(57)【要約】【課題】干渉を起こす面積を減らすことによって、電解液注入口への密封栓の挿入が容易な２次電池を提供する。【解決手段】正極、セパレータおよび負極を含む電極群、上記電極群を内蔵するケース、および上記ケースを密閉して、上記電極群に連結する電極端子を外部に引き出す端子孔を形成すると共に、密封栓で密封される電解液注入口を形成するギャッププレートを含み、上記電解液注入口は、上記ギャッププレートの外側に第１直径で形成される大径部と、上記第１直径より小さい第２直径で上記大径部にステップで連結して、上記ギャッププレートの内側に形成される小径部を含み、上記密封栓は、上記大径部に溶接されて、密封作用をする密封部と、上記密封部に連結して、上記小径部に挿入されて固定する固定部を含み、上記小径部と上記固定部は、少なくとも一部において接触し、少なくとも他の部分において間隔を形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、セパレータおよび負極を含む電極群と、
前記電極群を内蔵するケースと、
前記ケースを密閉して、前記電極群に連結する電極端子を外部に引き出す端子孔および密封栓で密封される電解液注入口を形成するギャッププレートと、を含み、
前記電解液注入口は、
前記ギャッププレートの外側に第１直径で形成される大径部と、
前記第１直径より小さい第２直径で、前記大径部にステップで連結されて、前記ギャッププレートの内側に形成される小径部と、を含み、
前記密封栓は、
前記大径部に溶接されて密封作用をする密封部と、
前記密封部に連結して、前記小径部に挿入されて固定する固定部と、を含み、
前記小径部と前記固定部は、
少なくとも一部において接触し、少なくとも他の部分において間隔を形成することを特徴とする２次電池。
【請求項２】
前記電解液注入口は、
前記密封栓の挿入を誘導するように、前記大径部の底において前記小径部に連結されるステップを傾斜面で形成した第１誘導部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記電解液注入口において、
前記大径部と前記小径部は各々円筒に形成され、
前記密封栓において、
前記密封部は円板に形成され、前記固定部は多角柱に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の２次電池。
【請求項４】
前記固定部は、
四角柱、三角柱および六角柱のうちの一つに形成されることを特徴とする、請求項３に記載の２次電池。
【請求項５】
前記密封栓の前記固定部は、
少なくとも一部において、前記電解液注入口の前記小径部と線接触を形成することを特徴とする、請求項１に記載の２次電池。
【請求項６】
前記密封栓の前記固定部は、
前記線接触を形成する一部と直径方向に反対の部分において、前記小径部との間に間隔を形成することを特徴とする、請求項１に記載の２次電池。
【請求項７】
前記密封栓は、
前記電解液注入口への挿入を誘導するために、前記固定部の終端において前記固定部の平断面の面積より段々小さくなる平断面面積を有するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の２次電池。
【請求項８】
前記密封栓は、
前記固定部の多角柱に連結して多角錐台に形成される第２誘導部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の２次電池。
【請求項９】
前記第２誘導部は、
四角錐台、三角錐台および六角錐台のうちの一つに形成されることを特徴とする、請求項８に記載の２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電不可能な１次電池とは異なり充電と放電が可能な電池である。低容量の２次電池は携帯電話やノートパソコン、ビデオカメラなどの携帯可能な小型電子機器に使われ、大容量の２次電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用として使用される。
【０００３】
１つの大容量の２次電池は、必要な電力を得るために複数の２次電池、つまり単位電池を直列に連結して、安定性のために締結して形成される。単位電池は円筒形または角型にすることができ、角型の単位電池は正極とセパレータおよび負極を含む電極群、電極群を内蔵するケースおよびケースを密閉するギャッププレートとを含む。
【０００４】
ギャッププレートは、電極群に連結する電極端子を外部に突出させるように形成されて電極端子と部分的に密着する端子孔、ケース内部に電解液を注入するように形成されて密封栓で密封される電解液注入口、およびケース内部で生じるガスを排出することができるように形成されてベントプレートで密閉される排出孔を含む。
【０００５】
電解液注入口は、ケースに電極群を挿入して、ギャッププレートでケースを密閉した状態で電解液を注入できるようにして、電解液注入後、密封栓を溶接して密封される。
【０００６】
電解液注入口と密封栓は、互いに対応する円筒形と円柱の２段構造に形成される。電解液注入口と密封栓が各々円筒形と円柱であるため、互いの間において干渉を起こす面積が広く形成される。このため、許容公差の設計が困難である。
【０００７】
また、電解液注入口と密封栓が各々円筒形と円柱の２段構造に形成されるため、電解液注入口の中心と密封栓の中心が互いに一致しないことがある。この場合、密封栓を電解液注入口に挿入するのが難しくなり、生産性が低下する。
【０００８】
また、溶接工程時、密封栓を固定し、熱変形を防止するために、密封栓を電解液注入口に仮溶接する工程が必要である。これも生産性を低下させ、密封栓の固定が円滑でない場合には溶接品質を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電解液注入口と密封栓との間で干渉を起こす面積を減らすことによって、電解液注入口への密封栓の挿入を容易にすることが可能な、新規かつ改良された２次電池を提供することにある。
【００１０】
また、本発明のさらに目的とするところは、電解液注入口に挿入された密封栓の固定状態を堅固にするため、溶接時に密封栓の変形を防止し、溶接が１回でよく、溶接工程を単純にすると共に、溶接の品質を向上させることが可能な、新規かつ改良された２次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、正極、セパレータおよび負極を含む電極群と、上記電極群を内蔵するケースと、上記ケースを密閉して、上記電極群に連結する電極端子を外部に引き出す端子孔および密封栓で密封される電解液注入口を形成するギャッププレートと、を含み、上記電解液注入口は、上記ギャッププレートの外側に第１直径で形成される大径部と、上記第１直径より小さい第２直径で、上記大径部にステップで連結されて、上記ギャッププレートの内側に形成される小径部と、を含み、上記密封栓は、上記大径部に溶接されて密封作用をする密封部と、上記密封部に連結して、上記小径部に挿入されて固定する固定部と、を含み、上記小径部と上記固定部は、少なくとも一部において接触し、少なくとも他の部分において間隔を形成することを特徴とする２次電池が提供される。
【００１２】
上記電解液注入口は、上記密封栓の挿入を誘導するように、上記大径部の底において上記小径部に連結されるステップを傾斜面で形成した第１誘導部を含むことができる。
【００１３】
上記電解液注入口において、上記大径部と上記小径部は各々円筒に形成され、上記密封栓において、上記密封部は円板に形成され、上記固定部は多角柱に形成されても良い。
【００１４】
上記固定部は、四角柱、三角柱および六角柱のうちの一つに形成されても良い。
【００１５】
上記密封栓の上記固定部は、少なくとも一部において、上記電解液注入口の上記小径部と線接触を形成しても良い。
【００１６】
上記密封栓の上記固定部は、上記線接触を形成する一部と直径方向に反対の部分において、上記小径部との間に間隔を形成することができる。
【００１７】
上記密封栓は、上記電解液注入口への挿入を誘導するために、上記固定部の終端において上記固定部の平断面の面積より段々小さくなる平断面面積を有するように形成しても良い。
【００１８】
上記密封栓は、上記固定部の多角柱に連結して多角錐台に形成される第２誘導部をさらに含んでも良い。
【００１９】
上記第２誘導部は、四角錐台、三角錐台および六角錐台のうちの一つに形成されても良い。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、密封栓を電解液注入口に挿入する時、密封栓の固定部と電解液注入口の小径部との間の一部が互いに接触し、他の部分が間隔を形成するため、密封栓と電解液注入口の干渉面積を減らすことができる。
【００２１】
また、密封栓の固定部と電解液注入口の小径部との間において、相互干渉面積が減ることによって、電解液注入口に密封栓を挿入する挿入工程を容易にする効果がある。つまり、製品生産性を向上させることができる。
【００２２】
さらに、密封栓の固定部が電解液注入口の小径部に接触して、密封栓の固定状態を堅固にするため、溶接時の密封栓の変形を防止し、溶接時のパージガスによる密封栓の離脱を防止すると共に、溶接が１回でよく、溶接工程を単純にする効果がある。つまり、溶接品質および製品生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３】ギャッププレートの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る、電解液注入口と密封栓の分解斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る、電解液注入口を密封栓で密封した状態の断面図である。
【図６】図５の底面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る、電解液注入口を密封栓で密封した別の状態の断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る密封栓の斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る、電解液注入口を密封栓で密封した状態の底面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る密封栓の斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る、電解液注入口を密封栓で密封した状態の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る２次電池の斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。図１および図２を参照すれば、第１実施形態に係る２次電池は電極群１０、ケース２０およびギャッププレート３０を含んで、単位電池を形成する。
【００２６】
電極群１０は、正極１１、セパレータ１２および負極１３を含む。電極群１０は正極１１と負極１３およびこれらの間に配置される絶縁体のセパレータ１２を巻取りすることによって形成される。正極１１と負極１３は各々薄板状の金属箔で集電体を形成し、活物質の塗布の可否によりコーティング部１１ａ、１３ａと無地部１１ｂ、１３ｂに区切られる。コーティング部１１ａ、１３ａには活物質が塗布され、無地部１１ｂ、１３ｂには活物質が塗布されていない。高出力の場合、２次電池で無地部１１ｂ、１３ｂは正極１１と負極１３の長さ方向に沿って正極１１と負極１３の側端に各々形成される。正極１１とセパレータ１２および負極１３は、積層および巻取りされてゼリー−ロール状の電極群１０を形成する。２次電池は、正極１１と負極１３に連結する電極端子４０、例えば、ギャッププレート３０を介して、外部に突き出される正極端子４１と負極端子４２を含む。電極群１０において、正極端子４１は正極１１の無地部１１ｂに電気的に連結され、負極端子４２は負極１３の無地部１３ｂに電気的に連結される。
【００２７】
ケース２０は、一側を開放した構造で形成され、電極群１０と電解液を内蔵して、電極群１０に連結する電極端子４０を外部に引き出せるようにする。一例として、本実施形態は角型のケース２０を例示する。
【００２８】
ギャッププレート３０は、ケース２０の開放側に結合されてケース２０を密閉し、電極群１０に連結する電極端子４０を外部に引き出して支持し、電解液を注入し、また、単位電池内部において発生するガスを排出することが可能なように形成される。
【００２９】
図３はギャッププレート３０の斜視図である。図３を参照すると、ギャッププレート３０は電極端子４０を引き出す端子孔３１、ガスを排出するベント孔３２、および電解液を注入する電解液注入口３３を備える。端子孔３１は電極端子４０、つまり、正極端子４１および負極端子４２に各々対応する正極端子孔３１１と負極端子孔３１２を含む。従って、正極端子４１および負極端子４２は各々正極端子孔３１１と負極端子孔３１２を通して、ギャッププレート４０外部に引き出される。端子孔３１、つまり、正極端子孔３１１と負極端子孔３１２の各周りには正極端子支持部３１３と負極端子支持部３１４が形成される。正極端子支持部３１３と負極端子支持部３１４は各々正極端子孔３１１と負極端子孔３１２に突出される正極端子４１と負極端子４２を支持する。
【００３０】
再び図２を参照すると、正極端子４１と正極端子孔３１１との間および負極端子４２と負極端子孔３１２との間にガスケット４５が各々介される。ガスケット４５は、正極端子４１および負極端子４２を各々ギャッププレート３０から絶縁させる。便宜上、正極端子４１と正極端子孔３１１を例に挙げて説明する。ガスケット４５は下部ガスケット４５ａと上部ガスケット４５ｂを含む。下部ガスケット４５ａは正極端子孔３１１に嵌合され、上部ガスケット４５ｂはギャッププレート３０の上に設けられる。例えば、上部ガスケット４５ｂは正極端子支持部３１３より大きく正極端子支持部３１３の外側を囲むように形成され、正極端子４１の回転を防止する。上部ガスケット４５ｂの上面にはワッシャー４６が配置され、正極端子４１の螺子部に締結されるナット４７がワッシャー４６を押す。上部ガスケット４５ｂはワッシャー４６およびナット４７がギャッププレート３０に接触するのを防止する。
【００３１】
再び図３を参照すると、ベント孔３２は、ほぼギャッププレート３０の中央に形成され、ケース２０とギャッププレート３０によって形成される空間内で生じるガスを排出する。ベント孔３２の開閉のために、ベント孔３２にベントプレート３２１が設けられる。ベントプレート３２１はギャッププレート３０より薄い厚さに形成されて、通常、ベント孔３２を閉じた状態に維持させて、内部において生じるガスによる圧力上昇時、切開されて、ベント孔３２を開放する。ベントプレート３２１は内部圧力上昇時速かにベント孔３２を開放して、また開放幅を大きくして、ガスの排出を邪魔しないように形成される。
【００３２】
一方、電解液注入口３３は、ケース２０をギャッププレート３０で密封した状態で電解液を注入できるようにすると共に、電解液注入後には密封される。ギャッププレート３０は電解液注入口３３を密封するために密封栓３４をさらに含む。
【００３３】
図４は、電解液注入口３３と第１実施形態に係る密封栓３４の分解斜視図であり、図５は、電解液注入口３３を第１実施形態に係る密封栓３４で密封した状態の断面図である。
【００３４】
図４および図５を参照して、電解液注入口３３について説明すると、電解液注入口３３は、階段構造を形成する大径部６１と小径部６２を含む。大径部６１はギャッププレート３０の外側において第１直径（Ｄ１）を形成する。例えば、大径部６１はギャッププレート３０をプレス加工して、ギャッププレート３０の外表面よりも外部に突出形成することができる。従って、第１直径（Ｄ１）を有する大径部６１は、ギャッププレート３０の外表面延長線上に形成される床６１１の領域を限定する。床６１１は、電解液注入口３３の密封面積を限定する。小径部６２は、大径部６１の第１直径（Ｄ１）より小さい第２直径（Ｄ２）でギャッププレート３０の内側に形成され、大径部６１に階段構造を形成するステップで連結される。大径部６１と小径部６２を連結するステップは密封栓３４の挿入を誘導することができるように形成される。例えば、電解液注入口３３は、ステップの部分に形成される第１誘導部６３をさらに含む。第１誘導部６３は、大径部６１の床６１１の終端において小径部６２の上端を連結する傾斜面で形成される。傾斜面は密封栓３４の挿入を効果的に誘導する。
【００３５】
密封栓３４は、大径部６１に対応する密封部７１と小径部６２に対応する固定部７２とを含む。密封部７１は、大径部６１に挿入され、内側においては床６１１に密着し、外側においては大径部６１に溶接（Ｗ）されて、密封部７１と床６１１との間で密封構造を形成する。固定部７２は、小径部６２に挿入され、少なくとも一部で小径部６２と接触し、少なくとも他の部分で小径部６２と離隔される間隔（Ｃ）を形成すると共に、全体として密封栓３４を電解液注入口３３に固定させる。
【００３６】
固定部７２と小径部６２の接触部分（ＣＰ）は、相対的に強度が弱い材質の部分で変形すると共に、無理やり押す挿入構造が形成されて密封栓３４の固定をより堅固にする。それと同時に、固定部７２と小径部６２との間に形成される間隔（Ｃ）は挿入公差が大きくなるため、電解液注入口３３に密封栓３４を挿入する作業を容易にする。つまり、固定部７２と小径部６２全体が接触するのではなく部分的に接触するため、電解液注入口３３に密封栓３４を挿入する時、互いに干渉する面積を減らすことができる。干渉面積が減ることによって密封栓３４の挿入作業が容易になり、製品生産性が向上する。固定部７２と小径部６２の接触が固定部７２を小径部６２に堅固に固定するため、溶接時、仮溶接工程を経ないで１回の溶接のみで固定部７２を大径部６１に溶接でき、溶接時にパージガスの噴出力によって密封栓３４が電解液注入口３３から離脱するのを防止できる。従って、溶接工程が単純になり、溶接品質および製品生産性が向上する。
【００３７】
図５を参照してより具体的に説明すると、密封栓３４は、固定部７２の一部を小径部６２に接触すると同時に固定部７２の他の部分を小径部６２との間に間隔（Ｃ）を維持するように形成される。電解液注入口３３は、大径部６１と小径部６２が各々円筒で形成される。そのために、密封栓３４は、大径部６１に対応する密封部７１が円板に形成され、固定部７２は小径部６２と一部で接触して他の部分で間隔（Ｃ）を維持するように多角柱に形成される。
【００３８】
図６は、図５の底面図である。図５および図６に示されているように、固定部７２が四角柱に形成され、この時、固定部７２の中心（Ｃ１）と小径部６２の中心（Ｃ２）が第１距離（Ｌ１）だけ離隔した状態で一致しないこともある。この時、固定部７２は小径部６２との接触の部分（ＣＰ）を右側に形成し、左側に間隔（Ｃ）を形成する。固定部７２が四角柱に形成されることによって固定部７２と小径部６２は上下方向に線接触を形成し、直径方向に線接触反対側において間隔（Ｃ）を形成する。また、接触の部分（ＣＰ）において固定部７２または小径部６２は変形して、無理やり押す挿入構造を形成することもできる。従って、密封栓３４は電解液注入口３３に堅固に固定される。
【００３９】
再び図４を参照すると、密封栓３４は、電解液注入口３３への挿入が誘導されるように、固定部７２の終端を、固定部７２の平断面面積より段々小さくなる平断面面積を有する構造に形成する。例えば、密封栓３４は多角柱に形成される固定部７２に連結する第２誘導部７３をさらに含む。第２誘導部７３は固定部７２の多角柱に対応して伸びる多角錐台に形成されても良い。つまり、第１実施形態の密封栓３４は固定部７２が四角柱に形成されるため、第２誘導部７３を四角錐台に形成する。
【００４０】
図７は、電解液注入口３３を第１実施形態に係る密封栓３４で密封した異なる状態の断面図であり、図８は、図７の平面図である。図７および図８に示されているように、図５および図６と異なり、固定部７２と小径部６２の中心（Ｃ１、Ｃ２）が一致して、密封部７１の中心（Ｃ３）と大径部６１の中心（Ｃ４）が第２距離（Ｌ２）だけ離隔した状態で一致しないこともある。この時、密封部７１は大径部６１との接触の部分（ＣＰ２）を各図における右側に形成し、その反対側に間隔（ＣＣ）を形成する。従って、密封部７１の中心（Ｃ３）と大径部６１の中心（Ｃ４）が第２距離（Ｌ２）だけ離隔した状態でも、固定部７２と小径部６２の中心（Ｃ１、Ｃ２）は一致する。従って、固定部７２が四角柱に形成されていることにより固定部７２と小径部６２は各図における上下方向に、円周方向に沿って４ケ所の線接触を形成し、隣接する線接触の間に間隔（Ｃ）を各々形成する。接触の部分（ＣＰ）が４ケ所で形成され、各々線接触されるため、密封栓３４は電解液注入口３３に堅固に固定される。
【００４１】
図９は、第２実施形態に係る密封栓２３４の斜視図であり、図１０は、電解液注入口３３を第２実施形態に係る密封栓２３４で密封した状態の底面図である。
【００４２】
図９および図１０を参照すると、第２実施形態の密封栓２３４において、密封部２７１は円板で形成され、固定部２７２は三角柱に形成される。従って、第２誘導部２７３は三角柱に連結する三角錐台に形成される。大径部６１に対する第２実施形態に係る密封部２７１の作用は第１実施形態の密封部７１と同様である。固定部２７２と第２誘導部２７３は各々三角柱および三角錐台に形成されるため、第１実施形態に各々四角柱および四角錐に形成される固定部７２および第２誘導部７３よりも電解液注入口３３への小径部６２の挿入をさらに容易にする。
【００４３】
図１１は、第３実施形態に係る密封栓３３４の斜視図であり、図１２は、電解液注入口３３を第３実施形態に係る密封栓３３４で密封した状態の底面図である。
【００４４】
図１１および図１２を参照すると、第３実施形態の密封栓３３４において、密封部３７１は円板に形成され、固定部３７２は六角柱に形成される。従って、第２誘導部３７３は六角柱に連結する六角錐台に形成される。
【００４５】
大径部６１に対する第３実施形態に係る密封部３７１の作用は、第１実施形態の密封部７１と同様である。固定部３７２と第２誘導部３７３は各々六角柱および六角錐台に形成される。第３実施形態の密封栓３３４は、第１および第２実施形態の密封栓３４、２３４に比べて、密封性において有利であるが、電解液注入口３３の小径部６２に挿入するには多少不利なこともある。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４７】
１０      電極群
１１      正極
１１ａ、１３ａ      コーティング部
１１ｂ、１３ｂ      無地部
１２      セパレータ
１３      負極
２０      ケース
３０      ギャッププレート
３１      端子孔
３１１      正極端子孔
３１２      負極端子孔
３１３      正極端子支持部
３１４      負極端子支持部
３２      ベント孔
３３      電解液注入口
３４、２３４、３３４      密封栓
４０      電極端子
４１      正極端子
４２      負極端子
４５      ガスケット
４５ａ      下部ガスケット
４５ｂ      上部ガスケット
４６      ワッシャー
４７      ナット
６１      大径部
６１１      床
６２      小径部
６３      第１誘導部
７１、２７１、３７１      密封部
７２、２７２、３７２      固定部
７３、２７３、３７３      第２誘導部
Ｃ、ＣＣ      間隔
Ｃ１      固定部中心
Ｃ２      小径部中心
ＣＰ      接触の部分
Ｄ１、Ｄ２      第１、第２直径
Ｌ１、Ｌ２      第１、第２距離
Ｗ      溶接
【図１】
2010153379.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010153379.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010153379.tif 000013
【図１２】
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