JP2016515157A - ポリオレフィン触媒のための電子供与体としての非フタル酸エステル化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、ポリオレフィン、特にポリプロピレンを生成するために使用することができ、フタル酸エステルを含有しておらず、許容されるイソタクチック性および高MFRを備えたリアクターグレードのポリプロピレンを生成する能力をさらに提供する触媒系の開発が継続的に必要である。
− 触媒系が、フタル酸エステル化合物を含有していないこと、
− フタル酸エステルを含まない触媒系を使用してオレフィンを重合または共重合する方法を提供すること、
− 触媒系が、フタル酸エステルを含まないオレフィンベースのポリマーを生成すること、
− 触媒系が、高メルトフローレートを有するオレフィンベースのポリマーを生成すること、
− 触媒系が、高メルトフローレート、および/または広い分子量分布、および/または高い曲げ弾性率を有するオレフィンベースのポリマーを生成するのに、改善された水素応答性を有すること、
− 触媒系が、活性および立体特異性に関して、良好な触媒性能のバランスを提供すること
が含まれる。
1,4−ブタンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,3−ジブチル−1,4−ブタンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,3−ジイソプロピル−1,4−ブタンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,5−ヘキサンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,5−ジメチル−ヘキサ−3−イン−2,5−ジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、ヘキサ−3−イン−2,5−ジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,2−ジメチル−1,5−ペンタンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、2,6−ジメチル−2,6−ヘプタンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレート、1,2−エチレングリコールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,2−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,2−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,3−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3,5−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、6−メチル−2,4−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3−メチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3,3−ジメチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3−エチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3−ブチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3−アリル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、4−メチル−3,5−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、4−メチル−3,5−オクタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、5−メチル−4,6−ノナンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−メチル−1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−メチル−1−フェニル−1,3−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2,4,6,6−ペンタメチル−3,5−ヘキサンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,3−ジ−tert−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−(2−フリル)−2−メチル−1,3−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−イソアミル−2−イソプロピル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2−ジイソブチル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,3−ジイソプロピル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3−メチル−1−トリフルオロメチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、1,1,1−トリフルオロ−3−メチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、4,4,4−トリフルオロ−1−(2−ナフチル)−1,3−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、4,6−ノナンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2−アミノ−1−フェニル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3−ブチル−3−メチル−2,4−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、3,6−ジメチル−2,4−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,3−ジイソプロピル−1,4−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,3−ジメチル−1,4−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,3−ジエチル−1,4−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,3−ジブチル−1,4−ブタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,5−ヘキサンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,5−ジメチル−ヘキサ−3−イン−2,5−ジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、ヘキサ−3−イン−2,5−ジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、2,2−ジメチル−1,5−ペンタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレート、および2,6−ジメチル−2,6−ヘプタンジオールベンゾエートメシチルグリオキシレートが挙げられる。
[1]四ハロゲン化チタン、例えばTiCl4、TiBr4およびTiI4、
[2]三ハロゲン化アルコキシチタン、例えばTi(OCH3)Cl3、Ti(OC2H5)Cl3、Ti(O−n−C4H9)Cl3、Ti(OC2H5)Br3およびTi(O−イソ−C4H9)Br3、
[3]二ハロゲン化ジアルコキシチタン、例えばTi(OCH3)2Cl2、Ti(OC2H5)2Cl2、Ti(O−n−C4H9)2Cl2およびTi(OC2H5)2Br2、
[4]一ハロゲン化トリアルコキシチタン、例えばTi(OCH3)3Cl、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(O−n−C4H9)3ClおよびTi(OC2H5)3Br、
[5]テトラアルコキシチタン、例えばTi(OCH3)4、Ti(OC2H5)4、Ti(O−n−C4H9)4、Ti(O−イソ−C4H9)4およびTi(O−2−エチルヘキシル)、ならびに
[6]他の化合物、例えばTi[O−C(CH3)CH−CO−CH]2Cl2、Ti[N(C2H5)2]Cl3、Ti[N(C6H5)2]Cl3、Ti(C6H5COO)Cl3、[N(C4H9)4]2TiCl6、[N(CH3)4]Ti2Cl9、TiBr4、TiCl3OSO2C6H5、およびLiTi(OC3H7)2Cl3。
本発明の有機アルミニウム化合物は、アルキル基、ハロゲン原子、水素原子およびアルコキシ基、アルミノキサン、ならびにそれらの混合物のいずれかからなる。本発明の有機アルミニウム化合物には、トリアルキルアルミニウム、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムおよびトリオクチルアルミニウム;ジアルキルアルミニウム一塩化物、例えばジエチルアルミニウム一塩化物、ジイソプロピルアルミニウム一塩化物、ジイソブチルアルミニウム一塩化物およびジオクチルアルミニウム一塩化物;アルキルアルミニウムセスキハロゲン化物、例えばエチルアルミニウムセスキ塩化物;ならびに線状アルミノキサン、例えばメチルアルミノキサンも含まれ得る。好ましい有機アルミニウム化合物は、それぞれ1〜5個の炭素原子を有する低級アルキル基を有するトリアルキルアルミニウムであり、より好ましいのは、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、およびトリイソブチルアルミニウムである。これらの有機アルミニウム化合物の1つまたは複数は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。他の許容される有機アルミニウム化合物(C)には、ヘテロ原子を介して互いに連結している2個またはそれ超のアルミニウム原子を含有する化合物、例えば(C2H5)2Al−O−(C2H5)2、(C2H5)2Al−N(C6H5)−Al(C2H5)2、および(C2H5)2Al−O−SO2−OAl(C2H5)2が含まれる。
S,S−ジイソブチル−1,2−ベンゼンジカルボチオエートの合成
250mlの三つ口丸底フラスコに、無水THF100ml、塩化フタロイル10.2g(50mmol)および2−メチル−1−プロパンチオール10.5g(117mmol)を充填する。この溶液に、撹拌しながらピリジン9.5g(120mmol)のTHF溶液30mlを20分かけて滴下添加する。添加が完了した後、混合物を周囲温度で1時間撹拌し、次に4時間加熱還流させる。混合物を周囲温度に冷却した後、混合物を濾過し、透明な溶液を得る。溶媒および低沸点不純物を真空下で100℃において除去し、残渣を周囲温度に冷却した後、残渣に酢酸エチル30mlを添加し、次に飽和食塩水20mlを添加する。有機層を分離し、水相を酢酸エチル20mlで2回抽出する。合わせた有機相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を除去した後、粗生成物を加熱し、高真空を用いて蒸留し、無色粘性の液体約11.7gを得る。この化合物の名称および構造を、表1に提示する。
ベンゼンカルボチオ酸−S,S’−2,3−ブタンジイルエステルの合成
合成手順は、2,3−ブタンジチオール6.0g(50mmol)および塩化ベンゾイル16.1g(115mmol)を使用して、それぞれ2−メチル−1−プロパンチオールおよび塩化フタロイルを置き換えたことを除き、実施例1に記載の手順と同じである。精製した後、無色粘性油11.2gを得る。この化合物の名称および構造を、表1に提示する。
2,4−ペンタンジオールジフェニルグリオキシレートの合成
(1)フェニルグリオキシロイルクロリドの調製
250mlの二つ口丸底フラスコに、フェニルグリオキシル酸12.0g(80mmol)および塩化オキサリル41.0g(320mmol)を充填する。混合物を加熱し、2時間還流させ、次に周囲温度で終夜撹拌する。過剰の塩化オキサリルを、蒸留によって除去した後、残渣を冷却し、次のステップのために準備する。
ステップ(1)のフェニルグリオキシロイルクロリドを入れたフラスコに、THF120mlおよび2,4−ペンタンジオール3.1g(30mmol)を添加する。この溶液に、撹拌しながらピリジン12.0g(150mmol)のTHF溶液30mlを30分かけて滴下添加する。添加が完了した後、混合物を周囲温度で1時間撹拌し、次に4時間加熱還流させる。混合物を周囲温度に冷却した後、混合物を濾過し、透明な溶液を得る。溶液を飽和食塩水20mlで2回洗浄する。有機相を分離し、水相を酢酸エチル20mlで2回抽出する。合わせた有機相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を除去し、精製した後、無色粘性の液体8.1gを得る。標的化合物を、1H−NMRおよびGC/MSによって決定する。この化合物の名称および構造を、表1に提示する。
2,4−ペンタンジオールベンゾエートフェニルグリオキシレートの合成
(1)2,4−ペンタンジオールモノベンゾエートの調製
250mlの三つ口丸底フラスコに、無水THF60ml、2,4−ペンタンジオール21.0g(200mmol)およびピリジン3.6g(45mmol)を充填する。この溶液に、撹拌しながら塩化ベンゾイル5.6g(40mmol)のTHF溶液30mlを30分かけて滴下添加する。添加が完了した後、混合物を周囲温度で30分間撹拌し、次に3時間加熱還流させ、次に周囲温度で終夜撹拌する。混合物を濾過し、透明な溶液を得る。溶媒を除去した後、混合物を加熱し、真空下で蒸留させて、過剰の2,4−ペンタンジオールを除去する。粗製2,4−ペンタンジオールモノベンゾエートは、次のステップのために使用することができる。
ステップ(1)から得た2,4−ペンタンジオールモノベンゾエートを入れたフラスコ−Iに、撹拌しながら無水THF100mlを添加する。実施例3のステップ1で調製したフェニルグリオキシロイルクロリドを入れたフラスコ−IIに、無水THF50mlを撹拌しながら添加する。溶解させた後、フラスコ−IIの混合物を、フラスコ−Iにゆっくり移す。フラスコ−Iの溶液に、撹拌しながらピリジン6.0g(75mmol)のTHF溶液30mlを20分かけて滴下添加する。添加が完了した後、混合物を周囲温度で1時間撹拌し、次に2時間加熱還流させる。混合物を周囲温度に冷却した後、混合物を濾過し、透明な溶液を得る。溶液を飽和食塩水20mlで2回洗浄し、有機相を分離し、水相を酢酸エチル20mlで2回抽出する。合わせた有機相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を除去し、精製した後、無色粘性の液体7.6gを得る。標的化合物を、1H−NMRおよびGC/MSによって決定する。この化合物の名称および構造を、表1に提示する。
2,4−ペンタンジオールビス(ジフェニルホスフィネート)の合成
250mlの三つ口丸底フラスコに、無水ジクロロメタン10ml、塩化ジフェニルホスフィン26.4g(112mmol)および2,4−ペンタンジオール5.0g(48mmol)を充填する。混合物を氷浴中で冷却し、ピリジン9.5g(120mmol)のTHF溶液30mlを30分かけて滴下添加する。混合物を氷浴中で1時間撹拌し、周囲温度で終夜撹拌し、次に混合物を濾過し、透明な溶液を得る。溶媒および低沸点不純物を真空下で150℃において除去した後、残渣を周囲温度に冷却する。残渣に酢酸エチル30mlを添加し、次に溶液を濾過する。溶媒を除去し、精製した後、粘着性の化合物16.2gを得る。この化合物の名称および構造を、表1に提示する。
2,4−ペンタンジオールベンゾエートジフェニルホスフィネートの合成
(1)2,4−ペンタンジオールモノベンゾエートを、実施例4のステップ(1)に従って調製する。
(2)2,4−ペンタンジオールベンゾエートジフェニルホスフィネートの合成
実施例4のステップ(1)から得た2,4−ペンタンジオールモノベンゾエートのフラスコに、無水ジクロロメタン100mlおよびピリジン3.6g(45mmol)を充填する。混合物を氷浴中で冷却し、塩化ジフェニルホスフィン9.5g(40mmol)のジクロロメタン溶液30mlを、30分かけて滴下添加する。添加が完了した後、混合物を氷浴中で1時間撹拌し、周囲温度で終夜撹拌し、次に混合物を濾過し、透明な溶液を得る。溶媒および低沸点不純物を、真空下で150℃において除去した後、残渣を周囲温度に冷却する。残渣に酢酸エチル30mlを添加し、次に溶液を濾過する。溶媒を除去し、精製した後、無色粘着性の液体8.5gを得る。この化合物の名称および構造を、表1に提示する。
(A)固体触媒成分の調製
撹拌装置および温度計を備えた、無水窒素で完全にパージした三つ口の250mlフラスコに、マグネシウムエトキシド6.0gおよび無水トルエン80mlを導入して、懸濁液を形成した。TiCl420mlを、ステンレス鋼カニューレを介して添加した。混合物の温度を80℃まで徐々に上昇させ、次に、実施例1から得たS,S−ジイソブチル−1,2−ベンゼンジカルボチオエート2.35gを添加した。次に、混合物の温度を110℃に上昇させ、撹拌しながら2時間維持した。高温の混合物を、動力付き撹拌装置およびフリットフィルタディスクを備えたシュレンクタイプの反応器に移し、それを加熱し、100℃の温度で維持した。得られた固体を濾過し、無水トルエン60mlで90℃において2回洗浄し、次に新しい無水トルエン80mlおよびTiCl420mlを、濾過した固体に添加した。次に、混合物の温度を110℃に加熱し、2時間撹拌した。残留固体を濾過し、無水トルエンで90℃において3回洗浄し、無水ヘプタンで90℃において2回洗浄し、周囲温度で1回洗浄した。最後の触媒を収集し、真空下で乾燥させて、固体組成物を得た。
プロピレンを、撹拌装置ならびに加熱および冷却のためのジャケットを備えた実験室規模の2リットルのステンレス鋼オートクレーブを使用して重合し、それを100℃を超える温度に加熱し、窒素パージですべての微量の湿気および空気を排出した。反応器を50℃に冷却した後、窒素下において、無水ヘプタン1リットルを反応器に導入し、次にトリエチルアルミニウム2.5mmolおよびジイソプロピルジメトキシシラン(DIP−供与体)0.2mmolを添加し、次に先の開示の通りに固体触媒約30.0mgをヘプタン懸濁液中で得、オートクレーブに逐次的に添加した。オートクレーブの温度を50℃に保ち、オートクレーブの圧力を、窒素を導入することによって5.0psigに上昇させた。150ml容器内の8psigの圧力の水素を、プロピレンを含む反応器にフラッシュした。
実施例1から得た化合物S,S−ジイソブチル−1,2−ベンゼンジカルボチオエートの代わりに実施例2〜6の合成化合物を使用したことを除き、実施例7の手順に従った。マグネシウムエトキシドと、実施例2〜6の合成化合物のモル比は、約7であり、これは実施例7と同じである。ポリマーを秤量し、フローレート(MFR)およびキシレン可溶性(%XS)について試験した。結果を表2に列挙する。
実施例1から得た化合物S,S−ジイソブチル−1,2−ベンゼンジカルボチオエートの代わりに1,3−プロパンジオールジ−p−トシレートを使用したことを除き、実施例7の手順に従った。ポリマーを秤量し、フローレート(MFR)およびキシレン可溶性(%XS)について試験した。結果を表2に列挙する。
実施例1から得た化合物S,S−ジイソブチル−1,2−ベンゼンジカルボチオエートの代わりにエチレンジ(p−トルエンスルホネート)を使用したことを除き、実施例7の手順に従った。ポリマーを秤量し、フローレート(MFR)およびキシレン可溶性(%XS)について試験した。結果を表2に列挙する。
触媒の調製および重合は、実施例1から得た化合物S,S−ジイソブチル−1,2−ベンゼンジカルボチオエートの代わりのフタル酸ジイソブチルを除き、実施例7と同じである。マグネシウムエトキシドと、フタル酸ジイソブチルのモル比は、約7であり、これは実施例7と同じである。ポリマーを秤量し、フローレート(MFR)およびキシレン可溶性(%XS)について試験した。結果を表2に列挙する。
Claims (38)
- 前記R1、R2、R3、R4、R5およびR6基が、互いにおよび/または基Xに接合して、環を形成することができる、請求項1に記載の固体触媒成分。
- R1、R2およびR3が、H、O、N、S、P、B、Siおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項1に記載の固体触媒成分。
- R4、R5およびR6が、H、O、N、S、P、B、Siおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項1に記載の固体触媒成分。
- Xが、O、N、S、P、Bおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項1に記載の固体触媒成分。
- R1、R2およびR3が、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロ−アルキル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アルケニル、シクロアルキル、および複素環からなる群から選択される、請求項5に記載の固体触媒成分。
- R4、R5およびR6が、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロ−アルキル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アルケニル、シクロアルキル、および複素環からなる群から選択される、請求項6に記載の固体触媒成分。
- Xが、C1〜C20炭化水素基である、請求項1に記載の固体触媒成分。
- LおよびQが、同一である、請求項1に記載の固体触媒成分。
- 1つまたは複数の外部電子供与体成分をさらに含む、請求項13に記載の触媒系。
- 前記R1、R2、R3、R4、R5およびR6基が、互いにおよび/または基Xに接合して、環を形成することができる、請求項13に記載の触媒系。
- R1、R2およびR3が、H、O、N、S、P、B、Siおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項13に記載の触媒系。
- R4、R5およびR6が、H、O、N、S、P、B、Siおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項13に記載の触媒系。
- Xが、O、N、S、P、Bおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項13に記載の触媒系。
- R1、R2およびR3が、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロ−アルキル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アルケニル、シクロアルキル、および複素環からなる群から選択される、請求項18に記載の触媒系。
- R4、R5およびR6が、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロ−アルキル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アルケニル、シクロアルキル、および複素環からなる群から選択される、請求項19に記載の触媒系。
- Xが、C1〜C20炭化水素基である、請求項13に記載の触媒系。
- LおよびQが、同一である、請求項13に記載の触媒系。
- (1)チタン、マグネシウム、ハロゲンおよび次式によって表される少なくとも1つの非フタル酸エステル化合物を含む固体触媒成分を含む、アルファオレフィンを重合または共重合するための触媒系
添字m、n、pおよびt、y、zは、1〜3から独立に選択され、
LおよびQは、O、S、NおよびP原子から選択される少なくとも1つの原子を含有する、独立に選択された官能基である]
を提供することと、
(2)該触媒系の存在下で、アルファオレフィンを重合することと
を含む、アルファオレフィンを重合または共重合する方法。 - 前記触媒系が、1つまたは複数の外部電子供与体成分をさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記R1、R2、R3、R4、R5およびR6基が、互いにおよび/または基Xに接合して、環を形成することができる、請求項26に記載の方法。
- R1、R2およびR3が、H、O、N、S、P、B、Siおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項26に記載の方法。
- R4、R5およびR6が、H、O、N、S、P、B、Siおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項26に記載の方法。
- Xが、O、N、S、P、Bおよびハロゲン原子からなる群から選択される1つまたは複数のヘテロ原子を含有することができる、請求項26に記載の方法。
- R1、R2およびR3が、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロ−アルキル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アルケニル、シクロアルキル、および複素環からなる群から選択される、請求項31に記載の方法。
- R4、R5およびR6が、水素、ハロゲン、アルキル、置換アルキル、シクロ−アルキル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アルケニル、シクロアルキル、および複素環からなる群から選択される、請求項32に記載の方法。
- Xが、C1〜C20炭化水素基である、請求項26に記載の方法。
- LおよびQが、同一である、請求項26に記載の方法。
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