(57)【要約】【課題】蓄電素子の気密性が低下するのを抑制することが可能な蓄電素子を提供する。【解決手段】この電池１００（蓄電素子）は、蓋部１ｂと、蓋部１ｂに形成された孔部１ｄを貫通した負極側リベット５ａと、蓋部１ｂと負極側リベット５ａとの間に備えられた封止部材４とを備え、回路基板６が蓋部１ｂの内面側に設けられ、回路基板６と負極側リベット５ａとが熱伝導板７により接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装体と、
前記外装体に形成された孔を貫通した端子と、
前記外装体と前記端子との間に備えられた封止部材とを備える蓄電素子であって、
回路基板が前記外装体の内面側に設けられ、
前記回路基板と前記端子とが熱伝導部により接続されている、蓄電素子。
【請求項２】
前記端子は、かしめ部を有している、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記かしめ部は、前記熱伝導部を固定している、請求項２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
負極端子は、銅により形成され、
前記回路基板と前記負極端子とが前記熱伝導部により接続されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記外装体および前記熱伝導部は、共に金属により構成され、
前記外装体と前記熱伝導部との間には、絶縁部材が設けられている、請求項１〜４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】
この発明は、蓄電素子に関し、特に、回路基板を内蔵する蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板は過充電や過放電等を防止するために設けられ、蓄電素子を有する蓄電装置に配設されている。
【０００３】
特許文献１には、開口部を有する電池ケースと、電子回路を配設した封口板と、開口部と封口板との間に設けられたガスケットとを備える二次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２０００−１４９９１８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に記載の二次電池では、電子回路から発生する熱が封口板を介してガスケットに伝導されることに起因して、ガスケットが熱により劣化する場合がある。このため、電池の気密性が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、この発明の１つの目的は、蓄電素子の気密性が低下するのを抑制することが可能な蓄電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の面による蓄電素子は、外装体と、外装体に形成された孔を貫通した端子と、外装体と端子との間に備えられた封止部材とを備える蓄電素子であって、回路基板が外装体の内面側に設けられ、回路基板と端子とが熱伝導部により接続されている。本発明の蓄電素子は、電解液が漏れないように外装体の封止部材により気密性が保たれている。
【０００８】
この発明の一の面による蓄電素子では、回路基板が外装体の内面側に設けられ、回路基板と端子とが熱伝導部により接続されるように構成することによって、回路基板から発生した熱を熱伝導部を介して端子に分散させることができる。これにより、熱が封止部材に伝導されるのを抑制することができるので、回路基板から発生する熱に起因して、封止部材が劣化するのを抑制することができる。その結果、蓄電素子の気密性が低下するのを抑制することができる。
【０００９】
上記一の面による蓄電素子において、好ましくは、端子は、かしめ部を有している。このような構成であれば、回路基板から発生した熱を熱伝導部を介して端子に分散させることによる本発明の効果は相対的に大きくなる。
【００１０】
この場合、好ましくは、かしめ部は、熱伝導部を固定している。このように構成すれば、端子のかしめ部により端子と熱伝導部とを密着させた状態を維持することができるので、回路基板から発生した熱を熱伝導部を介して端子により効率よく分散させることができる。
【００１１】
上記一の面による蓄電素子において、好ましくは、負極端子は、銅により形成され、回路基板と負極端子とが熱伝導部により接続されている。このように構成すれば、熱伝導率が良好な銅により形成された負極端子に、回路基板から発生する熱を効率よく分散させることができる。さらに、リチウムイオン電池のような高電圧の電池に適用した場合に、銅を用いて負極端子を腐食しにくくすることができる。
【００１２】
上記一の面による蓄電素子において、好ましくは、外装体および熱伝導部は、共に金属により構成され、外装体と熱伝導部との間には、絶縁部材が設けられている。このように構成すれば、金属により構成されている熱伝導部が電力を発生させる発電要素に連結されている場合であっても、熱伝導部を介して外装体に電気が流れるのを絶縁しながら、回路基板から発生した熱が封止部材に伝導されるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記のように、蓄電素子の気密性が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による電池を示した分解斜視図である。
【図２】図１の５００−５００線に沿ってＺ方向に切断した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電池の蓋部の内面側を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態による電池の上部の内部構造を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第１変形例による電池の上部の内部構造を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の第２変形例による電池の上部の内部構造を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による電池１００の構成について説明する。なお、電池１００は、本発明の「蓄電素子」の一例である。
【００１７】
本発明の第１実施形態による電池１００は、リチウムイオン電池である。この電池１００は、図１に示すように、ケース部１ａおよび蓋部１ｂを含む電池ケース１と、電池ケース１に収容される発電要素２とを備えている。また、電池１００は、発電要素２に接続される集電端子３と、蓋部１ｂに設けられる封止部材４と、リベット５と、電池ケース１内部に収容される回路基板６（図２参照）と、熱伝導板７（図２参照）とを備えている。また、電池１００は、接続板８と、接続端子９とを備えている。接続板８は、リベット５と接続端子９とを接続している。なお、蓋部１ｂおよび電池ケース１は、本発明の「外装体」の一例である。また、リベット５は、本発明の「端子」の一例である。
【００１８】
電池ケース１は、たとえば、ステンレス鋼（ＳＵＳ材）からなる。なお、電池ケース１としては、ニッケルメッキした鉄材や、ステンレス鋼以外の鉄合金からなる電池ケースを用いてもよい。
【００１９】
ケース部１ａは、上方（Ｚ１方向側）に開口部１ｃを含み、下方（Ｚ２方向側）に底部１ｄを含んでいる。また、ケース部１ａは、概略的には直方体の箱型形状を有している。また、電池ケース１の内部には、非水溶媒に電解質塩を溶解させた図示しない非水電解液（以下、電解液という）が注入されている。
【００２０】
蓋部１ｂは、ケース部１ａの開口部１ｃに嵌合するように構成されている。また、発電要素２および電解液がケース部１ａに収容された状態で、レーザ溶接によって、ケース部１ａの開口部１ｃと蓋部１ｂとは溶接され、封止されるように構成されている。また、蓋部１ｂのＸ方向の両側には、それぞれ、封止部材４とリベット５（後述する負極側リベット５ａおよび正極側リベット５ｂ）を配置するための孔部１ｄが形成されている。なお、孔部１ｄは、本発明の「孔」の一例である。
【００２１】
発電要素２は、金属箔に活物質を塗布したものをＸ方向に延びる巻回軸６００を中心として巻回することにより構成されている。また、２つの発電要素２は、Ｙ方向に沿って並べられて配置されている。
【００２２】
集電端子３は、発電要素２のＸ方向の一方端（Ｘ１方向側の端）に電気的に接続される負極側集電端子３ａと、Ｘ方向の他方端（Ｘ２方向側の端）に電気的に接続される正極側集電端子３ｂとを含んでいる。負極側集電端子３ａは、銅からなる板状部材により構成されている。正極側集電端子３ｂは、アルミニウムからなる板状部材により構成されている。負極側集電端子３ａおよび正極側集電端子３ｂは、図２に示すように、Ｙ方向から見て、略矩形形状に形成されている。詳細には、負極側集電端子３ａおよび正極側集電端子３ｂは、Ｙ方向から見て、略Ｌ字形状に形成されている。また、負極側集電端子３ａおよび正極側集電端子３ｂは、当接部３１ａおよび３１ｂと集電部３２ａおよび３２ｂとを有する。また、当接部３１ａおよび３１ｂは、リベット５を通す孔部３３ａおよび３３ｂを含んでいる。当接部３１ａおよび３１ｂは、蓋部１ｂ側（Ｚ１方向側）の面が、平坦面になるように形成されている。また、図１に示すように、負極側集電端子３ａの集電部３２ａおよび正極側集電端子３ｂの集電部３２ｂと発電要素２の端部とは、把持部材３４により挟み込まれて固定されている。なお、図２においては、把持部材３４を省略した状態を図示している。
【００２３】
ここで、第１実施形態では、封止部材４は、蓋部１ｂから電池１００内部の電解液が外部に漏れるのを抑制する機能を有している。封止部材４は蓋部１ｂとリベット５との間で圧縮されており、この圧縮に対する弾性により電解液の外部への漏れを抑制している。封止部材４は、図２に示すように、Ｙ方向から見て、略矩形形状の断面を有している。具体的には、封止部材４は、上部４ａおよび中間部４ｂからなるパッキンと、下部４ｃからなる別体のパッキンとで形成される。また、封止部材４は、Ｙ方向から見て、略Ｈ字形状に形成されている。また、封止部材４は、Ｚ方向に延びる孔部４ｄを含んでいる。上部４ａおよび下部４ｃは、Ｘ方向において、中間部４ｂの幅よりも大きい幅を有している。
【００２４】
また、封止部材４は、電池ケース１の蓋部１ｂとリベット５との間に備えられている。具体的には、封止部材４は、中間部４ｂが蓋部１ｂの孔部１ｄに密着した状態で嵌め込まれるとともに、この位置を上方向および下方向からそれぞれ上部４ａおよび下部４ｃにより挟み込まれる。封止部材４の中間部４ｂはリベット５をかしめた際のリベット５の中央部分の拡径により圧縮される。また、封止部材４は、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ；ポリフェニレンサルファイド）により形成されている。
【００２５】
また、第１実施形態では、リベット５は、負極側に設けられる負極側リベット５ａと、正極側に設けられる正極側リベット５ｂとを含んでいる。負極側リベット５ａは、Ｘ１方向側の封止部材４の孔部４ｄに挿入された状態で、上側（Ｚ１方向側）および下側（Ｚ２方向側）が共にかしめられることによって、かしめ部５１が形成されている。これにより、かしめ部５１は、負極側集電端子３ａの当接部３１ａと、熱伝導板７と、封止部材４と、接続板８（後述する負極側接続板８ａ）とを互いに密着させた状態で共締めするように構成されている。また、負極側リベット５ａと同様に、正極側リベット５ｂは、Ｘ２方向側の封止部材４の孔部４ｄに挿入された状態で、上側および下側が共にかしめられることによって、かしめ部５１が形成されている。これにより、かしめ部５１は、正極側集電端子３ｂの当接部３１ｂと、封止部材４と、接続板８（後述する正極側接続板８ｂ）とを互いに密着させた状態で共締めするように構成されている。かしめ時にリベット５のＺ方向の中央部分は外周側に径が拡がり、封止部材４の中間部４ｂを圧縮する。負極側リベット５ａおよび正極側リベット５ｂは、Ｚ１方向側の端部が電池ケース１の外部に露出するように構成されている。負極側リベット５ａは、本発明の「端子」および「負極端子」の一例である。リベット５が蓋部１ｂの面と交差する向き（Ｚ方向）に突出して形成されることにより、回路基板６から発生した熱をリベット５から効率よく分散させることができるので、好ましい。
【００２６】
回路基板６は、電池１００の放充電の電圧を調整するなどの動作に関する制御を行ったり、電池１００の状態を外部の機器に出力可能な機能を有している。回路基板６は、蓋部１ｂの内面側（熱伝導板７のＺ２方向側の下面７ａ）に設けられている。なお、回路基板６は、電池ケース１の内部に注入された電解液により腐食されないように、表面に被膜処理が施されている。
【００２７】
また、第１実施形態では、熱伝導板７は、アルミニウムなどの金属を材料とし、平板状に形成されている。熱伝導板７は、平面視において、略長方形形状（図３参照）を有している。また、熱伝導板７は、Ｘ１方向側の端部が負極集電端子３ａの集電部３２ａの位置まで延びるように構成されている。また、熱伝導板７のＸ１方向側の端部近傍には、Ｚ方向に延びる孔部７ｃが形成されている。また、負極集電端子３ａの当接部３１ａの上面（Ｚ１方向側の面）の略全面が、熱伝導板７の下面７ａと接触（密着）するように構成されている。また、熱伝導板７は、Ｘ２方向側の端部が電池１００のＸ方向の略中央の位置まで延びるように構成されている。また、熱伝導板７のＸ２方向側の端部近傍の下面７ａには、回路基板６が取り付けられている。
【００２８】
また、回路基板６と負極側リベット５ａとは、熱伝導板７を介して接続されている。また、図３に示すように、熱伝導板７は、平面視において、回路基板６が熱伝導板７からはみ出さないように構成されている。また、図２に示すように、熱伝導板７の上面７ｂには、絶縁部材７１が配置されている。この絶縁部材７１は、熱伝導板７の上面７ｂと蓋部１ｂの内面（Ｚ２方向側の面）との間に挟み込まれている。また、絶縁部材７１は、ポリイミドなどにより形成されている。なお、熱伝導板７は、本発明の「熱伝導部」の一例である。
【００２９】
接続板８は、封止部材４の上面（Ｚ１方向側の面）に配置されており、リベット５と接続端子９とを電気的に接続する機能を有している。接続板８は、板状に形成されている。また、接続板８は、負極側接続板８ａと正極側接続板８ｂとを含んでいる。また、負極側接続板８ａ（正極側接続板８ｂ）は、リベット５を通すための孔部８１ａ（８１ｂ）と、接続端子９を通すための孔部８２ａ（８２ｂ）とを含んでいる。
【００３０】
接続端子９は、外周面にネジが切られるとともに、略円柱形状に形成されている。また、接続端子９は、負極側接続端子９ａと正極側接続端子９ｂとを含んでいる。負極側接続端子９ａおよび正極側接続端子９ｂは、負極側接続板８ａおよび正極側接続板８ｂの孔部８２ａおよび８２ｂを介して封止部材４に螺合するように構成されている。
【００３１】
また、負極側接続端子９ａ、負極側リベット５ａおよび負極側接続板８ａは、負極集電端子３ａと同様に、銅により構成されている。また、正極側接続端子９ｂ、正極側リベット５ｂおよび正極側接続板８ｂは、正極集電端子３ｂと同様に、アルミニウムにより構成されている。
【００３２】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３３】
第１実施形態では、上記のように、回路基板６が蓋部１ｂの内面側に設けられ、回路基板６と負極側リベット５ａとが熱伝導板７により接続されるように構成する。これにより、回路基板６から発生した熱を熱伝導板７を介して、電池ケース１の外部に露出した負極側リベット５ａに分散させることができる。その結果、熱が熱伝導板７を介して負極側リベット５ａに伝導され、蓋部１ｂを介して封止部材４に熱が伝導されるのを低減することができるので、圧縮されている封止部材４が劣化するのを抑制することができる。したがって、電池１００の気密性が低下するのを抑制することができる。また、回路基板６が蓋部１ｂの内面側に設けられた場合、回路基板から発生した熱を熱伝導板７を介して負極側リベット５ａに伝導させ、電池ケース１の外部に熱を分散させることができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、上記のように、負極側リベット５ａは、かしめ部を有する。これにより、リベット５のかしめ部５１による封止部材４の中間部４ｂが圧縮され劣化が起こりやすい場合にも、回路基板６から発生した熱を熱伝導板７を介してリベット５に分散させることができ、封止部材４の中間部４ｂへの熱の伝わりを低減できる。詳細には、封止部材４の中間部４ｂはリベット５の中央部分の拡径により圧縮されるので、蓋部１ｂから伝導される熱による封止部材４の中間部４ｂの劣化が促進される。よって、回路基板６から発生した熱を熱伝導板７を介してリベット５に分散させることによる本発明の効果は相対的に大きくなる。
【００３５】
また、第１実施形態では、上記のように、かしめ部により熱伝導板７を固定する。これにより、負極側リベット５ａのかしめ部により負極側リベット５ａと熱伝導板７とを密着させた状態を維持することができるので、回路基板６から発生した熱を熱伝導板７を介して負極側リベット５ａにより効率よく分散させることができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、上記のように、負極側リベット５ａを銅により形成し、回路基板６と負極側リベット５ａとを熱伝導板７により接続する。これにより、熱伝導率が良好な銅により形成された負極側リベット５ａに、回路基板６から発生する熱を効率よく分散させることができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、上記のように、蓋部１ｂおよび熱伝導板７を金属により構成し、蓋部１ｂと熱伝導板７との間に、絶縁部材７１を設ける。これにより、金属により構成されている熱伝導板７が発電要素２に連結されている場合であっても、熱伝導板７を介して蓋部１ｂに電気が流れるのを絶縁しながら、回路基板６から発生した熱が封止部材４に伝導されるのを抑制することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図１および図４を参照して、本発明の第２実施形態による電池２００の構成について説明する。なお、電池２００は、本発明の「蓄電素子」の一例である。
【００３９】
この第２実施形態では、熱伝導部としての熱伝導板７を設けた第１実施形態と異なり、負極側集電端子１０３ａが熱伝導部を含む電池２００について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を用いるとともに説明を省略する。
【００４０】
図４に示すように、第２実施形態による電池２００の集電端子１０３は、発電要素２（図１参照）のＸ方向の一方端（Ｘ１方向側の端）に電気的に接続される負極側集電端子１０３ａと、Ｘ方向の他方端（Ｘ２方向側の端）に電気的に接続される正極側集電端子３ｂとを含んでいる。
【００４１】
負極側集電端子１０３ａは、当接部１３１ａと集電部１３２ａとを有する。また、当接部１３１ａは、負極側リベット５ａを通す孔部１３３ａを含んでいる。当接部１３１ａは、蓋部１ｂ側（Ｚ１方向側）の面が、平坦面になるように形成されている。なお、当接部１３１ａは、本発明の「熱伝導部」の一例である。
【００４２】
ここで、第２実施形態では、当接部１３１ａは、Ｘ２方向側の端部が電池２００のＸ方向の略中央の位置まで延びるように構成されている。また、当接部１３１ａのＸ２方向側の端部近傍の下面（Ｚ２方向側の面）には、回路基板６が取り付けられている。これにより、回路基板６と負極側リベット５ａとは、当接部１３１ａを介して接続されている。すなわち、第２実施形態では、当接部１３１ａが熱伝導部として機能する。これにより、熱伝導部としての機能を有する専用の部材を設ける場合とは異なり、部品点数を削減するととともに、構造を簡素化することが可能である。また、当接部１３１ａの上面（Ｚ１方向側の面）には、絶縁部材７１が配置されている。この絶縁部材７１は、当接部１３１ａの上面と蓋部１ｂの内面（Ｚ２方向側の面）との間に挟み込まれている。
【００４３】
また、第２実施形態では、負極側リベット５ａは、上側（Ｚ１方向側）および下側（Ｚ２方向側）が共にかしめられることによって、かしめ部５１が形成されている。これにより、かしめ部５１は、負極側集電端子１０３ａの当接部１３１ａと、封止部材４と、負極側接続板８ａとを互いに密着させた状態で共締めするように構成されている。
【００４４】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４５】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４６】
第２実施形態では、上記のように、回路基板６が蓋部１ｂの内面側に設けられ、回路基板６と負極側リベット５ａとが負極側集電端子１０３ａの当接部１３１ａにより接続されるように構成する。これにより、第１実施形態と同様に、電池２００の気密性が低下するのを抑制することができる。
【００４７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４８】
なお、今回開示された実施形態は、すべ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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４９】
たとえば、上記第１実施形態では板状の熱伝導板（熱伝導部）を設け、第２実施形態では熱伝導部として機能する当接部を含むように負極側集電端子を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図５に示す第１変形例のように、封止部材２０４の下部２０４ｃのＸ２方向側の端部を、蓄電素子のＸ方向の略中央の位置まで延ばすことにより、熱伝導部の機能を有するように構成した封止部材２０４を設けてもよい。この場合、封止部材２０４は、絶縁性を有するとともに、高い熱伝導性を有する樹脂により構成することが好ましい。なお、下部２０４ｃは、本発明の「熱伝導部」の一例である。
【００５０】
また、上記第１および第２実施形態では、熱伝導部を介して回路基板から発生した熱を負極側リベット（負極端子）に分散させる電池（蓄電素子）を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回路基板から発生した熱を、熱伝導部を介して正極端子に分散させてもよい。また、回路基板から発生した熱を負極端子および正極端子の両方に分散させてもよい。この場合、たとえば、図６に示す第２変形例に示すように、負極側リベット５ａ（負極端子）および正極側リベット５ｂ（正極端子）を接続する絶縁体の熱伝導部３０７を設けることによって、回路基板から発生した熱を負極側リベット５ａおよび正極側リベット５ｂの両方に分散させることができる。これにより、回路基板から発生した熱をより効率よく分散させることができる。
【００５１】
また、上記第１および第２実施形態では、リチウムイオン電池（蓄電素子）に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。本発明を、リチウムイオン電池以外の非水電解質電池に適用してもよいし、ニッケル水素電池などの水系電解質電池に適用してもよい。
【００５２】
また、上記第１および第２実施形態では、封止部材をＰＰＳにより形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、封止部材を、ＰＰＳ以外の樹脂、たとえば、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ポリプロピレン）や、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ；ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂により形成してもよい。また、封止部材を、樹脂以外の材料、たとえば、ＥＰＤＭ（ｅｈｔｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｄｉｅｎｅ  ｍｅｔｙｌｅｎｅ  ｌｉｎｋａｇｅ;エチレンプロピレンジエンゴム）などのゴムにより形成してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  電池ケース（外装体）
１ｂ  蓋部（外装体）
１ｄ  孔部（孔）
４、２０４  封止部材
５  リベット（端子）
５ａ  負極側リベット（端子、負極端子）
６  回路基板
７、３０７  熱伝導板（熱伝導部）
５１  かしめ部
７１  絶縁部材
１００、２００  電池（蓄電素子）
１３１ａ  集電端子の当接部（熱伝導部）
２０４ｃ  封止部材の下部（熱伝導部）
【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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【図６】
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