(57)【要約】【課題】  電池ケースの溶接部における破壊強度及び疲労強度を向上させた信頼性の高い密閉型電池、及び、このような密閉型電池の製造方法を提供する。【解決手段】  密閉型電池１は、電極体５０と、この電極体を気密に収容してなる電池ケース１０とを備え、電池ケースは、第１部材３０、第２部材４０、及び、これらを互いに溶接する溶接部２０を有し、溶接部は、第１内表面３２及び第２内表面４２の境界に位置する境界部２２を有し、境界部は、第１内表面及び第２内表面がなす内部空間ＣＳに面し、溶接部の内部に向けて窪んだＲ面２３ＲをなすＲ状窪み部２３を有する。【選択図】  図２
2012104414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と、
上記電極体を収容してなる電池ケースと、を備える
密閉型電池であって、
上記電池ケースは、
第１部材、第２部材、及び、これらを互いに溶接する溶接部を有し、
上記溶接部は、
上記第１部材の表面及び上記第２部材の表面のうち、上記溶接部よりも上記電池ケースの内側にそれぞれ位置する第１内表面及び第２内表面の境界に位置する境界部を有し、
上記境界部は、
上記第１内表面及び上記第２内表面がなす内部空間に面し、上記溶接部の内部に向けて窪んだＲ面をなすＲ状窪み部を有する
密閉型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の密閉型電池であって、
前記内部空間は、
前記電極体を収容する収容空間と、
上記収容空間と離間または連接する部材間空間と、を含み、
前記第１内表面は、
上記収容空間に面する第１収容面と、
上記部材間空間に面すると共に、前記溶接部の前記境界部に隣接する第１隣接面と、を有し、
前記第２内表面は、
上記収容空間に面する第２収容面と、
上記部材間空間に面すると共に、上記境界部に隣接し、上記第１隣接面とは上記境界部を介して離間してなり、この第１隣接面とで上記部材間空間を挟む第２隣接面と、を有し、
前記Ｒ状窪み部は、
上記部材間空間に面してなる
密閉型電池。
【請求項３】
請求項２に記載の密閉型電池であって、
前記部材間空間をなす前記第１隣接面と前記第２隣接面とは、互いに平行に対向してなる
密閉型電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の密閉型電池であって、
前記Ｒ状窪み部は、
前記Ｒ面の曲率半径ｒが１５μｍ以上とされてなる
密閉型電池。
【請求項５】
電極体と、
上記電極体を収容してなる電池ケースと、を備える
密閉型電池であって、
上記電池ケースは、
第１部材、第２部材、及び、これらを互いに溶接する溶接部を有し、
上記溶接部は、
上記第１部材の表面及び上記第２部材の表面のうち、上記溶接部よりも上記電池ケースの内側にそれぞれ位置する第１内表面及び第２内表面の境界に位置する境界部を有し、
上記境界部は、
上記第１内表面及び上記第２内表面がなす内部空間に面し、上記溶接部の内部に向けて窪んだＲ面をなすＲ状窪み部を有する
密閉型電池の製造方法であって、
上記溶接部を形成する前の上記第１部材及び上記第２部材である溶接前第１部材及び溶接前第２部材は、
両者を溶接前の上記電池ケースを構成する配置としたときに、両者の間に外部から上記内部空間に至る経路を形成する形態を有してなり、
上記溶接前第１部材と溶接前第２部材とを、上記経路を形成する態様に配置する配置工程と、
上記電池ケースの外部側から、上記溶接前第１部材のうち上記経路をなす第１経路構成部、及び、上記溶接前第２部材のうち上記経路をなす第２経路構成部に向けてエネルギビームを照射し、上記エネルギビームによる溶融部を上記内部空間まで到達させて、上記Ｒ状窪み部を有する上記溶接部を形成する溶接工程と、を備える
密閉型電池の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の密閉型電池の製造方法であって、
前記密閉型電池において、
前記内部空間は、
前記電極体を収容する収容空間と、
上記収容空間と離間または連接する部材間空間と、を含み、
前記第１内表面は、
上記収容空間に面する第１収容面と、
上記部材間空間に面すると共に、前記溶接部の前記境界部に隣接する第１隣接面と、を有し、
前記第２内表面は、
上記収容空間に面する第２収容面と、
上記部材間空間に面すると共に、上記境界部に隣接し、上記第１隣接面とは上記境界部を介して離間してなり、この第１隣接面とで上記部材間空間を挟む第２隣接面と、を有し、
前記Ｒ状窪み部は、
上記部材間空間に面してなり、
前記溶接前第１部材は、
溶接後に上記第１隣接面とされる部位を含む溶接前第１離間面を有し、
前記溶接前第２部材は、
溶接後に上記第２隣接面とされる部位を含む溶接前第２離間面を有し、
前記溶接工程は、
前記エネルギビームによる前記溶融部を上記部材間空間まで到達させる
密閉型電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の密閉型電池の製造方法であって、
前記密閉型電池において、
前記部材間空間をなす前記第１隣接面と前記第２隣接面とは、互いに平行に対向してなり、
前記溶接前第１離間面と前記溶接前第２離間面とは、互いに平行に対向してなる
密閉型電池の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の密閉型電池の製造方法であって、
前記溶接工程は、
互いに当接させた前記第１経路構成部及び前記第２経路構成部に向けて、前記エネルギビームを照射する
密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体を電池ケース内に気密に収容した密閉型電池、及び、密閉型電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両や、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、充放電可能な電池が利用されている。
このような電池として、例えば、特許文献１には、発電要素（電極体）を収容する収容空間の開口をなす第１部材と、この開口を閉塞する第２部材とを溶接して、発電要素（電極体）を気密に収容した密閉型電池（以下、単に電池ともいう）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５９５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電池の充放電を繰り返すと、電解液の分解等によりガスが発生することがある。すると、電池ケースの内圧が上昇して、電池ケースが膨張・変形し、ついには、強度の小さい部位から破壊が生じる虞がある。
また、電池ケースのうち溶接部は、母材よりも結晶粒子が肥大化しがちであるため、電池ケースのうちで、強度の小さい部位となる。このため、電池ケースの内圧が過剰に上昇すると、例えば、特許文献１に記載の電池では、第１部材と第２部材との間に形成された溶接部を内側から拡げるように変形が進み、第１部材と第２部材との隙間に面する、溶接部の内側の端部に応力が集中する。かくして、この部位から、溶接部の内側に向けて、くさび状にクラック（裂け目）が進行して、電池ケース（溶接部）が破壊に至ることがある。
【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、電池ケースの溶接部における破壊強度及び疲労強度を向上させた信頼性の高い密閉型電池、及び、このような密閉型電池の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、電極体と、上記電極体を収容してなる電池ケースと、を備える密閉型電池であって、上記電池ケースは、第１部材、第２部材、及び、これらを互いに溶接する溶接部を有し、上記溶接部は、上記第１部材の表面及び上記第２部材の表面のうち、上記溶接部よりも上記電池ケースの内側にそれぞれ位置する第１内表面及び第２内表面の境界に位置する境界部を有し、上記境界部は、上記第１内表面及び上記第２内表面がなす内部空間に面し、上記溶接部の内部に向けて窪んだＲ面をなすＲ状窪み部を有する密閉型電池である。
【０００７】
本発明の電池では、電池ケースの溶接部は、上述した第１内表面及び第２内表面との境界部を有し、この境界部は、第１内表面及び第２内表面がなす内部空間に面し、窪んだＲ面をなすＲ状窪み部を有している。このため、内圧の上昇による電池ケースの変形に伴って、Ｒ状窪み部のＲ面の曲率半径を大きくするような変形が生じた場合でも、溶接部（境界部）にかかる応力が分散され、この溶接部にクラックが発生するのが抑制される。即ち、このような形態の電池ケースは、Ｒ状窪み部を有さない形態の電池ケースに比して、
内圧上昇に対する破壊強度も、繰り返し負荷に対する疲労強度も向上する。かくして、信頼性の高い電池とすることができる。
なお、溶接部のＲ状窪み部は、例えばレーザビーム等のエネルギビームの照射によって溶融した部位で生じるヒケ（先に固化した表面が、遅れて固化する内部の収縮によって凹む現象）を用いて形成すると良い。
【０００８】
また、Ｒ面としては、例えば、半円筒面、３／４円筒面などが挙げられる。また、内部空間としては、例えば、電極体を収容する収容空間のほか、後述する第１内表面の第１隣接面と、第２内表面の第２隣接面とがなす部材間空間が挙げられる。
【０００９】
さらに、上述の密閉型電池であって、前記内部空間は、前記電極体を収容する収容空間と、上記収容空間と離間または連接する部材間空間と、を含み、前記第１内表面は、上記収容空間に面する第１収容面と、上記部材間空間に面すると共に、前記溶接部の前記境界部に隣接する第１隣接面と、を有し、前記第２内表面は、上記収容空間に面する第２収容面と、上記部材間空間に面すると共に、上記境界部に隣接し、上記第１隣接面とは上記境界部を介して離間してなり、この第１隣接面とで上記部材間空間を挟む第２隣接面と、を有し、前記Ｒ状窪み部は、上記部材間空間に面してなる密閉型電池とすると良い。
【００１０】
本発明の電池では、第１隣接面及び第２隣接面が挟む部材間空間に、Ｒ状窪み部が面している。このため、製造時のビーム条件のばらつき等によって溶接部の深さなど寸法や形状に変動が生じても、例えば、部材間空間を設けないで溶接部を内部空間（収容空間）まで到達させてＲ状窪み部を形成した場合に比べて、Ｒ状窪み部の大きさ（曲率半径など）の変動を抑えることができる。このため、場所による破壊強度や疲労強度のばらつきが少なく、さらに信頼性の高い電池となし得る。
【００１１】
さらに、上述の密閉型電池であって、前記部材間空間をなす前記第１隣接面と前記第２隣接面とは、互いに平行に対向してなる密閉型電池とすると良い。
【００１２】
本発明の電池では、第１隣接面と第２隣接面とが互いに平行に対向しているので、特に溶接部の寸法や形状に変動が生じても、Ｒ状窪み部の大きさ（曲率半径など）に変動が生じにくい。従って、さらに、強度ばらつきが少なく信頼性の高い電池となし得る。
【００１３】
さらに、上述のいずれかの密閉型電池であって、前記Ｒ状窪み部は、前記Ｒ面の曲率半径ｒが１５μｍ以上とされてなる密閉型電池とすると良い。
【００１４】
ところで、本発明者の研究によれば、Ｒ状窪み部におけるＲ面の曲率半径ｒを１５μｍ以上とした電池ケースでは、その曲率半径ｒを１５μｍ未満としたものに比して、疲労強度を向上できることが判ってきた。Ｒ面の曲率半径ｒが大きいほど、Ｒ状窪み部において応力集中を緩和しやすいと考えられる。
【００１５】
これに基づいて、前述の電池では、Ｒ状窪み部における曲率半径ｒが１５μｍ以上とされてなるので、内圧の上昇に伴う溶接部におけるクラックの発生を確実に抑制した、信頼性の高い電池とすることができる。
【００１６】
或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれか１項に記載の電池を搭載し、この電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両である。
上述の車両は、溶接部におけるクラックの発生を抑制した信頼性の高い電池を搭載しているので、信頼性の高い車両とすることができる。
【００１７】
或いは、本発明の他の態様は、電極体と、上記電極体を収容してなる電池ケースと、を備える密閉型電池であって、上記電池ケースは、第１部材、第２部材、及び、これらを互いに溶接する溶接部を有し、上記溶接部は、上記第１部材の表面及び上記第２部材の表面のうち、上記溶接部よりも上記電池ケースの内側にそれぞれ位置する第１内表面及び第２内表面の境界に位置する境界部を有し、上記境界部は、上記第１内表面及び上記第２内表面がなす内部空間に面し、上記溶接部の内部に向けて窪んだＲ面をなすＲ状窪み部を有する密閉型電池の製造方法であって、上記溶接部を形成する前の上記第１部材及び上記第２部材である溶接前第１部材及び溶接前第２部材は、両者を溶接前の上記電池ケースを構成する配置としたときに、両者の間に外部から上記内部空間に至る経路を形成する形態を有してなり、上記溶接前第１部材と溶接前第２部材とを、上記経路を形成する態様に配置する配置工程と、上記電池ケースの外部側から、上記溶接前第１部材のうち上記経路をなす第１経路構成部、及び、上記溶接前第２部材のうち上記経路をなす第２経路構成部に向けてエネルギビームを照射し、上記エネルギビームによる溶融部を上記内部空間まで到達させて、上記Ｒ状窪み部を有する上記溶接部を形成する溶接工程と、を備える密閉型電池の製造方法である。
【００１８】
上述の電池の製造方法では、上述の配置工程と溶接工程とを備えるので、溶接部にＲ状窪み部を適切に形成した電池を製造することができる。即ち、溶接工程では、内部空間の存在によって、この内部空間に面した溶融部の表面が、溶融部の内部よりも先に冷却されて固化する。このため、さらに冷却されてヒケが生じると、先に固化した表面がＲ面をなして窪んでＲ状窪み部が形成されると考えられる。
かくして、上述の手法によれば、電池ケースの溶接部にＲ状窪み部を有する電池を確実に形成することができる。
【００１９】
なお、溶接前第１部材と溶接前第２部材とを配置する形態としては、例えば、重ねて配置したり、突き合わせて配置したり、溶接前第１部材のなす開口内に溶接前第２部材を挿入して配置する形態が挙げられる。また、エネルギビームとしては、例えば、レーザビームや電子ビームが挙げられる。
【００２０】
さらに、上述の密閉型電池の製造方法であって、前記密閉型電池において、前記内部空間は、前記電極体を収容する収容空間と、上記収容空間と離間または連接する部材間空間と、を含み、前記第１内表面は、上記収容空間に面する第１収容面と、上記部材間空間に面すると共に、前記溶接部の前記境界部に隣接する第１隣接面と、を有し、前記第２内表面は、上記収容空間に面する第２収容面と、上記部材間空間に面すると共に、上記境界部に隣接し、上記第１隣接面とは上記境界部を介して離間してなり、この第１隣接面とで上記部材間空間を挟む第２隣接面と、を有し、前記Ｒ状窪み部は、上記部材間空間に面してなり、前記溶接前第１部材は、溶接後に上記第１隣接面とされる部位を含む溶接前第１離間面を有し、前記溶接前第２部材は、溶接後に上記第２隣接面とされる部位を含む溶接前第２離間面を有し、前記溶接工程は、前記エネルギビームによる前記溶融部を上記部材間空間まで到達させる密閉型電池の製造方法とすると良い。
【００２１】
境界部に接する第１隣接面と第２隣接面との間の間隔が大きいほど、境界部に生じるＲ状窪み部の曲率半径も大きくなる。
上述の電池の製造方法では、溶接前第１部材が、溶接後に第１隣接面とされる部位を含む溶接前第１離間面を有し、溶接前第２部材が、溶接後に第２隣接面とされる部位を含む溶接前第２離間面を有する。また、溶接工程では溶融部を部材間空間まで到達させる。このため、ビーム条件のばらつき等によって溶融部（溶接部）の深さなど寸法や形状に変動が生じても、溶接後の第１隣接面と第２隣接面との間には部材間空間が存在する。従って、部材間空間を設けないで、溶融部を内部空間（収容空間）まで到達させた場合に比べて、形成されるＲ状窪み部の大きさの変動を抑えた電池を製造することができる。
【００２２】
さらに、上述の密閉型電池の製造方法であって、前記密閉型電池において、前記部材間空間をなす前記第１隣接面と前記第２隣接面とは、互いに平行に対向してなり、前記溶接前第１離間面と前記溶接前第２離間面とは、互いに平行に対向してなる密閉型電池の製造方法とすると良い。
【００２３】
上述の電池の製造方法では、溶接前第１離間面と溶接前第２離間面とが互いに平行に対向している。このため、溶融部（溶接部）の寸法や形状が変動した場合でも、溶接後の第１隣接面と第２隣接面との間の間隔がどこでも等しいので、曲率半径が揃ったＲ状窪み部を形成することができる。
【００２４】
さらに、上述のいずれかの密閉型電池の製造方法であって、前記溶接工程は、互いに当接させた前記第１経路構成部及び前記第２経路構成部に向けて、前記エネルギビームを照射する密閉型電池の製造方法とすると良い。
【００２５】
上述の電池の製造方法の溶接工程では、互いに当接させた第１経路構成部及び第２経路構成部に向けてエネルギビームを照射するので、離間している第１経路構成部及び第２経路構成部にエネルギビームを照射するよりも、エネルギビームによる電池ケースの内部の影響をなくして、適切に溶かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１にかかる電池の斜視図である。
【図２】実施形態１にかかる電池のうち、溶接部付近の部分拡大断面図（図１のＡ−Ａ部）である。
【図３】内圧を上昇させて膨張変形させた後の電池ケースの断面の様子を示す説明図であり、（ａ）は供試電池Ｔ１、（ｂ）は比較電池Ｃ１における電池ケースの図である。
【図４】供試電池Ｔ１及び比較電池Ｃ１について、繰り返し負荷を行った回数と繰り返し負荷との関係（疲労曲線（Ｓ−Ｎ曲線））を示すグラフである。
【図５】Ｒ状窪み部におけるＲ面の曲率半径ｒと疲労強度比との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態１にかかる溶接前ケース本体部材の、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図７】実施形態１にかかる溶接前封口蓋の、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分破断断面図である。
【図８】実施形態１にかかる電池の製造方法のうち、溶接前ケース本体部材と溶接前封口蓋とを重ねる重ね工程の説明図である。
【図９】実施形態１にかかる電池の製造方法のうち、溶接工程の説明図である。
【図１０】実施形態２にかかる車両の説明図である。
【図１１】溶接前第１部材及び溶接前第２部材がなす形態を例示する説明図である。
【図１２】溶接前第１部材及び溶接前第２部材がなす形態を例示する説明図である。
【図１３】溶接前第１部材及び溶接前第２部材がなす形態を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態１にかかる電池１について説明する。図１に電池１の斜視図を、図２にこの電池１の断面図（図１のＡ−Ａ部）をそれぞれ示す。
この電池１は、電極体５０と、この電極体５０を、後述する収容空間ＣＳ１内に気密に収容してなる電池ケース１０とを備える密閉型のリチウムイオン二次電池である。
【００２８】
このうち、電極体５０は、いずれも帯状の正極板５１、負極板５２、及び、セパレータ（図示しない）を有し、これら正極板５１、負極板５２及びセパレータを扁平形状に捲回されてなる捲回型の電極体である（図１参照）。なお、この電極体５０の正極板５１及び負極板５２はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材９１又は負極集電部材９２と接合している（図１参照）。また、この電極体５０には、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を所定の体積比に調整した溶媒にＬｉＰＦ
6を添加した電解液（図示しない）を含浸している。
【００２９】
また、電池ケース１０は、いずれもアルミニウム製の、有底筒状のケース本体部材３０、矩形板状の封口蓋４０、及び、これらケース本体部材３０と封口蓋４０とを互いに溶接する溶接部２０を有する（図１参照）。
このうち、ケース本体部材３０は、この表面である本体表面３１のうち、溶接部２０よりも電池ケース１０の内側に位置する本体内表面３２、及び、電池ケース１０の外側に位置する本体外表面３３を有する。また、本体内表面３２は、後述する部材間空間ＣＳ２に面すると共に、溶接部２０の境界部２２（後述）に隣接する本体隣接面３２Ｎと、収容空間ＣＳ１に面する本体収容面３２Ｆと、これら本体隣接面３２Ｎと本体収容面３２Ｆとの間に位置する面３２Ｘとを含む。
【００３０】
また、封口蓋４０は、この表面である蓋表面４１のうち、溶接部２０よりも電池ケースの内側に位置する蓋内表面４２、及び、電池ケース１０の外側に位置する蓋外表面４３を有する。また、蓋内表面４２は、後述する部材間空間ＣＳ２に面すると共に、溶接部２０の境界部２２（次述）に隣接する蓋隣接面４２Ｎと、収容空間ＣＳ１に面する蓋収容面４２Ｆと、これら蓋隣接面４２Ｎと蓋収容面４２Ｆとの間に位置する面４２Ｘとを含む。このうち蓋隣接面４２Ｎは、境界部２２を介して、上述した本体隣接面３２Ｎと離間している。
さらに、ケース本体部材３０の本体隣接面３２Ｎと、封口蓋４０の蓋隣接面４２Ｎとは、互いに平行に対向している（図２参照）。
【００３１】
なお、封口蓋４０には、電極体５０と接続している正極集電部材９１及び負極集電部材９２のうち、それぞれ先端側に位置する正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａが各々貫通して、蓋表面４１から突出している。これら正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａと封口蓋４０との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材９５が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋４０には矩形板状の安全弁９７も封着されている。
【００３２】
また、ケース本体部材３０の本体内表面３２、及び、封口蓋４０の蓋内表面４２は、内部空間ＣＳを構成している（図２参照）。この内部空間ＣＳは、前述の電極体５０を収容している収容空間ＣＳ１、及び、この収容空間ＣＳ１と離間し、本体内表面３２の本体隣接面３２Ｎと蓋内表面４２の蓋隣接面４２Ｎとに挟まれてなる部材間空間ＣＳ２からなる。
【００３３】
また、溶接部２０は、後に詳述するが、電池ケース１０の外部から、ケース本体部材３０の一部（本体経路構成部３６）及び封口蓋４０の一部（蓋経路構成部４６）に向けてレーザビームＬＢを照射して形成される。
この溶接部２０は、図２に示すように、電池ケース１０の外部側から部材間空間ＣＳ２側に向けて（図２中、左側から右側に）徐々にすぼむ略楔形の断面形状を有している。この溶接部２０は、前述した本体隣接面３２Ｎ及び蓋隣接面４２Ｎの境界に位置する境界部２２と、この境界部２２よりも電池ケース１０の外部側に位置する溶接本体部２１とを有する（図２参照）。
このうち、境界部２２は、溶接部２０の内部に向けて窪んだＲ面２３ＲをなすＲ状窪み部２３、及び、このＲ状窪み部２３の周縁に位置する周縁部２４からなる。本実施形態１では、Ｒ状窪み部２３におけるＲ面２３Ｒの曲率半径ｒは、３５μｍとなっている（図２参照）。
【００３４】
このように、本実施形態１にかかる電池１では、本体隣接面３２Ｎと蓋隣接面４２Ｎとは互いに対向して、さらに詳しくは、互いに平行に対向して、これらの間に部材間空間ＣＳ２をなしている（図２参照）。さらに、溶接部２０のＲ状窪み部２３は、図２に示すように、この部材間空間ＣＳ２に面している。
【００３５】
ところで、電池１では、前述したように、電池１の充放電を繰り返すと、電解液の分解等によりガスが発生することがある。すると、電池ケース１０の内圧が上昇して、電池ケース１０が膨張・変形し、ついには、強度の小さい部位から破壊が生じる虞がある。
そこで、本発明者らは、電池１と同様に製造した供試電池Ｔ１を用意し、この供試電池Ｔ１の電池ケース１０について内圧を１．０ＭＰａまで上昇させ、そのときの電池ケース１０の断面を観察することにより、内圧上昇による影響を調査した（図３（ａ）参照）。
一方、電池１の比較例として、中間空間ＭＳを有さず、溶接部Ｃ２０にＲ状窪み部を有しない電池ケースＣ１０の比較電池Ｃ１についても、上述の供試電池Ｔ１と同様にして、内圧を上昇させた場合の電池ケースＣ１０の断面を観察した（図３（ｂ）参照）。
【００３６】
供試電池Ｔ１の電池ケース１０の断面図を図３（ａ）に、比較電池Ｃ１の電池ケースＣ１０の断面図を図３（ｂ）にそれぞれ示す。
これらの断面図によれば、溶接部Ｃ２０にＲ状窪み部を有していない比較電池Ｃ１の電池ケースＣ１０では、溶接部Ｃ２０の先端部分から溶接部Ｃ２０の内側（電池ケースＣ１０の外部側）に向けてクラックＣＲ（裂け目）が生じている。一方、供試電池Ｔ１の電池ケース１０には、比較電池Ｃ１より大きく変形しているにも拘わらず、そのようなクラックＣＲが生じていないことが判る。
【００３７】
電池ケースのうち溶接部は、母材よりも結晶粒子が肥大化しがちであり、電池ケースのうちでも、強度の小さい部位となりやすい。このため、溶接部Ｃ２０にＲ状窪み部を有さない比較電池Ｃ１では、電池ケースＣ１０の内圧が上昇すると、ケース本体部材Ｃ３０と封口蓋Ｃ４０との間に形成された溶接部Ｃ２０の先端部分を内側から拡げるように変形が進む。そして、ケース本体部材Ｃ３０と封口蓋Ｃ４０との隙間に面する、溶接部Ｃ２０の先端部分の端部に応力が集中することで、ここにクラックＣＲが生じたと考えられる。
これに対し、溶接部２０にＲ状窪み部２３を有する供試電池Ｔ１では、内圧の上昇に伴って、ケース本体部材３０と封口蓋４０との間を拡げて、溶接部２０の先端部分（境界部２２）に形成されたＲ状窪み部２３のＲ面２３Ｒの曲率半径を大きくするような変形が溶接部２０の先端部分に生じても、このＲ面２３Ｒにより、応力が分散されたため、クラックが生じなかったと考えられる。
【００３８】
次いで、本発明者らは、電池における電池ケースの疲労強度について検証した。
具体的には、電池１と同様の供試電池Ｔ１、及び、溶接部にＲ状窪み部を有しない比較電池Ｃ１をそれぞれ用意し、これら供試電池Ｔ１及び比較電池Ｃ１の各封口蓋４０，Ｃ４０に対し、この封口蓋４０，Ｃ４０の上下方向に繰り返し荷重（繰り返し負荷）を加えて、各電池Ｔ１，Ｃ１の溶接部２０，Ｃ２０に負荷応力を発生させた。各電池Ｔ１，Ｃ１の溶接部２０，Ｃ２０が破断するまでの負荷応力の発生した回数と、封口蓋４０，Ｃ４０に加えた繰り返し負荷の大きさとの関係を求めた。
図４のグラフに各電池Ｔ１，Ｃ１の結果（疲労曲線）を示す。
【００３９】
図４のグラフの、実線で示す供試電池Ｔ１及び破線で示す比較電池Ｃ１の疲労曲線を比べると、供試電池Ｔ１の疲労曲線が、比較電池Ｃ１の疲労曲線よりも、全体的に右側に位置していることが判る。このことから、溶接部にＲ状窪み部を有する電池は、溶接部にＲ状窪み部を有さない電池よりも常に疲労強度が高いことが判る。
【００４０】
以上より、本実施形態１にかかる電池１では、電池ケース１０の溶接部２０は、前述した本体隣接面３２Ｎ（本体内表面３２）及び蓋隣接面４２Ｎ（蓋内表面４２）との境界部２２を有し、この境界部２２は、本体隣接面３２Ｎ（本体内表面３２）及び蓋隣接面４２Ｎ（蓋内表面４２）がなす部材間空間ＣＳ２に面し、窪んだＲ面２３ＲをなすＲ状窪み部２３を有している。このため、内圧の上昇による電池ケース１０の変形に伴って、Ｒ状窪み部２３のＲ面２３Ｒの曲率半径ｒを大きくするような変形が生じた場合でも、溶接部２０にかかる応力が分散され、この溶接部２０にクラックが発生するのが抑制される。従って、このような形態の電池ケース１０は、Ｒ状窪み部２３を有さない形態の電池ケース（前述の比較電池Ｃ１の電池ケースＣ１０）に比して、内圧上昇に対する破壊強度も、繰り返し負荷に対する疲労強度も向上する。かくして、信頼性の高い電池１とすることができる。
【００４１】
また、電池１では、本体隣接面３２Ｎ及び蓋隣接面４２Ｎが挟む部材間空間ＣＳ２に、Ｒ状窪み部２３が面している。このため、製造時のビーム条件のばらつき等によって溶接部２０の深さなど寸法や形状に変動が生じても、例えば、部材間空間ＣＳ２を設けないで収容空間ＣＳ１に溶接部２０が到達するようにした場合にできるＲ状窪み部に比べて、Ｒ状窪み部２３の大きさ（曲率半径ｒなど）の変動を抑えることができる。このため、溶接部２０の場所による破壊強度や疲労強度のばらつきが少なく、さらに信頼性の高い電池１となし得る。
【００４２】
特に、本実施形態１では、本体隣接面３２Ｎと蓋隣接面４２Ｎとが互いに平行に対向しているので、溶接部２０の寸法や形状に変動が生じても、Ｒ状窪み部２３の大きさ（Ｒ面２３Ｒの曲率半径ｒなど）に変動が生じにくい。従って、さらに、強度ばらつきが少なく信頼性の高い電池１となし得る。
【００４３】
さらに、本発明者らは、溶接部のＲ状窪み部の曲率半径ｒの大きさと、電池ケースの疲労強度との関係について検証した。
具体的には、Ｒ面の曲率半径ｒを、５μｍから５０μｍまで５μｍ毎に異なるＲ状窪み部を溶接部に有する、複数の供試電池を試作し、これらを用いて、各供試電池の疲労強度を測定した。なお、疲労強度については、具体的には、各供試電池の封口蓋に対し、この封口蓋の上下方向に繰り返し一定の荷重（繰り返し負荷）を加えて、各供試電池の溶接部に負荷応力を発生させた。そして、各供試電池の溶接部が破断するまでの負荷応力の発生回数を計測した。
一方、各供試電池の比較例として、溶接部にＲ状窪み部を有しない電池ケースの比較電池を試作し、これを用いて、上述の供試電池と同様にして疲労強度を測定した。
そして、各供試電池の疲労強度を、比較電池の疲労強度で割った商の百分率（％）を、その電池の疲労強度比とし（比較電池自身の疲労強度比は１００％）、Ｒ状窪み部におけるＲ面の曲率半径ｒと疲労強度比との関係を図５に示す。
【００４４】
図５によれば、供試電池のうち、Ｒ面の曲率半径ｒが１５μｍ未満のものは、比較電池とほぼ同様の疲労強度（疲労強度比が１００％前後）であるのに対し、Ｒ面の曲率半径ｒを１５μｍ以上のものは、疲労強度比が１４０％を超えることが判る。このことから、Ｒ面の曲率半径ｒを、１５μｍ以上とした供試電池は、その疲労強度を、曲率半径ｒが１５μｍ未満の供試電池よりも４割以上高くできることが判る。
これは、Ｒ面の曲率半径ｒが１５μｍ以上大きいほど、Ｒ状窪み部において応力集中を緩和しやすいと考えられる。
【００４５】
以上により、本実施形態１にかかる電池１では、Ｒ状窪み部２３におけるＲ面２３Ｒの曲率半径ｒが１５μｍ以上（具体的には、３５μｍ）とされてなるので、内圧の上昇に伴う溶接部２０におけるクラックの発生を確実に抑制した、信頼性の高い電池１とすることができる。
【００４６】
次いで、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について、図６〜９を参照しつつ説明する。
まず、帯状の正極板５１と負極板５２とを、セパレータ（図示しない）を介して捲回して、図１に示す扁平形状に形成した電極体５０を用意する。そして、正極板５１に正極集電部材９１を、負極板５２に負極集電部材９２をそれぞれ接合する。
【００４７】
次に、配置工程について、図６〜８を参照して説明する。
まず、溶接前ケース本体部材３０Ｂ及び溶接前封口蓋４０Ｂを用意する。このうち、図６に示す溶接前ケース本体部材３０Ｂは、図６（ａ）中、上方に向けて開口した開口３５をなすと共に、図６（ａ）中、上方を向く端面３４を有する。このうち端面３４は、この端面３４の外周縁に沿って、溶接前封口蓋４０Ｂ（次述の当接面４４Ａ）が当接する当接面３４Ａと、この当接面３４Ａよりも内側に位置し、溶接前封口蓋４０Ｂとは離間する溶接前本体離間面３４Ｓとを有する（図６（ｂ），図８参照）。
なお、この溶接前本体離間面３４Ｓのうちの一部（図８において、右側部分）は、溶接後に前述した本体隣接面３２Ｎとなる。一方、他の一部（図８において、左側部分である面Ｍ３及び当接面３４Ａ）は、溶接時に消滅する。
【００４８】
一方、図７に示す溶接前封口蓋４０Ｂは、略矩形板状である。この溶接前封口蓋４０Ｂは、その下側周縁部分に、溶接前ケース本体部材３０Ｂの当接面３４Ａに当接する当接面４４Ａと、溶接前本体離間面３４Ｓに離間しつつ、平行に対向している溶接前蓋離間面４４Ｓと、当接面４４Ａと溶接前蓋離間面４４Ｓとの間を結ぶ面Ｍ５とを有する。また、溶接前封口蓋４０Ｂは、正極集電部材９１が挿通する第１貫通孔４７と、負極集電部材９２が挿通する第２貫通孔４８と、安全弁９７を装着する第３貫通孔４９とを有している（図７（ａ）参照）。
なお、この溶接前蓋離間面４４Ｓの一部（図８において右側部分）は、溶接後に、前述した蓋隣接面４２Ｎとなる。一方、他の一部（図８において左側部分である面Ｍ４，Ｍ５と当接面４４Ａ）は、溶接時に消滅する。
【００４９】
まず、この溶接前封口蓋４０Ｂに、正極集電部材９１、負極集電部材９２及び電極体５０を固着する。即ち、正極集電部材９１を溶接前封口蓋４０Ｂの第１貫通孔４７に、負極集電部材９２を第２貫通孔４８にそれぞれ挿通し、これらの間に絶縁部材９５を介在させて、正極集電部材９１及び負極集電部材９２を溶接前封口蓋４０Ｂにそれぞれ固定する。その後、正極集電部材９１に電極体５０の正極板５１を、負極集電部材９２に負極板５２をそれぞれ接合して、溶接前封口蓋４０Ｂに電極体５０を固定する。
【００５０】
その後、溶接前封口蓋４０Ｂに固定した電極体５０を上述の溶接前ケース本体部材３０Ｂ内に収容しつつ、この溶接前ケース本体部材３０Ｂの開口３５を塞ぐように、溶接前ケース本体部材３０Ｂと溶接前封口蓋４０Ｂとを重ねる（図８参照）。
このように溶接前ケース本体部材３０Ｂと溶接前封口蓋４０Ｂとを重ねて配置することにより、前述した収容空間ＣＳ１及び部材間空間ＣＳ２が形成される。さらに、溶接前ケース本体部材３０Ｂの当接面３４Ａ及び面Ｍ３と、溶接前封口蓋４０Ｂの当接面４４Ａ、面Ｍ４及び面Ｍ５との間に、外部から部材間空間ＣＳ２に至る経路Ｍが形成される。この経路Ｍは、当接面３４Ａ及び当接面４４Ａに挟まれてなる当接経路ＭＡと、面Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５に囲まれた経路空間ＭＣとからなる。
【００５１】
従って、溶接前ケース本体部材３０Ｂは、当接面３４Ａ及び面Ｍ３をなし、経路Ｍを構成する本体経路構成部３６を有する（図８参照）。また、溶接前封口蓋４０Ｂは、当接面４４Ａ、面Ｍ４及び面Ｍ５をなし、経路Ｍを構成する蓋経路構成部４６を有する（図８参照）。また、溶接前本体離間面３４Ｓと溶接前蓋離間面４４Ｓとは、溶接前部材間空間ＣＢを形成している。この溶接前部材間空間ＣＢの一部（図８において右側部分）は、溶接後も残る部材間空間ＣＳ２となる。一方、他の一部（図８において左側部分である経路空間ＭＣ）は、溶接時に当接経路ＭＡと共に消滅する。
【００５２】
次に、溶接工程について、図８，９を参照しつつ説明する。
この溶接工程では、溶接前ケース本体部材３０Ｂと溶接前封口蓋４０Ｂとの間に、一周にわたってレーザビームＬＢを照射して環状に溶接部２０を形成する。
具体的には、図８に示すように、重ねて配置した溶接前ケース本体部材３０Ｂ，溶接前封口蓋４０Ｂの外部側（図８中、左側）から、溶接前ケース本体部材３０Ｂの本体経路構成部３６、及び、溶接前封口蓋４０Ｂの蓋経路構成部４６に向けて、レーザビームＬＢを照射する。この際、レーザビームＬＢによって生じる溶融部２０Ｂ（次述）が部材間空間ＣＳ２まで到達するように、レーザビームＬＢの強度等を調整して照射する。
【００５３】
レーザビームＬＢを照射すると、図９（ａ）に示すように、本体経路構成部３６、及び、蓋経路構成部４６が溶け込み、楔状に金属が溶融した溶融部２０Ｂが、図９中、左側から右側に向けて延びる。その後、図２に示すように、この溶融部２０Ｂが固化して溶接部２０となるときに、この溶融部２０Ｂにおいて、ヒケ（先に固化した溶融部２０Ｂの表面が、遅れて固化する溶融部２０Ｂの内部の収縮によって凹む現象）が生じる。具体的には、部材間空間ＣＳ２に到達した溶融部２０Ｂの表面が、この部材間空間ＣＳ２の気体によって冷却され固化して皮膜状になり、その後、溶融部２０Ｂの内部が収縮してヒケが生じる。これにより、Ｒ面２３Ｒをなして部材間空間ＣＳ２に面するＲ状窪み部２３が溶接部２０に形成される（図２参照）。
かくして、レーザビームＬＢにより、ケース本体部材３０と封口蓋４０とを溶接した、環状の溶接部２０で溶接した電池ケース１０ができあがる。
【００５４】
その後、電池ケース１０内に第３貫通孔４９を通じて図示しない電解液を注入し、安全弁９７を第３貫通孔４９に封着する。かくして、本実施形態１にかかる電池１ができあがる（図１参照）。
【００５５】
以上のように、本実施形態１にかかる電池１の製造方法によれば、上述の配置工程と溶接工程とを備えるので、溶接部２０の先端部分にＲ状窪み部２１を適切に形成した電池１を製造することができる。
【００５６】
ところで、溶接部２０の境界部２２に接する本体隣接面３２Ｎと蓋隣接面４２Ｎとの間の間隔が大きいほど、境界部２２に生じるＲ状窪み部２３の曲率半径ｒも大きくなる。
本実施形態１にかかる電池１の製造方法では、溶接前ケース本体部材３０Ｂが、溶接後に本体隣接面３２Ｎとされる部位を含む溶接前本体離間面３４Ｓを有し、溶接前封口蓋４０Ｂが、溶接後に蓋隣接面４２Ｎとされる部位を含む溶接前蓋離間面４４Ｓを有する。また、溶接工程では、溶融部２０Ｂを部材間空間ＣＳ２まで到達させる。このため、ビーム条件のばらつき等によって溶融部２０Ｂ（溶接部２０）の深さなど寸法や形状に変動が生じても、溶接後の本体隣接面３２Ｎと蓋隣接面４２Ｎとの間には部材間空間ＣＳ２が存在する。従って、部材間空間ＣＳ２を設けないで、溶融部２０Ｂを内部空間ＣＳ（収容空間ＣＳ１）まで到達させた場合に比べて、形成されるＲ状窪み部２３の大きさの変動を抑えた電池１を製造することができる。
【００５７】
特に、本実施形態１では、溶接前本体離間面３４Ｓと溶接前蓋離間面４４Ｓとが互いに平行に対向している。このため、溶融部２０Ｂ（溶接部２０）の寸法や形状が変動した場合でも、溶接後の本体離間面３４Ｓと蓋離間面４４Ｓとの間の間隔がどこでも等しいので、曲率半径ｒが揃ったＲ状窪み部２３を形成することができる。
【００５８】
また、本実施形態１の溶接工程では、互いに当接させた本体経路構成部３６及び蓋経路構成部４６に向けてレーザビームＬＢを照射するので、離間している本体経路構成部及び蓋経路構成部にレーザビームＬＢを照射するよりも、レーザビームＬＢによる電池ケース１０の内部の影響をなくして、適切に溶かすことができる。
【００５９】
（実施形態２）
本実施形態２にかかる車両１００は、前述した電池１を複数含むバッテリパック１１０を搭載したものである。具体的には、図１０に示すように、車両１００は、エンジン１４０、フロントモータ１２０及びリアモータ１３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両１００は、車体１９０、エンジン１４０、これに取り付けられたフロントモータ１２０、リアモータ１３０、ケーブル１５０、インバータ１６０、及び、矩形箱形状のバッテリパック１１０を有している。このうちバッテリパック１１０は、前述した電池１を複数収容してなる。
【００６０】
本実施形態２にかかる車両１００は、溶接部２０におけるクラックの発生を抑制した電池１を搭載しているので、信頼性の高い車両１００とすることができる。
【００６１】
以上において、本発明を実施形態１及び実施形態２に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１では、矩形箱状の電池ケースとしたが、例えば、円筒形状の電池ケースとしても良い。また、溶接前ケース本体部材と溶接前封口蓋とを重ねて配置したが、例えば、これらを突き合わせて配置したり、溶接前ケース本体部材のなす開口内に溶接前封口蓋を挿入して配置しても良い。また、捲回型の電極体を示したが、正極板と負極板との間にセパレータを介在させて積層した積層型の電極体としても良い。さらに、溶接工程において、レーザビームＬＢを用いたが、例えば、電子ビームでも良い。
【００６２】
また、溶接前ケース本体部材３０Ｂ及び溶接前封口蓋４０Ｂが離間してなす溶接前部材間空間ＣＢの断面形状として、矩形状のものを示した（図８参照）。しかし、例えば、溶接前部材間空間ＣＢの断面形状を、三角形状（図１１（ａ）参照）や半円形状（図１１（ｂ）参照）としても良い。また、溶接前ケース本体部材３０Ｂの端面３４に対して、溶接前封口蓋４０Ｂが当接面４４Ａの一カ所で当接している形態を示した。しかし、図１１（ｃ）に示すように、例えば、溶接前封口蓋４０Ｂを、経路をなす第１当接面３４４Ａに加えて、経路をなさない第２当接面３４４Ｚの２カ所で、溶接前ケース本体部材３３０Ｂの端面３３４に当接する形態にしても良い。さらに、実施形態１では、溶接前封口蓋４０Ｂ側に、当接面４４Ａ、溶接前蓋離間面４４Ｓ及び面Ｍ５を設けた形態を示した（図８参照）。しかし、これとは逆に、溶接前ケース本体部材４３０Ｂ側に、当接面４３４Ａ、溶接前本体離間面４３４Ｓ及び面Ｍ６を設けた形態としても良い（図１１（ｄ）参照）。なお、このような形態は、配置工程において、溶接前ケース本体部材４３０Ｂのなす開口内に溶接封口蓋４４０Ｂを挿入して配置する場合に用いられる。
【００６３】
また、実施形態１では、溶接前ケース本体部材３０Ｂの当接面３４Ａと、溶接前封口蓋４０Ｂの当接面４４Ａとを、図８中、上下方向に当接させる形態の溶接前ケース本体部材３０Ｂ及び溶接前封口蓋４０Ｂを用いた（図８参照）。しかし、例えば、図１１（ｅ）に示すように、図１１（ｅ）中、左右方向に、当接面５３４Ａと当接面５４４Ａとを当接させる形態の溶接前ケース本体部材５３０Ｂ及び溶接前封口蓋５４０Ｂを用いても良い。この場合、図１１（ｅ）に示すように、上方からレーザビームＬＢを照射する。
【００６４】
また、実施形態１では、収容空間ＣＳ１と溶接前部材間空間ＣＢとの間に、溶接前ケース本体部材３０Ｂと溶接前封口蓋４０Ｂとが当接した形態を示した（図８参照）。しかしながら、例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、収容空間ＣＳ１と溶接前部材間空間ＣＢとの間に、溶接前ケース本体部材６３０Ｂ，７３０Ｂと溶接前封口蓋６４０Ｂ，７４０Ｂとが離間している形態でも良い。さらに、実施形態１では、経路Ｍにおいて、溶接前ケース本体部材３０Ｂ（当接面３４Ａ）と溶接前封口蓋４０Ｂ（当接面４４Ａ）が当接してなる当接経路ＭＡを有する形態を示した（図８参照）。しかし、例えば、図１３に示すように、溶接前ケース本体部材８３０Ｂと、溶接前封口蓋８４０Ｂとが離間している離間経路ＭＢを有する形態でも良い。この場合、例えば、図１３に示すように、図１３中、左上から右下に向けて斜めにレーザビームＬＢを照射して、本体経路構成部８３６と蓋経路構成部８４６をそれぞれ溶融させる。
【符号の説明】
【００６５】
１  電池（密閉型電池）
１０  電池ケース
２０  溶接部
２０Ｂ  溶融部
２２  境界部
２３  Ｒ状窪み部
２３Ｒ  Ｒ面
３０  ケース本体部材（第１部材）
３０Ｂ，３３０Ｂ，４３０Ｂ，５３０Ｂ，６３０Ｂ，７３０Ｂ，８３０Ｂ  溶接前ケース本体部材（溶接前第１部材）
３１  本体表面（（第１部材の）表面）
３２  本体内表面（第１内表面）
３２Ｆ  本体収容面（第１収容面）
３２Ｎ  本体隣接面（第１隣接面）
３４Ｓ，４３４Ｓ  溶接前本体離間面（溶接前第１離間面）
３６，８３６  本体経路構成部（第１経路構成部）
４０  封口蓋（第２部材）
４０Ｂ，１４０Ｂ，２４０Ｂ，３４０Ｂ，４４０Ｂ，５４０Ｂ，６４０Ｂ，７４０Ｂ，８４０Ｂ  溶接前封口蓋（溶接前第２部材）
４１  蓋表面（（第２部材の）表面）
４２  蓋内表面（第２内表面）
４２Ｆ  蓋収容面（第２収容面）
４２Ｎ  蓋隣接面（第２隣接面）
４４Ｓ  溶接前蓋離間面（溶接前第２離間面）
４６，８４６  蓋経路構成部（第２経路構成部）
５０  電極体
１００  車両
ＣＳ  内部空間
ＣＳ１  収容空間
ＣＳ２  部材間空間
ＬＢ  レーザビーム
Ｍ  経路
ｒ  （Ｒ面の）曲率半径
【図１】
2012104414.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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