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固体電気化学プロセスから発現する新しいエネルギーおよび情報変換

研究課題

研究課題/領域番号 16H06353
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 機能物性化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

阿波賀 邦夫  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10202772)

研究分担者 原田 潤  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (00313172)
吉川 浩史  関西学院大学, 理工学部, 准教授 (60397453)
横川 大輔  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90624239)
Irle Stephan  名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (00432336)
研究期間 (年度) 2016-05-31 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
185,900千円 (直接経費: 143,000千円、間接経費: 42,900千円)
2020年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)
2019年度: 31,720千円 (直接経費: 24,400千円、間接経費: 7,320千円)
2018年度: 31,980千円 (直接経費: 24,600千円、間接経費: 7,380千円)
2017年度: 34,450千円 (直接経費: 26,500千円、間接経費: 7,950千円)
2016年度: 59,670千円 (直接経費: 45,900千円、間接経費: 13,770千円)
キーワード電子物性 / 固体電気化学 / 有機エレクトロニクス / 電気2重層 / オペランド計測 / 光電変換 / 二次電池 / 分子物性化学 / 2次電池 / 電解結晶化 / 物性化学 / 表面・界面 / 電気化学 / 複合材料・物性 / 分子性固体 / 誘電体物性
研究成果の概要

分子物性科学と固体電気化学の双方型研究から、ハニカムやジャイロイドのような特異なトポロジーをもつ分子性ナノポーラス物質を合成して物性開拓を行うとともに、これらを2次電池の正極活物質として利用するとともに、内部空間を利用した活物質挿入や導電性高分子とのハイブリッド化によって、高い蓄電機能を実現した。さらに、固液界面電気2重層を内包する有機デバイスを作製し、優れたトランジスタ特性や高効率光電変換を引き出した。そのほか、さまざまな固体電気化学operando計測を発展させ、金属の仕事関数と電解質の化学ポテンシャルを連続的につなぐポテンシャル接合モデルを世界に先駆けて初めて提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

持続可能な社会の発展に向け、ユビキタスな物質や手法による新しいエネルギー変換や情報変換の実現は危急の課題である。本研究では、金属-有機構造体(MOF)や共有結合構造体(COF)などのナノポーラス分子性物質が、2次電池の正極活物質やキャパシタ電極として十分に活用できることを実証することができた。さらに、固液界面の電気2重層を有機トランジスタや光電セルに導入することによって、その基礎理論を発展させるとともに、分子性物質に相応しい作動原理を提唱することができた。

評価記号
検証結果 (区分)

A

評価記号
評価結果 (区分)

A: 当初目標に向けて順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる

報告書

(10件)
  • 2021 研究進捗評価(検証) ( PDF )
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書   研究概要(研究進捗評価) ( PDF )   研究進捗評価(評価結果) ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (63件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (30件) (うち国際共著 18件、 査読あり 30件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 13件、 招待講演 18件) 備考 (1件) 産業財産権 (5件)

  • [国際共同研究] エジンバラ大学/Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

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  • [国際共同研究] エジンバラ大学/Imperial College London(英国)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学/East China Normal University(中国)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University/The Catholic University of Korea(韓国)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Edinburgh/Imperial College London(英国)

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      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University/The Catholic University of Korea(韓国)

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  • [国際共同研究] The University of Edinburgh/Imperial College London(英国)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University/The Catholic University of Korea(韓国)

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      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhanced magnetic spin-spin interactions observed between porphyrazine derivatives on Au(111)2020

    • 著者名/発表者名
      Hou Jie, Wang Yu, Eguchi Keitaro, Nanjo Chihiro, Takaoka Tsuyoshi, Sainoo Yasuyuki, Arafune Ryuichi, Awaga Kunio, Komeda Tadahiro
    • 雑誌名

      COMMUNICATIONS CHEMISTRY

      巻: 3 号: 1 ページ: 36-36

    • DOI

      10.1038/s42004-020-0282-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Cobalt Tetrakis (Thiadiazole) Porphyrazine Molecule Films on Au(111)2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Yu, Hou Jie, Eguchi Keitaro, Nanjo Chihiro, Takaoka Tsuyoshi, Sainoo Yasuyuki, Awaga Kunio, Komeda Tadahiro
    • 雑誌名

      ACS OMEGA

      巻: 5 号: 12 ページ: 6676-6683

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b04453

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploration of Li-Organic Batteries Using Hexaphyrin as an Active Cathode Material2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Ji-Young、Zhang Zhongyue、Awaga Kunio、Shinokubo Hiroshi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 24 号: 13 ページ: 2433-2433

    • DOI

      10.3390/molecules24132433

    • NAID

      120006780785

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rate-determining process in MISIM photocells for optoelectronic conversion using photo-induced pure polarization current without carrier transfer across interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Tomimatsu Akihiro, Yokokura Seiya, Reissig Louisa, Dalgleish Simon, Matsushita Michio M., Awaga Kunio
    • 雑誌名

      PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS

      巻: 21 号: 25 ページ: 13440-13445

    • DOI

      10.1039/c9cp01221d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ionic liquid thin layer-induced memory effects in organic field-effect transistors2019

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Keitaro, Matsushita Michio M., Awaga Kunio
    • 雑誌名

      PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS

      巻: 21 号: 35 ページ: 18823-18829

    • DOI

      10.1039/c9cp01647c

    • NAID

      120006771379

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential modulations in flatland: near-infrared sensitization of MoS2 phototransistors by a solvatochromic dye directly tethered to sulfur vacancies2019

    • 著者名/発表者名
      Simon Dalgleish, Louisa Reissig, Yoshiaki Shuku, Giovanni Ligorio, Kunio Awaga, Emil J. W. List-Kratochvil
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 16682-16682

    • DOI

      10.1038/s41598-019-53186-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanopore-induced host-guest charge transfer phenomena in a metal-organic framework2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Yamamoto, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Zhongyue Zhang, Kunio Awaga
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 9 号: 13 ページ: 3282-3289

    • DOI

      10.1039/c7sc05390h

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Air Exposure on Photocarrier Generation in Amorphous and Phase II Thin Films of Titanyl Phthalocyanine2018

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Keitaro、Imai Yoshiaki、Matsushita Michio M.、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 14 ページ: 7731-7736

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00290

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An exotic band structure of a supramolecular honeycomb lattice formed by a pancake π-π interaction between triradical trianions of triptycene tribenzoquinone2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Shuku, A. Mizuno, R. Ushiroguchi, C.S. Hyun, Y.J. Ryu, B-.W. An, J.E. Kwon, S.Y. Park, M. Tsuchiizu, and K. Awaga
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 31 ページ: 3815-3818

    • DOI

      10.1039/c8cc00753e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inter-molecule interaction for magnetic property of vanadyl tetrakis (thiadiazole) porphyrazine film on Au(111)2018

    • 著者名/発表者名
      J. Hou, Y. Wang, K. Eguchi, C. Nanjo, T. Takaoka, Y. Sainoo, K. Awaga, T. Komeda
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 440 ページ: 16-19

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.01.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-functional dithiadiazolyl radicals: Fluorescence, electro-luminescence and photo-conducting behavior in pyren-1′-yl-dithiadiazolyl2018

    • 著者名/発表者名
      Yassine Beldjoudi, Mitchell Nascimento, Yong Cho, Hyeonghwa Yu, Hany Aziz, Daiki Tonouchi, Keitaro Eguchi, Michio M. Matsushita, Kunio Awaga, Igor Osorio-Roman, Christos Constantinides and Jeremy Rawson
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 印刷中 号: 20 ページ: 6260-6270

    • DOI

      10.1021/jacs.7b12592

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural and Electronic Effects Due to Fluorine Atoms on Dibenzotetraaza-Annulenes Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Pilia Luca、Shuku Yoshiaki、Dalgleish Simon、Awaga Kunio、Robertson Neil
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 3 号: 8 ページ: 10074-10083

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b01442

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D molecular network and magnetic ordering, formed by multi-dentate magnetic couplers, bis(benzene)chromium(i) and [1,2,5]thiadiazolo[3,4-c][1,2,5]thiadiazolidyl2018

    • 著者名/発表者名
      Shuku Yoshiaki、Hirai Yuta、Semenov Nikolay A.、Kadilenko Evgeny、Gritsan Nina P.、Zibarev Andrey V.、Rakitin Oleg A.、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 47 号: 29 ページ: 9897-9902

    • DOI

      10.1039/c8dt02214c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Towards high-bandwidth organic photodetection based on pure active layer polarization2018

    • 著者名/発表者名
      Reissig Louisa、Dalgleish Simon、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 15415-15415

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33822-z

    • NAID

      120006780788

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In Situ Real-Time Measurements for Ambipolar Channel Formation Processes in Organic Double-Layer Field-Effect Transistors of CuPc and F16CuPc2018

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Keitaro、Matsushita Michio M.、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 45 ページ: 26054-26060

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b08744

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant negative magnetoresistance in Ni(quinoline-8-selenoate)22018

    • 著者名/発表者名
      Black Nicholas、Daiki Tonouchi、Matsushita Michio M.、Woollins J. Derek、Awaga Kunio、Robertson Neil
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 1 ページ: 514-519

    • DOI

      10.1039/c7cp06273g

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Templating effects of tetrakis(thiadiazole)porphyrazine on the structure and optical properties of copper phthalocyanine thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Eguchi, Sandrine Heutz, Kunio Awaga
    • 雑誌名

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      巻: 21 号: 04-06 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1142/s1088424617500171

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      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluorination induced electronic effects on a Pt(ii) square-planar complex of the o-phenylenediimine ligand2017

    • 著者名/発表者名
      Pilia L.、Matsushita M. M.、Awaga K.、Robertson N.
    • 雑誌名

      New Journal of Chemistry

      巻: 41 号: 13 ページ: 5487-5492

    • DOI

      10.1039/c7nj00394c

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Negative differential resistance in the Peierls insulating phases of TTF-TCNQ2017

    • 著者名/発表者名
      Tonouchi Daiki、Matsushita Michio M.、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 4 ページ: 045116-045116

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.045116

    • NAID

      120006795653

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3D Spin-Liquid State in an Organic Hyperkagome Lattice of Mott Dimers2017

    • 著者名/発表者名
      A. Mizuno, Y. Shuku, M.M. Matsushita, M. Tsuchiizu, Y. Hara, N. Wada, Y. Shimizu, and K. Awaga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 119 号: 5 ページ: 057201-057201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.057201

    • NAID

      120006795652

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Strategy to Functionalize Covalent Organic Frameworks for High-Energy Rechargeable Lithium Organic Batteries via Graft Polymerization in Nano-Channels2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Wu, Z. Zhang, S. Bandow, K. Awaga
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Japan

      巻: 90 号: 12 ページ: 1382-1387

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170247

    • NAID

      130006250364

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular and thin film properties of cobalt half-sandwich compounds for optoelectronic application2017

    • 著者名/発表者名
      Reinhardt, Maxwell; Dalgleish, Simon; Shuku, Yoshiaki; Reissig, Louisa; Matsushita, Michio M.; Crain, Jason; Awaga, Kunio; Robertson, Neil
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 号: 9 ページ: 6768-6776

    • DOI

      10.1039/c6cp08685c

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A perovskite based plug and play AC photovoltaic device with ionic liquid induced transient opto-electronic conversion2016

    • 著者名/発表者名
      Karak, S.; Nanjo, C.; Odaka, M.; Yuyama, K.; Masuda, G.; Matsushita, M. M.; Awaga, K.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A: Materials for Energy and Sustainability

      巻: 4 号: 23 ページ: 9019-9028

    • DOI

      10.1039/c6ta01427e

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly-oriented molecular arrangements and enhanced magnetic interactions in thin films of CoTTDPz using PTCDA templates2016

    • 著者名/発表者名
      K. Eguchi, C. Nanjo, K. Awaga, H. H. Tseng, P. Robaschik and S. Heutz
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 18 号: 26 ページ: 17360-17365

    • DOI

      10.1039/c6cp01932c

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Integration of Paramagnetic Diruthenium Complexes into an Extended Chain by Heterometallic Metal-Metal Bonds with Diplatinum Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Uemura, N. Uesugi, A. Matsuyama, M. Ebihara, H. Yoshikawa, K. Awaga
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 55 号: 14 ページ: 7003-7011

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b00741

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Vanadium-Incorporated, Polyoxometalate-Based Open Frameworks and Their Applications for Cathode-Active Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Zhenxin Zhang, Hirofumi Yoshikawa, Zhongyue Zhang, Toru Murayama, Masahiro Sadakane, Yasunori Inoue, Wataru Ueda, Kunio Awaga, Michikazu Hara
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2016 号: 8 ページ: 1242-1250

    • DOI

      10.1002/ejic.201501396

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      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of a “Bipolar Charging” Mechanism In the Solid-State Electrochemical Process of a Flexible Metal-Organic Framework2016

    • 著者名/発表者名
      Zhongyue Zhang, Hirofumi Yoshikawa, Kunio Awaga
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 28 号: 5 ページ: 1298-1303

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.5b04075

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transport characteristics of the organic field-effect transistors based on charge transfer complex as semiconductors2016

    • 著者名/発表者名
      Yokokura, Seiya; Takahashi, Yukihiro; Hasegawa, Hiroyuki; Harada, Jun; Inabe, Tamotsu; Matsushita, Michio M.; Awaga, Kunio
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 16 号: 4 ページ: 3355-3359

    • DOI

      10.1166/jnn.2016.12301

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox-active metal-organic frameworks as electrode materials for batteries2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, K. Awaga
    • 雑誌名

      MRS Bulletin

      巻: 41 号: 11 ページ: 883-889

    • DOI

      10.1557/mrs.2016.245

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Directionally tunable and mechanically deformable ferroelectric crystals from rotating polar globular ionic molecules2016

    • 著者名/発表者名
      J. Harada, T. Shimojo, H. Oyamaguchi, H. Hasegawa, Y. Takahashi, K. Satomi, Y. Suzuki, J. Kawamata, and T. Inabe
    • 雑誌名

      Nature Chem.

      巻: 8 号: 10 ページ: 946-952

    • DOI

      10.1038/nchem.2567

    • NAID

      120005981526

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      阿波賀 邦夫
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      阿波賀 邦夫
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      阿波賀 邦夫
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      Kunio Awaga
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    • 発表場所
      Boston
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    • 著者名/発表者名
      Kunio Awaga
    • 学会等名
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    • 発表場所
      Novosibirsk
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      Kunio Awaga
    • 学会等名
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    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
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      Kunio Awaga
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    • 発表場所
      Nanjing
    • 年月日
      2016-07-03
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  • [備考] 物性化学研究室

    • URL

      http://advmat.chem.nagoya-u.ac.jp/

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      上村光弘、小川光輝、阿波賀邦夫、張中岳、ウヤン
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-11-25
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公開日: 2016-06-01   更新日: 2023-10-16  

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