JPH067671A - インダクションプラズマ溶射による変態物質の抽出方法 - Google Patents
インダクションプラズマ溶射による変態物質の抽出方法Info
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- JPH067671A JPH067671A JP4196189A JP19618992A JPH067671A JP H067671 A JPH067671 A JP H067671A JP 4196189 A JP4196189 A JP 4196189A JP 19618992 A JP19618992 A JP 19618992A JP H067671 A JPH067671 A JP H067671A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変態可能な物質の溶融物から所望の変態物質
を短時間に正確に得ることを目的とする。 【構成】 インダクションプラズマ溶射装置のプラズマ
炎12内に変態可能物質の粉体をキャリアガスとともに
キャリアガス導入管4から投入して溶融させたのち、プ
ラズマ炎12の設定温度に応じて設けた急冷流体導入管
14から急冷流体を変態物質生成管13内の溶融物に投
入して所望の変態物質を得る。
を短時間に正確に得ることを目的とする。 【構成】 インダクションプラズマ溶射装置のプラズマ
炎12内に変態可能物質の粉体をキャリアガスとともに
キャリアガス導入管4から投入して溶融させたのち、プ
ラズマ炎12の設定温度に応じて設けた急冷流体導入管
14から急冷流体を変態物質生成管13内の溶融物に投
入して所望の変態物質を得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はインダクションプラズ
マ溶射装置を用いてアルミナ、炭素などの変態可能物質
を溶融し、急冷流体の導入によって変態物質を抽出する
方法に関するものである。
マ溶射装置を用いてアルミナ、炭素などの変態可能物質
を溶融し、急冷流体の導入によって変態物質を抽出する
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミナや炭素などの変態可能物質は、
これらを溶融させたのち1秒以内に103 〜104 以上
の温度で急冷すると、急冷時の溶融物質の溶融温度によ
って夫々異なる変態物質が得られることが知られてい
る。例えば、2050℃の融点を有するαアルミナの溶
融粉体を2700〜3500℃から液体窒素などによっ
て急冷させると、αアルミナが変態して電解質のβアル
ミナが得られる。一方、3000℃に溶融されたαアル
ミナ粉体をβアルミナを得る温度より高い温度、例えば
常温以下程度まで急冷させると、触媒として有用なγア
ルミナ変態物が得られる。また、溶融されたαアルミナ
粉体は2500℃程度から急冷させてもαアルミナのま
まである。
これらを溶融させたのち1秒以内に103 〜104 以上
の温度で急冷すると、急冷時の溶融物質の溶融温度によ
って夫々異なる変態物質が得られることが知られてい
る。例えば、2050℃の融点を有するαアルミナの溶
融粉体を2700〜3500℃から液体窒素などによっ
て急冷させると、αアルミナが変態して電解質のβアル
ミナが得られる。一方、3000℃に溶融されたαアル
ミナ粉体をβアルミナを得る温度より高い温度、例えば
常温以下程度まで急冷させると、触媒として有用なγア
ルミナ変態物が得られる。また、溶融されたαアルミナ
粉体は2500℃程度から急冷させてもαアルミナのま
まである。
【0003】炭素については、融点3500℃の炭素を
溶融させて5000℃から急冷させると、ダイヤモンド
のような結晶体に殆んど変態する。一方、炭素を溶融さ
せたのち、2000℃程度から急冷させると、C60のよ
うな電気絶縁体物質に変態したり、超伝導性を有する物
質に変態する。また、炭素を溶融後2000℃以下から
急冷させても、徐冷させても黒鉛が得られる。
溶融させて5000℃から急冷させると、ダイヤモンド
のような結晶体に殆んど変態する。一方、炭素を溶融さ
せたのち、2000℃程度から急冷させると、C60のよ
うな電気絶縁体物質に変態したり、超伝導性を有する物
質に変態する。また、炭素を溶融後2000℃以下から
急冷させても、徐冷させても黒鉛が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなαアルミナ
溶融粉体からα、β、γの各アルミナ変態物質や炭素か
らダイヤモンド、C60、黒鉛のような変態物質を低温C
VD法で得ようとすると、夫々の皮膜はできても、触媒
や電解質材料として使用できるだけの多量の変態物質を
得ることは困難であった。また、直流プラズマ法により
粉体を溶射して変態物質を抽出させようとする場合に
は、直流プラズマは大気中にさらされており、そのプラ
ズマの温度安定領域(長さ)が小さく、従って多量の変
態物質を得るには不都合であった。
溶融粉体からα、β、γの各アルミナ変態物質や炭素か
らダイヤモンド、C60、黒鉛のような変態物質を低温C
VD法で得ようとすると、夫々の皮膜はできても、触媒
や電解質材料として使用できるだけの多量の変態物質を
得ることは困難であった。また、直流プラズマ法により
粉体を溶射して変態物質を抽出させようとする場合に
は、直流プラズマは大気中にさらされており、そのプラ
ズマの温度安定領域(長さ)が小さく、従って多量の変
態物質を得るには不都合であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は上記した従来
法による変態物質の抽出方法の問題点に鑑みて検討の結
果、得られたものであって、インダクションプラズマ溶
射装置のプラズマ炎内に変態可能物質の粉体を投入して
溶融させたのち、この溶融粉体に急冷流体を導入して変
態物質を抽出する方法を提供するものである。
法による変態物質の抽出方法の問題点に鑑みて検討の結
果、得られたものであって、インダクションプラズマ溶
射装置のプラズマ炎内に変態可能物質の粉体を投入して
溶融させたのち、この溶融粉体に急冷流体を導入して変
態物質を抽出する方法を提供するものである。
【0006】
【作用】この発明は、上記のようにアルミナ、炭素など
の変態可能物質材料をインダクションプラズマ溶射装置
に投入して溶融し、この溶融粉体に外部から急冷流体を
導入することによって所望する変態物質を短時間で一度
に多量に得んとするものである。
の変態可能物質材料をインダクションプラズマ溶射装置
に投入して溶融し、この溶融粉体に外部から急冷流体を
導入することによって所望する変態物質を短時間で一度
に多量に得んとするものである。
【0007】
【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
るが、それに先立ってこの発明の方法を実施するに使用
する図1に示すインダクションプラズマ溶射装置から説
明する。図において、1は窒化ほう素焼結体を加工して
得た円筒形状の支持体である。そしてこの支持体1の内
部には1a〜1eの多段の挿着孔が支持体1を旋盤等に
て孔加工、ネジ切りを繰返すことにより同心円状に設け
られており、これらの挿着孔にキャリアガス導入管4、
中間管3、外側管2が嵌合螺着により固定されている。
るが、それに先立ってこの発明の方法を実施するに使用
する図1に示すインダクションプラズマ溶射装置から説
明する。図において、1は窒化ほう素焼結体を加工して
得た円筒形状の支持体である。そしてこの支持体1の内
部には1a〜1eの多段の挿着孔が支持体1を旋盤等に
て孔加工、ネジ切りを繰返すことにより同心円状に設け
られており、これらの挿着孔にキャリアガス導入管4、
中間管3、外側管2が嵌合螺着により固定されている。
【0008】この円筒状支持体1に対する挿着孔の形成
は、まず、キャリアガス導入管4を貫通挿着するための
挿着孔1aを支持体1に貫通形成し、次に中間管3の挿
着孔1bを支持体1のほぼ中間の位置に挿着孔1aと同
心形状に形成し、その後外側管2の挿着孔1cを挿着す
る。次いで、中間管3支持用挿着孔1bの上方に中間管
3の内径と同じか又は若干小径の挿着孔1dを、また外
側管2支持用挿着孔1cの上方に外側管2の内径と同じ
か又は若干小径の挿着孔1eを形成する。
は、まず、キャリアガス導入管4を貫通挿着するための
挿着孔1aを支持体1に貫通形成し、次に中間管3の挿
着孔1bを支持体1のほぼ中間の位置に挿着孔1aと同
心形状に形成し、その後外側管2の挿着孔1cを挿着す
る。次いで、中間管3支持用挿着孔1bの上方に中間管
3の内径と同じか又は若干小径の挿着孔1dを、また外
側管2支持用挿着孔1cの上方に外側管2の内径と同じ
か又は若干小径の挿着孔1eを形成する。
【0009】このようにして内部に同心円状の1a〜1
eの挿着孔を形成した窒化ほう素焼結体製の円筒状支持
体1に、同じく窒化ほう素焼結体を用いて夫々円筒状に
作った外側管2、中間管3、キャリアガス導入管4およ
びプラズマガス供給管5、シースガス供給管6を取り付
けるには、まず挿着孔1aに下方からキャリアガス導入
管4を貫通させ、ネジ9を固定用ボルト7で螺着固定す
る。その後同様にして挿着孔1bに中間管3を、挿着孔
1cに外側管2を順次螺着し、次いでプラズマガス供給
管5、シースガス供給管6を夫々挿着孔1d、1eに接
線方向に設けたネジ部1f、1gに挿着し螺着する。な
お、外側管2の内周面と中間管3の外周面との間は、供
給するガスの速度を増して冷却効率を高めるため約1m
mの小間隙となっている。
eの挿着孔を形成した窒化ほう素焼結体製の円筒状支持
体1に、同じく窒化ほう素焼結体を用いて夫々円筒状に
作った外側管2、中間管3、キャリアガス導入管4およ
びプラズマガス供給管5、シースガス供給管6を取り付
けるには、まず挿着孔1aに下方からキャリアガス導入
管4を貫通させ、ネジ9を固定用ボルト7で螺着固定す
る。その後同様にして挿着孔1bに中間管3を、挿着孔
1cに外側管2を順次螺着し、次いでプラズマガス供給
管5、シースガス供給管6を夫々挿着孔1d、1eに接
線方向に設けたネジ部1f、1gに挿着し螺着する。な
お、外側管2の内周面と中間管3の外周面との間は、供
給するガスの速度を増して冷却効率を高めるため約1m
mの小間隙となっている。
【0010】11は外側管2の下方外周に設けた高周波
誘導コイルであり、図示していないが高周波電源装置に
接続されている。また、外側管2の下部には該外側管2
と同径の変態物質生成管13がその上部内周に旋盤等に
より切ったネジ13aを外側管2の下部外周に切ったネ
ジ3aに螺着することによって設けられている。そし
て、この変態物質生成管13の中程には急冷流体導入管
14、14が10〜30度の傾斜角度を以ってネジ13
b、14aとで螺着されている。12はプラズマ炎、1
5は変態物質を皮膜として得る場合の被溶射基板であ
り、金属またはセラミックス基板が用いられる。また、
変態物質を粉粒の固体状として得る場合には図2に示す
ように被溶射基板15上に設けた水槽16に変態物質を
急冷状態で投入して瞬時に冷却するようにすればよい。
誘導コイルであり、図示していないが高周波電源装置に
接続されている。また、外側管2の下部には該外側管2
と同径の変態物質生成管13がその上部内周に旋盤等に
より切ったネジ13aを外側管2の下部外周に切ったネ
ジ3aに螺着することによって設けられている。そし
て、この変態物質生成管13の中程には急冷流体導入管
14、14が10〜30度の傾斜角度を以ってネジ13
b、14aとで螺着されている。12はプラズマ炎、1
5は変態物質を皮膜として得る場合の被溶射基板であ
り、金属またはセラミックス基板が用いられる。また、
変態物質を粉粒の固体状として得る場合には図2に示す
ように被溶射基板15上に設けた水槽16に変態物質を
急冷状態で投入して瞬時に冷却するようにすればよい。
【0011】この発明の方法で用いるインダクションプ
ラズマ溶射装置は、上記のような構造であり、キャリア
ガス導入管からキャリアガスとともにトーチに投入した
溶融すベき粉体を、中間管の下方の外側管内で高周波誘
導コイルに高周波電力を印加して溶融し、その後変態物
質生成管に送られた溶融物に対して上記変態物質生成管
の中程の所要位置に10〜30度の傾斜角度を以って螺
着されている急冷流体導入管から急冷流体を投入するこ
とにより、所望の変態物質を基板上に皮膜として、ある
いは水槽中に固体状として形成せしめるものである。
ラズマ溶射装置は、上記のような構造であり、キャリア
ガス導入管からキャリアガスとともにトーチに投入した
溶融すベき粉体を、中間管の下方の外側管内で高周波誘
導コイルに高周波電力を印加して溶融し、その後変態物
質生成管に送られた溶融物に対して上記変態物質生成管
の中程の所要位置に10〜30度の傾斜角度を以って螺
着されている急冷流体導入管から急冷流体を投入するこ
とにより、所望の変態物質を基板上に皮膜として、ある
いは水槽中に固体状として形成せしめるものである。
【0012】次に、上記のような構造の装置を使用し実
際に変態可能物質であるアルミナを用いてα、β、γの
変態アルミナを生成する方法を説明すると、プラズマガ
ス供給管5からキャリアガス導入管4と中間管3との間
にアルゴンガスなどのプラズマガスを5リッター/分で
供給し、シースガス供給管6から中間管3と外側管2と
の間にアルゴンガスなどのシースガスを20リッター/
分で供給し、さらにキャリアガス導入管4から5%の水
素ガスを含むアルゴンガスを2リッター/分で供給し、
このキャリアガスとともに粒径5〜100μm(好まし
くは30μm)のαアルミナ粉体を1〜2g/分供給す
る状態で高周波誘導コイル11に3KW、13.56M
Hzの高周波を印加すると、左右にバランスのとれた正
常なプラズマ炎12が発生してαアルミナ粉体が溶融さ
れ、プラズマ炎12の下方、即ち外側管2の下方に螺着
して設けた変態物質生成管13内に押し出される。
際に変態可能物質であるアルミナを用いてα、β、γの
変態アルミナを生成する方法を説明すると、プラズマガ
ス供給管5からキャリアガス導入管4と中間管3との間
にアルゴンガスなどのプラズマガスを5リッター/分で
供給し、シースガス供給管6から中間管3と外側管2と
の間にアルゴンガスなどのシースガスを20リッター/
分で供給し、さらにキャリアガス導入管4から5%の水
素ガスを含むアルゴンガスを2リッター/分で供給し、
このキャリアガスとともに粒径5〜100μm(好まし
くは30μm)のαアルミナ粉体を1〜2g/分供給す
る状態で高周波誘導コイル11に3KW、13.56M
Hzの高周波を印加すると、左右にバランスのとれた正
常なプラズマ炎12が発生してαアルミナ粉体が溶融さ
れ、プラズマ炎12の下方、即ち外側管2の下方に螺着
して設けた変態物質生成管13内に押し出される。
【0013】この時、高周波電力により発生するプラズ
マ炎12は、誘導コイル11近辺の位置が最も温度が高
く、10,000℃にも達し、それより下方になるに従
って温度は低くなる。αアルミナがキャリアガス導入管
4から投入され、プラズマ炎12によって溶融融解し、
殆んどが蒸気の状態(1部は液状)で変態物質生成管1
3内に降下しようとする時、プラズマ炎12の3500
℃の位置の変態物質生成管13に設けた急冷流体導入管
14、14から液体窒素を100リッター/分で変態物
質生成管13内に投入すると、気状、液状のαアルミナ
溶融物は1秒以内に急冷され、殆んどがγアルミナに変
態して図2の水槽16中に粉粒状として抽出することが
できる。
マ炎12は、誘導コイル11近辺の位置が最も温度が高
く、10,000℃にも達し、それより下方になるに従
って温度は低くなる。αアルミナがキャリアガス導入管
4から投入され、プラズマ炎12によって溶融融解し、
殆んどが蒸気の状態(1部は液状)で変態物質生成管1
3内に降下しようとする時、プラズマ炎12の3500
℃の位置の変態物質生成管13に設けた急冷流体導入管
14、14から液体窒素を100リッター/分で変態物
質生成管13内に投入すると、気状、液状のαアルミナ
溶融物は1秒以内に急冷され、殆んどがγアルミナに変
態して図2の水槽16中に粉粒状として抽出することが
できる。
【0014】次に、液体窒素を投入する位置がプラズマ
炎の温度3000℃の位置になるように急冷流体導入管
を傾斜螺着した変態物質生成管を外側管下方に螺着して
おいて、上記のようにα−アルミナを投入、溶融し、こ
の急冷流体導入管から50リッター/分の液体窒素を投
入すると、融解アルミナは1秒以内に急冷されて、殆ん
どがβアルミナとして抽出される。また、この場合、プ
ラズマ炎の温度が2500℃の位置であっても液体窒素
を100リッター/分と倍量投入して急冷させればβア
ルミナを抽出することができる。プラズマ炎の温度が3
500℃でそのまま急冷流体を使用せずに徐冷した時に
は数時間でαアルミナが基板上に形成される。また、プ
ラズマ炎の温度が2000℃以下で液体窒素を投入した
場合もαアルミナが形成される。
炎の温度3000℃の位置になるように急冷流体導入管
を傾斜螺着した変態物質生成管を外側管下方に螺着して
おいて、上記のようにα−アルミナを投入、溶融し、こ
の急冷流体導入管から50リッター/分の液体窒素を投
入すると、融解アルミナは1秒以内に急冷されて、殆ん
どがβアルミナとして抽出される。また、この場合、プ
ラズマ炎の温度が2500℃の位置であっても液体窒素
を100リッター/分と倍量投入して急冷させればβア
ルミナを抽出することができる。プラズマ炎の温度が3
500℃でそのまま急冷流体を使用せずに徐冷した時に
は数時間でαアルミナが基板上に形成される。また、プ
ラズマ炎の温度が2000℃以下で液体窒素を投入した
場合もαアルミナが形成される。
【0015】上記のように、変態物質としてアルミナを
用いてαアルミナ、βアルミナ、γアルミナの変態物質
を得ようとする時、急冷流体導入管の設置位置を夫々に
変えた変態物質生成管を外側管の下方に付けかえればよ
い。例えば外側管の内径が30mmで、誘導コイルに5
KW、13.56MHzの高周波電力を印加する場合の
プラズマ炎5000℃の位置は誘導コイルの下端から約
70mm下方、また、2000℃の位置は約100mm
下方であるから、そのような位置に導入口を有するよう
に急冷流体導入管を10〜30度の傾斜角度で螺着した
変態物質生成管を用意しておいて使い分ければよい。こ
ゝで急冷流体導入管を10〜30度の傾斜角度にて変態
物質生成管に螺着するのは、高温の溶融物中に急冷流体
の必要量を過不足なく投入できるようにするためであ
る。
用いてαアルミナ、βアルミナ、γアルミナの変態物質
を得ようとする時、急冷流体導入管の設置位置を夫々に
変えた変態物質生成管を外側管の下方に付けかえればよ
い。例えば外側管の内径が30mmで、誘導コイルに5
KW、13.56MHzの高周波電力を印加する場合の
プラズマ炎5000℃の位置は誘導コイルの下端から約
70mm下方、また、2000℃の位置は約100mm
下方であるから、そのような位置に導入口を有するよう
に急冷流体導入管を10〜30度の傾斜角度で螺着した
変態物質生成管を用意しておいて使い分ければよい。こ
ゝで急冷流体導入管を10〜30度の傾斜角度にて変態
物質生成管に螺着するのは、高温の溶融物中に急冷流体
の必要量を過不足なく投入できるようにするためであ
る。
【0016】上記実施例ではアルミナを用いての変態物
質の生成について説明したが、溶融粉体として炭素粉体
を用いた場合には、溶融炭素にプラズマ炎5000℃の
位置で100リッター/分の液体窒素を投入すると、ダ
イヤモンドが得られ、2000℃の位置ではC60が、そ
れ以下の温度の位置で液体窒素を投入すると黒鉛が得ら
れる。
質の生成について説明したが、溶融粉体として炭素粉体
を用いた場合には、溶融炭素にプラズマ炎5000℃の
位置で100リッター/分の液体窒素を投入すると、ダ
イヤモンドが得られ、2000℃の位置ではC60が、そ
れ以下の温度の位置で液体窒素を投入すると黒鉛が得ら
れる。
【0017】この発明で溶融物質に急冷流体を投入して
変態物質を得るに当って水槽中に抽出させると短時間に
常温にして多量の変態物質を回収することができる。
変態物質を得るに当って水槽中に抽出させると短時間に
常温にして多量の変態物質を回収することができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
インダクションプラズマ溶射装置の外側管下方に変態物
質生成管を螺着し、安定したプラズマ炎を発生させるこ
とができてプラズマ炎の温度位置を正しく設定できるこ
とから、その設定温度に応じて急冷流体を投入して容易
に所望の変態物質を得ることができるのである。
インダクションプラズマ溶射装置の外側管下方に変態物
質生成管を螺着し、安定したプラズマ炎を発生させるこ
とができてプラズマ炎の温度位置を正しく設定できるこ
とから、その設定温度に応じて急冷流体を投入して容易
に所望の変態物質を得ることができるのである。
【図1】この発明で使用するインダクションプラズマ溶
射装置の縦断面図である。
射装置の縦断面図である。
【図2】被溶射基板上の水槽を示す説明図である。
1 円筒形状の支持体 2 外側管 3 中間管 4 キャリアガス導入管 11 高周波誘導コイル 12 プラズマ炎 13 変態物質生成管 14 急冷流体導入管 15 基板 16 水槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エミリオ 藤原 大阪府大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 橘 秀久 大阪府大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 村田 裕康 大阪府大阪市東淀川区淡路2丁目14番3号 株式会社三社電機製作所内
Claims (1)
- 【請求項1】 インダクションプラズマ溶射装置のプラ
ズマ炎内に変態可能物質の粉体を投入して溶融させたの
ち、該溶融粉体に急冷流体を導入して変態物質を得るこ
とを特徴とするインダクションプラズマ溶射による変態
物質の抽出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196189A JPH067671A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | インダクションプラズマ溶射による変態物質の抽出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196189A JPH067671A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | インダクションプラズマ溶射による変態物質の抽出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH067671A true JPH067671A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=16353676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4196189A Pending JPH067671A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | インダクションプラズマ溶射による変態物質の抽出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067671A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016216778A (ja) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | 日本コーティング工業株式会社 | 皮膜および該皮膜の形成方法 |
| JP2025528160A (ja) * | 2022-08-09 | 2025-08-26 | サーマル プロセシング ソリューションズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | プラズマを提供するためのデバイス |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH035314A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ダイヤモンド粉未の合成方法 |
| JPH05116925A (ja) * | 1991-10-29 | 1993-05-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | フラーレン類の製造装置 |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP4196189A patent/JPH067671A/ja active Pending
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| JP2016216778A (ja) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | 日本コーティング工業株式会社 | 皮膜および該皮膜の形成方法 |
| JP2025528160A (ja) * | 2022-08-09 | 2025-08-26 | サーマル プロセシング ソリューションズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | プラズマを提供するためのデバイス |
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