(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板をセパレータを介して積層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部が接合された集電体と、複数の極板群を収容配置可能な角形電槽とを備えた角形密閉式電池において、
複数の極板群を集電体同士を接合して接続して極板群連結体を構成するとともに、極板群連結体の周面の内の少なくとも３側面を覆う断面Ｕ字状のシートを設け、かつシートと集電体の外縁との間をシールすることによって、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成した状態で極板群連結体を角形電槽内に挿入配置し、集電体のシートとのシール部以外の外縁と角形電槽内面との間をシールしたことを特徴とする角形密閉式電池。
【請求項２】
シートは、収縮性シートにて構成されるとともに極板群連結体を包む形状の袋状シートから成り、集電体の外縁の３辺とシートとの間にシール材を介装した状態でシートを収縮させてシールし、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項３】
シートに集電体間の隙間に入り込む断面Ｕ字状の差し込み部を設け、その内側に弾性押圧部材を押し込み、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項４】
シートを、極板群連結体の両側を覆う一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電体の両側縁との間を接着材にてシールし、シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項５】
シートを、極板群連結体の両側を覆う一対の長方形のシートにて構成するとともに集電体に対向位置する部分と集電体との間をシール材にてシールし、シートの集電体に対向位置する部分の間の部分を、角形電槽の側面に弾性的に圧接する板ばね構造とし、シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項６】
角形電槽は、集電体の配設位置に対応する部分の曲げ強度を大きくするとともに、その両側部には可撓薄肉部を設け、シートを、極板群連結体の両側を覆う一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電体の両側縁との間をシール材又は接着材にてシールし、シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項１に記載の角形密閉式電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角形密閉式電池に関し、特に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池における内部抵抗の低減を図った角形密閉式電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所要の電力容量が得られるように複数の単電池を接続して成る従来の集合型二次電池は、複数個の個別の直方体状の単電池を、その電槽の幅の広い長側面同士を互いに対向させて重ねるように配置し、両端の単電池の電槽の外側にエンドプレートを配置して拘束バンドにて結束することで一体的に連結し、また各単電池において極板の上端部から上方にリードを引き出して電槽の蓋に装着された端子に接続し、単電池間で端子同士を接続板で接続して構成されている。
【０００３】
そのため、単電池間の接続経路が長くかつ接続箇所が多いために接続部品を含む構成部品による部品抵抗が大きく、この部品抵抗と、正極板と負極板及び電解液による電池反応における反応抵抗との比率が、４０〜５０％：６０〜５０％にも達し、大きな内部抵抗により電池の発熱が大きくなるため、高出力化の実現や寿命特性の向上に対して大きな障害になっていた。また、単電池間の接続構成が複雑で部品点数が多いためにコスト高になるという問題もあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、先に図１０、図１１に示すように、複数の単電池２を内蔵した角形密閉式電池１を提案している。３はその角形電槽で、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の単電池２の電槽４をその短側面を隔壁５として共用して相互に一体的に連接してなる扁平な直方体状に形成され、各電槽４の上面開口は一体の蓋体６にて一体的に閉鎖されている。両端の電槽４の外側の短側面と各電槽４、４間の隔壁５の上部に接続穴７が形成されている。各電槽４内には、矩形状の正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成された極板群８が電解液とともに収容され、単電池２が構成されている。極板群８の正極板と負極板は互いに反対側の側部に突出されて正極板と負極板のリード部９ａ、９ｂとされ、それらのリード部９ａ、９ｂの側端縁にはそれぞれ集電体１０ａ、１０ｂが溶接等にて接続されている。
【０００５】
集電体１０ａ、１０ｂの上部には接続穴７内に嵌入する接続突部１１が突設され、隣接する電槽４、４間で正極と負極の集電体１０ａ、１０ｂの接続突部１１を互いに溶接して接続されている。また、両端の電槽４の外側の短側面の接続穴７に正極又は負極の接続端子１２が装着され、その接続突部１３と集電体１０ａ又は１０ｂの接続突部１１とが互いに溶接にて接続されている。かくして、角形電槽３に内蔵された複数の単電池２が直列接続され、両端の接続端子１２、１２間に出力される。
【０００６】
また、蓋体６には各電槽４、４の内圧を均等にする連通路１４や、各電槽４の内部圧力が一定以上になったときに圧力を解放するための安全弁（図示せず）や、適当な単電池２の温度を検出する温度センサを装着するセンサ装着穴１５などが設けられている。
【０００７】
このような構成によると、極板群８における正極板及び負極板からそれぞれのリード部９ａ、９ｂまでの通電経路が短く、かつそのリード部９ａ、９ｂ間が集電体１０ａ、１０を介して角形電槽３内部で接続されているので、上記従来の個別の単電池を接続したものに比べると、接続経路が短くかつ接続箇所が少ないために接続部品を含む構成部品による部品抵抗を小さくでき、その分内部抵抗を低減することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図１０、図１１に示すような構成では、正極板及び負極板からそれぞれのリード部９ａ、９ｂ及び集電体１０ａ、１０ｂまでの通電経路は短いが、図１２に矢印で示すように、集電体１０ａ、１０ｂ同士はその上端部の接続突部１１の先端間の１箇所で互いに溶接して接続されているので、接続経路が迂回し、そのため接続経路が長くなり、また１箇所で接続しているので内部抵抗が高くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現できる角形密閉式電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形密閉式電池は、正極板と負極板をセパレータを介して積層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部が接合された集電体と、複数の極板群を収容配置可能な角形電槽とを備えた角形密閉式電池において、複数の極板群を集電体同士を接合して接続して極板群連結体を構成するとともに、極板群連結体の周面の内の少なくとも３側面を覆う断面Ｕ字状のシートを設け、かつシートと集電体の外縁との間をシールすることによって、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成した状態で極板群連結体を角形電槽内に挿入配置し、集電体のシートとのシール部以外の外縁と角形電槽内面との間をシールしたものであり、各単電池の発電要素である極板群の集電体同士を両側のリード部と集電体を介して接続した極板群連結体を構成しているので、単電池間の通電経路を短くかつストレートにできて内部抵抗を小さくでき、その分単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現することができ、また単電池の電槽を角形電槽とは別に設けた断面Ｕ字状のシートと集電体とによって構成しているので、各単電池の膨張収縮によって角形電槽の側壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保することができる。
【００１３】
また、シートは、収縮性シートにて構成されるとともに極板群連結体を包む形状の袋状シートから成り、集電体の外縁の３辺とシートとの間にシール材を介装した状態でシートを収縮させてシールし、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成すると、極板群連結体に袋状シートを被せて熱や紫外線等を照射することにより作業性良く簡単に各電槽のシールを確保できる。なお、シール材は接着性を有するものであってもよいことは言うまでもない。
【００１４】
また、シートに集電体間の隙間に入り込む断面Ｕ字状の差し込み部を設け、その内側に弾性押圧部材を押し込み、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成すると、弾性押圧部材によってシール面圧を発生させて各電槽の電解液シールを確保できる。勿論、弾性押圧部材による押圧シール箇所のシートと集電体との間にシール材を配置すると、より高いシール性能を確保できる。
【００１５】
また、シートを極板群連結体の両側を覆う一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電体の両側縁との間を接着材にてシールし、シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽を構成すると、シンプルで安価なシートを用いて各電槽の電解液シールを確保できる。
【００１８】
また、シートを極板群連結体の両側を覆う一対の長方形のシートにて構成するとともに集電体に対向位置する部分と集電体との間をシール材にてシールし、シートの集電体に対向位置する部分の間の部分を、角形電槽の側面に弾性的に圧接する板ばね構造とし、シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽を構成すると、シートに形成した板ばね構造にてシートが集電体に圧接されてシールが確保されるので、各単電池の膨張収縮によって角形電槽の側壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保することができる。
【００１９】
また、角形電槽は、集電体の配設位置に対応する部分の曲げ強度を大きくするとともに、その両側部には可撓薄肉部を設け、シートを極板群連結体の両側を覆う一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電体の両側縁との間をシール材又は接着材にてシールし、シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽を構成すると、各単電池の膨張収縮に伴う角形電槽の側壁の移動が可撓薄肉部の変形で吸収され、シートと集電体の両側縁との間のシール部に悪影響を与えず、シンプルで安価なシートを用いて各電槽の電解液シールを確保できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の角形密閉式電池の第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、図１０、図１１を参照して説明した従来例と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、主として相違点を説明する。
【００２１】
図１において、本実施形態の角形密閉式電池１における角形電槽２１は、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の複数（６つ）の極板群８をその両側の短側面に接合した集電体１０を介して連接して成る極板群連結体２３を収容できる収容空間２２を有する平たい横長の矩形ボックス形状に構成されており、その両端壁の上部に接続端子１２を装着・接続する接続穴７が形成されている。この角形電槽２１の上面開口は蓋体６を溶着して密閉するように構成されている。
【００２２】
極板群８は、多数枚の正極板と多数枚の負極板とを交互に配置するとともに、各正極板に横方向に開口部を有する袋状のセパレータを被せることにより正極板と負極板の間にセパレータを介装した状態で積層して構成されている。正極板は、Ｎｉの発泡メタルにリード部を除いて水酸化ニッケルを充填して構成され、そのリード部９は発泡メタルを加圧して圧縮するとともにその一面にリード板を超音波溶接でシーム溶接して構成されている。また、負極板は、Ｎｉのパンチングメタルにリード部を除いて水素吸蔵合金を含む負極材料を塗着して構成されている。
【００２３】
この極板群８において、正極板と負極板のリード部が互いに反対側に突出され、これらのリード部にそれぞれ集電体１０が接合され、この集電体１０を接合した極板群８（以下、単に極板群８と称する）の集電体１０、１０同士を接合して極板群連結体２３が構成されている。
【００２４】
集電体１０にはその長手方向（上下方向）に適当間隔おきに複数の接続突部２４が突出形成され、極板群８同士は、図２に示すように、接続突部２４を突き合わせた状態で接続突部２４の側縁部を電子ビーム照射やレーザビーム照射による溶接２５にて接合して極板群連結体２３が構成されている。
【００２５】
この極板群連結体２３は、図１、図２に示すように、断面Ｕ字状のシート２６にてその両側面と下面の３側面を覆い、かつ各集電体１０の両側縁と下端縁の３辺とシート２６との間を接着材２７にてシールを確保した状態で接着されている。シート２６は、ポリプロピレンやポリエチレンなどの単層又は多層ラミネート構造のものが用いられる。かくして、極板群８の両側の集電体１０、１０とシート２６にて各極板群８が収容された単電池の電槽２８が構成され、各電槽２８が構成された状態で極板群連結体２３が角形電槽２１の収容空間２２内に挿入配置され、各電槽２８に所定量の電解液を注入した後、角形電槽２１及び各電槽２８の集電体１０及びシート２６の上端に蓋体６を溶着接合して複数の単電池２９が内部接続された角形密閉式電池１が構成されている。
【００２６】
以上の構成によれば、各単電池の発電要素である極板群８、８同士を両側のリード部と集電体１０、１０を介して接続して極板群連結体２３を構成しているので、単電池２９、２９間の通電経路を短くかつストレートにできて内部抵抗を小さくでき、その分単電池２９当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現することができる。
【００２７】
しかも、各単電池２９の電槽２８を、角形電槽２１とは別に設けた断面Ｕ字状のシート２６と集電体１０とによって構成しているので、各単電池２９の膨張収縮によって角形電槽２１の側壁が移動してもその影響を受けず、各電槽２８、２８間の電解液シールを確保することができる。
【００２８】
以上の説明では、シート２６を集電体１０の周縁に接着材２７にて接着して電槽２８を構成した例を示したが、図３に示すように、シート２６に代えて断面Ｕ字状でかつ両端が閉じられた熱収縮性シートから成る袋状シート３０を用い、この袋状シート３０を極板群連結体２３に被せて熱収縮させてもよい。また、その際に、集電体１０の両側縁及び下端縁にピッチ等のシール材３１を塗布することにより信頼性の高いシール性を確保することができる。なお、シール材３１は接着性を有するものであってもよいことは言うまでもない。さらに、集電体１０の両側縁及び下端縁を滑らかな曲面部３２にて構成すると、袋状シート３０との密着性が向上するので一層好ましい。
【００２９】
このように構成すると、集電体１０の両側縁と下端縁に袋状シート３０を密着させてシールすることができ、各極板群８の両側の集電体１０と袋状シート３０にて容易かつ作業性良く電槽２８を構成できる。なお、袋状シート３０のシート材料としては熱収縮性のものに限らず、紫外線等を照射することによって収縮するものでもよい。
【００３０】
また、図４に示すように、シート２６に集電体１０、１０間の隙間に入り込む断面Ｕ字状の差し込み部３３を設け、その内側に弾性押圧部材３４を押し込むことにより、極板群８の両側の集電体１０とシート２６にて各極板群８を収容した電槽２８を構成してもよい。このように構成すると、弾性押圧部材３４によって互いに対向する集電体１０、１０の対向面にそれぞれシート２６を所定のシール面圧を発生するように圧接させることができ、２重シールにて各電槽２８の電解液シールを確保できる。さらに、弾性押圧部材３４による押圧シール箇所のシート２６と集電体１０との間にシール材を配置すると、より高いシール性能を確保できる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の角形密閉式電池の第２の実施形態を、図５を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００３２】
本実施形態では、全体形状が長方形の一対の長方形シート３５にて極板群連結体２３の両側を覆うとともに、これら長方形シート３５と極板群８の両側の集電体１０の両側縁との間を接着材２７にて接着してシールしている。また、角形電槽２１の内底面には、各極板群８の両側の集電体１０及び長方形シート３５の下端縁が当接するラインに沿ってシール溝３６が形成され、その内部にピッチなどのシール材３７が充填されている。
【００３３】
かくして、一対の長方形シート３５を接着した極板群連結体２３を角形電槽２１内に挿入配置することで、各極板群８の両側の集電体１０及び長方形シート３５の下端縁と角形電槽２１の内底面がシールされ、極板群８の両側の集電体１０と一対の長方形シート３５と角形電槽２１の内底面にて各極板群８を収容した電槽２８が構成される。したがって、本実施形態によれば、シンプルで安価なシートを用いて各電槽２８の電解液シールを確保できる。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の角形密閉式電池の第３の実施形態を、図６〜図８を参照して説明する。
【００３５】
本実施形態の角形密閉式電池１においては、図６に示すように、極板群８を接続する集電体が、波形状に折曲成形された波形状集電体４１にて構成され、その波形状の各折り返し凹入部４１ａ、４１ｂに両側の極板群８のリード部９ａ、９ｂを挿入接続して極板群連結体２３が構成されている。この極板群連結体２３の両側を覆う一対の長方形シート３５には、波形状集電体４１に対向する部分に折り返し舌片４３が形成され、この折り返し舌片４３が波形状集電体４１の両側端に形成された端部折り返し凹入部４２に挿入され、長方形シート３５と波形状集電体４１の両側縁との間がシールされている。また、これら長方形シート３５及び波形状集電体４１の下端縁は上記実施形態と同様に角形電槽２１の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシールされている。
【００３６】
本実施形態においても、極板群８、８間の波形状集電体４１と一対の長方形シート３５と角形電槽２１の内底面にて各極板群８を収容した電槽２８が構成され、シンプルで安価な長方形シート３５を用いて各電槽２８の電解液シールを確保できる。
【００３７】
また、図６の構成例では、波形状集電体４１の端部折り返し凹入部４２に長方形シート３５の折り返し舌片４３を挿入して電槽２８をシールした例を示したが、図７に示すように、波形状集電体４１の両側端に係合凸部４４を形成し、長方形シート３５にはこの係合凸部４４に嵌合する係合凹部４５を形成し、両者を係合させるとともにそれらの間の隙間にピッチなどのシール材４６を充填して電槽２８をシールしている。なお、逆に係合凸部４４を長方形シート３５側に設け、係合凹部４５を波形状集電体４１に設けてもよい。また、図示例では、係合凹部４５が角形電槽２１の側壁と干渉しないように、角形電槽２１に長方形シート３５の係合凹部４５を嵌入させる縦溝４７が形成されている。
【００３８】
このような構成においても、極板群８、８間の波形状集電体４１と一対の長方形シート３５と角形電槽２１の内底面にて各極板群８を収容した電槽２８が構成され、シンプルで安価な長方形シート３５を用いて各電槽２８の電解液シールを確保できる。
【００３９】
また、図８に示すように、一対の長方形シート３５の波形状集電体４１に対向位置する平面部分４７と波形状集電体４１との間をシール材４８にてシールし、長方形シート３５の平面部分４７、４７間の部分を、図８（ｂ）に示すように、外側に膨出成形することにより、角形電槽２１の側壁に弾性的に圧接する板ばね構造部４９とした構成としてもよい。
【００４０】
このような構成においても、板ばね構造部４９にて一対の長方形シート３５の平面部分４７が波形状集電体４１の両側端に対して圧接され、シール材４８を介して波形状集電体４１と長方形シート３５がシールされるので、各単電池２９の膨張収縮によって角形電槽２１の側壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保することができる。
【００４１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の角形密閉式電池の第４の実施形態を、図９を参照して説明する。本実施形態では、角形電槽２１の波形状集電体４１の配設位置に対応する部分を曲げ強度の大きな支持柱部５１とするとともにその両側部に可撓薄肉部５２を設け、可撓薄肉部５２、５２間が可動側壁部５３となるように構成し、各単電池２９の膨張収縮によって可動側壁部５３が移動しても支持柱部５１はその位置を保持するように構成している。そして、極板群連結体２３の両側を覆う一対の長方形シート３５と波形状集電体４１の両側縁との間をシール材４８にてシールして各極板群８を収容した電槽２８を構成している。
【００４２】
本実施形態においては、各単電池２９の膨張収縮に伴って角形電槽２１の可動側壁部５３が移動しても、図９に仮想線で示すように、可撓薄肉部５２の変形で吸収されて、支持柱部５１、５１間で保持された長方形シート３５と波形状集電体４１の両側縁との間のシール材４８によるシール部には悪影響を与えることがないので、シンプルで安価な長方形シート３５を用いて各電槽２８の電解液シールを確保できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の角形密閉式電池によれば、以上の説明から明らかなように、各単電池の発電要素である極板群の集電体同士を両側のリード部と集電体を介して接続した極板群連結体を構成しているので、単電池間の通電経路を短くかつストレートにできて内部抵抗を小さくでき、その分単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現することができる。しかも、単電池の電槽を角形電槽とは別に設けた断面Ｕ字状シートと集電体とによって構成しているので、各単電池の膨張収縮によって角形電槽の側壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の角形密閉式電池の分解斜視図である。
【図２】同実施形態の角形密閉式電池の要部の横断面図である。
【図３】同実施形態の角形密閉式電池の要部の変形例の横断面図である。
【図４】同実施形態の角形密閉式電池の要部の他の変形例の横断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の角形密閉式電池における電槽のシール構成の分解斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の角形密閉式電池の要部の横断面図である。
【図７】同実施形態の角形密閉式電池の要部の変形例の横断面図である。
【図８】同実施形態の角形密閉式電池の要部の他の変形例を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）はシートの一部の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の角形密閉式電池の要部の横断面図である。
【図１０】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図である。
【図１１】同従来例における電槽の一部を破断して示した斜視図である。
【図１２】同従来例における通電経路の説明図である。
【符号の説明】
１  角形密閉式電池
８  極板群
９ａ、９ｂ  リード部
１０  集電体
２１  角形電槽
２３  極板群連結体
２６  シート
２７  接着材
２８  電槽
２９  単電池
３０  袋状シート
３１  シール材
３３  差し込み部
３４  弾性押圧部材
３５  長方形シート
３６  シール溝
３７  シール材
４１  波形状集電体
４１ａ、４１ｂ  折り返し凹入部
４２  端部折り返し凹入部
４４  係合凸部
４５  係合凹部
４６  シール材
４７  平面部分
４８  シール材
４９  板ばね構造部
５１  支持柱部
５２  可撓薄肉部
５３  可動側壁部
【図１】
0004593031.tif 000002
【図２】
0004593031.tif 000003
【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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【図１２】
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