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[NRIMNews1991-03.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/ac2cc7c6-915b-4265-9452-7118c064ce62/download)

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真鍋 烈

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[金材技研ニュース 1991 No.3](https://mdr.nims.go.jp/datasets/fbde9ed3-20ba-4ee0-864f-b54f4f339aa5)

## Fulltext

金属技研ニュース　1991　No.3i〇一．ゼEoo一一〇⊂蜆⊂o．oo］一〇〇〇．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←▲’：■ ■．』マ．■▲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　■　　I　一一　　　　　　，　　　1　　　　■■　　　　　’　　　　　　一　「　1．’　’　　■一；r騒究極の材料研究 材料設計の展開プロセスはマクロからミクロヘ　材料科学の専門家の問ではかなつ定着してきた材料設計という言葉も，一般にはまだなじみが薄い。希望の特性を持った材料を得るために必要な，材料の組成とプロセスを提示するのが材料設計である。ちょうど，好みに合った住宅を建築する際に，①どのような建材を使用し，②どのような問取りに，③どのような工法で組立てるかを明示した設計図を作るのと似ている。材料設計技術が完成した暁には，希望の特性をコンピュータに入力するだけで必要な組成とブロセスが打ち出され，あるいはそのような要求を満足する材料は存在しないことが表示されるようになるであろう。　当研究所は，材料設計技術を確立することが材料研究の究極の姿であると考えて，永年にわたり主としてニッケル基超耐熱合金とチタン合金の設計法の研究を続けている。そして，ナショナル・プロジェクトに参画して高効率ガスタービンのブレードに使用する新合金を材料設計法により開発するなど，多くの成果を挙げてきている。　冒頭で述べたような材料設計は，材料の組成とプロセスを与えたときにどのような組織が得られるかという第1段の推論と，そのような組織の材料はどのような特性を持つかという第2段の推論を組合わせて行われる。この第1段の推論は，基礎理論のみから行える状況には達していないが，熱力学的あるいは統計熱力学的な手法てかなりの予測が可能になりつっある。第2段の推論は第1段の推論よつもさらに困難で，現在は特性値を組織の関数として表わす経験式を作る段階である。　一方，材料の研究白体がマクロからミクロヘと進んでいるので，材料設計の対象もミクロヘと向っていくのは当然である。材料の特性は，①その材料を構成している原子の種類，②その配列，および③それらの結合状態によって決まるので，原子を1つ1つ積み重ねて材料の微細な構造や微細な組成分布などを制御するミクロなプロセスを用いた新素材の開発にも，将来は材料設計法が適用されることになろう。　しかし，このような基礎的で長期問を要する研究課題を1機関，1か国のみで実施するのは能率的ではない。こうしたことから，当研究所等の提案による日英共同研究「新素材の原子配列設計制御」が，我が国の新技術事業団を推進機関として，英国の理工学研究会議の協力の下，平成2年3月から開始された。原子・分子レベルでの材料設計手法に関して基礎的に研究するこのプロジェクトは，英国のケンブリッジ大学とインペリアル・カレッジ（ロンドン大学）を実施の場所としている。　当研究所は，この国際共同研究において代表研究者やグループリーダーとして重要な役割りを分担するとともに，研究者も派遣してプロジェクトの推進に大いに寄与している。1進む材料設計のコンピュータ化知的機能を代行する発想支援システムが完成　近年のコンピュータ技術においては，スーパーコンピュータに代表される商逮化とともに，コンピュータに人間の知的機能を代行させようとする努力がなされている。7アクトデータベースの利用は既に進んでいるが，従来は単純な事項の検索がほとんどであって，材料設計のような知的判断が必要な場含への利用は，まだまだ研究段階である。当研究所では，昭和61年度から科学技術振興調整費により「化学物質設計等支援のための知識べ一スシステムに関する研究」（金材技研エユース、1989年，No．5参剛を進めてきた。このシステムは，利用者が禽然書語によって質間ができ，その質聞に対してコンピュータが論理的な判断を加昧した解答を行い，さらに矛盾する知識を反意語の検出によ止）指摘するなどの機能を持っている。このプロジェクトも最終年度を迎え，システムも一応の完成をみた。　今回完成したシステムは，ニッケル基趨耐熱含金の開発に関する研究論文の内容を知識として持っている。その構成は図に示したようになっており，利用者がキーボードから自然言語によって質間を入力すると，システムが雷語解析を行い，自分の持っている知識を解答として利用者に提示する。開発当初のシステムは関連する知識の検索だけを行うものであったが、現在ではさらに複雑な推論機能を加えて，基礎的な知識を加味した判断も行わせるように改良した。また，知識べ一スの管理も全体の知識のほかに，利用者個人の知識べ一スを付け加えて推論させることもできて，利用者の個性に含った使い方ができるようにしてある。　知識べ一スでは携論機能の優れていることが最重要であるが，さらに知識の量と質も大きな間題である。そこで，新しい知識の入力はもちろんのこと，語糞を豊禽にするための単語登録や言葉の理解力を向上させるための文法登録などのために，利用者が容易に作業できるようなエディタを用意した。これらのうち知識については，コンピュータが論理的な処理を行えるような形式で記述される必要がある。しかし，禽然言語で表現された文章の論理的な構造解析は技術的にも難しい闘題を含んでいる。したがって，今回完成したシステムでは，知識エディタを通してコンピュータと利用者とが対話をしながら知識の論理構造を決定し，入力するようになっている。しかしながら，コンピュータは知識の収集や判断の早さなどの点で，まだまだ人間には太刀打ちできない。したがって，このような対話形式の知識入力には膨大な手間と時間が必要であリ，これがシステム構築上の最大の襲窪関となっている。　最初のほうで“一応の完成”と書いたのは，現状ではすべてを自動的に行えるまでには至っていないからである。したがって，このシステムを本当の完成に近付けるためには，知識を自動的に抽出する研究が，次の璽要な研究課題であろうと考えている。闘い含わせ応答繍薬自然竃譜処理システム歴璽困一十圃璽囲喬辛欝エディタ文法エデイタ論文／知織エデ4タ文法索弓1辞欝自然奮語に闘する知識解析論文検索システムコマンドジェネレータKAUS知識べ一ス材料設計支援システムの構成図α十α2型耐熱チタン合金の開発材料設計が生み出す新型合金　現在使用されている耐熱チタン合金は，六方晶構造のα型含金が主流である。チタン合金では，アルミニウムの含有量が8％を趨えると金属間化含物のTi3Alをべ一スとするα2相が析出し，脆くなると考えられていた。このため，実用合金ではα2相の析出を避けるように含金組成が調整されている。しかしながら，α2相による延性低下の程度はその析出量と形態に依存することから，α2槻の析出量と形態を精密に制御するような設計ができれば，商温強度特性が優れているα2相を強化相として利用することも可能になる。こ二うしたこ一とから，当研究所は材料設計に関する研究の一環として，α2相を穣極的に利用したα十α2型耐熱チタン含金の開発を進めている。　α十α2型耐熱チタン含金の精密な設計には，まず，α相とα2相の平衡関係を詳しく知る必要がある。そこで，TポAl－Sn－Zr系含金についてα梱とα2相の平衡を熱力学的に解析して，各元素間の相互作用係数などのパラメータを求めた。これらのパラメータでα領域とα十α2領域の境界を計算した結果，図1のように文献に発表されている実験値とよく一致しており，求めたパラメータけ妥当なものであることがわかった。　つぎに，この熱力学パラメータを使用してα2相三3001200　　　　　　　S日（％）玉3三197531の析出量とα相の固溶強化度を精密に制御した多数のTi－Al－Sn－Zr系合金を設計し，この設計に基づいて含金を製造してその機械的特性を調べた。溶体化後に炉冷した各設計合金の特性に及ぽすα2相析出量（873Kに対する計算値）の影響を図2に示した。0．2％のクり一プひずみを生じる時間はα2相の析出量が多い含金ほど長時閥であり，α2相がクり一プ特性の向上に蕃しい効果を有することが確認された。　一方，0．2％耐力はα2相の析出量によってはあまり変化しないが，室猟の延性はα2相の析出量が工Ovol．％を趨えると急激に低下した。以」二の結果から，α十α2型耐熱チタン含金の最適設計条件は，α2欄の析出量を10vo1．％前後にすることであると判断された。　今後，熱処理で制御される組織因予（結晶粒径やα稲とβ欄の比率など）や強化元素の影響を解明し，これらを含金設計に取込むことにより，さらに特性の優れた合金の開発を目指している。》亘10θ越　王O00嚢9008θ0！　　　　αヰα2／　　　　実験値1　　　　一一一一蕎十算値　0246810三2　　　　　　　　　Al（％）図1　85T1－2Zr－13（Al＋Sn）含金における　　　α頒’域とα一トα2領’威の境界　1ぴ蓋童　　　　（823K，274MPa）塑岬三0茗和蛾　　　　　　　　　　　　　　　　◎㍍　　　。／干　・／◎奏1㌻／㍉び＿900£　　　　　（蜜温〕§85θ二R　　△薬800一一一→ム　　　・一二。。。　20　　　　　　1室温）ぶ　o、、o）10　　＼も　　　　　　、撃　　　　o＼、　　　　　　　＼。　　　　　　　　　　、o‘　o σ’o　　　01020304G5θ　　　　　　　　伽欄析出鐙（vol．％）図2　設計含金の特性とα2相析1」憎（計算値）の関係X線回折の収差を精密に補正0．4。差のピークを明瞭に識別　当研究所が開発を進めてきたニッケル基超耐熱合金は，繭心立方晶のγ相と同じ面心立方晶のγ’相とから構成されている。この合金のクリープ特性は，γ相とγ㌧稲の格子定数の差に密接に関係し，この差がある値のときに最良の結果が得られる。このような合金の材料設計においては，格子定数の正確な情報が必要であリ，そのためには格子定数の正確な測定技術が不可欠である竈　格子定数は，通常X線回折パターンのピークの位置から求められる。ところが，上述のニッケル基超耐熱合金ではγ相とγ’相の格予定数の差が極めて小さいために，X線回折装置の光学系の収差（これを窓関数という）によるボケの中に隠れてしまって，ピークを区別することができない。しかし，近視や乱視の人でも適切な眼鏡を使えば細かい物がはっきつ見えるように，X線回折装置でも適切な窓関数を使ってデータを補正すれば，近接したピークの識別が可能にな．る。この窓関数は，装置ごとに異なるのみでなく測定条件によっても変わるために，ニッケル基超耐熱含金のγ稲とγ’相のピークを識別できるような窓関数の精密な測定は，行われていなかった。　当研究所は，結晶構造が既知で，ひずみや結晶子の大きさによる圓折ピークの広がリが無視できるシリコン標準（NBS－640B）を標準物質に選定してX線回折を行い，得られた狽1淀データに複雑な数値計算を施して，正確な窓関数を求めた。そ蟄　05黒の一例が図1である。ニッケル基超耐熱合金をX線回折したときの生のデータを図2の（a）に実線で示したが，統計変動による誤差を除去しても，点線のようにγ’相から圓折されたCuKα1とCuKα2に楯当する2つの幅広いピークが認められるだけである。ところが，先に求めた窓関数を用いた数値計算によつこのデータに補正を加えると，図2の（b）に示したように，γ楯からの2つのピークが現われてきた。　これにより，わずかO．グほどしか離れていないピークをはっきリ区別できるので，γ欄とγ’梱の格子定数とその差を，容易にしかも正確に計算することが可能になった。この手法を利用すれば含金申のγ’相の格子ひずみの測定も可能であり，合金設計に必要な重要な情報を得ることができる。1．O謎　O．5績NASAIR－100’、（a）1　　　　100 2θ0　　　　　300　　　　　　400　　　　　　　5i2チャンネル数1．O CuKα1 Si（533）反射O．5C刊Kα20 “。’．一“1一．■一1 5θ 100 12手キンネル獅　　　チャノ不ル数図1　窓関数の測定例1281．O謎　O．5縄　　　138．？蝸　　　　（γ・）　　　（b）　　　　K的　　　　　　Kα王　　　　　　（γり　　　　　　139，521Kα1（γ）　　Kα・’138，295　　　　（γ〕　十　　i39，128至　　　　　　　100　　　　　　200　　　　　300　　　　　　400　　　　　　　512　　　　　　　チャンネル数図2　X線固折の生データのパターン（丑）と　　　窓関数による補正後のパターン（む）4月の研究発表 （国内分）学・協金名 開催期聞 発　　表　　魑　　竃 発表巻（所属）優本機会学会 4，1 1．データベースを用いた疲労強度特惟の予 今野武志（第5）ほか（東京：武蔵工薬大学） 測2、電気化学STMによる水溶液中の金属表面 チ佃博之（損傷）ほかのその場観察目本鉄鋼協会 4．2～4，4 1．改良したニッケル錐粒子分散趨含金のク 川崎要造（設計）ほか（東京：東京大学） リーブ特性2、α十α2型耐熱Ti含金（Ti－A1－Sn－Zr－Nb一 小野寺秀博（設計〕ほかSi系）の設計3，CaOるつぽで溶解したTiA1の機械的惟質 三井達郎（組織）ほか4．SUS316のレプリカ法によるクリープ余 田申秀雄（環境）ほか寿命評棚 ／」5．淋一26Cr－17W合金の粒界クリープ掘傷計 大場敏夫（環境）ほか測に基づくクリープ破断強度評慨」’6，1．3脇一〇．5Mo－0．5M鋼のクリープ腕線及 久島秀昭（環境）ほかび破断寿命の修正θ法による評価71Ti－A1二元化含物の組織及ぴ機械的性質 信木　稔（第3）ほかに及ぽす綴成の影響8．12Cr鋼一1Mo一王W－O．3V鋼の高温クリー 渡部　隆（第5）ほかプ変形に伴う材質劣化9．ユ2Cr鋼の高撮クリープ変形に伴う材質劣 渡部　隆（第5）ほか化1O．CCDモアレ法によるひずみ分布のその場 本郷宏通（第5）ほか測定システムの開発目卒金属学会 4．2－4．4 1、分子鋤カ学法による粒界のアモルファス 楠　克之（物性）ほか（東京：東京大学） 化のシミュレーション（正I）2．YBa2（Cu1一北Mエ）40昔（M＝Ni，Fe，Co）酸 山蘭　裕（物惟）ほか化物超電導体の圧力効果3．瀞水圧応カ下のN湛趨耐熱含金中のγ／ 櫻本正人（物性〕ほかγ’平衡計算4，Ti－TiC傾斜機能膜申のTiC粒子の微細 池野　進（機能）ほか構造5．Fe－Mn－S1－Ni－Cr含金の形状記憶特催に 大塚秀幸（機能）ほか及ぼす繰つ返し変態の影響6．短繊縦を含む複含材の配向性に関する一 今井義雄（機能）ほか考察7、二元系含金における変態反応憎報のデー 横111榔脅（設計）ほかタベース8．Ni3Alの一方向凝固組織 平野敏幸（灰応）ほか9、遷移金属界面での電子状態 菅　誠一郎（綴織）ほか10．Bi2丁舳5Seo．i5単結晶の熱伝導率とHgBr2 磯田幸宏（計渕）ほか添加量の関係11．SUS304ステンレス鋼拡敵接含における 大橋　修（級織）ほか接含部の形成と接含面組或との関係12．商分解能電子顕微鏡によるY203の締騒構 小川一行（計洲ほか造観察工3，Cu－Vメカニカルアロイング合金のEXAぎS 桜井纏次（計狽1」）ほか解析正4．Fe－Ni－Cr鋼におけるパルスイオン照射 巌本直樹（蕎十測）ほかによる遇渡的歪滅少効果学・協会名 開催期閥 発　　表　　題　　葛 発表者（所属）寝本金鰯掌会 4．2－4．4 玉5．Kr＋イオンおよぴ電子線を照射したFe 木本高義（討洲ほか（東京：東京大学） 一Ni－Cr含金における転位ループの成優遼度玉6．分敵Y203による微鐙元繁の拡散抑制 池田雄二（欄傷）ほか17．金属間化含物TiA1の高混酸化に及ぽす表 笠原和勇（第3）ほか面状態の影響18．TiA1系化合物材料の機械的性質に及ぽす 申村森彦（第3）ほか環境の影響19，T1A1基含金の延性・泌1工性改善手法 辻本得蔵（第3〕ほか20．一方向凝固TiAlの組織に及ぽす成長遼度 竹1」」雅夫（第3）ほかの影饗21．共通データ処理環境を周いた分光器特性 曹原一紘（第4）ほかの概握22．鉄趨微粉の表繭分析 打越哲朗（第4）ほか23、超音波疲労試験法のセラミックス材料へ 堀部　進（力学）ほかの適用24．機鰯スパッタ法によるBi－Sr－Ca－Cu－O 羽多野　毅（表臓）ほか薄膜のX線解析25．積隅スパッタ法によるBi－Sr－Ca－Cu－O 中村恵沓（表櫛）ほか膜の作成条件と電気的，磁気的性質26．Nb男靹］のTiの高速拡赦現象に及ぽす膜 吉武遼子（表面）ほか作成法の影響27．引上げ法による固溶体ガーネット単緒晶 木村秀夫（第1）ほかでの楮子定数変化の最小化28．Nb3A1生成に及ぼす銀の添カ冒効果 竹内孝夫（第1）ほか29．糧流プラズマ溶射法による跳Sr2Cal 曹蘭魏二（第1）ほかCu20北皮膜作製と超電嬉特性30．趨鷺導テープ線材のJc興方性 熊倉渚明（第1）ほか31．Bi－2212■Ag趨電導テープの溶融一凝固 戸叶一正（第王）ほか後の熱処理による特惟変化32．銀シースBi系趨驚導体原料粉末への銀，銅 浅野稔久（第1）ほか金属粉末添加の効果33．Nb3Sn線材の臨界概度及び上部臨界磁界 黒田恒生（第王）ほかの歪依存性溶接学会 4．且0一雀．正2 1．プラズマ溶射粒子の衝突・凝固過稚と急 黒囲聖治（組織）ほか（東京：虎ノ門 冷応力教育会館） 2，304ステンレス鋼溶接継手のクリープ挙動 村松菌樹（組織）ほかにおよぽす試験片の寸法・形状について3．レーザースペックル法による歪損淀の溶 村松由樹（組織）ほか接への適用4．SUS304鋼のひずみ制御及び荷重制御疲 鈴木直之（環境）ほか労特性◇特許速報◇⑧出　　願発　明　の　名　称 出願日 出願番号 発　明　者　名複含磁性材料 2．11．22 02－316225 申谷　功，小澤　溝，土方政行溶媒置換磁性流体の製造法 2．玉玉．22 02－316226 申谷　功磁一1生体微粒子の配列格予構造 2Iヱ1．22 02－316227 申谷　功，土方政行酸化物超電導体厚膜の製造方法（旭硝子㈱ 2．玉1．27 02－32I276 戸叶一正，熊倉浩明，前田　弘，との共岡出願） ほか3名浮上溶解装霞 2．u．30 02－335978 福沢　章，櫻谷和之，渡辺敏昭（富士電機㈱との共同出願） ほか1名⑧登　　録発　明　の　名　称金属微粒子製造装置（パイオニア㈱との共有）登録日2．玉2．27登録番号1594485発　明　者　名字田雅広，大野　悟，ほか4名◇短　　信今⑧外国人研究貞の受入れ氏名Suma1eeVongchan所属タイ王團チュラロンコン大学テーマ　有機被覆に関する表繭処理に関する研究期間平成3年1月7日～平成3年2月27日氏名Sermkia量Kulkowit所属タイ王国タイ科学技術研究所テーマ　防食技術及び機器分析に関する研究期聞平成3年1月14臼～平成3年4月26竃⑧海外出張氏　名所　属ア］マ期　聞氏　名所　属ア」マ期　間Bremard　Chen㊧vi欲フランス共和国　グルノーブル團立物理　　　　　　　　高等学枝酸化物超電導体の高分解能電子顕微鏡による研究平成3年王月u日～平成4年7削0臼Pun㊥et　Mahajanインド　モンタナ州立大学シンクロトロン放射による材料評価に関する基礎研究平成3年1月15日～平成4年1削畑氏 名 所　　属 期　　間 行　先 用 務楠 克之 基礎物性研究部 3．2，3～3．2．玉O フランス・スイス 計算材料科学に関する調査馬場．騎雄 環境性能研究部 3．2I4～3．2．28 タイ 日・アセアン科学技術協カプロジェクトによる短期専門家派遺青木 騎善 基礎物性研究部 3．2．13～3．2．18 アメリカ 日本鉄鋼協会依頼による国際ワークシヨツプ出席緒形 俊夫 第1研究グループ 3．2．I4～3．2．23 アメリカ 科学技術振興調整蜘こよる材料学会出席福沢 章 反応制御研究部 3．2．15～3，3．1 スウェーデン 科学技術振興調整費による研究調査櫻谷 和之 反応制御研究音葎 3．2．16～3．2．23 アメりカ 科学技術振興調整蜘こよる材料学会出席戸叶 一正 第1研究グループ 3．2．16～3．3．3 アメリカ 日米趨電導研究協カに伴う研究調査rw’舳舳州州州舳舳榊洲舳uM㈹舳〕M州州舳舳州』M舳洲舳つ金属材料技術研究所科学技術週間行事のお知らせ　当研究所は，　「科学技術に関して広く一般国民の関心と理解を深め，我が国の科学技術の振興を図る」という科学技術週間の趣旨にのっとって，下記の行事を実施致します。多数の御来場を，お待ち致しております。（1）研究所の一般公開　当研究所が行っている先端研究の成果を，パネルと試料の展示により詳しく説明します。また，おもな研究設備・施設も公開します。なお，科学技術ビデオを放映し，来訪者からの技術相談に応じる梱談コーナーも闘設します。○本所（東京都冒黒区申目黒2－3－12）　　蟹時：4刷6日（刈，王3時～王7時　　おもな展示・公開内容：表繭改質／界面接含／超微粒子／磁性流体／レーザ超音波顕微　　　鏡／耐環境性金属間化合物／一方向凝蘭用溶解炉／色彩異方性材料／色記億合金／単　　　結晶多層材料／非接触溶解／光励起精製／趨精密磁界マグネット／画像処理の応用／　　　合金の設計／超精浄空間技術／結晶成長のCG／連統鋳造／材料強度試験／材料の寿　　　命予測／超電導材料データベース　　間い合わせ先：管理部庶務課庶務係　（03）3719－227工（内線229番）③筑波支所（茨城県つくば帝千現王一2－1）　　目時：4月19貫㈱，10時～I6時　　おもな展示・公開内容：先端材料の溶解／セラミックスの疲労／超急冷凝固粉／合金の　　　設計法／量予井戸箱の作製／中赤外半導体レーザ／イオン注入の応用／X線マイクロ　　　C　T／サブナノトロン／極低温材料試験機／趨電導体の薄膜／趨電導体の線材／超強　　　カマグネット　　間い合わせ先：管理課管理係　（0298）51－63n（内線223番）（2）SClENCE　NOW’91への出展　科学技術庁が主催するSCIENCE　NOW’9I展において，当研究所が特に力を入れている新材料の開発と材料信頼性の確保に関する研究を申心に，当研究所のおもな研究成果をパネルと試料でわかつやすく紹介します。　　場所：テクノロジー・ジャパン’91展（晴海・東京国際見本市会場）内　　臼時：4月10日㈱～4月13帥二），10時～16時30分　　おもな展示内審：超電導材料／磁気冷凍作業物質／色彩異方性材料／色記億含金／熱電　　　素子／半導体レーザ／磁性流体／燃焼含成線材／単結晶材料／複含材料／横層材料／　　　超耐熱合金／超塑性含金／趨微粒子／超急冷凝園粉／合金の設計／インテリジェント　　　構造材料／40Tハイブリッドマグネット模型　　間い合わせ先：管理部企画課普及係　（03）3719－227I（内線278番，3工4番）』uM舳』M舳舳舳舳舳舳舳。舳舳。舳舳舳』M』M』M舳舳巳舳w，w。舳J溌行所科学技術庁金属材料披術研究所（本　　所）〒153東京都竃黒区申目黒2－3－12　　　　　TEL（03）3719－2271，FAX（03）3792－3337（筑波支所〕〒305茨城県つくば市子現1－2－1　　　　　TEL（0298）51－6311，FAX（0298）51－4556通巻第387号綱集兼発行人郎　　渕　　所　　　　　　平成3隼3月発行　　　　　糞　鍋　　　　烈株式会社三興印刷’東京名瞳菜斤弔董区西早弄隔囲2－1－18