(57)【要約】【課題】電池の劣化に応じた適切な電池残量を検出し、劣化した電池でも最後まで使いきれるようにする。【解決手段】電池１の内部抵抗値を内部抵抗値検出手段１０により検出し、終止電圧算出手段１２により上記内部抵抗値に応じて電池の終止電圧を算出する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の劣化量を検出する劣化量検出手段と、該劣化量検出手段により検出された劣化量に応じて前記電池の終止電圧を算出する終止電圧算出手段とを備えたことを特徴とする電池残量検出装置。
【請求項２】
前記劣化量算出手段が、前記劣化量として前記電池の内部抵抗値を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の電池残量検出装置。
【請求項３】
前記劣化量算出手段が、前記劣化量として前記電池の充電回数を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の電池残量検出装置。
【請求項４】
前記終止電圧算出手段が、前記終止電圧が所定の閾値以下の場合には前記終止電圧を前記閾値よりも大きい一定値とする限界値設定部を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の電池残量検出装置。
【請求項５】
電池の劣化量を検出する劣化量検出手段と、前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記劣化量および前記電圧に基づいて前記電池の電池残量を算出する電池残量算出手段とを備えたことを特徴とする電池残量検出装置。
【請求項６】
前記劣化量算出手段が、前記劣化量として前記電池の内部抵抗値を検出するものであることを特徴とする請求項５記載の電池残量検出装置。
【請求項７】
前記劣化量算出手段が、前記劣化量として前記電池の充電回数を検出するものであることを特徴とする請求項５記載の電池残量検出装置。
【請求項８】
電池の劣化量を検出する劣化量検出手段と、前記電池の電池残量を検出する電池残量検出手段と、前記劣化量および前記電池残量に応じて異なるマークを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする電池残量検出装置。
【請求項９】
前記劣化量算出手段が、前記劣化量として前記電池の内部抵抗値を検出するものであることを特徴とする請求項８記載の電池残量検出装置。
【請求項１０】
前記劣化量算出手段が、前記劣化量として前記電池の充電回数を検出するものであることを特徴とする請求項８記載の電池残量検出装置。
【請求項１１】
前記表示手段が、前記劣化量が大きいほど小さいマークを表示することを特徴とする請求項８から１０いずれか１項記載の電池残量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の電池残量を検出する電池残量検出装置に関するものであり、特に電池の劣化に応じた電池残量を検出する電池残量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電池は、その電池残量が減少するとそれにともなって電池の放電電圧は低下する。したがって、従来はこの放電電圧の電圧値を測定し、この電圧値が予め設定された終止電圧にまで減少したとき、電池の電池残量が限界値になったと判定し、たとえば、警告表示をしたり、その電池を使用する装置の電源を切るなどの制御を行っていた。
【０００３】
また、電池の電池残量を表示する場合においては、上記放電電圧の大きさに応じて電池残量に関する数値を表示したり、上記放電電圧の大きさに応じて異なるマークを表示したりしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６２５２４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平７−２０２１５号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開平７−１３１８５６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池は充放電を繰り返しおこなうと電池の劣化が生じて内部抵抗値が増加し、図１１に示すように、その内部抵抗値は充電回数にともなって増加する。また、電池は未使用の状態で長時間放置されたりすると劣化を生じ、内部抵抗値が増加する。したがって、図１３に示すように、電池の内部抵抗値の増加（充電回数の増加）にともなって放電電圧の電圧降下が早くなるため、終止電圧は電池の内部抵抗値（充電回数）によって異なる。したがって、たとえば、終止電圧を電池の劣化量に関係なく一律にＶ１としたのでは、図１３に示すように、本来の終止電圧であるＶ２またはＶ３に達する前に放電電圧が終止電圧に達したと判定され、電池を最後まで使い切ることができない。
【０００８】
また、上記のように放電電圧の大きさに応じて電池残量に関する数値を表示したり、上記放電電圧の大きさに応じて異なるマークを表示したりする場合においては、図１３および図１４に示すように、電池の劣化（充電回数または内部抵抗値）により電池容量が変化するため、同じ放電電圧でも電池の劣化により電池残量が異なり、放電電圧のみによっては適切な電池残量に関する数値やマークを表示することができない。
【０００９】
また、上記のように電池残量に関する数値やマークを表示するだけでは、電池の劣化がどれくらい進んでいるのかを知ることができない。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑み、電池の劣化に応じた適切な電池残量を検出することができるとともに、電池の劣化量を知ることができる電池残量検出装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の電池残量検出装置は、電池の劣化量を検出する劣化量検出手段と、劣化量検出手段により検出された劣化量に応じて電池の終止電圧を算出する終止電圧算出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記「劣化量」とは、電池の劣化の度合いを示す量のことをいう。
【００１３】
また、上記「終止電圧」は、放電を終了する限度を示す電圧である。
【００１４】
また、上記第１の電池残量検出装置においては、劣化量算出手段を、劣化量として電池の内部抵抗値を検出するものとすることができる。
【００１５】
また、劣化量算出手段を、劣化量として電池の充電回数を検出するものとすることができる。
【００１６】
また、終止電圧算出手段を、終止電圧が所定の閾値以下の場合には終止電圧を閾値よりも大きい一定値とする限界値設定部を有するものとすることができる。
【００１７】
ここで、上記「閾値」としては、たとえば、電池を使用する装置における電源電圧の下限値とすることができる。
【００１８】
本発明の第２の電池残量検出装置は、電池の劣化量を検出する劣化量検出手段と、電池の電圧を検出する電圧検出手段と、劣化量および電圧に基づいて電池の電池残量を算出する電池残量算出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記第２の電池残量検出装置においては、劣化量算出手段を、劣化量として電池の内部抵抗値を検出するものとすることができる。
【００２０】
また、劣化量算出手段を、劣化量として電池の充電回数を検出するものとすることができる。
【００２１】
本発明の第３の電池残量検出装置においては、電池の劣化量を検出する劣化量検出手段と、電池の電池残量を検出する電池残量検出手段と、劣化量および電池残量に応じて異なるマークを表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記第３の電池残量検出装置においては、劣化量算出手段を、劣化量として電池の内部抵抗値を検出するものとすることができる。
【００２３】
また、劣化量算出手段を、劣化量として電池の充電回数を検出するものとすることができる。
【００２４】
また、表示手段を、劣化量が大きいほど小さいマークを表示するものとすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の第１の電池残量検出装置によれば、電池の劣化量を検出し、劣化量検その劣化量に応じて電池の終止電圧を算出するようにしたので、劣化した電池でも最後まで使い切ることができる。
【００２６】
また、上記のようにして算出された終止電圧が所定の閾値以下の場合には終止電圧を閾値よりも大きい一定値とするようにした場合には、たとえば、上記閾値を電池を使用する装置の電源電圧の下限値とすれば、終止電圧が上記下限値よりも小さくなることを回避することができる。
【００２７】
本発明の第２の電池残量検出装置によれば、電池の劣化量を検出し、電池の電圧を検出し、その劣化量および電圧に基づいて電池の電池残量を算出するようにしたので、電池の劣化量に応じた適切な電池残量を算出することができる。
【００２８】
本発明の第３の電池残量検出装置によれば、電池の劣化量を検出し、電池の電池残量を検出し、劣化量および電池残量に応じて異なるマークを表示するようにしたので、マーク表示により電池残量を知るとともに、電池の劣化量を知ることができる。
【００２９】
また、上記第３の電池残量検出装置において、劣化量が大きいほど小さいマークを表示するようにした場合には、たとえば、劣化量の大きさとマークの面積とを比例するようにすれば、どれくらい劣化しているかを適切に知ることができる。
【００３０】
また、上記第１から第３の電池残量検出装置において、劣化量として電池の内部抵抗値または電池の充電回数を検出するようにした場合には、簡易な構成で電池の劣化量を検出することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の電池残量検出装置の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態の電池残量検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３２】
本実施形態の電池残量検出装置は、図１に示すように、電池１の内部抵抗値を検出する内部抵抗値検出手段１０と、内部抵抗値検出手段１０により検出された内部抵抗値に応じて終止電圧を算出する終止電圧算出手段１２を備えている。
【００３３】
まず、内部抵抗値検出手段１０において、内部抵抗値を算出する作用を説明する。内部抵抗値検出手段１０には所定の負荷Ｒが設けられており、この負荷に対して電池１を放電させ、このときの放電電圧および負荷に流れる電流Ｉを測定する。上記のようにして負荷Ｒに対して放電したとき、その放電電圧は図２に示すように電圧降下する。図２において、ΔＶ１（実線）がまだ充電を行なっていないときの電池１の電圧降下であり、ΔＶ２（破線）が３００回充電を行なった電池１の電圧降下であり、ΔＶ３（一点鎖線）が５００回充電を行なった電池１の電圧降下である。まず、充電を行なってときの電池の内部抵抗値ｒを下式（１）により求める。
【００３４】
ｒ＝ΔＶ１／Ｉ　…　（１）
次に、３００回の充電を行なった電池１の内部抵抗値変化Δｒ３００、５００回の充電を行なった電池１の内部抵抗値変化Δｒ５００をそれぞれ下式（２）、下式（３）式により求める。
【００３５】
Δｒ３００＝（ΔＶ２−ΔＶ１）／Ｉ　…　（２）
Δｒ５００＝（ΔＶ３−ΔＶ１）／Ｉ　…　（３）
そして、上記のようにして求められたｒ、Δｒ３００およびΔｒ５００は終止電圧算出手段１２に出力される。
【００３６】
次に、終止電圧算出手段１２において、３００回の充電を行なった電池１の終止電圧Ｖ３００、５００回の充電を行なった電池１の終止電圧Ｖ５００がそれぞれ下式（４）、下式（５）により算出される。なお、Ｖは、まだ充電を行なっていない電池１の終止電圧であり、予め設定された値である。
【００３７】
Ｖ３００＝Ｖ−（Δｒ３００−ｒ）×Ｉ　…　（４）
Ｖ５００＝Ｖ−（Δｒ５００−ｒ）×Ｉ　…　（５）
上記のようにして算出された終止電圧は、たとえば、電池１の放電電圧が終止電圧になったとき、電池１を使用する装置において電池残量がなくなったことを表示したり、警告音を鳴らして知らせる場合に用いられる。また、電池１の放電電圧が終止電圧になったとき、上記装置の電源を切るようにしてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態のようにして終止電圧を算出した場合、内部抵抗値変化が大きくなると必要以上に低い終止電圧が算出されることになる。したがって、終止電圧算出手段１４において算出された終止電圧が所定の閾値よりも低くなった場合には、閾値よりも高い所定の一定値に終止電圧を設定する限界値設定部を設けるようにしてもよい。上記閾値としては、たとえば、電池を使用する装置における電源電圧の下限値とすることができる。
【００３９】
上記第１の実施の形態の電池残量検出装置によれば、電池の内部抵抗値を検出し、その内部抵抗値に応じて電池の終止電圧を算出するようにしたので、劣化した電池でも最後まで使い切ることができる。
【００４０】
また、上記第１の実施の形態においては、電池の劣化量として内部抵抗値を直接求めるようにしたが、予め充電回数に対する内部抵抗値をルックアップテーブルとして設定しておき、電池の劣化量として充電回数を検出し、その充電回数に基づいて内部抵抗値を算出するようにしてもよい。
【００４１】
次に、本発明の電池残量検出装置の第２の実施形態について説明する。図３に本実施形態の電池残量検出装置の概略構成図を示す。
【００４２】
本実施形態の電池残量検出装置は、図３に示すように、電池１の充電回数をカウントするカウント手段２０、電池１の電圧を検出する電圧検出手段２２、およびカウント手段２０によりカウントされた充電回数および電圧検出手段２２により検出された電圧に基づいて電池１の電池残量を算出する電池残量算出手段２４を備えている。
【００４３】
カウント手段２０は、電池１の充電回数をカウントするものであるが、その構成は如何なる構成でもよい。たとえば、電池１の充放電を制御する充放電制御回路において充電したことを検出し、メモリに記憶してカウントするようにしてもよいし、また、充電器にセットされた回数をスイッチなどにより検出して充電回数をカウントするようにしてもよい。
【００４４】
次に、上記第２の実施形態の電池残量検出装置の作用について説明する。
【００４５】
まず、電圧検出手段２２において検出された電圧値とカウント手段２０によりカウントされた充電回数が電池残量算出手段２４に出力される。そして、上記カウント手段２０から出力された充電回数に基づいて電池１の劣化量を求める。この劣化量は、図４に示すような充電回数と劣化量との関係を示すルックアップテーブルにより求められる。そして、電池残量算出手段２４には、図５に示すようなルックアップテーブルが設けられており、上記電圧値と劣化量とに基づいて動作時間が算出される。たとえば、電圧検出手段２２において４．０Ｖ以上が検出されたとき、この電圧値が電池残量算出手段２４に出力される。また、このときカウント手段２０から１５０回が出力された場合には、図４に示すルックアップテーブルにより劣化量２０％が求められ、上記電圧値４．０Ｖ以上および劣化量２０％に基づいて、図４に示すルックアップテーブルにより動作時間４８分が求められる。
【００４６】
一方、このとき、たとえば、図６に示すような動作時間算出回路により、電池１から電池１を使用する装置に流れる電流を測定し、電池１を使用する装置での消費電流を算出し、この消費電流に基づいて電池１を使用する装置での放電容量を求め、電池１がまだ劣化していないときの全放電容量から上記放電容量を差し引いた値に基づいて動作時間を算出する。
【００４７】
そして、上記のようにして動作時間算出回路にて算出された動作時間が、電池残量算出手段２４により求められた動作時間よりも大きい場合には、動作時間は動作時間算出回路にて算出された値に設定され、電圧検出手段２２より検出される電圧が４．０Ｖ未満になるまでは動作時間算出回路で算出された値が設定される。動作時間算出回路にて算出された動作時間が、電池残量算出手段２４により求められた動作時間よりも小さい場合には、電池残量算出手段２４において求められた４８分が動作時間として設定される。
【００４８】
そして、次に電圧検出手段２２により３．８Ｖ以上４．０Ｖ未満の電圧値が検出されたとき、この電圧値が電池残量算出手段２４に出力される。そして、上記と同様にして劣化量２０％が求められ、上記３．８Ｖ以上４．０Ｖ未満の電圧値および劣化量２０％に基づいて、図４に示すルックアップテーブルにより動作時間３６分が求められる。
【００４９】
一方、このとき、動作時間算出回路により算出された動作時間が、電池残量算出手段２４により求められた動作時間３６分よりも大きい場合には、動作時間は動作時間算出回路にて算出された値に設定され、電圧検出手段２２より検出される電圧が３．８Ｖ未満になるまでは動作時間算出回路で算出された値が設定される。動作時間算出回路にて算出された動作時間が、電池残量算出手段２４により求められた動作時間よりも小さい場合には、電池残量算出手段２４において求められた３６分が動作時間として設定される。
【００５０】
さらに、次に電圧検出手段２２により３．６Ｖ以上３．８Ｖ未満の電圧値が検出されたとき、この電圧値が電池残量算出手段２４に出力される。そして、上記と同様にして劣化量２０％が求められ、上記３．６Ｖ以上３．８Ｖ未満の電圧値および劣化量２０％に基づいて、図４に示すルックアップテーブルにより動作時間２４分が求められる。
【００５１】
一方、このとき、動作時間算出回路により算出された動作時間が、電池残量算出手段２４により求められた動作時間２４分よりも大きい場合には、動作時間は動作時間算出回路にて算出された値に設定され、電圧検出手段２２より検出される電圧が３．８Ｖ未満になるまでは動作時間算出回路で算出された値が設定される。動作時間算出回路にて算出された動作時間が、電池残量算出手段２４により求められた動作時間よりも小さい場合には、電池残量算出手段２４において求められた２４分が動作時間として設定される。
【００５２】
上記のようにして、電圧検出手段２２より検出された電圧値とカウント手段２０においてカウントされた充電回数に基づく劣化量から電池残量検出手段２４において動作時間が算出されるとともに、動作時間算出回路においても動作時間が算出され、これらの大きさを比較しながら適切な動作時間を設定する。
【００５３】
上記第２の実施の形態の電池残量検出装置によれば、電池の劣化量を検出し、電池の電圧を検出し、その劣化量および電圧に基づいて電池の電池残量を算出するようにしたので、電池の劣化量に応じた適切な電池残量を算出することができる。
【００５４】
また、上記第２の実施の形態では、カウント手段２０においてカウントされた充電回数に基づいて電池１の劣化量を求めるようにしたが、これに限らず、電池１の内部抵抗値を検出し、この内部抵抗値に基づいて劣化量を求めるようにしてもよい。電池１の内部抵抗値の検出の仕方については、上記第１の実施の形態と同様にすればよい。
【００５５】
また、上記のように内部抵抗値に基づいて劣化量を求めるようにした場合には、第１の実施の形態と同様に検出された内部抵抗値に基づいて終止電圧を算出するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記のようにして算出された動作時間を、たとえば、図７に示すようにデジタルカメラ２６のＬＣＤからなるモニタ２８に表示するようにしてもよい。
【００５７】
また、電圧検出手段２２により検出された電圧値が４．０Ｖ以上の場合には、モニタ２８に図８（ａ）のような電池容量が１００％であることを示す図を表示し、電圧検出手段２２により検出された電圧値が３．８Ｖ以上４．０Ｖ未満の場合には、モニタ２８に図８（ｂ）のような電池容量が７５％であることを示す図を表示し、電圧値が３．６Ｖ以上３．８Ｖ未満の場合には、モニタ２８に図８（ｃ）のような電池容量が５０％であることを示す図を表示し、電圧値が３．４５Ｖ以上３．６Ｖ未満の場合には、モニタ２８に図８（ｄ）のような電池容量が２５％であることを示す図を表示し、電圧値が３．３Ｖ以上３．４５Ｖ未満の場合には、モニタ２８に図８（ｅ）のような電池容量が５％であることを示す図を表示し、電圧値が３．０Ｖ以上３．３Ｖ未満の場合には、モニタ２８に図８（ｆ）のような電池容量が０％であることを示す図を表示するようにしてもよい。また、上記のように６段階で表示するのではなく、４段階に分割して表示するようにしてもよい。
【００５８】
次に、本発明の電池残量検出装置の第３の実施形態について説明する。図９に本実施形態の電池残量検出装置の概略構成図を示す。
【００５９】
本実施形態の電池残量検出装置は、図９に示すように、電池１の充電回数をカウントするカウント手段３０、電池１の電池残量を検出する電池残量検出手段３２、およびカウント手段２０によりカウントされた充電回数および電池残量検出手段３２により検出された電池残量に基づいてマークを表示する表示手段３４とを備えている。
【００６０】
カウント手段３０は、電池１の充電回数をカウントするものであるが、その構成は如何なる構成でもよい。たとえば、電池１の充放電を制御する充放電制御回路において充電したことを検出し、メモリに記憶してカウントするようにしてもよいし、また、充電器にセットされた回数をスイッチなどにより検出して充電回数をカウントするようにしてもよい。
【００６１】
電池残量検出手段３２としては、たとえば、電池１の放電電圧を検出して電池残量を検出するものでもよいし、上記第２の実施の形態において説明した図６に示すような回路を利用して上記のように電池残量を算出するものでもよい。また、第２の実施の形態のように、電池１の放電電圧と劣化量とに基づいて電池残量を求めるようにしてもよい。
【００６２】
表示手段３４は、たとえば、ＬＣＤからなるモニタであり、電池残量検出手段３２において検出された電池残量に基づいて電池１の電池残量を表示するとともに、カウント手段３０においてカウントされた充電回数に基づいて電池１の劣化量を表示する。具体的には、電池１の電池残量を表示する方法としては、たとえば、第２の実施の形態において説明した図８に示すように表示すればよい。また、電池１の劣化を表示する方法としては、たとえば、劣化量が０％のときは図１０（ａ）に示すように表示し、劣化量が２０％のときは図１０（ｂ）に示すように図１０（ａ）のマークよりも小さいマークで表示し、劣化量が４０％のときは図１０（ｃ）に示すように図１０（ｂ）のマークよりも小さいマークで表示し、劣化量が６０％のときは図１０（ｄ）に示すように図１０（ｃ）よりも小さいマークで表示する。マークの大きさは劣化量に比例する大きさとするのが望ましい。
【００６３】
また、上記第３の実施の形態では、カウント手段２０においてカウントされた充電回数に基づいて電池１の劣化量を求めるようにしたが、これに限らず、電池１の内部抵抗値を検出し、この内部抵抗値に基づいて劣化量を求めるようにしてもよい。電池１の内部抵抗値の検出の仕方については、上記第１の実施の形態と同様にすればよい。
【００６４】
また、上記のように内部抵抗値に基づいて劣化量を求めるようにした場合には、第１の実施の形態と同様に検出された内部抵抗値に基づいて終止電圧を算出し、該終止電圧のときに電池残量が０となるように表示するようにしてもよい。
【００６５】
上記第３の実施の形態の電池残量検出装置によれば、電池の劣化量を検出し、電池の電池残量を検出し、劣化量および電池残量に応じて異なるマークを表示するようにしたので、マーク表示により電池残量を知るとともに、電池の劣化量をも知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池残量検出装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示す電池残量検出装置の内部抵抗値算出手段において測定される電池１の放電特性を示す図
【図３】本発明の電池残量検出装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図
【図４】図３に示す電池残量算出手段における充電回数と劣化量との関係を示すルックアップテーブル
【図５】図３に示す電池残量算出手段における電圧値と劣化量とに基づいて動作時間を算出するためのルックアップテーブル
【図６】図３に示す電池残量算出手段における動作時間算出回路の概略構成図
【図７】図３に示す本発明の電池残量検出装置により算出された動作時間を数値によりモニタに表示する態様を示す図
【図８】図３に示す本発明の電池残量検出装置により算出された動作時間をマークによりモニタに表示する態様を示す図
【図９】本発明の電池残量検出装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図
【図１０】図９に示す本発明の電池残量検出装置により電池残量および劣化量を表示する態様を示す図
【図１１】電池の充電回数と内部抵抗値の関係を示す図
【図１２】電池の充電回数に応じた放電特性を示す図
【図１３】電池の充電回数と電池容量との関係を示す図
【図１４】電池の内部抵抗値と電池容量との関係を示す図
【符号の説明】
１　　電池
１０　　内部抵抗値検出手段
１２　　終止電圧算出手段
２０，３６　　カウント手段
２２　　電圧検出手段
２４，３２　　電池残量算出手段
３４　　表示手段
【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】
2004144628.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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