2016年02月18日

氷河期の下総(5)

地域とともに活躍する川村学園女子大学





氷河時代の下総(5)−化石から環境を復元する

 1.上岩橋貝層

 千葉県酒々井町(本学から車で約40分)には、リス氷期の後期(15〜24万年前)に古東京湾に堆積された「上岩橋貝層」という地層が厚さ約50cmの化石床をなして見られます(図13)。この貝層からは、トウキョウホタテやエゾタマキガイなどの貝化石が産出します。これは本州の北から南に向かって流れた寒流の影響を受けた化石群集と考えられており、氷河期の痕跡を知る上で貴重なものです。このため、写真の地層は、昭和50年に千葉県の指定文化財に登録されています。なお、この露頭の西側には15世紀後半に、千葉氏による築城「本佐倉城」(国指定の史跡)があり、この周辺でも上岩橋貝層が見られます。


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図13. 酒々井町で見られる上岩橋貝層(厚さ50~70cm)。


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図13の拡大図


 

2.木下貝層

 千葉県印西市周辺(本学から車で約20分)には、リス―ウルム間氷期の約12−13万年前に下末吉海進により古東京湾で堆積された厚さが1m以上の貝化石の地層があります。この地層からは、二枚貝のアサリ、バカガイ、サラガイ、タマキガイなどの他に巻貝のアカニシやウニのカシパンウニなどが見出され、暖流系の化石群集とされています。また、この化石層の上には、ウルム期に箱根火山や古富士山などの火山から噴出した火山灰によって形成された関東ローム層が見られます。この貝化石の見事な地層は、印西市の木下万葉公園の道路沿いの崖(成田線木下駅から徒歩5〜10分)で見ることができます((図14、15)。



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図14.印西市にある木下万葉公園の北西部で見られる木下貝層
(国指定の天然記念物)



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図15.木下万葉公園の南側で見られる木下貝層
(国指定の天然記念物)




この木下貝層の一部は、いわゆる続成作用により固結し、比較的硬い部分が見られます。これ以外に下総地域には、硬い岩盤(岩石)が地表に露出していないため、唯一の岩石となっています。なお、硬い岩石は、最も近いところで、茨城県の筑波山か、または、千葉県の銚子に行かないと、見ることができません。したがって、この地域では、古くは、古墳時代に古墳の石材として、この木下貝層が切り出されていました。例えば、博物館「千葉県立房総のむら」近くにある龍角寺岩屋古墳の石室は、この化石層によって出来ています。また、江戸時代以降は、神社仏閣等の石灯籠や民家の石塀として、広く利用されていました。例えば、石灯籠では、上述の木下万葉公園から北へ500mぐらいのところに位置する「山根山(やまねさん)不動尊」の境内で、2基の立派な石灯籠が保存・管理され、間近で見ることが出来ます(図16)。なお、この寺のお堂は、極最近に破損し、残念ながら現在、お堂を見ることが出来ません。



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図16(左右)。 山根山不動尊の境内で見られる木下貝層を使った石灯籠




3.江古田泥炭層

 東京都中野区江古田には、「江古田泥炭層」とよばれる少なくとも3層の泥炭層の存在が知られています。泥炭層は、別名「ピート」ともよばれ、植物の遺骸や花粉等を多量に含む地層で、寒冷地域(特に緯度45度以北)で多く形成される堆積物です。この泥炭は、時には燃えるため、燃料として使われることもあるものです。江古田泥炭層は、こうした植物の遺骸を含むため、放射性炭素法(C14法)を使って、地層の形成された年代(絶対年代)が求められています。その結果、3つの泥炭層のうち最下層のものは、2万8770±2600年前の主ウルム氷期時代に形成されたものであることが分かりました。この地層から産出する植物化石は、イチイ、アオモリトドマツ(オオシラビソ)、カラマツ、イラモミ、コメツガなどの針葉樹のほか、ハンノキ、サワシバ、ブナ、シナノキなどの広葉樹、さらには、キタヨシ(寒冷型の葦)やカキツバタ(アヤメの仲間)など21種類の寒系の植物が知られ、これらを含む地層を「江古田針葉樹層」ともよんでいます。このような植物群集から、当時の気温は現在よりも8〜14℃低かったことが推定されています。このことは、少なくとも江古田では、現在の日光の戦場ヶ原や尾瀬沼のような環境であったことが推定され、冬場は雪によって閉ざされていたことが考えられています。

したがって、下総台地は、こうした江古田から地理的にさほど遠くないことを考えると、ウルム氷期の最も寒かった頃に江古田と同様な環境であったと考えることができます。
このような環境を考えると、もしかしたら、氷期には本学の庭にもマンモスが闊歩し、ライチョウが飛び回っていたことを想像するかもしれません。しかし、残念ながら、マンモスは、現在までの化石の証拠から北海道まで進出しましたが、下総台地までは来なかったと考えられます。




教育学部 社会教育学科 教授 二上政夫





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2016年01月14日

氷河期の下総(4)

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氷河時代の下総(4)−地形の変遷−

 前述したように、気候の変動と海水面の変動は連動しています。つまり、氷期には海水面が下がり、これを地質学的に「海退」といいます。一方、間氷期には海水面が上がり、これは「海進」とよばれます。それでは氷河時代の下総台地はどのような水陸の分布を示したのでしょうか。


 
1.リス―ウルム間氷期


図9に示したように、リス―ウルム間氷期の12〜13万年まえの関東地方は、現在の関東平野のほとんどが海に沈んでいました。房総半島南部の比較的標高の高い房総丘陵(最も高い地点で標高408m)が大きな島となっており、また、銚子には現在の愛宕山(標高74m)という小高い地域がありますが、ここが太平洋の小島としてわずかに海面から顔をだしていたようです。当然ですが、大学のある我孫子(最も高い地点で標高22m)は、古東京湾の沖合で海底に沈んでいました。この当時、関東地域の西側では、古箱根火山や古八が岳火山が活発となり、その降り積もった火山灰などにより、主に関東地域の西側の陸地に下末吉ロームという最も古い関東ローム層(赤土)が形成されました。


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図9.リス―ウルム間氷河期の水陸の分布
(破線は現在の海岸線)





2.ウルム氷期


次に、今から約6万年前の古ウルム氷期になると、気候の寒冷化に伴って海退が進みました。図10に示すように、東京湾はかなり小さくなったと考えられています。この時代には、本学のある我孫子は完全に陸化しており、箱根火山から出された火山灰等によって武蔵野ロームという赤土が形成されました。
 また、最も寒くなった時期の一つとして、約2万年前の主ウルム氷期の時代には、さらに海退が進み東京湾は完全に消失しました。その結果、利根川(江戸時代まで現在の東京湾に注いでいました)や多摩川の河川が延長され、現在の東京湾のほぼ中央に古東京川という“まぼろしの川”を形成し、深い谷地形をつくっていました(図11)。この時代には、現在の富士山の前身である古富士山の活動によって、立川ローム(関東ローム層の一番上にある赤土)が形成されています。



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図10.古ウルム氷河(約6万年前)における水陸の分布



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図11.主ウルム氷河(約2万年前)における水陸の分布



3.後氷期


氷期の終わった後の時代を後氷期(第四紀完新世)といいます。縄文時代前期の約6,000年前には、温暖化により関東平野の奥(群馬県や栃木県)まで海が広がりました。このことは、貝塚の痕跡からも認めることができます。また、館山では、現在の標高で15〜20mぐらいのところに熱帯から亜熱帯に生息する造礁性サンゴの化石が大量に見つかっています(通称「沼のさんご礁」といわれています)。こうしたことからも、当時は現在よりもかなり気温が高かったことが推定されます。ちなみに、この時期の本学は、内湾の海底にあったことが分かっています(図12)。

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図12.縄文前期(約6000年前)の水陸の分布




(5) につづく


教育学部 社会教育学科 教授 二上政夫









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2015年12月10日

氷河時代の下総(3)

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氷河時代の下総(3)−気候変動の要因−

ここでは、氷河時代(気候変動)を引き起こす原因について簡単に触れてみたいと思います。



1.地球の自転・公転による気候変動

セルビアの有名な天文学者、ミリューシン・ミランコビッチは、

@地球が太陽を回る公転軌道が円くなったり、楕円になったり一定ではないこと、
A地球が太陽の周りを回る公転軌道面に対して、地球の自転軸が23.4度傾いており、

これが変化することなどを指摘しています。

これらのことは、太陽からの日射量が時代によって繰り返し変化すること(ミランコビッチサイクル)により気候変動が生じる、すなわち、前述しました氷期と間氷期が交互に引き起こされるということが考えられています。



2.太陽活動の変化による気候変動

 地球の気候をコントロールしている要素には、まず、地表温度にあります。この地球表面温度は、大局的に、地球が太陽から受けるエネルギー(主に紫外線や可視光線など)と逆に地球から放射するエネルギー(主に赤外線)のバランスで決まってきます。

このことは、当然のことながら、太陽放射エネルギーが大きく、地球放射エネルギーが小さければ、地球は次第に温暖化になり、その逆であれば、寒冷化となるわけです。実はご存知のとおり、太陽活動は一定ではなく、変動していることが分かっています。

太陽活動の変化を知る一つとして、昔から太陽表面に小さく黒くなっている部分(黒点)の存在が知られており、黒点はその周囲の温度よりも低くなっていますが、その周囲ではむしろ温度がより高くなっています。黒点の長い観測から、黒点が多くなるときには太陽の活動が大きくなり、少ないと小さくなる傾向があります。

このことは、気候変動の要因と考えられますが、最近の研究では、こうした太陽活動の最大期と最小期が単純に温暖化と寒冷化をもたらすのではなく、むしろ暖かくなる地域と寒くなる地域、さらには湿潤な地域と乾燥化地域といった具合に地域差を大きくしたり、小さくしたりするシステムとなっていることが指摘されています。

ともかく、太陽活動の大小が少なくとも間接的には、気候変動に関与していることが考えられます。



3.プレート運動による大陸の配置による気候変動

今からおおよそ3億年前の古生代末期には、大きな大陸が一つであったと考えられています。この大陸はパンゲア大陸とよばれています。

この時代には、海岸線の総延長が現在よりも少ないため、波打ち際から海水に取り込まれるCO2の量が少なく(大気中のCO2濃度が高い)、温室効果によって気候の温暖化が続くと考えられます。

しかし、中生代に入り大陸が分裂すると、海岸線が長くなりCO2が大量に海水に吸収される(大気中のCO2濃度が低い)ため、寒冷化にすることが考えられます。しかし、こうした大陸の分裂による気候変動は単純ではなく、大陸の分裂や移動の際には、プレートの沈み込みに伴って火山活動が活発になることにより、CO2量は大量に大気中に放出され、温暖化を引き起こすことにもなります。

このように、大陸の移動によるCO2量の変化が気候変動に少なくとも関与していることが指摘されています。



4.大気中の二酸化炭素量の変化による気候変動

 上記の3でも説明したように、長期的にみるとCO2の循環システムは、大気と海洋または岩石との間を行ったり来たりしています。例えば、大気中のCO2は、雨や海水面から海に吸収されています。陸からは岩石や土壌の風化によって、海に金属イオン(Ca2+、Mg2+、K+など)が鉱物中から溶け出します。これらが海中で結合すると、例えば炭酸カルシウム(CaCO3)を成分とする鉱物が作られます。石灰岩の成因の一つはこのようにして形成されています。

また、海水中には、炭酸カルシウムからなる殻をもった二枚貝や巻貝、さらにはサンゴなどの生物が多数生息しており、これらも基本的には同様なメカニズムで炭酸カルシウムを造っています。

このようにCO2は、一時的に岩石や生物に閉じ込められますが、火山活動等に伴って、これらのCO2を含む物質は再び大気中に放出されることになります。これは「炭素循環」といわれるメカニズムが働いているためです。

このメカニズムは面白いことに気温の変化にかなり左右されることが指摘されています。温暖化すると、陸上で風化作用が促進され、さらに海水中に閉じ込められるCO2量が多くなります。すると、温室効果が減少することになり、逆に寒冷化が引き起こされます。さらに寒冷化が進むと風化作用や海水によるCO2の吸収が抑制されるため、逆に温暖化が始まります。このようにして、大気中のCO2濃度が変化することにより、気候変動がもたらされると考えられています。

 以上、基本的な気候変動の要因を述べましたが、実際には決定的要因は、まだ分かっていません。もしかしたら、これら複合的な要因で気候変動が起こっているのかもしれません。



(4)につづく




教育学部 社会教育学科 教授 二上政夫





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2015年11月19日

氷河時代の下総(2)

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氷河時代の下総(2)−氷河とその痕跡−

1.氷河のでき方


 氷河が形成される仕組みは、一言でいうと水の循環が一時的に途絶えることです。つまり、大局的に水の循環は、海で蒸発した水蒸気が上昇気流で雲をつくり、雨や雪となって陸上に降り注がれます。こうした雨や雪による水は、一般に川や地下水として再び海に戻るといったサイクルを繰り返しています(図4A)。


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図4. 水の循環(左図:A)と氷河の形成(右図:B)




 これに対して、海から蒸発した水蒸気が雪となって降っても夏に溶けない場合があります。このような雪を「万年雪」といいますが、この万年雪が高いところから低い方へ向かって動くものが氷河です(図4B)。したがって、水の循環で水(雪・氷)が長期間にわたって陸上に留まるため、この水のサイクルが一時的にストップすることになるわけです。その結果として、氷河が発達すると、海水面の低下が起こります。なお、この万年雪が解けて水になるところを「雪線」、その標高を「雪線高度」といいます。したがって、氷河はこの雪線高度よりも標高が高いところに形成されることになります。当然ながら、この雪線高度は、緯度が高くなると雪線高度は低くなる特徴を示します。ちなみに、本学のある下総地域は、緯度が北緯36度ぐらいです。現在、この緯度で想定される雪線高度は4,300m程度であるとされていますので、氷河は形成されません(大きな山があれば、雪線高度はさらに低くなります)。



2.氷河とはどのようなものか 


氷河とは万年雪が氷の集合体に変化したものです。氷河の重さは一般に0.8g/cm3程度(氷は0.91g/cm3で無色透明)、また、重力の作用で流動(0.01~40m/日)しています。氷河の流れは、河の中心付近ほど速く、また、地形によっても大きく左右されます。その結果、氷河は帯状になって流れたり(図3,5)、また、クレバスが出来たりと川と異なり複雑な形状を示します。なお、氷河は雪が降ったときの大気(空気)を含むことから、一般には白い色を呈しています。また、氷河のクレバスをのぞいてみると、白色よりは青く見えることがあります。この青い氷河は、氷の中で可視光線の赤色の光(波長が長い)よりも青色の光(波長が短い)がより多く選択吸収されるためです。

 ところで、本学の北側には利根川(全長が約322km)が流れています。ここの最上流で降った雨は、川の速さを1m/sとした場合、4日もあれば海に流れ着く計算になります。これに対して、もし氷河であったとしたらどの位の時間がかかるのでしょうか。その速度を仮に0.01m/日(ヒマラヤで見られる氷河と同じぐらいの速度)で計算すると、おおよそ9,000年もの時間がかかって、氷河がやっと銚子の海にたどり着くことになります。こうした計算からも、氷河の流れは大変ゆっくりであることが分かります。


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図5.スイス、アルプス山脈のアレッチ氷河



 氷河の種類には、山地の谷などのへこんだ低いところに出来る「山岳氷河」と基盤の地形に係らず陸地の広域を覆う「大陸氷河」とがあります。この大陸氷河は「氷床」ともよばれ、現在、南極大陸とグリーンランドがこれに相当します。南極大陸では、氷河の厚さが平均1,600mにも達しており、古くは数十万年前できた氷も知られています(図6)。


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図6.南極大陸の氷床





 3.日本にも氷河がある


 最近まで日本には氷河はないといわれてきました。ところが、今から3年前の2012年に日本雪氷学会がその存在を認定しています。それは富山県にある立山(標高3,015m)の御前沢(ごぜんざわ)氷河と剱岳(標高2,999m)の三ノ窓(さんのまど)氷河と小窓(こまど)氷河の三ヶ所が山岳氷河として認められました(図7)。これらの氷河は長さがおおよそ700〜1,000m、幅が200m、氷の厚さが30mあります。
 これらは氷河ですので、当然ながら山の上から下に向かって流れています。その速度は、観測によれば17〜32cm/月という結果がでており、この速度は、おおよそヒマラヤ山脈で見られるものと同程度のものであることが報告されています。
 なお、氷河時代の氷期には、日本アルプスや北海道の日高山脈に氷河があったことが知られており、現在、その痕跡として、カール(Kar:圏谷ともいう)という氷河の浸食によってできた半円形の窪地はこれらの山脈の頂上付近に多数が残されています。


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図7.立山(写真左側)にある氷河 (御前沢氷河)




  4.全球凍結という大氷河時代


 氷河に関連して、2004年に放映された「デイ・アフター・トウモロー」は、ニューヨークが氷河によって閉ざされるというストリーの映画で、この映画を見た方も多いかと思います。ところが、この映画をはるかに凌ぐ地球全体が完全に凍ってしまうという大氷河時代「全球凍結:Snowball Earth」があったことが、最近、地球科学で大きな話題となっています。この考え方は、元々イギリスの地質学者、B. ハーランド(Brain Harland)が1964年に出した仮説が基になっています。その約40年後、この説はアメリカの科学者たち(例えば、J. カーシュヴィンク、1992やP. ホフマン、1998)による研究で、大きな反響がもたらされました。
 これらによると、地球表面は少なくとも−50℃となり、陸はもちろんのこと、海が深さ約1,000mまで氷によって覆われたと考えられています(図8)。しかも、これが地史的に原生代(先カンブリア時代の後半)のヒューロニアン氷期、スターティアン氷期、マリノアン氷期の3回も全球凍結があったというのです。こうした全球凍結を引き起こす大きな要因は、二酸化炭素の循環にあると考えられています。
当然のことですが、もしこの全球凍結が起これば、生物に多大な影響を及ぼすことが考えられ、恐らく、生物のほとんどが絶滅するに違いありません。


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図8.全球凍結の想像図 「地球は白かった」



 
余談ですが、1961年、世界で最初の宇宙飛行士、ユーリイ・ガガーリンは「地球は青かった」という有名な言葉を残しています。しかし、もし全球凍結になると「地球は白かった」ということになるのでしょう。




(3)につづく




教育学部 社会教育学科 教授 二上政夫




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2015年11月04日

氷河時代の下総

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氷河時代の下総(1)−氷河時代とは−

 1.氷河時代のイメージとマンモス


氷河時代のイメージを本学の学生に聞いてみました。すると、そのイメージは、@寒い、Aマンモス、B氷、氷河といったイメージを持つことが分かりました。したがって、図1に示したように、陸地が氷河によって覆われており、マンモスが吹雪の中を闊歩するといった氷河時代の姿を思い浮かべるようです。本文を読んで頂いている皆さんも、恐らく、このようなイメージをお持ちではないでしょうか。


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図1 イメージに基づく氷河時代



 

そこで、簡単にマンモスについて触れてみたいと思います。マンモスは今からおおよそ500万年前(新生代新第三紀の鮮新世)に出現して、約1万年前(新生代第四紀の更新世末期)に絶滅したゾウの一群(分類学的にはマンモス属:Mammuthus )を指します。マンモスは頭が極端に高く短くて特に後頭部が上に突出していること(図1、2)や巨大な牙を持つことなどが特徴です(5m以上の長さの牙が発見されています)。

現在までに14種類が知られており、氷河時代には、南・北アメリカ大陸、ユーラシア大陸、アフリカ大陸など広い生息分布域を持っていました。

マンモスといえば、一般に巨大な動物というイメージを持ちます。例えば、北アメリカ大陸に生息していたインペリアマンモス(Mammuthus imperator)コロンビアマンモス(Mammuthus columbi)は体長が5m、体高が3〜5m、ヨーロッパで知られるステップマンモス(Mammuthus trogontherii)は体長が4.7~5.2m、体高が4〜5m、また、日本では有名なシベリアの永久凍土から出土するケナガマンモス(Mammuthus primigenius)で体長が4〜5m、体高が2.7〜4mと大きな動物です。その一方、大変小さなものも知られており、北極海沿岸で見つかったコビトマンモス(Mammuthus exilis)は体長が1.4〜2m、体高が1mぐらいしかありません。


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図2 ケナガマンモスの復元図




 
2.過去の氷河時代の記録

 広い意味で氷河時代とは、地球に氷河が存在する時代のことをいいます。今までに、氷河時代は少なくとも6回、確認されています。すなわち、24.5−22億年前(ヒューロニアン氷期)、7.6−7億年前(スターティアン氷期)、6.2−5.5億年前(マリノアン氷期)、4.5−4.2億年前(アンデス―サハラ氷期)、3.6−2.6億年前(カルー氷期)、そして60−1万年前の第四紀氷河がそれです。

現在、地球には極地域を中心として、氷河が存在することに私たちは何の変哲も感じません。しかし、例えば、中生代(おおよそ2億5千万年前〜6千5百万年前)、すなわち恐竜時代ですが、この時代の白亜紀には氷河が発達するどころか極地域の海水面の温度が20℃以上にも達したとする研究が報告され、氷河の存在はまったく確認されていません。

このように、実は、地球の歴史46億年の間で、氷河が発達した時代の方が極めて短く、私たちは地史学的に極めて稀な時代に生きているといっても過言ではありません。

3.氷期と間氷期

現在の氷河の発達は、おおよそ260万年前頃から始まったと考えられています。この頃から気温が低下し始め、その後に、極端に寒くなった時期と暖かくなった時期といった具合に寒暖の時代が交互に繰り返されたことが分かっています。

気温が極端に低下した時代を氷期といい、また、温暖化した時代を間氷期といいます。

これらは一般に、260−60万年前をドナウ寒冷期、60−55万年前をギュンツ氷期、55−45万年前をギュンツ・ミンデル間氷期、45−38万年前をミンデル氷期、38−24万年前をミンデル・リス間氷期、24−15万年前をリス氷期、15−7.2万年前をリス・ウルム間氷期、7.2−1万年前をウルム氷期とそれぞれよばれています。

したがって、最近の氷河時代(新生代第四紀氷期)は、4回の氷期と3回の間氷期からなっており、狭義には、今から60万年前から1万年前の時代を指します。なお、現在も氷河時代が続いていると考える研究者もいます。

このように、氷河時代とは、寒い時代だけではなく、暖かな時代(時には現在よりも暑い時代がありました)も併せて氷河時代と呼ばれています。


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図3. カナダ、ユーコン州の氷河





(2)につづく




教育学部 社会教育学科 教授 二上政夫





 
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