JPS58501234A - 植物生長培土添加剤として有用なポリマ−組成物 - Google Patents
植物生長培土添加剤として有用なポリマ−組成物Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
植物生長培土添加剤として有用な、f +)マー組成物本発明は植物生長培土と
して有用な水−保持力のあるポリマー組成物に関する。
種々の形のヒトロケ9ル(「超吸収剤」)が、しばしば土壌調節剤、ヒr口マル
チェス(hydromulches )、および土壌−水保持剤と称して生長培
土添加剤として試験し、または少なくともそれに用いるために提案された。その
ような添加剤は通例の植物成長培土、例えば、土壌、泥炭、砂、ローム(loa
m )、堆肥およびおが屑の湿分保持のような性質を改良するために使うことが
できる。別法として、それらは植物栄養剤水溶液と共に使用して湿分保持および
根の支えを与えることができる。広範な概説の関連文献がアール エイアイ ア
デム(RAIAzZam )によってコンミュン、ソイル サイ アンド プラ
ント アナリシス(Commun、 5oil 5cience and Pl
ant Analysis )、11(8)、767−834(1980)中に
与えられる。より高い水−保持能力を与えるために土壌中に製品を配合したとき
に通気のような土壌の性質に逆に作用することなく十分に高度の湿分吸収性を有
する製品の製造を達成することはしかし困難であった。
その上、多くの入手できるポリマー状生長培土添加剤は実地において長期に亘る
利益を与えるには化学的および/または細菌による劣化に対しては十分安定でな
く、または高すぎる割合の水−溶解物質を含みこれが土壌の状態を貧弱にするこ
とを我々は見出した。これら「超吸収剤」の大部亦は事実農業と無関係の目的に
対して開発され、従って実際分野における試験において比較的制限された価値が
証明されたことは驚くに当たらない。
植物生長培土添加剤として試験されたそのような物質の一つは英国特許出願第2
.054,706 A号イサフレックス エイ ジー(工eaflex A G
)中に記載されている。この物質は[アグロハイl’ (Agrohyd )
Jの商品名で市場で入手でき、そして明らかにN 、 N’−メチレン−ビス
アクリルアミドと交叉結合したポリアクリルアミPである。出願人の試験におい
てこの製品は土壌中における劣化に対するそれの抵抗お↓びそれの低啓塀度の事
項において多くの従前のゲル製品よりも優れた実質的改良を示したが、それは実
地において原価−効果的にする程十分な量で開放しうるように湿分を吸収するこ
とが可能であるようには見えなかった。
本発明によって出願人はポリアクリルアミド デルの湿分吸収性質の実質的改良
をそれらの土壌中における有用な安定性を犠牲にすることなく達成し、それによ
ってこの特殊なゲル型を農業上/園芸上の関係の要求により密接に適応させるこ
とができた。
本発明によって出願人は60チより少ないポリマー組成物(組成物が乾燥してい
るときの重量で表現して)が水に溶解性でありそしてポリマー組成物がそれ自身
の重量の少なくとも15倍の水を放出しうるように吸収する能力があるように交
叉結合したアクリルアミPとアクリル酸塩との少なくとも70:30であるが9
5:5よりも大きくないモル比のコポリマーを含む植物が生長培土添加剤として
有用なポリマー組成物を提供する。好ましくはアクリルアミP対アクリル酸塩の
モル比は少なくとも80 :20である。好ましくはモル比は90:10よりも
大きくない。置換したアクリル酸塩、即ちメタクリレートを使用することができ
る。
本発明によって前項で定義したホリマー組成物を水性植物栄養剤溶液および/ま
たは泥炭、ローム、堆肥およびこれに類するもののような通例の植物生長培土と
共に含む植物に対する生長培土をも提供する。
本発明のデル生成物は本質的な土壌の性質を著しく妨げることなくそれらの重量
の少なくとも15、一般に少なくとも20、そしてしばしば少なくとも25倍の
水を放出しうるように吸収することができる。実際に、本発明のゲル生成物はそ
れらの重量の100倍、またはそれ以上の水を放出できるように吸収することが
できる。「純」水に対する吸収数字は特に著しくはない、その理由はイオン化溶
質の微小痕跡量の存在はデル ポリマーの水−吸収性質に著しく影響するがらで
あるという事は認められるであろうっ従って何れのケ9ル生成物も実際には実質
的に少ない植物栄養剤溶液を吸収し、従って現実にはそれらの真の吸収力+dよ
シ低い。しかし、一般に、本発明のゲル生成物はその乾燥重量の10から70倍
までの典型的水性植物栄養剤m液を放出しうるように吸収することができる。好
ましい実施態様におけるように、デル組成物が、例えば100%までまたはそれ
以上に約30 []、 %までの容積増加に等しい気泡含量で発泡している生成
物によってより良い水−吸収力および土壌性質さえしばしば達成することができ
る。
重合および交叉結合条件は(交叉結合のない場合)実質的に水溶性高分子量ポリ
マーを生じるように、しかし水−溶性ポリマー(これは水和に際して望よしくな
い「グルー」形成に導くことがある)の量を乾燥したときのポリマー重量の60
チ以下、理想的には20チ以下に減じるのに十分な交叉結合剤を含むように選択
する。一般に交叉結合剤の水準は全モノマー重量の2チより多い必要はなく、そ
して通常は1チより多くないであろう。一般に交叉結合剤は全モノマーの少なく
とも0.01重量%の量で存在するであろう。もしも希望するならば二つまたは
二つ以上の交叉結合剤の混合物を使うことができ、そして好適な薬品の例はエチ
レン グリコール ジアクリレート、ポリエチレングリコール ジメタクリレー
トおよび?リエチレングリコール ジアクリレートである。最も好ましい交叉結
合剤[N、N’−メチレン−ビスアクリルアミドおよび1,3.5−トリアクリ
ロイル−へキサヒーロ−2’−)リアジンであり、そしてこれらの物質に対し理
想的水準は一般に全モノマーの0.02から0.2重量%までの範囲にあるであ
ろう。乾燥ポリマー中の溶解性物質の割合は現在の目的に対しては1%NaCJ
J液中で室温において2百時間微粒子(均質に摩砕されて1.5n篩を通るもの
)ポリマーを攪拌した後に非沈澱性になり限外デ過性になる重量割合に等しいと
都合よく見なされる。
ポリマー デル中の残留モノマーは1チよりも多くなく、より好ましくは0.1
%以下であり、最も好ましくは0.05 %以下であることが望ましい。低モノ
マー水準に対する特別な要求は植物および使用者に対する毒性の危険のためであ
り、そして受容できる水準はこの必要性を考慮の上モノマーの性質に従って検査
することができる。この事は例えば完全に充分な重合を確保するか、および/ま
たは残留モノマーを除去するためにポリマーを加熱するか、および/または浴剤
洗浄によって達成することができる。例えば、残留アクリルアミr モノマーは
90℃−150℃の範囲で充分な時間熱することによって除去することができる
。
好ましくは好適な重合条件下でベンゾイン アルキル エーテルのような何等か
好適な開始剤を使用して通例のUV光重合開始によって七ツマー溶液を重合させ
る。全モノマー水準は一般に溶液の少なくとも約20重量%、そして望ましくは
少なくとも25チであろう。上限は特に薄−フィルム法を実施する場合には使用
するモノマーの溶解度および溶液の粘度によって決まるが、概して言えば約55
重量%までの全モノマー溶液濃度が極めて好−適であり、そして理想的濃度は一
般に30−504の範囲に存在するであろう。開始剤水準は広い範囲に亘って、
例えば、モノマーの0.001から1%までに変えることができるが、ベンゾイ
ン メチル エーテルに対しては、例えば、モノマー重量の約0.1チが橿めて
好適であろう。重合条件は極端な過熱を引き起こすことなく短い一反応時間を与
えるために反応熱によって自動促進を確保するように選択することができる。
アクリル酸モノマー単位はカリウム、ナトリウムまたはアンモニウム塩または何
等かその他の受容できる都合のよい対イオンの塩として都合よく存在することが
できる。アクリル酸をモノマーとして使用する場合は重合反応前にそれを一部(
例えば90%)アルカリによって(例えばに2C03)中和することができる。
上に言及したように、本発明のある種の実施態様の好ましい特徴に従えば、ポリ
マー ゲルは気泡の形である。発泡は、例えば、反応体混合物を溶解ガスで飽和
させ、そして反応混合物が粘稠になってしかもデル化が完結する前に発熱重合反
応がガスを追い出すだけ充分温度上昇を引き起こすように反応条件を確保するこ
とによって生じさせることができる。このようにして気泡−含有ポリマー ゲル
生成物がつくられる。−例として、反応体混合物を二酸化炭素によって飽和させ
、および/またはアクリル酸モノマーを中和するために炭酸塩を使うことによっ
て002−発生系を与えることができる。
発泡は重合前に反応体混合物中に発泡剤(例えば乳化剤、合成洗剤)を含めるこ
とによって増進させることができ、そしてこれは最終製品中に特に有用な低密度
気泡ゲル構造を導く。極めて広く発泡剤の選択を行うことができるが、ただ著し
い制約は薬剤は反応体溶液を紫外線に対して不透明にすべきではないこと、使用
中にゲルからもしも浸出しても植物に対して有害な影響のないこと、および適切
な価格(使用する発泡剤の水準は何れにしても極めて低いけれども)である。
好ましくは反応体混合物に加えられる発泡剤の量は重合中に希望する程度の発泡
を与えるのに丁度充分な量にすべきであるが、この量は発泡剤によって明らかに
異なるであろう。極めて一般的には、必要な量は反応体溶液の立当り0.01か
ら0.1gまでの範囲にあると云うことができる。出願人が有効であることを見
出した好適な発泡剤の例はステアリン酸ナトリウムのような石鹸類、およびナト
リウム ステアロイル−2−ラクチレートのような乳化剤である。その他の市販
発泡剤の例は「ハイホーマ?イ ニス(Hyfoama D S )Jフッド
インダストリーズ エフ ビイ(F○Od工ndustries N V )の
ような加水分解蛋白質類、および「エマルスポンジ(Fimulsponge
) 2−002 Jビビエフ インターナ7ョナル(P P F Intern
ational)のようなグリセロール エステル類である。
このようにしてつくった発泡生成物は発泡によって形成された気泡中に吸収され
た水のためおよび微孔質ポリマー デル構造それ自身中に物理的に吸収された水
によってそれらが12一段階」の水−保持能力を所有する点で土壌調節剤として
特に有利である。それらは大きし・表面一対一容積比を有するため、増大した水
吸収速度を示すこともできる。
本発明の実施態様に従った微粒状デル組成2物は乾燥ポリマー デル塊を破砕ま
たは摩砕によって都合よくつくることができる。デル微粒は好ましくはむしろ粗
い、即ち少なくとも0.5mm、好ましくは1uまたはそれ以上の典型的粒子寸
法である。ゲル粒子は好ましくは著しい量の水−啓解性または膨潤性微小粒を含
まない、それらはさらに水和したときにグルー状生成物の形成を引き起こしまた
は使用者に潜在的粉塵問題を引き起こすであろう。例えば、本発明によって与え
られる一つの望ましい組成物は0.5i!iよシも細かいデル粒子は3%以上は
含まず、そして0.25xiよシ小さいデル粒子は実際上存在しない。もしも必
要ならば微粉は、例えば、篩分けによって除去することができる。
そのようにして生産した微粒状ゲル組成物は土壌に加えてその水−保持能力を改
良し、または水−保有層、根おお(・を与えそして園芸および農業用に包装する
ことができる。デル組成物それ自身は植物を養うために同等栄養剤を与えるもの
ではなく、従って主として湿分−保有性ですして物理的−支持物質と見なさねば
ならないことが認められるであろう。水性栄養剤浴液(例えば燐酸塩、硝酸塩、
植物ホルモンおよび成長調節剤を含有する)および/または泥炭、ローム、堆肥
またはすぎごけのような一つまたは一つ以上の慣用の植物成長培土と組み合わせ
て使用する場合はその中で植物が発芽し、根をおろしまたは生長することができ
る極めて好適な物質を全体として与える。本発明のデル組成物は畑または農場状
態に移す前に苗木畑において未発達植物の鉢植えまたは根下しに使用するために
特に適しており、そしてそれ自体少ない割合で木材繊維、泥炭、森林樹皮、麦わ
ら、ロームまだは微粒状プラスチック材料のような根おろしく根−保持)培土と
混合することができる。
別法として、本発明のゲル生成物は土壌中に水保持層を与えるためのシートまた
は植木鉢、種皿およびその他の容器のだめの裏張りのような造形した形で製造し
そして使用することができる。中空のまたは凹みをつけた「立方体」またはその
他の立体的形状を使用してその中に種を播きまたはその中で実生が成長しまだは
移植されることができる理想的小規模環境を与えることができる。
使用するケ9ル生成物の割合は状態に従って変えることができる。土壌添加物と
して用いる場合は成長培土の体積当り0.5−1重量%−の低い含有水準で著し
い土壌改良に導くことができる。この関係においては一般に僅か数チのゲルが必
要であシ、そして4重量%を超える水準は経済的とは考えられないであろう。し
かし、小規模の鉢植まだは根おろし手順においてはゲルは水性栄養剤溶液だけと
一緒に使うことができ従って存在する固形物の100チを表わすが、それでもこ
の関係においてはデルにおが屑、麦わらまたは砂のような一つまたは一つ以上の
廉価な支持充填物を混合するように一般に原価の立場に敏感になるであろう。
本発明はその範囲を限定する意図でなく、下記実施例のいくつかの特徴によって
さらに説明される。
実施例1
ベンゾイン メチル エーテル(’24 、!i’ ) f含ムアクリル酸(4
8,7g)を水(120m/)の中に水石液とした炭酸カリウム(47,3g)
によって完全に中和した。この混合物に水(240ml )に溶かしたアクリル
アミド(192g)とメチレンビスアクリルアミ隠しそして窒素で10分間洗っ
た。
反応体混合物をパイレックス ガラス皿におよそ7.5朋の厚さのフィルムを与
えるように注入しそして長波長紫外線(365nxで最大限に達する2×40ワ
ツト管で4000μW/Cm2の入射光強度を与える)で照射した。浴液は急速
にゲル化して急速な温度上昇、典型的には11分のうちに20℃から100℃ま
での上昇を伴って発泡しないゴム状ポリマーを与えた。全照射時間は典型的には
5−10分であった。
イム状ポリマー フィルムをガラス皿から取り出しそして乾かしそして砕いて微
粒状生成物を与えた。微小粒は篩って除去して使用中に「グルー」形成の可能性
を減じた。生成物はその乾燥重量の46倍の慣用の燐酸塩−含有植物栄養剤溶液
を吸収することができ九乾燥生成物は丁度20重量係以下の水−溶解性物質を水
(1950ml)に溶かしたアクリルアミP(1800g)の溶液に水(500
d)に溶かした炭酸カリウム(195,5,9)を加えた。この混合物にベンゾ
イン メチル エーテル(2,!i’)とメチレンビスアクリル アミl’(1
,9)を含有するアクリル酸(204g)をかきまぜながら徐々に加えて中和反
応を完結させた。溶液を可及的に光から隠しそして窒素で洗って炭酸塩中和から
生じる二酸化炭素を排除した。
次いで反応体混合物を移動コンベヤー上にポンプで送って5−9朋の厚さのフィ
ルムを与え、そして折シ曲げ側面および吸引箱の作用によって樋の形状に形造、
りこれは液体反応体を含んだ。次いでコンベヤーは窒素を充填した空洞を通って
溶液を運びそこで長波長UV光線(365nmで最大如なる2×4oワット管球
、3500±200−P W/crn2入射光強さを与える)Kよって照射した
。急速な温度上昇、2−3分後に100℃以上に達する、Kよって重合は急速に
達成された。水の沸点を越えたためにポリマー フィルム中にいくらかの大きな
気泡ができたが最終材料は発泡しなかった。全照射時間は20分以上であった。
プム状ポリマー フィルムを乾かしそして砕いた。
乾燥生成物はそれ自身の重量の31倍の慣用の燐酸塩−含有植物栄養剤溶液を吸
収できた。乾燥荘成物は9重量゛チの水溶性物質を含んでいた。
実施例3
「Emulaponge 2002 J (PPPInternational
から入手した市販発泡剤)を反応体混合物に加えそして窒素洗浄を省いた点を除
き同−i料、量および反応条件を便って実施例2の手順を繰り返した。分散物は
50t/の水に11の発泡剤を含んでいた。
重合反応中に水性混合物の沸騰と溶液から二酸化炭素の放出の両方のためにポリ
マー容積に突然大きな増大が生じた。発泡剤の添加によ5って発泡ゲルの生成は
発泡しだポリマー フィルムを乾かし、そして庁(・あ乾燥材料はそれ自身の重
量の39倍の慣声の71(iii W。
塩−含有植物栄養剤溶液を吸収することがてキー?″して11重量%の水−溶解
性物質含量を有していた。。
実施例1゛から3までの総ての乾燥微粒状ポリ−7〜11自由−流動性の淡着色
物質でおった。土壌、湿気のあして水和させると、極めて良好な湿分保持を与え
そして何週間も自然環境において安定のままであった。それらは水−溶解性含量
が低かったので土壌粒子と一緒になって「グルー」を生じる傾向をほとんど示さ
なか水和したポリマー主幹の固有安、定性を調べるために性アクリルアミド/ア
クリル酸ナトリウム コポリマーの範囲に対して試験した。重量平均分子量(M
w)を、溶剤として0.2M塩化ナトリウム水溶液を用いて低角度レーデ−光線
分散によって測定した。特性決定前に少なくとも7日間試料をこの溶剤に対して
透析する必要があった。
時間の関数としての分子量は第1表中に示す。括弧内の数字は相対的分子量を与
える。
14 。
40モルチまたはそれ以上のアクリル酸ナトリウムよって示されるように溶液中
で貧弱な安定性を有することが判るであろう。30チまたはそれ以下のアクリル
酸ナトリウムを含むコポリマーは著しく増加した安定性を示す。
異なるモル比のアクリルアミ−ニアクリル酸カリウムを含む一連のポリマーを下
記のようにつくシそして植物栄養剤溶液を吸収するそれらの相対的能力およびそ
れらの相対的溶解度について評価した。
各グルは10ダのN 、 N’−メチレン−ビスアクリルアミドおよび一定量の
アクリルアミドを水忙溶かし炭酸カリウムの水溶液を加えそして次に全混合物を
アクリル酸中010ダのベンゾイン メチル エーテルの溶液に加えてつくった
。反応体混合物は光から隠しそして10分間窒素で洗った。実施例1のようにし
て重合を行った。
各重合生成物を90℃で一晩乾かし、摩砕して1.5n篩を通した。
使用した材料の実際の量と割合は第2表中に、関連した「保持」性質(即ち乾燥
ポリマー材料1gが吸収した慣用の水性燐酸塩−含有植物栄養剤溶液のグラム数
)および「当初の溶解度」(即ち前記の試験手順を使用して評価した水中に可溶
の乾燥ポリマー材料の重関係)と共に示した。
保持性質はポリマー主幹中のアクリル酸塩の増加と共に改良されたが、乾燥ポリ
マー中の可溶性潜在的グルーのより大きい係の犠牲においてであることをこの結
果は示す。これらの発見は第1表の実施例4中に与えられる安定性データとの関
係で読まれるべきである。
実施例に
の実施°例は下記の第6表中に農業/園芸用に推奨された二つの市販の「超吸収
剤」ポリアクリレート材料の性質を上記の実施例2によってつくった本発明に係
わる材料と比べて示す。
市販材料は次のようである:
[ビテラ(Viterra ) 2 j [ネペラ ケミカル コ極〈軽く交叉
結合させたものと信じる。
ポリアクリルアミド/アクリル酸カリウム コポリマーでアクリルアミド:
アクリレートのモル比約70:30を有する。
「アグリハイド ジ12エッチ(Agrohyd a 12H,)1〔インフレ
ックス エイ ジ(1日aflθxAGよす)lこれはアクリルアミrの加水分
解のために低割合(多分5モルチよシ多くない)のアクリレート基を含む極めて
強く交叉結合したポリアクリルアミドであると信じられる。
8
3材料は総て天然土壌中で劣化に対して良好な安定性を有する。
しかし、[ビテラ(Viterra ) 2 jは極怜て高い水溶性物質を含み
、これは顕著な湿分吸収能力を有するけれども貧弱な土壌性質、特に通気性に導
く。この欠点は不適切な交叉結合の結果であると信じられる。
一方[アゲロバイド ジ 12エツチ(AgrOh7dの湿分吸収能力も低い。
本発明の製品はこれらの市販製品によって示された二つの極端な性質の間の有効
な均衡を与える。
手続補正書(方式)
%式%
1、事件の表示
ポリマー組成物
3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
4、代理人
5、補正命令の日付
昭和58 年5 月lO日
6、補正により増加する発明の数
7、補正の対象
明細書及び請求の範囲翻訳文の浄書(内容に変更なし)国際調査報告
Claims (1)
- 1. 植物生長培土添加剤として有用な& IJママ−成物において、その組成 物が60%よりも少なし・ポリマー組成物(乾燥時の組成物の重量で表現して) が水に溶解性でありそして、f IJママ−成物がそれ自身の重量の少なくとも 15倍の水を放出しうるように吸収する能力があるように交叉結合したアクリル アミドとアクリル酸塩との少なくとも70:30であるが95:5よシも大きく ないモル比のコポリマーを含む組成物。 2、 アクリルアミド対(メタ)アクリル酸塩のモル比が少なくとも80:2、 特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 3、 アクリルアミド対(メタ)アクリル酸塩のモル比が90:10よシも大き くない請求の範囲第1または2項に記載の組成物。 4、’20%よシも少ないポリマー組成物(乾燥時の組成物の重量で表現して) が水溶性である請求の範囲第1から6項までの何れかの項に記載の組成物。 5、その重量の少なくとも20倍の水を放出しうるように吸収することができる 請求の範囲第1から4項までの何れかの項に記載の組成物。 6、 コポリマーが発泡した構造を有する請求の範囲第1から5項までの何れか の項に記載の組成物。 2 微粒子の形における請求の範囲第1から6項までの何れかの項に記載のポリ マー組成物。 8、造形した形における請求の範囲第1から6項までの何れかの項に記載のポリ マー組成物。 9 請求の範囲第1から8項までの何れかの項に記載の組成物を水性植物栄養剤 溶液と共に含む植物に対する成長培±9 10、請求の範囲第7項に記載の微粒子ポリマー組成物を土壌、泥炭、ロームま たは堆肥のような慣用の植物成長培土と共に含む植物に対する成長培土。 11、植物生長培土添加剤として有用なホリマー組成物をつくる方法において、 生じるポリマー組成物の60チ未満(乾燥時の組成物の重量で表現して)が水溶 性であり一方ポリマー組成物がそれ自身の重量の少なくとも15倍の水を放出で きるように吸収しうろことを確保するのに充分な量の交叉結合剤の存在において 、少なくとも70 : 30であって95:5よりも多くないモル比でアクリル アミrと(メタ)アクリル酸塩の混合物を共重合させる方法。 12、アクリルアミげ対(メタ)アクリル酸塩のモル比が少なくとも80:2、 特許請求の範囲第11項に記載の方法。 16、アクリルアミド対(メタ)アクリル酸塩のモル比が90:10よりも大き くない請求の範囲第11または12項に記載の方法。 14、生じるポリマー組成物の20チ未満(乾燥時のポリマー組成物の重量で表 現して)が水溶性であることを確保するのに充分な量で交叉結合剤が存在する請 求の範囲第11から16項までの何れかの項に記載の方法。 15、交叉、1合剤がN 、 N’−メチレン−ビスアクリルアミドおよび/ま たは1,3.5−トリアクリロール−へキサヒドロ−8−)リアジンである請求 の範囲第11から14項までの何れかの項に記載の方法。 16、反応体混合物中に存在する交叉結合剤の量が全モノマーの0.02から0 .2重量係までである請求の範囲第15項に記載の方法。 17 重合が紫外線光重合によって誘発される請求の範囲第11から16項まで の何れかの項に記載の方法。 18、薄フイルム方法として実施される請求の範囲第11から17項までの何れ かの項に記載の方法。 19 反応混合物が粘稠になった後で未だrル化が完結しない前に反応混合物か ら追い出されるガスによってポリマーを気泡の形で生産する請求の範囲第11か ら18項までの何れかの項に記載の方法。 20、ガスが二酸化炭素である請求の範囲第19項に記載の方法。 21、発泡剤の存在によって発泡が増進される請求の範囲第19または20項に 記載の方法。 浄書ご内容に変更なし)特許!U38−501234 (2)
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