Method and apparatus for composting mixture of livestock excretion and barn mat
专利摘要:
公开号:WO1991016279A1 申请号:PCT/JP1990/000501 申请日:1990-04-18 公开日:1991-10-31 发明作者:Satoshi Inoue 申请人:Satoshi Inoue; IPC主号:B01F7-00
专利说明:
[0001] 明 柳 畜産排泄物 と 敷料混合物の堆肥化方法及び装置 [技術分野 ] [0002] 本発明 は鶏糞、 牛糞な ど の畜産排泄物 と 、 畜舍の敷量 ま た は 水分調整材 と し て使 用 さ れ る 木材チ ッ プ 、 バ ー ク 、 わ ら 、 も みが ら な どの有機物 と の混合物を短時間で 堆肥化す る方法及び装置に 関す る 。 [0003] [背景技術 ] [0004] 鶏糞、 牛糞な どの畜産排泄物は 、 畜舎の水分吸収材に 用 い ら れる畜舎敷料 (以下単に敷量 と 呼ぶ こ と があ る ) と 混合 し 堆肥 と し て 利 用 さ れ る 。 畜舎敷料 と し て は従 来、 主に稲藁な どが使用 さ れて お り 、 稲藁の場合は分解 菌に よ り 比較的速 く 堆肥化が進み 、 堆肥の製造が容易で あ っ た。 し か し最近で は コ ン バイ ン等の機械ィヒに よ り a の回収が困難に な り 、 こ れに代わ っ て お が屑 、 木材チ ッ ブ、 バー ク な どが敷料 と し て 多用 さ れる よ う に な っ て い る 。 [0005] と こ ろ が 、 こ の種の木質系敷料は リ グニ ン が主成分で あ る ため に なかなか分解が進 ま ず堆肥 と し て使用 で き る ま で に 1 〜 3 年 (広葉樹 と 針葉樹で異な る ) も要 し て い る 。 [0006] 一方 、 現在で は畜産の大形化に伴い、 大量の排泄物が 出 る よ う に な つ て き た た め 、 こ れを長期間堆積 し てお く と 悪臭や汚水の排出で環境 .汚染の公害が発生 し 、 今や社 会問題 と な っ て い る 。 [0007] 他方、 自然界の菌の生態系で は山林に は リ グニ ン の分 解菌が多いが田畑には き わめて少ないため 、 分解の浅い ま ま 堆肥 と し て 田畑に施す と 作物の障害 と な り 、 こ れ ま た問題が多い。 [0008] [発明の開示 ] [0009] 本発明 は こ れ ら の問題を解決 し 、 リ グニ ン含有量の多 い畜舎敷料 と 畜産排泄物 と の混合物を迅速に堆肥化す る 方法につ いて検討 し た結果、 木質中の難分解な リ グニ ン を硝酸を用 いてニ ト ロ化及び酸化に よ り 分解 し 、 化学腐 植お よ び混合物中の炭素含有比 ( C Z N比) の低下を促 進さ せ る こ と に よ り 短時間で堆肥化さ せる方法を見出 し た。 [0010] ま た こ の よ う な畜産排泄物 と リ グニ ン含有量の多い畜 舎敷料の混合物 と 硝酸を反応さ せ る にあ た っ て は、 硝酸 の浸透 と 反応を早め る よ う に物理的な処理が必要で あ る こ と に着 目 し 、 堆肥化 を一層促進 さ せ る 方法を見 出 し た。 [0011] 更に上記反応を効率 よ く 実施で き る ための装置を開発 し 、 本発明 に到達 し た。 [0012] 従 っ て本発明の第 1 の 目 的 は畜産排泄物 と リ グニ ン含 有量の多い敷料 と の混合物を硝酸 と 反応さ せて分解す る こ と に よ り 、 短時間で堆肥化さ せ る方法を提供す る こ と に あ る 。 本発明の第 2 の 目 的は畜.産排泄物 と リ グニ ン含有量の 多い畜舎敷料の混合物を 、 硝酸の浸透 と 反応を早め る よ う に物理的 に処理 し 、 堆肥化を一層促進さ せ る方法を提 供す る こ と に あ る 。 [0013] 本発明の さ ら に第 3 の 目 的は上記方法を実施す る ため の装置を提供す る こ と に あ る 。 [0014] す なわ ち本発明 は [0015] ( 1 )畜産排泄物 と リ グ二 ン及びセ ル ロ ー ス を含有す る畜 舎敷料 と の混合物に硝酸を 3 乃至 3 5 重量%添加 し て混 if¾ し 、 上記混合物中の リ グニ ン及びセ ル ロ ース を二 卜 口 化及び酸化に よ り 分離 - 分解 し て化学的に腐植さ せ る こ と を特徴 と す る畜産排泄物 と 畜舎敷料混合物の堆肥化方 法。 [0016] ( 2 )畜産排泄物 と リ グニ ン及びセ ル ロ ー ス を含有す る畜 舎敷料 と を含む原料を水分を 7 5 %以下に調整 し た後加 圧下で切断 · 混練 し 、 こ の処理物 に硝酸を 3 〜 3 5 重量 % を添加 し且つ水分を 7 5 %以下に維持 · 調整 し て加圧 混練す る こ と を特徴 と す る畜産排泄物 と 畜舎敷料混合物 の堆肥化方法。 [0017] ( 3 ) 後部に原料投入口 を有 し 、 内部に圧送手段 と 切断 - 混練手段を有す る筒状第 1 処理槽の前部 と 、 前部に取 出口 を有 し 、 内部に圧送手段 と 切断 · 混練手段を有す る 筒状第 2 処理槽の後部を開閉ゲ一 卜 を介 し て連通可能に 連結 し 、 第 2 処理槽の後部 ま た は第 1 処理槽の前部に硝 酸を添加す る ための供給口 を設け た こ と を特徴 と す る有 機肥料製造装置。 [0018] であ る 。 [0019] 本発明で用 い る畜産排泄物は鷄 · 牛 · 豚 · 馬糞等、 い か な る 家畜 の排泄物 で も よ い 。 畜舎敷料 と し て は お が 屑 、 木材チ ッ プ 、 バー ク 、 藁、 草な どのセ ル ロ ー ス含有 有機物が用 い ら れる が、 本発明は特におが屑 、 木材チ ッ ブ、 バー ク等の リ グニ ン含有量の多い敷料を迅速に堆肥 化す る の に優れた方法であ る 。 も ち ろ ん本発明 は藁、 草 な ど、 堆肥化の比較的容易な敷料に対 し て も堆肥化を促 進す る方法 と し て有効で あ る 。 [0020] 上記畜産排泄物 と 敷料 と の混合物に硝酸を 3 乃至 3 5 重量%添加 し て混練す る こ と に よ っ て 、 混合物のおが屑 、 木材チ ッ プな どの木質に 多 く 含 ま れて い る リ グニ ン及 びセ ル ロ ース は硝酸で二 卜 口 化及び酸化さ れて分離 · 分 解す る と と も に 、 生成物中の炭素含有比 ( C / N 比) が 下が り 、 化学的に腐植が促進さ れる 。 本発明は こ の よ う な化学腐植に よ っ て畜産排泄物 と 前記敷料の混合物を短 時間で堆肥化す る も のであ る 。 [0021] 硝酸の添加量は 3 〜 3 5 重量% であ り 、 特に 8 〜 1 8 重量%が最適で あ る 。 添加量が 3 %以下で あ る と 混合物 中の ア ン モ ニ ア と の反応に ほ と ん どが消費さ れ、 リ グニ ン の分解に供さ れる量が不足 し て充分な効果が得 ら れな い。 他方 、 3 5 % を越え る と 水分過剰 と な り 、 混練が困 難に な る 。 ま た 、 本発明方法に よ っ て生成 し た堆肥は最 終的 に は p H 6 乃至 9 に中和 し 、 乾燥 し たペ レ ッ ト と し て 商品化さ れる も ので あ る が、 硝酸の混合量が 3 5 重量% を越え る と 中和に手数がかか り 、 好 ま し く な い。 [0022] 硝酸添加 の 際 に は 、 必要 に 応 じ て 触媒 を 用 い て も よ く 、 ま た 、 石炭系あ る い は リ ン酸系の肥料で P Hを 6 〜 9 に調整 し て も よ レ、。 [0023] 更に本発明に お い て 、 よ り 短時間で堆肥す る に は前処 理 と し て前記畜産排泄物 と 敷料 と の混合物を特定の水分 量以下に調整 し て加圧 し なが ら切断 · 混練す る のが好 ま し い。 こ れは原料混合物を物理的に加圧 · 混練 , 切断す る こ と に よ り 温度上昇 と 細分化を計 り 、 硝酸の浸透 と 反 応を早めて分解を促進さ せ る ためで あ る 。 [0024] 従っ て本発明の好適な実施態様にお いて は 、 上記畜産 排泄物 と 敷料 と の混合物に硝酸を添加混練す る に際 し 、 原料を水分 7 5 %以下に調整 し た後加圧下で切断 · 混練 し 、 こ の処理物に硝酸を 3 〜 3 5 重量% 、 好 ま し く は 8 乃至 1 8 重量%添加 し 、 且つ水分 7 5 %以下に調整 し て 加圧混練す る 。 必要に よ り 触媒を用 い 、 P H調整す る こ と は前記 と 同様であ る 。 [0025] こ の よ う に 、 前処理 と し て混合物を加圧混練 し て物理 的 に昇温且つ細分化さ れた原料処理物に前記の よ う に硝 酸を添加す る こ と に よ り 、 硝酸の浸透 と 反応が早 ま る と と も に 、 硝酸添加後の処理物を さ ら に加圧混練す る こ と に よ り 、 原料処理物は物理的な摩擦 と 硝酸の反応に よ り 9 0 °C 以上 の 高温 と な り 、 硝 酸 に よ る リ グニ ン 等 の分 解 が一層促進 さ れ る 。 こ れが本発明 の 第 2 の 目 的 で あ る 。 [0026] 尚 、 水分調整手段 と し て本発明で は乾燥 し てペ レ ツ 卜 ィヒ し た本発明の堆肥製品を添加 し て水分を 7 5 %以下に 保持 し て い る 。 水分が 7 5 %以上の場合は混練が不完全 で反応促進に必要な昇温が得 られない。 [0027] さ ら に 、 本発明方法は 、 後部に原料投入口 を有 し 、 内 部に圧送手段 と 切断 · 混練手段を有す る筒状第 1 処理槽 の前部 と 、 前部に取出口 を有 し 、 内部に圧送手段 と 切断 - 混練手段を有す る筒状第 2 処理槽の後部を開閉ゲー 卜 を介 し て連通可能に連結 し 、 第 2 処理槽の後部ま たは第 1 処理槽の前部に硝酸を添加す る ための供給口 を設け た 有機肥料製造装置に よ っ て達成す る こ と がで き る 。 [0028] 本発明の上記装置は圧送手段 と切断 · 混練手段を有す る 第 1 処理槽 と 第 2 処理槽 を ゲ 一 卜 を 介 し て 連通 さ せ、 第 1 処理槽の前部 ま たは第 2 処理槽の後部に硝酸添 加部を設けて あ る ので 、 一連の処理槽内で昇温、 反応、 分解等の工程が短時間で遂行さ れ、 し か も悪臭が抑制 さ れる 。 [0029] こ の場合、 前記原料の切断 · 混練手段は 、 処理槽内の 回転軸に取付け られた複数の回転歯 と 、 処理槽の円筒内 へ突出 し て設け ら れ且つ対応す る 回転歯 と 接近 も し く は 摺接す る複数の 固定歯で構成す る のが望 ま し い。 [0030] ま た 、 固定歯は処理槽内への突出長さ を調節で き る よ う に設け る こ と に よ り 、 原料圧送の邪魔板 と し て機能す る 。 さ ら に 、 圧送手段は 、 処.理槽内の後部か ら前部へ向 け て原料を送 り 出す第 1 の ス ク リ ュ ー と 、 処理槽内の前部 に設け ら れ、 前記第 1 ス ク リ ュ ー と 逆方向 に 回転す る 第 2 の ス ク リ ユ ーで構成す る のが望 ま し い。 [0031] さ ら に原料を送る 第 1 ス ク リ ュ ー と 原料を押 し戻す よ う に作用 す る第 2 ス ク リ ユ ーで圧送手段を構成す る こ と に よ り 、 原料の加圧力を増大さ せ、 混練手段 と 相俟 っ て 処理槽内の温度が著 し く 上昇す る 。 [0032] 以下 に 、 本発 明 に よ る 有機肥料製造装置 ( 堆肥化装 置) の 1 例を添付図面に基づいて説明す る 。 [0033] 第 1 図に示す よ う に本発明の有機肥料製造装置は 円筒 状の第 1 処理槽 1 と 第 2 処理槽 2 を開閉ゲー ト 3 を介 し て連通可能に接続 し た構成に な っ て い る 。 [0034] 第 1 処理槽は後部に原料投入ホ ッ パー 4 を有 し 、 前部 に 前記 開 閉 ゲ ー ト 3 に通ず る 開放 口 5 を有す る 円筒体 1 ' か ら な り 、 こ の円筒体 1 ' 内 に モー タ な どの駆動装 置 6 で 回転す る ス ク リ ユ ー圧送装置 7 と 切断 · 混練装置 8 を具備 し て い る 。 [0035] ス ク リ ユ ー圧送装置 7 は ホ ッ パー 4 か ら投入 さ れた原 料 を圧縮 し な が ら 開 閉 ゲ 一 卜 3 側 に 送 り 出 す も の で 、 ホ ッ パー投入口 4 ' に一部を臨 ま せた第 1 ( メ イ ン ) ス ク リ ュ 一 7 a の他に 、 こ の第 1 ス ク リ ュ ー 7 a と は逆方 向 に 回転す る第 2 ス ク リ ュ ー 7 b (逆送 り 羽根) を組合 わせ る のが望 ま し レゝ。 こ の第 2 ス ク リ ユ ー は第 1 処理槽 1 の開放口 5 付近に第 1 ス ク リ ュ ー 7 a に対向 し て設け ら れてお り 、 第 1 ス ク リ ュ ー 了 a に よ っ て圧送さ れる原 料を さ ら にカ□圧す る よ う に な っ て レヽ る 。 [0036] 切断 · 混練装置 8 は第 1 処理槽 1 内の第 1 ス ク リ ユ ー 7 a 後流側、 す なわ ち第 1 ス ク リ ユ ー 7 a と 前記第 2 ス ク リ ュ 一 7 b の間に設け ら れて い る 。 [0037] こ の切断 · 混練装置 8 はモー タ等の駆動装置に よ っ て 回転す る複数の 回転歯 8 a と こ れ ら 回転歯 8 a に対応 し て第 1 処理槽 1 内 に突出さ せた固定歯 8 b か ら構成さ れ て い る 。 こ の固定歯 8 b は回転歯 8 a と の摺 り 合いで原 料の切断を助け る と と も に原料の共回 り を防止す る作用 を有 す る 他 、 原料圧送の邪魔板 と し て機能す る よ う に な っ て い る 。 従っ て 、 固定歯 8 b は好 ま し く は螺送 り 等 の手段で第 1 処理槽 1 内へ進退 自在に取付け、 突出長さ を調節 し て原料送 り 量及び圧縮 · 摩擦に よ る温度制御が で き る よ う に す る のが望 ま し い。 [0038] 第 2 処理槽 2 は第 2 図に示す よ う に 、 後部に前記第 1 処理槽の ゲー ト 3 を介 し て第 1 処理槽内 に連通す る導入 口 9 を有 し 、 他側 に開閉ゲー ト 1 0 を設け た円筒体 2 ' か ら成 り 、 内部は第 1 処理槽 2 の構造 と 同様に 、 第 1 ス ク リ ュ ー 1 1 a 及 び こ れ と 逆方 向 へ送 り 出 す第 2 ス ク リ ュ ー 1 l b か ら な る圧送手段 1 1 と 、 回転歯 1 2 a と 固 定歯 1 2 b カゝ ら な る 切 断 · 混練装置 1 2 を具備 し て お り 、 こ れ ら の ス ク リ ュ ー 1 1 a , l i b 及び回転歯 1 2 a はモー タ 1 3 に よ っ て駆動さ れる よ う に な っ て い る 。 第 2 処理槽 2 の 後部 に は処理槽外部の硝酸 タ ン ク 1 4 か ら ポ ン プ 1 5 と パイ ブ 1 6 を介 し て硝酸を供給す る 硝 酸供給 口 1 7 が設 け ら れ て い る 。 こ の硝酸供給 口 1 7 は第 1 処理槽 1 の前部に設け ら れて も よ く 、 要は 、 第 1 処理槽 1 内の前処理工程後に処理物に硝酸が添加 さ れる構造で あれば よ い。 [0039] [図面の簡単な説明 ] [0040] 第 1 図 は本発明 に よ る有機肥料製造装置の平面図 、 第 2 図は第 1 図 II _ II 線断面図、 第 3 図は第 1 図 ΠΙ — ΙΠ線 断面図、 第 4 図は第 1 図の右側面図で あ る 。 [0041] 1 ···第 1 処理槽、 [0042] 2 …第 2 処理槽、 [0043] 3 , 1 0 …開閉ゲー ト 、 [0044] 4 ··· ホ ッ ノ 一 [0045] 5 … 開放口 [0046] 6 , 1 3 ··· ギ ヤ 一 ド モ ー タ 、 [0047] 7 , 1 1 ··· ス ク リ ュ ー圧送装置、 [0048] 7 a , 1 1 a …第 1 ス ク リ ユ ー 、 [0049] 8 , 】 2 …切断 · 混練装置、 [0050] 8 a , 1 2 a .·· 固定歯、 [0051] 9 …導入口 、 [0052] 1 0 …取出 口 、 [0053] 1 1 … 回転粉砕歯、 [0054] 1 4 …硝酸 タ ン ク 、 [0055] 1 5 "- ボ ン ブ [0056] 1 6 … ノ イ プ 1 7 …硝酸供給口 、 . [0057] 1 8 …原料、 [0058] [発明 を実施す る ための最良の形態 ] [0059] 次に 、 図の装置を用 いて本発明の堆肥化方法を実施す る場合を説明す る 。 [0060] 鶏糞等の畜産排泄物 と 、 畜舎敷料 と し て使用 さ れたお が屑、 木材チ ッ プ等の有機物の混合物 (原料) 1 9 は ホ ッ パー 4 か ら第 1 処理槽 1 の 円筒 1 ' 内 に投入さ れ、 モ ー タ 6 で 回転す る ス ク リ ユ ー圧送手段 7 の第 1 ス ク リ ュ - 7 a に よ っ て 第 1 処理槽 1 の後部か ら 前部へ送 ら れ る 。 こ の と き 第 2 ス ク リ ユ ー 7 b は原料を第 1 ス ク リ ュ - 7 a と 逆方向に押戻そ う と す る ので原料は処理槽 1 内 で 強 く 圧縮 さ れ な が ら 切断 · 混練手段 8 の作用 を う け る 。 すなわ ち 、 切断 · 混練手段 8 は固定歯 8 a と 固定歯 8 b で原料の共回 り を防止 し なが ら原料を切断及び混練 す る こ と に よ り 、 原料の木材質に細分化 と ほ ぐれの物理 的な分解がお こ る と 同時に内部圧の上昇 と 摩擦熱で温度 が 8 0 °C以上に ま で急上昇す る 。 尚、 固定歯 8 b は邪魔 板の役割を し 、 そ の突出長さ の調節で内部圧、 温度調節 がさ れる 。 同様にゲー ト 3 の開閉で排出量を加減す る こ と に よ り 内部圧、 温度を調節す る こ と も で き る 。 こ の よ う に第 1 処理槽 1 内で硝酸 と 反応 し易い状態に前処理さ れた原料は第 2 処理槽 2 の後部に送 り 込 ま れ、 こ こ で硝 酸 タ ン ク 1 4 か ら定量ボ ン ブ 1 5 、 パイ ブ 1 6 を介 し て 原料の量に合せて調整さ れた一定量の硝酸 (例え ば濃度 6 7 . 5 % ) が添加さ れる 。 添カロ量は原料に対 し 3 〜 3 5 重 量% 、 好 ま し く は 8 〜 1 8 重量% で あ る 。 [0061] 硝酸を混入さ れた二次原料は モー タ 1 3 に よ っ て駆動 さ れる第 2 処理槽 2 のス ク リ ユ ー手段 1 1 と 切断 · 混練 手段 1 2 に よ っ て 第 1 処理槽 1 と 同 様 の処理が な さ れ る 。 こ の場合、 第 2 処理槽 2 内で は圧縮 * 混練の摩擦熱 に硝酸の反応熱が加わ る ので原料は 9 0 °C以上の高温 と な り 、 堆肥化の反応が急激に進む。 こ の よ う に し て第 2 処理槽 2 の取 出 口 2 0 及 びゲ 一 卜 1 0 か ら 排 出 さ れ た 処理物 は返反応が ま た続 い て い る の で 山積の ま ま 数 日 放置 し てか ら 、 石油系あ る い は リ ン酸系の肥料等で P H 6 乃至 9 程度に調整 し 、 ペ レ ツ 卜 状に乾燥さ せて商品化す る 。 [0062] 尚、 第 1 及び第 2 処理槽では いずれ も水分を 7 5 %以 下に し て加圧 · 混練す る が水分調整はすで に成品化 し た 乾燥状態のペ レ ツ ト を添加 し て行 う のが望 ま し い。 [0063] [産業上の利用可能性 ] [0064] 本発明 は以上の構成に な っ て い る ので分解 し に く い リ グニ ン やセル ロ ースが硝酸に よ っ て分解さ れ、 ま た物理 的な細分化 と 昇温で分解、 反応が促進さ れる の で前記原 料 は 従来 に 比較 し て き わ め て 短 時間 の う ち に堆肥化 す る 。 [0065] ま た 、 ニ ト ロ 化に よ っ て硝酸中の窒素が肥料成分 と な つ て混合物中の炭素率を引下げ、 そ し て肥料成分に酸化 さ れる こ と に よ り 好気的分解を促進さ せ る こ と に な る の で有用菌の増殖を促 し 、 堆肥化効果が一層増す。 [0066] さ ら に 、 畜産排泄物が短時間 に堆肥化す る ので悪臭、 水汚染な どの公害がな く な り 、 ま た堆積場所が不用 に な る な ど経済的に も大 き な利点があ る ので 、 畜産排泄物の 有効利用法 と し ての価値が大 き い。
权利要求:
Claims ( 1 )畜産排泄物 と リ グニ ン及びセ ル ロ ー ス を含有す る畜 舎敷料 と の混合物に硝酸を 3 乃至 3 5 重量%添加 し て混 練 し 、 上記混合物中の リ グニ ン及びセ ル ロ ース をニ ト ロ 化及び酸化に よ り 分離 · 分解 し て化学的に腐植さ せ る こ と を特徴 と す る畜産排泄物 と 畜舎敷料混合物の堆肥化方 法。 ( 2 )畜産排泄物 と リ グニ ン及びセル ロ ース を含有す る畜 舎敷料 と を含む原料を 、 水分を 7 5 %以下に調整 し た後 加圧下で切断 · 混練 し 、 こ の処理物に硝酸を 3 〜 3 5 重 量% を添加 し且つ水分を 7 5 %以下に維持 . 調整 し て加 圧混練す る こ と を特徴 と す る畜産排泄物 と 畜舎敷料混合 物の堆肥化方法。 ( 3 )後部に原料投入口 を有 し 、 内部に圧送手段 と 切断 - 混練手段を有す る筒状第 1 処理槽の前部 と 、 前部に取出 口 を有 し 、 内部に圧送手段 と 切断 · 混練手段を有す る筒 状第 2 処理槽の後部を開閉ゲー 卜 を介 し て連通可能に連 結 し 、 第 2 処理槽の後部 ま た は第 1 処理槽の前部に硝酸 を添加す る ための供給口 を設け た こ と を特徴 と す る有機 肥料製造装置。 ( 4 )切断 · 混練手段が処理槽内の回転軸に取付け られた 複数の 回転歯 と 、 処理槽の 円筒内へ突出 し て設け ら れ且 つ対応す る 回転歯 と 接近 も し く は摺接す る複数の固定歯 か ら な る こ と を特徴 と す る 請求項 (3 ) 記載の有機肥料製 造装置。 (5)固定歯が円筒内へ突出 さ を調節可能に設け られて い る こ と を特徴 と す る請求項 (4) 記載の有機肥料製造装 置。 (6)圧送手段が、 処理槽内の後部か ら前部へ向 けて原料 を送 り 出す第 1 のス ク リ ュ ー と 、 処理槽内の前部に設け ら れ、 前記第 1 ス ク リ ュ ー と 逆方向に 回転す る第 2 のス ク リ ュ ーか ら な る こ と を特徴 と す る請求項 (2) 乃至 (5) 記載の有機肥料製造装置。
类似技术:
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同族专利:
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引用文献:
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