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偏微分方程式に対する非標準的な有限要素近似解法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11440027
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関電気通信大学

研究代表者

加古 孝  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (30012488)

研究分担者 田端 正久  九州大学, 大学院・数理学研究科, 教授 (30093272)
河原田 秀夫  千葉大学, 工学部, 教授 (90010793)
大塚 厚二  広島国際学院大学, 工学部, 教授 (30141683)
張 紹良  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20252273)
中尾 充宏  九州大学, 大学院・数理学研究科, 教授 (10136418)
竹田 辰興  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (60272746)
牛島 照夫  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (10012410)
菊地 文雄  東京大学, 大学院・数理科学研究科, 教授 (40013734)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
2001年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2000年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1999年度: 10,000千円 (直接経費: 10,000千円)
キーワード有限要素法 / 放射散乱問題 / 領域分割法 / デイリクレ・ノイマン写像 / 基本解近似解法 / 地球マントル流 / ニューロ計算 / 精度保証付き計算 / ディリクレ・ノイマン写像 / 亀裂進展問題 / 四面体一次要素 / 特異行列 / 外部放射問題 / 構造音場連成問題 / クリロフ部分空間法 / ヘルムホルツ方程式 / 放射境界条件 / 固有値問題 / 多層流 / 混合法 / 地球マントル対流
研究概要

非標準的な有限要素法を中心とする諸問題を研究し次のような研究成果を得た。代表者の加古は、外部無限領域での波動伝播について研究し、混合法的定式化による非局所作用素のディリクレ・ノイマン写像の非標準的有限要素近似法を見出し、2次元放射問題に対する高い波数まで有効な計算手法を開発した。応用として、音声発生問題における周波数応答で実際の母音に近いフォルマントの形状を計算出来るようになった。また、シェルなどの構造体と音場の連成問題に対する数値計算手法を開発した。さらに、有限要素法近似における本質的スペクトルの重要性を明らかにした。研究分担者の牛島は、円外帰着波動問題の基本解近似解法を研究し収束性と誤差評価に関する結果を得た。大塚は、FreeFem+プロジェクトで、マニュアルの作成や操作環境などの研究を行った。河原田は、海岸への油の付着浸透現象の数理モデルの構築と数値計算、その応用を研究した。菊地は、板曲げ問題などで新有限要素の開発と数値的応用例を与え、Nedelecの辺要素について数値解析的研究を行った。小山は、3次元外部ヘルムホルツ問題の仮想領域法とシュワルツの交互法を組み合わせた有限要素計算法を考案し解の一意可解性に関する結果を得た。竹田と福原は、階層型ニューラルネットワークによる偏微分方程式の近似解法の研究を進めた。田端は、地球マントル対流問題を3次元球殻領域で解く有限要素スキームを作成してその誤差評価を与え、数値シミュレーションを行った。張は、新しい積型反復法の開発、可変的前処理の提案、特異な行列への適用とその収束性の保証などを行った。中尾は、精度保証付き有限要素計算法のさまざまな問題への適用を進めた。三好は、亀裂の伸展方向と曲率を定める式を提案しその性質について議論した。山本は、有限要素法の近似能力を行列の一般固有値問題に還元することにより精度保証付きで評価する方法を研究した。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (70件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (70件)

  • [文献書誌] KAKO, T., KANO, T., LIU, X.-J., YAMASHITA, T.: "Domain decomposition method applied to radiation problems"Proceedings of 12th DDM International Conference, DDM.org. 381-392 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] NASIR, H.M., KAKO, T.: "Fictitious domain method for structural-acoustic coupling problem in unbounded region"Theoretical and Applied Mechanics. 50. 391-401 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] KAKO, T., NASIR, H.M.: "Essential spectrum and mixed type finite element method"Lecture Notes in Computational Science and Engineering, Proceedings of MSCOM. 19. 155-167 (2002)

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  • [文献書誌] 牛島照夫: "二次元外部ラプラス問題のFEM-CSM近似解の誤差評価"京都大学数理解析研究所講究録. 1198. 122-127 (2001)

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  • [文献書誌] Ushijima, T.: "FEM-FSM combined method for 2D exterior Laplace and Helmholtz problems"Proceedings of 12th International Conference on Domain Decomposition Methods, DDM.org. 223-230 (2001)

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  • [文献書誌] Ohtsuka, K.: "Theoretical and numerical analysis on 3-dimensional brittle fracture"Lecture Notes in Computational Science and Engineering. 19. 233-251 (2001)

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  • [文献書誌] Chan, T., Kako, T., Kawarada, H., Pironneau, O.(Ed.): "Proceedings of 12th International Conference on Domain Decomposition Methods"DDM.org. 453 (2001)

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  • [文献書誌] KAKO, T. and NASIR, H.M.: "Essential spectruma nd mixed type finite element method"Lecture Notes in Computational Science and Engineering, Proceedings of MSCOM. Vol.19. 155-167 (2002)

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  • [文献書誌] KAKO, T., KANO, T., LIU, X.-J. and YAMASHITA, T.: "Domain decomposition method applied to radiation problems"Proceedings of 12th DDM International Conference DDM. org.. 381-392 (2001)

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  • [文献書誌] NASIR, H.M. and KAKO, T.: "Fictitious domain method for structural-acoustic coupling problem in unbounded region"Theoretical and Applied Mechanics. Vol.50. 391-401 (2001)

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  • [文献書誌] Kako, T. and Kano, T.: "Finite element method for the Helmholtz equation and numerical simulation of the wave propagation in vocal tract"GAKUTO International Series, Mathematical Sciences and Applications, Advances in numerical mathematics. Vol.12. 55-65 (1999)

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  • [文献書誌] Ushijima, T.: "FEM-FSM combined method for 2D exterior Laplace and Helmholtz problems"Proceedings of 12th DDM International Conference, DDM. org. 223-230 (2001)

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  • [文献書誌] Ohtsuka, K.: "Theoretical and numerical analysis on 3-dimensional brittle fracture"Lecture Notes in Computational Science and Engineering. Vol.19. 233-251 (2001)

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  • [文献書誌] Kikuchi, F.: "Theoretical analysis of Nedelec's edge elements"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. Vol.18. 321-333 (2001)

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  • [文献書誌] Suito, H. and Kawarada, H.: "Shape Optimization for an acoustic problem"Proceedings of 12th DDM International Conference, DDM. org. 445-45t3 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakao, M.T. and Yamamoto, N.: "A guaranteed bound of the optimal constant in the error estimates for linear triangular element"Computing. Vol.15. 165-173 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakao, M.T., Yamamoto, N. and Nagatou, K.: "Numerical verificatiions of eigenvalues of second-order elliptic operators"Japan Journal of Industgrial and Applied Mathematics. Vol.16. 307-320 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tabata, T. and Suzuki, A.: "Mathematical modeling and numerical simulation of Earth's mantle convection"Lecture Notes in Computational Science and Engineering. Vol.19. 219-231 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suzuki, A., Tabata, M. and Honda, S.: "Numerical solution of an unsteady earth's mantle convection porblem by a stabilized finite element method"Theoretical and Applied Mechanics. Vol.48. 371-378 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tabata, M. and Tagami, D.: "A finite elemnet analysis of a linearized problem of the Navier-Stokes equations with surface tension"SIAM Journal on Numerical Analysis. Vol.38. 387-402 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ma, X.-F., Fukuhara, M. and Takeda, T.: "Neural network CT image reconstruction method for small amount of projection data"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Vol.A449. 355-377 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyoshi, T.: "Direction and curvature of the cracks in two-dimensional elastic bodies"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. Vol.12. 295-307 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Zhang, S.-L., Wang, R.-H., Oyanagi Y. and Li, W.: "A Kind of Bivariate Cubic Splines and Related Linear Operators on Type-1 Triangulation"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. Vol.17. 391-402 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Minamoto, T., Yamamoto, N. and Nakao, M.T.: "Numerical verification method for solutions of the perturbed Geliand equation"Methods and Applications of Analysis. Vol.7. 251-262 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] KAKO, T., KANO, T., LIU, X.-J., YAMASHITA, T.: "Domain decomposition method applied to radiation problems"Proceedings of 12th DDM International Conference, DDM. org. 381-392 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] NSDIR, H. M., KAKO, T.: "Fictitious domain method for structural-acoustic coupling problem in unbounded region"Theoretical and Applied Mechanics. 50. 391-401 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] KAKO, T., NASIR, H. M.: "Essential spectrum and mixed type finite element method"Lecture Notes in Computational Science and Engineering, Proceedings of MSCOM. 19. 155-167 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 牛島照夫: "二次元外部ラプラス問題のFEM-CSM近似解の誤差評価"京都大学数理解析研究所講究録. 1198. 122-127 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Ushijima, T.: "FEM-FSM combined method for 2D exterior Lap lace and Helmholtz problems"Proceedings of 12th International Conference on Domain Decomposition Methods, DDM. org. 223-230 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Ohtsuka, K.: "Theoretical and numerical analysis on 3-dimensional brittle fracture"Lecture Notes in Computational Science and Engineering. 19. 233-251 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Suito, H., Kawarada, H.: "Shape Optimization for an acoustic problem"Proceedings of 12th International Conference on Domain Decomposition Methods, DDM. org. 445-453 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] kawarada, h., Baba, E., Suito, H.: "Effect of wave breaking action on flows in tidal-flats"Notes on numerical fluid mechanics. 78. 275-289 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kikuchi, F.: "Theoretical analysis of Nedelec's edge elements"Japan J. Indust. Appl. Math.. 18. 321-333 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tabata, T., Suzuki, A.: "Mathematical modeling and numerical simulation of Earth's mantle convection"Lecture Notes in Computational Science and Engineering. 19. 219-231 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nakao, M.T., Yamamoto, N.: "A guaranteed bound of the optimal constant in the error estimates for linear triangular element"Computing. 15. 165-173 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nakao, M.T., Watanabe, Y., Yamamoto, N.: "Verified numerical computations for an inverse elliptic eigenvalue problem with finite data"Japan J. Indust. Appl. Math.. 18. 587-602 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Chan, T., kako, T., Kawarada, H., pironneau, O. (Ed.): "Proceedings of 12th International Conference on Domain Decomposition Methods"DDM.org. 453 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 加古孝,加納知聡: "Numerical methods for radiation and resonance problems"京都大学数理解析研究所講究録. 1145. 78-85 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kako,T. and Kano,T.: "Finite element method for the Helmholtz equation and numerical simulation of the wave propagation in vocal tract"GAKUTO International Series, Mathematical Sciences and Applications, Advances in numerical mathematics. 12. 55-63 (1999)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ushijima,T.: "FEM-FSM combined method for 2D exterior Laplace and Helmholtz problems"Domain Decomposition Methods in Science and Engineering, Proceedings of 12^<th>International Conference on DDM. (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ohtsuka,K.,Pironneau,O and Hecht,F.: "Theoretical and Numerical Analysis of Energy Release Rate in 2D Fracture"Information. 3・3. 303-315 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ohtsuka,K.and Khludnev,A.: "Generalized J-integral method for sensitivity analysis of static shape design"Control & Cybernetics. 29・2. 514-533 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Suito,H. and Kawarada,H.: "Shape Optimization for an Acoustic Problem"Domain Decomposition Methods in Science and Engineering, Proceedings of 12^<th>International Conference on DDM. 419-426 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kawarada,H.,Fujita,H. And Suito,H.: "Wave Breaking Phenomenon on the Shore and Coastal Ecosystems"GAKUTO International Series, Mathematical Sciences And Applications. 12. 65-74 (1999)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Koyama,D.: "A time-dependent numerical algorithm for the Helmholtz equation"京都大学数理解析研究所講究録. 1145. 113-120 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 馬笑峰,竹田辰興: "ニューラルネットワークによるCT 像再構成法"日本応用数理学会論文誌. 10・2. 145-161 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ma,X.-F.,Fukuhara,M.and Takeda,T.: "Neural network CT image reconstruction method for small amount of projection data"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A449. 366-377 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Tabata,M. and Tagami,D.: "A finite element analysis of a linearized problem of the Navier-Stokes equations with surface tension "SIAM Journal on Numerical Analysis. 38. 40-57 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Tabata,M. and Suzuki,A.: "A stabilized finite element method for the Rayleigh-Benard equations with infinite Prandtl number in a spherical shell"Computational Methods in Applied Mechanics and Engineering. 190. 387-402 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Nakao,M.T.,Lee,S.H. and Ryoo,C.S.: "Numerical verification of solutions for elasto-plastic torsion problems"Computers and Mathematics with Applications. 39. 195-204 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Nakao,M.T.: "Numerical verification methods for solutions of ordinary and partial differential equations"Numerical Functional Analysis and Optimization. To appear.

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Miyoshi,T.: "Direction and curvature of the cracks in two-dimensional elastic bodies"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. 12-2. 295-307 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Zhang,S.-L.,Wang,R.-H.,and Oyanagi Y. and Li,W.: "A Kind of Bivariate Cubic Splines and Related Linear Operators on Type-1 Triangulation"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. 17-3. 391-402 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Zhang,S.-L.,Y.Oyanagi and Sugihara,M.: "Necessary and Sufficient Conditions for Convergence of Orthomin (K) on Singular and Inconsistent Linear Systems"Numerische Mathematik. 87-2. 391-405 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Minamoto,T.,Yamamoto,N. and Nakao,M.T.: "Numerical verification method for solutions of the perturbed Gelfand equation"Methods and Applications of Analysis. 7. 251-262 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Edited by T.Kako and T.Watanabe: "Proceedings of 1999-Workshop on MHD Computations "Study on Numerical Methods Related to Plasma Confinement""National Institute of Fusion Science (NIFS). 174 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] KAKO, T.and KANO, T.: "Numerical simulation of wave propagation phenomena in vocal tract and domain decomposition method"Proceedings of the 11th International Conference on Domain Decomposition Methods in Greenwich, UK. 267-269 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 加古孝、加納知聡: "定常波動問題にたいする領域分割法とその応用"京都大学数理解析研究所講究録. 1129(掲載予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Nakao, M.T.,Yamamoto, N.and Nagatou, K.: "Numerical verifications of eigenvalues of second-order elliptic operators"Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics. 16. 307-320 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Nagatou K.,Yamamoto, N.and Nakao, M.T.: "An approach to the numerical verification of solutions for nonlinear elliptic problems with local uniqueness"Numerical Functional Analysis and Optimization. 20. 543-565 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Watanabe, Y.,Yamamoto, N.& Nakao, M.T.: "A numerical verification method of solutions for the Navier-Stokes equations"Reliable Computing. 5. 347-357 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 大塚厚二: "楕円形混合境界値問題における境界及び接合点に関する形状微分とその数値解析"日本応用数理学会論文誌. 9. 77-94 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ohtsuka, K.,Pironneau, O.and Hecht, F.: "Theoretical and numerical analysis of energy release rate in 2D fracture"Information. (掲載予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kawarada, H.and Suito, H.: "Hybridized Fuzzy and GAs Distributed Optimization Method"Proceedings of EUROGEN99,Jyvaskyla, Finland. 95-99 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kanayama, K.,Kikuchi, F.: "3-D eddy current computation using the Nedelec edge elements"Information. 2-1. 37-45 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部邦美,緒方秀敏,杉原正顕,張紹良,三井斌友: "特異な係数行列をもつ連立一次方程式に対するCR法の収束性"日本応用数理学会論文誌. 9巻1号. 1-13 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Itakura, K.and Tabata, M.: "An error analysis of streaklines as curves"Japan Journal of Industrial and Applied Methematics. 16. 1-23 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Suzuki, A.,Tabata, M.and Honda, S.: "Numerical solution of an unsteady earth's mantle convection problem by a stabilized finite element method"Theoretical and Applied Mechanics. 48. 371-378 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Edited by T.Kako and T.Watanabe: "Proceedings of 1998-Workshop on MHD Computations "Study on Numerical Methods related to Plasma Confinement""National Institute for Fusion Science (NIFS). 211 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 菊地文雄: "有限要素法概説[新訂版]"サイエンス社. 184 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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