JP2001239138A - 液体処理装置 - Google Patents
液体処理装置Info
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Abstract
ね備え、イオンと微粒子を同時に1つの工程で効率良く
除去することができ、二次廃棄物の減容と、安全性、経
済性、操作性の向上及び小型化が可能な液体処理装置を
提供すること。 【解決手段】 液体中の不純物を除去するためのフィル
タFを具備し、フィルタFはイオン吸着機能と微粒子除
去機能を共に有する複合機能濾過膜からなることを特徴
とする。制御装置Nは、放射線検出器Dによる計測結果
から放射性物質濃度が十分に低減していないと判断する
と処理液を収集タンクT1に還流させる操作をし、圧力
計X1及びX2の差圧が基準値より高くなったとき、又
はフィルタFの出口水の放射性物質濃度や非放射性物質
濃度が基準値より高くなったとき逆洗操作をする。
Description
除去するための液体処理装置に係り、特に放射性物質取
扱施設で発生する放射性廃液や発電プラントの冷却材を
処理して放射性物質や非放射性腐食物質を除去するのに
好適した液体処理装置に関する。
理工場、放射性同位元素取扱施設などの放射性物質取扱
施設或は火力発電所からは各種の放射性廃液や非放射性
廃液が発生する。
の施設から発生するものでも多種類にのぼっている。例
えば、ウラン鉱山、原子力発電所、核燃料再処理工場及
び放射性同位元素取扱施設から発生する元素の種類は以
下のとおりである。
る230 U、232 U、233 U、234 U、
235 U、236 U、238 U、240 Uなど
の物質が大部分である。
o、Ta、Ni、Zr及びその同位元素である55F
e、59Fe、51Cr、52Mn、54Mn、56M
n、5 7Co、58Co、60Co、182 Ta、
59Ni、63Ni、65Ni、 93Zr、95Zr、
97Zrなどの物質が含まれるが、Sr、Nb、Mo、
Ru、I、Te、Cs、Ba、La、Ce及びその同位
元素である85Sr、89Sr、90Sr、91Sr、
92Sr、93Zr、95Zr、97Zr、95Nb、
99Mo、97Ru、103 Ru、105 Ru、
106 Ru、126 I、129 I、131 I、
132 I、133 I、134 I、135 I、
127 Te、129 Te、132 Te、131
Cs、134 Cs、135 Cs、136 Cs、
137 Cs、131 Ba、140 Ba、140
La、141 Ce、143 Ce、144 Ceが含
まれる場合もある。
物質としては、Sr、Zr、Nb、Mo、Ru、I、T
e、Cs、Ba、La、Ce、及びその同位元素である
85Sr、89Sr、90Sr、91Sr、92Sr、
93Zr、95Zr、97Zr、95Nb、97Nb、
99Mo、97Ru、103 Ru、105 Ru、
106 Ru、126 I、129 I、131 I、
132 I、133 I、134 I、135 I、
127 Te、129 Te、132 Te、13 1
Cs、134 Cs、135 Cs、136 Cs、
137 Cs、131 Ba、140 Ba、140 L
a、141 Ce、143 Ce、144Ceなどがあ
る。
るものが決まっていないため施設によって全く異なって
いる。
る。
の処理について説明する。
度の高低に応じて異なる処理装置で処理が行われる。
たように、廃液中の微粒子成分を除去する濾過器1と、
濾過器1を透過したイオン成分を除去するための粒状イ
オン交換樹脂を充填した脱塩装置2を備えた処理装置で
処理される。
イオン水は再使用されるか、或はそのまま放出される。
図3に示した濾過器1の最新のものでは、中空糸膜フィ
ルタが使用されている。
うに廃液を濃縮する蒸発濃縮器3と粒状イオン交換樹脂
を充填した脱塩装置2とを備えた処理装置で処理され
る。
は、濾過器1または蒸発濃縮器3の後段に粒状イオン交
換樹脂を充填した脱塩装置2を設けて構成されている。
1で廃液を処理するため構造材や各燃料被覆管材に由来
する54Mnや60Coなどは濾過器1で微粒子成分と
して除去される。一方、高電導度の廃液中の54Mnや
60Coなどは蒸発濃縮器3で処理した濃縮液中に残留
して分離される。
電プラントで行われている冷却材の処理を、原子力発電
所の冷却材の処理を例にして説明する。
プラントでは、BWR型原子炉で発生したスチームは、
タービンを経て復水器に送給され、この復水器で凝縮さ
れて復水となる。この復水中には、タービンや配管等の
腐食によって生成した放射性腐食生成物の微粒子成分や
微量のイオン成分が含まれている。
元素55Fe、59Fe、51Cr、52Mn、54M
n、56Mn、57Co、58Co、60Co、
182 Ta、59Ni、63Ni、65Ni、93Z
r、95Zr、97Zr若しくはこれらの酸化物であ
る。
を除去するための濾過器1と、濾過器1を透過したイオ
ン成分を除去するイオン交換樹脂を充填した脱塩装置2
とを接続した処理装置で処理され、イオン成分の除去さ
れた脱イオン水は再使用される。
体処理装置で処理されて非放射性腐食生成物が除去され
る。
合でも、廃液中の微粒子成分を除去する工程と、イオン
成分を除去する工程が別々に存在する構造になっている
ため、操作が煩雑となり装置も大型化する。
方を用いる液体処理装置では、使用済の中空糸膜及びイ
オン交換樹脂の両方が二次廃棄物となって多量に排出さ
れるため廃棄物の処理が問題となる。
の液体処理装置では、廃液中の微粒子成分を除去する工
程と、イオン成分を除去する工程が別々に存在する構造
になっているため、操作が煩雑となり装置も大型化する
という問題があった。
とイオン成分除去のためのイオン交換樹脂の両方を用い
る液体処理装置では、使用済の中空糸膜やイオン交換樹
脂が両方が二次廃棄物となって多量に排出されるため廃
棄物の処理が厄介であるという問題があった。特に原子
力発電関連施設の場合には、放射性廃棄物の減容は大き
い課題であるため、その改善が求められていた。
れたもので、イオン吸着機能と微粒子除去機能とを共に
兼ね備え、イオンと微粒子を同時に1つの工程で効率良
く除去することができ、二次廃棄物の減容と、安全性、
経済性、操作性の向上及び小型化が可能な液体処理装置
を提供することを目的とする。
所、核燃料再処理工場若しくは放射性同位元素取扱施設
などの放射性物質取扱施設において、放射性廃液中、若
しくは冷却材中に微粒子又はイオンとして存在する放射
性物質を除去して、放射性物質の人体に対する影響を防
いで放射線障害の予防に貢献する液体処理装置を提供す
ることを目的とする。
電所などの発電プラントにおいて、復水中や冷却材中に
微粒子又はイオンとして存在する放射性腐食生成物や非
放射性腐食生成物を除去して復水ポンプ若しくは給水ポ
ンプにこれらの腐食生成物が沈着して電力変換効率が低
下するのを防止して、発電所における電力効率の改善に
貢献する液体処理装置を提供することを目的とする。
め、本発明の液体処理装置は、液体中の不純物を除去す
るためのフィルタを具備し、前記フィルタはイオン吸着
機能と微粒子除去機能を共に有する複合機能濾過膜から
なることを特徴とする。
リオレフィン又はオレフィンとハロゲン化オレフィンの
共重合体からなる多孔膜に、親水基及びイオン吸着性官
能基を導入して成るものである。複合機能濾過膜の基材
膜は、平膜状又は中空糸状の構造のいずれであってもよ
い。
ン酸基、フェノール性水酸基、ホスホン酸基及びアミド
キシム基から選ばれた1種以上の親水基及びイオン吸着
性官能基が導入されている。
子除去機能を共に有する複合機能濾過膜からなるフィル
タとしては、例えば特開平1−70108号公報に記載
されている複合機能濾過膜が挙げられる。この濾過膜
は、平均孔径0.01〜10μmで、基材と重合性単量
体に電離性放射線を照射して基材に重合性単量体をグラ
フト重合させる例が示されている。
しては、廃液若しくは冷却材中に含まれる放射性物質又
は非放射性腐食生成物が挙げられる。
は、放射性腐食生成物;核分裂、核変換若しくは核融合
により生成する物質;アクチノイド元素若しくはアクチ
ノイド元素1つ以上を含む化合物から選ばれた1種以上
の物質が挙げられる。
若しくは核燃料被覆管材の構成元素の放射性同位元素の
いずれか1つ以上、若しくは前記放射性同位元素のいず
れか1つ以上を含む酸化物、若しくは前記放射性同位元
素のいずれか1つ以上を含む酸化物以外の化合物、若し
くは前記放射性同位元素のいずれか1つ以上或は前記酸
化物の1つ以上、或は前記酸化物以外の化合物のいずれ
か1つ以上を含む複合化合物が挙げられる。
成する元素の放射性同位元素としては、51Cr、52
Mn、54Mn、56Mn、55Fe、59Fe、57
Co、58Co、60Co、59Ni、63Ni、65
Ni、64Cu、69Zn、 182 Ta、
181 W、185 W、187 W、93Zr、95
Zr、9 7Zr、12Na、24Na又は32Pが例示
され、これらは通常1種以上が存在する。
Fe又は59Feを含む鉄錆、酸化鉄、マグネタイト、
マグヘマイト、ヘマタイト、水酸化鉄若しくはFeOO
Hが挙げられる。
Sr、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Te、Cs、B
a、La、Ce、Pr、Nd、Npのような元素、若し
くは 82Br、126 I、129 I、131 I、
132 I、133 I、1 34 I、135 I、
85Sr、89Sr、90Sr、91Sr、92Sr、
93Zr、95Zr、97Zr、95Nb、99Mo、
96Tc、97Tc、9 9Tc、97Ru、103 R
u、105 Ru、106 Ru、127 Te、
129 Te、132 Te、131 Cs、134
Cs、135 Cs、 136 Cs、137 Cs、
131 Ba、140 Ba、140 La、1 41
Ce、143 Ce、144 Ce、142 Pr、
143 Pr、14 4 Nd、147 Nd、149
Nd、237 Np及び239 Npのような同位元素
が挙げられる。これらの元素又は同位元素は通常1種以
上が存在し、また、これらの元素又は同位元素の酸化
物、これらの元素又は同位元素の酸化物以外の化合物、
或はこれらの、元素、同位元素、酸化物、酸化物以外の
化合物を含む複合化合物としても存在する。
Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、C
f、Es、Fm、Md、No及びLrから選ばれた元
素、若しくは227 Ac、228 Ac、227 T
h、228 Th、230 Th、231 Th、
232 Th、234 Th、230 Pa、231
Pa、 233 Pa、230 U、232 U、
233 U、234 U、235 U、236 U、
238 U、240 U、237 Np、239 N
p、238 Pu、239 Pu、240 Pu、
241 Pu、242 Pu、243Pu、244 P
u、241 Am、242 Am、243 Am、
244 Am、242 Cm、243 Cm、244
Cm、245 Cm、246 Cm、247 Cm、
248 Cm、249 Cm、249 Bk、250
Bk、 249 Cf、250 Cf、251 Cf、
252 Cf、253 Cf、2 54 Cf、252
Es、254 Es、255 Fm、257 Fm、
25 5 Md、256 Md、258 Md、254
No、255 No、259 No、257 Lr及び
260 Lrから選ばれた同位元素が例示される。これ
らの元素若しくは同位元素の酸化物や酸化物以外の化合
物も本発明の処理対象である。
物としては、構造材若しくは核燃料被覆管材の構成元素
のいずれか1つ以上、若しくは前記構成元素のいずれか
1つ以上を含む酸化物、若しくは前記構成元素のいずれ
か1つ以上を含む化合物、若しくは前記構成元素のいず
れか1つ以上あるいは前記酸化物のいずれか1つ以上あ
るいは前記化合物のいずれか1つ以上を含む複合化合物
が挙げられる。
の構成元素としては、例えばCr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Ta、W、Zr、Na、Pが例示さ
れ、これらは通常2種以上が存在する。
化鉄、マグネタイト、マグヘマイト、ヘマタイト、水酸
化鉄若しくはFeOOHである。
イオン吸着機能と微粒子除去機能を共に有する複合機能
濾過膜からなるフィルタと、前記フィルタを逆洗する逆
洗手段と、前記フィルタの逆洗時に排出されるイオン成
分及び微粒子成分を受けるスラッジ受タンクと、前記フ
ィルタの入口水の圧力と出口水の圧力をそれぞれインラ
インで計測する圧力計及び/又は前記フィルタの出口水
の放射線強度を計測する放射線測定器と、前記フィルタ
の入口水と出口水の差圧及び前記フィルタの出口水の放
射線強度の少なくとも一方の計測結果に応じて前記逆洗
手段を制御する逆洗制御装置とを具備することを特徴と
する。
様では、イオン吸着機能と微粒子除去機能を共に有する
複合機能濾過膜からなるフィルタと、前記フィルタに接
続された前記フィルタに被処理液体を供給する収集タン
クと、前記フィルタの処理済水を受ける処理済水タンク
と、前記フィルタで処理後の処理済水の放射能濃度をイ
ンラインで計測する放射線検出器及び/又はフィルタで
処理後の前記処理済水の腐食生成物濃度をインラインで
計測する濃度計と、前記フィルタの処理済水を前記処理
済水タンクに移送する処理済水移送手段と、前記フィル
タの処理済水を前記収集タンクへ戻す処理済水還流手段
と、前記放射線検出器及び前記濃度計の少なくとも一方
の計測結果に基づいて前記処理済水移送手段及び/又は
前記処理済水還流手段を制御する制御装置とを具備する
ことを特徴とする。
済水タンク及び前記スラッジ受タンクの全部又は少なく
とも1つは、アクチノイド元素又はアクチノイド元素1
種以上を含む酸化物若しくは酸化物以外の化合物で満た
されたときに臨界量に達しない容積に制限することが望
ましい。
着機能と微粒子除去機能とを同時に有する複合機能濾過
膜によってイオン成分と微粒子成分が同時に1つの工程
で除去される。
の第1の実施の形態を図1に基づいて説明する。図1は
第1の実施の形態の構成を示す系統図である。
統図で示したものである。
処理装置は、被処理液体、例えば廃液或は冷却材を収集
する収集タンクT1と、イオン吸着機能と微粒子除去機
能とを同時に有する複合機能濾過膜によって構成された
フィルタFと、最終的な処理済水を受ける処理済水タン
クT2と、フィルタFの逆洗時に排出されるスラッジ
(微粒子成分若しくはイオン成分の濃縮物)を受けるス
ラッジ受タンクT3と、フィルタFの出口水(処理済
水)の放射能濃度を測定する放射線検出器Dと、フィル
タFの入口の廃液若しくは冷却材の圧力を計測する圧力
計X1と、フィルタFの出口の廃液若しくは冷却材の圧
力を計測する圧力計X2と、放射線検出器D及び/又は
圧力計X1及びX2からの信号により状況判断を行ない
逆洗操作や処理済水の収集タンクT1への戻し操作を行
う制御装置Nが備えられている。
からV6はバルブを示している。
各バルブの開閉操作を行い逆洗や処理済水の還流を行
う。
の差)が圧力計X1及びX2の計測結果から予め設定し
た基準値より高くなったとき、(2) 放射線検出器Dが計
測したフィルタFの出口水(処理液)の放射性物質濃度
が予め設定した基準値より高くなったとき、(3) 差圧と
放射性物質の濃度の両者が共に予め設定した基準値より
高くなったとき、このようなとき、制御装置Nは、バル
ブV1、V5を閉じ、バルブV4、V6を開けて、酸、
アルカリ若しくは水からなる逆洗用液をフィルタFに注
入して逆洗操作をする。
よる計測結果から放射性物質濃度が十分に低減していな
いと判断したとき、制御装置Nは、バルブV2を閉じバ
ルブV3を開けて処理液を収集タンクT1に戻す還流操
作をする。
て放射性廃液を処理する方法について図1を参照しなが
ら説明する。
生した放射性廃液は、収集タンクT1に集められる。収
集タンクT1に集められた放射性廃液はポンプP1によ
りフィルタFに移送されて微粒子とイオンが同時に除去
され処理済水は出口水は処理済水タンクT2へ移送され
る。このときバルブV1、V5、V2は開かれ、バルブ
V4、V6、V3は閉じられている。
放射性物質はフィルタFで除去されているため放射線検
出器Dからは放射性物質が基準値以下であることを示す
信号が出力され、制御装置Nはこの信号から再度の処理
は必要ないものと判断し処理済水の処理済水タンクT2
への移送を継続させる。
性物質の除去が不十分となって放射線検出器Dからの信
号が高レベルになると、制御装置Nは、フィルタFの出
口水の放射性物質濃度が十分に低減していないと判断し
て、バルブV2を閉じバルブV3を開けて、出口水(処
理液)を収集タンクT1に戻して再度フィルタFに移送
して処理を行わせる。
と出口に配置した圧力計X1及びX2の測定する圧力の
差が大きくなって、その差圧が予め設定した基準値を越
えたとき、放射線検出器Dで測定されたフィルタFの出
口水の放射性物質濃度が予め設定した基準値を越えたと
き、或はフィルタの入口、出口の差圧と出口水の放射性
物質の濃度の両者が予め設定した基準値を越えたときフ
ィルタFを逆洗することとなる。このとき、バルブV1
とV5が閉じられ、バルブV4とV6が開けられ、酸若
しくはアルカリ若しくは水からなる逆洗用液がフィルタ
Fに注入され、フィルタFから排出されるスラッジ(濃
縮物)はスラッジ受タンクT3に移送される。
質にイオンと微粒子が共存している場合でも、フィルタ
はイオン吸着機能と微粒子除去機能とを同時に兼ね備え
ているので、イオンと微粒子を同時に効率良く除去する
ことができる。
の放射性物質の濃度を1/1000から1/10に低減
することができる。
実施の形態を図2に基づいて説明する。図2は本発明の
第2の実施の形態の構成を示す系統図である。
処理装置は、図1における放射線検出器Dの代わりに濃
度計Mを配置した点と、制御装置Nを濃度計Mの計測結
果に基づいて逆洗操作と還流操作を行わせるように構成
した点を除いて実施例1と同一構成であるので、同一部
分に同一符号を付して図1と共通する各部の重複する説
明は省略する。
材を処理する方法について図2を参照しながら説明す
る。
に集められポンプP1によりフィルタFに移送されて微
粒子成分とイオン成分とが同時に除去され処理済水は出
口水は処理済水タンクT2へ移送される。このときバル
ブV1、V5、V2は開かれ、バルブV4、V6、V3
は閉じられている。
冷却材中の放射性腐食生成物や非放射性腐食生成物はフ
ィルタFで除去されているため、濃度計Mからは基準濃
度以下であることを示す信号が出力され、制御装置Nは
この濃度信号から冷却材を再度処理する必要はないと判
断して処理済水の処理済水タンクT2への移送を継続さ
せる。
性腐食生成物や非放射性腐食生成物の除去が不十分とな
って濃度計Mからの信号が高レベルになると、制御装置
Nは再処理が必要と判断して、バルブV2を閉じバルブ
V3を開いて処理済液は収集タンクT1に戻され再度フ
ィルタFによる処理が行われる。
と出口に配置した圧力計X1及びX2の測定する圧力の
差が大きくなって差圧が予め設定した基準値を越えたと
き、濃度計Mで測定されたフィルタFの出口水の放射性
腐食生成物及び非放射性腐食生成物の濃度が予め設定し
た基準値を越えたとき、或はフィルタの入口水、出口水
の差圧と出口水の放射性腐食生成物及び非放射性腐食生
成物の濃度の両者が予め設定した基準値を越えたとき、
制御装置NはフィルタFの逆洗操作を行う。
バルブV4とV6が開けられ、酸若しくはアルカリ若し
くは水からなる逆洗用液がフィルタFに注入され、フィ
ルタFから排出されるスラッジ(濃縮物)はスラッジ受
タンクT3に移送される。
る放射性物質にイオンと微粒子が共存している場合で
も、フィルタはイオン吸着機能と微粒子除去機能とを同
時に兼ね備えているので、イオンと微粒子を同時に効率
良く除去することができる。
の放射性物質の濃度を1/1000から1/10に低減
することができる。
装置においては、フィルタはイオン吸着機能と微粒子除
去機能とを共に兼ね備えているので、イオン成分と微粒
子成分とを同時に1つの工程で効率良く除去することが
でき、これによって装置の小型化と二次廃棄物の低減を
実現することができる。
統図。
系統図。
ッジ受タンク、F…フィルタ、D…放射線検出器、M…
濃度計、N…制御装置、P1〜P3…ポンプ、V1〜V
6…バルブ、X1,X2…圧力計
Claims (9)
- 【請求項1】 液体中の不純物を除去するためのフィル
タを具備し、前記フィルタはイオン吸着機能と微粒子除
去機能を共に有する複合機能濾過膜からなることを特徴
とする液体処理装置。 - 【請求項2】 前記複合機能濾過膜が、基材膜の材質が
ポリオレフィン又はオレフィンとハロゲン化オレフィン
の共重合体からなる多孔膜に親水基及びイオン吸着性官
能基を導入して成ることを特徴とする請求項1記載の液
体処理装置。 - 【請求項3】 前記複合機能濾過膜の基材膜が、平膜状
又は中空糸状の構造であることを特徴とする請求項1乃
至2のいずれか1項記載の液体処理装置。 - 【請求項4】 前記複合機能濾過膜が、スルホン酸基、
カルボン酸基、フェノール性水酸基、ホスホン酸基及び
アミドキシム基から選ばれた1種以上を有することを特
徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の液体処理
装置。 - 【請求項5】 前記液体中の不純物は、廃液もしくは冷
却材中に含まれる放射性物質又は非放射性腐食生成物で
あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記
載の液体処理装置。 - 【請求項6】 前記放射性物質は、放射性腐食生成物;
核分裂、核変換若しくは核融合により生成する物質;ア
クチノイド元素若しくはアクチノイド元素1種以上を含
む酸化物又は酸化物以外の化合物;から選ばれた1種以
上の物質であることを特徴とする請求項1乃至5のいず
れか1項記載の液体処理装置。 - 【請求項7】 イオン吸着機能と微粒子除去機能を共に
有する複合機能濾過膜からなるフィルタと、 前記フィルタを逆洗する逆洗手段と、 前記フィルタの逆洗時に排出されるイオン成分及び微粒
子成分を受けるスラッジ受タンクと、 前記フィルタの入口水の圧力と出口水の圧力をそれぞれ
インラインで計測する圧力計及び/又は前記フィルタの
出口水の放射線強度を計測する放射線測定器と、 前記フィルタの入口水と出口水の差圧及び前記フィルタ
の出口水の放射線強度の少なくとも一方の計測結果に応
じて前記逆洗手段を制御する逆洗制御装置とを具備する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の
液体処理装置。 - 【請求項8】 イオン吸着機能と微粒子除去機能を共に
有する複合機能濾過膜からなるフィルタと、 前記フィルタに接続された前記フィルタに被処理液体を
供給する収集タンクと、 前記フィルタの処理済水を受ける処理済水タンクと、 前記フィルタで処理後の処理済水の放射能濃度をインラ
インで計測する放射線検出器及び/又はフィルタで処理
後の前記処理済水の腐食生成物濃度をインラインで計測
する濃度計と、 前記フィルタの処理済水を前記処理済水タンクに移送す
る処理済水移送手段と、 前記フィルタの処理済水を前記収集タンクへ戻す処理済
水還流手段と、 前記放射線検出器及び前記濃度計の少なくとも一方の計
測結果に基づいて前記処理済水移送手段及び/又は前記
処理済水還流手段を制御する制御装置とを具備すること
を特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の液体
処理装置。 - 【請求項9】 前記フィルタ、前記収集タンク、前記処
理済水タンク及び前記スラッジ受タンクの全部又は少な
くとも1つは、アクチノイド元素又はアクチノイド元素
1種以上を含む酸化物若しくは酸化物以外の化合物で満
たされたときに臨界量に達しない容積に制限されている
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の
液体処理装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|
JP2001239138A true JP2001239138A (ja) | 2001-09-04 |
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