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DE1022764B - Optisches Glas - Google Patents

Optisches Glas

Info

Publication number
DE1022764B
DE1022764B DEL24671A DEL0024671A DE1022764B DE 1022764 B DE1022764 B DE 1022764B DE L24671 A DEL24671 A DE L24671A DE L0024671 A DEL0024671 A DE L0024671A DE 1022764 B DE1022764 B DE 1022764B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mole percent
optical glass
obis
glass according
tio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEL24671A
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Bredow
Dipl-Chem Heinz Broemer
Norbert Meinert
Gustav Weissenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Original Assignee
Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ernst Leitz Wetzlar GmbH filed Critical Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority to DEL24671A priority Critical patent/DE1022764B/de
Priority to FR1171802D priority patent/FR1171802A/fr
Publication of DE1022764B publication Critical patent/DE1022764B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/14—Silica-free oxide glass compositions containing boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft optische Gläser mit anomaler Teildispersion, insbesondere solche Gläser, bei denen der Abbe-Wert ν in bezug auf den #-Wert kleiner ist als bei den bekannten Gläsern.
Derartige Gläser sind für den optischen Rechner deswegen wichtig, weil er auf Grund der abweichenden Teildispersion in der Lage ist, das sekundäre Spektrum in optischen Systemen zu korrigieren.
Gläser mit anomaler Teildispersion sind bereits durch die deutsche Patentschrift 919 195 bekanntgeworden. Dabei handelt es sich um Gläser, die neben Borsäure als Glasbildner und Alkalioxyden vor allem Zirkonoxyd enthalten. Der Alkalioxydanteil ist bei diesen Gläsern relativ hoch, so daß sie gegen atmosphärische Einflüsse ziemlich empfindlich sind.
Es wurde nun gefunden, daß sich Gläser mit anomaler Teildispersion aus einem Grundglas, das aus Borsäure und mindestens einem Alkalioxyd und/oder einem Oxyd eines zweiwertigen Elements besteht, unter Zusatz von Oxyden von Lanthan, Tantal, Niob und/oder Bleiphosphat erschmelzen lassen. Dabei soll der Anteil an Borsäure 45 bis 80 Molprozent, der Anteil an Alkalioxyden und oder Oxyden zweiwertiger Elemente 5 bis 18 Molprozent und der Anteil an Oxyden von Lanthan, Tantal, Niob und/oder Bleiphosphat 2 bis 45 Molprozent betragen.
Es sind auch bereits Gläser bekanntgeworden, die aus Borsäure, Erdalkalioxyden und Lanthanoxyd sowie Zirkonoxyd und/oder Thoriumoxyd bestehen. Bei diesen Gläsern ist jedoch vor allen Dingen der Thoriumoxydanteil unerwünscht wegen der Radioaktivität des Thoriums. Demgegenüber weist die vorliegende Anmeldung Gläser mit etwa gleichen Brechungs- und Dispersionswerten auf, ohne daß in ihnen Thorium enthalten ist. Darüber hinaus zeichnen sie sich gegenüber den vorgenannten Gläsern durch ihre anomale Teildispersion aus.
Von den Alkalioxyden ist besonders das Lithiumoxyd als Bestandteil des Grundglases geeignet; aber auch die übrigen Alkalioxyde, Na2O, K2O, Rb2O und Cs2O, sind durchaus verwendbar. In den beigefügten Tabellen sind entsprechende Beispiele angegeben.
Von den Oxyden, die die Teildispersion herabsetzen, haben sich insbesondere die Oxyde folgender Elemente bewährt:
Magnesium, Calcium, Strontium, Barium; Zink, Cadmium; Aluminium; Yttrium, Lanthan, Samarium; Titan, Germanium, Blei, Niob, Tantal, Antimon, Wismut und Wolfram.
Dabei ist es zweckmäßig, statt der Oxyde — insbesondere von Niob, Tantal und Wolfram — die entsprechenden Erdalkaliverbindungen, beispielsweise Calciumniobat, Calciumtantalat oder Calciumwolframat, oder auch die entsprechenden Alkaliverbindungen, wie Lithiumtantalat, für den Schmelzansatz zu verwenden.
Optisches Glas
Anmelder:
Ernst Leitz G.m.b.H., Wetzlar/Lahn
Heinz Bredow, Wetzlar/Lahn,
Dipl.-Chem. Heinz Brömer,
Hermannstein (Kr. Wetzlar/Lahn),
Norbert Meinert und Gustav Weissenberg,
Wetzlar/Lahn,
sind als Erfinder genannt worden
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, in dem
Grundglas neben dem Alkalioxyd und der Borsäure Bleiorthophosphat Pb3(PO4)2 zu verwenden, wobei die gleichen Zusätze wie oben angewendet werden können.
Der Brechungsindex dieser Gläser liegt zwischen 1,53 und 1,73 bei einem v-Wert von 64 bis 35. Die Abweichung des v-Wertes —J in den Tabellen mit Av bezeichnet — in bezug auf den -^-Wert beträgt bis zu 10 Einheiten.
In den nachfolgenden Tabellen sind Gläser, die eine erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisen, angeführt. Die Gläser sind nur als Beispiele zu werten.
In Tabelle 1 ist ein Grundglas aus Lithiumkarbonat und Borsäure mit Zusätzen von Magnesiumoxyd und Calciumtantalat angegeben. Diese Gläser sind so aufgebaut, daß 45 bis 80 Molprozent Borsäure, 10 bis 18 Molprozent Lithiumkarbonat und der Rest aus Oxyden der II. Gruppe des Periodischen Systems und einem Tantalat, ebenfalls der II. Gruppe des Periodischen Systems, besteht.
In Tabelle 2 wird gezeigt, wie sich die Zusätze zu einem Grundglas, bestehend aus 75 Molprozent Borsäure und 25 Molprozent Lithiumkarbonat, auswirken. Im besonderen sind Zusätze mit TiO2, PbO, ZnO, CdO,
709 849/172
Al2O3, La2O3, Y2O3, Bi2O3, Sb2O3, Ta2O3 und WO3 angeführt. Die Zusätze liegen zwischen 0,01 und 20 Molprozent. Selbstverständlich kann es zweckmäßig sein, zwei oder mehrere der in der Tabelle genannten Oxyde gleichzeitig zur Anwendung zu bringen.
In Tabelle 3 werden statt der Alkalioxyde Erdalkalioxyde in Form von Karbonaten zu dem Grundglas verwendet, zu dem weitere Zusätze erfolgen, und zwar können bis zu 20 Molprozent Erdalkalioxyde und bis zu 60 Molprozent Borsäure für das Grundglas Verwendung finden. Die Zusätze sollen 40 Molprozent nicht überschreiten.
In Tabelle 4 ist gezeigt, daß es auch vorteilhaft sein kann, statt mit Lithiumkarbonat mit anderen
Alkalikarbonaten, z. B. von Natrium und Kalium, zu arbeiten.
In Tabelle 5 sind eine Anzahl von Schmelzen gezeigt, die neben Alkalikarbonaten und Borsäure 2 bis 15 Molprozent Bleiorthophosphat enthalten. Die Zusätze können zwischen 1 und 20 Molprozent liegen. Im besonderen sind Zusätze der Oxyde von Zink, Magnesium und Germanium sowie von Calciumtantalat beschrieben.
ίο Neben den in den Tabellen angeführten Zusätzen können, wie es in der Glasschmelze üblich ist, stabilisierende, die Farbe und auch die chemische Beständigkeit beeinflussende Substanzen bis zu 5 Gewichtsprozent den Schmelzen zugesetzt werden.
Tabelle 1 in Molprozent
Schmelz-Nr. B2O3 Li2CO3 MgO CaO
• Ta2O5 		»s V ή Av
A 354 49,18 8,19 40,98 1,63 1,5702 53,9 0,536 — 96
A 814 73,17 12,19 12,19 2,43 1,5910 57,1 0,534 -7,7
A 350 72,29 16,86 6,02 4,82 1,6107 49,0 0,548 -7,3
Tabelle 2 a in Molprozent
Schmelz-Nr. B2O3 Li2CO3 TiO2 Al2O3 PbO ZnO CdO Y2C3 tie 63,4 ti Δ ν
NR 996 75,0 25,0 1,5413 58,9
57,3		 0,524 -6,7
NR 1005 73,0
71,9		 25,6
25,4		 1,4
2,7		 — — — — — 1,5504
1,5547		 51,3
63,0		 0,533
0,538		 -6,0
-4,9
NR 1004 70,0
74 1		 24,7
24 7		 5,3 1,2 — — — — 1,5675
1,5374		 62,7 0,552
0,526		 -4,0
-6,3
NR 1003 73,2 24,4 2,4 1,5361 61,8 0,526 -6,7
NR 1038 69,9 23,2 6,9 1,5293 61,0 0,529 -5,8
NR 1037 74 1 24 7 1,2 1,5510 58,8 0,531 -5,2
A 43 73,2 24,4 2,4 1,5592 63,1 0,533 -6,6
NR 1026 . 74,1 24 7 1,2 1,5436 63 0 0,527 -5,7
NR 1025 73 ° 24 4 24 1 5470 62,7 0 525 — 60
NR 1035 .. . 71,4 23,8 4,8 1,5531 56,2
63,0		 0,527 -6,1
NR 1034 60,0
73,2		 20,0
24,4		 — — — 20,0 2,4 1,6230
1,5592		 0,540
0,527		 -4,7
-5,8
NR 1033
NR 1059
NR 1001
Tabelle 2 b in Molprozent
Schmelz-Nr. B2C3 Li2CO3 La2O3 Bi2O3 WO3 CdO Y2O3 TiO2 Ta2O5 ZnO He. I1 d Jx
NR 1017 . 74 1 24 7 1,2 1,5539 58,8 0,530 -8,2
NR 1016 73,2
714		 24,4
23,8		 — — — — — — 2,4
4,8		 — 1,5705
1,5923		 54,0
48,6		 0,540
0,547		 — 7,5
A 45 74,1 24,7 1,2 1 5590 57,2 0,532 -8,7
NR 1096 73,2 24,4 2,4 1,5794 52,6 0,543 -8,5
NR 1095 71,5
74 0		 23,8
24 7		 — 4,7 1 3 — — — — — 1,6138
1 5431		 45,8
61,5		 0,560
0,529		 -6,8
NR 1094 . 73 1 24,4 2,5 1,5475 59,8 0,533 -3,8
-6,4
A 50 71 4 23 8 48 1,5567 56,4 0,541 -5,5
A 49 69 7 23,3 7,0 1,5622 53,9 0,544 -4,3
A 48 ... . 60,0
58,9
57,8
58,8		 20,0
19,6
19,2
19,6		 — — 20,0
19,6
19,2
19,6		 1,9
3,8		 2,0 — — 1,6230
1,6343
1,6440
1,6343		 56,2
55,4
54,9
52,2		 0,540
0,541
0,543
0,549		 -5,0
A 47 — 4,7
-5,0
-5,0
-3,6
NR 1059... .
A 13
A 12 .
NR 1081
I 022 764
Tabelle 2b in Molprozent, Fortsetzung
Schmelz-Nr. B2O3 Li2CO3 La2O3 Bi2O3 WO3 CdO Y2O3 TiO2 Ta2O3 ZnO 1,6485 V «5 Av
NR 1063 57,6 19,3 19,3 3 8 1,6300 I
48,4		 0,557 -3,2
A 5 59,5 19,8 19,8 0,9 1,6351 54,0 0,543 — 54
A4 58,9 19,6 196 1 9 1,6670 52,1 0,545 -6,3
A3 57,8 19,2 19,2 3,8 1,6845 47,1 0,553 -6,5
A 31 .. 54,6 18,1 18,1 9,2 1,6340
1,6417		 44,0 0,559 — 60
NR 1077 59,3
58,8		 19,8
19,6		 1,1
2,0		 — — 19,8
19,6		 — — — 1,6595
1,6743		 55,6
55,2		 0,541
0,541		 -4,7
— 50
A 7 57,8
56,7		 19,2
18,8		 3,8
5,7		 — — 19,2
18,8		 — — — — 1,6768 53,9
53,5		 0,543
0,545		 -5,3
— 4,7
A 32 50,0 16,7 33,3 1,6807 49,3 0,556 — 25
A 26 49 6 16,5 33,1 0,8 1,6847 49,2 0,557 — 20
NR 1106 49,2 16,4 32,8 1,6 1,6916 49,0 0,556 -30
NR 1118 48,4 16,2 32,2 3,2 1,6839 48,4 0,557 — 5,5
NR 1117 . .. 49 6 16,5 33,0 0,9 1,6889 48,0 0,555 — 45
NR 1116 49,2 16,3 32,8 1,7 1,6992 46,7 0,558 37
A 71 48 4 16,1 32,3 3,2 1,6861 44,4 0,564 -39
A 70 49,6 16,5 33,1 0,8 1,6960 48,0 0,555 -4,5
A 69 49,2 16,4 32,8 1,6 1,7130 46,5 0,561 -3,0
NR 1110 48,4 16,2 32,2 3,2 1,6828 44 2 0,563 — 3,7
NR 1109 49 2 16,3 32,8 1,7 1,6867 49,2 0,560 + 0
NR 1108 48 4 16,1 32,3 3,2 1,6844 48,5 0,554 -4,6
A 78 49,6 16,5 0,8 33,1 1,7059
1,7167		 49,0 0,553 -4,6
A 77 48,4
47,7		 16,2
15,8		 3,2
4,7		 — — 32,2
31,8		 — — — — 1,6929 47,9
47,3		 0,554
0,552		 -5,1
-7,0
NR 1126 49 6 16 5 0,8 33 1 1,7070
1,7306		 46,2 0,560 -30
NR 1124 49,2
48,4		 16,4
16,2		 — 1,6
3,2		 — 32,8
32,2		 — — — — 1,6821
1,6835		 43,7
39,6		 0,570
0,578		 ±0
-t-2
NR 1123 49,6
49,2		 16,5
16,3		 — 0,9
1,7		 33,0
32,8		 — — — — 1,6900 48,6
48,0		 0,554
0,555		 -4,5
-4,2
NR 1122 48 4 16,1 3,2 32,3 1,6940 47,0 0,558 — 3,7
NR 1121 47,6 15,8 — — 4,8 31,8 — — — — 46,0 0,559 -3,8
NR 1120
A 83
A 82
A 81 a
A 80
Tabelle 2 c in Molprozent
Schmelz-Nr. B2O3 Li2CO3 PbO ZnO Sb2O3 CdO Al2O3 Nb2O5 tie V Ö Jv
A 223 . . 60,0
57,9		 10,0
10,5		 30,0
31,6		 — — — — — 1,7636
1,7859		 32,0
30,2		 0,588
0,595		 -1,7
-09
A 225 50 5 11,1 33 4 1 6204 56 0 0,538 — 62
A 224 54,5
74 1		 9,1
24,7		 9,1 27,3 1,2 — — — 1,6912
1 5493		 41,5
59,3		 0,568
0,533		 -3,4
— 62
A 227 . 73,2
71,5		 24,4
23,8		 — — 2,4
4J 		— — — 1,5601
1 5788		 56,1
51,0		 0,539
0,544		 -5,6
— 75
NR 1088 59,3
58,8
57,6
49 2		 19,8
19,6
19,3
16 4		 1,1
2,0
3,8		 — 19,8
19,6
19,3
32 8		 1 6 — 1,6328
1,6400
1,6528
1 6731		 53,9
52,1
49,3
49 4		 0,544
0,548
0,554
0 554		 -4,8
-4,5
-3,9
— 35
NR 1087 48,4
49,6
49,2
47,7		 16,2
16,5
16,4
15,8		 — — — 32,2
33,1
32,8
31,8		 3,2 0,8
1,6
4,7		 1,6694
1,6913
1,7026
1,7210		 49,5
47,0
44,9
42,0		 0,555
0,559
0,561
0,568		 -5,6
— 2,9
-4,5
-3,0
NR 1086
NR 1080
NR 1079
NR 1078
NR 1129 .
NR 1128
NR 1136
NR 1135..
NR 1133
Tabelle 3 in Molprozent
Schmelz-Nr. CaO B2O3 CdO La2O3 Ta2O5 nc 44,8
45,1
50,5		 ή Av
A 140 14,2
14,0
17,5		 50,0
49,3
52,6		 28,6
28,2
22,8		 4,3
5,6
7,1		 2,9
2,8		 1,7338
1,7472
1,7090		 0,559
0,558
0,550		 -5,4
-5,6
-4,8
A 141
A 142
Tabelle 4 in Molprozent
Schmelz-Nr. Na2CO3 B2O3 ZnO Ta2O, — Al2O3 CdO K2CO TiO2 Bi2O3 tie 57,2 0,541 Av
A 113 .... 16,6 50,0 33,4 4,8 1,5535 47,6 0,551 - 3,4
A 87 .... 23,8 71,4 — 4,8 — — — — — — 1,5618 60,4 0,531 -7,2
A 99 .... 23,8 71,4 — — — — — — — 1,5380 57,2 0,541 -1,5
A 105 .... 23,8 71,4 — — — 4,8 — — — — 1,5535 54,9 0,546 -3,4
A 103 .... 20,0 60,0 — — — — 20,0 — — — 1,5737 53,2 0,545 -3,0
A 106 .... 19,2 57,8 — — — 3,8 19,2 — — — 1,5774 43,8 0,563 -5,1
A 123 .... 18,8 56,6 — 5,7 — — 18,8 — — — 1,6863 41,5 0,566 -4,1
A 124 .... 18,5 55,6 — 7,4 — — 18,5 — — — 1,6908 47,6 0,555 -4,6
A 104 .... 16,6 50,0 — — — 33,4 — — — 1,6300 52,4 0,550 -4,9
NR 1147 .. 71,5 — — — — — 23,8 4,7 — 1,5161 46,0 0,575 -3,0
NR 1149 .. 71,5 — — — 23,8 4,7 1,5536 62,3 0,532 -5,5
NR 1150 .. 71,5 4,7 — — — — 23,8 — — 1,5011 62,5 0,534 -3,5
NR 1152 .. — 71,5 — — 4,7 — 23,8 — — 1,4845 47,9 0,559 -2,3
NR 1155 .. — 57,8 — — — — 19,2 19,2 3,8 — 1,5828 46,2 0,556 -2,0
NR 1153 .. , 57,8 — 3,8 19,2 19,2 — — 1,6032 52,6 0,552 -6,0
NR 1156 .. — 57,8 — — — 19,2 19,2 — Y., O3 1,5815 -1,5
3,8
Tabelle 5 in Molprozent
Schmelz-Nr.
B2O3 Li2CO5 Pb3(PO4), ZnO MgO GeO2 CaO
• Ta2O-		 ne 36,7 ö
80,00 13,30 6,70 _ 1,7126 34,0 0,582
82,75 6,90 10,35 — — — — 1,7516 37,2 0,581
85,60 7,20 7,20 — — — — 1,7085 39,4 0,574
87,00 7,20 5,80 — — — — 1,6818 41,6 0,570
62,50 10,40 6,30 20,80 — — — 1,6849 48,6 0,564
74,20 12,30 1,20 12,30 — — — 1,6374 39,7 0,551
81,20 6,70 5,40 6,70 — 1,6840 39,7 0,568
80,20 6,60 6,60 — 6,60 — — 1,6852 37,3 0,567
84,00 7,00 7,00 — — 2,00 — 1,7056 36,2 0,573
85,10 7,10 7,10 — — 0,70 1,7201 36,1 0,575
84,50 7,05 7,05 — — — 1,40 1,7285 50,2 0,574
84,00 7,00 0,70 — 7,00 — 1,30 1,5936 47,3 0,544
83,40 6,90 1,40 — 6,90 — 1,40 1,6146 0,553
TH 2 ... TH 4 ... TH 7 ...
A'299 ... A 3/5 ... A 287 ... A 2/8 ... A 2/10 .. TH 6
TH 7/Nl TH 7/N9 A 344 ... A 334 ...
3,3 4,3 4,4 5,5 6,1 5,3 5,9 4,8 4,6 5,4 8,8 6,5

Claims (9)

Patentansprüche·
1. Optisches Glas mit anomaler Teildispersion, das aus Borsäure und mindestens einem Alkalioxyd und/ oder einem Oxyd eines zweiwertigen Elements als Grundsubstanz erschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 45 bis 80 Molprozent Borsäure, 5 bis 18 Molprozent Alkalioxyd und/oder einem Oxyd eines zweiwertigen Elements sowie aus 2 bis 45 Molprozent Oxyden von Lanthan, Tantal, Niob und/oder Bleiphosphat besteht.
2. Optisches Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Tantal und/oder Niob in Form von Erdalkaliverbindungen in den Schmelzansatz eingebracht ist.
3. Optisches Glas nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundglas bis zu 20 Molprozent Bleiphosphat zugefügt ist.
4. Optisches Glas nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung des Schmelzansatzes:
B2O3 45 bis 80 Molprozent
AIk2CO3 8bis
MeO .". 6 bis
MeO — Ta2O5 1 bis 7 „
5. Optisches Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung des Schmelzansatzes :
BoO3 60 bis 80 Molprozent
AIknCO, 20 bis 30
TiO"o Obis 7
Y2Og Obis 5
wobei die Summe von TiO2 und Y2O3 mindestens Molprozent beträgt.
6. Optisches Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung des Schmelzansatzes :
B2O3 45 bis 75 Molprozent
AlkoCO.; 10 bis 30
MeC) Obis 35
TiO„ Obis 5
YoCT3 Obis 5
La2O., Obis 10
Ta2O3 0 bis 12
Nb2O5 Obis 7
wobei die Summe von TiO2, Y2O3, La2O3, Ta2O5 und Nb2O3 mindestens 0,5 und höchstens 12 Molprozent beträgt.
9 10
7. Optisches Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet B2O3 70 bis 90 Molprozent
durch folgende Zusammensetzung des Schmelzan- AIk2CO3 5 bis 15 „
satzes: Pb8(PO4)2 0,5 bis 15
B0O, 45 bis60 Molprozent Me° 0]>is21
M"eO 35bis50 „ 5 ^eO2 . Obis3
La2O3 SbislO ;; CaOTa2O5 Ob13 2 „
Ta2O5 O bis 5 „
8. Optisches Glas nach Anspruch 1 oder 3, gekenn- In Betracht gezogene Druckschriften: zeichnet durch folgende Zusammensetzung des io Deutsche Patentschrift Nr. 919 195; Schmelzansatzes: französische Patentschrift Nr. 810 442.
© 709 849/172 1.58
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