JPS6085190A - ボ−リング用仕上げ流体組成物 - Google Patents

ボ−リング用仕上げ流体組成物

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JPS6085190A
JPS6085190A JP19321083A JP19321083A JPS6085190A JP S6085190 A JPS6085190 A JP S6085190A JP 19321083 A JP19321083 A JP 19321083A JP 19321083 A JP19321083 A JP 19321083A JP S6085190 A JPS6085190 A JP S6085190A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポーリング用仕上げ流体組成佑に関する石油井
のための地下層掘削では、以下のことが望まれている。
(1) ドリルビットが地層を削るに従い発生する掘り
屑を坑井から取り除き、かつドリルビットを冷却する。
(2)ドリルステムに潤滑作用を与える。
これからの働きを持つドリリング用流体は、ドリルパイ
プを通って下側へ流れ、ドルピットのノズルから噴射さ
れる。そして、アニユラス部を経て、地表面へと戻って
くる。
大抵のドリリング用流体は通常泥水と呼ばれていて、水
和膨潤している粘土粒子が分散している。
粘土ベース流体はドリルビットの冷却や掘り屑の運搬能
力の他に、高圧層のガス噴出を防ぐ能力がある。
これは分散状態の粘土を含有するドリリング流体のゲル
強度や比重のようなコロイド的諸性質で、粘土ペースド
リリング用流体の持っている諸機能が大きく向上するか
らである。
比重を上げるには、パライトのような加重剤が加えられ
る。
掘作操作でドルピットが生産層を掘り進むとき、泥水中
の粘土やパライトのような不溶解物質が地層面にフィル
ターケーキを作ってしまう。
このフィルターケーキは生産層に達するまでは、坑井崩
壊防止という面では非常に重要であるが、生産層に達し
て生産層表面をフィルターケーキで塞いでしまい、その
結果として永久的とは云える生産層の浸透率の減少を引
き起こしてしまうのは大きな問題である。
それらフィルターケーキの構成要素である粘土やパライ
トの粒子は時々酸処理と呼ばれる方法によって取り除く
ことができるが、このようなコスト高な酸による方法で
さえも、しばしば坑井ダメージは回復されない。
というのは、粘土やパライトの固体は酸に対で溶解性が
低いからである。
そのため、浸透率の損傷を防ぐには、地層圧を押さえる
ことができるほどの充分な比重のあるクリーンなドリリ
ング用流体を使う必要がある。これが仕上げ流体と呼ば
れるものである。例えば、浸透性のある生産層はワーク
オーバー流体と接触するので、比重の高いフォーメーシ
ョンダメージを起こさない流体を使用するのが好ましい
普通、使用されているのは、飽和GaCl2水溶液のよ
うな高比重の塩水溶液で、これはフォーメーションダメ
ージを起こさない。
GaCl2水溶液の最高比重は1.38 g/ C1,
1(=11.5pounds per gallon)
程度で、あらゆる井戸処理操作に対して満足ゆくもので
はない。
GaBr2とCaG12の混合溶液では1.81g/a
j(15,j pour+ds per gallon
)の比重にできる。またCaG12溶液と他の高比重溶
液(例えば、NaNO3、Ga(NO3) 2 、Zn
f:l 2 )の混合も、高比重流体を得るため提案さ
れている。
CaC03のような水不溶解物質の添加は塩水溶液の密
度をさらに増加させるため、またgun−perfor
ation (せん孔作業)、特に浸透性地層やFra
cture (割れ目)に対する仕上げ流体の1nva
sion (浸透)を最小限にするために添加されるも
のである。
酸に易溶であり、種々な粒径のものが入手可能であるた
め、しばしば用いられる。
このような仕上げ流体に増粘剤として、ウォーターロス
減少剤として、さらには運搬能向」−剤としてポリマー
を添加する必要がある。このポリマーはCaC03の分
散剤としても働らくものである。
従来、上記機能を付与するポリマーとしては、 (1) HEC(ヒドロキシエチルセルロース)(2)
 CHC(カルボキシメチルセルロース)(3)ポリア
クリロニトリル (4)キサンタンガム (5)グアーガム などが知られており、特に(1)HEGが主として用い
られていた。
しかし、(1)HECは攪拌溶解に伴う泡発生、(2)
CMCと(3)ポリアクリロニトリルは酩に可溶でない
、(4)キサンタンガムは50%だけ酸に可溶であり、
また(4)キサンタンガムと(5)グアーガムは酵素に
より劣化するなと種々の問題をかかえている。特に泡発
生は酵素による腐食が起こるだけでなく、液の見掛は比
重を下げること、さらには消泡剤の添加でも消えないほ
どの泡であって、消泡剤の添加によるコストは無視しえ
ない。
仕上げ流体中の無機陽イオンの種類によって酸処理や仕
−ヒげ流体の腐食率を最小に押さえるため、pH調製剤
を加えるなどのpH変化により、非常に大きな粘性低下
を引き起こしてしまう。このような種々の問題がある。
本発明の目的は、−価基または多価塩の少なくとも一種
を含むポーリング用仕上げ流体に優れた増粘性、ウォー
ターロス減少能、運搬能、分散能、かつ広範囲のpHに
安定で毒性はほとんどないフォーメーションダメージの
起きない仕上げ流体組成物を提供することにある。
なお、ポリマーの添加量は仕上げ流体容積に対して、一
般に0.3〜0.5重量%である。
本発明者らは、前述した現状に鑑み、−価塩または多価
塩の少なくとも一種を含むポーリング用仕上げ流体に対
して安定な水溶液ポリマーを得るべく鋭意研究の結果、
本発明に到達したものである。すなわち、−価基または
多価−塩の少なくとも一種を含むポーリング用仕上げ流
体に、置換度が0.50ないし2.50の範囲であり、
かつ1%ρ重量)水溶液粘度5〜5.000(cp)で
あるスルホエチルセルロースアルカリ金属塩(以下SE
Cと称す。)を必須成分として含有することを特徴とす
るポーリング用什−にげ流体組成物を提供するものであ
る。
次にSECの繰り返し単位の構造式(ただし、置換度 
1.0の場合)を示す。
nは整数、にはアルカリ金属塩である。)置換度は単位
グルコース当りの平均置換数で、この置換数は分子を水
溶性にするに充分なものでなければならない。充分な水
溶性であるためには、SECの置換度は0.5以上であ
ることが必要である。
置換度0.5未満の場合、溶解性が悪く、本発明の効果
を充分に発揮することができない。
置換度2.5以下としたのは、それ以上の置換度の場合
、工業的に製造が困難であり、また経済的でない。
SECの粘度については、特に限定されるものではない
が、 1%水水溶液底が5〜5.000 (cp)であ
れば、本発明の目的を充分に達成することができる。通
常、増粘性を必要とするので、 1%水水溶液底は10
0(cp)以上であることが特に好ましい。
仕上げ用流体に含まれる無機塩としては、NaCl、K
CI 、 CaCl2 、 CaBr2が一般的である
が、入手条件による経済性や、要請される密度によって
他の塩類が好ましい場合もある。
ただし、比重と晶出温度には留意する必要がある。
他の塩類として、例えばLiC1、NH4Cl、N)+
4NO3、(NH4) 2 SO4、−Na2 CO3
、NaCr2O2・2H20、NaBO2,NaN0a
、NaBO3、Na2SO4、Na2 S03 +17
H20、Na2S 2[13*!It)I2o 、 N
a2HP04 ・12H20、K 4Fe(CN)6e
3H20、Ca5O’4、Ca(C2H302) 、C
a(CHO2) 2、Ga(NO3) 2 、 Ca 
(CH20H(CHOH)4Coo)2、MgCl2 
、 MgSO4、Mg(G2H’302 )、Mg(C
HO2) 2、 Mg (NOa ) 2 ’、 Mg
 (C1120H(CHOH)4 C00)2 、 B
aCl2、Ba(OH)2、Ba5(14、ZnCl2
. Zn (NO3) 、Zn(O)I)2 、ZnS
O4、AlC1a・6H20、AI(OH)a 、 A
l2(SO4) 3. AI(CH3CO2) 3. 
FeCIa ・CH20、Fe(OR)a 、Fe2(
So’ 4 ) a 、Fe(NO3) a 、 Cr
(NOa )、1.0r(OH3GO) 3 、 CT
B 丁 3 、 Or Cl 3 、 Cr(OH)(
NOa ) 2 、 Cr(OH)2(NOa ) 、
 SnCl2、AgNO3,FeCl2等があるが、特
にこれらに限定されない。
これらの塩はその溶解度によって限定されるものではな
く、フォーメーションダメージを最小にする対策が講じ
られている場合は、仕上げ流体中にこれらの塩が固形物
として含有されていても良い。
SECの最大の特徴としては、系の中に一価ないし三価
の可溶性陽イオンが存在しても、またpHが 1〜13
の範囲においても、いずれの場合でも増粘性、ウォータ
ーロス減少能、粘土分散能が損なわれることなく、安定
であることである。
他の特徴として、従来一般にHEC(ヒドロキシエチル
セルロース)が用いられていたが、起泡性が極めて大き
かった。この点においても本発明に用いるSECは起泡
性は全くないので、高比重である本発明用途において、
優れた性質を兼ね備えているということが云える。
さらに、SECは人体に対し無害であり、取り扱い上、
容易であり、従って環境汚染の心配もない。また運送面
においても HECに比較して容易である。本発明によ
って発揮される効果をまとめると、次のとおりである。
(1)−価基または多価用の少なくとも一種を含む高濃
度(10,000ppm〜飽和)仕上げ流体中でも不溶
解物を全く形成することなく、非常に優れた増粘性を示
す。
(2) (1,)で記載した系で非常に優れたウォータ
ーロス減少能を示す。
(3) (1)で記載した系で非常に優れた分散剤とし
て作用する。
(4) (1)で記載した系で泡立ちが全くなく、操作
上(作液上)非常に有利である。消泡剤、コロ−ジョン
インヒビターの必要がない。
(5) (1)で記載した系で広範囲のpH領域(pH
= 1〜13)で粘性低下が少なく、従って耐pH性に
優れている。
(e) (1)で記載した系でSECはキサンタンガム
やグアーガムと異なり酵素による劣化がない。
歌に、木′発明の実′施例を示すが、本発明はこれによ
り限定されるものでない。
(ただし、%、部は重量基準を示す。)実施例l Na1l、KGI 、CaCl2. AlCl3 、A
l2(SO4)3の 2重量%、10重量%水溶液を作
り、ポリマー濃度(無水物基準)が1%になるように、
それぞれの溶液に添加溶解し、B型粘度計で粘度を測定
した。その結果を第1図に示した。
本発明におけるスルホエチルセルロースのナトリウム塩
(N a −S E C)の置換度(DS)は0.90
.1%水溶液液底は 149(cp)である。
対照の硫酸セルロースのナトリウム塩 (Na−C3)のDSt−10,87、】2水溶液底度
は142(CP)である。
また対照の従来耐塩性として使用されている高置換度の
カルボキシメチルセルロースのナト’) ラム1j3 
(Ha−CMC)ハ、 DS=1.07.1z水溶液液
底は 1!1(cp)である。
第1図から明らかなとおり、Na−CMCはHa+やに
+のような一価の陽イオン存在下では、はとんど完全に
溶解し、塩濃度2wt〜10wt$の増加による粘性の
低下は著しくないが、Ca2+やA13+の存在下では
、これら陽イオンと結合し、不溶解物となる。それゆえ
粘性低下は著しいう またNa−C9はどの水溶液系においても粘性低下(不
溶解物生成による)が激しい。
一方、本発明のNa−8ECは二価あるいは三価陽イオ
ンの存在下でも全く不溶解物を作らず、良好な溶解性を
示す。このことは本発明のSECが耐塩性に優れている
と同時に増粘剤としても優れていることを示すものであ
る。
実施例2 実施例1に治いては塩濃度10%までの耐用性を示すも
のであるが、本実施例では種々の無機塩を用いてその濃
度が5z〜飽和状態までの数種の水溶液を作り、これと
1zポリマー(Na=SEG 、 HEC,カルボキシ
メチルヒドロキシエチルセルロース C))水溶液との相溶性を観察した。
実験方法は、上記の各々の塩濃度水溶液1〇−を試験管
に取り、この中にlzポリマー水溶液1dを加え、攪拌
後の不溶解物生成の有無を調べた。その結果を表−1に
示した。
本発明におけるNa−SECのDSは2.45、1z水
溶液液底は12cpである。
対照のHEC (エチレンオキサイドのモル置換度2、
0)の1z水溶液はlOcpテある。
Ha−CMHEC(エチレンオキサイドのモル置換度2
、0)のカルボキシメチル基の置換度=0.30、1z
水溶液は15cpである。
表−lから明らかなとおり、NECは仕上げ用流体に最
もよく添加されるポリマーであるが、無機塩の種類と濃
度によっては不溶解物を作り、その使用が制限される。
Na−GMHECも同様である。一方、本発明のNa−
9ECは、少なくとも表中の無機塩(−価陽イオンか・
ら三価陽イオン)のどれでも不溶解物を形成しない。し
かも、無機塩においても溶解性が堪、いという乙5−と
は、本発明の#塩性能の優位性を示すものである。
実施例3 1zポリマー (Na−5EC,Na−CMC,Na−
0S)にH2So4iたはNaOHを用い、pHを種々
変化させた時の粘性低下を観察した。
粘度測定にはB型粘度計を使用し、25.0±0.5°
Cで測定した。その結果を第2図に示した。
本発明はかかるポリマー Na−3ECのDSは0.5
5.1%水溶液粘度はl 、 130cpである。
対照のNa−C5(7)DSは0.53.1%水溶液粘
度は1.1]5cp 、および対照のNa−CMCのD
Sは0.55.1z水溶液液底は1.080cpである
第2図から明らかなとおり、Na−CMCではpH=6
.0−11.0、Ha−O3ではP )(=4.5−1
0.0(7) 範囲で、粘性は安定、言い換えると粘性
低下が起きないが、この範囲外では著しい低下がある。
一方、本発明cy)Na−3EC:はpH=1〜13の
範囲において、はとんど粘性の低下がなく、広範囲の#
pH性を持っていることが確認できる。
しかしながら、本発明の範囲外である置換度の低い5E
C2例えば0.35程度のものではp)1変化による粘
性低下はないが、その溶液中に多くの不溶解物(フリー
ファイバー)を含み、これがフォーメーションダメージ
ヲ引き起こす原因となり、仕上げ流体での使用は好まし
くない。
実施例4 3$Ga1LOa (固形物)含有ノ10.20.40
.80%、GaBr2水溶液のそれぞれにポリマー(N
a−9EC,HEC、Na−CMHEG、 Na−08
0) ci度が2ppb(pounds per ba
rrel)=0.57%になるように添加溶解し、濾過
試験を行った。
その結果を第3図に示した。
濾過試験はAPI(米国石油協会)の方法に従った。
本発明にかかるNa−5ECのDSは1.05.1χ水
水溶液面は3,900cpである。
対照のHECのエチレンオキシドのモル置換度は2.0
.1%水溶液粘度は乙、500cp、またNa−CMH
ECのエチレンオキシドのモル置換度は2.0、カルボ
キシメチル基の置換度は0.60、lz水溶液粘度は、
4,0OOcp、 Na−CNCのDSは1.00.1
%水溶液粘度は4,200cpテある。
第3図より明らかなとおり、広範囲の塩濃度範囲におい
て、本発明にがかるHa−3ECは、対照のHEC,N
a−CMHEClおよびNa−CMCと比較すると優れ
たウォーターロス減少能を有することが確認できる。
ウォーターロス(WL)は小さければ小さいほど良い。
実施例5 4.15.30.6ozおよび飽和Peladnw(C
aC12工業用グレード、ダウケミカル社製以下同じ)
水溶液とZnBr2水溶液のそれぞれ 350−に、N
a−3EC,HEC,Na−CMHECの 3種のポリ
マーをそれぞれ単独で4ppb=1.14%の濃度にな
るように添加し、マルチミキサー (米国バロイド社製
)で30分間、 10.00Orpmで攪拌して一夜静
置後の残存泡による体積増加を測定した。その結果を表
−2に示した。
本発明のNa−3ECのDSは0.50.1z水溶液液
底は3.000cpであり、対照(D Ha−CMHE
Cのエチレンオキシドのモル置換度は 1,7、カルボ
キシメチル基の置換度は0.50、tX水溶液粘度は3
.150cpであり、また HEGのエチレンオキシド
のモル置換度は2.0、lz水溶液粘度は2.900c
pである。
攪拌後の体積 表−2に示した数値が1(= ) 攪拌前の体積 の場合、泡が全く発生しないか、発生してもすぐ消える
ことを示す。
数値は大きければ大きいほど、ポリマー溶解時の攪拌操
作が困難となり好ましくない。
表−2から明らかなとおり、Na−CMHECおよびH
ECは PeladowやZnBr2の存在下でも比較
的よい溶解性があるが、溶解攪拌時に多量の泡を発生し
、容易に消えない。
そのため、仕上げ流体中に多量の空気中の酸素が入り、
その結果として酸素による機械器具の腐食が引き起こさ
れたり、仕上(ヂ流体の密度が低下し、そのため坑井の
崩壊の危険性が増加したりするなどの困難が伴う。
一方、本発明のNa−9ECはPeladowやZnB
r 2の広範囲の濃度範囲でほとんど泡立ちがなく、従
って、仕上げ流体に添加溶解する操作において、消泡剤
の必要性がないなど、優位性を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1におけるNaCl、 KCI、CaC
l2. AlCl5 、 A12 (SO4) 3の2
wt%、10wt%、水溶液を調製し、ポリマー濃度が
1zになるようにそれぞれの溶液に添加溶解し、B型粘
度計で粘度を測定した結果を示すグラフ、第2図は実施
例3における1zポリマー(Ha−8EC1Na−CM
G、 Na−C5)水溶液にH2SO’4またはNaO
Hを用い、pHを種々変化させた時の粘性低下を示すグ
ラフ、第3図は実施例4における3$CaCo s含有
の10.20.40.80% 、 CaBr2水溶液の
それぞれにポリ? (Na−5EC,HEG、 Na−
CMHEC:、Na−CMC)濃度が2ppbになるよ
うに添加溶解し、濾過試験を行った結果を示すグラフで
ある。 特許出願人 第一工業製薬株式会社 KCI NaCl CaCl2 AlCl3 A12(
SO4〕s第 217 2 4 6 8 10 .12 pH 手続補正力 ■、事件の表示 昭和58年 特許願第193210 号2、発明の名称 ポーリング用仕上げ流体組成物 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、補正命令の11伺 自発補正 5、補正により増加する発明の数 6、補IFの対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 本願を原明細書に基づき下記の通り補正する。 1)明細書第1頁下かも7行目 「る石油弁のためのφ・・・」とあるを「る。石油弁の
ための・・・・」に訂正する。 2)同第1頁下から1行目 「これからの働きを争・・・」とあるを「これらの働き
をφ・・φ」に訂正する。 3)同第2頁8行目 「・―・・ガス噴出を・・・・Jとあるをr・・・・ガ
ス噴出を・・・・」に訂正する。 4)同第2頁下から5行目 「掘作操作で・・・・」とあるを 「掘削操作で・令・・jに訂正する。 5)同第3頁4行目 「永久的とは言える・・・・」とあるをr永久的とも言
える・・・・」に訂正する。 6)同第3頁下から4行目 「ある。例えば、・・争・」とあるを 「ある。同様に、・・・・jに訂正する。 7)同第3頁下から4行目 「・・・・ (せん孔作業)、特に・・」とあるを「・
−・・(せχ孔作業)時に、・・」に訂正する。 8)同第3頁下から4行目 Ir酸に易溶であり、・・・・jとあるを1rCaC0
3は酸に易溶であり、・・・・Jに訂正する。 9)同第6頁下から2行目 「・・Φ・、一般に0.3〜0.5重量%・eφjとあ
るを 「・・−・、一般に0.3〜1.5重量%・・争」に訂
正する。 io)同第9頁4行目 [’NaCr2O2” ’ ” ”j とあるをF N
 a Cr 207・・・・」に訂正する。 11)同第9頁13行目 「・・・、Z n (N O3) ・・・・」とあるを
[′中・・、ZnNO3・番・りに訂正する。 12)同第9頁17行〜18行目 1’ * * * e *、cr(cH3co)3 、
・・−・jとあるを lj a e * * *、Cr (C,’H3Co 
2) 3、me會争」に訂正する。 13)同第11頁下から3行〜2行目 f−φ・・少なく、従って・・・」とあるをい 「・拳s*少な5、っまり台・・Jに訂正する14)同
第12頁1行〜2行目 「゛・・・壷劣化がない。jとあるな W・・・・劣化が少ない。jに訂正する。 15)同第133頁2行目次に下記の文を挿入する。 1’Na−C5を対照に用いたのは本発明のSECとJ
A’j造的に類似しているため、性能的にSECと同等
であるとの予想に立ったからである。 」 16)同第16頁「表−1jにおいて、イ)f無機用 
濃度(wt)、1 とあるを「無機kkA ’JR度(
wt%)Jに訂正する。 口)(A ] 2 (SO4)2 .1 とあるを1r
AI2 (S04)3 jに訂正する。 ハ)ポリマーとしてNa=CMHEC1無機Inとして
AI 2 (SO4) 3 の欄において「×」とある
を、「×(飽和)jと訂正する。 17)同第177頁8行 目本発明はかかるポリマー−・・・」とあるを「本発明
にかかるポリマー拳−・φ」に訂正する。 18)同第23頁「表−2jにおいて、イ)無機塩とし
てPe1adOW(CaC12)その濃度30wt%、
ポリマーとしてNaCMHEC(7)欄に1rlj と
あるな「1.2jと訂正する。 口)前記イ)の場合の、ポリマーHECの欄にFl、2
j とあるを[11,3jに訂正する。 ハ)無機塩としてZnBr2.その濃度4wt%、ポリ
マーとしてNa−CMHECの欄に1rlj とあるを
ll’1.2j と訂正する。 以」ニ 手続補正書(方式) %式% 2、発明の名称 ポーリング用什I−げ流体組成物 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、補正命令の日付 昭和59年 IJ]118 涜送[1昭和59年 1月
311+)7、添付文書の目録 (1)補止間面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一価塩または多価塩の少なくとも一種を含むポーリング
    用仕上げ流体に置換度(DS)が0.5〜2.5の範囲
    であり、かつ1%(重量)水溶液粘度 5〜5,000
    (CP)であるスルホエチルセルロースアルカリ金属塩
    を必須成分として含有することを特徴とするポーリング
    用仕上げ流体組成物。
JP19321083A 1983-04-06 1983-10-14 ボ−リング用仕上げ流体組成物 Granted JPS6085190A (ja)

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JP19321083A JPS6085190A (ja) 1983-10-14 1983-10-14 ボ−リング用仕上げ流体組成物
CA000450733A CA1217933A (en) 1983-04-06 1984-03-28 Fluid composition for drilling
US06/596,223 US4519923A (en) 1983-04-06 1984-04-03 Fluid composition for drilling

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JP19321083A JPS6085190A (ja) 1983-10-14 1983-10-14 ボ−リング用仕上げ流体組成物

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JPH0135156B2 JPH0135156B2 (ja) 1989-07-24

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ID=16304128

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JP19321083A Granted JPS6085190A (ja) 1983-04-06 1983-10-14 ボ−リング用仕上げ流体組成物

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JP (1) JPS6085190A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4827985A (ja) * 1971-08-13 1973-04-13

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JPS4827985A (ja) * 1971-08-13 1973-04-13

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JPH0135156B2 (ja) 1989-07-24

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