一20一
塩素イオンと鉄分からみた
工業用地下水の水質
はじめに
地質調査所では1951年以来工業地帯あるいは計画工
業地帯を対象に工業用地下水源の調査研究を行なってい
る.ζの調査研究の一環として本試料の化学分析カミ行
桂われているが今までに一庵全国の〕二業地帯をその背
後地の大部分の地域秘調査を終わり化学分析を行溶っ
た試料総数も約5000個にも達している､水質分析緕果
は各調査地域の地下水の水軍そのものを明ちかにする
ことと地下水の動態解析を行扱うこ&を質的&してい
る.こ資した各地域の調査研究の成果はそのたびご
とに地質調査所月報ぬ轍脊窓れている秘一昨等地質調
査所80周年記念出版物&して螂ト螂峰の過密珊年闘
のこれらのデｰタを集積し危も肋拙版され花ごをでも
ありそのデｰタをもをに各地域熔おける地下水の概繋
について述べてみたいと思う､
工業用水と水質
工場で1つの製品ができ上がるまでには多くの人手
や機械が働きこの間に水の関与し恋い行程は1っもな
のほど喜凄れるζとは書を蜜た扱い串
このよ資な水質への要望に対し金團的にもゆとも工薬
用水源として利用されている地下水(空として被庄地下水
池田喜代治
である)はまず河川水などの地表水より水温･水質の
年中変化が少ない利点がある.それに全般にわが国の
地下水は諸外国と比較して良質であるといわれている.
被圧地下水はついて取りまとめた結果ではp亘はほぼ中
性であり水質を端的に示す塩素イオン濃度は5∼10
PP㎜を示すものがもっとも多く分痴する.しかし被
圧地下水は鉄分岬ンガン･シリカなどを多量に溶存す
るもの秘あるので塩分濃度の低v'ものでも水質処理を
しなければ利周できないようなものもある.
欝エ譲独特匁凍質蜜繁鑑す惑鶴禽の例
雌下水水質⑳地域性
合漢での本試料の化学分析結果では地下水水質に地
域性が認められる由鉄分の多い地下水カミ存在する地域
塩分濃度の高い地下水加分布する地域水温が異常に高
い地域欝冷である.もちろんこれは傾向として述べら
れるものである.このほかもとほ水質カミよかったとこ
ろが地下水の過剰揚水などが原因で塩水化した例など
について以下述べてみよう.
採取地膚
金明水
泳綴
沸
鶏2表窟士ぬ煩
滅働縫1
㈮
cト
…〕夢醐
so葦}
鰍蝋
㈮
晦ヰ
P畏鞭
0.皇
顯氷欝
久須志ヶ岳の水
㈮
災中
灘猟
c監糾
顯鰍
㌲
賊蓬睡寺
PP燃
0.4島
㈹
磁愛
(C塾CO劃
PP㎜
㌮
㈮
塩繋イ者ン濃度から見た地域性
目本国中でいわゆる天然水でもっとも水質カ童よい
(純水に近いという意味で)のはたぶん富士山頂にみられ
る水であろう金明水銀明水と名付けられていて熔
岩を1mぐらいうがった井戸に湧出する水で第2表のよ
う在化学成分の含有量を示す塩素イオンその他ほぼコ
ンマ以下の数値であって地下水というには余りにも降
り立ての天永に近い状態だが3700㎜余の高所だけに絶
度の高いのもなしろ自然であろ簑漢削}本}の溶存
成分の少ない水質あい克よう曲
このよう匁水質のものは天然水ごを忙地下水として
は特別のものでありて一般虹は地下水は塩素イオンの
量で卵脾以上の憤を示す由地質調査所化学分析成果
表班(地下水互鰍一醐エ)は被圧地下氷の試料総数的
泌｡⑪個の化学分析成果を収めているが(こ功ちの紬鋤
傾はエ揚踊永で納)ζれらの各地域の塩素イオン濃度
の頻度分布を求め花結果では王⑪p岬以下のもの淋全
試料の5脇以上に瀧し濃度の大巷い方に徐海に頻度が
㈱騨?触3瞭承低く長く篇を副書鯛らか海崖宥弗対称の
晦附全鉄S1O里形を示す正規分布の形では触'(講咽
P岬浸岬p阿p阿参照).
〴
〰
㌮
O.060.ユ80,022.9
一21一
つぎに本邦の各地域毎について塩素イオン濃度の頻度
分布図を求めたがこれによって各地域の被圧地下水の
塩素イオン含有量の分布の形カ湖らかにされる(第2図参
照).これらを比較すると面目本より東日本の方の諸地
域カミ濃度の低い方に頻度カミ集まる傾向カミある狂かでも
塩素イオン含量の少なv'地下水が多く分布する地域を列
記すると岩手県北上川流域八戸一上北一下北茨城
県の中央一南西栃木県鬼怒川右岸地域埼玉県一東京
都城北(浦和水脈)八王子･目野地区千葉県の東京湾
沿いと野田1相･松戸地区神奈川県県央富山平野金
沢市岳南地域名古屋南部を除く濃尾平野四国の西
条付近および九州の筑後川流域から八代にかけての熊本
平野の全域などカミあげられる他方分布の形カ茎右側にず
れているタイプの地域すなわち塩素イオン濃度の高い
ものが比較的多く存在する地域は山形県庄内平野宮
城県仙塩地区関東中央部(古利根川流域の草加一越ケ谷
一蓮田一騎西を結ぶ一連の地域)東京都の江東城南川
崎市硅横浜市京都市および大阪府を含め瀬戸内海に面
した諸地域などである塩分濃度に以上のような地域差
があるのは初生的には地下水を受けいれる容本地盤の
厚さあるいはひろがりなどやそれが海成層か陸成層5
なのかといった地質的環境の相劃こ基づくものであるが
近年いくつかの既成工業地帯の臨海部におこっている
地下水の二次的底塩水化によるものも大きな比重を占め
てv･る.
ム塩水化地帯
地下水の塩水化については地下水の過剰揚水による
地下水位の異状低下カミ最大の原因だと考えられているが
既調査地域で地下水カミ塩水化している例は北から
八戸市東京都富士市高岡市和歌山市大阪市
祈崎･空知地方
十
頻3
度別
塩素イオン濃度〔PPπ1)
尼崎市新居浜市松山市および三原市などそれぞれの
地域の臨海部のi部で起こっていて従来使用してv'た
地下水カミ金く使用できなくなったという実害を受けてい
る.･普通一たん塩水化した地域の地下水は塩分濃度
カミ増大の一途をたどる場合が多v'カミ特橡なケｰスとし
て富士市の臨海部の場合のように富士山の雪解けの始
まる3･4月以降になると塩分濃度の減少が始まり10
月以降の積雪期に再び増大するという大きな周期性力茎認
められる例もあるこ(第3図参照).
柑蕪県禍稀市
岩手県北上川流紋頻
十
第1図
被圧地下水中のC11含量の糠納
"
{主として地質鰯童所化学分荻威暴嚢nよリ〕
Cl一握慶
頻度
㈱皿〕
累概頻度
1制
㈱
5.1-10
?08
51.茗
10.1-15
2μ
15.1-20
130
20.1-25
釦
㌵
63.O
6目.5
94
25.1･ヨ｡
72｡個
66
ヨO.1-35
㌉
75.茗
43
7孔2
㈹
4o.!…蝸
ヨ唖｡
38
国0.O
45.一}50
50.1`55
島8
22
畠1.6
島2.喧
55.一･60
20
鴎.5
60.1一砺
21
84.4
脚
65.1-70
望
i6
7冊.1-75
盟
朋I4
1島
O⑪.1-85
蛆2
12
85.1-90
86.7
11
90.1-9菖
8孔2
8
百5･1-1㎎
蜘
畠5.1
9
75.1-80
別
8孔5
7
島7.8
lOO.1-150
15i-300
〕別
馳
66
90.1
9ム9
茗01-500
'5
軸.9
50一'1,o回｡
42
96.岳
1
1.ool一望｡㎝
島9
9氏3
12
9島.8
2,001一}OOO
1柵
3､岬一､㎜
住
1
9
估〉
5.O①1以上
1
99.2
計
2､釦6
釦
4o
15
lOO.0
㎜
側
柵
刮
20
5060冊0090刑O
塩素イオン濃度〔PPπ1)
塵
山燃帥禰凌肺
宮城県犬騎平野
暫操県八戸･上北･下北
牛
宮裁県仙台･壌金
…川益イ1ン芸慶1､､ボ㎜綴
畠雪鶉冨…蔓量…`
第2図撚辮に灘織轟脇濃度の
謹塘鼎喋知県南･県西
討
』
,
栃木眠鬼蜘11右蝉地坦
1
辞叫弧前橋市･高崎珊
一
1
雄叫岨犬囲11附肛
』
與
閑拠1喰陥1榊;･平坦･埼111
漉
､
培｣三岬トｰ冊醐岬,
型
山
←
1
東筑師幌川拙柵;洲･｡llI川Iド肚j
東京風`江東･珀北〕
肺
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東京郷峨帖,
;I-I,■
"仙帥與阯n
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塘雅イオン担瞑げP冊〕
丁
亨三一⊥
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…雪害嘉巨星ミ…一｡【'
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(その2)関東塔方①
瑚
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東京馴椎手･圓湖
口千葉県東粛蝸埠地疵
汗無叫町田･抽･候芦
ト
千鎚岨勉皿`桃か性命･成岨
常1Il』1≡川棚山･商朗･蛎邊j
口
車
則り
1山
一
;…削川削側刊り…苧葦手…葺…葦豊･
鰍付州峻岬･〕一芸一丁⊥⊥二⊥…
(その3)関東地方②
一22一
策3表
内陸部1こおける塩素イオン濃度の高い被圧地下水の水質の例
番号
試料探取地､貞
富望瞑雨蟹覇仁圭叶蝸s赤面
埼玉曝芭ナ苦莇1お叶ξ'
京轟帝采工船
中席命馳町来井戸
水源
撞穎
冗∼一ナ帥
眺竃い1ま
井戸鰍
ω
{1予｡〕
㈱o〕
郷烏欄
{陸)水源の樹珊C:帖圧袖下水
水濃
16.茗
1葭.6
1妻1
戸H
∼H
〒.3
酸漉
1C･CO､〕
`叩〕
アルカリ腿
M一
ゆ｡o｡〕
{叩回〕
25高
室;1
倭
潞
1叩皿〕
塩･諮
C1一
(榊〕
蝸君
亜肪酸
丰
f岬〕
〰
硫峻
SO…十
(岬〕
三ア
㎜甘
`卿〕
o.島
テト叩
ウム
(叩面〕
1蜘.ヨ
力"ム
(叩面)
､l1;
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(岬皿〕
6､工5
F♂→'
〔卵回〕
5.寵
11簑
オルシ
中ム
Co■十
{叩皿〕
151.百
2{､筥
莞11
甲グネ
シウム
晩1+
f岬)
㌮
1里.2
全硬度
{CoC0｡〕
(叩匝)
工簑
ケイ破
卩
f帥日)
㈮
竃7
蓋､
燐
(榊〕
o.柵
｡.12
度1｡
地下水の塩水化に伴う水質の変化については今まで
の例ではいずれも混入した塩分の組成は海水に含まれ
る塩分の組成とやや違がっていて海水と比較してカル
シウム｡マグネシウムなどのアルカリ土類の含まれる割
合力茎高いのに反しナトリウム･カリウムなどのアルカリ
金属の含まれる割合が小さい特徴をもってy'る.これ
は混入してきたものが海水ではないということを意味す
るのではなくむしろ海水が浸入する過程で地層との接
触によってイオン交換などの現象赫あったと解せられる.
焼津琵琶潮周辺大阪市簸川平野熊本平野大
分平野営瞭市および敷根などである.このほか関
東中央部(草加一騎酉を結ぶ一連の地域でちょうど関東構造盆
地のほぼ中央都にあたるところ)や京都盆地甲府盆地
宮城県大崎平野在とにおいても化石塩水のなごりと思わ
れる塩素イオン濃度の高V･ものポ存在する(第3菱参照).
B化石塩水地域
地質時代から存在する化石水カミ地下水として存在して
いる地域が各地にある地質時代の堆積環境が汽水域あ
るいは海水域であった場合この化石水中の塩素イオン
濃掌は数千pp㎜∼1万数千ppmに達するものもある.
こうした化石塩水は天然ガスを溶存することも多くし
たがって天然ガスの産ガス地あるいはガス徴候地の地下
水は一般に水質雅悪い水質は普通の地下水と異なっ
て重炭酸イオン･全炭酸･アンモニウムイオン1化学
的酸素消費量･第一鉄イオンなどの溶存カ茎多く硝酸･
硫酸両イオンが小姑'特徴をもっているので工業用水と
して不適当なもの淋多い.分布地域は天然ガスを含む
ものでは北から北海道の石狩平野･池田･長万部･
本州に入って青森市津軽平野象潟酒田煙山山
形新潟射水河北潟南関東諏訪湖周辺清水市
制1順金i肺榊嚇舳
←
共匝席{吐血一山崎〕
榊岡唖缶南地紋←㎞
堺･忠聞･貝菰･琳*･洲㌍
峠
大飯蝸
㈱蝸柵頻尖
堀咄蛸加苗川11帖ど
←
地軸命
二｣_｡Lら_
舳岨榊･柵･帥榊皮鮒市
凪耽蛆帷子･榊ト也岨･汕菩缶11i〕
斗_
㌧
峻単咄t一踊ヨ曲ω間山踊'広島帆帖山1苗世･三岨缶榊
口四囲'西薫{一冊触'岬蜘.斬周知｡
三皿岨四国市･蹄毘
三重喋型名西
ド■』'
ト
鉄分･マンガン分の多い地域
地下水に存在する鉄分の状態については一イオン状鉄
(Fe∼Fe8･)コロイド状鉄〔亙e(OH)一のロロイドなど〕
および有機錘(たとえばフミン酸鉄)荏どカ茎ある被圧地
下水などでは遊離炭酸を含み溶存酸素をほとんど含ま
ないものが多くこのよう柱条件下では主として第一鉄
イオン'の形で存在する.この第一鉄イオンは空気に触
れると酸化され溶解度の小さい水酸化第二鉄と狂って沈
でんする.このため揚水直後は無色透明であったもの
か次第に赤褐色ににごる現象を生ずるこの沈てん物は
鉄管内部に付着し閉塞したり水に触れたものを着色し
たりいろいろの障害を起こすので最も厄介た要素の一
つである
え㈰
㌫
･策一鉄の空気酸化
マンガンも鉄と同じような状態で水中に存在し普通
の被圧地下水中ではMn2+の状態で存在する.これは
鉄と同じような障害を起こすか水中における状態は
㌧
筑掩川破壊･蛇ホ1冊ト八代･1巨畔
咀川川い川1F繍丁
境榊糊剛圭圭芸…圭養､隻…量
(その4)中部･近畿地方
一一→トムE｣一
衝蜻岨
榊蝋)廠
(その5)近畿･中国･四国･九州地方
八戸臨海部の築
工堀井戸
酉士睦瀞部の葉工場井戸
囲帥蝸回｡盟醐盟｡剛｡o岨㎜Cru叩…1160回1'O田1里㎜加皿｡吊㎜冒㎜'㎝里｡
(第3図)臨海都における被圧地下水の
壕索イオン増一加の例
盲
.哩
'.i
一23一
亙e2+よりも安定なために水質改善上鉄よ
りも厄介な要素である.
鉄･マンガンは工業用水としてはたとえ
微量でも婚ましくたくとくに染色･晒泣
どのように原料に直接触れる場合や原料
用水として使用される場合は鉄の許容量を
0.1pPm以下としている｡冷却用水とし
て要求される水質としては0.5ppm以下飲
料水の場合は0･3ppm以下である.
地下水中に存在すること添できる鉄の量
(溶解している形で)を大きく支配する因子
はpHとEhであるが一般地下水で観察さ
れる範囲内のpH･Ehでは理論的に窮一
鉄イオンとして100ppm以上の鉄を含み得
る.実測値でも100ppm以上のものが
2･3例検出されている.地下水はこの
ように鉄を含みやすい条件をもっているの
でいままでのデｰタにもとづいて比較的
鉄を多く和む地下水の分布する地域につv'
て検討してみた.
このようた鉄を含む地下水の分布を地
域ごとに調べた結果を第4表に示す.こ
の表はミ鉄分の多い地下水､を全鉄として
1ppm以上含むものとしてそれカミ地域ご
第4麦被圧地下水中の鉄
各地域の全鉄1ppm以上を含む試料の存在比率表
住として地質調査所化学分析成果表nよη〕
地域名
(鶉〕
地撞名
1%〕
北海道石狩･空細地方
青森鰯森市
9魑
50ω
地域名
(毘〕
千葉県小糸I11流域
11佐飾･舳市付近
"上北･下北〔一部八戸市〕
副八戸市罵淵川右岸
9脚
7馴
田藤沢･茅ケ崎･平塚
801
"秦野市･伊勢原町
○砲把
京都府京都市
2鰯
刑県央
山形県庄内平野
58便O
宮城県大崎平野
36㈱
皿仙台･塩釜両市
6例
"太田市とその周辺
?㈱
30110
2鰯
"江東･城北
〃城南
5㈱
O㈱
0ω
?皿5
g魍
〃出雲市宍道町付近
"浜松市とその周辺
3319
4㈱
5㈱
?9口｡
25ω
徳島県徳島市付近
佐賀県筑後川流域
O12〕
15働
○飼
62㈹
大分県大分市･鱗市
熊本繊本平野
75㈹
7吻
45帥
"八代市
1望幽
禽崎県延岡一富崎一都城
岐阜県犬垣自噴帯と周辺
〃大垣市と周辺
17㈹
23㈹
岡山県岡山市･倉敷市
広島県三原敬ど
86帥
愛嬢県西条市ヨ壬生川町
97㈹
"苅谷･大府･知多半島
〃豊橋市とその付近
岐阜県･愛知県
0低
○山9
52㈱
63㈱
7518〕
73㈱
77㈱
50ω
32固
刮名杏屋市
22鯛
"名古屋市鳶部
2鯛
〃岡崎施とその付近
〃木更淳市
〃野田･柏市
〃茂原･東金
岬回目市市
0015〕
{5㈹
"倉吉市
｣1鳥取市
〃大井川扇状地
伍㈱
○闘
〃濃尾平野部
57:必
〃八王子･日野･青梅
千葉県五井･市原
〃葛南
54似
熊県尼崎市
11西宮市
O13〕
5喧皿
O㈱
愛撫岡崎市など
東京都荊1放搬呂左岸･セ炉岬流
33働
'27⑮
".･松阪市･昭和町･小俣町
大阪府(大阪市を除く)
和歌山県和歌山市
壬2㈱
○幽
鳥取県米子市
〃岳南地域
関東平野中央酬鰯･千葉･埼玉)
埼玉県〔一鵠東京都〕
三重県管内性として四日市三重村)
4低
"伊賀上野市
〃大阪市
8例
石川県金沢市
8㈹
〃安部'l1･巴川流域
群馬県節僑布･高崎市
Oω
84㈱
15個3
皿新湊とその付近
○個8
厳岡県鯛市
○口｡
18㈱
富山鮪山市･高岡市
716
茨城県県中部･県南部
脾県道南部
栃木渠
新潟県籔井･高田市
岬長岡市･見付市
4㈱
福島県阿武隈州流域
Ou0
"桑名市その周辺
神奈｣11県川崎･横浜両市
67115
岩手県北｣二州流域
"珊
g働
gω
o㈱
5魎
とにどの位の割合いで存在するかについて計算を行なっ
たものである.鉄を1ppm以上含む地下水の存在比率
が高いところから列記すると伊賀上野盆地名古屋市
南部名古屋市新井･高田地区岡山･倉敷地区西
宮市和歌山市大分鶴崎地区尼崎市八戸市大阪
府奈良盆地庄内平野東京都城南地区などで50%以
上の存在比率を示している.以下については表を参照
されたい.
地下水中に多量の鉄を含む地域については鉄を多量
に含有する花筒岩類カミ分布する地域との関連を述べた
文献があるカミ名古屋以西の花開岩質の岩石の分布地帯
に鉄分の多いのはそのような関係を裏付けるものと思
われる.こうv'う鉄分の多い地下水を使用せねばなら
泣い所では最近積極的に水質改善をして使用する向き
第5表
{)内の数字は各地錫凹の按圧地下本試料の総数
が多い.鉄分の多い地域が西日本に多いことも一つの
理由と思われるが概して近畿地方にそういう装置や施
設をもつ工場が多い.
おわりに
いままで工業用水源調査で得られた被圧地下水試料の
水質分析結果のなかから塩素イオンと鉄に関しておも
に話を進めてきた.これは点素イオンは概略的に溶存
塩類量を端的に表現する場合によく使われまた鉄分は
目に見える障害を起こすことで水中に存在する化学成分
のなかで関心をもたれる要素だからである.このほ
か10数項目の成分の一つ一つについてももちろん工業用
水としての水質に無関廉ではありえないがこれらの項
目にっいてはいずれ次の機会に述べたいと思う
(筆者は技術部化学課)
工業用水道の水源の水質
水漁
水海
程存
籔度
の
PH
アル方1』度
酸諜
番号
品ず
試料採取地点
屋繁
姦尊
R洲
ウム
璽硝酸
む烹
一口｡〕
直雌
硫破
景帝孟
C1CO
ア}喝
ナ手リ
毒Ij
繁茸ル歩
等ダ率
金鎖膿
ケイ繊
舞垂缶
更寺
鮎講壇
鍍
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,用回
川蹄施工繁用水通水漁N皿13稗
,No-15井
C
探弊戸水鴻
C
C
c
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一
叩mj
I】岬
32.5
35.O
畝4
175,4
1.5
鰍醐
訪.1
纐醐
榊)
顯醐
軸.三
皿遥
葛.⑪
轟､…
豊.撚誓.総量3.蔓
竈.㈱1舳邊鮒
籔.唾
君.竈
H.1
書.螢
色｡
t苧
豊.葛
鰍,毎
董.童
o.徽
卓蓮.毘
塞….竈
聖,燃控｡3書昏.薯
竈.棲
:､三
至.竈
婁､彗
董猟偉
納.聾
&雛
…竈晃覇
蝸.o
偉.繍
蛆豊
邊.む竈
岱.o主
薯5.彗
級覇
鴻7.2
脈宴
:.ユ
1卓.ユ
i3.雪
竈.鮎
裏.鉋?
竈.25籔､OO1O.?
凱鮒㌫王星1i阻工
む.鰍竈､81茎?.3
冒､竈
繍.
ユ2.O
5.竈
華､等5童､20重.言
竈一茱毫
5
裏童轟.靱
…呈.琶
1王,竃聖i!一､30鰯一〇
竈.竈竈1王.望
韮.萎
11.3
o.oo
{辛
I.14
簑膵聴
竃蔓､葦
徽.偉
組1鶉
o.醐
tf
O.02
竈.華
童幸､竈
!
3后.9
o.oo
3.7
皿
{一事
靱.塞
蘭.葛
4.4
o.o
{8.O
{
茗.2
甑一
O,01
o.oo
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一筥｡.6
O.0
灘頸
o､"
O.04
O.OO
o.oヨ
6.畠
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25｡一
o.o
51.0
榊醐
28,8
5.2
5.9
O.O
帆O
1.7
茗8.8
7.5
o.o
o.o
O.O
国2.9
7.3
O.63
83.5
μ
o.o
42.O
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大分県工薬用氷水源地一大馴11〕
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大里ポンプ場深無月
松阪市工繁用水取水施創橘剛11〕
和歌山市工繁用水遺王号井
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相懐原命工寒用水道水概井
四目市市工襲用水適地木伏流氷源
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