(57)【要約】【課題】本発明は、部品点数の増大を抑えて蓄電装置の圧力調整ができる蓄電ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の蓄電ユニットは蓄電素子と、この蓄電素子を電解質とともに収容して開口部を有した外装ケースと、この外装ケースの開口部の少なくとも一部を封止した封口部材を有した複数の蓄電装置と、これら複数の蓄電装置を支持するホルダーと、蓄電装置どうしを電気的に接続する板状の接続部材とを少なくとも備え、上記ホルダーに支持された蓄電装置の封口部材は、外装ケースの内から外に向かって移動可能であることを特徴としている。この構成により、本発明の蓄電ユニットは、簡単にホルダーに接続部材を取り付けることができるため生産性を高めることができるとともに、蓄電装置と接続部材をする際、接続部材の位置ずれが抑制されるため、接続不良を抑えて接続の信頼性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子と、この蓄電素子を電解質とともに収容して開口部を有した外装ケースと、この外装ケースの開口部の少なくとも一部を封止した封口部材を有した複数の蓄電装置と、
これら複数の蓄電装置を支持するホルダーと、
前記蓄電装置どうしを電気的に接続する板状の接続部材とを少なくとも備え、
前記ホルダーに支持された蓄電装置の前記封口部材は、前記外装ケースの内から外に向かって移動可能である蓄電ユニット。
【請求項２】
前記ホルダーは孔を有した複数の収容部を有し、これら収容部の孔内に前記複数の蓄電装置が収容され、これら収容部の内側壁には可撓性を有して前記蓄電装置の側面を押圧するツメ部を有する請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項３】
前記ホルダーは孔を有した複数の収容部を有し、これら収容部の孔内に前記複数の蓄電装置が収容され、この収容部の孔の開口部の少なくとも一つは、その内面が前記蓄電装置の側面のみと対向した請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項４】
前記ホルダーに支持された蓄電装置は、この蓄電装置の外装ケースに所定の応力を加えたとき、この外装ケースがホルダー内を移動することが可能である請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項５】
前記封口部材は圧縮された状態で前記外装ケースの開口部を封止し、
前記封口部材の圧縮された面における前記外装ケース内に収容された部分の下端の高さと前記外装ケースの開口端部の高さの差分が、前記外部端子の外側の端部の高さと前記封口部材の上端の高さの差分より小さい請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項６】
前記封口部材の上端面のうち、少なくともその一部は前記接続部材と対向し、
この封口部材の上端面のうち、前記接続部材と対向した箇所の面の面積は前記外装ケースの開口部の面積より小さい請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項７】
前記接続部材は、軸部と、この軸部から延出して形成された舌片部である請求項１に記載の蓄電ユニット。
【請求項８】
前記軸部の剛性は前記舌片部の剛性より高い請求項７に記載の蓄電ユニット。
【請求項９】
前記舌片部である接続部は複数設けられ、これら複数の接続部のうち、一つの接続部に対して前記複数の蓄電装置が一つ接続している請求項７に記載の蓄電ユニット。
【請求項１０】
蓄電素子と、
この蓄電素子を電解質とともに収容して開口部を有した外装ケースと、
この外装ケースの開口部の少なくとも一部を封止した封口部材を少なくとも備え、
前記外装ケースの開口部において、前記封口部材は、この外装ケースの内部から外部に向かって移動が可能である蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器や車載用蓄電装置などに用いられる蓄電ユニットおよびそれに用いられる蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、電子機器の主電源、補助電源、予備電源などとして充電および放電が可能な蓄電ユニットが使用されている。
【０００３】
図６は、従来の蓄電ユニットの一例として、複数のセルを電気的に接続したバッテリーモジュールを示した分解斜視図である。
【０００４】
従来のバッテリーモジュールは、複数のセル１０７と、押し板間固定具１０２と、押し板１０３と、放出部１０４と、保護回路１０５と、カバー１０６と、モジュール固定部１０９と、押し板１１１と、検出部１１２から構成されている。
【０００５】
複数のセル１０７は、それぞれのセル１０７が防爆弁１０８を有し、セル１０７どうしの間に隙間１０１が設けられた状態で並べられている。これら複数のセル１０７は、押し板間固定部１０２に設けられた押し板１０３、１１１の間に挟まれて固定されている。そして、複数のセル１０７は、電極端子１１０によって外部回路へ電力供給を行う。
【０００６】
放出部１０４は、押し板１１１と一体として設けられ、防爆弁１０８からガスが放出される空間を形成する。放出部１０４は放出されたガスが保護回路１０５などへ接触することを抑制する機能を有する。
【０００７】
検出部１１２は、上記放出部１０４に放出されたガスを検出するセンサーを備える。
【０００８】
この構成により、従来の蓄電ユニットは、ガスの漏出を抑えながら、目視などを必要とせずにセル１０７のガス発生状況を確認することができる。
【０００９】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−４３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
確かに、上記従来の蓄電ユニット（バッテリーモジュール）の構成によって、ガスの漏出を抑えながらセル１０７のガス発生を検知することができる。
【００１２】
しかしながら、このようにして蓄電ユニットに設けられる防爆機構は、蓄電装置内部の電解液（図示なし）が他の構成要素などへ飛散することを防止することなどを考慮しながら構成されるため、蓄電ユニットの構成として、部品点数増大など複雑化し易く、これが製造コストを高める要因に繋がっていた。
【００１３】
そこで本発明は、部品点数の増大を抑えながら蓄電装置の防爆が行うことができる蓄電ユニット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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の蓄電ユニットは、蓄電素子と、この蓄電素子を電解質とともに収容して開口部を有した外装ケースと、この外装ケースの開口部の少なくとも一部を封止した封口部材を有した複数の蓄電装置と、これら複数の蓄電装置を支持するホルダーと、蓄電装置どうしを電気的に接続する板状の接続部材とを少なくとも備え、上記ホルダーに支持された蓄電装置の前記封口部材は、前記外装ケースの内から外に向かって移動可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この構成により、本発明の蓄電ユニットは、蓄電装置内の圧力が上昇した際に、本来外装ケースの開口部を封止している封口部材が、外装ケース内を内部から外部へ向かう方向に移動することにより、蓄電装置内部の容積を増やし、内部の圧力が増大することを抑えることができる。これにより、本発明の蓄電ユニットは、蓄電装置の防爆を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例における蓄電ユニットのユニットケースを開放してユニットケース内部の構成も含めて示した斜視図
【図２】本発明の実施例における蓄電ユニットに用いられる蓄電装置、上下ホルダー、接続部材を分解して示した斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施例における蓄電ユニットに用いられる封口部材が移動する前の蓄電装置および接続部材を部分的に抜粋して示した断面概略図、（ｂ）同蓄電ユニットに用いられる封口部材が移動した後の蓄電装置および接続部材を部分的に抜粋して示した断面概略図
【図４】本発明の実施例における蓄電ユニットに用いられるホルダーの一部を抜粋して示した斜視図
【図５】本発明の実施例における蓄電ユニットに用いられるホルダーと蓄電装置の一部を抜粋して示した断面概略図
【図６】従来の蓄電ユニットの構成を部分的に抜粋して示した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を用いながら本発明の実施例および全請求項にかかる発明について説明を行うが、本発明の範囲は以下の内容に限定されない。
【００１８】
（実施例）
図１は本発明の実施例における蓄電ユニットのうち、ユニットカバー１０を外した状態を示した分解斜視図である。図２は、本実施例の蓄電ユニットに用いられる蓄電装置１、ホルダー２、３、接続部材４ａ、４ｂを示した分解斜視図である。
【００１９】
図１のように、本発明の蓄電ユニットは、並設された円柱状の複数の蓄電装置１と、並設された蓄電装置１の上下両端付近にそれぞれ設けられてこれら複数の蓄電装置１を内部に収容するとともに支持したホルダー２およびホルダー３と、これらホルダー２、３に支持されるとともに、蓄電装置１どうしを電気的に接続した接続部材４ａ、４ｂと、ホルダー２、３に固定され、接続部材４ａ、４ｂと電気的接続した配線接続部５と、この配線接続部５において、その一端が接続部材４ａ、４ｂと接続した配線６と、この配線６と他端で電気的に接続した制御基板７と、接続部材４ｂと接続した一対の外部接続端子８と、ホルダー３に取り付けられた台座９と、上記蓄電装置１、ホルダー２、３、接続部材４ａ、４ｂ、配線接続部５、配線６、制御基板７、外部接続端子８（以下、これらをまとめて「蓄電部」と呼ぶ）を台座９とともに収容したユニットカバー１０から構成されている。
【００２０】
本実施例の蓄電装置１には、電気二重層キャパシタを用いる。蓄電装置１は、図２のように、それぞれ、蓄電および給電を行うキャパシタ素子（図示なし）と、このキャパシタ素子を収容した外装ケース１ａと、この外装ケース１ａの開口部から外部へ一部が表出した集電端子１ｂと、外装ケース１ａの開口部に設けられ集電端子１ｂの外周面と外装ケース１ａの内周面の間に介在するように設けられた封口部材１ｃを有する。外装ケース１ａおよび集電端子１ｂは導電材料から構成されている。キャパシタ素子は正極、負極を有し、これら一対の電極のうち一方の電極が外装ケース１ａと電気的に接続し、他方の電極が集電端子１ｂと電気的に接続している。この構成により、蓄電装置１は、集電端子１ｂの上端側と外装ケース１ａ下面側（底面側）の互いに逆方向からそれぞれの電極を引き出す構成となっている。本実施例の蓄電装置１は複数個用いられており、一例として１列あたり６個とし、３列分並設されている。
【００２１】
ホルダー２、３は、並設された複数の蓄電装置１の群に対して、蓄電装置１の高さ方向の上側および下側に設けられている。図１、２において、蓄電装置１の上側にホルダー２が、下側にホルダー３が設けられている。
【００２２】
図２において、本実施例のホルダー２、３は、一例として樹脂で構成されている。ホルダー２、３は孔で構成されて孔内に上記複数の蓄電装置１を収容する収容部２ａ、３ａと、これらホルダー２、３どうしと接続される支柱１１を挿入するための支柱孔２ｅ、３ｅを有している。本実施例の収容部２ａ、３ａは複数の蓄電装置１に合わせて、それぞれ複数個形成されており、収容部２ａの孔と収容部３ａの孔が対向するように設けられている。ホルダー２、３の支柱孔２ｅ、３ｅ内に支柱１１が挿入されて、支柱１１がホルダー２、３によって支持されることにより、支柱１１を介してホルダー２、３が互いに支え合う構成となっている。
【００２３】
接続部材４ａ、４ｂは、金属から構成され、蓄電装置１の両端から引き出されるホルダー２の上面上またはホルダー３の底面上にそれぞれ配置されている。これら接続部材４ａ、４ｂは、一方に延びた軸部４ｅと、この軸部４ｅから延びた舌片状の接続部４ｆと、軸部４ｅの両端とそれぞれ繋がった一対のクランク部４ｈと、このクランク部４ｈと繋がった支持部４ｃ、４ｄから構成されている。そして、蓄電装置１と、接続部４ｆにおいて電気的に接続している。一例として、本実施例の接続部材４ａは、３列×６個／列で並設された蓄電装置１に対して、各列内において隣り合う２つの蓄電装置１どうしと直列接続を行うとともに、列どうしで隣り合う３つの蓄電装置１どうしを並列接続し、合計６つの蓄電装置１と電気的に接続している。接続部材４ｂは各列の両端に位置する蓄電装置１と接続している。本実施例の接続部材４ａ、４ｂは両端に第１の支持部４ｃ、第２の支持部４ｄが設けられている。これら支持部４ｃ、４ｄは、図２のホルダー２のように、側面部分に設けられた第１の支持手段２ｂおよび第２の支持手段２ｃによって支持された構成となっている。支持部４ｃ、４ｄと支持手段２ｂ、２ｃの支持方法の詳細については、別途、後述する。
【００２４】
配線接続部５は、図１のように、支持手段２ｂを形成した箇所に設けられ、蓄電装置１と電気的に接続した接続部材４ａ、４ｂと配線６の一端に設けられた端子（図示なし）とを電気的に接続している。一例として、本実施例の配線接続部５はネジ止めによって配線６の端子と接続部材４ａ、４ｂを固定して接続している。
【００２５】
配線６は、図１のように、一例として両端に端子を有した銅線を用い、一端で上記配線接続部５にて接続部材４ａ、４ｂと接続し、他端で制御基板７と接続している。
【００２６】
制御基板７は、図１、２のように、配線６を介して接続部材４ａ、４ｂと電気的に接続している。この構成により、制御基板７は上記複数の蓄電装置１の充放電状態および電圧状態を検知し、各蓄電装置１の劣化の程度が偏ることを制御する。この制御基板７はホルダー３に設けられた基板固定部３ｊに取り付けられている。
【００２７】
外部接続端子８は、導電性材料から構成され、正負一対で設けられている。この外部接続端子は、図１のように、ホルダー２に設けられた鍔部２ｄ上で接続部材４ｂと電気的に接続している。この外部接続端子８は、接続部材４ａ、４ｂを介して蓄電装置１と、本実施例の蓄電ユニットの外部に設ける外部機器または外部回路と電気的に接続する役割を有している。
【００２８】
台座９は、板状の金属材料から構成されている。この台座９は、図１のように、ホルダー３を取り付けることにより、上記蓄電部を台座９に固定している。この固定の際、図１のように、ホルダー３側に設けられた接続部材４ａの外側の表面が台座９に当接することとなるため、接続部材４ａと台座９の間に熱伝導性に優れた絶縁シート（図示なし）を介在させた状態で、上記蓄電部が台座９に固定されている。このとき、ホルダー３に設けられ、台座９に向かって突出した突起を有した台座固定部３ｆが取り付け孔（図示なし）に挿入され、ホルダー３の台座固定部３ｄと台座９がネジ止めされることにより固定されている。
【００２９】
ユニットカバー１０は、樹脂製であり、図１のように、四方に端辺を有した上面部と、この上面部の端辺部から延びて四方に形成された側面部と、側面部の下端に位置する開口部を有する。このユニットカバー１０は上記開口部から上記蓄電部をユニットカバー１０の内部へ収容するとともに、上記台座９に取り付けられる。この取り付けの際、ユニットカバー１０の開口部において、上記四方に形成された側面部が四隅を有し、この四隅はそれぞれ凹部が形成されるとともに、この凹部の開口部側の端部には鍔状の台座固定部１０ｂが設けられ、この台座固定部１０ｂと台座９の取り付け孔９ａをネジ止めによって固定している。また、本実施例のユニットカバー１０は、上面部に一対の外部接続端子８を挿入するための貫通孔である端子挿入孔１０ａが設けられている。この端子挿入孔１０ａに外部接続端子８を挿入させて、その一端をユニットカバー１０の内部から外部へ表出させている。
【００３０】
以上の構成要素から本実施例の蓄電ユニットは構成されている。
【００３１】
図３（ａ）（ｂ）は、封口部材１ｃが移動する前後における本実施例の蓄電ユニットに用いられる蓄電装置１と接続部材４ａ（４ｂ）の接続した状態を部分的に抜粋して示した断面概略図である。
【００３２】
本発明の蓄電ユニットは、図３（ａ）、（ｂ）のように、ホルダー２、３に支持された蓄電装置１の前記封口部材１ｃが、前記外装ケースの内から外に向かって移動可能であることを特徴としている。
【００３３】
この構成により、封口部材１ｃが移動したスペースだけ蓄電装置１の外装ケース１ａ内の容積が増し、内部の圧力を抑えることが可能となる。
【００３４】
本実施例の蓄電ユニットに用いられる封口部材１ｃは、ガスの発生が少ない通常時においては、外装ケース１ａの開口部に位置し、外装ケース１ａの側面において、外面側から内面側に向かって形成された横絞り加工部１ｄによって、封口部材１ｃの外周側面に応力を加えて挿入されている集電端子１ｂとともに封口部材１ｃを圧縮することにより封口部材１ｃの固定および外装ケース１ａ開口部の封止が行われている。
【００３５】
内圧上昇によって移動する封口部材１ｃを有した本実施例の蓄電ユニットは、図３（ａ）のように、外装ケース１ａ内を移動する封口部材１ｃの外装ケース１ａ内部に収容された部分の高さｔ２（または厚さ）が、この封口部材１ｃの上端面の高さと集電端子上端の高さとの差分ｔ１より大きい構成が好ましい。このとき、上記高さｔ２は、封口部材１ｃの外装ケース１ａによって圧縮されている外周面のうち、外装ケース１ａに収容された部分の下端と外装ケース１ａの開口端の距離になる。
【００３６】
この構成により、上記圧力上昇によって外装ケース１ａ内を移動した封口部材１ｃは、内圧上昇によって押されながら、同時に上端面によって接続部材４ａ（４ｂ）の接続部４ｆを押すことが可能となる。これにより、接続部４ｆと集電端子１ｂの接続した箇所や接続部４ｆの一部に機械的強度が弱い脆弱部を設けることにより、封口部材１ｃからの応力を受けてその脆弱部が破断され、接続部材４ａ、４ｂからこの蓄電装置１を電気的に絶縁させることができる。この電気的な絶縁により、内圧が上昇して異常状態となった蓄電装置への充放電を機械的に止めることができる。特に、上記横絞り加工部１ｄのように封口部材１ｃの外周面の一部を限定的に圧縮して外装ケース１ａの開口部を封止している場合、圧縮されている外周面のうち、外装ケース１ａに収容された部分の下端の位置の高さと横絞り加工部のような圧縮手段が形成された位置の高さとの差分ｔ３が上記ｔ１より大きい構成が好ましい。これにより、より外装ケース１ａの開口部の密封性を維持したまま、外装ケース１ａ内での封口部材１ｃの移動を行うことができる。
【００３７】
このとき、接続部材４ａ、４ｂに設けられた接続部４ｆは一つの軸部４ｅから複数個所設けられ、一つの接続部４ｆに対して、一つの蓄電装置１の一方の電極と接続することが好ましい。そして、本実施例の蓄電ユニットに用いられる複数の蓄電装置１どうしは、図１、２のように少なくとも一部の蓄電装置１どうしが並列接続していることが好ましい。この構成により、複数の蓄電装置１のうち、上記封口部材１ｃからの応力によって接続部材４ａ、４ｂから絶縁された蓄電装置１が発生したとしても、その時点で蓄電ユニット全体として、充放電が停止することを防止することができる。さらに、接続部材４ａ、４ｂの軸部４ｅが接続部４ｆより剛性が高く、ホルダー２、３に支持されていることにより、一つの接続部４ｆが封口部材１ｃに押されて曲がるなどの形状変化が生じた際、その形状変化の影響が、他の接続部４ｆへ応力として加わることを抑制することができる。
【００３８】
さらに、接続部４ｆに応力を加える封口部材１ｃの上端面の接続部４ｆと対向した箇所の面積は、外装ケース開口部の面積より小さい構成が好ましい。この構成により、外装ケース１ａ内の圧力によって封口部材に加わる応力より大きい応力で接続部４ｆを押して応力を加えることができるため、より効率的に内圧上昇した蓄電装置１を電気的に切り離すことができる。具体的な形状の一例として、封口部材１ｃの上面に外装ケース１ａの開口面の面積より断面積が小さい柱状やブロック状、錘台状の突起を設け、この突起の上端面が封口部材１ｃの最上端面を構成するなどが挙げられる。
【００３９】
図４は、本実施例の蓄電ユニットに用いられるホルダー３の一部を抜粋して示した斜視図であり、図５は、同蓄電ユニットに用いられるホルダー２、３と蓄電装置１を部分的に抜粋して示した断面概略図である。
【００４０】
本実施例の蓄電ユニットは、図４のように、ホルダー３の各収容部３ａの内側面の一部に切り欠きを設けて形成された舌片状の弾性部３ｋを有している。この構成により、本実施例のホルダー３は、蓄電装置１の外側面に弾性部３ｋに応力を加えることで蓄電装置１を支持することができる。
【００４１】
さらに、図４のホルダー３のように、本実施例のホルダー２、３は貫通孔となっている収容部２ａ、３ａの内面が、蓄電装置１の上端面および下端面と対向しないように構成されている。この構成により、封口部材１ｃが移動して蓄電装置１内の圧力調整を行う蓄電ユニットにとって、圧力調整の信頼性を高めることが可能となる。これは、この構成によりホルダー２、３の収容部２ａ、３ａの内面は、蓄電装置１の外装ケース１ａの側面のみと対向している構成となり、外装ケース１ａの開口部から外装ケース１ａの外に向かって移動する封口部材１ｃの移動をより円滑に行うことができるとともに、移動した封口部材１ｃを収容部２ａ、３ａの開口端部からホルダー２、３の外まで表出させることが容易となる。この構成は、封口部材１ｃが外装ケース１ａの内周面と直接当接して封止を蓄電装置の構成に特に有効である。因みに、上記効果を得るためには、本実施例のホルダー２、３の収容部２ａ、３ａのうち、少なくとも一方の収容部の開口部が蓄電装置１の側面のみと対向していればよい。これは、仮に一方の収容部の２つの開口部の他方の収容部により遠い方の開口部に蓄電装置の封口部材１ｃの上端面と対向する壁面が形成され、圧力調整のために封口部材１ｃが移動しようとしたとき、この壁面と当接して、収容部内を移動できなくなったとしても、他方の収容部が蓄電装置１の側面のみと対向した構成であれば、封口部材１ｃの代わりに外装ケース１ａが他方の収容部内を移動するとともに、この外装ケース１ａ自身が、この外装ケース１ａと接続した接続部材４ａ、４ｂの接続部４ｆを押すことができるためである。
【００４２】
なお、本発明の蓄電ユニットに用いられる蓄電装置は、電気二重層キャパシタのようなキャパシタに限定されず、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、鉛蓄電池などの電池であってもよい。その外装ケース１ａの形状も、本実施例のように円柱状に限定されず、角型などでもよい。外装ケース開口部の封止構造も、本実施例のように、集電端子と封口部材のみで封止された構成に限定されず、硬質の蓋体を別途用意し、その蓋体に貫通孔を設け、その貫通孔を塞ぐ封止部材が本発明の構成となっていてもよい。また、本実施例の蓄電装置は、上下逆方向から正負極がそれぞれ引き出された構成であり、それに伴い接続部材４ａ、４ｂが上下に配置された構成であったが、これに限定されず、蓄電装置１の正負極がどちらも同方向から引き出され、接続部材が一方の側に集約して配置された構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明における蓄電ユニットは、部品点数の増大を抑えながら圧力調整を行うことができる。これにより、高い信頼性が求められる、車載用や電子機器用において利用されることが期待される。
【符号の説明】
【００４４】
１  蓄電装置
１ａ  外装ケース
１ｂ  集電端子
１ｃ  封口部材
１ｄ  横絞り加工部
２、３  ホルダー
２ａ、３ａ  収容部
２ｂ、２ｃ  支持手段
２ｄ  鍔部
２ｅ、３ｅ  支柱孔
３ｄ、３ｆ、１０ｂ  台座固定部
３ｊ  基板固定部
３ｋ  弾性部
４ａ、４ｂ  接続部材
４ｃ、４ｄ  支持部
４ｅ  軸部
４ｆ  接続部
４ｇ  外部接続部
４ｈ  クランク部
５  配線接続部
６  配線
７  制御基板
８  外部接続端子
９  台座
９ａ  取り付け孔
１０  ユニットカバー
１０ａ  端子挿入孔
１１  支柱
【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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