DE102009033409A1 - Method for producing building roof on which solar power using device to produce electricity and heat exchanger are arranged, involves inserting carrier elements between module and roof waterproofing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gebäudedachs mit einer Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie und/oder als Wärmetauscher, bei dem die Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie aus zumindest einem Modul ausgebildet wird und bei dem das Modul auf einer Dachabdichtung angeordnet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie und/oder als Wärmetauscher auf einem Gebäudedach, bestehend aus zumindest einem Modul und einem das Modul im Abstand zu einer Montagefläche, beispielsweise einer Dachabdichtung haltenden Trägerelement.The The invention relates to a method for producing a building roof with a facility for the use of solar energy for the generation of electrical energy and / or as a heat exchanger, in which the device for the use of solar energy from at least a module is formed and wherein the module on a roof seal is arranged. The invention further relates to a device for the use of solar energy for the production of electrical energy Energy and / or as a heat exchanger on a building roof, consisting of at least one module and one module at a distance to a mounting surface, such as a roof seal holding carrier element.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Dachflächen von Gebäuden und hierunter sind sowohl Schrägdachflächen als auch Flachdachflächen zu verstehen, für die Anordnung von Einrichtungen zur Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie und/oder als Wärmetauscher verwendbar sind. Bei derartigen Einrichtungen spricht man von Solar- und/oder Photovoltaikkollektoren, die als Module angeboten und auf Dachflächen montierbar sind. Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie.It is known in the art that roof surfaces of buildings and below are both pitched roofs as well as flat roof areas to understand for the Arrangement of facilities for the use of solar energy for the generation of electrical energy and / or as a heat exchanger are usable. Such facilities are referred to as solar and / or photovoltaic panels offered as modules and on Roof surfaces are mountable. By photovoltaic one understands the direct conversion of radiant energy, mainly solar energy, into electrical energy.
Hierzu werden sogenannte Solarmodule verwendet. Ferner sind aus dem Stand der Technik thermische Solaranlagen bekannt, die ebenfalls aus einzelnen Modulen aufgebaut sein können und die für die Warmwasserbereitung und/oder für Raumheizungen genutzt werden. Bei derartigen Modulen wird Wasser durch dünne Kapillare eines derartigen Moduls geleitet und durch die Sonnenenergie aufgeheizt. Es handelt sich somit um einen Wärmetauscher.For this So-called solar modules are used. Furthermore, are from the state The technology known thermal solar systems, which also consists of individual Modules can be constructed and used for the Hot water and / or used for space heating become. In such modules, water is through thin Capillary guided by such a module and by the solar energy heated. It is thus a heat exchanger.
Entsprechende Einrichtungen zur Nutzung der Sonnenenergie können entweder bereits bei der Neuerstellung von Gebäuden in die Dachflächen integriert werden oder auf bestehende Dächer aufgebaut werden. Bei dem nachträglichen Aufbau von Einrichtungen zur Nutzung der Sonnenenergie ist insbesondere darauf zu achten, dass die statischen Dachlasten nicht überschritten werden.Appropriate Facilities for using solar energy can either already during the rebuilding of buildings in the roof areas be integrated or built on existing roofs become. In the subsequent construction of facilities the use of solar energy is particularly important to that the static roof loads are not exceeded.
Aus
der
Die
Bei
den voranstehend beschriebenen Einrichtungen zur Nutzung der Sonnenenergie
handelt es sich um im Wesentlichen biegesteife Elemente, die von
sogenannten flexiblen Elementen zu unterscheiden sind, wie sie beispielsweise
in der
Eine
weitere Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie bestehend aus
einem Solar-Kollektor in flexibler und selbstklebender Ausführung
ist aus der
Schließlich
beschreibt die
Die Verklebung derartiger Solar-Kollektoren ist im Stand der Technik auf sogenannte flexible, das heißt biegbare und damit dünne Solar-Kollektoren beschränkt. Die üblicherweise eingesetzten großflächigen Solar-Kollektoren mit Glasschichten, welche nicht biegbar sind, werden üblicherweise auf Dachflächen verschraubt und erfordern eine statisch tragende Konstruktion. Diese geht aber bei der Berechnung der mechanischen Dachlasten mit ein und führt in der Regel dazu, dass bestehende Dächer, die bereits hinsichtlich ihrer statischen Belastbarkeit ausgereizt sind, nicht mit entsprechenden Einrichtungen zur Nutzung der Sonnenenergie ausgestattet werden können. Im Zuge der Sanierung insbesondere von Flachdächern wird dies aber oftmals seitens der Eigentümer entsprechender Gebäude gewünscht.The bonding of such solar panels is limited in the art to so-called flexible, that is bendable and therefore thin solar panels. The commonly used large-scale solar panels with glass layers, which are not bendable, are usually bolted to roofs and require a static load-bearing construction. However, this is included in the calculation of the mechanical roof loads and usually leads to existing roofs that already have their static load capacity are not equipped with appropriate facilities for the use of solar energy. In the course of the renovation, in particular of flat roofs, however, this is often desired by the owners of appropriate buildings.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren beziehungsweise eine gattungsgemäße Einrichtung zu schaffen, mit dem beziehungsweise mit der auch solche Dächer ausgerüstet werden können, die hinsichtlich ihrer mechanischen, insbesondere statischen Belastbarkeit nicht mit einer üblichen Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie und/oder als Wärmetauscher ausgestattet werden können.Of the Invention is therefore based on the object, a generic Method or a generic To create facilities with or with the same Roofs that can be equipped in terms of their mechanical, in particular static load capacity not with a standard facility for using solar energy for the generation of electrical energy and / or as Heat exchangers can be equipped.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung sieht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor, dass zwischen dem Modul und der Dachabdichtung Trägerelemente angeordnet werden, die mit dem Modul und/oder der Dachabdichtung verklebt werden.The Solution of this problem sees in the inventive Method before that between the module and the roof seal carrier elements be arranged with the module and / or the roof waterproofing be glued.
Derartige Trägerelemente dienen dazu, die Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie und/oder als Wärmetauscher unmittelbar auf der Ebene der Dachabdichtung, jedoch mit Distanz zu dieser zu verlegen und zu befestigen, so dass diese Einrichtung keine statisch tragende Konstruktion darstellt. Genauso wie für Blitzableiter, Ablufthauben oder dergleichen ist dann für die Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie lediglich eine Lagesicherung erforderlich. Diese Lagesicherung wird erfindungsgemäß durch eine dauerhafte Verbindung zwischen der Einrichtung einerseits und der Tragkonstruktidn andererseits beziehungsweise der Tragkonstruktion einerseits und der Dachabdichtung andererseits bereitgestellt, wobei ein alterungs-, temperatur-, feuchtigkeits- und kriechbeständiger sowie materialverträglicher Klebstoff Verwendung findet.such Carrier elements serve to the device for use solar energy for the production of electrical energy and / or as a heat exchanger directly at the level of Roof waterproofing, however, with distance to this to lay and to fasten, so this device is not a static load-bearing construction represents. Just as for lightning rods, exhaust hoods or the like is then for the device for use the solar energy only a position assurance required. These Position assurance according to the invention by a permanent connection between the institution on the one hand and the Tragkonstruktidn other hand, or the support structure provided on the one hand and the roof seal on the other hand, wherein an aging, temperature, moisture and creep resistant and material-compatible adhesive is used.
Insbesondere bei Dachsanierungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden. In der Regel wird bei einer solchen Dachsanierung eine neue Dachbahn auf die bestehende Dachabdichtung aufgebracht und mit dieser klebend verbunden. Im Bereich der Längsstöße der neuen Dachbahnen kann ergänzend eine mechanische Befestigung, beispielsweise mit Tellerdübelankern vorgesehen sein. Mit der neuen Dachbahn können sodann die Trägerelemente und die darauf aufgebrachten Module der Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie verklebt werden.Especially In roof renovations, it has proved to be advantageous, the inventive method apply. In general, in such a roof renovation a new roofing membrane applied to the existing roof waterproofing and connected with this adhesive. In the area of the longitudinal joints the new roofing membranes can be supplemented with a mechanical fastening, be provided for example with plate anchor anchors. With the new roofing membrane can then the support elements and the modules applied thereon to the device for using the Solar energy to be glued.
Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zwischen den Trägerelementen und der Dachabdichtung zumindest ein flächiges Trennelement angeordnet wird. Hierbei kann es sich um eine Folie, ein Vlies oder eine Schaumschicht handeln. Vorzugsweise ist dieses Trennelement allerdings aus einem Sreifen einer Dachabdichtungsbahn ausgebildet. Neben einer weitergehenden thermischen Trennung des Moduls und der Tragkonstruktion von der Dachabdichtung hat dieses Trennelement den Vorteil, dass eine gleichmäßige Verklebung des Trägerelements mit der Dachabdichtung möglich ist, da die Dachabdichtung beispielsweise im Bereich von Stößen benachbarter Dachabdichtungsbahnen diese flexibel ausgleichen kann, was mit einem Trägerelement, beispielsweise einem Profil nicht ohne Weiteres möglich ist. Von daher eignen sich in diesem Bereich flexible, insbesondere kompressible Baustoffe als Trennelemente.To a further feature of the method according to the invention is provided that between the support elements and the Roofing arranged at least one flat separating element becomes. This may be a film, a non-woven or a foam layer act. However, this separating element is preferably made of one Trained a roof waterproofing membrane. In addition to a more extensive thermal separation of the module and the supporting structure of the Dachabdichtung this separator has the advantage that a uniform Bonding of the support element with the roof seal possible is because the roof seal, for example, in the area of shocks adjacent roofing membranes can compensate for these flexibly, what with a support element, such as a profile not readily possible. Therefore, are suitable in this area flexible, in particular compressible building materials as separating elements.
Das Trennelement kann bereits werksseitig mit dem Trägerelement verklebt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Trennelement an der dafür vorgesehenen Stelle auf die Dachbahn aufgeklebt wird, bevor anschließend das Trägerelement mittels eines Klebers auf das Trennelement aufgeklebt wird. Abschließend wird dann das Modul mit dem Trägerelement verklebt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die zuvor zwischen Dachabdichtung und Trennelement sowie Trennelement und Trägerelement angeordneten Kleberschichten auszuhärten.The Separator can already factory with the carrier element be glued. But there is also the possibility that the separator at the designated location on the Roofing is glued before then the support member by means of an adhesive is adhered to the separator. Finally then the module is glued to the carrier element. in this connection It has proven to be beneficial the previously between roofing and separating element and separating element and carrier element arranged Curing adhesive layers.
Die Trägerelemente werden vorzugsweise als Profilelemente ausgebildet, die zumindest eine Aufnahmefläche zur Anlage an zumindest einem Modul aufweisen. Vorzugsweise werden zwei benachbart angeordnete Module mit drei Trägerelementen verbunden, wobei ein Trägerelement mit beiden benachbart angeordneten Modulen verbunden wird.The Carrier elements are preferably formed as profile elements, the at least one receiving surface for attachment to at least have a module. Preferably, two adjacent ones are arranged Module connected to three carrier elements, wherein a carrier element is connected to both adjacently arranged modules.
Zur Lösung der voranstehenden Aufgabenstellung ist bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass das Modul über eine Klebeverbindung mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei die Klebeverbindung eine thermische Stabilität zwischen –40°C bis +90°C, eine Zugfestigkeit von zumindest 50 N/cm2 und eine Scherfestigkeit von zumindest 25 N/cm2 aufweist.To solve the above problem, it is provided in a device according to the invention that the module is connected via an adhesive bond with the carrier element, wherein the adhesive bond has a thermal stability between -40 ° C to + 90 ° C, a tensile strength of at least 50 N / cm 2 and a shear strength of at least 25 N / cm 2 .
Eine entsprechende Einrichtung kann werksseitig ausgebildet werden, das heißt, dass einzelne Module werksseitig mit den Trägerelementen verklebt und baustellenseitig dann durch Verklebung mit der Dachabdichtung verbunden werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die einzelnen Konstruktionselemente der erfindungsgemäßen Einrichtung baustellenseitig miteinander verklebt werden. Letztgenannte Möglichkeit weist den Vorteil der besseren Anpassbarkeit der einzelnen Konstruktionselemente an die Baustellengegebenheiten auf.A appropriate device can be factory-made, the means that individual modules factory with the support elements glued and construction site side then by gluing with the roof seal get connected. But there is also the possibility that the individual construction elements of the invention Device are glued together site side. The latter Possibility has the advantage of better customizability the individual construction elements to the site conditions on.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, dass das Trägerelement auf seiner dem Modul abgewandten Seite mit einem flächigen Trennelement, beispielsweise einer Folie, einem Vlies oder einer Schaumschicht verbunden, insbesondere verklebt ist. Neben den bereits hinsichtlich des Verfahrens beschriebenen Vorteilen hat diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung den weiteren Vorteil, dass der besonders kritische Verbindungsbereich zwischen dem Trägerelement und der Dachabdichtung werksseitig mit erhöhter Sorgfalt vorbereitet werden kann. Verwendet man diesbezüglich nämlich einen Dachabdichtungsstreifen aus einem Material, wie es beispielsweise auch für die Dachabdichtung Verwendung findet, so ist die baustellenseitige Verbindung zwischen dem Dachabdichtungsstreifen und der Dachabdichtung aufgrund des übereinstimmenden Materials für die dort arbeitenden Personen wesentlich vereinfacht. Die mitunter weitaus größeren Verbindungsschwierigkeiten zwischen unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Metall oder Kunststoff mit einer Dachabdichtungsbahn müssen daher nicht baustellenseitig gelöst werden, so dass es hierbei auch nicht zu unzulänglichen Verbindungen zwischen der Einrichtung und der Dachabdichtung kommen kann, die auf mangelnde Kenntnisse der Verklebungshandhabung zurückzuführen sind.A development of the device according to the invention provides that the carrier element its side facing away from the module with a flat separating element, such as a film, a nonwoven or a foam layer connected, in particular glued. In addition to the advantages already described with regard to the method, this embodiment of the device according to the invention has the further advantage that the particularly critical connection region between the carrier element and the roof seal can be prepared at the factory with increased care. If, in this respect, a roof sealing strip made of a material is used, as is also used, for example, for the roof seal, then the site-side connection between the roof sealing strip and the roof seal is substantially simplified on account of the matching material for the persons working there. The sometimes far greater connection difficulties between different materials, such as metal or plastic with a roof waterproofing membrane must therefore not be solved on the construction site, so that it can not lead to inadequate connections between the device and the roof seal, which are due to lack of knowledge of bonding handling.
Vorzugsweise ist das Trägerelement als Profil ausgebildet. Insbesondere haben sich Profile als vorteilhaft erwiesen, die im Querschnitt als rechteckiges, insbesondere quadratischen Kastenprofil, als Doppel-T-Profil ausgebildet sind oder einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Ein rechteckiges Kastenprofil hat ebenso wie ein Doppel-T-Profil den wesentlichen Vorteil, dass beide Profile eine hohe mechanische Festigkeit, insbesondere eine hohe Druckfestigkeit aufweisen. Ein Kastenprofil hat darüber hinaus den Vorteil, dass der durch das Kastenprofil gebildete Hohlraum auch zur Verlegung von Energieleitungen, beispielsweise Kabeln und/oder Wasserleitungen genutzt werden kann, die somit vor Beschädigungen, beispielsweise bei Begehungen des Daches zu Kontrollzwecken geschützt werden können.Preferably the carrier element is designed as a profile. Especially Profiles have proved advantageous in cross section as a rectangular, in particular square box profile, as a double-T profile are formed or a trapezoidal cross-section exhibit. A rectangular box profile has as well as a double T-profile the main advantage that both profiles have a high mechanical Strength, in particular have a high compressive strength. One Box profile has the additional advantage that the by the box profile formed cavity also for laying power lines, For example, cables and / or water pipes can be used, the thus from damage, for example during inspections the roof can be protected for control purposes.
Gleiches gilt hinsichtlich eines im Querschnitt trapezförmig ausgebildeten Profils, welches zwei auf der Dachoberfläche zu befestigende Schenkel und einen zwischen diesen angeordneten dritten Schenkel aufweist, der dem Modul zugewandt ist und mit dem Modul verklebbar ist. Unterhalb dieses Schenkels ist dann der Hohlraum ausgebildet, der wiederum zur Verlegung der Energieleitungen, wie zuvor erwähnt, genutzt werden kann.The same applies with respect to a trapezoidal in cross-section Profils which two to be mounted on the roof surface Leg and a third leg arranged between them has, which faces the module and can be glued to the module is. Below this leg, the cavity is then formed, which, in turn, relocates the power lines, as previously mentioned, can be used.
Um die mechanische Belastung eines bereits bestehenden Daches durch eine ergänzend aufgebrachte Einrichtung nicht übermäßig zu vergrößern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Trägerelement aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminiumblech auszubilden. Die Verwendung von Leichtmetall, insbesondere von Aluminiumblech dient hierbei insbesondere der Gewichtsreduzierung der Einrichtung, hat aber auch den Vorteil, dass eine ausreichende Stabilität der Profile erzielt wird. Es ist aber auch möglich, die Profile als stranggepresste Kunststoffprofile auszubilden, die baustellenseitig in einfacher Weise in einzelne Abschnitte trennbar sind.Around the mechanical load of an existing roof through a supplementary device is not excessive it has proven to be advantageous the carrier element made of metal, in particular of light metal, for example Made of aluminum sheet. The use of light metal, in particular aluminum sheet in particular serves to reduce weight However, the facility also has the advantage that a sufficient Stability of the profiles is achieved. But it is also possible form the profiles as extruded plastic profiles, the site side easily separable into individual sections are.
Die voranstehend beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung betreffen biegesteife Module, die parallel zur Dachoberfläche ausgerichtet werden. Um einen höheren Wirkungsgrad der Einrichtung zur Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von elektrischer Energie und/oder als Wärmetauscher zu erzielen, ist es im Flachdachbereich wünschenswert, die einzelnen Module in Südrichtung auszurichten, so dass die Module unter einem Winkel von beispielsweise 45° zur Dachoberfläche verlaufend ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung als weiteres Merkmal vor, dass die Trägerelemente eine Auflagefläche und eine Aufnahme für ein Modul aufweisen, wobei die Auflagefläche und die Aufnahme antiparallel ausgerichtet sind, so dass ein mit dem Trägerelement verbundenes Modul unter einem Winkel α < 90° und > 0° relativ zur Auflagefläche verlaufend ausgerichtet ist. Die Auflagefläche dient hierbei der Auflage auf der Dachoberfläche, sodass diese Auflagefläche auch im Sinne der Erfindung mit der Dachoberfläche verklebbar ist. Die Aufnahme kann hierbei kastenförmig ausgebildet sein, so dass das Modul in einfacher Weise in die Aufnahre einlegbar und beispielsweise durch eine Verklebung mit dem Trägerelement verbunden ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Modul einseitig Klammern aufweist, die im Sinne einer mechanischen Befestigung mit dem Trägerelement zusammenwirken, wobei das Modul an der gegenüberliegenden Seite mit dem Trägerelement verklebt wird.The above-described features of the invention Device concern rigid modules, which are parallel to the roof surface be aligned. To a higher efficiency of the device for the use of solar energy for the production of electrical energy Energy and / or to achieve as a heat exchanger, it is in the flat roof area desirable, the individual modules to align south, leaving the modules under one Angle of for example 45 ° to the roof surface are aligned. For this purpose, the Invention as a further feature that the carrier elements a support surface and a receptacle for a module have, wherein the support surface and the receptacle anti-parallel are aligned so that one connected to the carrier element Module at an angle α <90 ° and> 0 ° relative to the support surface is aligned. The bearing surface serves here the overlay on the roof surface, so this bearing surface Also glued to the roof surface in the sense of the invention is. The receptacle may be box-shaped, so that the module can be easily inserted into the receptacle and for example, by a bond with the carrier element connected is. Alternatively it can be provided that the module is one-sided Having brackets that in the sense of a mechanical attachment with the support element cooperate, wherein the module on the opposite side with the carrier element is glued.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the accompanying drawing, in the preferred Embodiments of the invention are shown. In the drawing demonstrate:
Das
insoweit einem üblichen Aufbau eines Flachdachs entsprechende
Dach gemäß
Ferner
weist die Einrichtung
Die
Verbindung der Module
Eine
weitere Klebeverbindung ist zwischen den Trägerelementen
Das
Trennelement
Aus
Das
in
Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß
Der
Vorteil eines derart durch Temperatur aktivierbaren Klebers
Eine
zweite Ausführungsform eines Trägerelements
Der
Obergurt
Durch
die Ausgestaltung des Trägerelements
Der
kürzere Schenkel
Beide
Winkelelemente
Zwischen
den Schenkeln
Hier
besteht aber auch die Möglichkeit, die Klammer
In
dieser Ausgestaltung besteht die Möglichkeit eines schnellen
Austausches von beispielsweise defekten Modulen
Im
Anschluss hieran können die Kleberreste im Bereich des
Winkelelements
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Tragkonstruktionsupporting structure
- 22
- Trapezblechtrapezoidal sheet
- 33
- Dampfsperrevapor barrier
- 44
- Dämmschichtdamp course
- 55
- Dachabdichtungroof waterproofing
- 66
- EinrichtungFacility
- 77
- Modulmodule
- 88th
- Trägerelementsupport element
- 99
- Trennelementseparating element
- 1010
- Klebeverbindungadhesive bond
- 1111
- Hohlraumcavity
- 1212
- Kabelelectric wire
- 1313
- Oberflächesurface
- 1414
- KleberGlue
- 1515
- Obergurtupper chord
- 1616
- Untergurtlower chord
- 1717
- Seitenwandungsidewall
- 1818
- Oberflächesurface
- 1919
- Deckschichttopcoat
- 2020
- Stegweb
- 2121
- Schenkelleg
- 2222
- Schenkelleg
- 2323
- Innenflächepalm
- 2424
- Schmalseitenarrow side
- 2525
- Winkelelementangle element
- 2626
- Winkelelementangle element
- 2727
- Klammerclip
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - JP 06085303 A [0009] JP 06085303 A [0009]
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