姓名 |
鄭芝貴(CHIH-KUEI Cheng )
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畢業系所 |
土木工程研究所 |
論文名稱 |
鋼床版舖設改質瀝青工法成效之評估 (method compare performance of modified asphalt on bridge steel bed)
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相關論文 | |
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摘要(中) |
在鋼床版上舖設改質瀝青混凝土在國外已成功使用20多年,國內基於交通功能及提供舒適行車考量,及公路工程路形、地形、景觀設計美化等需要,常需要在鋼橋之鋼床版上直接舖設改質瀝青混凝土,含高斯瀝青混凝土(Guss Asphalt),以承受不斷增加之交通荷重、並提供舒適之柔性舖面。
台灣近10年來曾陸續在公路橋之鋼床版橋面上,直接舖設瀝青混凝土,但經一段時間後,造成舖面產生許多縱向裂縫,必需進行整修,可能受使用材料、工法和超載影響,需增加金錢、人力、資源等維護成本,才能維持橋樑道路通暢使用,故在道路工程建設上,實有必要集思廣議提高技術,以克服及改善此一缺點。
本研究參考國內及國外文獻,及實際施工經驗與心得,整理在鋼床版舖設改質瀝青混凝土有關相關規範、配比分析、生產管制、施工管制、成效檢驗、成本分析、維修管理等項目,以提供工程界與學術界參考。 |
摘要(英) |
In foreign country, the techniques of modified asphalt on bridge steel bed has been successfully developed twenty years ago. Under the considerations of heavy traffic, driving comfort, linearity of highway, topography, landscape design et al., it is necessary to construct pavement using modified Asphalt or Guss Asphalt on steel bed of bridge to resist heavy traffic and offer a comfortable service at the same time.
In the past ten years, engineers in Taiwan used to construct pavement with modified Asphalt on steel bed of bridge. However, many longitudinal cracks occur on road surface after opening to use for short time. This may be owing to the material, construction method, heavy traffic et al. It needs a lot of maintenance cost, labor power and some other resources to keep the pavement service of bridge. Therefore, it is necessary to develop some new techniques to overcome this problem.
This research will focus on collect domestic and overseas references, practical construction experiences, specification of the modified asphalt pavement on bridge steel bed, mixture design, quality control, construction control, cost analysis and maintenance et al. By analysis and comparison about the above factors, we hope the result can offer some new information to the practical construction engineering. |
關鍵字(中) |
★ 改質瀝青 ★ 鋼床版 ★ 高斯瀝青混凝土 |
關鍵字(英) |
★ modified asphalt ★ steel bridge bed |
論文目次 |
目錄…………………………………………………………………Ⅰ
表目錄………………………………………………………………Ⅷ
圖目錄………………………………………………………………ⅩⅢ
第一章 緒 論……………………………………………………....1-1
1.1前言…………………………………………………………1-1
1.2研究動機……………………………………………………1-1
1.鋼床版橋需求性……………………………………………1-1
2.路面服務成效需求…………………………………………1-1
3.使用生命周期之考量………………………………………1-1
4.參考國內外之舖面資料……………………………………1-1
1.3研究目的……………………………………………………1-2
1.4研究範圍……………………………………………………1-2
1.5研究流程……………………………………………………1-3
第二章 文獻回顧…………………………………………………..2-1
2.1鋼床版舖設瀝青之特性……………………………………2-1
2.2鋼床版舖面結構……………………………………………2-1
2.3國內舖設鋼床版之成效及其施失敗原因探討……………2-4
第三章 鋼床版表面及防水處理…………………………………..3-1
3.1概述…………………………………………………….…...3-1
3.2橋面防水………………………………………………….…3-1
1.橋樑防水之必要性…………………………………………3-1
2.橋樑防水之種類及特長……………………………………3-1
3.3 鋼床版表面處理……………………………………………3-2
1.施工方式……………………………………………………3-2
2.鋼床版表面處理方法的標準………………………………3-2
3.噴砂除銹作業………………………………………………3-4
3.4 排水處理……………………………………………………3-14
1.舖面之排水之重要性………………………………………3-14
2.邊緣使用導水設施及施工相片……………………………3-15
3.5 防水層……………………………………………………….3-17
1.防水層構造…………………………………………………3-17
2.防水層黏結劑之施工自主檢查表………………….………3-18
3.防水層黏結劑其試驗項目、規定值、試驗值……………3-19
4.防水層施工加熱機具及施工圖片…………………………3-19
5.纖紗網………………………………………………………3-21
6.鋼版接合(或螺栓)填縫劑…………………………………3-22
7.防水席之施工自主檢查、材料試驗規範值及施工………3-23
8.裝設接縫材料為填縫劑…………………………………3-25
第四章 鋼床版使用改質瀝青混凝土(橡膠類)之舖設
4.1改質瀝青混凝土(橡膠類)各層舖設………………………4-1
4.2使用改質瀝青混凝土(橡膠類)之優點……………………4-1
4.3改質瀝青混凝土(橡膠類)之配合設計……………………4-2
1.材料名稱及產地…………………………………………..4-2
2.改質瀝青及改質瀝青混凝土(橡膠類)規範……………..4-4
3.改質劑(橡膠類)之探討及成效…………………………..4-6
4.4拌合廠之生產管制………………………………………..4-10
1.改質瀝青混凝土(橡膠類)之拌合過程…………………4-10
2.拌合廠自主檢查表………………………………………4-10
3.改質瀝青混凝土(橡膠類)之拌合及試体夯壓溫度……4-11
4.5 .改質瀝青瀝青土(橡膠類)施工管制……………………4-11
1. 瀝青瀝青土(橡膠類)施工自主檢查表…………………4-11
4.6.粘層的施工………………………………………………..4-12
4.7 改質瀝青瀝青土(橡膠類)之品質檢驗…………………..4-12
1.檢驗項目…………………………………………………..4-12
2.檢驗規範…………………………………………………..4-13
3.厚度量測…………………………………………………..4-14
4.壓實度檢驗方式…………………………………………..4-15
第五章 鋼床版使用高斯瀝青混凝土之舖設施工…………………5-1
5.1概述…………………………………………………………..5-1
5.2使用高斯瀝青混凝土之優點………………………………..5-1
1.耐摩耗性……………………………………………………5-1
2.不透水性……………………………………………………5-1
3.高流動性混凝土……………………………………….…...5-1
4.平坦性……………………………………………………...5-2
5.對振動、衝擊之抵抗力強………………………………...5-2
5.3 高斯瀝青混凝土之配合設計………………………………5-2
1.使用材料產地、粒料規範值、石粉性值及規範值……...5-2
2.填充料之化學作用………………………………………...5-4
5.4 瀝青材料規範值……………………………………………5-4
5.5 高斯瀝青混凝土配比設計數據……………………………5-6
5.6高斯瀝青混凝土含油量之調整…………………………….5-8
5.7採用之配合設計……………………………………………5-11
5.8配合設計之試驗……………………………………………5-12
1.試驗項目…………………………………………………..5-12
2.試驗概述…………………………………………………..5-12
5.9拌合廠之生產及品管………………………………………5-18
5.10高斯瀝青混凝土之施工管制……………………………..5-22
5.11高斯瀝青混凝土之品質檢………………………………..5-29
5.12高斯瀝青混凝土使用AC20~40:湖瀝青其不同比例配 合……………………………………………………………5-30
5.13舖面之修護………………………………………………..5-33
1.維護工法……………………………………………...……5-33
2.修護工法…………………………………………..……...5-37
第六章 鋼板床各種施工法之比較探討……………………….....6-1
6.1概述……………………………………………………...…..6-1
6.2施工材料方面---各種施工法之比較…………………….....6-3
6.2.1.防水材料施工條件之比較…………………………..…6-3
6.2.2.舖設材料方面、各種施工法之不同點………………..6-4
6.3配合設計方面---各種施工法之比較……………………….6-4
6.4拌合廠生產方面---二種施工法之比較………………...…..6-9
6.5施工方式方面---各種施工法之比較……………………….6-10
6.6檢驗方式方面---二種施工法之比較……………………….6-11
6.7成本管制方面---二種施工法之比較……………………….6-13
6.7.1.二種工法其材料、施工機械來源方面比較…….…….6-13
第七章 結論與建議…………………………………………….....7-1
7.1結論……………………………………………………….…7-1
7.2建議……………………………………………………..……7-2
參考文獻………………………………………………………….參1
圖 目 錄
圖1.1 研究流程圖…………………………………………………… 1-4
圖2.1舖裝構造各層之機能…………………………………………. 2-2
圖3.1離心真空噴砂機之原理構造………………………………… 3-5
圖3.2噴砂作業流程圖……………………………………………… 3-6
圖3.3噴砂機械構造圖……………………………………………… 3-8
圖3.4噴砂機械現場施工配置圖…………………………………... 3-8
圖3.5噴砂鋼版之施工現場圖……………………………………… 3-9
圖3.6噴砂現場鋼版處理前後圖…………………………………… 3-9
圖3.7施工之現況圖…………………………………………………3-10
圖3.8施工之現況圖…………………………………………………3-10
圖3.9黏結層施工圖…………………………………………………3-13
圖3.10黏結層施工時,附近構造物之保護圖…………………….3-13
圖3.11為施工時陰井蓋之保護設施圖……………………………3-14
圖3.12導水設施在橋樑配置圖……………………………………3-15
圖3.13導水管佈設在緣石邊緣……………………………………3-15
圖3.14導水管佈設在伸縮縫邊緣圖………………………………3-16
圖3.15導水管進入陰井之設置圖…………………………………3-16
圖3.16鋼床版防水構造圖…………………………………………3-17
圖3.17防水層黏結劑之加熱工具…………………………………3-19
圖3.18為台灣改良之加熱施工機器………………………………3-20
圖3.19防水層之施工圖……………………………………………3-20
圖3.20混凝土邊緣防水處理構造圖………………………………3-21
圖 3.21鋼床版接合處施工處理圖…………………………………3-22
圖3.22防水蓆之施工情況圖………………………………………3-24
圖3.23防水蓆(RUBBERSOID)之施工搭接情況圖…………………3-24
圖3.24接縫材料裝設位置圖………………………………………3-25
圖3.25成形填縫劑材料圖…………………………………………3-26
圖3.26成形填縫劑施工示意圖(高程標示) ………………………3-26
圖 3.27成形填縫劑施工示意圖……………………………………3-27
圖4.1改質瀝青施工示意圖……………………………………….. 4-1
圖4.2改質瀝青混凝土(橡膠類)粒料級配圖…………………….. 4-4
圖4.3拌合過程圖………………………………………………….. 4-10
圖4.4為英式擺鎚儀………………………………………………..4-14
圖4.5工地舖設面之壓實度檢測…………………………………..4-15
圖5.1高斯瀝青混凝土舖設構造圖………………………………...5-1
圖 5.2高斯瀝青混凝土級配分佈圖………………………………..5-7
圖5.3含油量與流動性關係圖………………………………………5-9
圖5.4含油量與貫入量關係圖………………………………………5-9
圖5.5含油量與彎曲斷裂應變圖…………………………………….5-10
圖5.6含油量與動穩定值關係圖…………………………………….5-10
圖5.7驗儀器構造概圖……………………………………. ……….5-13
圖5.8 流動性試驗儀器圖…………………………………………..5-13
圖5.9貫入量試驗儀器構造概圖……………………………………5-14
圖5.10輪跡試驗儀器圖……………………………………. ………5-15
圖5.11彎曲試驗儀器之概念圖…………………………………….5-16
圖5.12彎曲試驗儀器圖……………………………………. ………5-16
圖5.13室內加壓透水試驗概念圖………………………………….5-17
圖5.14現場加壓透水試驗圖……………………………………….5-17
圖5.15湖瀝青破碎情況圖…………………………………………..5-19
圖5.16湖瀝青予以細碎化、秤量再裝入袋內……………………..5-19
圖5.17裝入袋內之湖瀝青配合生產直接投入拌合機內拌合……..5-20
圖5.18高斯瀝青混凝土的鋪築時料從熱拌車(COOKER)洩料……5-20
圖5.19高斯瀝青混凝土拌合廠之拌合流程………………………..5-21
圖5.20熱拌車………………………………………………………..5-24
圖5.21舖築機慨圖…………………………………………………...5-24
圖5.22 高斯瀝青混凝土鋪築的施工編制………………………….5-25
圖5.23邊緣修繕圖…………………………………………………..5-25
圖5.24與構造物邊緣施工整平圖…………………………………..5-26
圖5.25施工縫塗抹黏劑(prime coat)………………………………...5-26
圖5.26高斯瀝青混凝土表面將膨脹部分刺破……………………..5-27
圖5.27熱拌車等待舖設……………………………………………...5-27
圖5.28使用工具需加熱圖…………………………………………..5-28
圖5.29料機之燙平版(screed plate)邊緣處加熱圖………………….5-28
圖5.30 接縫處整平施工圖…………………………..……………...5-29
圖5.31 不同AC(20~40):湖瀝青配比之級配分佈圖……………..5-31
圖5.32 舖面裂縫補修施工圖………………………………………5-34
圖6.1 A、B、C施工法之比較項目流程圖………………………… 6-2
圖6.2二種工法含油量之決定………………………………………. 6-8
圖6.3 A.B、C三種施工法之單價比較………………………………6-14
表 目 錄
表2.1日本各機關舖設鋼床版之厚度………………………………. 2-4
表2.2國內鋼床版橋樑現況比較……………………………………. 2-5
表2.3關度橋路面維修時間及路面狀況、使用材料表……………...2-6
表3.1 鋼床版表面處理方法的標準…………………………………3-3
表3.2 鋼床版各種除銹程度及及其作業方式………………………3-3
表3.3 ASTM 鐵銹發生程度標準圖…………………………………. 3-4
表3.4人力需求及施工機具配置…………………………………… 3-5
表3.5噴砂工程自主檢查表………………………………………… 3-7
表3.6黏結層施工自主檢查…………………………………………3-11
表3.7鋼版黏劑之材料規範值及參考使用時機………………….3-12
表3.8防水層黏結劑之施工自主檢查表……………………………3-18
表3.9防水層黏結劑其試驗項目、規定……………………………3-19
表3.10纖紗網之試驗規格………………………………………….3-21
表3.11 填縫塗劑試驗規格…………………………………………3-22
表3.12防水蓆之施工自主檢查…………………………………….3-23
表3.13防水蓆之試驗規範………………………………………….3-23
表3.14成型填縫劑之規範值…………………………………….….3-27
表3.15成型填縫劑Ⅰ型及Ⅱ型之尺寸…………………………….3-28
表4.1材料名稱及產地……………………………………………… 4-2
表4.2粒料性狀及規範值(底層及面層施工) ……………..……….4-3
表4.3粒料級配及規範……………………………………………… 4-3
表4.4改質瀝青規範………………………………………………… 4-5
表4.5橡膠瀝青試驗項目及採用試驗方法………………………… 4-5
表4.6改質瀝青混凝土(橡膠類)規範……………………………… 4-6
表4.7添加不同改質劑量之成效不同……………………………… 4-7
表4.8 改質瀝青(橡膠類)的基本配比種類及適用條件……………4-8
表4.9 改質瀝青混凝土(橡膠類)拌合量……………………………4-8
表4.10改質瀝青PI值之分析……………………………………… 4-9
表4.11工廠拌合自主檢查表……………………………………….4-10
表4.12施工自主檢查表……………………………………………..4-11
表4.13粘層施工自主檢查表……………………………………….4-12
表4.14改質瀝青瀝青土(橡膠類)品質檢驗表…………………….4-12
表4.15 改質瀝青混凝土平坦度規範值……………………………4-13
表4.16滑動磨擦係數規定值……………………………………….4-13
表4.17鋪面完成後之厚度應符合下表之規定……………………..4-15
表5.1使用材料名稱及產地………………………………………….5-2
表5.2粒料試驗項目及規範值(底層及面層施工) ………………...5-3
表5.3石灰物性表……………………………………………………5-3
表5.4石灰粒料徑規範值……………………………………………5-4
表5.5 AC 20~40 直餾瀝青(針入度20~40)之規範值……………5-5
表5.6 湖瀝青規範值………………………………………………...5-5
表5.7 AC 20~40:T.L.A=70:30高斯瀝青混凝土試驗成果與規範值比 較………………………………………………………………5-6
表5.8高斯瀝青混凝土之級配規格及工作拌合公式………………5-6
表5.9不同鋼橋其合成粒級配之比較………………………………5-7
表5.10 高斯瀝青混凝土配合設計試驗結果……………………….5-8
表5.11基準瀝青含量計算………………………………………….5-11
表5.12瀝青含油量與彎曲斷裂應變(1*10-3)及動穩定值關係….5-11
表5.13基準瀝青含量之混合物高斯瀝青混凝土性質..…………..5-11
表5.14五種試驗項目表…………………………………………….5-12
表5.15工廠拌合自主檢查表……………………………………….5-18
表5.16工地施工自主檢查表……………………………………….5-23
表5.17 高斯瀝青混凝土品質自主檢查表…………………………5-29
表5.18 AC 20~40: 湖瀝青=70:30之高斯瀝青混凝土試驗成果………………………………… …………………..……5-30
表5.19粒料拌合公式之比較………………………………………..5-31
表5.20 級配之粒徑比較表…………………………………………5-32
表5.21 不同配比之高斯瀝青混凝土試驗結果………………….5-32
表5.22 配比(75:25)相同之橋樑,比較粒料過篩百分率、性質、
含油量………………………………………………….……5-33
表6.1防水層結構比較………..……………………………………...6-3
表 6.2施工條件之比較……………………………………………….6-3
表6.3使用材料之需求比較及來源表……………………..………...6-4
表6.4骨材檢驗比較表………………………………………………..6-5
表6.5各種工法使用瀝青材料性狀其規範比較…………………….6-6
表6.6瀝青混凝土混合物檢驗比較表………………………………..6-7
表6.7各種工法拌合條件比較………………………………………..6-9
表6.8生產品管檢驗表……………………………………………….6-10
表6.9材料運輸各種工法之比較…………………………………….6-10
表6.10施工機械各種工法之比較…………………………………...6-11
表6.11工廠品管之檢驗方式---各種工法之比較…………………...6-11
表6.12工地之檢驗方式---各種工法之比較………………………...6-12
表6.13單價分析---B、C二種工法之比較………………………....6-13
表6.14維修方法(成本考量)---A、B、C工法之比較…….……….6-15
附 錄
A.鋼版黏劑(接著層) (黏結層)材料規格及參考試驗法…附錄-1
1.(不不揮發部分)鋼板黏劑蒸發殘留量試驗…………附錄-2
2.鋼板黏劑黏滯度試驗…………………………………附錄-3
3.鋼板黏劑工作性試驗…………………………………附錄-4
4.鋼板黏劑乾燥時間與硬化時間試驗………………....附錄-5
5.鋼板黏劑耐彎曲性試驗………………………………附錄-6
6.鋼板黏劑耐鹽水性試驗……………………….……...附錄-7
B.防水層黏結劑(黏貼防水席瀝青) (黏貼防水膜之瀝青)
之參考試驗法……………………………….………….附錄-8
1.防水層黏結劑蒸發後軟化點試驗……………………附錄-9
2.防水層黏結劑蒸發後之針入度試驗………..………附錄-10
3.防水層黏結劑蒸發質量變化率試驗………………..附錄-11
4.防水層黏結劑閃火點試驗……………………….….附錄-12
5.防水層黏結計三氯乙烷可溶成分…………………..附錄-13
6.鋼板黏劑蒸發後之脆化點試驗……………………...附錄-14
7.防水層黏結劑垂流值試驗…………………………….附錄-15
8.防水層黏結劑加熱安定度試驗……………………….附錄-16
9.防水層黏結劑比重試驗……………………….….…...附錄-17
C.纖紗網(SLVER MESH)之詳細試驗規格表………………附錄-18
1.鋼版防水(織紗網)一.每捆之質量,二.每捆長度
,三.寬度,四.產品之單位質量之試驗……………...附錄-19
2.鋼版防水(織紗網)五.單位質量之試驗…………..附錄-20
3.鋼版防水(織紗網)六瀝青飽和率.七抗拉強度之試驗
……………………………………………………….....附錄-21
4.鋼版防水(織紗網)八.抗彎性能之試驗….………..附錄-22
5.鋼版防水(織紗網)九.加熱損失之試驗……..……附錄-23
6.鋼版防水(織紗網)十.瀝青透過時間之試驗……..附錄-24
D.防水蓆之試驗規格表………………………..…………...附錄-25
1.鋼版防水蓆(1)厚度試驗…………………….……..附錄-26
2.鋼版防水蓆(2)單位重量試驗……..……….………附錄-27
3.鋼版防水蓆(3)拉力強度試驗(4)最大荷重時之
伸長率試驗………………………………………….…附錄-28
4.鋼版防水蓆(5)低溫可撓性(長寬兩向)試驗……...附錄-29
5.鋼版防水蓆(6)吸水膨漲(長寬兩向)試驗………...附錄-30
6.鋼版防水蓆(7)加熱收縮(長寬兩向)試驗…………附錄-31
附錄圖目錄
圖1蒸發殘留量試驗流程圖…………………………………..…附錄-2
圖2賽氏黏度試驗流程圖……………..…………………………附錄-3
圖3工作性試驗流程圖…………..………………………………附錄-4
圖4乾燥與硬化時間試驗流程圖……….………………………附錄-5
圖5耐彎曲性試驗流程圖..………………………………………附錄-6
圖6耐鹽水性試驗流程圖……………..…………………………附錄-7
圖7蒸發後軟化點試驗流程圖…..………………………………附錄-9
圖8蒸發後針入度試驗流程圖…..……………………………..附錄-10
圖9蒸發質量變化率試驗流程圖…….………………………...附錄-11
圖10閃火點試驗流程圖…………………..……………………附錄-12
圖11三氯乙烷可溶成分試驗流程圖…..………………………附錄-13
圖12蒸發後之脆化點試驗流程圖..……………………………附錄-14
圖13垂流值試驗流程圖..………………………………………附錄-15
圖14加熱安定度試驗流程圖…..………………………………附錄-16
圖15防水層黏結劑比重試驗流程圖………..…………………附錄-17
圖16織紗網每捆之質量、每捆長度、寬度、產品之單位質量試驗流程圖………………………………………….. ………………..附錄-19
圖17織紗網織布之單位質量試驗流程圖…………………….附錄-20
圖18纖紗網抗拉強度試驗流程圖…………..…………………附錄-21
圖19測定織紗網之折彎性能流程圖…..………………………附錄-22
圖20纖紗網加熱損失試驗流程圖……..…………….………...附錄-23
圖21織紗網之瀝青透過時間試驗流程圖…..………….……...附錄-24
圖22防水蓆厚度試驗流程圖….….….………………….……附錄-26
圖23防水蓆單位重量試驗流程圖.…..…………………..……附錄-27
圖24防水蓆拉力強度、最大荷重時之伸長率驗流程圖...….附錄-28
圖25防水蓆低溫可撓性試驗流程圖……………………………附錄-29
圖26防水蓆、吸水膨漲低溫可撓性試驗流程圖..…………...附錄-30
圖27防水蓆、加熱收縮試驗流程圖……………………………附錄-31
附錄表目錄
附錄A表1鋼版黏劑試驗項目、材料規格及參考試驗法……附錄-1
附錄B表2防水層黏結劑試驗項目、規定值、及引用之試驗方法表…………………………………………………………………...附錄-8
附錄C表3纖紗網SLVER MESH之試驗項目、規定值、及引用之
試驗方法表…………………………………... ………………….附錄-18
附錄D表4防水蓆之試驗規格表…………………………….…附錄-25 |
參考文獻 |
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4.多田宏行編著,"鋼床鈑鋪裝的設計與施工",鹿島出版會, pp95~97,pp134~139,平成2年。
5.楊金澤,中華大學碩士論文"鋼床鈑鋪面材料特性研究",民國八十九年六月。
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10.林志棟"瀝青混凝土配合設計與其原理", 科技圖書公司(P40,79) ,民國七十五年。
11.姜榮彬著"鋼版橋房防蝕鋪裝篇",民國九十年五月。
12.明石跨海大橋"鋼床鈑舖設高斯瀝青混凝土"施工見習資料,民國八十六年九月。
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28.中央圖書館,"全國博碩士論文摘要檢索系統",(查詢有關高斯柏油資料),2001。 |
指導教授 |
林志棟(Jyh-Dong Lin)
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審核日期 |
2001-7-16 |
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