DE60120181T2 - Zerstäubergefäß zur Aerosoltherapie - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zerstäubergefäß zur Aerosoltherapie.
  • Bekannte Zerstäubungsgefäße zur Aerosoltherapie besitzen einen Kunststoffaufbau und basieren auf dem Venturi-Prinzip, speziell der sogenannten Doppelzerstäubung, in der Weise, dass die aus einem Kompressor stammende Luft, mit hoher Geschwindigkeit durch eine Röhre mit kleinem Durchmesser geführt wird, die innen verengt (um ein Venturi-Rohr zu bilden) und in einer Öffnung endet, die von der freien Oberfläche einer Medikamentenlösung zur Aerosoltherapie in einem Vorratsbehälter ausgeht. Eine Düse befindet sich konzentrisch am Ende besagter Röhre, so dass zwischen beidem ein Zwischenraum vorliegt, der von unten mit der Lösung aus dem Vorratsbehälter gespeist wird. Die verdichtete Luft, welche die Öffnung besagter Röhre verlässt, saugt die Partikel oder Tröpfchen der Medikamentenlösung durch genannten Zwischenraum nach oben an und bildet einen aufwärts gerichteten Strom von Lösungsteilchen, der die Düsenöffnung verlässt. Der auf diese Weise erzeugte Strom der Lösungsteilchen wird zerstäubt (um das Aerosol zu bilden), indem er auf eine über der Düsenöffnung gelegene Strömungsunterbrechungsvorrichtung gerichtet wird. Die Strömungsunterbrechungsvorrichtung liegt, jedoch ohne sie zu verschließen, am unteren Ende einer Leitung, durch die von außen Luft in das Gefäß entsprechend einem vom dem Patienten auf eine Aerosolausgangsleitung des Gefäßes ausgeübten Inhalationsvorgang eintreten kann.
  • Wie dem Fachmann dieses Gebietes bekannt ist, sind die charakteristischen Parameter eines therapeutischen Aerosols der mediane aerodynamische Massendurchmesser (abhängig vom Öffnungsdurchmesser der Düse, abgekürzt mit MMAD), die quadratische Standardabweichung (abgekürzt mit GSD) und die Zerstäubungsrate.
  • Der MMAD liefert eine Angabe über die durchschnittliche Abmessung der Teilchen, die das Aerosol bilden, und eine Angabe über die Luftstrecke, nach der sich das zerstäubte Medikament niederschlägt.
  • Die GSD stellt den Grad des Streuung der gelösten Teilchengrößen dar, mit der die Verteilungsfunktion abgeschätzt werden kann.
  • Die Zerstäubungsrate drückt schließlich im Wesentlichen die zerstäubte Medikamentenmasse je Zeiteinheit aus.
  • Der MMAD und die GSD können beide aus der Verteilungsfunktion des Aerosolteilchendurchmessers ermittelt werden: der MMAD ist tatsächlich der aerodynamische Durchmesser, unter dem 50% der Aerosolteilchendurchmesser liegen; die GSD kann aus dem Graphen der Teilchenverteilungsfunktion, wenn die Verteilung zwischen 10% und 90% ausreichend linear, zum Beispiel Gauß'sch ist, durch entsprechende Extrapolationsberechnungsmethoden berechnet werden (siehe ISO 9276-2).
  • Die medizinische Fachliteratur hat ermittelt, dass für therapeutische Zwecke die vom Aerosol erreichbaren Regionen des Atemwegstraktes beim Patienten mit den Teilchenabmessungen der inhalierten medizinischen Lösung in Beziehung stehen. Genauer gesagt sind aerodynamische Teilchendurchmesser über 5 Mikrometer zur Behandlung der oberen Gebiete geeignet; Durchmesser zwischen 2 und 6 Mikrometer für den Tracheobronchialbereich; Durchmesser zwischen 0,5 und 3 Mikrometer zur Verabreichung über die Alveolen. Hingewiesen sei für genauere Informationen auf folgende Texte:
    • – International Commision on Radiological Protection (1994): Human respiratory Tract Model for Radiological Protection. Analls of the ICRP Vol. 24, No. 1–3 Elservier Science Inc. Tarrytown NY
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    • – Stahlhofen W., Rudolf G., James A. C. (1989): Intercomparison of Experimental Regional Deposition Data. Journal of Aerosol Medicine 2(3): 285–308.
  • Aus dem Vorhergehenden ist es ersichtlich, dass es zur Behandlung von Atemwegserkrankungen wichtig ist, die Dosis eines geeigneten Medikaments nur im Bereich der therapeutisch angemessenen Regionen des Atemwegtraktes zu verabreichen, um eine Verschwendung des Medikaments ebenso wie unerwünschte systemische Effekte zu vermeiden. Um dies zu erreichen, muss ein Zerstäubergefäß verwendet werden, das genau die erforderliche Teilchengrößenverteilungs-charakteristik erzeugen kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, ein Zerstäubergefäß für die Aerosoltherapie zur Verfügung zu stellen, mit dem sich der MMAD verändern lässt.
  • Ebenfalls wichtig ist, dass das Zerstäubergefäß eine dem zu behandelnden Patienten angepasste Zerstäubungsrate aufweist. Diesbezüglich kann, obwohl wahr ist, dass das Erhöhen der Zerstäubungsrate die Therapie beschleunigt und eine solche für gewöhnliche erwachsene Personen angemessen ist, eine hohe Zerstäubungsrate für bestimmte Patienten wie Kinder oder stark asthmatische Patienten übermäßig sein und soweit die korrekte Verabreichung des Medikamentes erschweren.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es aus diesem Grunde, ein Zerstäubergefäß der vorgenannten Art bereitzustellen, in dem die Zerstäubungsrate verändert werden kann.
  • Da ein Zerstäubergefäß zur Aerosoltherapie oft für die Heimanwendung von nicht-fachkundigen Personen verwendet wird und wiederholt für unterschiedliche Atemwegsgegenden verwendet werden kann, stellt das Einbeziehen der obenangegebenen Art eines Gefäßes, in dem die Aerosoleigenschaften (Partikelgrößenverteilung und Zerstäubungsrate) den therapeutischen Ansprüchen des Patienten auf einfache Weise mit den Fähigkeiten jedes Patienten angepasst werden können, eine weitere Aufgabe der Erfindung dar.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird vom Zerstäubungsgefäß der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, dass zur Durchmessergleichwertigkeit der Düsenöffnung Mittel vorhanden sind, um den Abstand zwischen der Düsenöffnung und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung zu verändern. Diesbezüglich wurde nachgewiesen, dass das Verändern dieses Abstandes den MMAD der Lösungsteilchen beeinflusst.
  • Die Mittel, um genannten Abstand zu verändern, können (für einen vordefinierten Öffnungsdurchmesser der Düse) Düsen unterschiedlicher Länge, die am Ende der die verdichtete Luft zuführenden Röhre (das Strömungsunterbrechungsdiaphragma ist fest) befestigt sind, umfassen, die demzufolge auch den Abstand zwischen der Öffnung der die verdichtete Luft führenden Röhre (die ortsfest bleibt) und der Düsenöffnung variieren. Es ist offensichtlich, dass verschiedene Reihen von Düsen, die sich im Düsenöffnungsdurchmesser unterscheiden, vorgesehen sein können.
  • Alternativ kann wieder dieselbe Düse benutzt werden, jedoch mit einem Mittel, welches bei Befestigung ein und derselben Düse an der die verdichtete Luft zuführenden Röhre entweder die Erhebung der Öffnung der die verdichtete Luft enthaltenden Röhre (und folglich die Erhebung der Düsenöffnung) oder die Lage des genannten Strömungsunterbrechungsdiaphragmas relativ zur Öffnung der die verdichtete Luft führenden Röhre, die ortsfest vorliegt, veränderbar gestaltet ist.
  • Bevorzugter Weise erstreckt sich von derjenigen Fläche des Strömungsunterbrechungsdiaphragmas, welche der Öffnung der Düse gegenüberliegt, ein Zapfen koaxial zu dieser Letztgenannten, der die Düsenöffnung einer größeren oder kleineren Ausdehnung annähert, wenn die Düse durch eine andere mit verschiedener Länge ersetzt wird oder indem das Strömungsunterbrechungsdiaphragma vertikal bewegt wird (wenn die Düse nicht ersetzbar ist).
  • Die obengenannte zweite Aufgabe wird erfüllt, indem eine Vorrichtung zum Anpassen des Stromes der Luft, die von außen aufgrund des Soges durch die Inhalation des Patienten in das Gefäß fließt, zur Verfügung gestellt wird, womit sich die Zerstäubungsrate des Gefäßes einstellen lässt.
  • Um die letzte der genannten Aufgaben zu lösen, ist das Zerstäubungsgefäß in zwei Teilen gestaltet, wobei der untere die Medikamentenlösung zur Aerosoltherapie und eine die verdichtete Luft führende Röhre sowie die jeweilige Düse umfasst, wohingegen der obere Teil das Strömungsunterbrechungsdiaphragma, den Einlass, welcher das Eindringen von äußerer Luft bei Inhalation durch den Patienten ermöglicht, und die Aerosolausgangsleitung enthält, wobei die beiden Teile trennbar miteinander verbunden sind.
  • Die Tatsache, dass das Zerstäubergefäß wie beschrieben in zwei Teilen aufgebaut ist, kann genutzt werden, um den Abstand zwischen der Düsenöffnung und dem Strömungsunterbrechungsdiaphragma zu beeinflussen, wobei die beiden Teile des Gefäßes dann so ausgestaltet und miteinander so verbunden sind, dass verschiedene Abstände zwischen der Düsenöffnung und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung erreicht werden können.
  • Die Erfindung kann leichter durch die folgende Beschreibung einer Ausführungsform verstanden werden. In dieser Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen, in der die einzelne Figur einen sehr schematischen Querschnitt durch das Zerstäubungsgefäß der Erfindung darstellt, wobei der Querschnitt entlang einer Ebene durch die die Anordnung mit verdichteter Luft versorgende Röhre verläuft.
  • Bei Betrachtung der Figur zeigt sich, dass das Zerstäubungsgefäß 10 aus zwei Teilen, nämlich einem oberen Teil A und einem unteren Teil B, zusammengesetzt ist. Zum Benutzen des Gefäßes 10 müssen die Teile A und B miteinander verbunden sein (wie es in der Figur gezeigt ist), wozu verschiedene Methoden eingesetzt werden können, wie zum Beispiel eine Schraubverbindung, ein Bajonettverschluss oder eine Schnappverriegelung.
  • Wie gezeigt ist das äußere Gehäuse des Teiles B wie eine Tasse geformt, dessen Grund abgedichtet von einem Rohr 14, das verdichtete Luft eines (nicht gezeigten) Kompressors, wie er für Aerosolgeräte üblich ist, zuführt, durchlaufen wird. Das obere Ende des Rohrs 14 verjüngt sich sowohl außen als auch innen (die innere Verjüngung bewirkt schließlich den genannten Venturi-Effekt) und endet in einer Öffnung 16.
  • Eine Düse 18 ist konzentrisch so auf dem oberen Ende der Röhre 14 angebracht, dass zwischen den beiden ein Zwischenraum 20 verbleibt, der mit der Lösung 22 eines bestimmten Medikamentes, das bis zu einem bestimmten Pegel den unteren Teil des tassenförmigen Gehäuses 12 belegt, welches folglich als ein Vorratsbehälter für die Medikamentenlösung fungiert, in Verbindung tritt. Zur Zentrierung der Düse 18 auf dem Rohr 14 kann letzteres oder die Düse 18 mit radialen Distanzrippen (zur Vereinfachung nicht dargestellt) versehen sein. Im dargestellten Beispiel liegt zwi schen dem oberen Ende des die verdichtete Luft führenden Rohrs 14 und der entsprechenden Oberfläche der Düse 18 ein Freiraum 21, der als Voratomisierungskammer dient.
  • Über der Düse 18 und dazu koaxial befindet sich ein Einlassrohr 24, dessen unteres Ende teilweise von einem streifenförmigen Strömungsunterbrechungsdiaphragma 26 verschlossen ist, dessen beide Enden mit dem Einlassrohr 24 verbunden sind. Am oberen Ende des Rohres 24 ist ein sehr schematisch dargestellter und durch 32 angedeuteter Flussregulierungshahn vorgesehen. Der Hahn 32 ermöglicht die kontinuierliche Einstellung der Zerstäubungsrate zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert, um das Aerosol, welches das Gefäß verlässt, an die Atemwegseigenschaften des Patienten anzupassen. Die Pfeile 38 in der Figur zeigen den Eintritt der äußeren Luft wegen des durch den Patienten am oberen Ende eines Aerosolausgangskanals ausgeübten Soges, mit welchem das Zerstäubungsgefäß 10 versehen wird. Ein gewöhnliches Mundstück, eine Atmungsmaske oder ein Nasenadapter (nicht dargestellt), durch die der Patient das Aerosol inhaliert, können an dieses obere Ende angeschlossen werden.
  • Im dargestellten Beispiel trägt der Streifen 26 einen zur Düse 18 koaxialen Zapfen 28, der sich nach unten zu der Öffnung 30 der Düse 18 hin erstreckt.
  • Wie bereits dargelegt ist eine Möglichkeit, den MMAD der Aerosolteilchen, die vom Gefäß 10 erzeugt werden, zu verändern, austauschbare Düsen 18 von unterschiedlicher Länge vorzusehen, so dass der Abstand zwischen der Öffnung 30 der Düse 18 und dem Diaphragma 26 gemäß der Länge der Düse 18 variiert wird. Im dargestellten Beispiel ermöglicht das Vorhandensein des Stiftes nicht nur eine Veränderung des genannten Abstands, sondern auch des Lochs der Öffnung 30, um somit die besten Ergebnisse zu erlangen. Eine andere Möglichkeit, den genannten Abstand zu verändern, besteht darin, das die verdichtete Luft zuführende Rohr 14 in mehr oder weniger großem Umfang in das tassenförmige Gehäuse 12 des unteren Teiles B einführbar zu machen (zu diesem Zweck können darauf Bezugsmarkierungen angebracht werden), so dass sich die Öffnung 30 der Düse 18 (die in diesem Fall an dem Rohr befestigt ist) dem Diaphragma 26 in mehr oder weniger großem Maße annähert. Eine weitere einfache Methode zur Anpassung des genannten Abstandes be steht darin, das Gehäuse des Gefäßes auf solche Art zu konstruieren, dass die beiden Teile A und B mehr oder weniger tief ineinander gefügt oder verschraubt werden. Als eine Variante kann eine Anzahl von unterschiedlich hohen Abstandverbindungsnasen zwischen den Teilen A und B vorhanden sein. Wiederum kann der äußere Luftkanal 24 (an dessen unteren Ende das Diaphragma 26 befestigt ist) vertikal gegenüber dem Rest des Gefäßes 10 innerhalb vorgegebener Grenzen bewegbar sein, um den genannten Abstand verändern zu können.
  • Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung hat ein vertikaler Schnitt durch das Gefäß 10 entlang einer Ebene durch die Öffnung 18 mindestens näherungsweise einen ellipsenförmigen Umriss, wobei die Nebenachse der Ellipse durch die Öffnung 30 der Düse 18 oder in der Nähe davon verläuft.
  • Obwohl dies bereits aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, wird der Betrieb des Zerstäubergefäßes 10 nun kurz beschrieben.
  • Nachdem die verschriebene Menge der Medikamentenlösung 22 in das tassenförmige Gehäuse 12 des unteren Teiles B (offensichtlich nach Trennung der beiden Teile A und B) gegossen worden ist und die beiden Teile A und B wieder zusammengebaut worden sind, wird der Kompressor für die verdichtete Luft (nicht dargestellt) so betrieben, dass die verdichtete Luft das untere Ende des Rohr 14 erreicht. Wie bereits dargelegt, verursacht der Austritt der verdichteten Luft aus der Öffnung 16 des Rohrs 14, dass Teilchen aus der Lösung durch den Zwischenraum 20 gezogen werden, wobei ein aufsteigender Strom aus Luft und Lösungsteilchen gebildet wird, der sich von der Öffnung 30 der Düse 18 löst und auf das Diaphragma 26 trifft, um die Zerstäubung der Lösungsteilchen zu erreichen. Als eine Auswirkung des Saugvorganges des Patienten durch das obere Ende der Aerosolausgangsleitung 34 – wobei das Einziehen äußerer Luft durch die oben mit einem entsprechend eingestellten Hahn gelegene Öffnung 24 bewirkt wird – wird der Aerosolstrom, der als ein Ergebnis des Auftreffens der Lösungsteilchen auf das Diaphragma 26 und deren Vermischen mit der Luft gebildet wird, die durch die Leitung 24 und die Öffnung 36 eindringt, in Richtung des Ausgangskanals 34 gerichtet, von wo aus er den Patienten erreicht, welcher, wie beschrieben, den Saugvorgang über ein Mundstück, eine Maske oder einen Nasenadapter ausübt.
  • Aus dem Vorangegangenen ist ersichtlich, dass die Teilchengrößeneigenschaften des Aerosols sehr leicht unmittelbar vom Patienten verändert werden können. Der Patient trennt einfach die beiden Teile A und B des Gefäßes 10 und kann anschließend die Düse 18 der dem gewünschten MMAD angepassten Länge im Gefäß 10 einstellen oder die bestehende Düse 18 durch eine für die spezielle auszuführende Therapie geeignete ersetzen. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass der Abstand wieder sehr einfach verändert werden kann, wenn die anderen oben genannten Lösungen zur Änderung des Abstandes zwischen der Öffnung 30 der Düse 18 und dem Diaphragma 26 angewendet werden.

Claims (15)

  1. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie, umfassend ein Rohr (14), welchem an einem ersten Ende komprimierte Luft zugeführt wird, wobei das Rohr (14) an seinem zweiten Ende vor der jeweiligen Ausgangsöffnung (16) verengt ist, um einen Venturi-Effekt zu erzielen, wobei die Öffnung (16) des Rohrs (14) von der freien Oberfläche einer Lösung (22) eines Aerosoltherapiemedikaments hervortritt, wobei eine Düse (18) konzentrisch auf dem zweiten Ende des Rohrs (14) derart angebracht ist, dass zwischen dem Rohr (14) und der Düse (18) ein Zwischenraum (20) verbleibt, welcher mit der Lösung (22) kommuniziert, wobei eine Strömungsunterbrechungsvorrichtung (26) oberhalb der Öffnung (30) der Düse (18) vorhanden ist, wobei das Gefäß (10) mit einem Ausgang (34) für das ausgebildete Aerosol und mit einem Einlass (24) zum Eintritt einer externen Luft als Ergebnis eines Sogs versehen ist, welcher durch den Patienten auf den Ausgang (34) ausgeübt wird, wobei zur Durchmessergleichwertigkeit der Öffnung (30) der Düse (18) Mittel vorhanden sind, um den Abstand zwischen der Düsenöffnung (30) und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung (26) zu verändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern des Abstandes zwischen der Öffnung (30) der Düse (18) und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung (26) aus einer Reihe aus austauschbaren Düsen (18) verschiedener Länge bestehen.
  2. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1, wobei die Strömungsunterbrechungsvorrichtung ein Diaphragma (26) umfasst, welches sich oberhalb der Öffnung (30) der Düse (18) befindet.
  3. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 2, wobei sich das Strömungsunterbrechungsdiaphragma (26) an einem Ende einer Leitung (24) befindet, ohne jedoch das Ende zu verschließen, wobei das andere Ende der Leitung (24) zu der Außenseite offen ist, damit eine externe Luft eindringen kann, wobei sie einem Sog folgt, welcher durch den Patienten auf den Aerosolausgang (34) ausgeübt wird.
  4. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 2, wobei sich von derjenigen Fläche des Strömungsunterbrechungsdiaphragmas (26), welche der Öffnung (30) der Düse (18) gegenüberliegt, ein Zapfen (28) koaxial zu dieser Letztgenannten erstreckt, welcher teilweise die Öffnung (30) verschließt.
  5. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1, wobei eine Regelvorrichtung (32) für die externe Luft vorhanden ist, welche in das Gefäß (10) durch die Eingangsöffnung (24) für externe Luft eindringt.
  6. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 5, wobei die Regelvorrichtung für den externen Luftstrom einen Einstellhahn (32) umfasst.
  7. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1, umfassend zwei Teile (A, B), von denen ein unteres Teil (B) die Aerosolmedikamentenlösung (22) enthält und das Zufuhrrohr (14) für komprimierte Luft und die jeweilige Düse (18) umfasst, wohingegen das obere Teil (A) das Strömungsunterbrechungsdiaphragma (26), die Eingangsöffnung (24), welche ermöglicht, dass die externe Luft in das Gefäß (10) eindringt, wobei dem Sog, welcher durch den Patienten ausgeübt wird, gefolgt wird, und die Aerosolausgangsleitung (34) umfasst, wobei die zwei Teile (A, B) entfernbar zusammen verbindbar sind.
  8. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1 und 7, wobei die Mittel zum Verändern des Abstandes zwischen der Öffnung (30) der Düse (18) und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung (26) aus einem Mittel bestehen, welches ermöglicht, dass die zwei Teile (A, B) zusammen in solch einer Weise verbunden werden, dass unterschiedliche Abstände zwischen der Öffnung (30) und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung (26) erzielt werden können.
  9. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 8, wobei die Mittel, welche ermöglichen, dass die zwei Teile (A, B) zusammen in solch einer Weise verbunden werden, dass verschiedene Abstände zwischen der Öffnung (30) und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung (26) erzielt werden können, eine Reihe von Abstandsverbindungsnasen zwischen den zwei Teilen (A, B) umfassen, wobei diese Nasen eine unterschiedliche Höhe aufweisen.
  10. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 7, wobei die Verbindung zwischen den zwei Teilen (A, B) von einem Schraubentyp ist.
  11. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 7, wobei die Verbindung zwischen den zwei Teilen (A, B) von einem Bajonetttyp ist.
  12. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 7, wobei die Verbindung zwischen den zwei Teilen (A, B) von einem Schnapp-Clip-Typ ist.
  13. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1, wobei eine Voratomisierungskammer (21) zwischen dem zweiten Ende des Rohrs (14) und der entsprechenden inneren Lösung der Düse (18) vorhanden ist.
  14. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1, wobei ein vertikaler Schnitt durch das Gefäß auf einer Ebene, welche durch die Achse der Öffnung (18) verläuft, ein äußeres Profil aufweist, welches zumindest näherungsweise elliptisch ist, wobei die Nebenachse der Ellipse durch die oder in der Nähe der Öffnung (30) der Düse (18) verläuft.
  15. Zerstäubergefäß (10) für eine Aerosoltherapie nach Anspruch 1, wobei auf einer gegebenen Düsenlänge eine Reihe von Düsen (18) mit einem unterschiedlichen Durchmesser der Öffnung (30) vorhanden ist.
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