JP4942728B2 - Fluid sampling device - Google Patents
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Description
本発明は流体採取装置に関し、より詳細には、試錐孔内の所望する深度と区間に存在する流体を容易に採取することができ、採取に所要される時間と労力を画期的に節減させる流体採取装置に関する。 The present invention relates to a fluid sampling device, and more particularly, it is possible to easily sample a fluid existing at a desired depth and section in a borehole, and to dramatically reduce the time and labor required for sampling. The present invention relates to a fluid sampling device.
一般的に、試錐孔内の結晶質岩盤で関心となる媒質の水理特性を調査するための現場水理試験および地化学分析を実行しており、このような試験および分析のための地下水試料を採取するために地下水採取装置が用いられている。 In general, field hydraulic tests and geochemical analyzes are conducted to investigate the hydraulic properties of the medium of interest in the crystalline rock in the borehole, and groundwater samples for such tests and analyzes Groundwater sampling equipment is used to collect water.
図1および図2を参照しながら、従来の一般的な地下水採取装置の構成について説明すれば次のとおりとなる。ここで、図1は、従来の地下水採取装置でパッカーが膨脹する前の状態を示す図である。また、図2は、従来の地下水採取装置でパッカーが膨張流体によって膨張して試錐孔内面に密着した状態を示す構成図である。 With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the configuration of a conventional general groundwater sampling apparatus will be described as follows. Here, FIG. 1 is a diagram illustrating a state before the packer is expanded in the conventional groundwater sampling apparatus. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a state in which the packer is inflated by the expansion fluid and is in close contact with the inner surface of the borehole in the conventional groundwater sampling apparatus.
従来の地下水W採取装置は、上部と下部に備えられた上部パッカー10および下部パッカー30と、パッカーに膨張流体を供給して流圧を加える供給管20、40と、パッカー10、30を連結する連結管60と、パッカー10、30の間の採取空間に存在する地下水Wを試錐孔H外部に案内する案内管50とで構成される。
The conventional groundwater W sampling apparatus connects the
ここで、1対のパッカーは、図2に示すように、供給管20、40を介して流体が供給され、外側に膨脹しながら試錐孔Hの内面に密着し、試錐孔H内でパッカー10、30間の関心領域を水理的に隔離させるようになる。
Here, as shown in FIG. 2, the pair of packers are supplied with fluid via
また、供給管20、40は、上部パッカー10に膨張流体を供給する上部供給管20と、上部供給管20と連通して下部パッカー30に膨張流体を供給する下部供給管40とで構成される。
The
したがって、上部供給管20を介して上部パッカー10に膨張流体を供給するようになれば、これと連通した下部供給管40内にも膨張流体が流動して下部パッカー30に膨張流体が供給される。すなわち、上部供給管20に膨張流体を供給することによって上部パッカー10と下部パッカー30を同時に膨張させ、試錐孔H内面に密着させるようにする。
Therefore, if the expansion fluid is supplied to the
一方、連結管60には、パッカー10、30によって隔離した採取空間に存在する地下水Wを流入するための流入ホール62が形成されている。また、パッカー10、30間を連結する連結管60は、複数のセグメントが組立式で相互結合され、パッカー10、30間の間隔を維持する。したがって、パッカー10、30間を連結する連結管60のセグメント数を調節することで、試錐孔H内の所望する深度区間内の地下水Wを採取することができる。
On the other hand, the connecting
しかしながら、上述した従来の地下水採取装置は、深度区間を調節するためにパッカー間の間隔を変化させるためには、試錐孔内に挿入装着された地下水採取装置を地上に引き上げた後にセグメント数を調節して連結管の長さを調節し、その後再び試錐孔に挿入しなければならない。 However, the above-mentioned conventional groundwater sampling device adjusts the number of segments after lifting the groundwater sampling device inserted in the borehole to the ground in order to change the interval between packers to adjust the depth section. Thus, the length of the connecting pipe must be adjusted and then inserted again into the borehole.
したがって、地下水の採取深度区間を調節するためには多くの時間と労力が費やされるという問題点があった。 Therefore, there is a problem that a lot of time and labor are spent adjusting the depth of groundwater.
また、パッカーは共に膨張して共に収縮するため、一定区間内における地下水採取のみが可能であり、特定水位以上の地下水または特定推移以下の地下水を採取するという単一パッカーの役割を兼ねることができないという問題点があった。 In addition, since the packer expands and contracts together, it can only collect groundwater within a certain section, and cannot serve as a single packer that collects groundwater above a certain level or below groundwater. There was a problem.
さらに、連結管が複数のセグメントの結合によってなされ、連結管の長さはセグメントの数によって段階的に調節が可能であるため、パッカー間の間隔を多様に変化させることに限界があった。 Further, since the connecting pipe is formed by joining a plurality of segments, and the length of the connecting pipe can be adjusted stepwise according to the number of segments, there is a limit to variously changing the interval between packers.
本発明は、上述した従来の問題点を解決するために案出されたものであって、試錐孔内の採取深度および区間を容易に変更することができる流体採取装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in order to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a fluid sampling device capable of easily changing the sampling depth and section in a borehole. To do.
また、本発明は、試錐孔内の採取深度区間を地上で容易に調節することができ、採取に所要される時間と労力を画期的に節減させる流体採取装置を提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a fluid sampling device that can easily adjust the sampling depth section in the borehole on the ground, and can dramatically reduce the time and labor required for sampling. And
また、本発明は、試錐孔内の地下水を一方向にのみ水理的に分離することができ、単一パッカーとしての役割も実行することができる流体採取装置を提供することをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide a fluid sampling device that can hydraulically separate groundwater in a borehole in only one direction and that can also serve as a single packer. And
さらに、本発明は、採取深度区間を連続的に調節することができ、必要に応じて採取深度区間を多様に変化させることができる流体採取装置を提供することをさらに他の目的とする。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a fluid sampling device that can continuously adjust the sampling depth section and can change the sampling depth section in various ways as necessary.
上述した目的を達成して従来技術の問題点を解決するために、本発明は、試錐孔に挿入されて前記試錐孔内の流体を採取するための流体採取装置であって、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第1パッカー(packer)と、前記第1パッカーの内部と連通して前記第1パッカー内部に膨張流体を供給する第1供給管と、前記第1パッカーと離隔した状態で備えられ、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第2パッカー(packer)と、前記第2パッカーの内部と連通した形態で結合されて前記第2パッカー内部に膨張流体を供給し、前記第2パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って前記第1パッカーに対して移動する第2供給管と、前記第1パッカーと前記第2パッカーとの間の採取空間と連通し、前記試錐孔の外側に延長形成されて前記採取空間に存在する流体を外部に案内する案内管とを備えて構成される。ここで、前記第1パッカーは、前記第2パッカーの上部に配置することができる。
In order to achieve the above-mentioned object and solve the problems of the prior art, the present invention is a fluid sampling device that is inserted into a borehole and collects fluid in the borehole, A first packer that selectively adheres to the inner surface, a first supply pipe that communicates with the inside of the first packer and supplies an expansion fluid to the inside of the first packer, and a state separated from the first packer A second packer that selectively adheres to the inner surface of the borehole, and is connected in communication with the inside of the second packer to supply an expansion fluid into the second packer, A second supply pipe that moves with the second packer along the longitudinal direction of the borehole, and a sampling space between the first packer and the second packer, and the borehole Extend outside It made which are constituted by a guide tube for guiding a fluid present in the collection space to the outside. Here, the first packer may be disposed on an upper portion of the second packer.
一方、前記第2供給管は前記第1パッカーを貫通し、前記第1供給管と連通しない別の流路を形成することが好ましい。 Meanwhile, it is preferable that the second supply pipe penetrates the first packer and forms another flow path that does not communicate with the first supply pipe.
また、前記第2供給管は、前記案内管の内側に備えることができる。また、前記第1パッカー上には、前記試錐孔の長手方向に沿って形成されて前記案内管と連結し、内側に前記第2供給管を収容する空間を提供するパッカー連結管を備え、前記案内管は、前記パッカー連結管を介して前記採取空間と連通させることができる。
The second supply pipe may be provided inside the guide pipe. Further, on the first packer, a packer connecting pipe formed along the longitudinal direction of the borehole and connected to the guide pipe and providing a space for accommodating the second supply pipe on the inside is provided , guide tube communicates with the collecting space through the packer coupling pipe can Rukoto.
ここで、前記パッカー連結管と前記案内管との間には、シーリングされた状態で前記パッカー連結管と前記案内管とを相互結合させるシーリング結合部を備えることが好ましい。 Here, it is preferable that a sealing coupling portion is provided between the packer coupling pipe and the guide pipe to mutually couple the packer coupling pipe and the guide pipe in a sealed state.
これと共に、前記第2パッカーと結合され、前記第1パッカーを貫通して前記第2パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って移動する支持部材を備えることが好ましい。ここで、前記支持部材は、ワイヤ形態となり得る。 At the same time, it is preferable to include a support member that is coupled to the second packer and moves along the longitudinal direction of the borehole with the second packer through the first packer. Here, the support member may be in the form of a wire.
また、前記支持部材は、前記案内管の内側に備えられたり前記案内管の外側に備えられたりし、前記第1パッカーを貫通するように構成することができる。 The support member may be provided inside the guide tube or outside the guide tube, and may be configured to penetrate the first packer.
上述した構成を有する本発明に係る流体採取装置には、次のような効果がある。 The fluid sampling device according to the present invention having the above-described configuration has the following effects.
第1に、採取装置を試錐孔内に挿入した状態でパッカー間の間隔を調節することができ、採取深度区間の調節に所要される時間と労力を顕著に減らすことができるという利点がある。 First, there is an advantage that the interval between packers can be adjusted in a state where the sampling device is inserted into the borehole, and the time and labor required for adjusting the sampling depth section can be significantly reduced.
すなわち、第2供給管を上下方向に移動させることで、これと連結した第2パッカーの位置を自由に決めることができ、地上で容易にパッカー間の間隔を調節できるようになる。 That is, by moving the second supply pipe in the vertical direction, the position of the second packer connected thereto can be freely determined, and the interval between the packers can be easily adjusted on the ground.
したがって、試錐孔内の所望する深度と区間で水理試験を実行することができ、地下水採取が可能となる。 Therefore, a hydraulic test can be executed at a desired depth and section in the borehole, and groundwater can be collected.
特に、第2パッカーの上下移動のための支持部材を備えることで、簡単な方式によってパッカーの間隔調節が可能となる。 In particular, by providing a support member for moving the second packer up and down, the interval between the packers can be adjusted by a simple method.
第2に、第1パッカーと第2パッカーに膨張流体を供給する供給管を互いに連通しない独立した流路で形成して第1パッカーと第2パッカーの膨張程度を独立的に調節することで、試錐孔内の地下水を一方向にのみ水理的に分離することができ、単一パッカーとしての役割も果たすことができるという利点がある。 Second, by independently adjusting the degree of expansion of the first packer and the second packer by forming a supply pipe for supplying the expansion fluid to the first packer and the second packer with independent flow paths that do not communicate with each other, There is an advantage that the groundwater in the borehole can be hydraulically separated only in one direction and can also serve as a single packer.
これにより、試錐孔内で一定水位以上または一定水位以下の地下水を選択的に採取することができ、より多様な形態の水理試験が可能となる。 As a result, it is possible to selectively collect groundwater above or below a certain level in the borehole, and more various forms of hydraulic tests are possible.
第3に、従来のように複数のセグメントによってパッカー間の間隔を調節するのではなく、第2供給管の移動によってパッカー間の間隔を連続的に調節することができるため、必要に応じて採取深度区間を多様に変化させることができるという利点がある。 Thirdly, the interval between packers can be adjusted continuously by moving the second supply pipe, instead of adjusting the interval between packers by a plurality of segments as in the prior art. There is an advantage that the depth section can be variously changed.
以下、本発明の目的が具体的に実現される本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本実施形態の説明において、同じ構成に対しては同じ名称および同じ符号が用いられ、これに係る付加的な説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention in which the object of the invention is specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the present embodiment, the same name and the same reference numeral are used for the same configuration, and the additional description relating to this is omitted.
図3および図4を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る流体採取装置の構成について説明すれば次のとおりである。ここで、図3は、本実施形態に係る地下水採取装置でパッカーが膨脹する前の状態を示す構成図である。また、図4は、本実施形態に係る地下水採取装置でパッカーが膨張流体によって膨張して試錐孔内面に密着した状態を示す構成図である。 The configuration of the fluid sampling device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as follows. Here, FIG. 3 is a configuration diagram showing a state before the packer is expanded in the groundwater sampling apparatus according to the present embodiment. Moreover, FIG. 4 is a block diagram which shows the state which the packer expanded | swelled by the expansion fluid, and was closely_contact | adhered to the borehole inner surface with the groundwater sampling apparatus which concerns on this embodiment.
本実施形態に係る流体採取装置は、試錐孔Hに挿入されて試錐孔H内に存在する流体を採取するための装置であり、大きく第1パッカー110と、第1供給管120と、第2パッカー130と、第2供給管140と、案内管150とを備えて構成される。
The fluid sampling device according to the present embodiment is a device for sampling the fluid that is inserted into the borehole H and exists in the borehole H, and is largely divided into the
ここで、本実施形態に係る採取装置の対象は多様な流体であり得る。以下では、採取対象となる流体の一例として、試錐孔H内に存在する地下水Wを例示して説明する。 Here, the object of the collection device according to the present embodiment can be various fluids. Below, groundwater W which exists in the borehole H is illustrated and demonstrated as an example of the fluid used as extraction object.
第1パッカー110は、膨張流体が供給されて体積が大きくなりながら、試錐孔Hの内面に選択的に密着する構成要素である。
The
また、第1供給管120は、第1パッカー110に膨張流体を供給する。これにより、第1パッカー110が膨脹する。
In addition, the
第2パッカー130は、第1パッカー110と所定間隔だけ離隔した状態で備えられ、上述した第1パッカー110と類似して膨張流体が供給されて体積が大きくなりながら、試錐孔Hの内面に選択的に密着する。また、第2パッカー130は、第2供給管140によって膨張流体が供給される。
The
一方、本実施形態では、第1パッカー110が第2パッカー130の上部になる形態で構成される。
On the other hand, in the present embodiment, the
ここで、上述した第1供給管120と第2供給管140は、従来とは異なり、それぞれが連通せずに別の流路を形成する。このように、第1供給管120と第2供給管140とが互いに独立した流路を形成することで、第1パッカー110と第2パッカー130の膨張程度を独立的に調節できるようになる。
Here, unlike the conventional case, the
案内管150は、第1パッカー110と第2パッカー130の膨張によって水理的に分離した採取空間と連通し、試錐孔Hの外側に延長形成されて採取空間に存在する流体を外部に案内する。
The
本実施形態では、具体的に、第1パッカー110上において、試錐孔Hの長手方向に沿って形成されて案内管150と連結したパッカー連結管112が備えられる。このようなパッカー連結管112は、案内管150と結合する形態で構成される。
In the present embodiment, specifically, a
したがって、採取空間に存在する地下水Wは、パッカー連結管112の下部に形成されたホールによってパッカー連結管112の内側に流入し、流入された地下水Wは、パッカー連結管112を経由して案内管150側に流動するようになる。
Accordingly, the groundwater W existing in the sampling space flows into the inside of the
本実施形態では、パッカー連結管112と案内管150との間には、パッカー連結管112と案内管150をシーリングした状態で相互結合させるシーリング結合部114が備えられ、漏水することなく採取空間内の地下水Wがパッカー連結管112と案内管150に沿って外部に流動するようにする。
In the present embodiment, a sealing
また、本実施形態では、図3および図4に示すように、第2供給管140が上述した案内管150の内側に備えられる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the
一方、本発明に係る地下水採取装置は、第2パッカー130と結合して第1パッカー110を貫通し、第2パッカー130と共に試錐孔Hの長手方向に沿って移動する支持部材170を備えることが好ましい。
Meanwhile, the groundwater sampling apparatus according to the present invention includes a
支持部材170の形態には制限がないが、第2パッカー130を引き上げるために適切な引き上げ強度を有するものが好ましく、例えば一定強度を有するワイヤ形態を適用することができる。
Although there is no restriction | limiting in the form of the supporting
もちろん、第2供給管140が第2パッカー130の上昇による抵抗力に堪えることができる程度の十分な強度を有しているのであれば、別の支持部材170は不必要である。しかしながら、第2供給管140は最小限の強度を有するようにして、支持部材170がこれを補助して第2パッカー130の上昇による抵抗力を支持するようにすることで、本採取装置において第2供給管140の強度をあえて増加させなくても良いという長所がある。
Of course, if the
一方、図に示してはいないが、採取空間の流体を外部にポンピングするために強制吸入力を発生させるポンプを備えることができる。 On the other hand, although not shown in the figure, a pump that generates a forced suction input to pump the fluid in the collection space to the outside can be provided.
図5aおよび図5bを参照しながら、上述した構成を有する流体採取装置の作動過程について説明すれば次のとおりとなる。 The operation process of the fluid sampling device having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 5a and 5b.
上述したように、第1供給管120と第2供給管140は、それぞれが互いに独立した流路を形成し、第1パッカー110と第2パッカー130に膨張流体を供給する。
As described above, the
したがって、採取装置を試錐孔H内に挿入した状態で第1パッカー110と第2パッカー130との間の間隔を調節するためには、図5aに示すように、第1パッカー110が試錐孔Hの内面に密着した状態で第2パッカー130を移動させる。
Therefore, in order to adjust the distance between the
このとき、第2パッカー130の移動は、第2パッカー130に連結して地上に延長された支持部材170および第2供給管140を上部に引き上げることによってなされる。
At this time, the movement of the
これとは反対に、第2パッカー130を下部に移動させるときには、反対に支持部材170と第2供給管140の張力を解除し、第2パッカー130が自重によって下がるようにする。
On the contrary, when the
また、第2パッカー130の円滑な移動のために、第2パッカー130内の膨張流体を第2供給管140を介して排出させた後に第2パッカー130を移動させる。
In addition, in order to smoothly move the
このように、第2パッカー130を所望する位置に移動させた後には、図5bに示すように、第2供給管140を介して第2パッカー130内に膨張流体を供給し、第2パッカー130が試錐孔Hの内面に密着されるようにする。
In this way, after the
このように、本実施形態に係る流体採取装置は、パッカー間の間隔を調節するために採取装置を地上に引き上げて作業する従来の方式とは異なり、試錐孔H内に採取装置が挿入された状態で地上から支持部材170と第2供給管140とを移動させることによって、第2パッカー130の位置を自由に決めることができるようになる。
As described above, the fluid sampling device according to the present embodiment is different from the conventional method in which the sampling device is lifted to the ground to adjust the interval between the packers, and the sampling device is inserted into the borehole H. The position of the
また、第2パッカー130の膨張を第1パッカー110と独立的に制御することにより、試錐孔H内の地下水(W)を一方向にのみ水理的に分離することができ、単一パッカーとしての役割も果たすことができる。
Further, by controlling the expansion of the
図6を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る流体採取装置の構成について説明すれば次のとおりである。 The configuration of the fluid sampling device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る流体採取装置は、上述した第1実施形態と類似して第1パッカー210と、第1供給管120と、第2パッカー130と、第2供給管240と、案内管150とを備えて構成される。また、第1供給管120と第2供給管240とが互いに連通せずに別の流路を形成することで、第1パッカー210と第2パッカー130の膨張を独立的に制御することができる。
Similar to the first embodiment described above, the fluid sampling device according to the present embodiment includes a
ただし、本実施形態は、上述した第1実施形態とは異なり、第2供給管240が案内管150内には備えられずに案内管150の外側に別途備えられ、第2パッカー130の内部と連通結合して第1パッカー210を貫通して地上に延長される。
However, this embodiment differs from the first embodiment described above in that the
このとき、第2供給管240は、第1パッカー210の膨張流体が外部に流出しないように第1パッカー210と連通せず、第1パッカー210との関係において相対的な運動が可能なように構成される。
At this time, the
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the preferred embodiments of the present invention. However, those skilled in the relevant art will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims. Thus, it will be understood that the present invention can be variously modified and changed. In other words, the technical scope of the present invention is defined based on the claims, and is not limited by the best mode for carrying out the invention.
110:第1パッカー
112:パッカー連結管
114:シーリング結合部
120:第1供給管
130:第2パッカー
140:第2供給管
150:案内管
170:支持部材
H:試錐孔
W:地下水
110: 1st packer 112: Packer connection pipe 114: Sealing coupling part 120: 1st supply pipe 130: 2nd packer 140: 2nd supply pipe 150: Guide pipe 170: Support member H: Borehole W: Groundwater
Claims (10)
前記試錐孔の内面に選択的に密着する第1パッカーと、
前記第1パッカーの内部と連通して前記第1パッカー内部に膨張流体を供給する第1供給管と、
前記第1パッカーと離隔した状態で備えられ、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第2パッカーと、
前記第2パッカーの内部と連通した形態で結合されて前記第2パッカー内部に膨張流体を供給し、前記第2パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って前記第1パッカーに対して移動する第2供給管と、
前記第1パッカーと前記第2パッカーとの間の採取空間と連通し、前記試錐孔の外側に延長形成されて前記採取空間に存在する流体を外部に案内する案内管と、
を備えて構成されることを特徴とする流体採取装置。 A fluid collection device for collecting fluid in the borehole inserted into the borehole,
A first packer that selectively adheres to the inner surface of the borehole;
A first supply pipe that communicates with the interior of the first packer and supplies an inflation fluid to the interior of the first packer;
A second packer that is provided in a state of being separated from the first packer, and that selectively adheres to the inner surface of the borehole;
The second packer is connected in communication with the inside of the second packer, supplies an expansion fluid to the inside of the second packer, and moves together with the second packer along the longitudinal direction of the borehole with respect to the first packer . Two supply pipes;
A guide tube that communicates with the sampling space between the first packer and the second packer and that extends outside the borehole and guides the fluid existing in the sampling space to the outside;
A fluid sampling device comprising:
前記案内管は、前記パッカー連結管を介して前記採取空間と連通していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の流体採取装置。 On the first packer, there is provided a packer connection pipe that is formed along the longitudinal direction of the borehole and is connected to the guide pipe, and provides a space for accommodating the second supply pipe on the inside .
The guide tube, the fluid collection apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized that you have communicated with the collection space through the packer coupling pipe.
ワイヤ形態であることを特徴とする請求項7に記載の流体採取装置。 The support member is
8. The fluid sampling device according to claim 7, wherein the fluid sampling device is in the form of a wire.
前記案内管の内側に備えられることを特徴とする請求項7又は8に記載の流体採取装置。 The support member is
The fluid sampling device according to claim 7 or 8, wherein the fluid sampling device is provided inside the guide tube.
前記案内管の外側に備えられ、前記第1パッカーを貫通することを特徴とする請求項7又は8に記載の流体採取装置。 The support member is
The fluid collection device according to claim 7 or 8, wherein the fluid collection device is provided outside the guide tube and penetrates the first packer.
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JP2010126978A (en) | 2010-06-10 |
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