(57)【要約】      （修正有）【課題】衝突事故等が発生したとしても車両用電池パックを保護することができる車両用電池パック保護構造およびそれを備えた車両を提供する。【解決手段】本発明の車両用電池パック保護構造は、車両用電池パック２０が収納される電池パック収納容器部３０と、電池スタック３７等同士の間において車両の前後方向に沿って延在し、前端部および後端部が電池パック収納容器部３０に接続する第１上部補強部材５０と、を具備している。また、第１上部補強部材５０の中間部の下方部分に第１脆弱部を形成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の幅走行に沿って配設される複数の電池スタックから構成される車両用電池パックを保護する車両用電池パック保護構造であり、
前記車両用電池パックが収納される電池パック収納容器部と、
前記電池スタック同士の間において前記車両の前後方向に沿って延在し、前端部および後端部が前記電池パック収納容器部に接続する第１上部補強部材と、を具備し、
前記第１上部補強部材の中間部の下方部分に第１脆弱部を形成することを特徴とする車両用電池パック保護構造。
【請求項２】
前記第１上部補強部材は、前記車両用電池パックの上端と略同等の高さに配設されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項３】
前記第１上部補強部材の下面に第２上部補強部材を連結し、
前記第１上部補強部材の前記脆弱部が形成された部分には、前記第２上部補強部材は設けられないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項４】
前記第１上部補強部材は角形鋼管であり、前記第２上部補強部材は前記第１上部補強部材から離れる側に開口する溝形鋼であることを特徴とする請求項３に記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項５】
前記電池スタック同士の間には、保護プレートが配置され、
前記第２上部補強部材の開口に、前記保護プレートが配置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項６】
前記第１上部補強部材の前記第１脆弱部の近傍において、前記保護プレートに第２脆弱部を形成することを特徴とする請求項５に記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項７】
前記電池スタック同士の間に、複数の前記保護プレートが配置されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項８】
前記電池パック収納容器部は、前端部において幅方向に延びる前方補強フレームと、後端部において幅方向に延びる後方補強フレームと、を有し、
前記第１上部補強部材の前端は前記前方補強フレームに接続され、前記第１上部補強部材の後端は前記後方補強フレームに接続されることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の車両用電池パック保護構造。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかに記載された前記車両用電池パック保護構造を有することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電池パック保護構造およびそれを備えた車両に関し、特に、車両が衝突した場合でも電池パックを効果的に保護できる車両用電池パック保護構造およびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車には、車両に駆動力を与えるモータを回転させるために、モータに電力を供給する大容量の車両用電池が搭載されている。
【０００３】
この車両用電池は、十分な連続走行距離を確保する為に、重量が大きく更に占有容積が大きい。従って、この車両用電池は、例えばシートの下方やリアフロアの下方等に配置されている。
【０００４】
特許文献１には、このような電気自動車等に於いて、バッテリの搭載安定性と音性能を向上するバッテリフレーム構造が記載されている。具体的には、バッテリを外枠フレームで周囲から囲み、対向する外枠フレームを跨がる門形のブリッジフレームを形成している。係る形状のブリッジフレームを形成することで、外枠フレームへ荷重が分散され、バッテリを支える底板の撓み変形が回避されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４０２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された発明では、バッテリフレーム構造を強化するためにブリッジフレームを配設しているが、ブリッジフレームは荷重分散等を目的として配設されているため、ブリッジフレームの機械的強度はそれほど大きくない。また、ブリッジフレームは車両の幅方向に沿って延びる長尺部材であるため、例えば、車両の前後方向に沿って衝撃が作用した場合、その衝撃をブリッジフレームで緩和することができない。
【０００７】
よって、電気自動車等に後方からの衝突事故が発生した場合、バッテリフレームでその衝突エネルギを効果的に吸収することができず、バッテリを充分に保護することができない恐れがあった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、衝突事故等が発生したとしても車両用電池パックを保護することができる車両用電池パック保護構造およびそれを備えた車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の幅走行に沿って配設される複数の電池スタックから構成される車両用電池パックを保護する車両用電池パック保護構造であり、前記車両用電池パックが収納される電池パック収納容器部と、前記電池スタック同士の間において前記車両の前後方向に沿って延在し、前端部および後端部が前記電池パック収納容器部に接続する第１上部補強部材と、を具備し、前記第１上部補強部材の中間部の下方部分に第１脆弱部を形成することを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材は、前記車両用電池パックの上端と略同等の高さに配設されることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材の下面に第２上部補強部材を連結し、前記第１上部補強部材の前記脆弱部が形成された部分には、前記第２上部補強部材は設けられないことを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材は角形鋼管であり、前記第２上部補強部材は前記第１上部補強部材から離れる側に開口する溝形鋼であることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記電池スタック同士の間には、保護プレートが配置され、前記第２上部補強部材の開口に、前記保護プレートが配置されることを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材の前記第１脆弱部の近傍において、前記保護プレートに第２脆弱部を形成することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記電池スタック同士の間に、複数の前記保護プレートが配置されることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記電池パック収納容器部は、前端部において幅方向に延びる前方補強フレームと、後端部において幅方向に延びる後方補強フレームと、を有し、前記第１上部補強部材の前端は前記前方補強フレームに接続され、前記第１上部補強部材の後端は前記後方補強フレームに接続されることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の車両では、上記の車両用電池パック保護構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、車両の幅走行に沿って配設される複数の電池スタックから構成される車両用電池パックを保護する車両用電池パック保護構造であり、前記車両用電池パックが収納される電池パック収納容器部と、前記電池スタック同士の間において前記車両の前後方向に沿って延在し、前端部および後端部が前記電池パック収納容器部に接続する第１上部補強部材と、を具備し、前記第１上部補強部材の中間部の下方部分に第１脆弱部を形成することを特徴とする。従って、第１上部補強部材を設けることで、衝突事故が生じたとしても、第１上部補強部材がその衝撃に対抗することで、車両用電池パックが破損してしまうことを防止することができる。また、さらに大きな衝突エネルギが入った際には、第１上部補強部材の中間部の下方部分に脆弱部を有することから、第１上部補強部材は上方に向かって凸となるように湾曲する。換言すると、第１上部補強部材は車両用電池パックから離れるように変形する。よって、衝突事故発生時に、変形した第１上部補強部材により車両用電池パックが破損してしまうことを防止することができる。
【００１９】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材は、前記車両用電池パックの上端と略同等の高さに配設されることを特徴とする。従って、衝突事故が発生していない通常時に於いて、第１上部補強部材が上方に突出してしまうことが防止され、その上方に形成されるスペースを大きく確保することができる。
【００２０】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材の下面に第２上部補強部材を連結し、前記第１上部補強部材の前記脆弱部が形成された部分には、前記第２上部補強部材は設けられないことを特徴とする。従って、第１上部補強部材の下面に第２上部補強部材を連結することで、第１上部補強部材を補強することができる。更に、第１上部補強部材の脆弱部が形成された部分に第２上部補強部材を設けないことで、衝突時に於いて、脆弱部が形成された所から確実に第１上部補強部材を湾曲させることができる。
【００２１】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材は角形鋼管であり、前記第２上部補強部材は前記第１上部補強部材から離れる側に開口する溝形鋼であることを特徴とする。従って、機械的強度が大きい角形鋼管から第１上部補強部材が構成されることで、衝突時に効果的に車両用電池パックを保護することができる。また、第２上部補強部材が溝形鋼であることで、衝突時の衝撃を変形で吸収すると共に、上記した変形を促進することができる。
【００２２】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記電池スタック同士の間には、保護プレートが配置され、前記第２上部補強部材の開口に、前記保護プレートが配置されることを特徴とする。従って、衝突が発生した際に、第１上部補強部材と共に保護プレートを変形させることができ、衝突エネルギをより効果的に吸収し、車両用電池パックを更に効果的に保護することができる。
【００２３】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記第１上部補強部材の前記第１脆弱部の近傍において、前記保護プレートに第２脆弱部を形成することを特徴とする。従って、衝突が発生した際に、第１上部補強部材と保護プレートとを前後方向に於いて同じ箇所で曲折させ、第１上部補強部材および保護プレートを車両用電池パックから離し、車両用電池パックを保護することができる。
【００２４】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記電池スタック同士の間に、複数の前記保護プレートが配置されることを特徴とする。従って、複数の前記保護プレートが配置されることで、より多くの衝突エネルギを吸収することができる。
【００２５】
更に、本発明の車両用電池パック保護構造では、前記電池パック収納容器部は、前端部において幅方向に延びる前方補強フレームと、後端部において幅方向に延びる後方補強フレームと、を有し、前記第１上部補強部材の前端は前記前方補強フレームに接続され、前記第１上部補強部材の後端は前記後方補強フレームに接続されることを特徴とする。従って、前記第１上部補強部材の前端および後端が、前方補強フレームおよび後方補強フレームに接続されることから、衝突が発生した際にこれらの部材で効果的に車両用電池パックを保護することができる。
【００２６】
更に、本発明の車両では、上記の車両用電池パック保護構造を有することを特徴とする。従って、衝突対策が施された車両用電池パック保護構造を備えることにより、衝突時に於ける車両の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用電池パック保護構造を備えた車両を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用電池パック保護構造を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両用電池パック保護構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両用電池パック保護構造を示す図であり、（Ａ）は各補強部材を示す斜視図であり、（Ｂ）はその分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る車両用電池パック保護構造を示す図であり、衝突事故が発生した際に変形する各補強部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に図面を参照して、本形態に係る車両用電池パック保護構造２１およびそれを備えた車両１０を説明する。以下の説明では、上下前後左右の各方向を適宜用いて説明するが、左右とは車両１０の進行方向を向いた場合の方向を示している。
【００２９】
図１は、車両用電池パック保護構造２１を備えた車両１０を後方上方から見た斜視図である。ここでは、車両１０の車体１１の後端を覆うリアゲートを省いて図示している。車両１０は、例えば、モータとエンジンとを駆動源として備えたハイブリッド自動車、または、モータのみを駆動源として備えた電気自動車である。
【００３０】
車体１１の車室内後方には後方シート１２が配設されており、その後方にリアフロア１３が配設されている。リアフロア１３の下方に、収納スペース１４が形成されており、車両用電池パック２０および車両用電池パック保護構造２１は収納スペース１４の内部に配設されている。ここでは、車両用電池パック２０および車両用電池パック保護構造２１は、カバーにより覆われている。
【００３１】
図２を参照して、車両用電池パック保護構造２１を説明する。ここでは、車両用電池パック保護構造２１を構成する各部材を上下方向に離して示している。
【００３２】
車両用電池パック保護構造２１は、複数の電池スタック３７等からなる車両用電池パック２０を保護するものである。また、車両用電池パック保護構造２１は、車両用電池パック２０が収納される電池パック収納容器部３０と、第１上部補強部材５０と、を具備している。第１上部補強部材５０は、後述するように、電池スタック３７等の間において車両１０の前後方向に沿って延在する長尺部材であり、前端部および後端部が電池パック収納容器部３０に接続する。
【００３３】
電池パック収納容器部３０は、車両用電池パック２０を収容する収納容器３１と、収納容器３１の周辺部を支える各フレームから構成されている。収納容器３１は、鉄やアルミニウムから成る鋼板または合成樹脂板を略箱形状に成形したものであり、車両用電池パック２０を収容できる大きさを有しており、上面視に於いて左右方向に長い矩形形状を呈している。収納容器３１の前方側辺には前方補強フレーム３２が接続し、収納容器３１の後方側辺には後方補強フレーム３３が接続し、収納容器３１の左方側辺には左方補強フレーム３４が接続し、収納容器３１の右方側辺には右方補強フレーム３５が接続している。前方補強フレーム３２等の各フレームは、例えば角形鋼管等の閉断面を有する鋼製長尺部材である。
【００３４】
前方補強フレーム３２および後方補強フレーム３３の左右方向外側端部は、収納容器３１の左右方向外側端部よりも、外側に向かって延びている。前方補強フレーム３２および後方補強フレーム３３の左右方向外側端部は、上記した車体１１に連結される。
【００３５】
左方補強フレーム３４および右方補強フレーム３５の前方側端部は、前方補強フレーム３２の中間部に連結されている。左方補強フレーム３４および右方補強フレーム３５の後方側端部は、後方補強フレーム３３の中間部に連結されている。
【００３６】
上記した収納容器３１に収納される車両用電池パック２０は、右方側に配置される電池モジュール３６、および、左方側に配置される電池モジュール４１から構成される。ここでは、右方側の電池モジュール３６を、電池パック収納容器部３０から上方に離して示している。電池モジュール３６、４１は、車両１０の製造工程では、艤装工程に於いて収納容器３１に収納される。
【００３７】
電池モジュール３６では、電池スタック３７および電池スタック３８が左右方向に配列されている。電池スタック３７および電池スタック３８は、略箱形状のモジュール容器３９に収納されている。モジュール容器３９の左端では、曲折加工された帯状の鋼板から成る保護プレート４０が、モジュール容器３９の左方側開口に取り付けられている。ここでは、２つの保護プレート４０が取り付けられている。これにより、保護プレート４０で電池スタック３７の左方側面を保護することができる。
【００３８】
同様に、電池モジュール４１では、電池スタック４２および電池スタック４３が左右方向に配列されている。電池スタック４２および電池スタック４３は、略箱形状のモジュール容器４４に収納されている。モジュール容器４４の右辺では、上記と同様に保護プレート４５が電池スタック４３を保護している。ここでは、斜視図の視点の関係上、保護プレート４５を図示していない。
【００３９】
上記した電池モジュール３６と電池モジュール４１との間、詳しくは、電池スタック３７と電池スタック４３との間には、第１上部補強部材５０が設置される。第１上部補強部材５０の前端部は前方補強フレーム３２に接続し、その後端部は後方補強フレーム３３に接続する。また、第１上部補強部材５０の下面には第２上部補強部材５１が固着されている。かかる構成は後に後述する。
【００４０】
図３を参照して、車両用電池パック２０を収納する車両用電池パック保護構造２１を更に説明する。図３は図２のＡ−Ａ線に於ける断面図である。
【００４１】
上記したように、収納容器３１の内部に、右方から、電池スタック３７および電池スタック３８からなる電池モジュール３６、並びに、電池スタック４２および電池スタック４３からなる電池モジュール４１が収納されている。また、収納容器３１の底面付近には、下部補強部材５２が配設されている。下部補強部材５２は、左右方向に蛇行形成された鋼板から成る。下部補強部材５２を収納容器３１の底面付近に配設することで、電池パック収納容器部３０の下部の前後方向に対する機械的強度を高めることができる。
【００４２】
第１上部補強部材５０は、略四角形形状を呈する閉断面を有する角形鋼管である。機械的強度が高い角形鋼管から第１上部補強部材５０を構成することで、電池パック収納容器部３０の上部の前後方向に対する強度を高めることができる。
【００４３】
第１上部補強部材５０は、電池スタック３７等の上端またはその近傍に配置されている。具体的には、第１上部補強部材５０の上端は、電池スタック３７等の上端と同じ高さかそれより下方に配置される。このようにすることで、第１上部補強部材５０が上方に突出することがなく、図１に示したリアフロア１３の上方に形成される収納スペース１４を広く確保することができる。
【００４４】
第１上部補強部材５０の下面には、第２上部補強部材５１が取り付けられている。第２上部補強部材５１は、下方に向かって開口する溝形鋼である。第２上部補強部材５１の上面は第１上部補強部材５０の下面に密着している。第２上部補強部材５１の上面および第１上部補強部材５０の下面を貫通する締結手段であるボルト５３により、第２上部補強部材５１と第１上部補強部材５０とは締結されている。
【００４５】
第２上部補強部材５１の内側に、保護プレート４０および保護プレート４５が配設されている。具体的には、第２上部補強部材５１は、保護プレート４０および保護プレート４５の上方部分に填まり込んでいる。ここで、保護プレート４０および保護プレート４５は、第２上部補強部材５１の内面に密着しても良いし、離間しても良い。このようにすることで、後述するように、車両衝突が発生した際に、第２上部補強部材５１がガイドの如く機能し、保護プレート４０および保護プレート４５を、第１上部補強部材５０と同様に、上方に向かって曲折変形させることができる。よって、衝突時において、保護プレート４５が電池スタック４３側に向かって左方に曲折することがなく、電池スタック４３が損傷することを防止できる。同様に、保護プレート４０が電池スタック３７側に向かって右方に曲折することがなく、電池スタック３７が損傷することを防止できる。
【００４６】
図４の斜視図を参照して、第１上部補強部材５０等を更に説明する。図４（Ａ）は第１上部補強部材５０、第２上部補強部材５１、保護プレート４５等を示す斜視図であり、図４（Ｂ）はこれらの部材を上下方向に離して示す分解斜視図である。
【００４７】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、上記したように第１上部補強部材５０の下面に第２上部補強部材５１が取り付けられている。ここで、第２上部補強部材５１は、第１上部補強部材５０の前方部分および後方部分に２つが取り付けられている。換言すると、前後方向に於いて、第１上部補強部材５０の中央部付近に於いて、第２上部補強部材５１は分断されている。このようにすることで、衝突時に於いて第１上部補強部材５０を、その中央付近が上方に隆起するように変形させることができる。
【００４８】
第１上部補強部材５０の前後方向において略中央部分の下端部分を切り欠くことで、第１脆弱部５４が形成されている。第１脆弱部５４は、第１上部補強部材５０を部分的に切り欠いたスリットである。上記したように、第１上部補強部材５０は角形鋼管であるので、その断面は、下方側面、上方側面、左方側面および右方側面を有する。第１脆弱部５４が形成された部分の断面では、下方側面が全域的に切除され、左方側面および右方側面の下端付近も切除されている。第１脆弱部５４を左方から見た場合の形状は、例えば、略半円形状である。
【００４９】
このようにすることで、第１脆弱部５４が形成された部分の第１上部補強部材５０を、他の部分の第１上部補強部材５０よりも脆弱にすることがでる。よって、前後方向に沿って衝撃エネルギが与えられる衝突が発生した際に、第１上部補強部材５０を、第１脆弱部５４が形成された部分を曲折起点として、上方に向かって隆起するように曲折させることができる。
【００５０】
また、第１上部補強部材５０の第１脆弱部５４が形成された部分の下方には、第２上部補強部材５１が配設されていない。換言すると、第２上部補強部材５１は、第１脆弱部５４が形成された部分で分断されている。このようにすることで、第１脆弱部５４が形成されている部分の強度を、他の部分よりも更に相対的に小さくすることができ、第１脆弱部５４を起点として上記に向かって曲折させる効果を顕著にすることができる。
【００５１】
保護プレート４５の前後方向に於ける略中央部分の下端を略半円状に切り欠くことで、第２脆弱部５５が形成されている。このようにすることで、保護プレート４５の略中央部分の強度が他の部分よりも小さくなる。また、第２脆弱部５５は、上記した第１脆弱部５４の下方に形成されている。よって、衝突が発生した際に、保護プレート４５は、その略中央部分を曲折起点として、上方に向かって凸形状となるように湾曲する。保護プレート４０にも、保護プレート４５と同様に、第２脆弱部５５が形成されている。
【００５２】
図５に、衝突により変形した第１上部補強部材５０等を示す。前後方向に沿う衝突エネルギが作用したことにより、第１上部補強部材５０は第１脆弱部５４を曲折起点として、上方に向かって凸となるように曲折変形している。第１上部補強部材５０が曲折変形することで、衝突エネルギが吸収され、図２に示した電池パック収納容器部３０および車両用電池パック２０が変形してしまうことを抑制することができる。特に、図１を参照して、車両１０の後方から外部物体に衝突するような衝突事故が発生した場合、車両のサイドフレームで衝突エネルギを吸収することができない。本実施形態では、車両１０の略中央部に第１上部補強部材５０を配設しているので、係る衝突が発生した場合でも、衝突エネルギを第１上部補強部材５０で吸収することができ、車両用電池パック２０の破損や発火を防止できる。
【００５３】
図３を参照して、衝突時に第１上部補強部材５０は電池スタック４３等から離れる方向に変形するので、衝突により変形した第１上部補強部材５０が電池スタック４３等を破壊してしまうことを防止できる。この時、第２上部補強部材５１は、大きな変形が生じておらず、基本的にはストレート形状を保持している。
【００５４】
衝突時に於いては、保護プレート４０、４５も、第２脆弱部５５を曲折起点として、上方に向かって凸となるように曲折変形している。また、図３に示したように、保護プレート４０、４５は、第２上部補強部材５１により左右方向に於いてガイドされている。よって、衝突時には、保護プレート４０、４５は、左方向または右後方に向かって湾曲することなく、上方に向かって曲折変形する。よって、図３を参照して、衝突により変形した保護プレート４０、４５が電池スタック４３、３７を破壊してしまうことを防止できる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０   車両
１１   車体
１２   後方シート
１３   リアフロア
１４   収納スペース
２０   車両用電池パック
２１   車両用電池パック保護構造
３０   電池パック収納容器部
３１   収納容器
３２   前方補強フレーム
３３   後方補強フレーム
３４   左方補強フレーム
３５   右方補強フレーム
３６   電池モジュール
３７   電池スタック
３８   電池スタック
３９   モジュール容器
４０   保護プレート
４１   電池モジュール
４２   電池スタック
４３   電池スタック
４４   モジュール容器
４５   保護プレート
５０   第１上部補強部材
５１   第２上部補強部材
５２   下部補強部材
５３   ボルト
５４   第１脆弱部
５５   第２脆弱部
【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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