JP2017163900A - 液状バクテリア - Google Patents
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Abstract
【課題】有機物の分解から硝化までを一貫して行え、かつ保存性の高い液状バクテリアの提供。【解決手段】バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、液状培地とを含んでいる液状バクテリア。前記液状培地が糖、アミノ酸およびケイ酸を含んでおり、好ましくは、家畜糞抽出液である液状バクテリア。家畜糞を４５℃〜１５０℃で熱処理して乾燥させ、前記家畜糞の乾燥粉体と、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、水とを混合し、前記混合物を２５〜４０℃に保持してエアレーションを行いながらバクテリアを培養する液状バクテリアの製造方法。【選択図】なし
Description
本発明は、水棲生物を飼育する水槽の水を浄化する液状バクテリアに関する。
水棲生物を飼育する水槽では水質悪化の原因となる排泄物や残餌の有機物の分解にバクテリアが利用される。水槽にバクテリアを供給する方法としては、バクテリアを付着させた濾過材を水槽に投入したり、水槽外にバクテリアを付着させた濾過装置を設置して水を循環させる方法がある（特許文献１，２参照）。また、機材を使用しない簡単な供給方法として、粉末または液状のバクテリアを水中に直接投与する方法があり、一般消費者向に様々な粉末または液状バクテリアが市販されている（非特許文献１，２）。
バクテリアは、主として有機物をアンモニアに分解する有機物分解バクテリアと、酸化還元作用を有しアンモニアを亜硝酸に酸化しさらに硝酸に酸化する硝化バクテリアに大別できる。硝化バクテリアによって生成された硝酸は最終的に窒素ガスとなって水中から大気中に放出される。
前記有機物分解バクテリアとしてはバチルス属バクテリアが知られており、硝化バクテリアとしてはニトロソモナス属バクテリアやニトロバクター属バクテリアが知られている。これらのバクテリアは作用が異なるために速やかに水質浄化を行うために２種類の使用が推奨される
商品名「すごいんですバクテリア」、寿工芸株式会社製、２０１６年３月１日検索、インターネット〈URL：http://www.kotobuki-kogei.co.jp/product/?cid=68〉
商品名「SUPER BICOM78」、株式会社バイコム製、２０１６年３月１日検索、インターネット〈URL：http://www.bicom.co.jp/%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%90%E3%82%A4%E3%82%B3%E3%83%A078/〉
有機物分解バクテリアであるバチルス属バクテリアは芽胞を形成するので耐久性が高く、バクテリアの品質維持は比較的容易である。しかし、硝化バクテリアであるニトロソモナス属およびニトロバクター属のバクテリアは芽胞を形成しないので保管中にバクテリアの活性が低下して硝化能力が低下するという問題があった。また、２種類のバクテリアを併用するのはバクテリアの保存や投与の管理が面倒である。
本発明は上述した背景技術に鑑み、有機物の分解から硝化までを一貫して行え、かつ保存性の高い液状バクテリアの提供を目的とする。
即ち、本発明は下記［１］〜［６］に記載の構成を有する。
［１］バチルス属バクテリアと、
バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、
液状培地とを含んでいることを特徴とする液状バクテリア。
バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、
液状培地とを含んでいることを特徴とする液状バクテリア。
［２］前記バチルス属バクテリアが、Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上である前項１に記載の液状バクテリア。
［３］バチルス属以外のバクテリアが、Bradyrhizobium sp.と、Sphingomonas sp.と、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphilaと、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovoransとである前項１または２に記載の液状バクテリア。
［４］前記液状培地が糖、アミノ酸およびケイ酸を含んでいる前項１〜３のいずれか１項に記載の液状バクテリア。
［５］前記液状培地が家畜糞抽出液である前項４に記載の液状バクテリア。
［６］家畜糞を４５℃〜１５０℃で熱処理して乾燥させ、
この家畜糞の乾燥粉体と、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、水とを混合し、
前記混合物を２５〜４０℃に保持してエアレーションを行いながらバクテリアを培養するを特徴とする液状バクテリアの製造方法。
この家畜糞の乾燥粉体と、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、水とを混合し、
前記混合物を２５〜４０℃に保持してエアレーションを行いながらバクテリアを培養するを特徴とする液状バクテリアの製造方法。
上記［１］に記載の液状バクテリアは、バチルス属を含む複数のバクテリアによる有機物分解能力と硝化能力を有しているので、有機物の分解と硝化を一貫して行える。また、バチルス属バクテリアは芽胞を形成するので保存性が高い。
上記［２］に記載の液状バクテリアは有機物分解能力が特に優れている。
上記［３］に記載の液状バクテリアは硝化能力が特に優れている。
上記［４］［５］に記載の液状バクテリアは有機物分解能力および硝化能力が特に優れている。
上記［６］に記載の液状バクテリアの製造方法によれば、有機物分解能力および硝化能力を有する液状バクテリアを製造できる。
本発明の液状バクテリアは、バチルス属バクテリアを含む複数種のバクテリアと培養液の混合物である。
（バクテリア）
複数種のバクテリアは、バチルス属バクテリアを含み、さらにバチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上を含んでいる。
複数種のバクテリアは、バチルス属バクテリアを含み、さらにバチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上を含んでいる。
バチルス属バクテリアは主として有機物を分解する能力を有し、芽胞を形成する耐久性の高いバクテリアであり、保存性の高い液状バクテリアとなし得る。バチルス属バクテリアの中でも、有機物分解能力が高いBacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusが好ましく、これらうちの１種以上を含んでいることが好ましい。
有機物はバチルス属バクテリアによって分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、バチルス属以外の上記のバクテリアの硝化作用によって亜硝酸となり、亜硝酸は硝酸となる。ブラジリゾビウム属バクテリアとしてBradyrhizobium sp.を例示でき、スフィンゴモナス属バクテリアとしてSphingomonas sp.を例示でき、シュードモナス属バクテリアとしてPseudomonas sp.、Pseudomonas saponiphila、Pseudomonas resinovoransを例示できる。これらのバクテリアは芽胞を形成しないが、生命力が強く保存性の高い液状バクテリアとなし得る。バチルス属以外のバクテリアは１種以上含有することが必要であり、以下のＡ〜Ｄの４つの群の全てのバクテリアを含有していることが特に好ましい。Ｃ、Ｄの群はいずれもシュードモナス属であるが、Pseudomonas saponiphilaおよびPseudomonas resinovoransはそれぞれ単独で存在するよりも、両者が併存するか、あるいはPseudomonas sp.と併存することが好ましい。このため、シュードモナス属バクテリアをＣ、Ｄの２つの群に分類している。
また、バチルス属バクテリアは必須であるから、Ａ〜Ｅの５つの群の全てのバクテリアを含む組み合わせが最も好ましい。
Ａ：Bradyrhizobium sp.
Ｂ：Sphingomonas sp.
Ｃ：Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphila
Ｄ：Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovorans
Ｅ：Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上
Ａ：Bradyrhizobium sp.
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Ｃ：Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphila
Ｄ：Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovorans
Ｅ：Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上
（液状培地）
バクテリアは液状培地と共存していることで繁殖し高い有機物分解作用および硝化作用を発揮する。また、水槽に投入して水中に拡散させるには固形培地よりも液状培地が好ましい。液状培地の成分として、糖、アミノ酸およびケイ酸を含んでいることが好ましい。糖およびアミノ酸はバクテリアの栄養成分である。糖としてグルコース、ガラクトース、麦芽糖、乳糖等を例示でき、アミノ酸としてアスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン等を例示できる。ケイ酸はバチルス属バクテリアが芽胞を形成する際に体内に取り込み芽胞形成を促すと考えられる。
バクテリアは液状培地と共存していることで繁殖し高い有機物分解作用および硝化作用を発揮する。また、水槽に投入して水中に拡散させるには固形培地よりも液状培地が好ましい。液状培地の成分として、糖、アミノ酸およびケイ酸を含んでいることが好ましい。糖およびアミノ酸はバクテリアの栄養成分である。糖としてグルコース、ガラクトース、麦芽糖、乳糖等を例示でき、アミノ酸としてアスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン等を例示できる。ケイ酸はバチルス属バクテリアが芽胞を形成する際に体内に取り込み芽胞形成を促すと考えられる。
前記液状培地において、好ましい糖濃度は０．１％〜０．７％であり、好ましいアミノ酸濃度は０．２６％〜０．８％であり、好ましいケイ酸濃度は０．１％以下（０％を含まない）である。
前記液状は上記の三成分を含む液として家畜糞抽出液を推奨できる。家畜糞は上記三成分の他に多様なミネラル分も含んでいるのでバクテリアの繁殖環境として好ましい。家畜糞としては、牛糞、豚糞、鶏糞あるいはこれらの混合物が好ましい。
家畜糞を原料とする液状培地の作製は例えば以下の工程で行う。
（１）家畜糞を４５℃〜１５０℃で熱処理し、殺菌および乾燥を行って粉体とする。４５℃未満の低温理では病原菌など繁殖の可能性があるため好ましくなく、１５０℃を超える高温では有用な成分が熱によって分解されるであるため好ましくない。さらに好ましい熱処理温度は４５℃〜１３５℃であり、なお一層好ましい熱処理温度は５０℃〜１２１℃である。また、熱処理時間は限定されず、家畜糞に含まれる水分量や熱処理温度に応じて適宜設定するものとし、例えば６８時間〜１００時間の熱処理が好ましい。
（２）粉体にした家畜糞に抽出用液体として水を加え、家畜糞に含まれる糖、アミノ酸、ケイ酸、ミネラルを水に抽出する。前記水は濾過水を用いることが好ましく、例えばポアサイズ０．４５μｍのフィルターでろ過して水中の浮遊成分を除去した水を使用することが好ましい。
（１）家畜糞を４５℃〜１５０℃で熱処理し、殺菌および乾燥を行って粉体とする。４５℃未満の低温理では病原菌など繁殖の可能性があるため好ましくなく、１５０℃を超える高温では有用な成分が熱によって分解されるであるため好ましくない。さらに好ましい熱処理温度は４５℃〜１３５℃であり、なお一層好ましい熱処理温度は５０℃〜１２１℃である。また、熱処理時間は限定されず、家畜糞に含まれる水分量や熱処理温度に応じて適宜設定するものとし、例えば６８時間〜１００時間の熱処理が好ましい。
（２）粉体にした家畜糞に抽出用液体として水を加え、家畜糞に含まれる糖、アミノ酸、ケイ酸、ミネラルを水に抽出する。前記水は濾過水を用いることが好ましく、例えばポアサイズ０．４５μｍのフィルターでろ過して水中の浮遊成分を除去した水を使用することが好ましい。
なお、本発明は培養液を家畜糞抽出液に限定するものではない。家畜糞抽出液以外の液状培地として、家畜糞以外の自然物の抽出液、糖、アミノ酸、ケイ酸が所要濃度となるように調製した人工培地を例示することができる。また、前記家畜糞抽出液に栄養成分を添加した液状培地を使用することもできる。
（液状バクテリアの製造方法）
液状バクテリアは、上述した家畜糞抽出液（液状培地）の作製とともに行うことが好ましく、以下の工程を例示できる。
（１）上述した方法で家畜糞を熱処理して粉体とする。
（２）家畜糞の粉体と、バクテリアと、濾過水とを混合する。
（３）上記（２）の混合液を２５℃℃〜４０℃、好ましくは３２〜３７℃に保ち、エアレーションを行いながら、家畜糞から有効成分を抽出しつつ、バクテリアの培養を行う。培養期間は７日〜１４日が好ましく、特に１０日〜１４日が好ましい。前記条件下で培養することによりバチルス属バクテリアは芽胞を形成して保存性の高い液状バクテリアとなる。
液状バクテリアは、上述した家畜糞抽出液（液状培地）の作製とともに行うことが好ましく、以下の工程を例示できる。
（１）上述した方法で家畜糞を熱処理して粉体とする。
（２）家畜糞の粉体と、バクテリアと、濾過水とを混合する。
（３）上記（２）の混合液を２５℃℃〜４０℃、好ましくは３２〜３７℃に保ち、エアレーションを行いながら、家畜糞から有効成分を抽出しつつ、バクテリアの培養を行う。培養期間は７日〜１４日が好ましく、特に１０日〜１４日が好ましい。前記条件下で培養することによりバチルス属バクテリアは芽胞を形成して保存性の高い液状バクテリアとなる。
また、家畜糞抽出液以外の液状培地を使用する場合は、液状培地とバクテリアの混合液を上記（３）と同様の条件で培養を行う。
本発明の液状バクテリアにおいて、バチルス属バクテリアの菌数は10,000ＣＦＵ／ｍＬ〜1,000,000ＣＦＵ／ｍＬが好ましく、バチルス属以外のバクテリアの菌数は1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜500,000ＣＦＵ／ｍＬが好ましい。また、上記のＡ〜Ｅの全ての群のバクテリアを含む場合の好適な菌数は以下のとおりである。
Ａ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｂ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｃ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｄ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｅ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 1,000,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ａ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｂ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｃ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｄ： 1,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 500,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｅ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ〜 1,000,000ＣＦＵ／ｍＬ
実施例として、Ａ〜Ｅのバクテリアと、家畜糞として発酵鶏糞を用いて液状バクテリアを作製した。
Ａ：Bradyrhizobium sp.
Ｂ：Sphingomonas sp.
Ｃ：Pseudomonas sp.
Ｄ：Pseudomonas sp.（Ｃと同じ）
Ｅ：Bacillus sp.
Ａ：Bradyrhizobium sp.
Ｂ：Sphingomonas sp.
Ｃ：Pseudomonas sp.
Ｄ：Pseudomonas sp.（Ｃと同じ）
Ｅ：Bacillus sp.
［液状バクテリアの作製］
（１）発酵鶏糞を５０℃で８０時間熱処理し、粉砕して粉体にした。
（２）粉体にした発酵鶏糞６０ｋｇに、ポアサイズ０．４５μｍのフィルターで濾過した水を３０００リットルを加えて攪拌した。
（３）上記（２）にバクテリアを投入し、液温３５℃に保持し、エアレーションをしながら２週間培養して液状バクテリアを作製した。
（１）発酵鶏糞を５０℃で８０時間熱処理し、粉砕して粉体にした。
（２）粉体にした発酵鶏糞６０ｋｇに、ポアサイズ０．４５μｍのフィルターで濾過した水を３０００リットルを加えて攪拌した。
（３）上記（２）にバクテリアを投入し、液温３５℃に保持し、エアレーションをしながら２週間培養して液状バクテリアを作製した。
前記液状バクテリアには、発酵鶏糞に含有される成分が抽出されるとともにバクテリアが増殖している。前記液状バクテリアに含まれる糖濃度、アミノ酸濃度、ケイ酸濃度およびＡ〜Ｅのバクテリア量は以下のとおりである。
グルコース：0.274ｇ/Ｌ
ガラクトース、フルクトース、多糖を含む合計糖量：4.8ｇ／Ｌ
アスパラギン酸：0.384ｇ／Ｌ
グルタミン酸 ：0.746ｇ／Ｌ
アルギニン ：0.611ｇ／Ｌ
微量アミノ酸を含む合計アミノ量：5.6ｇ／Ｌ
ケイ酸：1ｇ／Ｌ
Ａ： 40,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｂ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｃ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｄ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｅ： 20,000ＣＦＵ／ｍＬ
作製した液状バクテリアは室内で１２箇月保管した後、下記の飼育試験に使用した。
ガラクトース、フルクトース、多糖を含む合計糖量：4.8ｇ／Ｌ
アスパラギン酸：0.384ｇ／Ｌ
グルタミン酸 ：0.746ｇ／Ｌ
アルギニン ：0.611ｇ／Ｌ
微量アミノ酸を含む合計アミノ量：5.6ｇ／Ｌ
ケイ酸：1ｇ／Ｌ
Ａ： 40,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｂ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｃ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｄ： 10,000ＣＦＵ／ｍＬ
Ｅ： 20,000ＣＦＵ／ｍＬ
作製した液状バクテリアは室内で１２箇月保管した後、下記の飼育試験に使用した。
（液状バクテリアの性能）
作製した液状バクテリアを実施例とし、下記の市販の２種の水槽用の液状バクテリアを比較例１、２として、金魚飼育水槽でバクテリアの性能試験を行った。また、ブランクとして人為的なバクテリア投与を行わずに金魚の飼育を行った。
作製した液状バクテリアを実施例とし、下記の市販の２種の水槽用の液状バクテリアを比較例１、２として、金魚飼育水槽でバクテリアの性能試験を行った。また、ブランクとして人為的なバクテリア投与を行わずに金魚の飼育を行った。
比較例１：寿工芸株式会社製、商品名「すごいんですバクテリア」
比較例２：株式会社バイコム製、商品名「スーパーバイコム78」
飼育条件は共通であり以下のとおりである。
比較例２：株式会社バイコム製、商品名「スーパーバイコム78」
飼育条件は共通であり以下のとおりである。
水槽：水量８リットル、水槽外にヤシ殻活性炭の濾過フィルター設置して物理的濾過をを行い、水温を２６℃に保持
魚種：体重約４ｇの琉金２尾
給餌：一日あたり０．２５ｇ
試験期間：１４日
魚種：体重約４ｇの琉金２尾
給餌：一日あたり０．２５ｇ
試験期間：１４日
試験開始時に、実施例の水槽に３ｍＬの液状バクテリア、比較例１の水槽に６ｍＬの液状バクテリア、比較例２の水槽に４ｍＬの液状バクテリアをそれぞれ投入した。さらに、実施例、比較例１，２の全ての水槽に、開始から２４時間後、４８時間後、７２時間後に、それぞれ３ｍＬの液状バクテリアを追加投入した。ブランクの水槽には試験期間を通じて人為的なバクテリア投与を行わなかった。
１４日間の試験期間中、試験開始時、３日目、７日目、１４日目に、ｐＨ、アンモニア濃度、亜硝酸濃度、硝酸濃度を測定した。測定結果を表１に示す。
ブランク、実施例および比較例１，２は、いずれも琉金の排泄物と給餌によって一定量の有機物が発生している。
ブランクは人為的にバクテリアを投入していないので有機物の分解速度が極めて遅く、経時的にアンモニア濃度が上昇している。また、亜硝酸濃度が高く硝酸濃度が低いことが硝化反応も極めて遅いことを示している。
実施例、比較例１，２は、３日目に急速にアンモニア濃度が高くなっていることからバクテリアによる有機物の分解が速やかに行われていることを示している。特に実施例は３日目のアンモニア濃度が比較例１、２よりもアンモニア濃度が高いことから、有機物の分解速度が速いことを示している。
実施例は、７日目に亜硝酸濃度が高くなっているが１４日目には低下して硝酸濃度が高くなっていることから、有機物の分解と硝化とが一貫して速やかに行われていることを示している。一方、比較例１、２は、１４日目の亜硝酸濃度が高いことから、亜硝酸から硝酸への硝化が遅いことを示している。
また、実施例の液状バクテリアは保存性が高く、製造から１２箇月経過後も高い有機物分解能力および硝化能力を有していることを確認した。
本発明の液状バクテリアは水棲生物飼育用水槽の水質浄化に利用できる。
Claims (6)
- バチルス属バクテリアと、
バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、
液状培地とを含んでいることを特徴とする液状バクテリア。 - 前記バチルス属バクテリアが、Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上である請求項１に記載の液状バクテリア。
- バチルス属以外のバクテリアが、Bradyrhizobium sp.と、Sphingomonas sp.と、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphilaと、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovoransとである請求項１または２に記載の液状バクテリア。
- 前記液状培地が糖、アミノ酸およびケイ酸を含んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状バクテリア。
- 前記液状培地が家畜糞抽出液である請求項４に記載の液状バクテリア。
- 家畜糞を４５℃〜１５０℃で熱処理して乾燥させ、
この家畜糞の乾燥粉体と、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上と、水とを混合し、
前記混合物を２５〜４０℃に保持してエアレーションを行いながらバクテリアを培養するを特徴とする液状バクテリアの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| WO2019109822A1 (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | 康泰民生环境科学研究院（北京）有限公司 | 根瘤菌及其应用和菌剂以及修复稀土尾矿土壤或硅矿尾矿废料的方法 |
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2016
- 2016-03-16 JP JP2016052057A patent/JP2017163900A/ja active Pending
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