JPH06321833A - パラ−クミルフェノールの製造時に次亜燐酸を使用する色相の安定化法 - Google Patents

パラ−クミルフェノールの製造時に次亜燐酸を使用する色相の安定化法

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JPH06321833A
JPH06321833A JP6065360A JP6536094A JPH06321833A JP H06321833 A JPH06321833 A JP H06321833A JP 6065360 A JP6065360 A JP 6065360A JP 6536094 A JP6536094 A JP 6536094A JP H06321833 A JPH06321833 A JP H06321833A
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phenol
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Gaylord M Kissinger
ガイロード・マイケル・キッシンジャー
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    • C07C37/68—Purification; separation; Use of additives, e.g. for stabilisation
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C37/14—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms by addition reactions, i.e. reactions involving at least one carbon-to-carbon unsaturated bond

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 p−クミルフェノールの製造に際して生起す
る着色を減少する方法。 【構成】 精製フェノール及びα−メチルスチレンを酸
性触媒の存在下かつ生成p−クミルフェノールの色相及
び紫外線吸収度を安定化する有効量の次亜燐酸(H3 P
O2 )の存在下で反応させることによるp−クミルフェ
ノールの連続的製造法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパラ−クミルフェノール
(以下、p−クミルフェノールという)の連続的製造
法、特に次亜燐酸を使用する色相の安定化に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】p−クミルフェノールは精製された(純
粋な)フェノールとα−メチルスチレンとを酸性触媒の
存在下で反応させることによって製造される。この製造
工程中に、反応流出物流をストリッパー塔中でストリッ
ピング処理してフェノール溶剤担体を除去し、その後に
窒素脱着処理に供して残留フェノール及び他の揮発性不
純物を除去する。フェノールストリッピング塔及び窒素
脱着塔中における長い滞留時間はp−クミルフェノール
生成物の熱的/酸化的分解をもたらし、その結果望まし
くない程度に重大な着色を生起する。
【0003】
【発明の概要】本発明は次亜燐酸がp−クミルフェノー
ルの製造に際して生起する着色を減少し又は排除するに
有効であるとの知見に基づくものである。特定の実施態
様においては、本発明は、精製フェノール及びα−メチ
ルスチレンを含有する反応剤流を酸性触媒中で反応さ
せ、ついでストリッパー塔中で高温及び減圧の条件下で
大部分のフェノールを除去する工程を含んでなる色相安
定化されたp−クミルフェノールの連続的製造法を意図
する。ついで、残留フェノールを高温及びほゞ大気圧の
条件で作動する充填塔内で脱着させる。本発明の方法で
は、p−クミルフェノール生成物の色相を安定化するに
有効量のH3 PO2 を流出物流に添加する。
【0004】
【発明の詳細な開示】p−クミルフェノールは精製フェ
ノール(たとえば純度99.5%)及びα−メチルスチ
レンの供給物流をHCl又はイオン交換触媒床のような
酸性触媒の存在下で反応させることによって連続的に製
造される。大部分のフェノールは高温及び減圧(たとえ
ば約346°F及び約135mmHg(絶対)の条件)
下で操作されるストリッパー塔中で除去される。その後
に、残留フェノール及び若干の低沸点不純物を、脱着剤
として窒素を使用する充填塔中で高温(たとえば約36
5°F)及びほゞ大気圧の条件下で、反応生成物流から
除去する。
【0005】1992年6月1日付で出願された本出願
人自身の米国特許出願SN.07/891,025号明
細書には、p−クミルフェノールの製造法が詳細に示さ
れている。この方法は約99.0重量%より高い純度を
もつα−メチルスチレン(AMS)と約99.90重量
%より高い純度をもつモル過剰のフェノールとを、固体
状有機カチオン交換樹脂の接触的存在下で、約40℃な
いし約100℃の温度で反応させてp−クミルフェノー
ル、フェノール並びにo−クミルフェノール及びα−メ
チルスチレン二量体を含む少量の副反応による副生物を
含有する反応生成物流を取得し、過剰のフェノール及び
p−クミルフェノールよりも低沸点である他の望ましく
ない物質を除去し、それによって少なくとも約98重量
%がp−クミルフェノールである生成物流を取得する工
程を含んでなる。
【0006】本発明においては、p−クミルフェノール
生成物の色相を安定化させるか又はその着色を排除する
に有効量の次亜燐酸(H3 PO2 )を流出物流に添加す
る。一般に、H3 PO2 の添加量は約10ないし約2,
000ppm、好ましくは約50ないし約1000pp
mの範囲である。使用されるα−メチルスチレンは約9
9.0重量%を超える、好ましくは約99.5重量%を
超える重量%純度をもつべきである。反応剤として使用
されるフェノールは約99.95重量%より高い純度で
あるべきである。かゝるα−メチルスチレン及びフェノ
ールはクメンを出発物質として使用する方法からの副生
成物及び主生成物として容易に得ることができる。フェ
ノールはかゝる方法の直接生成物であることができ又は
市場供給源から取得することもでき、そしてα−メチル
スチレンは市場供給源から取得することができる。α−
メチルスチレン及びフェノールはフェノールが実質的に
過剰であるような量で接触せしめられる。一般に、モル
で測定してAMSに対して約3倍ないし約15倍の過剰
量のフェノールを使用し得る。これらの反応剤流を酸触
媒系上に通送する。任意の酸触媒系(たとえばHCl)
を使用し得るが、固体酸触媒系を使用すれば一つの液体
を別の液体から分離する余計な工程又は酸の回収工程が
不必要であるのでより一層好ましい。かゝる酸触媒系
は、通常有機酸触媒系、たとえば多数の製造者によって
製造されているスルホン酸カチオン交換樹脂として存在
する。この反応の触媒として有用な酸性イオン交換樹脂
の例はそれらの製造法と共に一般に周知の組成物であ
り、たとえばこゝに参考文献として引用する米国特許第
3,037,052号明細書に記載されている製造法を
参照されたい。酸性イオン交換樹脂の代表例は多数のス
ルホン酸基を側鎖にもつこれらの樹脂及び重合体のよう
な強酸イオン交換樹脂である。それらの例はスルホン化
ポリスチレン又はポリ(スチレンジビニルベンゼン)共
重合体及びスルホン化フェノールホルムアルデヒド樹脂
を包含する。これらのスルホン化樹脂はゲル状及びマク
ロ網状化型のような水膨潤形態で商業的に入手可能であ
る。商業的に入手し得る代表的な樹脂の特定の例は“ア
ンバーライト(Amberlite)”IR−120
H、“アンバーリスト(Amberlyst)”15
H、アンバーリスト31、“ダウエックス(Dowe
x)”50−X−4、ダウエックスMSC−1H、“デ
ュオライト(Duolite)”c−291(アンバー
ライト、アンバーリスト、ダウエックス、デュオライ
ト、パームチット、ケムプロ(Chempro)及びア
イマック(Imac)は米国登録商標である)である。
かゝるイオン交換体のさらに別の例ならびにかゝるイオ
ン交換体の製造法は“Encyclopedia of
PolymerScience and Techn
ology”、1967、第7巻、第695−708頁
及び第3版(1981)に記載されている。かゝる酸性
樹脂の交換容量は好ましくは少なくとも2.0meq.
(ミリ当量)H+ /g(乾燥樹脂)、特に好ましくは
3.0−5.5meq.H+ /g(乾燥樹脂)の範囲で
ある。好ましい触媒は登録商標“アンバーリスト”のゲ
ル状型であり、これらはジビニルベンゼン又は同様の架
橋用単量体で架橋結合されたスチレンでかつスチレン分
子部分の芳香族核に結合された側鎖スルホン酸基をもつ
ものである。スルホン化はこゝに参考文献として引用す
る米国特許第2,366,007号明細書に記載される
方法によって行い得る。さらに、同じくこゝに引用する
米国特許第4,902,836号及び同第4,876,
391号明細書の記載も参照されたい。
【0007】好ましい触媒系はローム・アンド・ハース
社製“XE−364”のようなカチオン交換樹脂を包含
する。この樹脂はスルホン化ポリスチレンである。単一
の反応器又は直列に配置された複数個の反応器のいずれ
も使用し得る。しかしながら、重量毎時空間速度(WH
SVと略称する)で測定した供給速度は乾燥触媒1ポン
ド当たり供給物約0.1−12.0ポンド/時の範囲で
変動し得る。好ましい供給速度は約0.2−6.0であ
る。勿論、供給速度は触媒と接触状態にある供給物質の
滞留時間を決定し、したがって実際の反応における転化
率及び選択率の決定に役立つ。通常、ほとんどの反応は
転化率と選択率との妥協である。滞留時間が長くなるほ
ど、転化率は高くなるが、選択率は低くなる。反応器の
温度は約40℃ないし約100℃であり、温度もまた反
応工程の生産率及び選択率に対して予期されるとおりの
影響を与える。
【0008】一般に、単一の反応器又は一連の反応器か
らの流出物流はAMSの100%を生成物に転化された
形態で有していた。この生成物はp−クミルフェノール
にきわめて富むものである。少量のo−クミルフェノー
ル、AMSの二量体及び他の通常未確認の副反応生成物
が含まれる。ついで、この生成物流を好ましくはアニオ
ン性物質と接触させる。このアニオン性物質はカチオン
交換樹脂から触媒接触流によって抽出され又は除去され
る物質を中和するか又は該物質が次後の副反応を触媒す
ることのないようにする作用を果たす。かゝるアニオン
性物質は触媒から抽出されるカチオン性基を有するオリ
ゴマーのようなすべての物質の中和を達成し得る弱塩基
又は弱塩基塩であり得る。かゝる弱塩基の例は炭酸バリ
ウム、炭酸マグネシウム及び炭酸マンガンのような炭酸
塩を包含する。しかしながら、かゝる物質を使用する場
合には、生起する可能性のある分離の問題が存在するの
で、かゝる効果の達成のために固体状アニオン交換樹脂
を使用することがより好ましい。
【0009】本発明の方法に有用なイオン交換樹脂はこ
の型のすべての既知の塩基性樹脂を包含する。多くの場
合、これらのイオン交換樹脂は典型的には重合体鎖に結
合されたジメチルベンジルアミノ基又は対応するメチル
第四級化基のような分子部分を含むアミン又は第四級ア
ンモニウム樹脂である。ピリジル基をもつアミン樹脂を
包含するアミン樹脂がしばしば好ましい。本発明の目的
のためには、アミン樹脂は遊離塩基の形態で使用される
が、対イオンが水酸化物アニオンである第四級化樹脂も
使用し得る。
【0010】アニオン交換樹脂の製造法は一般に周知で
ある;たとえばこゝに参考文献として引用する米国特許
第2,632,001号明細書(McMasters
ら)に記載される方法を参照されたい。この方法はポリ
(ビニルトルエン)の側鎖塩素化及びそれに続く水のよ
うな極性溶剤の存在における第3級アミンとの反応によ
り第四級アンモニウム塩を形成する工程からなる。この
型の商業的に入手し得る樹脂の代表的な例はアンバーラ
イトIRA−400、アンバーライトIRA−401、
アンバーライトIRA−402、アンバーライトIRA
−900、デュオライトA−101−D、デュオライト
ES−111、ダウエックス1、ダウエックス11、ダ
ウエックス21K、及びアイオナック(Ionac)A
−540及びジメチルエタノールアミン(CH3 )2 −
NCH2 CH2 OHから誘導されるかゝる樹脂、アンバ
ーライトIRA−410、アンバーライトIRA−91
1、ダウエックス2、デュオライトA−102−D、ア
イオナックA−542、及びアイオナックA−550
(アンバーライト、デュオライト、ダウエックス及びア
イオナックは米国登録商標である)である。
【0011】第1級、第2級及び第3級アミン基を含む
弱塩基アニオン交換樹脂が本発明における使用に好ま
しい。弱塩基アニオン交換樹脂として商業的に入手し得
る代表的な製品の例はアンバーライトA−21、ダウエ
ックス44、デュオライトA−7、アイオナックA−2
60、アンバーライトIRA−35、アンバーライトI
RA−68(上記した最後の二つの樹脂はアクリル系主
鎖をもつゲル状体である)及びレイレックス(Reil
lex)−402[レイリー(Reilly)・インダ
ストリーズ・インク製ポリビニルピリジン]である。
【0012】アニオン交換樹脂中におけるp−クミルフ
ェノール流の接触は任意慣用の手段によって行い得る。
一般に、p−クミルフェノール流を、フェノールの−ク
ミルフェノールへの転化が生起する温度と同等範囲の温
度でアニオン交換樹脂に通送する。一般に、かゝる温度
は約40ないし約120℃、好ましくは約50ないし約
75℃である。該フェノール混合物のアニオン交換樹脂
への通送は上向きでも下向きでもよく、その時間は存在
し得るすべての異物を除去するに十分なものとする。第
一工程で使用された酸性カチオン交換樹脂の場合と同様
に、かゝるアニオン交換樹脂はそれが消耗されるまで使
用し得る。標準的な再生方法は本発明において使用され
るカチオン交換樹脂又はアニオン交換樹脂のいずれにつ
いても使用し得る。
【0013】前記したとおり、この反応においては実質
的に過剰量のフェノールが存在する。このフェノールの
すべてはそれまでのプロセスを通して持ち越されたもの
である。この過剰のフェノールは本発明においては除去
される。このフェノールはその沸点がp−クミルフェノ
ール及び存在する多くの他の副生成物及び不純物の沸点
とはかなり相違するので蒸留のような標準的方法によっ
て除去することができる。一般に、かゝる分離は標準的
操作可能な装置を使用するストリッピング型の塔中で減
圧及び比較的低温で生起する。残留フェノールは非反応
性ガス及び塔中の充填剤のような表面増大材の存在下で
除去される。かゝるガスの例は窒素及び二酸化炭素、好
ましくは窒素である。所要の収率ならびに重量%によっ
て測定される純度及びたとえば色相によって測定される
ごとき所望のp−クミルフェノールの品質に応じて、種
々の割合のフェノールを除去するためにこれらの方法の
すべてを使用することができ、あるいはたゞ一つの方法
を使用することができる。
【0014】一般に、処理条件の適切なバランスによっ
て、少なくとも97−98重量%の純度のp−クミルフ
ェノールを低含量のAMS二量体、o−クミルフェノー
ル及び他の物質を伴って取得し得る。精確な組成分析は
個々特定の操作条件に応じて変動するであろう。一般
に、この生成物はメタノール溶液中の10%p−クミル
フェノールについて5又はそれ以下のAPHA色相単位
をもつ。しかしながら、これらの数値のすべてはフェノ
ールの除去における反応条件に応じて幾分変動し得るも
のである。
【0015】本発明に従えば、p−クミルフェノール生
成物の色相はある特定の添加剤、たとえば次亜燐酸の添
加によって顕著に改善され得る。かゝる添加は実際の方
法においてどこででも行うことができ、また実際にp−
クミルフェノール溶融物を貯蔵中に保持する必要がある
場合には特に有利に使用し得る。本発明の方法における
実際の添加時点はカチオン交換樹脂と接触している反応
物流中であることができるが、アニオン性物質を使用す
る場合には反応生成物流をアニオン性物質と接触させた
後にかゝる色相安定化添加剤を添加することが好まし
い。
【0016】製造法の経済学的観点から、除去されたフ
ェノールを反応器に再循環し得ることはきわめて明白で
ある。さらに、除去されたフェノールとともに移動した
p−クミルフェノールの異性体も存在し得ること、そし
てそれらも新たに供給されるフェノール及びAMSの存
在下で再びカチオン交換樹脂と接触し得ることにも注目
すべきである。かゝるカチオン交換樹脂はある種の副生
成物を所望のp−クミルフェノールに転位し得る能力を
有する。
【0017】
【実施例の記載】つぎに実施例を挙げて本発明をさらに
説明するが、これらは何等本発明を限定するものではな
い。実施例 安定化剤がp−クミルフェノールの色相を低減し得る潜
在的効果を精確に試験するために低純度のp−クミルフ
ェノールを選定した。このp−クミルフェノール、以下
出発物質という、の重量%についての特性値はつぎのと
おりであった。 p−cp o−cp AMS二量体 未確認物質 APHA 吸光度 94.84% 3.18% 1.52% 0.46% 25 3.4 p−cp =p−クミルフェノール o−cp =o−クミルフェノール AMS二量体 =α−メチルスチレンの線状及び環式二
量体 未確認物質 =若干のp,p′−ビスフェノール及び
o,p′−ビスフェノールを包含する種々の化合物 APHA =コバルト色相標準に対比して、p−ク
ミルフェノールのメタノール中の溶液として測定した黄
色度についての米国公衆衛生協会(American Public He
alth Association)試験 吸光度 =メタノール中に溶解されたp−クミル
フェノールの10%溶液の350nmにおいて測定され
た減衰度 該出発物質を25gの部分に分割し、それらの各々をガ
ラス製試験管に装入し、そして185℃にセットされた
加熱用ブロック中に装入した。これらの試験を6時間の
全加熱時間について行った。
【0018】これらの結果は数組の実験にわたって一貫
して同一であった。試験管1には対照として添加剤を添
加せずに出発物質を装入した。試験管2−6にはH3 P
O2を順次増加する量で添加した。これらの試験管のす
べての内容物を6時間の加熱期間の終了後に分析した。
結果を次表に示す。 試験 次亜燐酸 AMS 未確認 管No (ppm) p−cp o−cp 二量体 物質 APHA 吸光度 1 0 95.03% 2.83% 1.55% 0.59% 250 8.92 2 100 94.90% 3.04% 1.56% 0.50% 72 9.88 3 300 --- --- --- --- 36 5.87 4 500 95.07% 2.80% 1.59% 0.54% 29 5.57 5 1000 95.26% 2.88% 1.35% 0.59% 23 5.44 6 2000 95.14% 2.83% 1.47% 0.56% 20 6.44 上記のデータから認め得るごとく、色相の減少に対する
H3 PO2 の効果はきわめて顕著である。添付した図1
はグラフ状にプロットした吸光度についてのデータを示
し、そして図2はグラフ状にプロットしたAPHAデー
タを示す。吸光度は純粋なメタノールの場合と比較し
て、p−クミルフェノールの10%溶液の10cmの試
料を通過した350nmの紫外線の強度の減少の尺度で
ある。
【0019】p−クミルフェノールの連続的製造法にお
いては、精製フェノール及びα−メチルスチレンの反応
剤流を酸性触媒又は固定床イオン交換触媒中で反応させ
る。かゝる触媒の例は酸性物質、たとえばHCl及びイ
オン交換樹脂、たとえば“モベイ・レワチット(Mob
ay Lewatit)”又はローム・アンド・ハース
XE−561(2%架橋)又はXE−364(4%架
橋)を包含する。安定化剤H3 PO2 は反応器の排出端
で流出物流に添加する。生成物が形成された後、大部分
のフェノールの除去を、たとえば循環リボイラーによっ
て加熱された346°F及び135mmHg(絶対)の
条件で作動しているストリッパー塔中で行う。ストリッ
ピング処理に続いて、残留フェノール及び若干の軽沸点
不純物を充填塔中で脱着剤として加熱不活性ガス、たと
えば窒素を使用して流出物流から除去する。この工程は
大気圧でかつ365°Fの温度で行われる。10−20
00ppmの添加水準でH3 PO2 安定化剤を伴うこれ
らの処理工程は優れた色相及び品質のp−クミルフェノ
ール生成物を与える。
【0020】以上、現時点で本発明の好ましい実施態様
であると考えられる事項を説明してきたが、本発明の技
術思想を逸脱することなしにこれらの具体的開示事項に
種々の変更及び修正をなし得ることは当業者には自明の
ことであり、かゝる変形及び修正は本発明の真の技術思
想及び範囲に該当するものとして特許請求の範囲に包含
されるものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】p−クミルフェノールの製造において次亜燐酸
の添加が紫外線の吸収度に及ぼす効果を示すグラフであ
る。
【図2】p−クミルフェノールの製造において次亜燐酸
の添加がAPHA色相に及ぼす効果を示すグラフであ
る。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 つぎの工程: (1)精製フェノール及びα−メチルスチレンの反応剤
    流を酸性触媒の存在下で反応させて第一の流出物流を形
    成させ; (2)前記流出物流にパラ−クミルフェノール生成物の
    色相を安定化するに有効量の次亜燐酸を添加し; (3)選定された温度及び圧力条件で作動するストリッ
    パー塔中で、前記流出物流から大部分のフェノールをス
    トリッピングにより除去し;そして (4)脱着剤として不活性ガスを使用する脱着塔中で前
    記流出物流中の残存フェノールを脱着させる;工程を含
    んでなるパラ−クミルフェノールの連続的製造法。
  2. 【請求項2】 次亜燐酸を約10ないし約2,000p
    pmの範囲の添加量で添加する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 次亜燐酸を約50ないし約100ppm
    の範囲の添加量で添加する請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 ストリッパー塔を約346°F及び約1
    35mmHg(絶対)の条件で操作する請求項1記載の
    方法。
  5. 【請求項5】 脱着剤が窒素である請求項1記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 脱着塔を約365°F及びほゞ大気圧の
    条件で操作する請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 さらに、反応剤流にフェノール及び副生
    物を再循環してさらに触媒樹脂と反応させる工程を含ん
    でなる請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 生成物が250APHA未満の色相をも
    つ請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 生成物がメタノール中のパラ−クミルフ
    ェノールの10%溶液の試料10cmに通ずる際約9よ
    り低い350nmにおける吸収度をもつ請求項1記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 フェノールが約99.5%の純度であ
    る請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 触媒がHCl及びイオン交換樹脂から
    なる群から選んだ物質である請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 触媒がポリスチレン主鎖をもつスルホ
    ン化イオン交換樹脂である請求項1記載の方法。
  13. 【請求項13】 イオン交換樹脂が少なくとも約2%架
    橋されたものである請求項1記載の方法。
  14. 【請求項14】 イオン交換樹脂が少なくとも約4%架
    橋されたものである請求項10記載の方法。
  15. 【請求項15】 触媒が固定されている請求項1記載の
    方法。
  16. 【請求項16】 つぎの工程: (1)約99.5重量%より高い純度をもつα−メチル
    スチレンと、モル過剰量の約99.95重量%より高い
    純度をもつフェノールとを、固体状有機カチオン交換樹
    脂の接触的存在下で、約40℃ないし約100℃の温度
    で反応させてパラ−クミルフェノール、フェノール並び
    にオルト−クミルフェノール及びα−メチルスチレン二
    量体を含む少量の副反応生成物を含有する反応生成物流
    を得; (2)前記反応生成物流に、該生成物の色相を安定化す
    るに有効量の次亜燐酸を添加し;そして (3)過剰量のフェノール及びパラ−クミルフェノール
    よりも低沸点である他の望ましくない物質を除去し、そ
    れによって少なくとも約98重量%がパラ−クミルフェ
    ノールである生成物流を得る;工程を含んでなる高選択
    的方式でパラ−クミルフェノールを製造する方法。
  17. 【請求項17】 過剰量のフェノールを除去する前に、
    反応生成物をアニオンと接触させて存在し得るカチオン
    を中和する請求項16記載の方法。
  18. 【請求項18】 次亜燐酸をカチオン交換樹脂の後に添
    加する請求項16記載の方法。
  19. 【請求項19】 次亜燐酸をアニオン交換樹脂床の後に
    添加する請求項16記載の方法。
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