(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で内部のガスを外部に放出することができるガス放出機構を備えた蓄電素子を提供する。【解決手段】ラミネートフィルムによって形成されるラミネート容器を備える蓄電素子であって、当該ラミネートフィルムの最外層と最内層との間の中間層には、ラミネート容器を脆弱にする脆弱部１３０が形成されている。【選択図】図４
2014022224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルムによって形成されるラミネート容器を備える蓄電素子であって、
前記ラミネートフィルムの最外層と最内層との間の中間層には、前記ラミネート容器を脆弱にする脆弱部が形成されている
蓄電素子。
【請求項２】
前記ラミネート容器は、前記ラミネートフィルム同士が接合された接合部と、前記接合部とは異なる非接合部とを有し、
前記脆弱部は、前記非接合部に配置される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記脆弱部は、前記中間層に形成された貫通孔、薄肉部または切り込みである
請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記ラミネートフィルムは、金属層を含み、
前記脆弱部が形成された中間層は、前記最外層と前記金属層との間、または前記最内層と前記金属層との間に配置される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ラミネートフィルムによって形成されるラミネート容器を備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子として、ラミネートフィルムによって形成されるラミネート容器を備える蓄電素子が知られている。ここで、このような蓄電素子においては、内部で発生したガスを異常時に外部に放出することが必要であり、当該ガスを外部に放出するガス放出機構（安全弁機構）を備えた蓄電素子が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１では、ラミネートフィルムの熱溶着された部分の接着強度を弱くして、内部のガスが所定の圧力に達した場合に当該ガスを外部に放出するガス放出機構を備えた電池が開示されている。また、特許文献２では、ラミネートフィルムの最内層に切り込みを入れ、当該切り込み部分から内部のガスを外部に放出するガス放出機構を備えた電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６２３５号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたガス放出機構においては、ガス放出機構の配置位置がラミネートフィルムの熱溶着部分に限られることや、ラミネートフィルムの熱溶着部分の接着強度を調整する必要があるなどの問題がある。また、上記特許文献２に開示されたガス放出機構においては、ラミネートフィルムの最内層の外側の金属層が、当該最内層の切り込み部分を通じて電解液と接触し、腐食されるおそれがある。
【０００６】
そして、上記特許文献１において、ガス放出機構をラミネートフィルムの熱溶着する必要のない部分に配置したり、上記特許文献２において、ガス放出機構部分のラミネートフィルムの金属層を腐食させないように最内層の形状を変更したりすると、ガス放出機構の構成が複雑になる。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で内部のガスを外部に放出することができるガス放出機構を備えた蓄電素子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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、ラミネートフィルムによって形成されるラミネート容器を備える蓄電素子であって、前記ラミネートフィルムの最外層と最内層との間の中間層には、前記ラミネート容器を脆弱にする脆弱部が形成されている。
【０００９】
これによれば、ラミネート容器を備える蓄電素子において、ラミネートフィルムの中間層に脆弱部が形成されており、当該脆弱部がガス放出機構として機能して、異常時に蓄電素子の内部のガスを外部に放出する。つまり、上記のような簡易な構成で、ガス放出機構を配置位置が限定されることなくラミネートフィルム内に配置することができ、また、電解液がラミネートフィルムの最内層を通じて金属層に接触することによる金属層の腐食を抑制することができる。このように、簡易な構成で内部のガスを外部に放出することができるガス放出機構を備えた蓄電素子を実現することができる。
【００１０】
また、前記ラミネート容器は、前記ラミネートフィルム同士が接合された接合部と、前記接合部とは異なる非接合部とを有し、前記脆弱部は、前記非接合部に配置されることにしてもよい。
【００１１】
脆弱部を非接合部に配置することにより、脆弱部がガス放出機構としてより確実に機能する。ベントがより確実となり、ガス放出の作動圧が安定するとともに、製品検査も実施しやすくなる。
【００１２】
また、前記脆弱部は、前記中間層に形成された貫通孔、薄肉部または切り込みであることにしてもよい。
【００１３】
これによれば、中間層に形成された貫通孔、薄肉部または切り込みがガス放出機構として機能して、異常時に蓄電素子の内部のガスを外部に放出することができる。
【００１４】
また、前記ラミネートフィルムは、金属層を含み、前記脆弱部が形成された中間層は、前記最外層と前記金属層との間、または前記最内層と前記金属層との間に配置されることにしてもよい。
【００１５】
これによれば、最外層または最内層によって、金属層が外部または電解液に触れるのを防ぐことができ、金属層の腐食を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成で内部のガスを外部に放出することができるガス放出機構を備えた蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における蓄電素子の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における蓄電素子の分解斜視図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態における蓄電素子の外観を示す平面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態における蓄電素子の外観を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態の変形例１における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態の変形例１における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態の変形例２における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態の変形例２における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態の変形例３における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態の変形例３における脆弱部の構成を示す断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施の形態の変形例４における蓄電素子の外観を示す斜視図である。
【図８Ｂ】本発明の実施の形態の変形例４における蓄電素子の外観を示す斜視図である。
【図８Ｃ】本発明の実施の形態の変形例４における蓄電素子の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１９】
（実施の形態）
まず、図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態における蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態における蓄電素子１０の分解斜視図である。
【００２２】
本実施の形態における蓄電素子１０は、充放電可能な二次電池であり、例えば、非水電解質二次電池である。非水電解質二次電池としては、例えば、正極活物質としてコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物を用い、負極活物質として炭素材料を用いるリチウムイオン二次電池を挙げることができる。なお、蓄電素子１０の種類は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の電池やリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。
【００２３】
図１及び図２に示すように、蓄電素子１０は、ラミネート容器１００と、正極リード板２００と、負極リード板３００と、電極体４００とを備えている。なお、ラミネート容器１００の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。
【００２４】
ラミネート容器１００は、内部に電極体４００及び電解液を真空状態で密閉して収容している、ラミネートフィルムで形成された外装体である。図２に示すように、ラミネート容器１００は、２枚の矩形のラミネートフィルム１１０、１２０で構成されている。２枚のラミネートフィルム１１０、１２０は、金属層と樹脂層とを含む複数層からなる矩形のフレキシブルなラミネートフィルムである。
【００２５】
２枚のラミネートフィルム１１０、１２０は、正極リード板２００及び負極リード板３００を挟んで熱溶着等により接合されている。具体的には、図２に示すように、ラミネートフィルム１１０は接合部１１１と非接合部１１２とを有し、ラミネートフィルム１２０は接合部１２１と非接合部１２２とを有し、接合部１１１と接合部１２１とが接合されて接合部１０１が形成されている。つまり、接合部１０１は、ラミネート容器１００に形成されたラミネートフィルム同士が接合された部分であり、非接合部１１２、１２２は接合部１０１とは異なる部分である。
【００２６】
なお、本実施の形態では、ラミネート容器１００は、２枚のラミネートフィルム１１０、１２０で構成されていることとしたが、１枚のラミネートフィルムを袋状に形成して当該ラミネートフィルムの端部同士を熱溶着により接合することで、ラミネート容器１００を構成することにしてもよい。例えば、本実施の形態では、図３Ａに示すように、接合部１０１は、ラミネート容器１００の外周の４辺に形成されているが、図３Ｂに示すように、接合部１０１は、ラミネート容器１００の外周の３辺に形成されていることにしてもよい。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施の形態における蓄電素子１０の外観を示す平面図である。
【００２７】
なお、本実施の形態では、ラミネート容器１００の形状は矩形であることとしたが、ラミネート容器１００の形状は矩形には限定されず、円筒形状など、どのような形状であってもかまわない。
【００２８】
また、ラミネートフィルム１２０の非接合部１２２には、脆弱部１３０が形成されている。脆弱部１３０は、ラミネート容器１００を脆弱にする部位であり、Ｙ軸方向に直線状に延びている。
【００２９】
電極体４００は、詳細な図示は省略するが、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。負極は、銅箔からなる長尺帯状の負極基材の表面に負極活物質層が形成されたものである。正極は、アルミニウム箔からなる長尺帯状の正極基材の表面に正極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、電極体４００は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように、負極と正極とがセパレータを介して巻回されて形成されている。
【００３０】
正極リード板２００は、電極体４００の正極に電気的に接続された導電性の板状部材であり、負極リード板３００は、電極体４００の負極に電気的に接続された導電性の板状部材である。つまり、正極リード板２００及び負極リード板３００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極リード板２００及び負極リード板３００は、ラミネート容器１００から露出して配置されている。
【００３１】
次に、ラミネートフィルム１１０、１２０の詳細な構成、特に、ラミネートフィルム１２０の非接合部１２２に形成された脆弱部１３０の詳細な構成について、説明する。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態における脆弱部１３０の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、ラミネートフィルム１２０の非接合部１２２に形成された脆弱部１３０を図１及び図２に示したＡ−Ａ断面で切断した場合の断面図である。
【００３３】
同図に示すように、ラミネートフィルム１２０は、金属層１３１、第一樹脂層１３２、第二樹脂層１３３、最外層１３４及び最内層１３５を備えている。つまり、最外層１３４はラミネートフィルム１２０の最も外側の層であり、最内層１３５はラミネートフィルム１２０の最も内側の層であり、金属層１３１、第一樹脂層１３２及び第二樹脂層１３３は最外層１３４と最内層１３５との間の中間層である。
【００３４】
具体的には、金属層１３１は、ラミネートフィルム１２０の複数層の中央に位置する金属箔の層であり、例えばアルミニウム（Ａｌ）層である。なお、金属層１３１の材質は、アルミニウムには限定されず、種々の金属を用いることができる。
【００３５】
第一樹脂層１３２は、金属層１３１の上方（同図のＺ軸プラス方向）に配置される樹脂製の層であり、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）層である。第二樹脂層１３３は、金属層１３１の下方（Ｚ軸マイナス方向）に配置される樹脂製の層であり、例えばＰＥＴ層である。なお、第一樹脂層１３２及び第二樹脂層１３３の材質は、ＰＥＴには限定されず、種々の樹脂を用いることができる。
【００３６】
最外層１３４は、第一樹脂層１３２の上方（Ｚ軸プラス方向）に配置される樹脂層であり、例えばポリプロピレン（ＰＰ）層である。最内層１３５は、第二樹脂層１３３の下方（Ｚ軸マイナス方向）に配置される樹脂層であり、例えばＰＰ層である。なお、最外層１３４及び最内層１３５の材質は、ＰＰには限定されず、種々の樹脂を用いることができる。
【００３７】
また、ラミネートフィルム１１０の構成についても、ラミネートフィルム１２０の構成と同様に、金属層と２つの樹脂層と最外層と最内層とを備えている。なお、ラミネートフィルム１１０の構成は、ラミネートフィルム１２０の構成と同じでなくともよく、例えば、金属層と最外層と最内層とから構成された３層構造などであってもよい。
【００３８】
ここで、ラミネートフィルム１２０の第一樹脂層１３２には、脆弱部１３０として、第一樹脂層１３２を上下方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔が形成されている。つまり、脆弱部１３０は、ラミネートフィルム１２０の最外層１３４と最内層１３５との間の中間層である第一樹脂層１３２に形成された、Ｙ軸方向に直線状に延びる貫通孔である。また、脆弱部１３０が形成された当該中間層である第一樹脂層１３２は、最外層１３４と金属層１３１との間に配置されている。
【００３９】
このように、ラミネート容器１００に脆弱部１３０が形成されていることで、ラミネート容器１００の脆弱部１３０周辺での強度が弱くなり、脆弱部１３０が蓄電素子１０の安全弁として機能する。
【００４０】
なお、脆弱部１３０のＹ軸方向の長さについては、例えば、非接合部１２２のＹ軸方向の幅の半分程度の長さとするなど、脆弱部１３０が安全弁として機能するための範囲内の長さに収まっていればよい。同様に、脆弱部１３０のＸ軸方向の幅についても、脆弱部１３０が安全弁として機能するための範囲内の幅に収まっていればよい。
【００４１】
また、脆弱部１３０は、Ｙ軸方向に直線状に延びる１つの貫通孔でなくともよく、例えば、Ｙ軸方向に直線状に並んだ複数の貫通孔であってもよい。また、複数の貫通孔が直線状に並ぶ場合には、それぞれの貫通孔の形状は、円筒形状や矩形状など、どのような形状であってもかまわない。
【００４２】
また、脆弱部１３０は、図１及び２に示すように、ラミネートフィルム１２０の非接合部１２２の中央部に配置されているが、脆弱部１３０の配置位置は当該中央部には限定されず、脆弱部１３０は、非接合部１２２のＸ軸方向またはＹ軸方向の端部、ラミネート容器１００の側部などに配置されていてもよい。
【００４３】
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、ラミネート容器１００を備える蓄電素子１０において、ラミネートフィルムの中間層に脆弱部１３０が形成されており、脆弱部１３０がガス放出機構として機能して、異常時に蓄電素子１０の内部のガスを外部に放出する。つまり、上記のような簡易な構成で、ガス放出機構を配置位置が限定されることなくラミネートフィルム内に配置することができ、また、電解液がラミネートフィルムの最内層を通じて金属層に接触することによる金属層の腐食を抑制することができる。このように、簡易な構成で内部のガスを外部に放出することができるガス放出機構を備えた蓄電素子１０を実現することができる。
【００４４】
（変形例１）
上記実施の形態では、脆弱部１３０は、ラミネートフィルム１２０の最外層１３４と最内層１３５との間の中間層に形成された貫通孔であることとした。しかし、本変形例１では、脆弱部は、当該中間層に形成された厚みが薄い薄肉部である。
【００４５】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態の変形例１における脆弱部１３０ａ及び１３０ｂの構成を示す断面図である。
【００４６】
図５Ａに示すように、脆弱部１３０ａは、ラミネートフィルム１２０ａの最外層１３４と金属層１３１との間の第一樹脂層１３２ａに形成された上部が凹んだ薄肉部である。また、図５Ｂに示すように、脆弱部１３０ｂは、ラミネートフィルム１２０ｂの最外層１３４と金属層１３１との間の第一樹脂層１３２ｂに形成された下部が凹んだ薄肉部である。
【００４７】
これらの構成により、当該薄肉部がガス放出機構として機能して、異常時に蓄電素子の内部のガスを外部に放出することができる。
【００４８】
なお、当該薄肉部の形状は、上記には限定されず、どのような形状であってもかまわない。また、脆弱部１３０ａまたは１３０ｂは、上記実施の形態の脆弱部１３０と同様、Ｙ軸方向に直線状に延びる１つの薄肉部でなくともよく、例えば、Ｙ軸方向に直線状に並んだ複数の薄肉部であってもよい。また、脆弱部１３０ａまたは１３０ｂの配置位置についても、特に限定されない。
【００４９】
（変形例２）
上記実施の形態及び変形例１では、脆弱部は、第一樹脂層に形成された貫通孔または薄肉部であることとした。しかし、本変形例２では、脆弱部は、ラミネートフィルムの最外層と最内層との間の中間層に形成された切り込みである。
【００５０】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施の形態の変形例２における脆弱部１３０ｃ及び１３０ｄの構成を示す断面図である。
【００５１】
図６Ａに示すように、脆弱部１３０ｃは、ラミネートフィルム１２０ｃの最外層１３４と金属層１３１との間の第一樹脂層１３２ｃに形成された線状の切り込みである。また、図６Ｂに示すように、脆弱部１３０ｄは、ラミネートフィルム１２０ｄの最外層１３４と金属層１３１との間の第一樹脂層１３２ｄに形成された逆三角形状の切り込みである。
【００５２】
これらの構成により、当該切り込みがガス放出機構として機能して、異常時に蓄電素子１０の内部のガスを外部に放出することができる。
【００５３】
なお、当該切り込みの形状は、上記には限定されず、どのような形状であってもかまわない。また、脆弱部１３０ｃまたは１３０ｄは、上記実施の形態の脆弱部１３０と同様、Ｙ軸方向に直線状に延びる１つの切り込みでなくともよく、例えば、Ｙ軸方向に直線状に並んだ複数の切り込みであってもよい。また、脆弱部１３０ｃまたは１３０ｄの配置位置についても、特に限定されない。
【００５４】
（変形例３）
上記実施の形態及びその変形例では、脆弱部は、最外層１３４と金属層１３１との間の第一樹脂層に形成されていることにした。しかし、本変形例３では、脆弱部は、最内層１３５と金属層１３１との間の第二樹脂層、または第一樹脂層及び第二樹脂層の双方に形成されている。
【００５５】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施の形態の変形例３における脆弱部１３０ｅ及び１３０ｆの構成を示す断面図である。
【００５６】
図７Ａに示すように、脆弱部１３０eは、最内層１３５と金属層１３１との間の第二樹脂層１３３ｅに形成されている。また、図７Ｂに示すように、脆弱部１３０ｆは、第一樹脂層１３２ｆ及び第二樹脂層１３３ｆの双方に形成されている。
【００５７】
これらの構成によっても、本変形例３における脆弱部１３０ｅ及び１３０ｆによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
【００５８】
（変形例４）
上記実施の形態及びその変形例では、脆弱部は、１つの直線状の部位であることとした。しかし、当該脆弱部は直線状でなくともよく、また、当該脆弱部は１つでなくともよい。
【００５９】
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の実施の形態の変形例４における蓄電素子１０ａ〜１０ｃの外観を示す斜視図である。
【００６０】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、蓄電素子１０ａ、１０ｂに形成された脆弱部１３０ｇ、１３０ｈは、円形状やその他どのような形状であってもよい。また、図８Ｃに示すように、蓄電素子１０ｃに形成された脆弱部１３０ｉは、非接合部１２２ｃの四隅などに配置された複数の部位であってもよい。
【００６１】
これらの構成によっても、本変形例４における脆弱部１３０ｇ、１３０ｈ及び１３０ｉによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
【００６２】
（その他の変形例）
上記実施の形態及びその変形例では、ラミネートフィルム１２０は金属層と樹脂層との５層構造で形成されていることとしたが、ラミネートフィルム１２０の構成は当該５層構造には限定されない。例えば、ラミネートフィルム１２０は第二樹脂層を備えていない４層構造であって、脆弱部は第一樹脂層に配置されている構成や、ラミネートフィルム１２０は６層以上の積層構造であって、脆弱部は当該積層構造の中間層に配置されている構成などであってもよい。
【００６３】
また、上記実施の形態及びその変形例では、脆弱部は、最外層１３４と金属層１３１との間、または最内層１３５と金属層１３１との間に配置されていることとした。しかし、ラミネートフィルム１２０は金属層１３１を備えておらず、当該脆弱部は、最外層１３４と最内層１３５との間に配置されていることにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態及びその変形例では、脆弱部は、ラミネートフィルム１２０に形成されていることとした。しかし、当該脆弱部は、ラミネートフィルム１１０に形成されていることにしてもよく、ラミネートフィルム１２０及びラミネートフィルム１１０の双方に形成されていることにしてもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、ラミネート容器を備える蓄電素子に適用でき、特に、簡易な構成で内部のガスを外部に放出することができる蓄電素子等に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１０ａ〜１０ｃ  蓄電素子
１００  ラミネート容器
１０１、１１１、１２１  接合部
１１０、１２０、１２０ａ〜１２０ｆ  ラミネートフィルム
１１２、１２２、１２２ｃ  非接合部
１３０、１３０ａ〜１３０ｉ  脆弱部
１３１  金属層
１３２、１３２ａ〜１３２ｆ  第一樹脂層
１３３、１３３ｅ、１３３ｆ  第二樹脂層
１３４  最外層
１３５  最内層
２００  正極リード板
３００  負極リード板
４００  電極体
【図１】
2014022224.tif 000003
【図２】
2014022224.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2014022224.tif 000009
【図６Ａ】
2014022224.tif 000010
【図６Ｂ】
2014022224.tif 000011
【図７Ａ】
2014022224.tif 000012
【図７Ｂ】
2014022224.tif 000013
【図８Ａ】
2014022224.tif 000014
【図８Ｂ】
2014022224.tif 000015
【図８Ｃ】
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