JP3219854B2 - 再使用のため故紙の紙料を製造する方法及び装置 - Google Patents

再使用のため故紙の紙料を製造する方法及び装置

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    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/02—Working-up waste paper
    • D21C5/025—De-inking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Paper (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は繊維が異なる長さを有し紙料が紙
繊維より大きいのと小さいのとの両方の、軽い、また重
い不純物粒子を含む、故紙製品からの製紙用紙料の製造
に関する。
【０００２】紙料が大きく重い不純物粒子を除去するよ
うにスクリーニングの後に、紙料は主として比較的高密
度の、例えば０．２０ｍｍ以上の長さの長い繊維からな
る第１の分級物と、分散したインク粒子のような大半の
不純物粒子と、ある程度の量の短い繊維及び少量の長い
繊維からなるより密度の低い第２の分級物とに分別され
る。
【０００３】長い繊維の成分はさらに脱水した後に過酸
化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）のような薬剤によって漂白される
が、これはこの漂白処理が比較的高い密度の紙料で最も
効率よく実施されるからである。長い繊維が比較的少な
い成分は、好ましくは最初にインク粒子や他の小さく軽
い不純物を繊維から分離するためのフローテーションに
よって別個に処理され、その後に短い繊維成分が漂白さ
れ、それから再使用のための最終的な処理として長い繊
維の分級物と再結合せしめられる。
【０００４】最大の量の所望の長い繊維を保持して供給
紙料の大半の液体成分と「微粉（ｆｉｎｅ）」と称する
ある程度の量の短い繊維とともに小さい不純物粒子が通
過できるようにする所定のメッシュ寸法のメッシュベル
トを連続的に移動させることによって分別がなされる。
より詳細には本発明は、本出願人が権利を有するシーフ
ァートらの米国特許第４７２２７９３号によって構成さ
れるパルプ及び紙料の濃縮のための装置で分別を行うこ
とによって実施される。
【０００５】織られたメッシュベルトは繊維及び最大約
０．２０ｍｍの寸法を有する他の粒子だけを通過させる
所定のメッシュ寸法を有する。分別のために連続的に移
動するメッシュベルトを使用すると長い繊維を高度に保
持することができ、また白水とともに適度の割合のイン
ク粒子、灰及び粘土を通過させられる。また微粉のかな
りの部分は長い繊維とともに保持され、これはフロスの
フローテーション処理の際にインクや他の不純物粒子を
収集する泡中に移る可能性が少ないので白水とともに実
際にベルトを通過する微粉の回収を最も促進する。その
結果分離されたものは別個により効率的に処理され、本
発明は再生された紙パルプの製造者にとって全体的に実
質的な節約に寄与する。
【０００６】図１に示される装置において予備的段階は
従来のものであり、パルパー１０、大きい不純物粒子を
除去するための比較的粗いスクリーン１１及び比較的細
かいスクリーン１２、「粘着物（ｓｔｉｃｋｉｅｓ）」
及び他の軽い不純物粒子を除去するためのサイクロン・
クリーナー１３として概略的に示されている。本発明の
好ましい実施例において、スクリーン１１及び１２はそ
れぞれ共有のシーファートの米国特許第４１０５５４３
号及び第３８４９３０２号に示される圧力型のものでよ
く、スクリーン１１のスクリーニング部材が直径１．２
７ｍｍ（０．０５インチ）の円形のスクリーン孔を有し
スクリーン１２のスクリーニング部材が幅０．２ｍｍの
スロットを有しており、またクリーナー１３は共有のブ
リスの米国特許第４５６４４４３号によって形成されて
いる。
【０００７】スクリーニング及びクリーニングのステー
ションの各々に供給紙料を供給することが必要な際に、
クリーナー１３から受容される紙料が約１．０％の密度
を有するように、従来実施されているような適当な密度
で希釈水が付加される。それからステーション１０〜１
３からのスクリーニングされた紙料が分別装置１５に供
給されるが、これは前述のように図２〜３に示されるよ
うにシーファートの米国特許第４７２２７９３号に示さ
れた構造の洗浄濃縮装置（ｗａｓｈｅｒ−ｔｈｉｃｋｅ
ｎｅｒ）からなるのが好ましい。このスクリーニングさ
れた紙料は通常固体成分として０．２０ｍｍ以下から４
ｍｍまたはそれ以上までの範囲で多様な長さの紙繊維、
通常直径が０．０１０ｍｍ以下から０．１０ｍｍまでの
範囲のインク粒子、インク粒子よりさらに小さい粘土粒
子を含むであろう。
【０００８】装置１５は、その使用時に例えば０．２０
ｍｍの最大寸法のような選択された寸法より小さい粒子
だけが自由に通過するような所定のメッシュの連続的メ
ッシュベルト２５のループ内の平行な軸上に装着された
第１及び第２のロール２０及び２２を含む。０．１７５
ｍｍ平方の開いた空間を与えるメッシュのベルトが、
０．２０ｍｍの長さで本発明の説明上「長い」繊維とし
て分類される実質的に全ての製紙繊維を保持するが、同
じ最大の寸法の微粉及び不純物粒子を通過させるであろ
う。
【０００９】ロール２０及び２２とベルト２５とには図
２に矢印で示されるように共通の駆動部２６が設けら
れ、この駆動部はベルト２５の上側走行部分がロール２
０に向かって走行し下側走行部分がロール２２に向かっ
て走行するようになっている。第１のロール２０は隣接
するリブ２７の間の凹溝２８の底部に対して半径方向に
間隔をおいた状態でベルト２５を支持する周囲のリブを
面上に有する孔のないロールである。これらの部分の典
型的な適切な寸法は凹溝２８に関して半径方向の深さ
９．４ｍｍ（０．３７インチ）軸方向の幅１９．１ｍｍ
（０．７５インチ）であり、リブ２７に関して軸方向の
幅６．４ｍｍ（０．２５インチ）である。
【００１０】クリーナー１３からのスクリーニングされ
た紙料はロール２０の上面とロール２０に接近するベル
ト２５の上側走行部分とによって形成される楔形領域３
１にノズル形のヘッドボックス３０によって供給され
る。駆動部２６は、供給紙料の液体成分がベルト２５を
通して搾り出されてファインとともに特にインク粒子、
粘土、灰のような紙料の非繊維成分を運ぶのに十分な遠
心力を生ぜしめるため、直径７６．２ｃｍ（３０イン
チ）のロールに関して９１５ｍ／ｍｉｎ（３０００フィ
ート／ｍｉｎ）のような十分に高い面速度でローラ及び
ベルトを駆動するようになる。装置の全ての動作部分は
フード３３内に収容され、生成した微粉及び不純物の懸
濁液がフード３３の下側のトラフ３５及びその出口３６
に収集される。
【００１１】供給紙料のより長い繊維は、ロール２０の
凹溝２８に揃えられた濃縮されたパルプの帯状体からな
りリブ２７に揃えられたむき出しの帯状体によって分離
された不連続な層４０としてメッシュベルト２５の内面
上に保持される。この濃縮されたパルプの分級物は主と
してクリーナー１３からの供給紙料の長い繊維の成分か
らなるが、長い繊維の蓄積マットによって捕捉されるか
なりの量の微粉をも含む。この紙料の分級物はベルトの
下側走行部分の内面上を第２のロール２２までその回り
に走行し、ここでパルプの帯状体を圧縮して相互に接触
させようとするベルトの引張り圧縮によって補助された
遠心力の結果としてさらに液体の搾り出しがなされる。
【００１２】生成した濃縮されたパルプの層はロール２
２の上部に達したときにロールの面上に残ってベルト２
５から分離しようとする自然な傾向を有するが、これは
ロールの面がベルトより滑らかだからである。それから
この移ったパルプの層は、好ましくは共有のブリスこの
の米国特許第５０２１１５９号による非接触ドクターブ
レード４２によってロール２２の面から除去される。供
給紙料の第１の分級物をなすパルプの層４０はこのブレ
ード４２の傾斜した面を滑り落ちてコンベヤスクリュー
４５を有するトラフ４４内に入り、コンベヤスクリュー
４５によってベルト２５のループの内側から除去され
る。
【００１３】洗浄濃縮装置１５を作動させると、スクリ
ーニングされた供給紙料が主として選択された基準の長
さより長い紙繊維とかなりの量の微粉とからなる、例え
ば固体が１５％の密度の、固体の割合がかなり増大した
第１の分級物に分別される。第２の分級物は選択された
基準の長さより短い多くの短繊維とともに大半の不純物
粒子を有する供給紙料の大半の液体キャリヤ部分からな
り、この第２の分級物は出口３６において収集される。
【００１４】この分級物の有効性は粒子の大きさに基づ
いて供給紙料の固体成分の最適な分離を促進する図２〜
３に示された洗浄濃縮装置ーの動作特性の結果である。
実際的な例として、ベルト２５上でロール２０を離れる
際に供給紙料が約１％の密度であり長い繊維の第１の分
級物が５％の密度であれば、これは液体キャリヤの８０
％がベルト２５から搾り出され保持された成分がベルト
とロール２０との間で１８０°走行することを意味す
る。
【００１５】直径７６．２ｃｍ（３０インチ）のローラ
２０及び２２の場合に９１５ｍ／ｍｉｎ（３０００フィ
ート／ｍｉｎ）の高い速度でロール２０の１回の半回
転、すなわち約０．１２５秒の間にこの５対１の脱水が
生ずる。さらにこのために前述したような圧力スクリー
ンで洗浄濃縮装置１５を用いて紙料が分別の際に水圧及
び剪断力を受ける場合、液体キャリヤ及び小さい粒子の
大部分をワイヤを通して押出すノズル型のヘッドボック
ス３０からの放出速度と紙料が凹溝２８に入った後の遠
心力とに制限される。
【００１６】ヘッドボックス３０からの放出開口の幅
は、凹溝２８が９．４ｍｍ（０．３７インチ）の深さで
あれば、好ましくは凹溝の深さより小さく、例えば８．
６ｍｍ（０．３４インチ）とされる。さらにヘッドボッ
クス３０からの紙料の供給流量は、凹溝の容量が１１４
００リットル／分（３００７ガロン／分）である場合に
凹溝２８の全容量よりわずかに小さく、例えば１１３５
０リットル／分（３０００ガロン／分）となるように制
御される。
【００１７】この構造上及び動作上の条件の組合せによ
り凹溝２８が懸濁液で満たされないようにされ、それゆ
え凹溝内の機械的圧力のために水圧または機械的圧力が
作用しないであろう。むしろ遠心力により紙料がメッシ
ュベルト２５の内面に向かって半径方向外方に押し込ま
れてその内の長い繊維がベルトによって保持され液体成
分、微粉及び他の小さい粒子がベルトを通過するであろ
う。紙料を最初にベルト２５とロール２０との間の空間
内に導く際に多大の脱水がなされるので、懸濁液の液体
キャリヤとともに小さい粒子及び多くの微粉が通過する
のを妨げるのに十分なだけベルト２５の面上に繊維が蓄
積された後に所望の分化の多くがほとんど同時になされ
る。
【００１８】これらの作動条件はベルト２５上に保持さ
れた長い繊維に作用する激しい盛上げ作用を生ぜしめ、
これによりインク及び他の小さい粒子が凹溝２８内の液
体中に分散した状態になってベルト２５を通して搾り出
される液体とともに移送されよう。さらにロール２２か
ら除去された保持されている成分の最終的な密度は供給
紙料より通常８〜１２％だけ高いが、パルプ化した供給
物の成分及びその結果的な自由度に応じて１５％まで高
くされよう。最終的な１０％の密度は、長い繊維の成分
がロール２２まで、その回りに走行する際に残りの液体
の１／２が除去されることを意味し、この取出された液
体は残りの細かい粒子の全てではなくても大半を取去る
であろう。
【００１９】保持されている固体のかなりの部分はベル
ト２５の内面における長い繊維の層中または層上に捕捉
された微粉からなる。これは、短い繊維を有する懸濁液
からインク、粘土及び他の細かい粒子を除去する際にフ
ロスのフローテーションが有効であるが、フローテーシ
ョン・セパレータ内に生ずるフロスの泡が液体レベルの
上部に繊維を上昇せしめるように持続して他のフロスの
有する粒子とともに溢れて流出する傾向があるので、有
利な結果である。
【００２０】微粉を最大限に回収することは、脱インク
された紙料から形成される紙に改善された滑らかさを付
与するので望ましい。白水とともに長い繊維の流出する
量が最少であるだけでなく、微粉がかなり保持される。
これはその後の白水によってメッシュベルトを通して移
送される微粉からの不純物粒子の分離を容易にし、長い
繊維の成分及びそれとともに保持されている微粉と再結
合するように微粉を最終的に回復させる。
【００２１】本発明の目的での装置１５の効率の尺度と
して試験により、微粉が分別される供給懸濁液の繊維の
部分の約５０％を占める場合に、受容された繊維の３７
％以下を占めるが、トラフの出口３６から収集された白
水の繊維の部分の９０％以上を占めることが示されてい
る。
【００２２】ベルト２５による長い繊維の保持のより重
要な面から考えると、同じ試験結果により長い繊維が供
給紙料の約５０％を占める場合にベルト２５により保持
される第１の繊維の分級物の６３％以上、第２の分級物
ないしフロスのフローテーション分離を受ける白水中の
繊維の９％以下を占めることが示される。同じ試験の情
報に基づいて、長さが０．４０ｍｍ以上の繊維が供給紙
料の繊維成分の約３４％を示しているが、ベルト２５に
保持される繊維の約４３％、白水中の繊維のわずか３％
だけを示している。
【００２３】装置１５によって生成する懸濁液分級物
は、本発明が実施されるパルプ工場の選択に応じて、再
結合する前に別個に処理される。例えば図２に示される
ように、白水の分級物は繊維からインク及び粘土の粒子
を分離するために市販の構造及び作動様式の１つまたは
それ以上のセル５０内でフロスのフローテーションがな
されるのが好ましい。前述のようにこの処理は、この分
級物がわずかの長い繊維とごく一部の微粉とを含むだけ
なので、特に有効である。さらに白水は装置１５から出
てくる際に例えば約０．２５％というような低い密度で
あるので、フローテーション処理の前に希釈の必要がな
い。生成したクリーニングされた微粉の懸濁液が漂白ス
テーション５２を通過し、ここで例えばＮａ2 Ｓ2 Ｏ4
のような過酸化水素より安価な漂白剤を用いてもよい。
【００２４】装置１５から除去された長い繊維の成分
は、最初に例えば従来の型のプレス５４を通過せしめる
ことによって、さらに密度を減小せしめられるのが好ま
しく、これによりその固体部分が２５〜３０％まで減少
するであろう。このためにはスクリュープレスが特に適
切であるが、これはその入口が分別装置１５のスクリュ
ーコンベヤ４４〜４５の出口端部に連結されるからであ
り、プレス５４によって除去された液体先行するステー
ション１１〜１５の内の１つまたはそれ以上の前で紙料
を希釈するために再循環せしめられる。それから生成し
た、さらに濃縮された繊維成分が好ましくはカンプスト
ンの再発行米国特許第２９０５３号に示されるような構
造及び作動様式のミキサー・リファイナーにおいて過酸
化水素で処理されよう。それから別個に漂白された２つ
の成分が６０で示されるように結合し、その後の所望の
ステーションに移送される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための本発明による装
置を示す概略的な図である。
【図２】本発明の方法における分別ステップを実施する
ための好ましい装置の側面図における若干概略的な図で
ある。
【図３】図２における直線３−３上にとった拡大した部
分的断面図である。
【符号の説明】
２０ ロール ２２ ロール ２５ メッシュベルト ２８ 凹溝 ３１ 楔形領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 598032852 605 Ｃｌａｒｋ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｐ. Ｏ．Ｂｏｘ 160，Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗ ｎ，Ｏｈｉｏ 45042，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (56)参考文献 特開 昭63−120186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21994（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−191289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−30497（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−146283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−199888（ＪＰ，Ａ) 特許3067893（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D21C 5/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる長さの紙繊維からなり紙を形成す
    る繊維より寸法の大きいものと小さいものとの両方の軽
    い、及び重い非繊維不純物粒子を含む故紙製品から脱イ
    ンクされた製紙用紙料を製造する方法にして、 （ａ）故紙製品を水中でパルプ化して長い繊維及び短い
    繊維と軽い不純物粒子及び重い不純物粒子とを含む繊維
    質及び非繊維質の材料の懸濁液を形成することと、 （ｂ）上記希釈された懸濁液をスクリーニングして大き
    い方の上記不純物粒子を除去し繊維質成分及び小さい方
    の上記不純物粒子を保持することと、 （ｃ）所定の長さより長い上記繊維の実質的に全てを第
    １の懸濁液として保持することになる所定のメッシュ寸
    法のメッシュベルトを連続的に移動させることにより生
    成したスクリーニングされた懸濁液を濾過し、第２の懸
    濁液の分級物としての上記スクリーニングされた懸濁液
    の液体成分の大半とともに上記所定の長さより短い繊維
    及び上記より小さい不純物粒子を通過させることと、 （ｄ）上記濾過のステップが、エンドレスメッシュベル
    トのループ内に回転自在に取付けられたロールの露出面
    と上記ロールに接近する上記ベルトの一部とによって画
    成される楔形領域に上記懸濁液を指向せしめて、上記ロ
    ールの表面と上記ベルトとの間に上記懸濁物を流動させ
    るステップを含み、上記ロールはその外表面に軸線方向
    に離間した複数の周縁リブ及び隣接し合ったリブとリブ
    との間にあって上記懸濁液を受入れる複数の凹溝を有し
    てなり、 （ｅ）上記懸濁液の指向ステップにおける流量を上記ロ
    ール面の上記凹溝の全容量よりも少なくなるように制御
    し、 （ｆ）上記濾過のステップがさらに、上記ロール及び上
    記ベルトを、遠心力の発生によってロールとベルト間の
    上記懸濁液の一部をなす液体成分を上記ベルトから搾り
    出させるとともに該ベルトにより上記小さい方の不純物
    粒子及び短い繊維を搬送させるのに十分な速さの所定の
    表面速度で駆動し、一方上記懸濁液中の上記長い繊維は
    上記ベルトの内表面上に上記第１の懸濁液の分級物から
    なるマットとして保持するステップを含み、 （ｇ）上記ベルトが上記凹溝付きのロールから走行して
    上記ベルトのループ内 で該ベルトが第２のロールの回り
    に巻き付かせてあり、 （ｈ）上記第２のロールに巻き掛けられた上記ベルトが
    走行する間該ベルト上に上記第１の懸濁液の分級物を保
    持し、これにより上記第１の懸濁液の分級物から上記ベ
    ルトを通してさらに流体の搾り出しを行い、この場合上
    記第２のロールが上記ベルトよりも滑らかな表面を有し
    ていて該ベルトから第２のロールに第１の懸濁液の分級
    物を移動させるようにしてなり、 （ｉ）上記第２のロールから上記第１の懸濁液の分級物
    を取り除き該取り除かれた分級物を漂白処理せしめ、 （ｊ）上記第２の懸濁液の分級物をフローテーション処
    理してそれから非繊維成分を除去するとともに繊維成分
    を保持することと、 （ｋ）上記第２の懸濁液の繊維質の分級物を漂白処理す
    ることと、 （ｌ）その後に上記分級物を再結合させることと、 の各ステップからなることを特徴とする製紙用紙料を製
    造する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の紙料を製造する方法にお
    いて、上記濾過のステップが上記第１の懸濁液の分級物
    の固体分を少なくとも８％にするまで延長されているこ
    とを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 異なる長さの紙繊維からなり紙を形成す
    る繊維より寸法の大きいものと小さいものとの両方の軽
    い、及び重い非繊維不純物粒子を含む故紙製品から脱イ
    ンクされた製紙用紙料を製造するための装置にして、 （ａ）長い繊維及び短い繊維と軽い不純物粒子及び重い
    不純物粒子とを含む繊維質及び非繊維質の材料の懸濁液
    を形成する水中で上記故紙製品をパルプ化する手段と、 （ｂ）より大きい不純物粒子を除去し繊維質成分及び上
    記より小さい不純物粒子を保持するための上記懸濁液を
    受入れてスクリーニングする手段と、 （ｃ）上記スクリーニングされた懸濁液を受入れ、その
    大半の液体成分とともに、主として所定の長さより長い
    上記繊維を含む第１の懸濁液の分級物と、上記所定長さ
    より短い繊維及び上記より小さい不純物粒子を含む第２
    の懸濁液の分級物とに分別するように取付けられた手段
    と、 （ｄ）上記分別する手段が、上記所定の長さより長い繊
    維の実質的に全てを保持するとともに上記より小さい不
    純物粒子及び短い繊維を通過させるように所定のメッシ
    ュ寸法のメッシュ状エンドレスベルトを含み、 （ｅ）上記分別する手段が、離隔した実質的に平行な軸
    線に沿って回転自在に取付けられた第１のロール及び第
    ２のロール、これら両ロールの回りに各々の表面の実質
    的な部分に巻掛けられた上記エンドレスメッシュベルト
    を含み、 （ｆ）上記分別する手段はまた、上記第１のロールと該
    第１のロールに接近した上記ベルトの部分とによって画
    成された楔形領域に上記懸濁液を受容するように連結さ
    れたヘッドボックスを含み、 （ｇ）上記第１のロールがその外表面に、隣り合ったリ
    ブとリブとの間に凹溝を備えるかたちで軸線方向に離隔
    した複数のリブを有し、これによって上記スクリーニン
    グされた懸濁液が当初、上記凹溝付きロールに巻き掛け
    られている上記ベルトの一部によって上記凹溝内に受容
    されてから押し込められるようになし、 （ｈ）上記ヘッドボックスの開口の幅を上記凹溝の深さ
    よりも小さくなし、 （ｉ）上記分別する手段がまた、上記両ロール及び上記
    ベルトを上記押し込められた懸濁液中の液体を上記第２
    の懸濁液の分級物として所定長さより小さな繊維及び他
    の粒子とともに上記ベルトから外側に押し出すような遠
    心力を発生させるに十分な速さで駆動する手段を含み、 （ｊ）上記第１の懸濁液の分級物が上記ベルトと該ベル
    トが巻き掛けられた上記第２のロールの表面との間を通
    過した後上記第１の懸濁液の分級物を捕集する手段、 （ｋ）上記第１の懸濁液の分級物を上記捕集する手段か
    ら受容し該捕集した分級物に漂白処理を施すように取付
    けられた手段と、 （ｌ）上記第２の懸濁液の分級物を受容しこれにフロー
    テーション処理を施してこれから非繊維成分を除去する
    とともに短い繊維を保持するように取付けられた手段
    と、 （ｍ）上記分級物を受容し再結合させるように取付けら
    れた手段と、 を備えていることを特徴とする製紙用紙料を製造するた
    めの装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、上記メッ
    シュベルトに、上記第２のロールの巻き渡された表面に
    対し上記懸濁液の第１の分級物に脱水圧力を 加えるに十
    分な張力を維持するための手段、を備えることを特徴と
    する装置。
JP18131192A 1991-07-08 1992-07-08 再使用のため故紙の紙料を製造する方法及び装置 Expired - Fee Related JP3219854B2 (ja)

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