JP2005287421A - Apparatus for disinfecting soil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土壌に埋設したヒートパイプに高温の熱媒体を循環させて、土壌を高温で加熱消毒する土壌消毒装置に関するものである。 The present invention relates to a soil disinfecting apparatus that circulates a high-temperature heat medium through a heat pipe embedded in soil to heat and disinfect the soil at a high temperature.
従来、農地の土壌は、病原菌、ウイルス及び病害虫により汚染されやすいため、定期的に土壌を消毒する必要がある。この場合、臭化メチル等の薬剤を土壌に散布して消毒することが多い。臭化メチル等の薬剤による土壌消毒は、環境破壊や人体への悪影響が避けられないことから、2005年には臭化メチル等の使用が禁止されることになっている。 Conventionally, the soil of farmland is easily contaminated by pathogenic bacteria, viruses and pests, and therefore it is necessary to disinfect the soil periodically. In this case, chemicals such as methyl bromide are often sprayed on the soil for disinfection. Disinfecting the soil with drugs such as methyl bromide is unavoidable for environmental destruction and adverse effects on the human body, so the use of methyl bromide and the like is prohibited in 2005.
一方、薬剤を使用せずに土壌消毒を行う方法として、熱水を用いる方法がある。例えば、特許文献1には、土壌中にパイプを埋設し、このパイプ中に50℃の温水または温液(エチレングリコール)を通して、太陽熱と地中暖房との併用により土壌の温度を上昇させて、土壌の熱消毒を行う方法が開示されている。また、特許文献2には、圃場の土壌に熱水を散布し殺菌消毒を行う技術が記載されている。
On the other hand, there is a method using hot water as a method of performing soil disinfection without using a chemical. For example, in
しかしながら、特許文献1記載の土壌の熱消毒方法では、パイプ中に50℃程度の温水や温液(沸騰温度が低い液体)を通して、地中温度を18℃乃至20℃にする必要があるため、太陽熱の導入と地中暖房の双方の設備が不可欠であり、ビニールハウス等の温室内の土壌のみにしか採用できず、汎用性が低いうえに安全性などでも多くの問題がある。また、特許文献2記載の技術では、土壌表面から地中に熱水を散布浸透させるているので、多量の熱水を必要とし、エネルギーロスが大きいうえに、殺菌消毒効果の持続性に難点があり、長期間の殺菌効果が期待できないという問題がある。
However, in the soil thermal disinfection method described in
この目的を達成するため、本発明による土壌消毒装置は、土壌中に、熱媒体が循環するヒートパイプを埋設すると共に、熱媒体を100℃〜230℃に加熱する加温手段を設け、前記熱媒体として食用油を用いたことを特徴とするものである。 In order to achieve this object, the soil disinfecting apparatus according to the present invention embeds a heat pipe in which heat medium circulates in the soil, and includes heating means for heating the heat medium to 100 ° C. to 230 ° C. An edible oil is used as a medium.
本発明によれば、高温の食用油を用いて地中温度を90℃以上に加熱して、土壌に生息する病源菌などを殆ど死滅させることができる。とくに、一般農地の土壌においても長期間高い消毒作用を得ることができるという優れた効果がある。また、循環使用される食用油は安価であり、少ない熱量で速やかに昇温させることができ、万一、ヒートパイプから食用油が漏れた場合でも、土壌環境や人体への被害が少なく安全である。 According to the present invention, the underground temperature can be heated to 90 ° C. or higher using high-temperature edible oil, and pathogenic bacteria that inhabit the soil can be almost killed. In particular, there is an excellent effect that a high disinfecting action can be obtained for a long time even in soil of general farmland. In addition, the edible oil used in circulation is inexpensive and can be heated quickly with a small amount of heat. Even if the edible oil leaks from the heat pipe, it is safe and has little damage to the soil environment or the human body. is there.
本発明は、農地の環境破壊や人体への被害を起こさないようにするため、薬剤を散布することなく土壌消毒を可能にするものである。土壌を汚染する病原菌を化学薬品を用いずに病原菌等を死滅させることは、農作物の正常な生育と商品価値の向上につながり、農作物の連続栽培も可能になる。本発明者は、土壌の殺菌消毒法として加熱処理方式に着目し、鋭意研究を重ねてきた。加熱手段としてはヒートパイプ、例えば、赤外線電磁波、超音波波動を発生する加熱用パイプ(商品名「c−tube」、株式会社箕浦製)を用いることができる。ヒートパイプ内を循環する熱媒体としては、これがパイプの外に万一漏洩しても、周辺への被害が最小限に抑えられるように、低圧で送出循環可能な食用油を選定する。ヒートパイプは、地表より深さ300mm前後に埋設する。 The present invention enables soil disinfection without spraying chemicals so as not to cause environmental destruction of farmland or damage to human bodies. Killing pathogens that contaminate soil without using chemicals leads to normal growth of crops and improvement of commercial value, and continuous cultivation of crops is also possible. The present inventor has paid attention to the heat treatment method as a method for sterilizing and disinfecting soil, and has conducted extensive research. As the heating means, a heat pipe, for example, a heating pipe that generates infrared electromagnetic waves or ultrasonic waves (trade name “c-tube”, manufactured by Kajiura Co., Ltd.) can be used. As the heat medium circulating in the heat pipe, an edible oil that can be sent out and circulated at a low pressure is selected so that damage to the surroundings can be minimized even if it leaks outside the pipe. The heat pipe is buried at a depth of about 300 mm from the ground surface.
加熱消毒に際して土壌には適量の水分を含ませ、その上に保温シートを被せる。食用油は加温手段(フライヤー)により100℃〜230℃に熱し、耐熱型循環ポンプにより低圧状態のまま、金属製のヒートパイプ、例えば、真空室をもつ放熱管に送る。ヒートパイプに送られた食用油は、地中を熱して循環された後、再び加温手段に戻して再利用する。土壌に埋めたヒートパイプに食用油を循環させることで、安全な乾燥消毒が短時間のうちに可能になる。土壌を汚染する病原菌の中には、90℃以下では死滅しないものもあるので、病原菌等の完全な消毒作用を得るためには、土壌温度を90℃以上に昇温させる。土壌温度が90℃以上になると、灰色カビ病菌やソラマメ葉焼病菌などの病原菌、ネコブセンチュウなどの病害虫、キュウリ緑斑モザイクウィルスなどのウィルスも完全に死滅する。 At the time of heat disinfection, the soil contains an appropriate amount of moisture, and a heat insulating sheet is placed on the soil. The cooking oil is heated to 100 ° C. to 230 ° C. by a heating means (flyer), and sent to a metal heat pipe, for example, a heat radiating pipe having a vacuum chamber, in a low pressure state by a heat-resistant circulation pump. The cooking oil sent to the heat pipe is heated and circulated in the ground, and then returned to the heating means for reuse. Circulating edible oil through heat pipes buried in soil enables safe dry disinfection in a short time. Some pathogenic bacteria that contaminate the soil do not die at 90 ° C. or lower, so that the soil temperature is raised to 90 ° C. or higher in order to obtain a complete disinfecting action of the pathogenic bacteria and the like. When the soil temperature exceeds 90 ° C., pathogenic fungi such as gray mold fungus and broad bean leaf fungus, pests such as root-knot nematode, and viruses such as cucumber green spot mosaic virus are completely killed.
土壌温度を90℃以上に上昇させるためには、ヒートパイプに送る熱媒体の温度は100℃〜230℃にする必要がある。このため熱媒体が温水や蒸気では不可能であり、水よりも沸騰点の高い食用油を用いる。いわゆる油液循環方式を採用するものとする。油液循環方式を採用する主な理由は、食用油の資材コストが安いこと、パイプから食用油が漏れても重大な被害が発生しないこと、食用油の比熱が小さく加熱処理時に高い省エネルギー効果が得られることなどである。 In order to raise soil temperature to 90 degreeC or more, it is necessary to make the temperature of the heat medium sent to a heat pipe into 100 to 230 degreeC. For this reason, the heating medium is not possible with warm water or steam, and edible oil having a boiling point higher than that of water is used. A so-called oil-liquid circulation system is adopted. The main reasons for adopting the oil-liquid circulation method are that the material cost of edible oil is low, that no serious damage occurs even if edible oil leaks from the pipe, and that the specific heat of edible oil is small, resulting in high energy saving effect during heat treatment It can be obtained.
ヒートパイプは、対象農地に通常多数本を並列に設置し、再循環可能な往路及び復路を備えた閉鎖タイプの配管系に形成する。ヒートパイプの接続部分は、取外し時の作業性や安全性を考慮して逆止弁付きのコネクターを使用し、これにより、油漏れや油の劣化が生じないようにする。ここで、油劣化の原因となるのは、主に酸化反応や加熱作用である。特に空気中の酸素、高い温度、光などが油に当たることで、熱酸化などにより油の変質劣化を招く。こうした変化は230℃以上になると急激に起こる。そこで本発明では、熱酸化などによる油の変質劣化を防止するため、食用油の加熱温度を100℃〜230℃の範囲、好ましくは200℃〜220℃に保つものとする。 Heat pipes are usually installed in parallel on the target farmland, and are formed into a closed type piping system with a recirculating forward path and a return path. For the connection part of the heat pipe, a connector with a check valve is used in consideration of workability and safety at the time of removal, thereby preventing oil leakage and oil deterioration. Here, the cause of oil deterioration is mainly an oxidation reaction and a heating action. In particular, oxygen in the air, high temperature, light, and the like hit the oil, which causes deterioration of the oil due to thermal oxidation or the like. Such a change occurs suddenly at 230 ° C. or higher. Therefore, in the present invention, the heating temperature of the edible oil is kept in the range of 100 ° C. to 230 ° C., preferably 200 ° C. to 220 ° C., in order to prevent deterioration of the oil due to thermal oxidation or the like.
上記の加熱方法により、地表から深さ500mmまでの土壌温度を90℃以上に上げることができる。農地栽培では、通常300mmまでしか土壌を掘ることがないので、栽培区域の土壌を安全に乾燥消毒することができる。消毒後の農地に、作付けする植物に必要な微生物や肥料を入れることによって、最高の土壌状況で作物の栽培を行うことができる。また、深さ500mmを越えて土壌を掘り起こすと、深さ500mmの領域には嫌気性の病害虫などが多く生息しているが、仮に嫌気性の病害虫などが生息していても、地表から500mm以内の浅い部分を掘ってヒートパイプを埋設すれば、植物の作付けや成育にはなんら悪影響を及ぼすことはない。 By the above heating method, the soil temperature from the ground surface to a depth of 500 mm can be raised to 90 ° C. or higher. In farmland cultivation, the soil is usually dug only up to 300 mm, so the soil in the cultivation area can be safely dried and disinfected. By putting microorganisms and fertilizers necessary for the plant to be planted in the farmland after disinfection, it is possible to grow crops in the best soil condition. In addition, when the soil is dug beyond the depth of 500 mm, many anaerobic pests inhabit the area of 500 mm depth, but even if anaerobic pests inhabit, it is within 500 mm from the surface. If you dig a shallow part of the burial and embed a heat pipe, there will be no negative impact on planting and growth.
ヒートパイプ内を循環する油としては、食用油、とくに大豆油、菜種油などの植物性食用油を使用するのが良い。植物性食用油は、熱酸化し難くく安価であり、同時に、320℃以上の高温にならないと着火しないため、100℃〜230℃に熱しても安全である。この場合、安全対策のために油用加温手段は、280℃付近でリミッターにより自動停止するように制御する。食用油は外部に洩れても、高温蒸気のように高圧の状態ではなく、低圧の状態で循環することから、漏洩による土壌汚染や重大事故につながることがない。本発明で使用される食用油の種類としては前述のとおり、安価で熱酸化しにくい大豆油や菜種油が好適であるが、この他に、無臭で着火点及び沸点が高い食用油を使用するのが好ましい。例えば、ごま油、サラダ油、コーン油、綿実油、紅花油、落花生油、オリーブ油が挙げられる。 As the oil circulating in the heat pipe, it is preferable to use edible oils, especially vegetable edible oils such as soybean oil and rapeseed oil. Vegetable edible oil is difficult to be thermally oxidized and is inexpensive, and at the same time, it does not ignite unless it reaches a high temperature of 320 ° C. or higher, so it is safe to heat to 100 ° C. to 230 ° C. In this case, as a safety measure, the oil heating means is controlled to automatically stop by a limiter at around 280 ° C. Even if edible oil leaks to the outside, it circulates in a low-pressure state rather than a high-pressure state like high-temperature steam, so it does not lead to soil contamination or serious accidents due to leakage. As mentioned above, soybean oil and rapeseed oil, which are inexpensive and difficult to be thermally oxidized, are suitable as the type of edible oil used in the present invention, but in addition to this, edible oil that is odorless and has a high ignition point and boiling point is used. preferable. Examples include sesame oil, salad oil, corn oil, cottonseed oil, safflower oil, peanut oil, and olive oil.
本発明は、100℃〜230℃の食用油が通るヒートパイプを用いて、土壌を90℃以上の高温に加熱消毒する。このことによって、土壌内の病原菌、ウイルス及び病害虫を殆ど死滅させ、短時間で土壌消毒を安全に行うことができる。土壌が90℃以上に達することにより、1時間以上経過して油の循環を止めても、油の温度は常温以上に保たれるため、この油を100℃〜230℃にすぐに加温でき、再び容易に循環使用することができる。 The present invention heats and disinfects soil at a high temperature of 90 ° C. or higher using a heat pipe through which cooking oil at 100 ° C. to 230 ° C. passes. As a result, pathogenic bacteria, viruses and pests in the soil are almost killed, and soil disinfection can be performed safely in a short time. When the soil reaches 90 ° C or higher, the temperature of the oil is maintained at room temperature or higher even if the oil circulation is stopped after 1 hour or more, so that the oil can be immediately heated to 100 ° C to 230 ° C. Again, it can be easily circulated and used.
本発明装置では、油の温度設定や循環切替えなどの運転は全て自動制御にて行う。そのため、人手がいらず運転操作上の取扱については免許や資格が不要で、農業従事者は誰でも本発明装置を容易に導入することができる。農業従事者にとっては、土壌に大掛かりな温室ハウスを設置したり、高圧の熱水をかける必要がなく、長期に渡り土壌汚染を良好に防止して、植物の作付けから収穫に至るまでの手間が大幅に少なくなる。本発明に係るヒートパイプは、農地の一定面積単位、一般的には1反(300坪)当たり約300本を並列に埋設し密閉形の配管系を形成する。 In the apparatus of the present invention, operations such as oil temperature setting and circulation switching are all performed by automatic control. For this reason, no license or qualification is required for handling in driving operation without requiring human resources, and any farmer can easily introduce the apparatus of the present invention. For farmers, there is no need to install a large greenhouse in the soil or to apply high-pressure hot water, preventing soil contamination for a long period of time, and taking time from planting to harvesting. Significantly less. The heat pipe according to the present invention embeds approximately 300 pipes in parallel in a certain area unit of farmland, generally per one piece (300 tsubo) to form a sealed piping system.
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。図1は本発明に係る土壌消毒装置を概念的に説明する構成図、図2は土壌消毒装置のヒートパイプの埋設状態を示す断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram conceptually illustrating a soil disinfecting apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where a heat pipe of the soil disinfecting apparatus is buried.
図1において、1は加温手段としてのフライヤーである。フライヤー1は、熱媒体である食用油2を100℃〜230℃に加温するものである。フライヤー1の運転は、所定のプログラムに従って自動制御されるようになっている。食用油2としては、熱酸化され難くく安価な大豆油、菜種油などの植物性食用油が使用されている。フライヤー1は、食用油2が入れられた密閉形容器3と、この容器3を加熱する燃焼式のヒータ4とからなっている。ヒータ4の運転は280℃付近でリミッターの作動により自動的に停止するようにされている。容器3の側壁には、熱媒体流出管5の一端が取り付けられ、容器3の底部中央には熱媒体流入管6の一端が取り付けられている。熱媒体流出管5の他端には、往路パイプ7の一端が逆止弁付きコネクター8により接続され、往路パイプ7の途中には耐熱型循環ポンプ9が設けられている。一方、熱媒体流入管6の他端には、復路パイプ10の一端が逆止弁付きコネクター11により接続されている。
In FIG. 1, 1 is a fryer as a heating means. The
往路パイプ7と復路パイプ10の間には、ループ形状を呈する熱媒体用配管路19が設けられ、この配管路19は、消毒対象となる農地の土壌中に埋設されている。配管路19の構成は、往路側パイプ直線部14、復路側パイプ直線部15及びその間のパイプ曲線部16からなっている。往路パイプ7と往路側パイプ直線部14は逆止弁付きコネクター17で互いに接続され、復路パイプ10と復路側パイプ直線部15とは逆止弁付きコネクター18で互いに接続されている。また、パイプ曲線部16の両端は往路側パイプ直線部14及び復路側パイプ直線部15に対して、それぞれ逆止弁付きコネクター21及び22により接続されている。往路側パイプ直線部14、復路側パイプ直線部15の本数は、農地の広さに応じて複数本並列に設けることができる。通常、農地1反当り約300本を並列に埋設して配管ユニット一式を設置する。
Between the
12は、滅菌消毒用放熱管としての金属製ヒートパイプで、配管路19の所定位置に配設されている。ヒートパイプ12内の熱媒体流通路は、上記の往路側パイプ直線部14及び復路側パイプ直線部15により構成されている。熱媒体としては、沸騰点の高い大豆油などの植物性食用油2が用いられている。食用油2自体は、土壌中に漏れても被害が少ない上に比熱が小さく、少ない熱エネルギーで早く温めることがきる。ヒートパイプ12として、ここでは、赤外線電磁波、超音波波動を発生する商品名「c−tube」(株式会社箕浦製)が用いられている。
このパイプ構造は、内部が真空状態とされた母管12Aを備え、母管12Aに食用油流通用小管、すなわち往路側パイプ直線部14及び復路側パイプ直線部15が連結されている。そして、母管12A内が真空に保たれた状態で各パイプ直線部14、15が浸る状態で作動液(アルコール等の沸点の低い液体)13が封入され、加熱された食用油2がパイプ直線部14、15を流通することで作動液13が沸騰しジェット(蒸気流)となり、母管12A表面に高速で多量の熱を移動させる。同時に、管内ジェットの音速に近い速さで管壁に衝突し、これにより管表面から直接的な熱とともに、赤外線電磁波と超音波が放射される。これらの光線は電気極性をもつ水分子などに対して、共鳴吸収現象による運動エネルギーを与える。このことによって、植物の体内にある水分が活性化し、栄養の吸収を高め解毒排泄を促進させ細胞分裂を活性化させ植物の育成を促進する。
This pipe structure includes a
ヒートパイプ12の土壌中での放熱のしくみを説明すると、母管12Aの真空内では、作動液13の沸点がさらに下がり、低温域から作動液13が沸騰し、液面界から蒸気流が発生する。この蒸気流が熱源から潜熱を蓄積し、母管12A内壁に向かい、音速に近い速さで熱輸送を行う。蒸気流を含んだ潜熱は、母管12A内壁で土壌中の水分と熱交換され、管外に放出され再び液体の作動液13に凝縮して戻る。この蒸発−凝縮のサイクルは、熱が供給される間、すなわち、加熱された食用油2が流通する間連続して行われる。蒸気流の動きは、母管12A内壁に衝突したエネルギーで振動を発生する。この振動により熱と共に赤外線電磁波と超音波が放出される。
Explaining the heat release mechanism in the soil of the
図2に示すように、ヒートパイプ12は畝23とその側部24に埋設されるが、埋設の深さは地表より300mm前後としている。ヒートパイプ12で加熱消毒される土壌には、少なくとも50%以上の水分を適度に含ませると良く、土壌の含水率が高ければ高いほうが加熱効率が良好になる。これは一旦蒸発した土壌中の水分が地表を覆う保温シート25まで達すると再度液化して土中に戻り、再度加熱されて蒸発を繰り返すためであると考えられる。すなわち、土壌中の水分が加熱循環して熱効率が良好になる。したがって、当該土壌の表面には、断熱性の高い保温シート25により被覆することが望ましい。
As shown in FIG. 2, the
次に、本実施例の作用について説明する。
上記の構成において、フライヤー1の容器3内の食用油2は、ヒーター4により100℃〜230℃に加熱される。加熱された食用油2は、循環ポンプ9により低圧状態のまま、容器3の熱媒体流出管5からヒートパイプ12の往路側パイプ直線部14に送られる。このあと食用油2は、パイプ曲線部16、ヒートパイプ12の復路側パイプ直線部15を順次流通し、再びフライヤー1の容器3に温度を下げて戻る。容器3に戻った食用油2は、ヒーター4により100℃〜230℃に加熱され、再び上記同様に循環して使用される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In said structure, the
100℃〜230℃の食用油2が土壌(23、24)中のヒートパイプ12を通過することで、ヒートパイプ12からの放熱作用により、地表から深さ500mmまでの土壌が90℃以上に熱せられ、安全な土壌消毒が短時間のうちに可能になる。すなわち、土壌を汚染する病原菌、ウイルスなどは90℃以上の加熱により死滅する。消毒後、作付けする植物に必要な微生物や肥料等を供給することで、農作物の栽培を順調に行うことができる。この土壌消毒では化学薬品を一切使用していないので、農作物の商品価値が高くなる。また、農地での連作栽培を可能にし、農地に対する環境破壊や人体への被害発生を防止できる。
The
食用油2は100℃〜230℃の温度範囲に加熱され、かつ配管の接続部分には、逆止弁付きコネクター21、22等が使用されている。したがって、配管路19からヒートパイプ12を取り外す場合でも、食用油2が漏れるおそれがなく、酸化反応や過熱による油の劣化を防ぐことができる。また、食用油2は少なくとも320℃以上に加熱されないと着火しないため、食用油2を230℃程度に熱しても安全である。万一、食用油2の温度が280℃付近に異常に上がったときは、フライヤー1の運転がリミッターにより自動停止するので、食用油2が280℃以上に加熱されることがない。また、ヒートパイプ12の外に食用油2が洩れるようなことがあっても、食用油2は低圧で送出されているので、広範囲に拡散することがなく重大な土壌汚染や事故が発生する虞れがない。さらに、フライヤー1や循環ポンプ9などの停止起動、及び食用油2の温度設定や循環運転は全て自動化されている。このため、一切の人手作業が不要になり、長期間にわたり土壌の完全消毒が可能になる。
The
尚、本発明は上記実施例に限定されず、種々の応用変形が可能である。例えば、上記実施例において、寒冷地などで設置する場合や配管路19が長い場合には、配管路19の途中にフライヤー1を複数設けても良い。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various application deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, when installing in a cold district or when the piping 19 is long, a plurality of
本発明の土壌消毒装置は、温室土壌以外の一般農地の土壌にも広く適用でき、長期間に渡り高い殺菌消毒作用を得ることができる。 The soil disinfecting apparatus of the present invention can be widely applied to soils of general agricultural land other than greenhouse soils, and can obtain a high sterilizing and disinfecting action over a long period of time.
1 フライヤー(加温手段)
2 植物性食用油(熱媒体)
3 密閉形容器
4 ヒーター(加熱源)
5 熱媒体流出管
6 熱媒体流入管
7 往路パイプ
8 逆止弁付きコネクター
9 耐熱型循環ポンプ
10 復路パイプ
11 逆止弁付きコネクター
12 ヒートパイプ(土壌高温消毒用放熱管)
12A母管
13 作動液
14 往路側パイプ直線部
15 復路側パイプ直線部
16 パイプ曲線部
17 逆止弁付きコネクター
18 逆止弁付きコネクター
19 熱媒体用配管路
21 逆止弁付きコネクター
22 逆止弁付きコネクター
23 畝
24 側部
25 保温シート
1 Flyer (heating means)
2 Vegetable cooking oil (heat medium)
3 Sealed
5 Heat
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Cited By (1)
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JP2009051878A (en) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Univ Chuo | Heat storage material, heat storage system, and method for producing heat storage material |
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2004
- 2004-03-31 JP JP2004108292A patent/JP2005287421A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060613 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20061017 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |