(57)【要約】      （修正有）【課題】組み立て性向上を図ることができる電池モジュールを提供すること。【解決手段】それぞれがほぼ同一寸法の直方体状の形状を有し、該直方体状の形状のひとつの面のそれぞれにセル端子電極が設けられ、該ひとつの面のそれぞれが同一平面内に位置するように配置された複数のバッテリセルと、セル端子電極どうしを接続する導電部材１１ｃ〜１１ｋと該導電部材を固定するための絶縁部１１ａとを有し、かつ、複数のバッテリセルの上記ひとつの面をまとめて覆うように、複数のバッテリセル全体の外側を囲う外囲器の一部として設けられた外囲板１１とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがほぼ同一寸法の直方体状の形状を有し、該直方体状の形状のひとつの面のそれぞれにセル端子電極が設けられ、該ひとつの面のそれぞれが同一平面内に位置するように配置された複数のバッテリセルと、
前記セル端子電極どうしを接続する導電部材と該導電部材を固定するための絶縁部とを有し、かつ、前記複数のバッテリセルの前記ひとつの面をまとめて覆うように、前記複数のバッテリセル全体の外側を囲う外囲器の一部として設けられた外囲板と
を具備することを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記外囲板が、前記絶縁部として成形樹脂部を有し、前記導電部材の一部が、該成形樹脂部に突入していることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記外囲板が、前記絶縁部として成形樹脂部を有し、前記導電部材の一部が、該成形樹脂部に突入して該外囲板の端面に達していることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記外囲板が、前記絶縁部として樹脂部を有し、該樹脂部が該外囲板の厚み方向の突起を有し、前記導電部材が、前記樹脂部の前記突起に嵌合する貫通穴を有し、かつ、該貫通穴に前記突起が突き抜け嵌合されかつ該突起の先端がつぶされて前記樹脂部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記外囲板の前記絶縁部に該外囲板の厚み方向の貫通穴が設けられ、前記導電部材が、前記絶縁部の前記貫通穴に突き抜け嵌合するピン状部を有することを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記外囲板とほぼ平行に位置して設けられた印刷回路基板をさらに具備し、
前記印刷回路基板が、前記導電部材の前記ピン状部が嵌合する貫通穴を有し、該貫通穴での嵌合により該印刷回路基板と前記ピン状部とが電気的に接続されていること
を特徴とする請求項５記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記印刷回路基板が、前記複数のバッテリセルそれぞれの電圧検知回路を少なくとも有することを特徴とする請求項６記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリセルを電気的に相互に接続しかつ機械的に一体構成とした電池モジュールに係り、特に、組み立て性向上に資する電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＥＶ（hybrid electric vehicle）、ＥＶ（electric vehicle）などの車両で使われるバッテリ装置は、比較的高出力でかつ頻繁な出力変化に対応する必要がある。このようなバッテリ装置は、一般的に、必要な出力や容量に応じて、バッテリセルを複数個電気的に接続しかつ機械的にも一体化した電池モジュールを組み込んで構成されることが多い。この装置は、さらに、電池モジュールを複数組み合わせ、加えて監視などの機能を担う回路も含む装置（電池パック、組電池などとも呼ばれている）として構成される場合もある。
【０００３】
電池パックのための電池モジュールはできるだけ簡素な構成で済ませたいが、実際には、要求される機能のため構成部材の数が増大し、そのため組み立ての作業性が悪くコスト増を招く傾向にある。特に、各バッテリセルを電気的に接続する導電性の部材は、バッテリセルの数に応じて数が多く、組み立ての作業性を改善する上でのポイントになる。
【０００４】
なお、上記用途の電池パック（組電池）の例として、下記特許文献１に開示のものがある。この開示では、複数のバッテリセルの外側を囲う外囲器について、本願で開示するような事項は、特に言及されていない。
【特許文献１】特開２００８−７１６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、複数のバッテリセルを電気的に相互に接続しかつ機械的に一体構成とした電池モジュールにおいて、組み立て性向上を図ることができる電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である電池モジュールは、それぞれがほぼ同一寸法の直方体状の形状を有し、該直方体状の形状のひとつの面のそれぞれにセル端子電極が設けられ、該ひとつの面のそれぞれが同一平面内に位置するように配置された複数のバッテリセルと、前記セル端子電極どうしを接続する導電部材と該導電部材を固定するための絶縁部とを有し、かつ、前記複数のバッテリセルの前記ひとつの面をまとめて覆うように、前記複数のバッテリセルの外側を囲う外囲器の一部として設けられた外囲板とを具備することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、この電池モジュールでは、複数のバッテリセルの外側を覆う外囲器の一部である外囲板が、導電部材とこの導電部材を固定するための絶縁部とを有している。ここで、この導電部材は、複数のバッテリセルそれぞれが有するセル端子電極どうしを接続する部材でもある。したがって、複数のバッテリセルに外囲器を取り付ける工程によってセル端子電極どうしが導電部材により電気的に接続され、個々のセル端子電極どうしを接続するように導電部材を個々に取り付ける作業を省くことができる。よって、組み立て性を向上できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のバッテリセルを電気的に相互に接続しかつ機械的に一体構成とした電池モジュールにおいて、組み立て性向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施態様として、前記外囲板が、前記絶縁部として成形樹脂部を有し、前記導電部材の一部が、該成形樹脂部に突入している、とすることができる。この態様は、外囲板として成形樹脂部を有し、導電部材の一部がこの成形樹脂部に突入していることで成形樹脂部と導電部材とが一体化している態様である。この一体化部材である外囲板は、例えば、成形樹脂部を形成するための金型内の所定位置に導電部材を位置させ、その状態で樹脂を金型内に射出することで形成することができる。
【００１０】
また、実施態様として、前記外囲板が、前記絶縁部として成形樹脂部を有し、前記導電部材の一部が、該成形樹脂部に突入して該外囲板の端面に達している、とすることができる。この態様は、上記態様と似ているが、さらに導電部材の一部が外囲板の端面に達している態様である。これは、例えば、外囲板の端面において導電部材が支持部（フレーム）から切断された形態であることを意味している。すなわち、切断される前の状態として、複数の導電部材は支持部によりつながっており、成形樹脂部が形成された後に支持部の部分が切り離されて製造されたものである。これによれば、絶縁部と導電部材とを有する外囲板の製造をより効率化することができる。
【００１１】
また、実施態様として、前記外囲板が、前記絶縁部として樹脂部を有し、該樹脂部が該外囲板の厚み方向の突起を有し、前記導電部材が、前記樹脂部の前記突起に嵌合する貫通穴を有し、かつ、該貫通穴に前記突起が突き抜け嵌合されかつ該突起の先端がつぶされて前記樹脂部に固定されている、とすることができる。この態様は、外囲板としてその厚み方向に突起のある樹脂部を有し、その突起が導電部材の貫通穴に突き抜け嵌合されさらに突起の先端がつぶされて、樹脂部と導電部材とが一体化している態様である。この態様では、導電部材の貫通穴を樹脂部の突起に対して意図的に大きめにしておいて導電部材のがたつきを生じさせ、セル端子電極に対する位置の微調整を容易化できる。
【００１２】
また、実施態様として、前記外囲板の前記絶縁部に該外囲板の厚み方向の貫通穴が設けられ、前記導電部材が、前記絶縁部の前記貫通穴に突き抜け嵌合するピン状部を有する、とすることができる。この態様は、外囲板としてその厚み方向に貫通穴のある絶縁部を有し、その貫通穴に導電部材のピン状部が突き抜け嵌合して、絶縁部と導電部材とが一体化している態様である。
【００１３】
また、実施態様として、前記外囲板とほぼ平行に位置して設けられた印刷回路基板をさらに具備し、前記印刷回路基板が、前記導電部材の前記ピン状部が嵌合する貫通穴を有し、該貫通穴での嵌合により該印刷回路基板と前記ピン状部とが電気的に接続されている、とすることができる。この態様は、電池モジュールとして印刷回路基板をも具備するものであるが、特に、外囲板にある導電部材のピン状部を利用して導電部材と印刷回路基板とを電気的、機械的に接続している態様である。印刷回路基板をも含めて組み立て性向上を図ることができる。
【００１４】
ここで、前記印刷回路基板が、前記複数のバッテリセルそれぞれの電圧検知回路を少なくとも有する、とすることができる。印刷回路基板として、複数のバッテリセルそれぞれの電圧検知を行う機能を備えさせたものである。電圧検知により、例えば、バッテリセルそれぞれの残容量の推定、その推定を踏まえた充電指示信号の生成などの機能を持たせることもできる。
【００１５】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの構成を模式的に示す斜視図である、同図に示すように、この電池モジュールは、それぞれ外囲器の一部である上側外囲板１１、下側外囲板１２、側方外囲板１３、１４、前方外囲板１５、後方外囲板１６により六方が囲まれた外観を有している。
【００１６】
これらの板のうち特に上側外囲板１１に特徴があり、この上側外囲板１１は、絶縁部１１ａと、セル端子間接続部材（導電部材）１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊ、１１ｋおよび電池モジュール端子部材１１ｂ、１１ｌとが一体構成とされたものである。このような上側外囲板１１を用いることで、多数必要となるセル端子間接続部材１１ｃ等を絶縁部１１に含めてひとつのアセンブリとして扱い、電池モジュールとして組み立てるときに活用することができる。セル端子間接続部材１１ｃ等を個々に最終の組立工程で扱うことがないので、組み立て性がよくなっている。
【００１７】
図２は、図１に示した電池モジュールを模式的に示す分解斜視図である。また、図３は、図１に示した電池モジュールにおける、複数のバッテリセルおよびそのセル端子電極どうしを接続する導電部材のみを模式的に図示した仮想的斜視図である。図２、図３において、図１中に示したものと同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００１８】
図３に示すように、上側外囲板１１が有するセル端子間接続部材１１ｃ等は、バッテリセル２１〜３０の各セル端子電極２１ａ〜３０ｂを、バッテリセル２１〜３０が直列接続となるように導通させる部材である。バッテリセル２１〜３０は、ほぼ同一寸法の直方体の形状を有し、そのひとつの面にそれぞれセル端子電極２１ａ〜３０ｂが設けられている。そして、それらの面が同一平面内に位置するように並べて配置されている。各となりのバッテリセル間には隙間が設けられ、これにより、通風による放熱を行い、かつ、使用時に経時的にバッテリセル２１〜３０が変形することに支障ないよう対応している。
【００１９】
図２に示すように、側方外囲板１３、１４には、上記通風のためのスリットが設けられている。各バッテリセル２１〜３０の上記のような位置関係を保持するためには、例えば、各バッテリセル２１〜３０を下側外囲板１２上に固定するように接着剤により固着する構成とすることができる。各セル端子間接続部材１１ｃ等には、突起状の形状であるセル端子電極２１ｂ等を囲うような穴が形成されており、このような突起と穴とによる嵌合関係により、バッテリセル２１〜３０の各上側が保持される。各外囲板１１〜１６を相互に固定するには、例えば接着剤（不図示）による固定やねじ（不図示）を使用した固定を適宜用いることができる。
【００２０】
なお、上側外囲板の絶縁部１１ａをはじめ、下側外囲板１２、側方外囲板１３、１４、前方外囲板１５、後方外囲板１６の材質は、例えば、ポリカーボネートなどの樹脂である。また、セル端子間接続部材１１ｃ等および電池モジュール端子部材１１ｂ、１１ｌの材質は、例えば、アルミニウムである。バッテリセル２１〜３０は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの２次電池である。
【００２１】
繰り返しになるが、上側外囲板１１は、セル端子間接続部材１１ｃ等を絶縁部１１に組み込んだひとつのアセンブリであり、バッテリセル２１〜３０に外囲器を取り付けるときに用いる。セル端子間接続部材１１ｃ等を個々にこの組立工程で扱う必要がないので、組み立て性がよくなっている。外囲器の組み立て後においては、各セル端子間接続部材１１ｃと各セル端子電極２１ｂ等とは、上方から見たそれらの嵌合の境にレーザ光を照射して溶接（レーザ溶接）することで、強固な接続状態にすることができる。
【００２２】
次に、図４を参照して、上側外囲板１１の構成をさらに説明する。図４は、図１に示した電池モジュールに使用の上側外囲板の構成を模式的に示す斜視図およびその一部の矢視方向断面図である。図４において、すでに説明した図中に示したものと同一の構成要素には同一符号を付してある。図４では、上側外囲板１１の絶縁部１１ａと各セル端子間接続部材１１ｃ等との関係について、特にそれらを一体化するための構成について説明する。
【００２３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＡ−Ａａ位置における矢視方向断面を示している。図４（ｂ）に示すように、セル端子間接続部材１１ｄは、絶縁部１１ａの板厚み方向（縦方向）の断面で見ると、その厚み内に含まれるように一部が絶縁部１１ａに突入している。他のセル端子間接続部材も同様である。このような絶縁部１１ａへの突入により、セル端子間接続部材１１ｄ等は絶縁部１１ａから脱落せずに一体のアセンブリになっている。
【００２４】
このようなセル端子間接続部材１１ｄと絶縁部１１ａとの関係になるように上側外囲板１１を形成するには、例えば次のように工法を採ることができる。すなわち、絶縁部１１ａを所定形状の金型内への樹脂の射出により形成する成形樹脂とし、その金型内の所定位置にあらかじめセル端子間接続部材１１ｄ等を位置させておく方法（インサート成形）である。この方法では、金型の対応によりセル端子間接続部材１１ｄ等を伴ったアセンブリである上側外囲板１１を容易に製造することができ、生産効率もよい。
【００２５】
次に、本発明の別の実施形態について図５を参照して説明する。図５は、本発明の別の実施形態に係る電池モジュールで使用の上側外囲板に用いる導電部材の製造途上の構成を模式的に示す斜視図である。より詳細には、図４において説明した、上側外囲板１１の製造方法で登場のセル端子間接続部材１１ｃ等および電池モジュール端子部材１１ｂ、１１ｌに代えて用いる部材（フレーム付き導電部材）を示している。図１ないし図３に対応する図示は自明なので省略する。
【００２６】
このフレーム付き導電部材１１０Ａ、１１０Ｂは、それぞれ、図４におけるセル端子間接続部材１１ｃ等、および電池モジュール端子部材１１ｂ、１１ｌに加えて、これらを一体に連結するフレーム（支持部）を有している。したがって、部品としてある程度のまとまりのある形態になっていて、セル端子間接続部材１１ｃ等がばらばらの場合より取り扱いが容易である。このようなまとまりのある形態で、図４での説明と同様に、所定形状の金型内の所定位置にあらかじめ位置させ、金型内への樹脂の射出により成形樹脂を形成し、上側外囲板を製造することができる。成形樹脂の形成後、その外側に突出するフレームの部分は切り落として除去する。この場合には、外囲板の端面に、フレーム部分の切り落とし痕が残ることになる。
【００２７】
次に、本発明のさらに別の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る電池モジュールで使用の上側外囲板の詳細構成を説明する模式的な斜視図である。より詳細には、セル端子間接続部材を外囲板の絶縁部に一体構成とする変形例を示している。図１ないし図３に対応する図示は自明なので省略する。
【００２８】
この実施形態では、図６（ａ）に示すように、外囲板絶縁部１１２に、板厚み方向の突起１１２ａ、１１２ｂを設け、セル端子間接続部材１１１には、この突起１１２ａ、１１２ｂが嵌まり込む貫通穴１１１ａ、１１１ｂを設ける。複数用意される別のセル端子間接続部材も同様である。そして、図６（ｂ）に示すように、貫通穴１１１ａ、１１１ｂに突起１１２ａ、１１２ｂを嵌め込み、さらに突起１１２ａ、１１２ｂの先端をつぶして、外囲板絶縁部１１２からのセル端子間接続部材１１１の脱落を防止する。
【００２９】
このような構成の外囲板によっても、図１ないし図４において説明した実施形態と同様に、多数必要となるセル端子間接続部材１１１等を絶縁部１１２に合わせてひとつのアセンブリとして扱い、電池モジュールとして組み立てるときに活用することができる。セル端子間接続部材１１１等を個々に最終の組立工程で扱うことがないので、組み立て性がよくなっている。
【００３０】
なお、この実施形態では、セル端子間接続部材１１１の貫通穴１１１ａ、１１１ｂを突起１１２ａ、１１２ｂに対して意図的に大きめにしておいてセル端子間接続部材１１１等のがたつきを生じさせると、セル端子電極２１ｂ等（図２参照）に対するセル端子間接続部材１１１等の位置の微調整を容易化できる利点もある。
【００３１】
次に、本発明のさらに別の実施形態について図７を参照して説明する。図７は、本発明のさらに別の実施形態に係る電池モジュールで使用の上側外囲板の詳細構成を説明する模式的な斜視図である。より詳細には、セル端子間接続部材を外囲板の絶縁部に一体構成とする別の変形例を示している。図１ないし図３に対応する図示は自明なので省略する。
【００３２】
この実施形態では、図７（ａ）に示すように、外囲板絶縁部１１４に、板厚み方向の貫通穴１１４ａ、１１４ｂを設け、セル端子間接続部材１１３には、この貫通穴１１４ａ、１１４ｂを突き抜け嵌合するピン状部１１３ａ、１１３ｂを設ける。複数用意される別のセル端子間接続部材も同様である。そして、図７（ｂ）に示すように、貫通穴１１４ａ、１１４ｂにピン状部１１３ａ、１１３ｂを突き抜け嵌合させる。この嵌合では、貫通穴１１４ａ、１１４ｂとピン状部１１３ａ、１１３ｂとの微妙なピッチの違いや、貫通穴１１４ａ、１１４ｂの内法形状の乱れなどの要因により、嵌まり込んだ状態が安定し、外囲板絶縁部１１４からのセル端子間接続部材１１３の脱落を防止できる。
【００３３】
この実施形態も、上記各実施形態と同様に、多数必要となるセル端子間接続部材１１３等を絶縁部１１４に合わせてひとつのアセンブリとして扱い、電池モジュールとして組み立てるときに活用することができる。セル端子間接続部材１１３等を個々に最終の組立工程で扱うことがないので、組み立て性がよくなっている。
【００３４】
次に、本発明のさらに別の実施形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明のさらに別の実施形態に係る電池モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。図８において、すでに説明した図中に示したものと同一の構成要素には同一符号を付してある。その部分の説明は省略する。
【００３５】
この実施形態は、図７において説明した、貫通穴形成外囲板絶縁部１１４にピン状部付きセル端子間接続部材１１３等を合わせた一体化外囲板を利用して組み立てられた電池モジュールについての変形例である。
【００３６】
より具体的には、図８に示すように、ピン状部付きセル端子間接続部材１１３のピン状部１１３ａ、１１３ｂ等を利用して、これと電気的な接続を行っている印刷回路基板４０を設けている点に特徴がある。すなわち、ピン状部１１３ａ、１１３ｂ等は、絶縁部１１４の貫通穴１１４ａ、１１４ｂに突き抜け嵌合されているので、絶縁部１１４からさらに上側に飛び出している。その飛び出した部分に嵌合するように印刷回路基板４０にも貫通穴を設けておく。
【００３７】
印刷回路基板４０のこの貫通穴においては、例えば、はんだによりピン状部１１３ａ、１１３ｂ等と印刷回路基板４０とを電気的、機械的に接続する。ピン状部１１３ａ、１１ｂ等の位置は、外囲板絶縁部１１４の貫通穴１１４ａ、１１４ｂのため精度がよく、したがって、はんだにより接続した場合に、その応力の発生を抑制して信頼性を向上することができる。このはんだは、セル端子間接続部材１１３等の材質に応じて適当なものを選択する。
【００３８】
図９は、図８に示した電池モジュールを模式的に示す分解斜視図を示している。図９において、すでに説明した図中に示したものと同一の構成要素には同一符号を付してある。貫通穴形成外囲板絶縁部１１４、ピン状部付きセル端子間接続部材１１３等、および印刷回路基板４０以外の構成については、図２での説明と同様である。
【００３９】
印刷回路基板４０は、具体的に、例えば、複数のバッテリセル２１〜３０それぞれの電圧検知回路を含む回路基板とすることができる。実際には、このため、印刷回路基板４０の両面には各種の電気／電子部品（不図示）が実装されている。バッテリセル２１〜３０それぞれの電圧検知により、例えば、バッテリセル２１〜３０それぞれの残容量の推定、その推定を踏まえた充電指示信号の生成などの機能回路を持たせることもできる。これらの信号の取り出しのためには、例えば印刷回路基板４０上にコネクタ（不図示）を実装させておくなどの構成を採ることができる。
【００４０】
この実施形態では、このような印刷回路基板４０を含めて電池モジュールとして組み立て性が非常によくなっている。また印刷回路基板４０を具備することで電池モジュールとして付加価値が増加している一方、コンパクトなまとまりになっている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの構成を模式的に示す斜視図。
【図２】図１に示した電池モジュールを模式的に示す分解斜視図。
【図３】図１に示した電池モジュールにおける、複数のバッテリセルおよびそのセル端子電極どうしを接続する導電部材のみを模式的に図示した仮想的斜視図。
【図４】図１に示した電池モジュールに使用の上側外囲板の構成を模式的に示す斜視図およびその一部の矢視方向断面図。
【図５】本発明の別の実施形態に係る電池モジュールで使用の上側外囲板に用いる導電部材の製造途上の構成を模式的に示す斜視図。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る電池モジュールで使用の上側外囲板の詳細構成を説明する模式的な斜視図。
【図７】本発明のさらに別の実施形態に係る電池モジュールで使用の上側外囲板の詳細構成を説明する模式的な斜視図。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る電池モジュールの構成を模式的に示す斜視図。
【図９】図８に示した電池モジュールを模式的に示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００４２】
１１…上側外囲板、１１ａ…絶縁部、１１ｂ，１１ｌ…電池モジュール端子部材、１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ，１１ｊ，１１ｋ…セル端子間接続部材（導電部材）、１２…下側外囲板、１３，１４…側方外囲板、１５…前方外囲板、１６…後方外囲板、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０…バッテリセル、２１ａ，２１ｂ，３０ａ，３０ｂ…セル端子電極、４０…印刷回路基板、１１０Ａ，１１０Ｂ…フレーム付き導電部材、１１１…貫通穴付きセル端子間接続部材、１１１ａ，１１１ｂ…貫通穴、１１２…突起付き外囲板絶縁部、１１２ａ，１１２ｂ…突起、１１３…ピン状部付きセル端子間接続部材、１１３ａ，１１３ｂ…ピン状部、１１４…貫通穴形成外囲板絶縁部、１１４ａ，１１４ｂ…貫通穴。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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