Abschlussarbeiten

Nachfolgend finde Sie mögliche Themen aus dem Bereich Biofluidmechanik für 

  • Bachelorarbeiten (MB, BE)
  • Masterarbeiten (MB, BE)
  • Research-Master Projekte (MAPR)
  • Projektarbeiten (MB, BE)
  • Studentische Hilfskräfte (SHK, alle Studiengänge)

Die Themen sind grundsätzlich und ausdrücklich immer sowohl für Studierende des Maschinenbaus sowie in Biomedical Engineering gleichermaßen geeignet.
Auch Studierende aus anderen Bereichen und von extern sind willkommen.
Bei Interesse stehen die jeweils genannten Kontaktpersonen für nähere Informationen zur Verfügung.
Eigene Ideen und Themenvorschläge sind jederzeit willkommen. Die Liste stellt lediglich eine Auswahl dar.

Sprechen Sie uns an! Wir freuen uns auf Sie.

 

 

 

Abschlussarbeiten

Numerische Abschlussarbeiten

Programmierung einer automatisierten Bildauswertung für histologische Untersuchungen mit Immunfluoreszenzmikroskopie
Obwohl die ECMO- Patienten mit gerinnungshemmenden Medikamenten versorgt werden, kommt es gehäuft zur Gerinnung im Membranoxygenator bei gleichzeitiger Blutungsneigung. Die Ursachen hierfür liegen wahrscheinlich, neben einer eingeschränkten Biokompatibilität der künstlichen Oberflächen, in einer strömungsmechanischen Aktivierung für die Gerinnung wichtiger Kofaktoren und Enzyme. Durch die Ansammlung von Zellen auf den Membranen und die Blutkoagel verändert sich die Strömungssituation erheblich.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll eine automatisierbare Bildauswertung für immunfluoreszenzmikroskopisch gewonnen Bilder von klinisch gebrauchten Membranoxygenatoren programmiert werden. Von Interesse sind z.B. Flächenverhältnisse positiver Färbungen, Anzahl Zellkerne, Lage und Größe bestimmter Strukturen. Das Programm soll auf eine große Anzahl von Bilder anwendbar sein und statistische Daten als Ergebnis liefern.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Recherche und Einarbeitung
  • Programmierung und Auswertung
  • Anfertigung und Rekonstruktion von 3D
  • Fluoreszenzbildern
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Programmierung und Bildverarbeitung
  • Motivation und Interesse
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.

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Libellen zeichnen sich durch ihre hervorragenden Flugeigenschaften aus und sind daher im Forschungsfeld der Bionik von besonderem Interesse. Ihre Fähigkeit auch komplexe Flugmanöver, wie beispielsweise den Rückwärtsflug auszuführen, verdanken sie dem speziellen Aufbau ihrer Flügel. Weiterhin benötigen sie keine aktiven Elemente (Muskeln) in ihren Flügeln und sind somit ideale Vorbilder für die Weiterentwicklung von Micro Air Vehicles (MAVs).
Um die strömungsmechanische Funktionsweise von Libellenflügeln genauer zu verstehen, soll im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit eine numerische fluiddynamische Untersuchung eines bereits hochauflösend gescannten Flügels durchgeführt werden. Dazu muss zunächst die zur Flügelgeometrie passende Membran rekonstruiert und mit der bereits vorhandenen Gefäßstruktur gekoppelt werden. Im Anschluss sind numerische Parameterstudien durchzuführen und entsprechend auszuwerten.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Rekonstruktion der fehlenden Membranstrukturen eines vorhandenen Flügelmodells
  • Durchführung von parametrischen CFD Berechnung
  • Charakterisierung der berechneten Strömungsfelder
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik und CFD
  • Erfahrung im Umgang mit CAD Software
  • Motivation und Interessean Arbeit auf dem Gebiet Biofluid-/Strömungsmechanik
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.
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Im Rahmen einer Forschungskooperation mit der Technischen Universität Mailand soll die Strömung im Nasen- Rachenraum im Detail experimentell mittel nicht -invasiver Verfahren untersucht werden. Die Luftströmung im menschlichen Nasen-/Rachenraum ist geprägt durch komplexe strömungsmechanische Phänomene, welche unter physiologischen Bedingunen die korrekte Funktion der Nase bedingen.
U.a. zählt dazu die Konditionierung und Reinigung der eingeatmeten Luft. Im Fall von pathologischen Fehlbildungen einzelner Nasenkomponenten kann es zu einer Behinderung der Nasenatmung kommen, mit gegebenefalls notwendigen operativen Korrekturen. Ziel der Arbeit ist ein besseres Verständnis der Strömung im Nasen-/Rachenraum, u.a. zur besseren Planung operativer Eingriffe, zur Optimierung von Medikamentenapplikation („aerosol deposition“) und generellem Verständnis zur Partikelablagerung sowie künstlicher Nasenbeatmung.
Inhalte der Arbeit sind:
  • Entwicklung eines neuen transparenten Modells des Nasen- /Rachenraums, basierend auf vorhanden medizinischen Bilddaten, sowie des dazugehörigen Versuchstandes
  • Durchführung und Auswertung parametrischer Messungen der Strömung im Modell mittels PIV
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik
  • Erfahrung im Umgang mit CAD
  • Programmen und mit einfachen konstruktiven Fragestellungen
  • Motivation und Interesse an experimenteller Arbeit auf dem Gebiet Biofluid-/Strömungsmechanik
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.
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Im Rahmen einer Forschungskooperation mit einem erfolgreichen europäischen Skiverband werden strömungsmechanische Maßnahmen („flow control“) untersucht, um die aerodynamische Leistung von Skispringern zu optimieren.
Um die aerodynamische Leistung von Skispringern zu verbessern, werden mittels numerischer Strömungsberechnung („CFD“) Möglichkeiten untersucht, den Widerstand sowie den Auftrieb von Skispringern im Rahmen der Grenzen des aktuell gültigen Reglements zu optimieren. Dazu zählen die generelle aerodynamische Optimierung des Rennanzugs sowie der Haltung in den verschiedenen Sprungphasen mittels numerischer Parameteruntersuchungen und Identifikation zugrundeliegender strömungsmechanische Effekte.
Inhalte der Arbeit sind:
  • Entwicklung einer Prozesskette zur effizienten numerischen Behandlung des gestellten Problems für die verschiedenen Phasen des Skisprungs
  • Durchführung von parametrischen CFD Berechnung
  • Auswertung, Charakterisierung und Interpretation der berechneten aerodynamischen Leistung
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik und CFD
  • Erfahrung im Umgang mit CAD Software
  • Motivation und Interesse an Arbeit auf dem Gebiet Biofluid-/Strömungsmechanik
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.
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Im Rahmen einer Forschungskooperation mit einem erfolgreichen europäischen Skiverband werden strömungsmechanische Maßnahmen („flow control“) untersucht, um die aerodynamische Leistung von Hochgeschwindigkeits-Skifahrern („Speed Skier“) zu optimieren.
Um die aerodynamische Leistung von Speed Skiern zu verbessern, werden mittels numerischer Strömungsberechnung („CFD“) Möglichkeiten untersucht, den Widerstand der Skifahrer im Rahmen der Grenzen des aktuell gültigen Reglements zu optimieren. Dazu zählen die aerodynamische Optimierung des Rennanzugs sowie die Untersuchung von geeigneten strömungsbeeinflussendenMaßnahmen. Ziel ist es, im Rahmen einer numerischen Parameteruntersuchung bestmögliche Konfigurationen im Vergleich zu Standardkonfigurationen zu ermitteln und zugrundeliegende strömungsmechanische Effekte zu identifizieren.
Inhalte der Arbeit sind:
  • Entwicklung einer Prozesskette zur effizienten numerischen Behandlung des gestellten Problems, ausgehend von vorhandenen CAD Modellen und Berechnungsansätzen
  • Durchführung von parametrischen CFD Berechnung
  • Auswertung, Charakterisierung und Interpretation der berechneten aerodynamischen Leistung
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik und CFD
  • Erfahrung im Umgang mit CAD Software
  • Motivation und Interesse an Arbeit auf dem Gebiet Biofluid-/Strömungsmechanik
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.
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Blut ist eine heterogene Suspension aus Plasma und zellulären Bestandteilen unterschiedlicher Größe und Dichte. Dadurch sind seine Strömungseigenschaften nicht-newtonsch und von verschiedenen nicht-linearen Effekten geprägt. Eine wichtige strömungsmechanische Eigenschaft ist die lokale scheinbare Viskosität. Um strömungsmechanisch induzierte Gerinnungseffekte, wie sie bspw. Membranoxygenatoren auftreten, modellieren zu können ist eine korrekte Viskositätsbeschreibung notwendig.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll für eine Particle-Tracking Anwendung ein Code geschrieben werden, der aus Aufnahmen einer Hochgeschwindigkeitskamera deterministische und statistische Beschreibungen des Partikelverhaltens in Mikrokanälen gewinnt. Diese Ergebnisse sind mit anderen Messergebnissen (z.B. Micro-Particle-Image-Velocimetry) in Zusammenhang zu bringen.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Recherche nach verfügbaren Lösungen
  • Programmierung der Bildauswertung
  • Validierungsexperimente
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanikund (optischer) Strömungsmesstechnik
  • Kenntnisse und Erfahrung in Programmierung und Bildverarbeitung
  • Motivation und Interesse
  • Impfschutz Hepatitis A und B
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden
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Obwohl die ECMO-Patienten mit gerinnungshemmenden Medikamenten versorgt werden, kommt es gehäuft zur Gerinnung im Membranoxygenator bei gleichzeitiger Blutungsneigung. Die Ursachen hierfür liegen wahrscheinlich, neben einer eingeschränkten Biokompatibilität der künstlichen Oberflächen, in einer strömungsmechanischen Aktivierung für die Gerinnung wichtiger Kofaktoren und Enzyme. Durch die Ansammlung von Zellen auf den Membranen und die Blutkoagel verändert sich die Strömungssituation erheblich.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit sollen numerische Strömungsberechnungen (CFD) mit realen Geometrien (neu/gebraucht) von Membranoxygenatoren durchgeführt werden. Dabei sollen verschiedene Viskositätsmodelle verglichen werden sowie Prozesse zur Aufbereitung und Vernetzung der Geometrien aus CT-Daten etabliert werden.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
Geometrierekonstruktion und –aufbereitung aus CT-Daten
Geeignete Vernetzung
Berechnung und Auswertung
Vergleich der Geometrien und Modelle
Idealerweise bringen Sie mit:
Kenntnisse in Strömungsmechanik
Erfahrung in Numerischer Strömungsberechnung
Motivation und Interesse
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden
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Experimentelle Abschlussarbeiten

Programmierung einer automatisierten Bildauswertung für histologische Untersuchungen mit Immunfluoreszenzmikroskopie
Obwohl die ECMO- Patienten mit gerinnungshemmenden Medikamenten versorgt werden, kommt es gehäuft zur Gerinnung im Membranoxygenator bei gleichzeitiger Blutungsneigung. Die Ursachen hierfür liegen wahrscheinlich, neben einer eingeschränkten Biokompatibilität der künstlichen Oberflächen, in einer strömungsmechanischen Aktivierung für die Gerinnung wichtiger Kofaktoren und Enzyme. Durch die Ansammlung von Zellen auf den Membranen und die Blutkoagel verändert sich die Strömungssituation erheblich.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll eine automatisierbare Bildauswertung für immunfluoreszenzmikroskopisch gewonnen Bilder von klinisch gebrauchten Membranoxygenatoren programmiert werden. Von Interesse sind z.B. Flächenverhältnisse positiver Färbungen, Anzahl Zellkerne, Lage und Größe bestimmter Strukturen. Das Programm soll auf eine große Anzahl von Bilder anwendbar sein und statistische Daten als Ergebnis liefern.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Recherche und Einarbeitung
  • Programmierung und Auswertung
  • Anfertigung und Rekonstruktion von 3D
  • Fluoreszenzbildern
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Programmierung und Bildverarbeitung
  • Motivation und Interesse
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.

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Blut ist eine heterogene Suspension aus Plasma und zellulären Bestandteilen unterschiedlicher Größe und Dichte. Dadurch sind seine Strömungseigenschaften nicht newtonsch und von verschiedenen nicht linearen Effekten geprägt. Eine wichtige strömungsmechanische Eigenschaft ist die lokale scheinbare Viskosität. Um strömungsmechanisch induzierte Gerinnungseffekte, wie sie bspw. Membranoxygenatoren auftreten, modellieren zu können ist eine korrekte Viskositätsbeschreibung notwendig.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll eine oder mehrere Blutersatzflüssigkeiten und ein entsprechendes Herstellungsprotokoll entwickelt werden. Dabei müssen die fluidmechanischen Eigenschaften des Blutes (z.B. Viskosität) bei gleichzeitiger Anpassung für die eingesetzte optische Strömungsmesstechnik (z.B. PIV, Particle-Tracking) eingestellt werden.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Recherche verfügbarer Lösungen
  • Anforderungsdefinition
  • Herstellung und Einsatz von Ghost Cells
  • Validierungsexperimente
  • Etablierung der Herstellungsprotokolle
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Grundkenntnisse in Strömungsmechanik
  • Erste praktische Laborerfahrung
  • Impfschutz Hepatitis A und B
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden
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Im Rahmen einer Forschungskooperation mit der Technischen Universität Mailand soll die Strömung im Nasen- Rachenraum im Detail experimentell mittel nicht -invasiver Verfahren untersucht werden. Die Luftströmung im menschlichen Nasen-/Rachenraum ist geprägt durch komplexe strömungsmechanische Phänomene, welche unter physiologischen Bedingunen die korrekte Funktion der Nase bedingen.
U.a. zählt dazu die Konditionierung und Reinigung der eingeatmeten Luft. Im Fall von pathologischen Fehlbildungen einzelner Nasenkomponenten kann es zu einer Behinderung der Nasenatmung kommen, mit gegebenefalls notwendigen operativen Korrekturen. Ziel der Arbeit ist ein besseres Verständnis der Strömung im Nasen-/Rachenraum, u.a. zur besseren Planung operativer Eingriffe, zur Optimierung von Medikamentenapplikation („aerosol deposition“) und generellem Verständnis zur Partikelablagerung sowie künstlicher Nasenbeatmung.
Inhalte der Arbeit sind:
  • Entwicklung eines neuen transparenten Modells des Nasen- /Rachenraums, basierend auf vorhanden medizinischen Bilddaten, sowie des dazugehörigen Versuchstandes
  • Durchführung und Auswertung parametrischer Messungen der Strömung im Modell mittels PIV
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik
  • Erfahrung im Umgang mit CAD
  • Programmen und mit einfachen konstruktiven Fragestellungen
  • Motivation und Interesse an experimenteller Arbeit auf dem Gebiet Biofluid-/Strömungsmechanik
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.
Link zur vollständigen Ausschreibung
Blut ist eine heterogene Suspension aus Plasma und zellulären Bestandteilen unterschiedlicher Größe und Dichte. Dadurch sind seine Strömungseigenschaften nicht-newtonsch und von verschiedenen nicht-linearen Effekten geprägt. Eine wichtige strömungsmechanische Eigenschaft ist die lokale scheinbare Viskosität. Um strömungsmechanisch induzierte Gerinnungseffekte, wie sie bspw. in Membranoxygenatoren auftreten, modellieren zu können ist eine korrekte Viskositätsbeschreibung notwendig.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll ein Experimentalsetup entwickelt und aufgebaut werden, mit dem gezielt Parameterstudien zur lokalen Verteilung der scheinbaren Viskosität von Blut und anderen Partikelströmungen in Mikrokanälen durchgeführt werden können. Anforderungen an den Aufbau sind unter anderem eine reproduzierbare Einstellbarkeit von Hämatokrit und Volumenstrom, wechselbare Kanalform, optische Zugänglichkeit.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Konzeptentwicklung und konstruktive Umsetzung
  • Aufbau und Optimierung des Versuchsaufbaus und Protokolls
  • Evaluation und Versuchsdurchführung
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik und (optischer) Strömungsmesstechnik
  • Praktische Erfahrung mit Versuchstechnik
  • Motivation und Interesse
  • Impfschutz Hepatitis A und B
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden
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Obwohl die ECMO- Patienten mit gerinnungshemmenden Medikamenten versorgt werden, kommt es gehäuft zur Gerinnung im Membranoxygenator bei gleichzeitiger Blutungsneigung. Die Ursachen hierfür liegen wahrscheinlich, neben einer eingeschränkten Biokompatibilität der künstlichen Oberflächen, in einer strömungsmechanischen Aktivierung für die Gerinnung wichtiger Kofaktoren und Enzyme. Durch die Ansammlung von Zellen auf den Membranen und die Blutkoagel verändert sich die Strömungssituation erheblich.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll ein Experimentalsetup entwickelt und aufgebaut werden, mit dem gezielt Parameterstudien zur strömungsmechanisch induzierten Gerinnung durchgeführt werden können. Neben der Einstellung gewünschter Scherraten in den Mikrokanälen ist ein geeigneter Umgang mit nicht-gerinnungsgehemmtem humanem Blut zu etablieren.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Konzeptentwicklung und konstruktive Umsetzung
  • Etablierung notwendiger Protokolle
  • Entwicklung Auswerteroutine
  • Evaluation und Versuchsdurchführung
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Kenntnisse in Strömungsmechanik und Strömungsmesstechnik
  • Erfahrung im Labor und mit Experimenten
  • Motivation und Interesse
  • Impfschutz Hepatitis A und B
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.
Link zur vollständigen Ausschreibung
Obwohl die ECMO Patienten mit gerinnungshemmenden Medikamenten versorgt werden, kommt es gehäuft zur Gerinnung im Membranoxygenator bei gleichzeitiger Blutungsneigung. Die Ursachen hierfür liegen wahrscheinlich, neben einer eingeschränkten Biokompatibilität der künstlichen Oberflächen, in einer strömungsmechanischen Aktivierung für die Gerinnung wichtiger Kofaktoren und Enzyme. Durch die Ansammlung von Zellen auf den Membranen und die Blutkoagel verändert sich die Strömungssituation erheblich.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit sollen hochaufgelöste μCT-Daten von gebrauchten Oxygenatoren ausgewertet werden. Anhand der rekonstruierten Bilddaten sollen Koagulationsmuster identifiziert und statistisch ausgewertet werden. Die Ergebnisse sollen mit den lokalen Strömungseigenschaften sowie allgemeinen Patientendaten in Verbindung gebracht werden um Zusammenhänge zu identifizieren.
Inhalte der Arbeit könnten sein:
  • Auswertung von Bilddaten (μCT)
  • Erstellung eines automatisierten Auswerteablaufes
  • histologische Untersuchungen der Fasern
  • Statistische Beschreibung
  • Auswertung Patientendaten
Idealerweise bringen Sie mit:
  • Grundkenntnisse in Bildgebenden Verfahren (Computertomographie)
  • Grundkenntnisse in Gerinnungsphysiologie
  • Motivation und Interesse
Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden
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Für die medizinische Diagnostik werden bildgebene Verfahren standardmäßig eingesetzt. Besonders bei Identifikation von Stenosen im arteriellem Blutkreislauf sind sie aufgrund geringer Invasivität eine gängige Methode. Ein neuer Ansatz soll nun entwickelt werden indem die Trajektorie von eingebrachten Magnetpartikeln gemessen werden und Aufschluss über Engstellen geben. Somit wäre es beispielsweise möglich, Einblicke in Blutgefäße, welche in tieferen Bereichen des menschlichen Körpers zu finden sind, zu erhalten.

Da die Eigendynamik des Partikels die Trägheit der diagnostischen Methode bestimmt, soll nun ein bioströmungsmechanischer Versuchsstand mit homogenen (Wasser, Öl, etc.) und heterogenen Suspensionen (Humanblut) angefertigt werden. Durch die Anwendung in Blutströmungen soll die Interaktion zwischen den Magnetpartikeln und Erythrozyten untersucht werden. Besonders die auftretenden Effekte in Engstellen und asymmetrischen Kanälen sollen optisch gemessen und ausgewertet werden.

 

Inhalte der Arbeit könnten sein:

  • Planung, Auslegung und Konstruktion eines bioströmungsmechanischen Versuchstandes
  • Strömungsmessung mit optischer Messtechnik
  • Analyse der Ergebnisse der Partikelinteraktion

Idealerweise bringen Sie mit:

  • Grundkenntnisse in Messtechnik und Physiologie
  • Motivation und Interesse an Arbeit auf dem Gebiet Biofluid-/Strömungsmechanik

Das Thema kann je nach Interesse und Qualifikation sowie für MAPR Studierende selbstverständlich individuell erweitert oder eingeschränkt werden.

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Research-Master-Projekte

Ausschreibung folgt in kürze