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気候変動下の水田生態系の炭素循環を左右する窒素:メタン削減に繋ぐ機作の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26252061
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境農学(含ランドスケープ科学)
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 (2016)
国立研究開発法人 農業環境技術研究所 (2014-2015)

研究代表者

林 健太郎  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター 物質循環研究領域, ユニット長 (70370294)

研究分担者 長谷川 利拡  国立研究開発法人農業環境技術研究所, 大気環境研究領域, 上席研究員 (10228455)
常田 岳志  国立研究開発法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 研究員 (20585856)
小野 圭介  国立研究開発法人農業環境技術研究所, 大気環境研究領域, 主任研究員 (20549555)
八島 未和 (松島未和 / 八島 未和(松島未和))  千葉大学, 園芸学研究科, 講師 (60527927)
連携研究者 村瀬 潤  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30285241)
麓 多門  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター 気候変動対応研究領域, 上級研究員 (30354103)
木庭 啓介  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
池田 成志  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター 大規模畑作研究領域, 上級研究員 (20396609)
研究協力者 荒井 見和  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター 物質循環研究領域, 特別研究員
大久保 卓  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター 物質循環研究領域, 特別研究員 (70749275)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
39,650千円 (直接経費: 30,500千円、間接経費: 9,150千円)
2016年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2015年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2014年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
キーワードメタン / 窒素 / 水田 / 高CO2 / 気候変動 / イネ / 根域
研究成果の概要

本研究は水田のメタン(CH4)発生削減に繋がるCH4動態の機作と窒素条件との関係解明を目的とした。水稲生育期間の積算CH4発生量は窒素施肥によって増加したが、品種タカナリはCH4発生が少なかった。水田土壌のCH4酸化率(酸化速度/生成速度比)はCO2条件・施肥条件・品種・生育時期によらずほぼ一定の約22%であった。水稲の施肥窒素吸収率は59~63%であったが、高CO2条件下の品種タカナリは施肥以外の給源からの窒素吸収量が多かった。高CO2条件下のタカナリ根の窒素固定能が他と比べて高いという別実験の結果と併せると、タカナリは窒素固定を促して窒素吸収を高める能力を持つことが示唆された。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 4件、 招待講演 9件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 食の持続性と低環境負荷の両立を目指す窒素管理研究への土壌学の貢献2017

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・江口定夫・柴田英昭・仁科一哉・内田義崇
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌

      巻: 88 ページ: 166-179

    • NAID

      130006681937

    • 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] FACEing up to future uncertainty: Free-air CO2 enrichment experiments in Japanese rice paddy ecosystems2016

    • 著者名/発表者名
      Hayashi K, Tokida T, Hasegawa T
    • 雑誌名

      The Challenges of Agro-Environmental Research in Monsoon Asia, NIAES Series

      巻: 6 ページ: 93-114

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cropland soil–plant systems control production and consumption of methane and nitrous oxide and their emissions to the atmosphere2015

    • 著者名/発表者名
      Hayashi K, Tokida T, Kajiura M, Yanai Y, Yano M
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 61 号: 1 ページ: 2-33

    • DOI

      10.1080/00380768.2014.994469

    • NAID

      110010031571

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Elevated atmospheric CO2 levels affect community structure of rice root-associated bacteria2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Okubo, Dongyan Liu, Hirohito Tsurumaru, Seishi Ikeda, Susumu Asakawa, Takeshi Tokida, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Naohiro Aoki, Ken Ishimaru, Kazuhiro Ujiie, Yasuhiro Usui, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Kentaro Hayashi, Toshihiro Hasegawa and Kiwamu Minamisawa
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 6 ページ: 1-8

    • DOI

      10.3389/fmicb.2015.00136

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of Leaf Blade- and Leaf Sheath-Associated Bacterial Communities and Assessment of Their Responses to Environmental Changes in CO<sub>2</sub>, Temperature, and Nitrogen Levels under Field Conditions2015

    • 著者名/発表者名
      Seishi Ikeda, Takeshi Tokida, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Yasuhiro Usui, Takashi Okubo, Kanako Tago, Kentaro Hayashi, Yasuyo Sekiyama, Hiroshi Ono, Satoru Tomita, Masahito Hayatsu, Toshihiro Hasegawa, and Kiwamu Minamisawa
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 30 号: 1 ページ: 51-62

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME14117

    • NAID

      130005061713

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fully automated, high‐throughput instrumentation for measuring the δ13C value of methane and application of the instrumentation to rice paddy samples2014

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tokida, Yasuhiro Nakajima, Kentaro Hayashi, Yasuhiro Usui, Nobuko Katayanagi, Masako Kajiura, Hirofumi Nakamura, Toshihiro Hasegawa
    • 雑誌名

      Rapid Communications in Mass Spectrometry

      巻: 28 号: 21 ページ: 2315-2324

    • DOI

      10.1002/rcm.7016

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] FACE to FACE: 気候変動影響に立ち向かう土壌肥料学と作物学2014

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・長谷川利拡・臼井靖浩・常田岳志・Charles P. Chen・八島未和・片柳薫子・堅田元喜・麓多門・池田成志・大久保卓
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌

      巻: 85 ページ: 269-274

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Elevated CO2 decreases the photorespiratory NH3 production but does not decrease the NH3 compensation point in rice leaves2014

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa S, Hayashi K, Nakamura H, Hasegawa T, Miyao M
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 55 号: 9 ページ: 1582-1591

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu088

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Elevated Carbon Dioxide, Elevated Temperature, and Rice Growth Stage on the Community Structure of Rice Root–Associated Bacteria2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Okubo, Takeshi Tokida, Seishi Ikeda, Zhihua Bao, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Yasuhiro Usui, Kentaro Hayashi, Toshihiro Hasegawa, Kiwamu Minamisawa
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 29 号: 2 ページ: 184-190

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME14011

    • NAID

      130004057185

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 真瀬サイトにおける夏季気温の特徴と群落光合成の高温応答について2017

    • 著者名/発表者名
      小野圭介・長谷川利拡・林健太郎・宮田明
    • 学会等名
      日本農業気象学会2017年全国大会
    • 発表場所
      北里大学十和田キャンパス(青森県十和田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] メタン酸化が駆動する水田の微生物食物連鎖の構造は根圏と非根圏で異なる2016

    • 著者名/発表者名
      日比野優子・常田岳志・大久保卓・荒井見和・林健太郎・酒井英光・長谷川利拡・村瀬潤
    • 学会等名
      日本微生物生態学会31回横須賀大会
    • 発表場所
      横須賀市文化会館(神奈川県横須賀市)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水田の真核生物相とメタン発生量の経時変化2016

    • 著者名/発表者名
      酒井順子・常田岳志・林健太郎・片柳薫子・臼井靖浩・中村浩史・酒井英光・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本微生物生態学会31回横須賀大会
    • 発表場所
      横須賀市文化会館(神奈川県横須賀市)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多収水稲品種タカナリのCO2増加による増収効果は低窒素条件でも発揮される2016

    • 著者名/発表者名
      長谷川利拡・酒井英光・常田岳志・臼井靖浩・中村浩史・林健太郎
    • 学会等名
      日本作物学会
    • 発表場所
      茨城大学
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 施肥条件と品種に着目したポット試験による水稲-土壌系の窒素収支の評価2016

    • 著者名/発表者名
      荒井見和・常田岳志・長谷川利拡・林健太郎
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 土がささえる食と自然2016

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      NACS-J市民カレッジ
    • 発表場所
      三菱商事MC FOREST
    • 年月日
      2016-01-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異なる窒素施肥条件におけるイネの収量・バイオマスおよび炭素・窒素含量の高CO2応答:つくばみらいFACE実験の洞察2016

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・常田岳志・荒井見和・酒井英光・臼井靖浩・中村浩史・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 窒素循環の人為撹乱がもたらす環境影響:窒素沈着はその典型2016

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      第57回大気環境学会年会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 開放系大気CO2増加実験による水田土壌窒素肥沃度の経年変化2016

    • 著者名/発表者名
      小坂井宏輔・永野博彦・八島未和・和穎朗太・林健太郎・常田岳志・酒井英光・中村浩史・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 開放系大気CO2増加実験におけるタカナリの栽培が水田土壌微生物バイオマスにおよぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      宮入大宗・永野博彦・八島未和・和穎朗太・林健太郎・常田岳志・荒井見和・中村浩史・臼井靖浩・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 開放系大気CO2増加実験におけるタカナリの栽培が水田土壌アセチレン還元活性におよぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      八島見和・中村長流・田場秀卓・永野博彦・林健太郎・常田岳志・荒井見和・中村浩史・臼井靖浩・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effects of elevated carbon dioxide and nitrogen fertilizer on methane oxidation and production in rice paddy ecosystems estimated with an oxidation inhibitor treatment2016

    • 著者名/発表者名
      Arai M, Tokida T, Okubo T, Nakamura H, Hasegawa T, Hayashi K
    • 学会等名
      FACEing the future: Food production and ecosystems
    • 発表場所
      Justus Liebig University (Giessen, Germany)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-yielding rice cultivar ‘Takanari’ retains high yield response to Free-Air-CO2 Enrichment under limited nitrogen supply2016

    • 著者名/発表者名
      Hasegwa T, Sakai H, Tokida T, Usui Y, Nakamura H, Chen C, Ikawa H, Hayashi K
    • 学会等名
      FACEing the future: Food production and ecosystems
    • 発表場所
      Justus Liebig University (Giessen, Germany)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth-stage dependence of CH4 emissions from rice paddies exposed to atmospheric CO2 enrichment2016

    • 著者名/発表者名
      Tokida T, Hayashi K, Usui Y, Arai M, Katayanagi N, Sakai H, Nakamura H, Hasegawa T
    • 学会等名
      FACEing the future: Food production and ecosystems
    • 発表場所
      Justus Liebig University (Giessen, Germany)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current-season photosynthates as the main C source for CH4 in rice paddies as revealed by FACE-induced 13C labeling2016

    • 著者名/発表者名
      Tokida T, Hayashi K, Arai M, Usui Y, Katayanagi N, Nakamura H, Sakai H, Hasegawa T
    • 学会等名
      FACEing the future: Food production and ecosystems
    • 発表場所
      Justus Liebig University (Giessen, Germany)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Short term effect of no-tillage and bagasse mulching on soil carbon through modification of water stable aggregate under sugarcane field in Lampung Province, Sumatra, Indonesia2015

    • 著者名/発表者名
      Arai M, Fujie K, Mori Y, Niswati A, Swibawa G, Haryani S, Gunito H, Kaneko N
    • 学会等名
      First Global Soil Biodiversity Conference
    • 発表場所
      Palais des Congr&#232;s, Dijon, France
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水田生態系の環境変動応答の解明を可能とする開放系大気CO2増加(FACE)実験2015

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      日本学術会議公開シンポジウム「生態系計測・モニタリングの最前線」
    • 発表場所
      日本学術会議講堂
    • 年月日
      2015-10-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nitrogen aspects of iLEAPS2015

    • 著者名/発表者名
      Hayashi K
    • 学会等名
      iLEAPS-Japan研究集会2015「大気-陸面におけるエネルギー・水・物質循環研究の現状と将来展望」
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高CO2・気候変動下の大気-水田間の窒素交換2015

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・常田岳志・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気沈着および灌漑水による水田への正味の窒素供給2015

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・小野圭介・常田岳志・松田和秀・中村浩史・長谷川利拡
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 阻害剤を用いた水稲根圏におけるメタン酸化と同位体分別の定量2015

    • 著者名/発表者名
      荒井見和・山端杏子・西脇淳子・常田岳志
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 窒素問題の過去・現在・未来2015

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      The KAITEKI Forum
    • 発表場所
      経団連会館
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人間活動がもたらす窒素問題:流域を越えた地球システムとのつながり2015

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・江口定夫・朝田景・吉川省子・阿部薫
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イネの摘葉が水田からのメタン放出量の日変化に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      荒井見和・常田岳志・林健太郎・長谷川利拡・中村浩史
    • 学会等名
      第62回日本生態学会鹿児島大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Strategy to address nitrogen issues in Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Hayashi K
    • 学会等名
      International workshop of nitrogen footprint: Local reality and global connection
    • 発表場所
      Hokkaido University
    • 年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Growth-stage dependence of CH4 emissions from rice paddies exposed to atmospheric CO2 enrichment and soil warming treatments2015

    • 著者名/発表者名
      Tokida T, Hayashi K, Usui Y, Sakai H, Nakamura H, Hasegawa T
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2015
    • 発表場所
      Tsukuba Center for Institutes
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 世界の中の日本として窒素問題にどう向き合うべきか2015

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      第32回土・水 研究会
    • 発表場所
      農業環境技術研究所
    • 年月日
      2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 人間活動による窒素循環の撹乱が気候変動に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      新化学技術推進協会エネルギー・資源技術部会資源代替材料分科会講演会「窒素循環」
    • 発表場所
      新化学技術推進協会
    • 年月日
      2014-12-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気-イネ葉身間のアンモニア交換の高CO2応答:フィールド実 験の教訓と室内実験の知見2014

    • 著者名/発表者名
      林健太郎・宮澤真一・常田岳志・梶浦雅子・片柳薫子・臼井靖浩・宮尾光恵・中村浩史・長谷川利拡
    • 学会等名
      第4回生物起源微量ガスワークショップ
    • 発表場所
      文部科学省研究交流センター
    • 年月日
      2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 地球規模の窒素問題に向き合う2014

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      サイエンスアゴラFuture Earthワークショップ「対話で考える日本の戦略」
    • 発表場所
      日本科学未来館
    • 年月日
      2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Canopy-scale water-use efficiency of irrigated rice under different climates and management practices2014

    • 著者名/発表者名
      Ono K, Mano M, Takimoto T, Baten MA, Zhu J, Miyata A
    • 学会等名
      12th AsiaFlux Workshop
    • 発表場所
      International Rice Research Institute, Los Ba&#241;os, Philippines
    • 年月日
      2014-08-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of flood irrigation on production and soil-to-atmosphere emission processes of nitrous oxide from paddy fields2014

    • 著者名/発表者名
      Yano M, Toyoda S, Tokida T, Hayashi K, Hasegawa T, Makabe A, Koba K, Yoshida N
    • 学会等名
      7th International Symposium on Isotopomers
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology
    • 年月日
      2014-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of soil nitrogen mineralization as affected by in-situ warming in paddy fields in Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Sudo S, Matsushima MY, Tokida T, Hayashi K, Kawai Y, Katayanagi N, Miura S, Inubushi K, Hasegawa T
    • 学会等名
      20th World Congress of Soil Science
    • 発表場所
      International Convention Center, Jeju, South Korea
    • 年月日
      2014-06-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 関東地方の水田における大気-水田間交換および灌漑による窒素収支2014

    • 著者名/発表者名
      林健太郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] つくばみらいFACE実験施設ウェブサイト

    • URL

      http://www.naro.affrc.go.jp/archive/niaes/outline/face/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] つくばみらいFACE実験施設ウェブサイト

    • URL

      http://www.niaes.affrc.go.jp/outline/face/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] つくばみらいFACE(Free-Air CO2 Enrichment)実験施設ウェブサイト

    • URL

      http://www.niaes.affrc.go.jp/outline/face/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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