(57)【要約】【課題】  電池要素体からの熱伝導性を向上させ、冷却効率を向上させることができる車両用バッテリ冷却システムを提供すること。【解決手段】  電池要素２１と電極タブ２２，２３を、電極タブ２２，２３が一部露呈するよう外装フィルム２４で覆った電池セル２と、内部で冷媒を流動させて熱交換を行うコールドプレート５を備える車両用バッテリ冷却システムにおいて、外装フィルム２４を、一体物を折り返す構成にし、この折り返し部分を介して、電池要素２１からコールドプレート５への発熱分の伝導を行う構成にした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池要素と電極を、電極が一部露呈するよう外装フィルムで覆った電池セルと、
内部で冷媒を流動させて熱交換を行う冷却プレートを備える車両用バッテリ冷却システムにおいて、
前記外装フィルムを、一体物を折り返す構成にし、この折り返し部分を介して、前記電池要素から前記冷却プレートへの発熱分の伝導を行う構成にした、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用バッテリシステムにおいて、
前記外装フィルムの折り返し部分は、板状の電池セルの少なくとも１辺部分とし、
前記冷却プレート上に、前記電池セルの前記外装フィルムの折り返し部分の１辺を下にして、横向きに積層するよう前記電池セルを複数立設させ、前記電池セルの左右両端をそれぞれ嵌め込んで前記冷却プレート上に保持する保持手段を備えた、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用バッテリシステムにおいて、
前記外装フィルムの折り返し部分は、板状の電池セルの上下２辺部分とし、
前記保持手段は、上下に配置した前記冷却プレート間に、前記電池セルの前記外装フィルムの折り返し部分の１辺を上下にして、横向きに積層するよう前記電池セルを複数立設させ、前記電池セルの左右両端及び上下に配置した前記冷却プレートの端部をそれぞれ嵌め込んで前記冷却プレート上に保持するものである、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用バッテリシステムにおいて、
前記冷却プレートは、前記電池セルの前記外装フィルムの折り返し部分を嵌め込む嵌合溝を複数並列させて備える、
ことを特徴とする車両用バッテリ冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設置される走行用バッテリを冷却する車両用バッテリ冷却システムの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、電池要素には、正極及び負極のそれぞれの集電部が設けられ、これら集電部にそれぞれリード端子が接続され、電池要素は、２枚の外装フィルムによって上下から挟まれ、２枚の外装フィルムの周縁部を接合することで外装フィルム内に封止している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２６５７６１号公報（第２−１１頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来にあっては、ラミネート部の縁取りがあるため、電池要素体からの熱伝導が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、電池要素体からの熱伝導性を向上させ、冷却効率を向上させることができる車両用バッテリ冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、電池要素と電極を、電極が一部露呈するよう外装フィルムで覆った電池セルと、内部で冷媒を流動させて熱交換を行う冷却プレートを備える車両用バッテリ冷却システムにおいて、前記外装フィルムを、一体物を折り返す構成にし、この折り返し部分を介して、前記電池要素から前記冷却プレートへの発熱分の伝導を行う構成にした、ことを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、電池要素体からの熱伝導性を向上させ、冷却効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実現する実施の形態を、請求項１，２に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例２と、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す説明図である。図２は実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造において、サイドプレートを分解した状態を示す説明図である。図３は実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明正面図である。図４は実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明側面図である。図５は実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの外装フィルムの展開状態を示す説明図である。図６は実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ装置の車両設定位置を示す説明図である。
【０００９】
構成を説明する。
実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ装置１は、電池セル２、サイドプレート３，４、コールドプレート５を主要な構成としている。
電池セル２は、図５に示すように、電池要素２１、電極タブ２２，２３、外装フィルム２４からなる。また電池セル２は、展開した外装フィルム２４の折り目近傍に電池要素２１の側辺を位置させ、電池要素２１の他の辺が、外装フィルム２４の外周縁から所定の幅を持って内側となり、電極タブ２２，２３が外部へはみ出すようにして、外装フィルム２４を折り曲げて合わせるように包む構造である。
【００１０】
つまり、外装フィルム２４は、折り返しで電池要素２１、電極タブ２２，２３を包むため、１辺は縁取り部分がなく、他の３辺は、外装フィルム２４同士を接合する縁取り部分がある構成となる。外装フィルム２４同士の接合例として熱溶着を挙げておく。
電池セル２は、この外装フィルム２４の縁取り部分のない１辺を下方にして、コールドプレート５の上面にその１辺を接地させるよう配置する構造である。
なお、電池セル２の例としてリチウムイオンバッテリを挙げておく。
【００１１】
サイドプレート３，４は、上下に長い箱型の１面に、電池セル２を横方向に積層させるよう縦長の開口部３１，４１を複数形成し、開口部３１，４１の反対側の面に、電極タブ２２，２３を貫通させる複数の縦長のスリット３２，４２を設けている。
さらに、サイドプレート３，４は、図２に示すように、上下に長い箱型の下面からスリット３２，４２を設けた面を下方に伸延させ、折曲させて開口部３１，４１側へさらに伸延させるＬ字状の部分を設けて、コールドプレート５を挿入させるコ字状の保持部３３，４３を形成する。
【００１２】
ここで、実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ装置１の組付け構造を説明すると、図３，４に示すように、電池セル２の外装フィルム２４の縁取り部分のない１辺を下方にして、コールドプレート５の上面にその１辺を接地させるよう複数積層させて配置し、積層状態の電池セル２の両端を、サイドプレート３，４の開口部３１，４１にそれぞれ挿入し、電池セル２の電極タブ２２，２３をスリット３２，４２に貫通させるようにする。また、その際にサイドプレート３，４のコ字状の保持部３３，４３にコールドプレート５を挿入して嵌合させる。
【００１３】
次に実施例１の車両用バッテリ冷却システムのコールドプレート５の詳細な構造について説明する。
図７はコールドプレートの側面図である。図８はコールドプレートのアッパプレートの無い状態の一部切り欠き平面図である。図９は図８のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
実施例１のコールドプレート５は、入口側パイプ５１、出口側パイプ５２、アッパプレート５３、第１ロアプレート５４、第２ロアプレート５５、タンク５６、インナーフィン５７を主要な構成としている。
まず、溝部を構成するように凹んだ断面形状となった、第１ロアプレート５４、第２ロアプレート５５を設ける。第１ロアプレート５４よりも第２ロアプレート５５が溝幅の広い形状とする。
【００１５】
この第１ロアプレート５４と第２ロアプレート５５を並列させ、長手方向に長い２つの通路を形成するように、上部を覆うアッパプレート５３に取り付ける。
これにより長手方向に長く貫通する通路を形成する。
そして、この２つの通路内には、インナーフィン５７をそれぞれ設ける。インナーフィン５７は、この第１通路と第２通路の２つの通路を、さらに複数の長手方向の通路に仕切る構造で、冷媒流れを整流させるものである。
【００１６】
第１ロアプレート５４と第２ロアプレート５５、インナーフィン５７で構成した第１通路と第２通路の左端は、それぞれ閉じるようにし、右端は、内部空間を有するタンク５６の開口部と接続するようにする。
これにより、第１通路は、タンク５６内部で折り返し、第２通路へ向かう構造となる。
【００１７】
さらに、第１通路の閉じた左端近傍の第１ロアプレート５４には、入口側パイプ５１を接続し、第２通路の閉じた左端近傍の第２ロアプレート５５には、出口側パイプ５２を接続する。
なお、入口側パイプ５１の近傍のインナーフィン５７部分及び他の部分には、インナーフィン５７の仕切りがない部分を設ける。また、出口側パイプ５２の近傍のインナーフィン５７部分及び他の部分には、インナーフィン５７の仕切りがない部分を設ける。
【００１８】
タンク５６の内部空間は、所定の空間を有するようにして、冷媒量が充分に第２通路へ流れるようにする。
そして、このコールドプレート５では、例えばエアコンシステムの冷媒を内部に流すことでバッテリの冷却を行う。
【００１９】
次に作用を説明する。
[効果高く冷却を行う作用]
実施例１の車両用バッテリ冷却システムでは、液状化したエアコン冷媒が、コールドプレート５の入口側パイプ５１から流れこみ、第１通路である第１ロアプレート５４部分を通過し、タンク５６を経由して流れ方向が変わり、流れの方向が曲がるように変わった冷媒は、第２通路である第２ロアプレート５５部分を通過し、出口側パイプ５２から外部へ流れ出る。
なお、エアコン冷媒は、入口側パイプ５１から第１通路、第２通路、出口側パイプ５２の間で、冷媒が液状から沸騰して気化するものである。
【００２０】
さらに、第１通路及び第２通路に設けたインナーフィン５７により、アッパプレート５３、第１ロアプレート５４、第２ロアプレート５５と金属接触により高い熱伝導するインナーフィン５７の仕切り部分が熱交換面積広く冷媒と接触し熱交換する。これによりさらに効率高く冷却が行われる。
【００２１】
本実施例１の車両用バッテリ冷却システムでは、広い面接でコールドプレート５による冷却が行われるが、このように均一で効率のよい冷却をコールドプレート５が行うことにより、さらにバッテリの一部が冷却不足になるようなことなく、従来より効率高く冷却されるため、バッテリの今後の性能向上、省スペース化に対しても有利となる。
【００２２】
[電池要素体からの熱伝導性向上作用]
実施例１の車両用バッテリ冷却システムでは、電池セル２において、外装フィルム２４の折り返し部分をコールドプレート５と接触あるいは接近させることができる。
図１０は、外装フィルム２４の縁取り部分がある場合で、実施例１に類似するバッテリ冷却構造にした状態の説明図である。
従来では、４方に外装フィルム２４の縁取り部分があるため、本実施例１のような近接した構造を取ることができない。そのため、従来では電池要素２１から外装フィルム２４の縁取り部分を介してコールドプレート５へ発熱分が熱伝導されていた（図１０参照）。これに対して、実施例１では、外装フィルム２４の折り返し部分を介するため、非常に熱伝導性が向上する。
よって、電池要素２１から発熱した熱が放熱しやすくなり、冷却効率が向上する。
【００２３】
[コストを抑制する作用]
実施例１の車両用バッテリ冷却システムでは、電池セル２とサイドプレート３，４の差込構造、サイドプレート３，４とコールドプレート５との差込構造により、非常に容易な組付け構造を実現している。そのため、作業効率が向上し、ひいてはコスト低減につながる。
【００２４】
さらに、実施例１では、外装フィルム２４を折り返し構造にすることにより、部品点数を低減することができ、熱溶着等の接合部分を縮小することができ、作業効率が向上し、ひいてはコスト低減につながる。
このように実施例１では、コストを抑制しつつ、熱伝導性を向上させることができる。
【００２５】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用バッテリ冷却システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２６】
(1)電池要素２１と電極タブ２２，２３を、電極タブ２２，２３が一部露呈するよう外装フィルム２４で覆った電池セル２と、内部で冷媒を流動させて熱交換を行うコールドプレート５を備える車両用バッテリ冷却システムにおいて、外装フィルム２４を、一体物を折り返す構成にし、この折り返し部分を介して、電池要素２１からコールドプレート５への発熱分の伝導を行う構成にしたため、電池要素体からの熱伝導性を向上させ、冷却効率を向上させることができる。
【００２７】
(2)外装フィルム２４の折り返し部分は、板状の電池セル２の少なくとも１辺部分とし、コールドプレート５上に、電池セル２の外装フィルム２４の折り返し部分の１辺を下にして、横向きに積層するよう電池セル２を複数立設させ、電池セル２の左右両端をそれぞれ嵌め込んでコールドプレート５上に保持するサイドプレート３，４を備えたため、積層させた複数の電池セル２を容易な組付けにできつつ、積層させた複数の電池セル２の電池要素体からの熱伝導性を向上させ、冷却効率を向上させることができる。
【実施例２】
【００２８】
実施例２は、電池セルの対向する両側の２辺の外装フィルムを折り返し部分にし、上下に配置したコールドプレート間に電池セルを立設させる例である。
図１１は実施例２の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す説明図である。図１２は実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明正面図である。図１３は実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明側面図である。図１４は実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの外装フィルムの展開状態を示す説明図である。図１５は実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの外装フィルムの接合状態を示す説明図である。図１６は実施例２の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造において、サイドプレートを分解した状態を示す説明図である。
【００２９】
構成を説明する。
実施例２では、図１４に示すように、外装フィルム２５は、電池セル２の電池要素２１の両辺において折り返す構成である。
また、サイドプレート３，４は、図１１、図１６に示すように、上端部にも下端部と同様に、コールドプレート５を挿入させるコ字状の保持部３４，４４を形成する。
【００３０】
実施例２の構成を組付構造に沿って説明すると、図１４に示すように、展開した外装フィルム２５の上下中央に、電池要素２１を配置し、左右へ電極タブ２２、２３がはみ出す配置にして、電池要素２１の上下辺近傍で、それぞれ外装フィルム２５を中央へ向かって折り返す。そして、図１５に示すように、折り返した外装フィルム２５の上下端を合わせて、熱溶着し、接合した部分をさらに折り返して厚さを少なくする（図１３参照）。
【００３１】
この電池セル２を、上下に配置したコールドプレート５の下側のコールドプレート５上面に横方向に積層させるよう複数配置し、電池セル２の上下辺がそれぞれコールドプレート５に接触あるいは近傍に位置する状態、つまり複数積層した電池セル２を、上下からコールドプレート５で挟む状態にする。そして、積層状態の電池セル２の両端を、サイドプレート３，４の開口部３１，４１にそれぞれ挿入し、電池セル２の電極タブ２２，２３をスリット３２，４２に貫通させるようにする。また、その際にサイドプレート３，４の下側のコ字状の保持部３３，４３及び、上側のコ字状の保持部３４，４４にそれぞれ上下でコールドプレート５を挿入して嵌合させる（図１１、図１６参照）。
その他構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００３２】
次に作用を説明する。
[電池要素体からの熱伝導性向上作用]
実施例２の車両用バッテリ冷却システムでは、電池セル２において、外装フィルム２４の上下の折り返し部分をコールドプレート５と接触あるいは接近させることができる。そのため、電池要素２１から発熱した熱が上下方向へより放熱しやすくなり、冷却効率が向上する。
【００３３】
[コストを抑制する作用]
実施例２の車両用バッテリ冷却システムでは、電池セル２とサイドプレート３，４の差込構造、さらにその際にサイドプレート３，４と上下のコールドプレート５との差込構造により、非常に容易な組付け構造を実現している。そのため、作業効率が向上し、ひいてはコスト低減につながる。
このように実施例２では、コストを抑制しつつ、熱伝導性を向上させることができる。
【００３４】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用バッテリ冷却システムにあっては、上記(1),(2)の効果に加えて以下の効果を有する。
(3)外装フィルム２５の折り返し部分は、板状の電池セル２の上下２辺部分とし、サイドプレート３，４は、上下に配置したコールドプレート５間に、電池セル２の外装フィルム２５の折り返し部分の１辺を上下にして、横向きに積層するよう電池セル２を複数立設させ、電池セル２の左右両端及び上下に配置したコールドプレート５の端部をそれぞれ保持部３３，３４，４３，４４に嵌め込んで冷却プレート上に保持するものであるため、積層させた複数の電池セル２を上下のコールドプレート５へ容易に組付けできつつ、積層させた複数の電池セル２の電池要素体からの熱伝導性を上下に伝達させるようにして向上させ、冷却効率を向上させることができる。
その他作用効果は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【実施例３】
【００３５】
実施例３は、コールドプレートに電池セルをはめこむ溝を設けた例である。
図１７は実施例３の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す説明図である。図１８は実施例３の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明正面図である。図１９は実施例３の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明側面図である。図２０は実施例３の車両用バッテリ冷却システムの電池セルとコールドプレートの嵌め合い構造の説明図である。図２１は実施例３の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造において、サイドプレートを分解した状態を示す説明図である。
【００３６】
構成を説明する。
実施例３では、上下に配置するコールドプレート５の対向する面に、電池セル２を嵌合させる嵌合溝５８を複数並列させて設ける。
また、サイドプレート３，４の縦長の開口部を、上下にも開口させて、開口部３１ａ、４１ａとする。
【００３７】
実施例３の構成を組付構造に沿って説明すると、電池要素２１の上下辺近傍で、それぞれ外装フィルム２５を中央へ向かって折り返して電池セル２を構成する。
この電池セル２を、上下に配置したコールドプレート５の下側のコールドプレート５上面の嵌合溝５８と、上側のコールドプレート５下面の嵌合溝５８に嵌め込むようにして、横方向に積層させるよう複数配置し、つまり複数積層した電池セル２を、上下からコールドプレート５で挟む状態にする。そして、積層状態の電池セル２の両端を、サイドプレート３，４の開口部３１ａ，４１ａにそれぞれ挿入し、電池セル２の電極タブ２２，２３をスリット３２，４２に貫通させるようにする。また、その際にサイドプレート３，４の下側のコ字状の保持部３３，４３及び、上側のコ字状の保持部３４，４４にそれぞれ上下でコールドプレート５を挿入して嵌合させる（図１７、図２１参照）。
その他構成は、実施例１、実施例２と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
作用を説明する。
[電池要素体からの熱伝導性向上作用]
実施例３の車両用バッテリ冷却システムでは、電池セル２の上下端をコールドプレート５の嵌合溝５８に嵌め込んだ構造であるため、電池セル２の端部でコールドプレート５への熱伝導面積が増加することになる。そのため、電池要素２１から発熱した熱が上下方向へより放熱しやすくなり、冷却効率が向上する。
【００３９】
[コストを抑制する作用]
実施例２の車両用バッテリ冷却システムでは、電池セル２の上下端をコールドプレート５の嵌合溝５８に嵌め込むため、電池セル２の組付けが容易になる。そのため、作業効率が向上し、ひいてはコスト低減につながる。
このように実施例３では、コストを抑制しつつ、熱伝導性を向上させることができる。
【００４０】
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用バッテリ冷却システムにあっては、上記(1),(2),(3)の効果に加えて以下の効果を有する。
(4)コールドプレート５は、電池セル２の外装フィルム２５の折り返し部分を嵌め込む嵌合溝５８を複数並列させて備えたため、熱伝導面積を増加させ、熱伝導性を向上させ、冷却効率を向上させることができ、電池セル２の組付けを容易にして作業効率を向上させることができる。
その他作用効果は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
以上、本発明の車両用バッテリ冷却システムを実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す説明図である。
【図２】実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造において、サイドプレートを分解した状態を示す説明図である。
【図３】実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明正面図である。
【図４】実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明側面図である。
【図５】実施例１の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの外装フィルムの展開状態を示す説明図である。
【図６】実施例１の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ装置の車両設定位置を示す説明図である。
【図７】コールドプレートの側面図である。
【図８】コールドプレートのアッパプレートの無い状態の一部切り欠き平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】外装フィルム２４の縁取り部分がある場合で、実施例１に類似するバッテリ冷却構造にした状態の説明図である。
【図１１】実施例２の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す説明図である。
【図１２】実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明正面図である。
【図１３】実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明側面図である。
【図１４】実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの外装フィルムの展開状態を示す説明図である。
【図１５】実施例２の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの外装フィルムの接合状態を示す説明図である。
【図１６】実施例２の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造において、サイドプレートを分解した状態を示す説明図である。
【図１７】実施例３の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造を示す説明図である。
【図１８】実施例３の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明正面図である。
【図１９】実施例３の車両用バッテリ冷却システムの電池セルの説明側面図である。
【図２０】実施例３の車両用バッテリ冷却システムの電池セルとコールドプレートの嵌め合い構造の説明図である。
【図２１】実施例３の車両用バッテリ冷却システムのバッテリ構造において、サイドプレートを分解した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  バッテリ装置
２  電池セル
３  サイドプレート
４  サイドプレート
５  コールドプレート
２１  電池要素
２２  電極タブ
２３  電極タブ
２４  外装フィルム
２５  外装フィルム
３１  開口部
４１  開口部
３１ａ  開口部
４１ａ  開口部
３２  スリット
４２  スリット
３３  保持部
４３  保持部
３４  保持部
４４  保持部
５１  入口側パイプ
５２  出口側パイプ
５３  アッパプレート
５４  第１ロアプレート
５５  第２ロアプレート
５６  タンク
５７  インナーフィン
５８  嵌合溝
Ｃ  車両
【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】
2008159440.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008159440.tif 000015
【図１４】
2008159440.tif 000016
【図１５】
2008159440.tif 000017
【図１６】
2008159440.tif 000018
【図１７】
2008159440.tif 000019
【図１８】
2008159440.tif 000020
【図１９】
2008159440.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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