(57)【要約】  第１電池ブロックは、第１電池ホルダに保持された複数の電池を含んで構成される。第２電池ブロックは、第２電池ホルダに保持された複数の電池を含んで構成される。電池の長手方向からの平面視において、第１電池ホルダと第２電池ホルダとは隣り合うように配置される。第１電池ホルダに保持された複数の電池のうち第２電池ホルダ側に配置されている複数の電池の中心点をつないで描ける第１線と、第２電池ホルダに保持された複数の電池のうち第１電池ホルダ側に配置されている複数の電池の中心点をつないで描ける第２線とは平行になる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する第１電池ホルダと、前記第１電池ホルダに保持された複数の電池とを含んで構成される第１電池ブロックと、
複数の貫通孔を有する第２電池ホルダと、前記第２電池ホルダに保持された複数の電池とを含んで構成される第２電池ブロックと、
を備えた電池モジュールであって、
前記第１電池ホルダに保持された複数の電池および前記第２電池ホルダに保持された複数の電池の長手方向からの平面視において、
前記第１電池ホルダと前記第２電池ホルダとは隣り合うように配置され、
前記第１電池ホルダに保持された複数の電池は、千鳥型に配置され、
前記第２電池ホルダに保持された複数の電池は、千鳥型に配置され、
前記第１電池ホルダに保持された複数の電池のうち前記第２電池ホルダ側に配置されている複数の電池の中心点をつないで描ける第１線と、前記第２電池ホルダに保持された複数の電池のうち前記第１電池ホルダ側に配置されている複数の電池の中心点をつないで描ける第２線とは平行になる、電池モジュール。
【請求項２】
前記第１電池ホルダに保持される複数の電池と前記第２電池ホルダに保持される複数の電池は、円筒型電池である、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記第１電池ホルダと前記第２電池ホルダは、アルミニウムを主材料とした金属で成形される、請求項１または２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記第１電池ホルダに保持される複数の電池は、該複数の電池の正極を一方側に揃え、該複数の電池の負極を他方側にそろえられて、前記第１電池ホルダに保持され、
該複数の電池の正極上には正極集電板が配置され、該複数の電池の負極上には負極集電板が配置され、
前記正極集電板の外形における前記第２電池ホルダ側の一辺が、前記第２線と平行であり、
前記負極集電板の外形における前記第２電池ホルダ側の一辺が、前記第２線と平行である、請求項１乃至３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記第１電池ホルダの外形のうち、前記第２電池ホルダ側に面する部分の形状は、前記第１線を構成する電池の外形に沿った形状であり、
前記第２電池ホルダの外形のうち、前記第１電池ホルダ側に面する部分の形状は、前記第２線を構成する電池の外形に沿った形状である、請求項１乃至４に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記第１電池ホルダと前記第２電池ホルダとの間に絶縁性シートが配置される、請求項１乃至５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記第１電池ホルダと前記第２ホルダとを接触させると、前記平面視において、複数の円形の貫通孔が形成され、
前記複数の円形の貫通孔は、前記第１電池ホルダと前記第２電池ホルダを縦断または横断するように設けられる、請求項１乃至４に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記第１電池ホルダと前記第２電池ホルダを縦断または横断するように設けられる前記複数の円形の貫通孔のうちの一部の貫通孔は、前記第１電池ホルダ側に優弧が形成され、前記第２電池ホルダ側に劣弧が形成される、請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記第１電池ホルダには優弧と劣弧が設けられ、
前記第２電池ホルダには優弧と劣弧が設けられる、請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記第１電池ホルダと前記第２ホルダとの間には、絶縁性の接続部材が設けられ、
前記平面視において、前記接続部材は、円をつないだような形状を有する、請求項７乃至９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記平面視において、前記接続部材は前記第１電池ホルダと前記第２電池ホルダより突出した部分を有する、請求項１０に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記第１電池ホルダに保持される複数の電池は、該複数の電池の正極を一方側に揃え、該複数の電池の負極を他方側にそろえられて、前記第１電池ホルダに保持され、
該複数の電池の正極上には第１正極集電板が配置され、該複数の電池の負極上には第１負極集電板が配置され、
前記第２電池ホルダに保持される複数の電池は、該複数の電池の正極を一方側に揃え、該複数の電池の負極を他方側にそろえられて、前記第２電池ホルダに保持され、
該複数の電池の正極上には第２正極集電板が配置され、該複数の電池の負極上には第２負極集電板が配置され、
前記接続部材は導通部材を有し、
前記接続部材は、前記第１正極集電板と前記第２負極集電板を接続する、請求項６乃至１１に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等のモータ駆動用の電源として、又は家庭用若しくは産業用の電源として、多数の電池を並列や直列に接続して、充電容量と出力電圧を大きくした電池モジュールが利用されている。電池モジュールでは、複数の電池を並列に接続して電池ブロックを構成し、複数の電池ブロックを並列又は直列に接続している。【０００３】
電池を並列に接続する個数で出力電流を大きくでき、直列に接続する個数で出力電圧を高くできる。【０００４】
特許文献１では、複数の素電池が金属製の電池ホルダに収納された電池モジュールについて記載されている。複数の素電池は、千鳥型の配置関係で整列配置された電池収納部に収納されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０７３３９９号
【発明の概要】
【０００６】
電池モジュールでは、単位体積あたりの容量のアップが求められている。特許文献１に係る電池ホルダの場合、電池収納部が配置されない部分がデッドスペースとなっていた。
【０００７】
そこで本発明は、単位体積あたりの電池容量アップされた電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明に係る電池モジュールは、第１電池ブロックおよび第２電池ブロックを備えている。第１電池ブロックは、複数の貫通孔を有する第１電池ホルダと、第１電池ホルダに保持された複数の電池とを含んで構成される。第２電池ブロックは、複数の貫通孔を有する第２電池ホルダと、第２電池ホルダに保持された複数の電池とを含んで構成される。電池の長手方向からの平面視において、第１電池ホルダと第２電池ホルダとは隣り合うように配置される。第１電池ホルダに保持された複数の電池は、千鳥型に配置される。第２電池ホルダに保持された複数の電池は、千鳥型に配置される。第１電池ホルダに保持された複数の電池のうち第２電池ホルダ側に配置されている複数の電池の中心点をつないで描ける第１線と、第２電池ホルダに保持された複数の電池のうち第１電池ホルダ側に配置されている複数の電池の中心点をつないで描ける第２線とは平行になる。
【０００９】
本発明によれば、電池モジュールの単位体積あたりの容量アップを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施形態１の電池モジュールの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は実施形態１の電池ブロックの分解斜視図である。
【図３】図３は実施形態１の電池モジュールの上面図である。
【図４】図４は実施形態１の電池モジュールの上面図である。
【図５】図５は実施形態２の電池モジュールの外観を示す斜視図である。
【図６】図６は実施形態２のブロックの分解斜視図である。
【図７】図７は実施形態２の電池モジュールの上面図である。
【図８】図８は実施形態２の電池モジュールを構成する構造の部分的な斜視図である。
【図９】図９は実施形態２の電池モジュールを構成する構造の部分的な上面図である。
【図１０】図１０は実施形態２の電池モジュールを構成する構造の部分的な分解斜視図である。
【図１１】図１１は電池モジュールの変形例を説明するための斜視図である。
【図１２】図１２は電池モジュールの変形例を説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
【００１２】
１．実施形態１
図１乃至図４を用いて、実施形態１について説明する。図３と図４は、いずれも電池モジュールの上面図である。図３は電池１が露出されており、図４は、正極集電板が露出された図面である。
【００１３】
複数の電池１が並列に接続され、電池ブロック１０が構成される。複数の電池ブロック１０が直列に接続され、電池モジュール１００が構成される。
【００１４】
電池ブロック１０は、１つの電池ホルダと複数の電池１で構成される。実施形態１では、１つの電池ホルダに対して９個の電池１が組み合わされて、電池ブロックが構成される。電池ホルダは、各電池１の正極側を一方側にそろえ、各電池１の負極側を他方側にそろえて、９個の電池１を保持する。
【００１５】
複数の電池１は、電池ブロック１０ごとに、電池ホルダに保持される。実施形態１では、３つの電池ホルダに複数の電池１が保持されている。３つの電池ホルダは、第１電池ホルダ１１と第２電池ホルダ１２と第３電池ホルダ１３である。図２には、第１電池ホルダ１１を用いた電池ブロック１０の分解斜視図が示されているが、第１電池ホルダ１１を第２電池ホルダ１２または第３電池ホルダ１３に置き換えても良い。
【００１６】
電池ホルダは、複数の電池１の均熱化を図るために、熱伝導性の良い材料で成形する。電池ホルダは、例えばアルミニウムを主材料とした金属を押出成形によって成形される。電池ホルダは、複数の電池１を保持するために、複数の貫通孔が設けられる。複数の貫通孔は、千鳥型に配置される。電池ホルダに保持される電池１も、千鳥型の配置関係で整列配置される。
【００１７】
電池１は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、円筒型のリチウムイオン電池を想定する。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池、ナトリウム電池等を用いてもよい。
【００１８】
電池ブロック１０には、電池１の正極側に第１正極集電板１４が配置され、電池１の負極側に第１負極集電板１６が配置される。第１正極集電板１４は、電池１の正極側とリード端子等を介して接続される。第１負極集電板１６は、電池１の負極側とリード端子等を介して接続される。第１正極集電板１４と第１負極集電板１６により、１つの電池ブロックに含まれる複数の電池１は、電気的に並列に接続される。
【００１９】
正極側絶縁部品１８は、電池ホルダと第１正極集電板１４との間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する。負極側絶縁部品２０は、電池ホルダと第１負極集電板１６との間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する。
【００２０】
正極側絶縁部品１８と負極側絶縁部品２０は、電池１の電極に対応する部分が開口されている。第１正極集電板１４は、正極側絶縁部品１８の開口された部分を介して、電池１の正極側と電気的に接続される。第１負極集電板１６は、負極側絶縁部品２０の開口された部分を介して、電池１の負極側と電気的に接続される。
【００２１】
電池モジュール１００は、複数の電池ブロック１０を含む。複数の電池ブロック１０は、電池１の正極側を一方側にそろえ、電池１の負極側を他方側にそろえて、配置される。
【００２２】
隣り合う電池ブロックを直列に接続するために、第１正極集電板１４には正極側接続板２２が設けられ、第１負極集電板１６には負極側接続板２４が設けられる。正極側接続板２２は、隣り合う電池ブロックの負極側接続板２４と電気的に接続される。なお、隣り合う電池ブロックの各々に設けられる第１正極集電板１４は、互いに接触しあわないように絶縁距離が確保される。隣り合う電池ブロックの各々に設けられる第１負極集電板１６は、互いに接触しあわないように絶縁距離が確保される。
【００２３】
正極側絶縁部品１８は、延伸部２６を有する。延伸部２６は、正極側接続板２２と第１電池ホルダ１１とが接触することを防止するため、正極側接続板２２と第１電池ホルダ１１との間に配置される。負極側絶縁部品２０は、延伸部２８を有する。延伸部２８は、負極側接続板２４と第１電池ホルダ１１とが接触することを防止するため、負極側接続板２４と第１電池ホルダ１１との間に配置される。正極側絶縁部品１８および負極側絶縁部品２０は、電池ホルダの材質として電気伝導性のものを用いた場合に必要となる。電池ホルダの材質として、電気伝導性を有さない又は電気伝導性が極めて小さい樹脂などを用いた場合には、正極側絶縁部品１８および負極側絶縁部品２０は必要ない。該樹脂は、熱伝導性を有することが好ましい。また、正極側絶縁部品１８および負極側絶縁部品２０は、電池自身の絶縁状況によっては、電池の各極側に必ずしも必要としない。
【００２４】
電池ブロックの構成について、説明する。
【００２５】
電池ホルダに保持される電池１は、千鳥型の配置関係で整列配置される。電池１の長手方向からの平面視において、電池１の中心点をつなぐ。
【００２６】
第１電池ホルダ１１に保持されている電池１のうち、第２電池ホルダ１２側に配置されている複数の電池１の中心点をつないで描ける線を第１線３０とする。第２電池ホルダ１２に保持されている電池１のうち、第１電池ホルダ１１側に配置されている複数の電池１の中心点をつないで描ける線を第２線３２とする。第１線３０と第２線３２とは、平行になる。第１電池ホルダ１１の外形のうち、第２電池ホルダ１２側に面する部分の形状は、第１線３０を構成する電池の外形に沿った形状である。第２電池ホルダ１２の外形のうち、第１電池ホルダ１１側に面する部分の形状は、第２線３２を構成する電池の外形に沿った形状である。
【００２７】
第２電池ホルダ１２に保持されている電池１のうち、第３電池ホルダ１３側に配置されている複数の電池１の中心点をつないで描ける線を第３線３４とする。第３電池ホルダ１３に保持されている電池１のうち、第２電池ホルダ１２側に配置されている複数の電池１の中心点をつないで描ける線を第４線３６とする。第３線３４と第４線３６とは、平行になる。第２電池ホルダ１２の外形のうち、第３電池ホルダ１３側に面する部分の形状は、第３線３４を構成する電池の外形に沿った形状である。第３電池ホルダ１３の外形のうち、第２電池ホルダ１２側に面する部分の形状は、第４線３６を構成する電池の外形に沿った形状である。
【００２８】
第１線３０と第２電池ホルダ１２に配置される第１正極集電板１４および第１負極集電板１６の第１電池ホルダ１１側の端部とも、平行になる。第２線３２と第１電池ホルダ１１に配置される第１正極集電板１４および第１負極集電板１６の第２電池ホルダ１２側の端部とも、平行になる。第３線３４と第３電池ホルダ１３に配置される第１正極集電板１４および第１負極集電板１６の第２電池ホルダ１２側の端部とも、平行になる。第４線３６と第２電池ホルダ１２に配置される第１正極集電板１４および第１負極集電板１６の第３電池ホルダ１３側の端部とも、平行になる。
【００２９】
なお、平行とは、略平行すなわち製造上の誤差を含む。
【００３０】
各電池ブロックを上記のように構成することにより、隣り合う電池ブロックとの関係において電池モジュールのデッドスペースを抑制することができる。電池モジュール全体として、単位体積あたりの電池容量を増やすことができる。
【００３１】
２．実施形態２
図５乃至図１０を用いて、実施形態２について説明する。
【００３２】
複数の電池１が並列に接続され、電池ブロックが構成される。複数の電池ブロックが直列に接続され、電池モジュール２００が構成される。
【００３３】
電池ブロックは、１つの電池ホルダと複数の電池１で構成される。実施形態２では、１つの電池ホルダに対して１０個の電池１が組み合わされて、電池ブロックが構成される。電池ホルダは、各電池１の正極側を一方側にそろえ、各電池１の負極側を他方側にそろえて、１０個の電池１を保持する。
【００３４】
複数の電池１は、電池ブロックごとに、電池ホルダに保持される。実施形態２では、２つの電池ホルダに複数の電池１が保持されている。２つの電池ホルダは、第４電池ホルダ４０と第５電池ホルダ４２である。第４電池ホルダ４０に保持される電池１と第５電池ホルダ４２に保持される電池１とは、電池の正極側を一方側にそろえられ、電池の負極側を他方側にそろえられて、電池モジュール２００を構成する。
【００３５】
電池ホルダは、複数の電池１を保持するために、複数の貫通孔が設けられる。複数の貫通孔は、千鳥型に配置される。電池ホルダに保持される電池１も、千鳥型の配置関係で整列配置される。電池ホルダの貫通孔は、電池１の外形に合わせて円柱に開口されている。電池の長手方向からの平面視において、貫通孔の形状は、円形である。
【００３６】
第４電池ホルダ４０と第５電池ホルダ４２とは、元々は一つの電池ホルダである。つまり、２３個の電池を保持する貫通孔を有する一つの電池ホルダを、１０個の電池を保持する第４電池ホルダ４０と１０個の電池を保持する第５電池ホルダ４２に分割したものである。一つの電池ホルダを複数の電池ホルダに分割する方法としては、ハンドソー等の機械加工などを用いることができる。
【００３７】
複数の電池ホルダを１つの電池ホルダより形成することにより、電池ホルダを成形する際の金型の種類を減らすことができる。実施形態２の場合、１０個の電池を保持できる電池ホルダの金型を作る必要が無く、２３個の電池を保持できる電池ホルダの金型と同じものを使うことができる。
【００３８】
１つの電池ホルダを複数の電池ホルダに分割する場合、平面視において、貫通孔を縦断又は横断するように分割する。図９において、電池ホルダの横方向をＸ方向と定義し、電池ホルダの縦方向をＹ方向と定義した。実施形態２では、Ｙ方向に縦断するように電池ホルダを分割している。
【００３９】
１つの電池ホルダを複数の電池ホルダに分割する場合、平面視において、隣接する貫通孔を一直線に貫通するように分割する。図９において、Ｙ方向に貫通孔が３行並んでいる場合に、各行１つずつ、計３つの貫通孔を一直線に貫通するように分割する。分断線４７は、貫通孔を一直線に貫通した様子を表したものである。
【００４０】
図９において、最もプラスＹ側にある貫通孔と最もマイナスＹ側にある貫通孔は、優弧と劣弧に分割される。また、一方の貫通孔の右側が優弧で左側が劣弧の場合、他方の貫通孔は右側が劣弧で左側が優弧となるように分割される。なお、貫通孔の円周の半周よりも長い部分が優弧であり、短い部分が劣弧である。
【００４１】
分割された貫通孔には、絶縁性の接続部材４４が保持される。接続部材４４は、第４電池ホルダ４０を含む電池ブロックと第５電池ホルダ４２を含む電池ブロックとを絶縁するための部材である。接続部材４４は、分割された貫通孔をつないだような形状を有する。平面視において、接続部材４４のうち第４電池ホルダ４０と第５電池ホルダ４２より突出した部分の長さは、沿面距離よりも長くなるように設計される。
【００４２】
分割された貫通孔のうち端部にある貫通孔を優弧と劣弧となるように分割することにより、接続部材４４と第４電池ホルダおよび接続部材４４と第５電池ホルダと連結することができる。
【００４３】
電池ブロックには、電池１の正極側に正極集電板が配置され、電池１の負極側に負極集電板が配置される。第４電池ホルダ４０には、第２正極集電板４８と第２負極集電板５２が配置される。第５電池ホルダ４２には、第３正極集電板５０と第３負極集電板５４が配置される。各集電板は、第１ボルト４３によって、絶縁部品６０に取り付けられ、電池ブロックに固定される。正極集電板は、整列配置された電池１の正極側とリード端子等を介して接続される。負極集電板は、整列配置された電池１の負極側とリード端子等を介して接続される。正極集電板と負極集電板により、１つの電池ブロックに含まれる複数の電池１は、電気的に並列に接続される。
【００４４】
接続部材４４は、導通部材４６を有する。平面視において、導通部材４６は、接続部材４４を貫通する。導通部材４６および導電性の第２ボルト４５は、第２正極集電板４８と第３負極集電板５４とを電気的に接続する。
【００４５】
第３正極集電板５０は正極側接続板２２を備える。第２負極集電板５２は、負極側接続板２４を備える。これらの接続板も、隣に配置される電池ブロック（不図示）と電気的に直列に接続するために用いられる。
【００４６】
正極側絶縁部品５６は、電池ホルダと正極集電板との間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する。負極側絶縁部品５８は、電池ホルダと負極集電板との間に配置され、これらの間を電気的に絶縁する。絶縁部品６０は、第４電池ホルダ４０および第５電池ホルダ４２の隣に配置される電池ホルダ（不図示）との絶縁性を担保するために配置される。
【００４７】
第４電池ホルダ４０に保持されている電池１のうち、第５電池ホルダ４２側に配置されている複数の電池１の中心点をつないで描ける線を第５線６２とする。第５電池ホルダ４２に保持されている電池１のうち、第４電池ホルダ４０側に配置されている複数の電池１の中心点をつないで描ける線を第６線６４とする。第５線６２と第６線６４とは、平行になる。なお、平行とは、略平行すなわち製造上の誤差を含む。
【００４８】
一つの電池ブロックを複数の電池ブロックに分割し、分割された部分にある貫通孔を利用して分割された電池ブロック間を絶縁することにより、隣り合う電池ブロックとの関係において、デッドスペースを活用することができる。また、電池ブロックを絶縁する際に、絶縁部材の内部に隣り合う電池ブロックを電気的に接続する導通部材を保持させることにより、電池ブロックの外部に導通部材を設ける必要が無いので、より省スペースな構成にすることができる。
【００４９】
一つの電池ブロックを複数の電池ブロックに分割し、分割された部分にある貫通孔を利用して分割された電池ブロックを絶縁することにより、隣り合う電池ブロック間の絶縁距離を十分に確保することができる。
【００５０】
電池モジュール全体として、単位体積あたりの電池容量を増やすことができる。
【００５１】
３．変形例
図１１乃至図１２は、変形例である。変形例も、実施形態２と同様に、１つの電池ホルダが複数の電池ホルダに分割される。ただし、変形例では、分割された部分の貫通孔の形跡が残らない。分割された隣り合う電池ホルダの間には、絶縁性シートが配置される。
【００５２】
実施形態２では、分割された部分の貫通孔跡を利用して、隣り合う電池ブロック間を接続部材４４によって絶縁し、隣り合う電池ブロック間を導通部材４６で導通した。一方、分割された部分の貫通孔跡に導通部材を設けないような場合には、変形例の構造を採用することで、デッドスペースが生じることを抑制できる。
【００５３】
なお、絶縁性シート６６を、実施形態１における第１電池ホルダ１１と第２電池ホルダ１２と第３電池ホルダ１３の間に配置することもできる。実施形態１において、正極側接続板２２と負極側接続板２４を用いずに隣り合う電池ブロックを直列接続するような場合に、実施形態１についても絶縁性シート６６を採用しうる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る電池モジュールは、電気自動車等のモータ駆動用の電源、バックアップ電源等に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１００，２００  電池モジュール
１  電池
１０  電池ブロック
１１  第１電池ホルダ
１２  第２電池ホルダ
１３  第３電池ホルダ
１４  第１正極集電板
１６  第１負極集電板
１８，５６  正極側絶縁部品
２０，５８  負極側絶縁部品
２２  正極側接続板
２４  負極側接続板
２６，２８  延伸部
３０  第１線
３２  第２線
３４  第３線
３６  第４線
４０  第４電池ホルダ
４２  第５電池ホルダ
４３  第１ボルト
４４  接続部材
４５  第２ボルト
４６  導通部材
４７  分断線
４８  第２正極集電板
５０  第３正極集電板
５２  第２負極集電板
５４  第３負極集電板
６０  絶縁部品
６２  第５線
６４  第６線
６６  絶縁性シート
【図１】
2016047107.tif 000003
【図２】
2016047107.tif 000004
【図３】
2016047107.tif 000005
【図４】
2016047107.tif 000006
【図５】
2016047107.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016047107.tif 000009
【図８】
2016047107.tif 000010
【図９】
2016047107.tif 000011
【図１０】
2016047107.tif 000012
【図１１】
2016047107.tif 000013
【図１２】
2016047107.tif 000014
【国際調査報告】
2016047107.tif 000015
2016047107.tif 000016
2016047107.tif 000017
2016047107.tif 000018