend aus einer Polymerdispersion und Wasser sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
- Wasserlösliche Polymere besitzen häufig ein schlechtes Löseverhalten, insbesondere auch dann, wenn sie ein hohes Molekulargewicht aufweisen. Polyacrylamide stellen beispielweise eine grosse Gruppe unter den wasserlöslichen Polymeren dar. Solche Acrylamidpolymerisate werden vorwiegend in ihrer hochmolekularen, anionischen, kationischen oder amphoteren Co-Polymere in vielen Bereichen der Fest-Flüssigtrennung eingesetzt. Eine weitere wichtige Anwendung ist auch der Bereich der Papierindustrie.
- Die Überführung solcher hergestellten Polymere bis zu einer Mischstelle mit Wasser, wobei in der Regel solche Polymere in Containern bereit gestellt werden, geschieht in der Regel mittels Schneckenpumpen. Alternativ hierzu werden auch entsprechende Verdrängerpumpen verwendet. Eine Vermischung der Polyacrylamide mit Wasser findet in einer so genannten Invertiereinheit statt oder mit einem in der Polymerleitung angebrachten Rückschlagventil direkt in der Wasserleitung. Ferner sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von speziell ausgebildeten Mischerpumpen bekannt.
- Ein grosses Problem der Verdünnung mit Wasser besteht darin, dass die wässrigen Polymerlösung immer noch Gelanteile enthalten, d. h. es sind nicht gelöste Polymere vorhanden. Gelanteile bewirken nicht nur ein Wirkungsverlust der Polymerlösung, sondern führen auch zu erheblichen technischen Problemen, beispielsweise verstopfte Siebe oder aber auch eine schlechtere Qualität von Papier.
- Wird das Polymer nicht mit Wasser verdünnt, so kann zwar ein entsprechender Transport stattfinden, aber durch diese entsprechende Gewalt seiner Förderung wird ein Teil des Polymers abgebaut.
- Um möglichst gelfreie Polymerenlösung zu erhalten, sind gemäss dem Stand der Technik unterschiedliche Schersysteme bekannt. Diese haben jedoch neben der bereits beschriebenen Gelreduzierung auch einen unerwünschten Viskositätsabbau der Polymerenlösung zur Folge. Der Viskositätsabbau ist auf eine Reduzierung der Molekulargewichte der Polymere zurückzuführen und bewirkt eine verminderte Wirksamkeit.
- Erfahrungen haben auch gezeigt, dass zur Förderung von Polymerdispersion, die Festbestandteile mit einer gewissen Grösse aufweisen, Schneckenpumpen an sich nicht geeignet sind. Durch die Verdichtung der Polymerdispersion wird nicht das gewünschte Ergebnis erzielt, eine homogene Lösung zu erreichen. Vielmehr verbleiben Dispersionsteile in der Pumpe, insbesondere in der Vorkammer der Pumpe, die dann unweigerlich zu Betriebsstörungen führen.
- Bei der Verwendung einer Polymerdispersion muss störungsfrei ab dem entsprechenden Liefergebinde eine Lösung bereitgestellt werden, die eine bis zu 1 %-ige Konzentration der Polymerdispersion mit Wasser aufweist.
- Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die Polymerdispersion, die sehr reaktiv auf Wasser reagiert, in einem geschlossenen homogenen System zu einem Injektor zu führen, der die Polymerdispersion in das vorbeiströmende Wasser injiziert. Anschliessend wird über eine sehr kurze Strecke die reaktive Lösung einer Druckerhöhungspumpe zugeführt.
- Hierzu wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die in einem Behälter bevorratete Polymerdispersion in einem homogenen und geschlossenen System zu einem Injektor geführt wird und dort in einen an dem Injektor vorbeiführenden Wasserstrahl injiziert wird.
- Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass die bevorratete Polymerdispersion in einem geschlossenen System zu einem Injektor transportiert wird und dort einen vorbeiführenden Wasserstrahl, der vorzugsweise in deinem Druckrohr geführt ist, injiziert. Innerhalb des geschlossenen Systems ist es aufgrund der erfinderischen Ausgestaltung nicht möglich, dass Wasser, beispielsweise aufgrund eines Rückstaus oder wegen zu geringer Strömungsgeschwindigkeit in dieses eindringen kann. Daher ist es möglich, dass die auf Wasser reaktiv reagierende Polymerdispersion unverändert bis zum Injektor gelangt.
- Der Injektor selbst ist derart ausgestaltet, dass er zwei Eingangs- und einen Ausgangsbereich aufweist. Der erste Eingangsbereich dient dazu, die beispielsweise von einer Schlauchquetschpumpe geförderte Polymerdispersion über vorzugsweise gleichbleibende Rohquerschnitte zu dem Injektor zu führen. Erst innerhalb des Injektors verjüngt sich dieser. Die Verjüngung ist derart ausgebildet, dass weiterhin eine laminare Strömung der Polymerdispersion möglich ist. Der zweite Eingangsbereich ist für den Zugang des Wassers vorgesehen. Dieses wird mittels eines Rohres und eines bestimmten Druckes dem Injektor zugeführt. Durch eine Öffnung in dem Rohr, in dem das Wasser geführt wird, wird die Polymerdispersion injiziert. Der Ausgangsbereich ist vorgesehen, um die injizierte Polymerdispersionslösung zu einer Überdruckpumpe zu führen. Vorteilhafterweise ist diese Strecke in ihren Abmessungen kurz zu halten, zum zu verhindern, dass durch eine starke Quellung der Polymerdispersion eine Verstopfung eintritt. Aufgrund der Strömung des Wassers an dem eigentlichen Injektor vorbei, entsteht zusätzlich ein Unterdruck, der die Polymerdispersion aus dem Zulauf herauszieht.
- Eine weitere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass in den Zulauf der Polymerdispersion zu dem Injektor eine Druckluftleitung eingeführt ist. Diese Druckluft wird zum Anlaufen des Verfahrens und zum Reinigen der Vorrichtung.
- Bevor die Leitung, die von dem Container der Polymerdispersion zum Injektor führt, mit der Polymerdispersion beaufschlagt wird, wird zunächst Druckluft in das geschlossene System gegeben. Diese strömt in Richtung des Injektors, verjüngt sich dort und wird in das Wasser injiziert. Dadurch wird gewährleistet, dass das geschlossenen System trocken bleibt und kein Wasser durch den Injektor in das geschlossene System eindringen kann.
- Um zu verhindern, dass beispielsweise durch einen Druckstau in der dem Injektor nachfolgenden Druckerhöhungspumpe ein Rückschlag in das geschlossene System eintritt und dann doch das geschlossene System mit Wasser beaufschlagt wird, ist im dem Rohrleitungssystem des Wassers ein Überdruckbehälter vorgesehen, der den entsprechenden Ausgleich bringt.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass als Dosierpumpe für die Polymerdispersion eine Schlauchquetschpumpe eingesetzt wird. Diese ist wartungsarm und insbesondere für die Dispersionen hervorragend geeignet, da aufgrund der technischen Ausführungen einer Schlauchquetschpumpe die Eigenschaften einer Polymerdispersion nicht oder nur geringfügig verändert werden. Hohe Drücke, kleine Querschnitte und ähnliche auf die Gesamteigenschaft der Polymerdispersion wirkende Vorrichtungen werden dadurch vermieden.
- Eine übliche Invertiereinheit, wie es aus dem Stande der Technik bekannt ist, kann diese Funktion nicht erbringen.
- Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund der einfachen Auswahl der entsprechenden Komponenten, wie die Schlauchquetschpumpe und die Druckerhöhungspumpe sowie den Injektor eine einfachere Steuerung möglich ist, so dass Füllstandsregelung und ähnliches auf einfache Art und Weise umsetzbar sind.
- Eine Steuerungsanlage regelt die entsprechenden zeitlichen Abläufe. Die Steuerung selbst kann hydraulischer, elektrischer oder pneumatischer Art sein. Auch die abzugebenen Mengen werden über eine Steuerungsanlage definiert.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung oder den Ansprüchen hervor.
- In der Zeichnung ist ein Schaltplan der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.
- Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Förderbereich 2 zur Förderung der in einem Container 3 bereitgestellten Polymerdispersion und einer Fördereinrichtung 4 zum Transport von Wasser (H2O) an einen Injektor 5. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen Auffangbehälter 6, der dazu dient, die Lösung, bestehend aus Polymerdispersion und Wasser, aufzunehmen, um diese dann entsprechend in einen weiteren Bearbeitungsprozess übergeben zu können.
- Die in dem Container 3 bereit gestellte Polymerdispersion wird einer Schlauchquetschpumpe 7, die Teil der Fördereinrichtung 2 ist, zugeführt. Die Zuführung erfolgt auf die Weise, dass die Schlauchquetschpumpe 3 einen Unterdruck erzeugt und so die Polymerdispersion ansaugt. Ein zusätzlicher Füllstandsanzeiger 8 detektiert die im Container 3 bevorratete Menge an Polymerdispersion. Über eine Zuleitung 9, die der Schlauchquetschpumpe 3 nachgeschaltet ist, wird die Polymerdispersion dem Injektor 5 zugeführt.
- Über eine weitere Zuleitung 10, die Teil der Fördereinrichtung 4 ist, wird Wasser unter Druck dem Injektor 5 zugeführt, so dass innerhalb des Injektors 5 die Herbeiführung der Lösung bewirkt wird. Eine an dem Injektor 5 anschliessende Druckerhöhungspumpe 11 bewirkt die notwendige Scherung der mit Wasser versetzten Polymerdispersion, so dass diese dann über eine dritte abführende Leitung 12, die der Druckerhöhungspumpe 11 nachgeschaltet ist, dem Auffangbehälter 6 oder wahlweise einer weiteren, vierten Zuleitung 13 zugeführt werden kann.
- Ferner umfasst die Zuleitung 10 einen Ausgleichsbehälter 17, der dafür Sorge trägt, dass bei etwaig entstehendem Überdruck, der beispielsweise durch ein Luftpolster in der Druckerhöhungspumpe 11 entsteht, Wasser in das geschlossene System, insbesondere bestehend aus der Zuleitung 9, eindringt.
- Eine Steuereinrichtung 14 regelt und steuert den entsprechenden Prozess. Die Steuerung kann entweder elektronisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
- Eine Druckförderungseinrichtung 15 ist an die Zuleitung 9 über ein Sperrelement 16 angeschlossen. Wahlweise kann entweder die Zuführung von Druckluft über die Druckförderungseinrichtung 15 in Richtung des Injektors 5 erfolgen oder die Druckförderungseinrichtung 15 ist ausser Betrieb, sodass ausschliesslich die Polymerdispersion von dem Container 3 über die weitere Zuleitung dem Injektor 5 zugeführt wird.
- Die Druckförderungseinrichtung 15 bewirkt, dass der Injektor 5 entsprechend gereinigt werden kann, sobald der Transport der Polymerdispersion beendet ist. Vorzugsweise wird auch die Reinigung zu Beginn des entsprechenden Prozess zur Bereitstellung einer entsprechenden Lösung durchgeführt.
- Sind die Komponenten, wie Polymerdispersion, Wasser und Druckluft bereitgestellt, so sieht das erfindungsgemässe Verfahren vor, dass zunächst die Zuleitung 9 ausgehend von dem Container 3 bis hin zum Sperrelement 16 geschlossen ist. Die Druckfördereinrichtung 15 erzeugt Druckluft und führt diese über das für die Druckleitung geöffnete Sperrventil 16 zu dem Injektor 5. Die Druckluft tritt aus dem Injektor 5 aus und injiziert in das über die weitere Zuleitung 10 geförderte Wasser. Sobald das System gereinigt ist, schliesst das Sperrelement 16 und Polymerdispersion gelangt über die Zuleitung 9 zu dem Injektor 5, während das Wasser weiter in der weiteren Zuleitung 10 strömt.
- Die Benetzung der Polymerdispersion mit Wasser findet unmittelbar im Injektor 5 und in der kurzen Zuleitung zur Druckerhöhungspumpe 11 statt. In der Druckerhöhungspumpe 11 wird die Polymerdispersions-Lösung in einem Scherungsprozess homogenisiert, bevor diese darauffolgend wahlweise über eine abführende Leitung 12 in den Behälter 6 oder über eine weitere Leitung 13 beispielsweise zu einer Maschine gelangt.
- Entsteht während des Betriebs in der Druckerhöhungspunke 11 ein Luftpolster, so kann dies zu einem Rückschlag führen. Dies würde bedeuten, dass Wasser in das geschlossene System, nämlich in die Zuleitung 9 gelangen kann. Um dies zu verhindern, ist in der weiteren Zuleitung 10 ein Ausgleichsbehälter 17 vorgesehen, der diesen Überdruck kompensiert.
-
- 1. Vorrichtung
- 2. Förderbereich
- 3. Container
- 4. Fördereinrichtung
- 5. Injektor
- 6. Behälter
- 7. Schlauchquetschpumpe
- 8. Füllstandsanzeiger
- 9. Zuleitung
- 10. weitere Zuleitung
- 11. Druckerhöhungspumpe
- 12. abführende Leitung
- 13. weitere abführende Leitung
- 14. Steuerung
- 15. Druckförderungseinrichtung
- 16. Sperrelement
- 17. Ausgleichsbehälter
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Polymerdispersions-Lösung, wobei die Polymerdispersion im wesentlichen Guar beinhaltet gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) Mengenmässig definierte Transportierung einer Polymerdispersion mittels einer Schlauchquetschpumpe (7) zu einem Injektor (5)b) Injizieren der transportierten Polymerdispersion Wasser durch den Injektor (5)c) Durchführung einer Scherung der mit Wasser vermischten Polymerdispersion in einer Druckerhöhungspumpe (11).
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Zulauf (9), der von der Bereitstellung der Polymerdispersion bis zum Injektor (5) verläuft, eine Druckfördereinrichtung (15) vorgesehen ist, die den Injektor (5) vor dem Fördern der Polymerdispersion spült und nach dem Fördern der Polymerdispersion reinigt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Zuleitung (10), die für den Transport des Wassers vorgesehen ist, ein Ausgleichsbehälter (17) vorgesehen ist, um einen Druckausgleich herbeizuführen, der in dieser Zuleitung (10) oder in der Druckerhöhungspumpe (11) entstehen kann.
- Vorrichtung zum Lösen einer Polymerdispersion mit Wasser, wobei die Polymerdispersion zu einer Mischeinrichtung geführt wird, die ein Zulauf für Wasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung mittels einer Schlauchquetschpumpe (7) erfolgt und die Mischeinrichtung ein Injektor (5) ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Injektor (5) eine Druckerhöhungspumpe (11) nachgeschaltet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Aufbereitung der Polymerdispersion und dem Injektor (5) eine Druckfördereinrichtung (15) vorgesehen ist, mittels der der Injektor (5) spülbar ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zulauf des Wassers zum Injektor (5) eine weitere Zuleitung (10) vorgesehen und in der weiteren Zuleitung (10) ein Ausgleichsbehälter (17) angeordnet ist.
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EP08167169A EP2179784A1 (de) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Misch- und Dosieranlage zur Herstellung einer wässrigen Polymerdispersions-Lösung, wobei die Polymerdispersion im wesentlichen Guar beinhaltet, und Verfahren |
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EP08167169A Withdrawn EP2179784A1 (de) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Misch- und Dosieranlage zur Herstellung einer wässrigen Polymerdispersions-Lösung, wobei die Polymerdispersion im wesentlichen Guar beinhaltet, und Verfahren |
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EP (1) | EP2179784A1 (de) |
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