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論文

High temperature gas-cooled reactors

武田 哲明*; 稲垣 嘉之; 相原 純; 青木 健; 藤原 佑輔; 深谷 裕司; 後藤 実; Ho, H. Q.; 飯垣 和彦; 今井 良行; et al.

High Temperature Gas-Cooled Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.5, 464 Pages, 2021/02

https://doi.org/10.1016/C2018-0-05383-9

本書は、原子力機構における今までの高温ガス炉の研究開発の総括として、HTTRの設計、燃料、炉内構造物や中間熱交換器などの要素技術の開発、出力上昇試験、950$$^{circ}$$Cの高温運転、安全性実証試験などの運転経験及び成果についてまとめたものである。また、HTTRでの知見をもとに、商用炉の設計、高性能燃料、ヘリウムガスタービン、ISプロセスによる水素製造などの要素技術開発の現状について記述しており、今後の高温ガス炉の開発に非常に有用である。本書は、日本機械学会の動力エネルギーシステム部門による化石燃料及び原子力によるエネルギーシステムの技術書のシリーズの一冊として刊行されるものである。

論文

教育訓練用バーチャルリアリティシステムのリフレッシュプロジェクト

沼田 将明; 小倉 雄一*; 中川 陽介; 井上 尚子

第41回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 3 Pages, 2020/11

JAEA/ISCNでは核不拡散・保障措置及び核セキュリティトレーニングにおいてバーチャル・リアリティ(VR)システムを活用している。現行の投影用ワークステーションのOSはWindows 7であり2019年度から2年間かけてWindows 10へ更新するが、複雑なシステムをトレーニングや視察への影響を最小限に抑えつつ更新する必要がある。これを踏まえて立案した更新計画及びその1年目の成果について報告する。

論文

核物質防護実習フィールドのバーチャルツアー開発と利用の展望

中川 陽介; 助川 秀敏; 直井 洋介; 井上 尚子; 野呂 尚子; 奥田 将洋

第41回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2020/11

JAEA/ISCNの核物質防護実習フィールド(PPフィールド)は核セキュリティトレーニングにおいて有効なツールである。新型コロナウイルス感染症の拡大を受けてオンライントレーニングの開発に取り組んでいるが、その中でPPフィールドを用いた実習に代わる効果的なツールとして、そのバーチャルツアーの開発も進めている。本論文では、この開発状況とバーチャルツアーの特徴を生かした効果的な利用の展望について報告する。

論文

Investigation of countermeasure against local temperature rise in vessel cooling system in loss of core cooling test without nuclear heating

小野 正人; 清水 厚志; 近藤 誠; 島崎 洋祐; 篠原 正憲; 栃尾 大輔; 飯垣 和彦; 中川 繁昭; 高田 昌二; 沢 和弘

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 2(4), p.044502_1 - 044502_4, 2016/10

https://doi.org/10.1115/1.4032478

HTTRを用いた炉心冷却喪失試験は、物理現象の効果によってシビアアクシデントを起こさない固有の安全性を有する高温ガス炉を研究する安全評価コードの検証のため、制御棒を挿入せず、炉容器冷却設備を停止して炉心冷却を喪失させるものである。炉容器冷却設備は熱放射や熱伝達によって高温となった原子炉圧力容器を冷却することにより原子炉の残留熱や崩壊熱を除去するものである。試験では、原子炉の安全性は維持されるものの、炉容器冷却設備の熱反射板による水冷管の冷却効果が届かない箇所の局所的な温度が長期使用の観点から制限値を上回ると考えられる。試験は炉容器冷却設備を停止し核熱を用いずガス循環機による入熱のみで実施され、その結果、最高使用温度より十分低い温度ではあるが局所的に温度の高い箇所を特定し、冷却水の自然循環の冷却効果に十分な効果は無く、冷却管の温度を1$$^{circ}$$C下げるのみであることを見出した。そして、HTTRの再稼働後にすぐに実施される炉心冷却喪失試験に向けた新しく適切で安全な手順を確立した。

論文

Investigation of characteristics of natural circulation of water in vessel cooling system in loss of core cooling test without nuclear heating

高田 昌二; 清水 厚志; 近藤 誠; 島崎 洋祐; 篠原 正憲; 関 朝和; 栃尾 大輔; 飯垣 和彦; 中川 繁昭; 沢 和弘

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

HTTRを使った炉心冷却喪失試験では、原子炉の固有の安全性を確認するとともに、自然現象によりより安全を確保できることを示すため、炉心に制御棒を挿入せず、また、VCSを停止させて原子炉の強制冷却を停止させる。試験では、VCSの熱反射板のついていない水冷管に、原子炉の安全上問題とはならないが、財産保護の観点から局所的な温度上昇が懸念された。非核加熱試験を通して、局所的な温度上昇点が確認され、最高使用温度よりは低いが運転上の管理制限値を超える可能性のあることが分かった。冷却水の自然循環による冷却効果は1$$^{circ}$$C以内であった。このため、再稼働後早期に試験を実施するための安全確実な試験方法を確立した。

報告書

HTTRのコールド試験による設備健全性の再確認

小野 正人; 篠原 正憲; 飯垣 和彦; 栃尾 大輔; 中川 繁昭; 島崎 洋祐

JAEA-Technology 2013-042, 45 Pages, 2014/01

JAEA-Technology-2013-042.pdf:10.51MB

HTTRは東北地方太平洋沖地震後の確認試験から約2年経過しており、その間に発生した余震や経年による損傷・劣化等の影響を受け、動的機器等の機能、配管・容器等の気密性、制御系の機能等の健全性が維持されているかは未確認であった。それらの健全性を確認するため、設備を起動して取得したプラントデータを過去のデータと比較することで異常の有無を評価した。その結果、冷却設備の全てのデータに異常は認められず、動的機器等の機能、配管・容器等の気密性、制御系の機能等の健全性が維持されていることを確認した。

報告書

HTTRの熱利用系負荷変動試験の予備検討,2

栃尾 大輔; 齋藤 賢司; 島崎 洋祐; 中川 繁昭

JAEA-Technology 2011-033, 43 Pages, 2012/02

JAEA-Technology-2011-033.pdf:16.44MB

現在、高温ガス炉水素製造システムの熱利用系の熱負荷変動時における原子炉システムの安定性を実証するため、HTTRを用いた熱負荷変動試験を計画している。前報では、ACLファン停止試験について検討を行い、ある条件範囲内で試験実施が可能であり、コードの検証・実証に必要となるデータを提供できることを確認した。本報では、ACLに送られる加圧水流量を変化させることにより熱負荷変動を与えるACL加圧水流量変動試験について、試験実施可能な条件を調べるために予備検討を行った。その結果、HTTRを用いたACL加圧水流量変動試験は、ある条件範囲内で試験を実施することが可能であることを確認し、高温ガス炉を用いた革新的水素製造システムで熱負荷が変動した場合の原子炉システムの応答挙動解析コードの検証・実証に必要となるデータを提供できることを確認した。

報告書

HTTRの熱利用系負荷変動試験の予備検討

栃尾 大輔; 齋藤 賢司; 島崎 洋祐; 中川 繁昭

JAEA-Technology 2011-018, 43 Pages, 2011/06

JAEA-Technology-2011-018.pdf:2.44MB

HTTRは1998年の初臨界達成後、出力上昇試験を経て、現在、安全性実証試験等を行っている。第2期中期計画において、高温ガス炉水素製造システムの熱利用系の熱負荷変動時における原子炉システムの安定性を実証するため、HTTRを用いて熱利用系負荷変動試験を計画している。本報では、試験実施可能な条件を調べるために、HTTRを用いた熱負荷変動試験の予備検討を行った。その結果、HTTRを用いたACLファン停止試験は、ある条件範囲内で試験を実施することが可能であることを確認し、高温ガス炉を用いた革新的水素製造システムで熱負荷が変動した場合の原子炉システムの応答挙動解析コードの検証・実証に必要となるデータを提供できることを確認した。

論文

Pulse radiolysis study on free radical scavenger edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one), 2; A Comparative study on edaravone derivatives

端 邦樹; Lin, M.; 勝村 庸介*; 室屋 裕佐*; Fu, H. Y.*; 山下 真一; 中川 秀彦*

Journal of Radiation Research, 52(1), p.15 - 23, 2011/01

https://doi.org/10.1269/jrr.10060
 被引用回数：18 パーセンタイル：61.61(Biology)

A comparative study using the pulse radiolysis technique was carried out to investigate transient absorption spectra and rate constants for the reactions of OH radical and N$$_{3}$$ radical with edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one) and its four analogue compounds, 1,3-dimethyl-2-pyrazolin- 5-one, 3-methyl-1-(pyridin-2-yl)-2-pyrazolin-5-one, 1-phenyl-3-trifluoromethyl-2-pyrazolin-5-one and 1-(4-chlorophenyl)-3-ethyl-2-pyrazolin-5-one. The results showed that, unlike reaction mechanisms previously proposed, the phenyl group of edaravone played an important role in the reaction with OH radical and OH adducts to the phenyl group were formed. Quantum chemical calculations also strongly supported this attribution and suggested that the most favorable site for attacks by OH radical is the ortho position of the phenyl group. Moreover, the rate constants for the reactions of edaravone and its analogues towards OH radical and N$$_{3}$$ radical were about 8.0$$times$$10$$^{9}$$, and 4.0$$times$$10$$^{9}$$ dm$$^{3}$$ mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$, respectively. Edaravone displayed higher reactivity compared to the others, in contrast a previous report in which 3-methyl-1-(pyridin-2-yl)-2-pyrazolin-5-one showed the highest reactivity towards OH radical.

報告書

実用高温ガス炉の開発に必要なHTTRを用いた試験の予備検討

後藤 実; 高松 邦吉; 中川 繁昭; 植田 祥平; 濱本 真平; 大橋 弘史; 古澤 孝之; 齋藤 賢司; 島崎 洋祐; 西原 哲夫

JAEA-Technology 2009-053, 48 Pages, 2009/10

JAEA-Technology-2009-053.pdf:3.41MB

実用高温ガス炉開発に必要な各種の特性・実証データを取得するため、高温工学試験研究炉(HTTR: High Temperature engineering Test Reactor)を用いた試験について予備検討を行った。本検討では、核熱供給特性試験,燃焼炉心試験,制御棒引抜試験(反応度投入試験),安全性実証試験,燃料特性試験,環状炉心試験,燃料限界照射試験,トリチウム測定試験,高温機器の健全性確認試験を提案し、実用高温ガス炉に必要とされる諸要件とそれを確認・確証する方策についてとりまとめた。このうち、燃焼炉心試験、及び安全性実証試験については、実測データと比較するために事前解析を行って予測データを取得した。また、実用高温ガス炉の炉心として採用される環状炉心の試験については、HTTRの2次燃料を用いた4種類の環状炉心について炉心計算を行って核的な成立性を示した。

論文

Measurements of neutron capture cross section of $$^{237}$$Np for fast neutrons

原田 秀郎; 中村 詔司; 初川 雄一; 藤 暢輔; 木村 敦; 石渡 祐樹*; 安見 厚志*; 間渕 幸雄*; 仲川 勉*; 岡村 和夫*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 46(5), p.460 - 468, 2009/05

https://doi.org/10.3327/jnst.46.460
 被引用回数：4 パーセンタイル：32.89(Nuclear Science & Technology)

弥生炉の高速中性子を用い、約0.1mgの微量サンプルを用いて高速中性子の捕獲断面積を測定する技術を開発し、その有効性を高速中性子に対する$$^{237}$$Npの中性子捕獲断面積を測定することにより実証した。測定手法としては放射化法を適用し、中性子捕獲反応で生成する$$^{238}$$Npの生成量を、これからの崩壊$$gamma$$線をGe検出器で測定することにより測定した。モンテカルロ計算で得られた照射場の中性子束強度は、同時に照射したAuモニターの放射化量により校正した。核データライブラリーに収められている$$^{237}$$Npの中性子捕獲断面積のエネルギー依存性情報より、本測定で導出される中性子捕獲断面積及び対応する中性子エネルギーの代表点を求めた。この結果、0.214$$pm$$0.009MeVにおいて0.80$$pm$$0.04bという5%の精度での測定値を得た。この結果は、ENDF/B-VII.0の評価値と一致するが、JENDL-3.3のそれより15%、JENDL/AC-2008のそれよりも13%大きくなることを示した。

論文

Pulse radiolysis study on free radical scavenger edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one)

Lin, M.; 勝村 庸介; 端 邦樹; 室屋 裕佐*; 中川 恵一*

Journal of Photochemistry and Photobiology B; Biology, 89(1), p.36 - 43, 2007/11

The reactions between edaravone and various one-electron oxidants such as OH, N$$_{3}$$, Br$$_{2}$$$$^{-}$$, and SO$$_{4}$$$$^{-}$$ radical have been studied by pulse radiolysis techniques. The transient species produced by the reaction of edaravone with OH radical shows an absorption band with $$lambda$$$$_{rm max}$$ = 320 nm, while the oxidation by N$$_{3}$$, Br$$_{2}$$$$^{-}$$, SO$$_{4}$$$$^{-}$$ and CCl$$_{3}$$OO results in an absorption band with $$lambda$$$$_{rm max}$$ = 345 nm. Different from the previous reports, the main transient species by the reaction of edaravone with OH radical in the absence of O$$_{2}$$ is attributed to OH-adducts. At neutral condition (pH 7), the rate constants of edaravone reacting with OH, N$$_{3}$$, SO$$_{4}$$$$^{-}$$, CCl$$_{3}$$OO, and $$rm e_{ag}^{-}$$ are estimated to be 8.5$$times$$10$$^{9}$$, 5.8$$times$$10$$^{9}$$, 6$$times$$10$$^{8}$$, 5.0$$times$$10$$^{8}$$ and 2.4$$times$$10$$^{9}$$ dm$$^{3}$$ mol$$^{-1}$$s$$^{-1}$$, respectively. From the pH dependence on the formation of electron adducts and on the rate constant of edaravone with hydrated electron, the pKa of edaravone is estimated to be 6.9$$pm$$0.1.

論文

Free radical scavenger edaravone suppresses X-ray-induced apoptosis through p53 inhibition in MOLT-4 cells

笹野 仲史*; 榎本 敦*; 細井 義夫*; 勝村 庸介; 松本 義久*; 白石 憲史郎*; 宮川 清*; 井垣 浩*; 中川 恵一*

Journal of Radiation Research, 48(6), p.495 - 503, 2007/11

https://doi.org/10.1269/jrr.07061
 被引用回数：18 パーセンタイル：51.76(Biology)

Edaravone, a clinical drug used widely for the treatment of acute cerebral infarction, is reported to scavenge free radicals. In the present study, we investigated the radioprotective effect of edaravone on X-ray-induced apoptosis in MOLT-4 cells. Apoptosis was determined by the dye exclusion test, Annexin V binding assay, cleavage of caspase, and DNA fragmentation. We found that edaravone significantly suppressed the X-ray-induced apoptosis. The amount of intracellular ROS production was determined by the chloromethyl-2',7'-dichlorodihydro-fluorescein diacetate system. We found that the intracellular ROS production by X-irradiation was completely suppressed by the addition of edaravone. The accumulation and phosphorylation of p53 and the expression of p21$$^{WAF1}$$, a target protein of p53, which were induced by X-irradiation, were also suppressed by adding edaravone. We conclude that the free radical scavenger edaravone suppresses X-ray-induced apoptosis in MOLT-4 cells by inhibiting p53.

口頭

パルスラジオリシス法を用いた脳梗塞用薬剤エダラボンとその誘導体の抗酸化性の研究

端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*

no journal, , 

エダラボンは、脳梗塞時に発生するOHなどの活性酸素と反応し、生体組織を活性酸素の毒性から防護すると考えられ、臨床で使用されている抗酸化性薬剤である。また、その高いラジカル捕捉性から最近では放射線防護剤としての効果も期待されているが、ラジカルとの反応性研究は少ない。防護剤としての妥当性を検討するため、これまではエダラボンのラジカルとの反応性を反応速度定数の面から調べてきた。また、最近ではエダラボンの抗酸化性に着目して、反応性が高いエダラボン誘導体を開発する研究も行われている。ESRを用いたエダラボン誘導体の抗酸化性の研究から、効果的な誘導体も示唆されている。本研究では、3種類のエダラボン誘導体を用い、OHとの反応をパルスラジオリシス法によって測定し、ESRによる実験の報告結果と比較、その妥当性を検討した。

口頭

放射化法による高速中性子捕獲断面積の研究

中村 詔司; 藤 暢輔; 木村 敦; 初川 雄一; 原田 秀郎; 石渡 祐樹*; 斉藤 勲*; 安見 厚志*; 間渕 幸雄*; 仲川 勉*; et al.

no journal, , 

放射性廃棄物核種の高速中性子捕獲断面積を系統的に整備することを目的とし、東京大学弥生炉を用いてAl, Fe, In, Ti等の安定核種を照射して、照射位置における高速中性子スペクトルに対する反応率を調べた。また、$$^{48}$$Ti, $$^{47}$$Ti, $$^{46}$$Ti等の安定核種を例にして、その高速中性子捕獲断面積(核分裂スペクトル平均断面積)の測定を行った。本発表では、実験の詳細について報告するとともに、過去の実験値・評価値と比較し、議論する。

口頭

パルスラジオリシス法を用いたエダラボン誘導体の抗酸化性の研究

端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*

no journal, , 

脳梗塞用薬剤であるエダラボンとその誘導体の抗酸化性を、パルスラジオリシス法を用いて測定した。エダラボンと酸化性ラジカルとの反応性から、OHラジカルの反応の特異性が示唆された。また、エダラボン誘導体とOHラジカルとの反応速度定数の評価を、生成物の直接測定やDMPOを用いた競争反応によって測定した。

口頭

A Study on free radical scavenging properties of edaravone and its derivatives by pulse radiolysis

端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*

no journal, , 

To help for a better understanding about the mechanism of oxidation reactions of edaravone, the transient absorption spectrum and reactivity of edaravone towards various oxidative radicals ($$^{.}$$OH, N$$_{3}$$$$^{.}$$, Br$$_{2}$$$$^{.-}$$, SO$$_{4}$$$$^{.-}$$, and CCl$$_{3}$$O$$_{2}$$$$^{.}$$) are studied by pulse radiolysis techniques. The spectrum of its reaction with $$^{.}$$OH is quite different from those with the other oxidizing radicals, because the main transient is of OH-adducts for OH reaction while it is of electron-transfer or H-abstraction for the others. The rate constants of the reaction with $$^{.}$$OH, N$$_{3}$$$$^{.}$$, SO$$_{4}$$$$^{.-}$$, and CCl$$_{3}$$O$$_{2}$$$$^{.}$$ are estimated to be 8.7$$times$$10$$^{9}$$, 5.4$$times$$10$$^{9}$$, 6.0$$times$$10$$^{8}$$, and 5.1$$times$$10$$^{8}$$ M$$^{-1}$$s$$^{-1}$$, respectively. Moreover the rate constants of the reaction of some edaravone derivatives with $$^{.}$$OH are estimated.

口頭

パルスラジオリシス法による脳梗塞用薬剤エダラボンの酸化性ラジカルとの反応性の研究

端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*

no journal, , 

エダラボンは、脳虚血-再灌流時において発生する活性酸素を除去するラジカルスカベンジャーであり、2001年より国内で使用されている脳梗塞用薬剤である。その反応性を調べるため、パルスラジオリシス法を用いてエダラボン水溶液中にさまざまなラジカルを選択的に発生させ、エダラボンと酸化性ラジカルとの反応性を直接的に観測した。反応させたラジカルは$$^{.}$$OH, N$$_{3}$$$$^{.}$$, Br$$_{2}$$$$^{.-}$$, SO$$_{4}$$$$^{.-}$$, CCl$$_{3}$$O$$_{2}$$$$^{.}$$である。この測定によって、エダラボンとラジカルとの反応速度定数を算出し、生成する反応中間体の吸収スペクトルを得た。N$$_{3}$$$$^{.}$$, Br$$_{2}$$$$^{.-}$$, SO$$_{4}$$$$^{.-}$$, CCl$$_{3}$$O$$_{2}$$$$^{.}$$によるエダラボンの酸化による中間生成物は同一の吸収スペクトルを示し、吸収ピークは$$lambda$$$$_{max}$$=345nm ($$varepsilon$$$$_{345nm}$$=2600M$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$)となった。一電子引き抜き反応によるエダラボンラジカルの生成と考えられる。一方、$$^{.}$$OHとの反応では、吸収ピークは$$lambda$$$$_{max}$$=320nm($$varepsilon$$$$_{320nm}$$=4900M$$^{-1}$$cm$$^{-1}$$)となり、特異的なスペクトルを示した。$$^{.}$$OHとほかの酸化性ラジカルとでは異なる反応中間体を生成しているということが示唆される。これは、脱気下において$$^{.}$$OHが二重結合への付加反応を起こしているものと考えられる。反応速度定数は、$$^{.}$$OH, N$$_{3}$$$$^{.}$$, SO$$_{4}$$$$^{.-}$$, CCl$$_{3}$$O$$_{2}$$$$^{.}$$それぞれについて8.5$$times$$10$$^{9}$$, 5.4$$times$$10$$^{9}$$, 6.0$$times$$10$$^{8}$$, 5.1$$times$$10$$^{8}$$M$$^{-1}$$s$$^{-1}$$と得られた。

口頭

$$^{237}$$Npの高速中性子捕獲断面積測定

原田 秀郎; 中村 詔司; 初川 雄一; 藤 暢輔; 木村 敦; 石渡 祐樹*; 安見 厚志*; 間渕 幸雄*; 仲川 勉*; 岡 芳明*

no journal, , 

弥生炉の高速中性子場で$$^{237}$$Npを照射し、$$^{238}$$Npの生成量をGe検出器で測定することにより、$$^{237}$$Npの高速中性子に対する中性子捕獲反応率を導出した。中性子束のモニターには、Auを用いた。高速炉スペクトルを用いた測定手法の有効性、及び得られた結果と従来の測定値・評価値との比較を議論した。放射化法を適用することにより、微量なサンプル量で放射性核種の高速中性子捕獲反応率が導出可能であることを実証した。測定で得られた反応率は、高速中性子領域での中性子捕獲断面積評価値の検証に役立つことを示した。

口頭

パルスラジオリシス法を用いたエダラボン誘導体の反応性研究

端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*

no journal, , 

脳梗塞時に発生する活性酸素,フリーラジカルを除去する作用があることから2001年より国内において臨床で使用されているエダラボンは、その優れた抗酸化性から、放射線防護剤としての利用も検討され、研究されている。最近ではエダラボン同様の反応性を期待されたエダラボン誘導体についての研究開発も行われており、ESRによる実験で、フェニル基を2-ピリジル基で置換した誘導体がエダラボンよりはるかに優れたOHラジカルとの反応性を示すという報告もなされている。エダラボンやその誘導体とOHなどの水の放射線分解生成物との反応性を明らかにすることは、放射線防護剤の研究において重要であり、本研究ではその反応初期過程を観測することを目的としてパルスラジオリシス法による測定を行った。その結果、ピリジン環を持つエダラボン誘導体について、DMPOを競争剤に用いた測定で得られた速度定数が直接測定した値の2倍程度の値を示した。ピリジン環を持つエダラボン誘導体がスピントラップ剤DMPOと相互作用し、OHラジカルとの反応性に影響を与えているものと考えられる。

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