(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子が複数配列されてなる蓄電素子群に組み付けられる配線モジュールであって、
前記蓄電素子の配列方向に沿って複数配列される単位ユニットを備え、
前記単位ユニットは、
隣り合う２つの前記蓄電素子の前記電極端子同士を電気的に接続するバスバーと、
前記蓄電素子群の状態を検出するために前記蓄電素子に電気的に接続される電線と、
前記バスバーと前記電線とを電気的に接続すると共に、前記電線に過電流が流れることを抑制する過電流保護素子と、
前記過電流保護素子が挿入される保護素子用開口部と、前記バスバーが挿入されるバスバー用開口部と、を有するハウジングと、を備え、
前記保護素子用開口部の開口方向が前記バスバーのうち前記電極端子と接続される部分の延設方向に沿う方向である配線モジュール。
【請求項２】
前記電線は、前記ハウジングにおける一端部から引き出されており、
前記ハウジングにおける前記電線が引き出された前記一端部と反対側の他端部には、電線保持片が設けられ、
複数の前記単位ユニットは、隣り合う２つの前記単位ユニットのうち、一方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記一端部と、他方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記他端部が隣接する形で配列されており、
前記一方の前記単位ユニットにおける前記一端部から引き出された前記電線が、前記他方の前記単位ユニットにおける前記電線保持片に保持されている請求項１に記載の配線モジュール。
【請求項３】
前記一方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記一端部に対して、前記他方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記他端部が、前記一端部から引き出された前記電線の引き出し側にオフセットした位置に配されている請求項２に記載の配線モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールとして、正極および負極の電極端子を有する複数の蓄電素子が並んで配置されたものが用いられている。このような電池モジュールとしては、正極の電極端子及び負極の電極端子が、バスバーによって接続されることにより、複数の蓄電素子が電気的に接続されるものが知られている。複数の蓄電素子を電気的に接続するために、例えば特許文献１に記載されているような配線モジュールが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９７９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記配線モジュールとしては、ＥＣＵ等に接続されることで、蓄電素子の状態を検出するための電線や、この電線に過電流が流れることを抑制する過電流保護素子を備える構成が知られている。このような構成では、過電流保護素子を配置するためのスペースを確保する必要があり、配線モジュールを薄型化することが困難となる。
【０００５】
本明細書に開示された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、過電流保護素子を備える配線モジュールの薄型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示された技術は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子が複数配列されてなる蓄電素子群に組み付けられる配線モジュールであって、前記蓄電素子の配列方向に沿って複数配列される単位ユニットを備え、前記単位ユニットは、隣り合う２つの前記蓄電素子の前記電極端子同士を電気的に接続するバスバーと、前記蓄電素子群の状態を検出するために前記蓄電素子に電気的に接続される電線と、前記バスバーと前記電線とを電気的に接続すると共に、前記電線に過電流が流れることを抑制する過電流保護素子と、前記過電流保護素子が挿入される保護素子用開口部と、前記バスバーが挿入されるバスバー用開口部と、を有するハウジングと、を備え、前記保護素子用開口部の開口方向が前記バスバーのうち前記電極端子と接続される部分の延設方向に沿う方向であることに特徴を有する。
【０００７】
本明細書に開示された技術によれば、保護素子用開口部の開口方向がバスバーのうち前記電極端子と接続される部分の延設方向に沿う方向となっている。これにより、過電流保護素子をバスバーのうち前記電極端子と接続される部分の延設方向に沿う形で配置することができ、この延設方向と直交する方向の寸法をより小さくすることができる。この結果、配線モジュールの薄型化を図ることができる。
【０００８】
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。前記電線は、前記ハウジングにおける一端部から引き出されており、前記ハウジングにおける前記電線が引き出された前記一端部と反対側の他端部には、電線保持片が設けられ、複数の前記単位ユニットは、隣り合う２つの前記単位ユニットのうち、一方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記一端部と、他方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記他端部が隣接する形で配列されており、前記一方の前記単位ユニットにおける前記一端部から引き出された前記電線が、前記他方の前記単位ユニットにおける前記電線保持片に保持されていることが好ましい。
【０００９】
このような構成とすれば、電線を電線保持片に保持させることで、電線の取り回しを容易に行うことができる。また、上記構成によれば、電線保持片を複数の単位ユニットの配列方向に沿って配列することができ、複数の電線保持片に沿って電線を配策することができる。
【００１０】
また、前記一方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記一端部に対して、前記他方の前記単位ユニットにおける前記ハウジングの前記他端部が、前記一端部から引き出された前記電線の引き出し側にオフセットした位置に配されている構成としてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、一方の単位ユニットにおける電線の基端部と、他方の単位ユニットにおける電線保持片をより近づけることができ、当該電線の曲率をより小さくしつつ、電線保持片に保持させることができる。この結果、電線の配策作業を容易に行うことができると共に、電線に作用する曲げ応力を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本明細書に開示された技術によれば、配線モジュールの薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図
【図２】図１の配線モジュールを示す斜視図
【図３】電池モジュールを示す平面図
【図４】カバーを取り外した状態の電池モジュールを示す平面図
【図５】電線の配策構造を示す平面図
【図６】単位ユニットを示す断面図（図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した図に対応）
【図７】単位ユニットを示す断面図（図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した図に対応）
【図８】単位ユニットを示す平面図
【図９】単位ユニットを示す分解斜視図
【図１０】単位ユニットを示す分解断面図
【図１１】単位ユニットを示す断面図（図８のＸＩ−ＸＩ線で切断した図に対応）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図１ないし図１１によって説明する。本実施形態に係る配線モジュール２０は、図１に示すように、電池モジュール１０の一部を構成するものとされる。電池モジュール１０は、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両に搭載されて、車両を駆動するための電源として使用されるものである。電池モジュール１０は、単電池１１が複数個配列されてなる単電池群１２（蓄電素子群の一例）を備えている。配線モジュール２０は、単電池群１２に対して組み付けられ、隣り合う単電池１１同士を電気的に接続するものである。
【００１５】
（単電池１１）
単電池１１（蓄電素子）は、扁平な略直方体形状をなしている。単電池１１の上面において、前後方向（図のＹ軸方向）の両端部には、電極端子１３（図７参照）がそれぞれ形成されている。一対の電極端子１３のうち、一方は正極端子であり、他方は負極端子である。単電池群１２においては、隣り合う電極端子１３が異なる極性となるように単電池１１が配列されている。
【００１６】
（配線モジュール２０）
配線モジュール２０は、図２に示すように、樹脂プロテクタ２１と、樹脂プロテクタ２１上に載置される複数の単位ユニット３０と、複数の単位ユニット３０のハウジング３１（後述）を一括して覆うカバー２３と、を備える。
【００１７】
（樹脂プロテクタ２１）
樹脂プロテクタ２１は、図２に示すように、上下方向（図のＺ軸方向）について薄い直方体状をなしており、単電池群１２を上方から覆う形で配されている。樹脂プロテクタ２１は、単位ユニット３０が備えるバスバー３３が収容されるバスバー収容部２２を有している。
【００１８】
本実施形態では、単電池１１の配列方向に沿って並ぶ複数のハウジング３１を基準として、単電池１１の前後方向（Ｙ軸方向）の両側にそれぞれ複数のバスバー３３が配列されている（詳しくは後述）。バスバー収容部２２は、図３に示すように、複数のバスバー３３に対応して複数設けられている。バスバー収容部２２は、上方に開口された略箱状をなしている。図７に示すように、バスバー３３は、バスバー収容部２２の底壁２２Ａに載置されている。バスバー収容部２２を構成する側壁部２２Ｂと底壁２２Ａとの間には、上下方向に貫通された長方形状の貫通孔２４Ａが形成されており、貫通孔２４Ａには、電極端子１３が下方から挿通されている。
【００１９】
具体的には、単電池１１の電極端子１３は、バスバー３３の延設方向に沿って延びると共に断面視Ｌ字状をなしている。電極端子１３の基端部は上下方向に沿って延びており、貫通孔２４Ａに挿通されている。一方、電極端子１３の先端部は、バスバー３３の上面を覆う形で電極端子１３の基端部に対して屈曲されており、バスバー３３に対して電気的に接続されている。本実施形態では、一つのバスバー３３に対して、隣り合う２つの単電池１１，１１の電極端子１３，１３が積層されている。これにより、バスバー３３を介して、隣り合う２つの単電池１１の電極端子１３，１３（正極端子及び負極端子）同士が電気的に接続されている。
【００２０】
（単位ユニット３０）
単位ユニット３０は、図８及び図９に示すように、ハウジング３１と、バスバー３３と、中継端子３５と、ヒューズ３７（過電流保護素子）と、電線端子３９と、電線４０（図１０参照）と、を備えている。ハウジング３１は、Ｙ軸方向に沿って長い長手状をなしている。ハウジング３１は、図１０に示すように、バスバー３３の一端部が収容されるバスバー収容部４１Ａと、中継端子３５が収容される中継端子収容空間４６を有する中継端子収容部４６Ａと、ヒューズ３７が収容されるヒューズ収容部４２Ａと、電線端子３９が収容される電線端子収容部４３Ａと、を備えている。
【００２１】
バスバー収容部４１Ａは、バスバー３３が挿入されるバスバー用開口部４１を有しており、ヒューズ収容部４２Ａは、ヒューズ３７が挿入されるヒューズ用開口部４２（保護素子用開口部）を有している。また、電線端子収容部４３Ａは、電線端子３９が挿入される電線端子用開口部４３を有している。電線端子収容部４３Ａは、バスバー収容部４１Ａの上方に配されており、電線端子用開口部４３及びバスバー用開口部４１は、ハウジング３１の長手方向における一端側（図１０では右側）に開口されている。また、ヒューズ用開口部４２は、ハウジング３１の長手方向における他端側（図１０では左側）に開口されている。つまり、ヒューズ用開口部４２の開口方向と、バスバー用開口部４１の開口方向とは逆方向となっている。
【００２２】
ヒューズ収容部４２Ａの内部空間は、その下部において中継端子収容空間４６と連通され、その上部において電線端子収容部４３Ａの内部空間と連通されている。また、ハウジング３１の上面における電線端子用開口部４３と反対側の端部には、Ｌ字状をなす片持ち状の電線保持片４５（後述）がハウジング３１と一体的に設けられている。図６に示すように、ハウジング３１の下部には、樹脂プロテクタ２１に設けられた一対の係止突起２５，２５がそれぞれ係止される一対の被係止部３２，３２が設けられている。これにより、ハウジング３１が樹脂プロテクタ２１に対して固定される構成となっている。
【００２３】
バスバー３３は、例えば銅又は銅合金、もしくはアルミニウム製又はアルミニウム合金製の板材を所定の形状に打ち抜き加工することにより形成されている。また、バスバー３３の表面には、スズ、ニッケル等の金属がメッキされていてもよい。
【００２４】
中継端子３５は、図１０に示すように、Ｙ軸方向に長い長手状をなしており、筒状をなす一端部３５Ａ及び他端部３５Ｂを備えている。バスバー３３とヒューズ３７とは、中継端子３５を介して、電気的に接続される構成となっている。バスバー３３の長手方向における一端部３３Ａは、図１１に示すように、中継端子３５の一端部３５Ａに対して挿入されている。一端部３５Ａ内には、弾性接触片３５Ｄ（図６参照）が設けられ、挿入されたバスバー３３に対して弾性接触片３５Ｄが弾性的に接触することで、バスバー３３が保持されている。また、バスバー３３の上面には、位置決め用の突部３３Ｂが形成されている。図１１に示すように、突部３３Ｂが一端部３５Ａに対して当接することで、それ以上のバスバー３３の挿入が規制される。
【００２５】
ヒューズ３７は、図９に示すように、樹脂ホルダ３７Ａと、一対のヒューズ側端子３７Ｂ，３７Ｃと、を備えている。一対のヒューズ側端子３７Ｂ，３７Ｃのうち、一方のヒューズ側端子３７Ｂは、図１１に示すように、中継端子３５の他端部３５Ｂに対して挿入されている。他端部３５Ｂ内には、図示しない弾性接触片が設けられ、挿入されたヒューズ側端子３７Ｂに対して弾性接触片が弾性的に接触することで、ヒューズ側端子３７Ｂが保持されている。
【００２６】
電線４０は、複数の金属細線を撚り合わせてなる芯線４０Ａと、芯線の外周を被覆する合成樹脂製の絶縁被覆４０Ｂと、を備える。芯線４０Ａは、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属から構成される。電線４０の端末においては、絶縁被覆４０Ｂが剥離されることにより、芯線４０Ａが露出している。なお、芯線４０Ａは単芯線であってもよい。
【００２７】
電線端子３９は、電線４０の一端部に接続されている。電線端子３９における電線４０と反対側の端部は、筒状の接続部３９Ａとされる。一対のヒューズ側端子３７Ｂ，３７Ｃのうち、他方のヒューズ側端子３７Ｃは、接続部３９Ａ内に挿入され、電線端子３９と接続されている。なお、接続部３９Ａ内には、図示しない弾性接触片が設けられ、挿入されたヒューズ側端子３７Ｃに対して弾性接触片が弾性的に接触することで、ヒューズ側端子３７Ｃが保持されている。
【００２８】
図１１に示すように、電線４０はハウジング３１における長手方向の一端部から引き出される。電線４０の他端側は、図示しないＥＣＵ等に接続される。このＥＣＵ等により、単電池１１の電極電圧（単電池群の状態）が検出される構成となっている。本実施形態では、ハウジング３１内において、バスバー３３、中継端子３５、ヒューズ３７、電線端子３９、電線４０の順番で接続される構成となっている。これにより、バスバー３３と電線４０とがヒューズ３７を介して電気的に接続され、単電池１１から電線４０に過電流が流れる事態を抑制することが可能となっている。
【００２９】
本実施形態の単位ユニット３０では、ヒューズ用開口部４２の開口方向（本実施形態では、Ｙ軸方向の一方又は他方）が、バスバー３３の延設方向（本実施形態では、Ｙ軸方向）に沿う方向となっている。また、本実施形態では、図１に示すように、複数の単位ユニット３０が単電池１１の配列方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されている。単電池１１の配列方向における両端に配される単位ユニット３０は、バスバー３３の代わりとして、バスバー３３よりも面積の大きいバスバー３４（図３参照）を備えている。このバスバー３４には、単電池１１の電極端子１３が１つだけ接続される構成となっている。また、バスバー３４には外部機器に対して電気的に接続するための電極端子１５が配置されている。
【００３０】
また、本実施形態では、図４に示すように、隣り合う２つの単位ユニット３０のうち、一方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の一端部と、他方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の他端部が隣接する形で配されている。一つの単位ユニット３０においては、上述したように、電線４０がハウジング３１における長手方向の一端部から引き出されており、電線保持片４５がハウジング３１における長手方向の他端部（一端部と反対側の他端部）に設けられている。
【００３１】
このため、図５に示すように、一方の単位ユニット３０におけるハウジング３１から引き出された電線４０の基端部は、他方の単位ユニット３０の電線保持片４５と隣接する形で配される。また、図２に示すように、Ｘ軸方向においては、隣り合う２つのバスバー収容部２２の間に、ヒューズ用開口部４２が配される構成となっている。
【００３２】
電線４０は、ハウジング３１から電線端子用開口部４３の開口方向（Ｙ軸方向のいずれか一方）に引き出された後、反対側に屈曲され、隣接する単位ユニット３０における電線保持片４５によって保持される。具体的には、図１１に示すように電線４０（図１１の２点鎖線）は、電線保持片４５とハウジング３１の上面との間に配される構成となっている。この電線保持片４５は、Ｘ軸方向に沿って複数配列され、電線４０は、複数の電線保持片４５によって保持されることで、Ｘ軸方向に沿って配策されている。複数のハウジング３１から引き出された各電線４０は、Ｘ軸方向における一方（図５では右側）に延びており、図示しないコネクタなどに接続される。なお、図５では、複数の電線４０のうち、一部の電線４０のみを図示している。
【００３３】
また、図５に示すように、一方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の一端部３１Ａ（電線４０が引き出される一端部）に対して、これと隣接する他方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の他端部３１Ｂ（電線保持片４５が設けられる端部）は、一端部３１Ａから引き出された電線４０の引き出し側にオフセットした位置に配されている。これにより、オフセットされていない構成と比べて、ハウジング３１から引き出された電線４０の基端部４０Ｄが、隣接する電線保持片４５に対してより接近して配される。なお、ここで言う電線４０の引き出し側とは、電線端子用開口部４３の開口側と同じ方向のことである。
【００３４】
また、本実施形態では、Ｘ軸方向に沿って配列された複数の電線保持片４５の列がハウジング３１群の一端部と他端部にそれぞれ設けられ、各単位ユニット３０の各電線４０は、２列の電線保持片４５の間に配される。このため、Ｘ軸方向に延びる電線４０をハウジング３１の上面に確実に配置することができる。
【００３５】
（配線モジュール２０及び電池モジュール１０の組立方法）
次に、配線モジュール２０及び電池モジュール１０の組立方法の一例について説明する。なお、配線モジュール２０及び電池モジュール１０の組立方法は、以下の記載に限定されない。まず、ハウジング３１のバスバー用開口部４１を通じて中継端子収容空間４６に中継端子３５を収容し、その後、バスバー３３の屈曲部３３Ａをバスバー用開口部４１に挿入し、中継端子３５の一端部３５Ａに接続する。次に、各ハウジング３１の電線端子収容部４３Ａに電線端子３９をそれぞれ収容する。
【００３６】
そして、ヒューズ用開口部４２を通じてヒューズ収容部４２Ａ内にヒューズ３７を収容する。続いて、各ハウジング３１を樹脂プロテクタ２１に取り付けると共に、樹脂プロテクタ２１のバスバー収容部２２にバスバー３３を収容する。最後に、各ハウジング３１から引き出された各電線４０を複数の電線保持片４５に引っ掛ける。これにより、配線モジュール２０が完成する。
【００３７】
続いて、配線モジュール２０を単電池群１２に対して上方から取り付ける。この時、単電池１１の電極端子１３をバスバー収容部２２の貫通孔２４Ａに対して下方から挿通させる。その後、電極端子１３の上部をバスバー３３側に折り曲げた後、レーザー溶接などによってバスバー３３に対して接続する。これにより、電池モジュール１０が完成する。なお、バスバー３３に対する電極端子１３の接続は、レーザー溶接の他、例えばアーク溶接、抵抗溶接、超音波溶接などによって行うことができる。
【００３８】
（実施形態の効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、ヒューズ用開口部４２の開口方向がバスバー３３のうち電極端子１３と接続される部分の延設方向に沿う方向となっている。これにより、ヒューズ３７をバスバー３３のうち電極端子１３と接続される部分の延設方向（Ｙ軸方向）に沿う形（言い換えると、ヒューズ３７の長手方向をＹ軸方向と一致させる形）で配置することができ、この延設方向と直交する方向（Ｚ軸方向）の寸法をより小さくすることができる。この結果、配線モジュール２０の薄型化を図ることができる。
【００３９】
仮に、ヒューズをハウジングに対して下方から取り付ける構成とした場合、ヒューズが樹脂プロテクタに対して縦置きされることとなり、配線モジュール２０の厚さが増えてしまう。また、ヒューズをハウジングに対して下方から取り付ける構成とした場合、配線モジュールを単電池群に組み付けた状態では、ヒューズ用開口部が単電池群によって塞がれてしまいヒューズの脱着ができない。本実施形態では、ヒューズ用開口部４２が単電池群１２に塞がれることがないので、配線モジュール２０を単電池群１２に組み付けた状態であっても、ハウジング３１に対してヒューズ３７を脱着することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、電線４０は、ハウジング３１における一端部から引き出されており、ハウジング３１における電線が引き出された一端部と反対側の他端部には、電線保持片４５が設けられ、複数の単位ユニット３０は、隣り合う２つの単位ユニット３０のうち、一方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の一端部と、他方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の他端部が隣接する形で配列されており、一方の単位ユニット３０における一端部から引き出された電線４０が、他方の単位ユニット３０における電線保持片４５に保持されている。
【００４１】
このような構成とすれば、電線４０を電線保持片４５に保持させることで、電線４０の取り回しを容易に行うことができる。また、上記構成によれば、電線保持片４５を複数の単位ユニット３０の配列方向に沿って配列することができ、複数の電線保持片４５に沿って電線を配策することができる。
【００４２】
一方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の一端部に対して、他方の単位ユニット３０におけるハウジング３１の他端部が、一端部から引き出された電線４０の引き出し側にオフセットした位置に配されている。上記構成によれば、一方の単位ユニット３０における電線４０の基端部４０Ｄと、他方の単位ユニット３０における電線保持片４５をより近づけることができ、当該電線４０の曲率をより小さくしつつ、電線保持片４５に保持させることができる。この結果、電線４０の配策作業を容易に行うことができると共に、電線４０に作用する曲げ応力を小さくすることができる。
【００４３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子として単電池を例示したが、これに限定されない。蓄電素子として、キャパシタなどを例示することができる。
（２）上記実施形態では、過電流保護素子としてヒューズを例示したが、これに限定されない。過電流保護素子として、ＰＴＣサーミスタなどを例示することができる。
（３）上記実施形態では、中継端子３５を介してヒューズ３７とバスバー３３が電気的に接続されるものを例示したが、これに限定されない。ヒューズ３７とバスバー３３とが直接的に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１１：単電池（蓄電素子）
１２：単電池群（蓄電素子群）
１３：電極端子
２０：配線モジュール
３０：単位ユニット
３１：ハウジング
３３：バスバー
３７：ヒューズ（過電流保護素子）
４０：電線
４１：バスバー用開口部
４２：ヒューズ用開口部（保護素子用開口部）
４５：電線保持片
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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