(57)【要約】【課題】角型電池の角部に伝熱プレートからの荷重が集中することを防止すること。【解決手段】電池モジュール５０は、複数の角型電池５２が、電池ホルダ５１に保持された状態で並設されるとともに、角型電池５２と交互に伝熱プレート５３が並設されている。電池モジュール５０は、エンドプレート５４，５５によって、角型電池５２及び伝熱プレート５３の並設方向に加圧されている。伝熱プレート５３は、角型電池５２の第１の側面５２ａ及び第２の側面５２ｂと対向する吸熱部８１と、吸熱部８１から延設された放熱部８２からなる。吸熱部８１には、角型電池５２の第１の側面５２ａ及び第２の側面５２ｂにおける放熱部８２側の端部５２ｃと対向する部分に角型電池５２から離間している凹部８４が形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を空けて並設される複数の角型電池と、
前記複数の角型電池の間に配設される伝熱プレートと、
前記角型電池及び前記伝熱プレートを前記角型電池と前記伝熱プレートの並設方向に加圧する加圧部材と、を備える電池モジュールであって、
前記伝熱プレートは、前記角型電池の最も広い面と対向する吸熱部と、前記吸熱部から延設する放熱部とを有し、
前記吸熱部は、前記角型電池の最も広い面における前記放熱部側の端部と対向する部分が前記最も広い面から離間していることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記吸熱部は、前記角型電池の電極と対向する部分が前記角型電池と接触していることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記放熱部は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトに熱的に結合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に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、角型電池と、伝熱プレートとを備えた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
角型電池は、加圧した状態で用いられることで性能及び寿命が満足するように設計されている。角型電池を加圧した状態でモジュール化したものとしては、例えば、特許文献１に記載の組電池が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の組電池は、複数の角型電池が、角型電池の厚み方向に複数積層されている。複数の角型電池のうち、両端に位置する角型電池には拘束板が設けられている。両端に設けられた２枚の拘束板には、拘束板の間に架橋されて拘束板同士の離隔を阻止する拘束ロッドが設けられている。そして、拘束板は、拘束ロッドによって互いに近づく方向へ角型電池を加圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９１４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、角型電池の放熱性を向上させるために、各角型電池の間に平板状の伝熱プレートを介在させる場合がある。この伝熱プレートを介して角型電池を加圧する場合には、伝熱プレートからの荷重が角型電池の角部に集中してしまい、加圧範囲に十分な荷重がかからないおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、角型電池の角部に伝熱プレートからの荷重が集中することを防止することができる電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する電池モジュールは、間隔を空けて並設される複数の角型電池と、前記複数の角型電池の間に配設される伝熱プレートと、前記角型電池及び前記伝熱プレートを前記角型電池と前記伝熱プレートの並設方向に加圧する加圧部材と、を備える電池モジュールであって、前記伝熱プレートは、前記角型電池の最も広い面と対向する吸熱部と、前記吸熱部から延設する放熱部とを有し、前記吸熱部は、前記角型電池の最も広い面における前記放熱部側の端部と対向する部分が前記最も広い面から離間していることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、加圧部材による加圧に伴い、吸熱部によって角型電池が加圧される。吸熱部は、角型電池の最も広い面における放熱部側の端部から離間し、角型電池の最も広い面における放熱部側の端部は加圧されない。このため、加圧部材の加圧によって、伝熱プレートから角型電池に加わる荷重が、角型電池の最も広い面における放熱部側の端部の角部に集中することなく、角型電池の加圧範囲を加圧することができる。
【０００９】
上記電池モジュールについて、前記吸熱部は、前記角型電池の電極と対向する部分が前記角型電池と接触していることが好ましい。
これによれば、角型電池の電極を好適に加圧することができる。角型電池の充電時には、電極に電子が供給されることで、電極が膨張する。角型電池の充電が繰り返されることで、電極の膨張が繰り返されると、電極同士の間隔にばらつきが生じ、角型電池の抵抗値が大きくなることがある。本発明のように、角型電池の電極を好適に加圧することで、電極同士の間隔にばらつきが生じることを抑制して、角型電池の抵抗値が上昇することを抑制することができる。
【００１０】
また、前記放熱部は、産業車両に搭載されるカウンタウェイトに熱的に結合されていてもよい。
これによれば、角型電池が発する熱は、放熱部を介してカウンタウェイトに吸収される。このため、角型電池を冷却しやすい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、角型電池の角部に伝熱プレートからの荷重が集中することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。
【図２】実施形態の電池パックを示す斜視図。
【図３】実施形態の電池モジュールを示す斜視図。
【図４】実施形態の電池モジュールを示す概略断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の電池ホルダを示す斜視図。
【図６】（ａ）は実施形態の角型電池を示す分解斜視図、（ｂ）は実施形態の電極組立体を示す分解斜視図。
【図７】（ａ）は実施形態の伝熱プレートを示す斜視図、（ｂ）は伝熱プレートと角型電池の関係を示す正面図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、別例の伝熱プレートを示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電池モジュールをフォークリフトに搭載される電池モジュールに具体化した一実施形態について、図１〜図５に従って説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「左」「右」「上」「下」を示すものとする。
【００１４】
図１に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０の車体１１の前下部には駆動輪１２が設けられているとともに、車体１１の後下部には操舵輪１３が設けられている。また、車体１１の前部には、荷役装置が設けられている。荷役装置を構成するマスト１４は、車体１１の前部に立設されているとともに、当該マスト１４にはリフトブラケット１５を介して左右一対のフォーク１６が設けられている。そして、フォーク１６は、マスト１４に連結されたリフトシリンダ１７の駆動により、リフトブラケット１５とともに昇降される。また、フォーク１６は、マスト１４に連結されたティルトシリンダ１８の駆動により、マスト１４とともに傾動される。フォーク１６には、積荷１９が搭載される。車体１１には、駆動輪１２の駆動源となる走行用モータＭ１と、フォーク１６の駆動源となる荷役用モータＭ２が搭載されている。
【００１５】
また、車体１１の中央には、運転室２０が設けられている。運転室２０には、作業者（運転者）が着座可能な運転シート２１が設けられている。運転シート２１の前方にはハンドル２２が設けられている。運転室２０の下部には、電池パック３０が搭載されている。以下、電池パック３０について詳細に説明を行う。
【００１６】
図２に示すように、電池パック３０は、フォーク１６に搭載される積荷１９とつりあいをとるための金属製（例えば、鉄など）のカウンタウェイト３１を備えている。カウンタウェイト３１は、直方体状をなすウェイト部３２と、ウェイト部３２の短手方向第１端部３２ａからウェイト部３２の厚み方向に立設されるとともに、ウェイト部３２の長手方向第１端部３２ｃから長手方向第２端部３２ｄに亘って延びる矩形板状のウェイト本体３３とからなる。換言すれば、ウェイト部３２は、ウェイト本体３３の基端からウェイト本体３３の厚み方向に立設されている。ウェイト本体３３の先端（ウェイト本体３３の基端とは反対側の端部）には、ウェイト本体３３を該ウェイト本体３３の厚み方向に切り欠いた切欠部３５が形成されている。切欠部３５の上面には、矩形平板状をなす載置板４５が固定されている。載置板４５上には、制御機器が収容される収容ケース４６及びリレーや配線などが収容されるジャンクションボックス４７が配設されている。
【００１７】
ウェイト部３２の短手方向第２端部３２ｂには、ウェイト本体３３から離間して設けられる逆Ｕ字状のフレーム３６がウェイト部３２から立設されている。フレーム３６は、ウェイト部３２の上面における短手方向第２端部３２ｂの２つの角部から立設された第１の柱部３８及び第２の柱部３９と、第１の柱部３８及び第２の柱部３９の上端部（ウェイト部３２と接合される端部と反対側の端部）を繋ぐ基部３７と、からなる。つまり、電池パック３０は、ウェイト部３２の短手方向第２端部３２ｂ側に、ウェイト部３２とフレーム３６によって囲まれた正面開口部３０ａを有する。なお、電池パック３０において、この正面開口部３０ａは、矩形板状をなす蓋部材４１によって閉塞されている。
【００１８】
各柱部３８，３９の立設方向への長さ（各柱部３８，３９の長手方向の長さ）は、ウェイト部３２の上面から、ウェイト本体３３の先端面までの最短の長さと同一となっており、フレーム３６の上面とウェイト本体３３の上面には、天板４４が支持されている。この天板４４によって、ウェイト本体３３とフレーム３６との間の開口部（図示せず）が閉塞されている。更に、電池パック３０は、ウェイト部３２の長手方向第１端部３２ｃ側に、ウェイト本体３３と、ウェイト部３２と、第１の柱部３８と、天板４４によって囲まれた一端側開口部３０ｂを有する。また、電池パック３０は、ウェイト部３２の長手方向第２端部３２ｄ側に、ウェイト本体３３と、ウェイト部３２と、第２の柱部３９と、天板４４によって囲まれた他端側開口部３０ｃを有する。なお、一端側開口部３０ｂは、一端側蓋部材４２によって閉塞され、他端側開口部３０ｃは、他端側蓋部材４３によって閉塞されている。
【００１９】
ウェイト本体３３の厚み方向の一面（ウェイト本体３３の厚み方向両面のうち、ウェイト部３２側の面）は電池モジュール５０が設置される設置面３３ａとされている。設置面３３ａには、電池モジュール５０が間隔を空けて複数設けられている。電池モジュール５０は、ウェイト本体３３の長手方向に間隔を空けて２個並んで設けられるとともに、ウェイト本体３３の短手方向に間隔を空けて３個並んで設けられている。
【００２０】
図３及び図４に示すように、電池モジュール５０は、複数の角型電池５２（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル・水素蓄電池などの二次電池）が、電池ホルダ５１に保持された状態で並設されるとともに、角型電池５２と交互に伝熱プレート５３が並設されている。本実施形態では、角型電池５２の最も広い面は、角型電池５２の厚み方向両面となる。以下の説明において、角型電池５２の厚み方向両面を、第１の側面５２ａ及び第２の側面５２ｂとする。電池モジュール５０において、角型電池５２の並設方向両端には、エンドプレート５４，５５が設けられている。
【００２１】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、電池ホルダ５１は、角型電池５２を保持する四角枠状のホルダ本体６１と、このホルダ本体６１の四隅に設けられた挿通部６２とを有している。以下の説明において、図中の上下方向を電池ホルダ５１の上下方向として説明を行い、図中の左右方向を電池ホルダ５１の左右方向として説明を行う。また、電池ホルダ５１の上下方向及び左右方向に直交する方向を電池ホルダ５１の前後方向とする。なお、図５（ａ）と図５（ｂ）とは、左右及び前後が逆向きとなっている。
【００２２】
ホルダ本体６１は、右方に開口するコ字状のプレート保持部９２と、プレート保持部９２の前端面から前方へ延設され、かつ、上方に開口するＵ字状の電池保持部９３とからなる。プレート保持部９２は、直方体状の下壁部６６と、この下壁部６６の左端から上方へ延びる直方体状の左壁部６７と、左壁部６７の上端から右方へ延びる直方体状の上壁部６８とを有している。そして、プレート保持部９２の内側には、伝熱プレート５３が設けられる開口部６９が形成されている。
【００２３】
次に、電池保持部９３について説明する。電池保持部９３は、下壁部６６の前端面から前方へ延び、かつ、下壁部６６の左右方向全体に延びる矩形平板状の下側被覆部６３と、下側被覆部６３の左端から左壁部６７の前端面に沿って上方へ延びる矩形平板状の左側被覆部６４と、下側被覆部６３の右端から上方へ延びる矩形平板状の右側被覆部４８とを有している。そして、電池保持部９３の内側に収容部６５が形成され、この収容部６５に角型電池５２が保持される。角型電池５２は、幅方向の面が、左側被覆部６４及び右側被覆部４８によって被覆され、高さ方向の一面が下側被覆部６３によって被覆される。
【００２４】
下壁部６６と下側被覆部６３の左右両下部には、それぞれ、直方体状の挿通部６２が設けられ、上壁部６８の左右両上部には、それぞれ、挿通部６２が設けられている。各挿通部６２には、ボルトＢが挿通される挿通孔６２ａが挿通部６２を前後方向に貫通して設けられている。
【００２５】
なお、電池ホルダ５１の左右方向は、下側被覆部６３、下壁部６６及び上壁部６８の長手方向であり、電池ホルダ５１の上下方向は、左側被覆部６４、左壁部６７及び右側被覆部４８の長手方向である。また、電池ホルダ５１の前後方向は、下側被覆部６３，左側被覆部６４及び右側被覆部４８の短手方向である。
【００２６】
図６（ａ）に示すように、角型電池５２は、電極組立体７１と、電極組立体７１を収容するアルミニウム製のケース７２とからなる。ケース７２は、電極組立体７１を収容する有底矩形箱状のケース本体７３と、ケース本体７３の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部材７４とから構成されている。
【００２７】
図６（ｂ）に示すように、電極組立体７１は、隣り合う正極７７と負極７８の間にセパレータ７６を介在させてなる。電極としての正極７７及び負極７８は、金属箔に活物質が塗布されて構成される矩形状の活物質層７９と、金属箔の一端から突設されたタブ８０とからなる。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、伝熱プレート５３は、矩形板状をなす吸熱部８１と、この吸熱部８１の長手方向第１端部８１ａから吸熱部８１の厚み方向に延設された矩形平板状をなす放熱部８２とからなる。吸熱部８１の厚み方向両面を、第１面８１ｃ及び第２面８１ｄとする。吸熱部８１の長手方向第１端部８１ａ側には、第１面８１ｃ及び第２面８１ｄから吸熱部８１の厚み方向に凹む凹部８４が形成されている。放熱部８２は、伝熱プレート５３が、電池ホルダ５１に形成された開口部６９を塞ぐように角型電池５２に隣り合って設けられると、右側被覆部４８における左側被覆部６４と対向する面とは反対側の面を覆い、電池ホルダ５１の外側に露出する。
【００２９】
図７（ｂ）に示すように、伝熱プレート５３の吸熱部８１は、第１面８１ｃ及び第２面８１ｄの平面形状が角型電池５２のケース７２内に収容された正極７７及び負極７８の積層方向の面（最も面積の大きい面）よりも大きく形成されている。すなわち、吸熱部８１は、正極７７及び負極７８の全面が対向するような大きさに形成されている。
【００３０】
図３及び図４に示すように、電池ホルダ５１の収容部６５には、角型電池５２が収容されている。角型電池５２は、第１の側面５２ａが開口部６９に対向するように設けられている。そして、電池ホルダ５１には、開口部６９を塞ぐように伝熱プレート５３が設けられ、角型電池５２と伝熱プレート５３は、角型電池５２の厚み方向に隣り合っている（対向している）。電池ホルダ５１、角型電池５２及び伝熱プレート５３は並設され、並設方向両端にエンドプレート５４，５５が設けられている。エンドプレート５４，５５には、図示しない挿通孔が形成されており、この挿通孔と電池ホルダ５１の挿通部６２に形成された挿通孔６２ａを挿通したボルトＢがナットＮに螺合されて電池モジュール５０が形成されている。電池モジュール５０において、ボルトＢがナットＮに螺合されることで、一対のエンドプレート５４，５５は、電池ホルダ５１及び角型電池５２を並設方向の両側から加圧している。すなわち、本実施形態において、ボルトＢ、ナットＮ及びエンドプレート５４，５５が加圧部材として機能している。そして、電池モジュール５０は、エンドプレート５４，５５に設けられたブラケット９１によってカウンタウェイト３１のウェイト本体３３に固定されている。放熱部８２は、カウンタウェイト３１と面接触しており、伝熱プレート５３は、放熱部８２を介してカウンタウェイト３１と熱的に結合されている。
【００３１】
図４に示すように、吸熱部８１は、第１面８１ｃが吸熱部８１を挟む一方の角型電池５２の第２の側面５２ｂに対向し、第２面８１ｄが吸熱部８１を挟む他方の角型電池５２の第１の側面５２ａに対向する。吸熱部８１の凹部８４は、少なくとも吸熱部８１に隣り合う角型電池５２の第１の側面５２ａ及び第２の側面５２ｂにおける放熱部８２側の端部５２ｃと対向する部分に位置している。吸熱部８１に形成された凹部８４は、角型電池５２から離間しており、吸熱部８１において、凹部８４が形成された部分は、角型電池５２と接しない。すなわち、角型電池５２において、放熱部８２側の端部５２ｃの角部Ｃと吸熱部８１が離間している。
【００３２】
次に、本実施形態の電池モジュール５０の作用について説明する。
エンドプレート５４，５５からの加圧によって、伝熱プレート５３の吸熱部８１は、角型電池５２を第１の側面５２ａ及び第２の側面５２ｂから角型電池５２の厚み方向に加圧している。このとき、凹部８４は、角型電池５２の放熱部８２側の端部５２ｃと対向する部分から離れている。このため、エンドプレート５４，５５からの加圧によって、伝熱プレート５３を介して角型電池５２が加圧されたときに、角型電池５２における放熱部８２が設けられる側の端部５２ｃの角部Ｃに荷重が集中することなく、角型電池５２の加圧範囲（角型電池５２における吸熱部８２が接する範囲）のみに荷重が加わる。
【００３３】
また、角型電池５２の充電時には、電極（正極７７及び負極７８）に電子が供給されることで、電極（正極７７及び負極７８）が膨張する。角型電池５２の、充電が繰り返されると、電極（正極７７及び負極７８）の膨張が繰り返される。この結果、電極（正極７７及び負極７８）同士の間隔が大きくなってしまったり、電極（正極７７及び負極７８）が歪むことで角型電池５２の抵抗値が大きくなる。抵抗値が大きくなると、ジュール損が増大する。
【００３４】
本実施形態では、吸熱部８１から角型電池５２に加わる荷重は、正極７７及び負極７８の並設方向から加えられるので、正極７７及び負極７８同士の間隔が大きくなることを抑制している。
【００３５】
また、伝熱プレート５３の放熱部８２は、カウンタウェイト３１に熱的に結合されている。このため、角型電池５２が発熱すると、この熱は、吸熱部８１によって吸収されて、更に、放熱部８２からカウンタウェイト３１に放熱される。
【００３６】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）伝熱プレート５３の吸熱部８１には、凹部８４が形成され、この凹部８４によって、吸熱部８１の一部が角型電池５２における放熱部８２が設けられる側の端部５２ｃから離間している。このため、角型電池５２の端部５２ｃの角部Ｃに対し、吸熱部８１の一部が離間している。よって、エンドプレート５４，５５の加圧によって吸熱部８１が角型電池５２を厚み方向に加圧しても、吸熱部８１は、角型電池５２の角部Ｃを加圧せず、角型電池５２の角部Ｃに荷重が集中することなく加圧範囲を加圧することができる。
【００３７】
（２）吸熱部８１は、負極７８及び正極７７に対応して設けられている。このため、負極７８及び正極７７を好適に加圧することができる。この結果、角型電池５２の充電に伴って正極７７と負極７８の間隔が大きくなろうとしても、正極７７及び負極７８を加圧することで、正極７７と負極７８の間隔が大きくなることを抑制することができる。
【００３８】
（３）伝熱プレート５３の放熱部８２は、カウンタウェイト３１に熱的に結合されている。このため、角型電池５２の発熱に伴い、吸熱部８１に吸収された熱は、放熱部８２を介してカウンタウェイト３１に放熱される。このため、伝熱プレート５３が過熱状態になりにくく、角型電池５２を効率よく冷却することができる。
【００３９】
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○  図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、伝熱プレート５３の形状を変更してもよい。図８（ａ）に示すように、放熱部８２は、吸熱部８１の長手方向両端部８１ａ，８１ｂに形成されていてもよい。図８（ｂ）に示すように、放熱部８２は、吸熱部８１の長手方向両端部８１ａ，８１ｂに形成されるとともに、それぞれの放熱部８２が延びる方向が反対方向となっていてもよい。図８（ｃ）に示すように、放熱部８２は、伝熱プレート５３の厚み方向に延びていなくてもよい。例えば、吸熱部８１の長手方向に延びていてもよい。図８（ｄ）に示すように、伝熱プレート５３は、長手方向の中央が角型電池５２の第１の側面５２ａ及び第２の側面５２ｂに広がるように形成されていてもよい。この場合、伝熱プレート５３の長手方向両端は、角型電池５２と接しないため、角型電池５２の角部Ｃと伝熱プレート５３が接しない。すなわち、伝熱プレート５３は、吸熱部８１と放熱部８２を備えていれば、どのような形状であってもよい。
【００４０】
○  実施形態において、伝熱プレート５３は、ボルトＢをナットＮに螺合する前、すなわち、電池モジュール５０としてモジュール化する前には、電池ホルダ５１から若干張り出していてもよい。
【００４１】
○  実施形態において、電池モジュール５０は、フォークリフト１０以外に搭載してもよい。
○  実施形態において、放熱部８２は、カウンタウェイト３１に熱的に結合されていなくてもよい。この場合、放熱部８２に送風などを行うことで、放熱部８２からの放熱を促進させることができる。
【００４２】
○  実施形態において、吸熱部８１の平面形状は、負極７８及び正極７７の全面と対向するように負極７８及び正極７７の平面形状よりも若干大きく形成し、これにより負極７８及び正極７７と対応させたが、これに限られない。負極７８及び正極７７と吸熱部８１の平面形状が同一であってもよいし、吸熱部８１の平面形状が、正極７７及び負極７８の平面形状よりも若干小さくてもよい。
【００４３】
○  実施形態において、他の加圧部材を用いてもよい。例えば、電池モジュール５０を、角型電池５２及び伝熱プレート５３の並設方向に加圧した状態で、筐体に収容する。筐体の対向する内面間の距離は、電池モジュール５０における角型電池５２及び伝熱プレート５３の並設方向の距離と同一となっており、筐体の内面によって電池モジュール５０が加圧される。この場合、エンドプレート、ボルトＢ及びナットＮを設けなくてもよい。
【００４４】
○  実施形態において、凹部８４は、吸熱部８１の第１面８１ｃ及び第２面８１ｄのどちらか一方にのみ形成されていてもよい。
○  実施形態において、電池ホルダ５１を設けなくてもよい。
【００４５】
○  実施形態において、産業車両として、パワーショベルなど他の産業車両を採用して、その産業車両に搭載されるカウンタウェイト３１と放熱部８２が熱的に結合されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
Ｃ…角部、１０…産業車両としてのフォークリフト、３１…カウンタウェイト、５０…電池モジュール、５２…角型電池、５２ａ…第１の側面、５２ｂ…第２の側面、５３…伝熱プレート、７７…電極としての正極、７８…電極としての負極、８１…吸熱部、８２…放熱部、８４…凹部。
【図１】
2014123515.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】
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【図８】
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