(57)【要約】【課題】複数の電池を接続させる場合にその誤接続を構造的に防止する。【解決手段】電池筐体４から突出した正極端子５及び負極端子６を有する複数の単電池２同士の端子間をバスバー３を用いて電気的に接続して構成される組電池であって、前記正極端子５の外形形状及び前記負極端子６の外形形状が互いに異なるとともに、前記バスバー３が、前記正極端子５の外形形状に対応した正極端子嵌合部３２ａ及び前記負極端子６の外形形状に対応した負極端子嵌合部３２ｂを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池筐体から突出した正極端子及び負極端子を有する複数の単電池同士の端子間をバスバーを用いて電気的に接続して構成される組電池であって、
前記正極端子の外形形状及び前記負極端子の外形形状が互いに異なるとともに、
前記バスバーが、前記正極端子の外形形状に対応した正極端子嵌合部及び前記負極端子の外形形状に対応した負極端子嵌合部を有することを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記正極端子が、前記正極端子嵌合部が嵌合する平面視概略矩形状をなすものであり、
前記負極端子が、前記負極端子嵌合部が嵌合する平面視概略矩形状をなすものであり、
前記正極端子の幅と、前記負極端子の幅とが互いに異なることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項３】
前記正極端子又は前記正極端子の周囲に設けられた正極側絶縁枠体のうち高い方の正極側最大高さと、前記負極端子又は前記負極端子の周囲に設けられた負極側絶縁枠体のうち高い方の負極側最大高さとが互いに異なり、
前記正極端子嵌合部が前記正極側最大高さに対応した形状を有し、前記負極端子嵌合部が前記負極側最大高さに対応した形状を有することを特徴とする請求項１又は２記載の組電池。
【請求項４】
前記正極端子の周囲に設けられた正極側絶縁枠体又は前記負極端子の周囲に設けられた負極側絶縁枠体のうち、幅の小さい端子の周囲に設けられた絶縁枠体の高さと、他方の絶縁枠体の高さとが互いに異なり、
前記正極端子嵌合部及び前記負極端子嵌合部が、前記それぞれの絶縁枠体の高さに対応した形状を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の組電池。
【請求項５】
前記正極端子の断面積／電気抵抗率の値と、前記負極端子の断面積／電気抵抗率の値とが略同一であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の組電池。
【請求項６】
前記正極端子がアルミニウムであり、前記負極端子が銅であり、
前記正極端子の断面積が、前記負極端子の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池の端子間をバスバーにより接続した組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車などの電動車両に搭載される電池は、その駆動に必要な電力を満たすために、複数の単電池を直列又は並列に接続して構成される組電池が用いられている。そして、この組電池は、単電池を複数個配列し、互いに隣接する単電池の端子間をバスバー（接続桿）で接続する構成とされている。
【０００３】
ここで、単電池は、特許文献１に示すように、概略直方体形状の電池筐体の上面から突出した正極端子及び負極端子を有し、それら正極端子及び負極端子は、互いに同一形状とされており、また、電池筐体の中心面に対して対称形状とされている。
【０００４】
ところが、複数個の単電池を配列して組電池を組み立てる場合において、一部の単電池が逆向きに配置されている場合には、正極端子及び負極端子が電池筐体の中心面に対して対称形状とされていることから、逆向きに配置されていることが分かりにくいという問題がある。また、誤って配置された端子間にバスバーを通常通りに接続させることができてしまうという問題がある。このようなことから、組電池を組み立てる場合に単電池の正極端子及び負極端子を逆に接続してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７２３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであって、複数の単電池をバスバーで接続する際にそれらの誤接続を構造的に防止することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る組電池は、電池筐体から突出した正極端子及び負極端子を有する複数の単電池同士の端子間をバスバーを用いて電気的に接続して構成される組電池であって、前記正極端子の外形形状及び前記負極端子の外形形状が互いに異なるとともに、前記バスバーが、前記正極端子の外形形状に対応した正極端子嵌合部及び前記負極端子の外形形状に対応した負極端子嵌合部を有することを特徴とする。
【０００８】
前記正極端子が、前記正極端子嵌合部が嵌合する平面視概略矩形状をなすものであり、前記負極端子が、前記負極端子嵌合部が嵌合する平面視概略矩形状をなすものであり、前記正極端子の幅と、前記負極端子の幅とが互いに異なることが望ましい。
【０００９】
前記正極端子又は前記正極端子の周囲に設けられた正極側絶縁枠体のうち高い方の正極側最大高さと、前記負極端子又は前記負極端子の周囲に設けられた負極側絶縁枠体のうち高い方の負極側最大高さとが互いに異なり、前記正極端子嵌合部が前記正極側最大高さに対応した形状を有し、前記負極端子嵌合部が前記負極側最大高さに対応した形状を有することが望ましい。
【００１０】
前記正極端子の周囲に設けられた正極側絶縁枠体又は前記負極端子の周囲に設けられた負極側絶縁枠体のうち、幅の小さい端子の周囲に設けられた絶縁枠体の高さと、他方の絶縁枠体の高さとが互いに異なり、前記正極端子嵌合部及び前記負極端子嵌合部が、前記それぞれの絶縁枠体の高さに対応した形状を有することが望ましい。
【００１１】
前記正極端子の断面積／電気抵抗率の値と、前記負極端子の断面積／電気抵抗率の値とが略同一であることが望ましい。
【００１２】
前記正極端子がアルミニウムであり、前記負極端子が銅であり、前記正極端子の断面積が、前記負極端子の断面積よりも大きいことが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明によれば、正極端子の外形形状と負極端子の外形形状を互いに異ならせるとともに、バスバーが正極端子の外形形状に対応した正極端子嵌合部及び負極端子の外形形状に対応した負極端子嵌合部を有することから、複数の単電池をバスバーで接続する際にそれらの誤接続を構造的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における組電池を示す斜視図。
【図２】同実施形態の単電池の構造を示す斜視図。
【図３】同実施形態の単電池の構造を示す平面図及び側面図。
【図４】同実施形態のバスバーの構造を示す斜視図及び側面図。
【図５】同実施形態において負極端子同士が隣接した場合の誤接続を示す斜視図及び概要図。
【図６】同実施形態において正極端子同士が隣接した場合の誤接続を示す斜視図及び概要図。
【図７】同実施形態において正常に接続された場合を示す斜視図及び概要図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る組電池の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態に係る組電池１００は、例えばハイブリッド電気自動車といった電気自動車等に搭載されるものであり、図１に示すように、例えばリチウムイオン電池等の非水電解液二次電池（以下、「単電池２」という。）を複数個配列し、隣接する単電池２の端子５、６間をバスバー３（接続桿）で接続して構成されるものである。
【００１７】
単電池２は角形電池であり、図１〜図３に示すように、全体として扁平な概略直方体形状の電池筐体４と、当該電池筐体４の上面から突出して設けられた正極端子５及び負極端子６とを有する。電池筐体４は、平面視矩形状の開口部を有する金属製の筐体本体部４１と、当該筐体本体部４１の開口部を閉塞する平板状の筐体蓋部４２とを有する。なお、複数の単電池２を配列する場合には、電池筐体４をその短手方向（厚み方向）に並べて配置される。
【００１８】
また、電池筐体４の内部には、正極活物質を塗布した箔状正極板と負極活物質を塗布した箔状負極板とをセパレータを挟んで巻回して構成された発電要素（不図示）と、当該発電要素の一方側面において当該発電要素の箔状正極板に溶接された正極集電体（不図示）と、前記発電要素の他方側面において前記発電要素の箔状負極板に溶接された負極集電体（不図示）とが収容されている。
【００１９】
電池筐体４の上面から突出して設けられた正極端子５は、電池筐体４に収容された正極集電体に電気的に接続されるものであり、電池筐体４における筐体蓋部４２の上面に設けられた平面視概略矩形状の正極プレート端子部５１と、当該正極プレート端子部５１から上方に延出して設けられた正極ねじ端子部５２とを有する。また、正極プレート端子部５１の周囲には、正極側絶縁枠体５３が設けられている。この正極側絶縁枠体５３は、正極プレート端子部５１の上面を除く側面を覆っている。
【００２０】
電池筐体４の上面から突出して設けられた負極端子６は、電池筐体４に収容された負極集電体に電気的に接続されるものであり、電池筐体４における筐体蓋部４２の上面に設けられた平面視概略矩形状の負極プレート端子部６１と、当該負極プレート端子部６１から上方に延出して設けられた負極ねじ端子部６２とを有する。また、負極プレート端子部６１の周囲には、負極側絶縁枠体６３が設けられている。この負極側絶縁枠体６３は、負極プレート端子部６１の上面を除く側面を覆っている。
【００２１】
また、正極プレート端子部５１の上面及び負極プレート端子部６１の上面の高さは略同一であり、つまり、正極プレート端子部５１の上面及び負極プレート端子部６１の上面は、略同一の水平面上に位置している。さらに、正極端子５の正極ねじ端子部５２及び負極端子６の負極ねじ端子部６２は、略同一形状であり、電池筐体４の中心面に対して対称位置に設けられている（図３参照）。
【００２２】
しかして本実施形態の正極端子５及び負極端子６は、正極プレート端子部５１の幅が負極プレート端子部６１の幅よりも大きく構成されているとともに、正極プレート端子部５１がアルミニウムから形成されており、負極プレート端子部６１が銅から形成されている。なお、本実施形態では、正極プレート端子部５１の長手方向長さと負極プレート端子部６１の長手方向長さとは略同一である。ここでプレート端子部の長手方向長さとは、電池筐体４の長手方向に沿った方向の長さである。なお、本実施形態では、各プレート端子部５１、６１の厚さは略同一であり、各プレート端子部５１、６１の幅が異なることにより、それらの断面積も異なっている。
【００２３】
そして、正極プレート端子部５１の幅と負極プレート端子部６１の幅とは、正極プレート端子部５１の断面積及び当該正極プレート端子部５１の材質（アルミニウム）の電気抵抗率の比（断面積／電気抵抗率）と、負極プレート端子部６１の断面積及び当該負極プレート端子部６１の材質（銅）の電気抵抗率の比（断面積／電気抵抗率）とが略同一となるように、決められる。このように、正極プレート端子部５１の断面積／電気抵抗率の値及び負極プレート端子部６１の断面積／電気抵抗率の値とを同一にすることによって、正極プレート端子部５１及び負極プレート端子部６１の発熱量を均一化することができる。
【００２４】
バスバー（接続桿）３は、図４に示すように、前記正極プレート端子部５１の上面及び前記負極プレート端子部６１の上面に接触してそれらを電気的に接続する平板状をなす接続導体３１と、この接続導体３１の上面及び下面を除く側面を覆う絶縁枠体３２とを有している。
【００２５】
接続導体３１は、平面視概略矩形状をなす金属製のものであり、互いに隣接配置された単電池２の正極ねじ端子部５２及び負極ねじ端子部６２が挿通する２つの貫通孔３１ａ、３１ｂが両端部に設けられている。そして、この接続導体３１の貫通孔３１ａ、３１ｂに正極ねじ端子部５２又は負極ねじ端子部６２が挿通された状態で、接続導体３１の上面に延出している正極ねじ端子部５２又は負極ねじ端子部６２にナット部材７が螺合されることによって、接続導体３１の下面が正極プレート端子部５１の上面又は負極プレート端子部６１の上面に押圧接触する。
【００２６】
絶縁枠体３２は、正極端子５における正極プレート端子部５１の外形形状に対応した正極端子嵌合部３２ａと、負極端子６における負極プレート端子部６１の外形形状に対応した負極端子嵌合部３２ｂとを有する。
【００２７】
具体的に絶縁枠体３２は、接続導体３１を囲った状態において当該接続導体３１の下面よりも下側に延びる下側壁部３２１を有しており、当該下側壁部３２１に正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子嵌合部３２ｂが形成されている。つまり、本実施形態では、接続導体３１は平板状のまま加工を施すことなく、絶縁枠体３２の下側壁部３２１に加工を施すことで、正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子嵌合部３２ｂを形成し、製造コストを削減している。
【００２８】
正極端子嵌合部３２ａは、側面視において正極プレート端子部５１の外形形状に対応する形状を有する凹部であり、その凹部形状は、正極プレート端子部５１及び正極側絶縁枠体５３の幅方向寸法と略同一又は若干大きい寸法の凹部である。また、凹部の深さは、接続導体３１の下面が正極プレート端子部５１の上面に接触する深さであれば良い。この正極端子嵌合部３２ａが正極プレート端子部５１に嵌合又は若干の遊びを持って嵌合することにより、正極プレート端子部５１の上面と接続導体３１の下面とが接触する。
【００２９】
負極端子嵌合部３２ｂは、側面視において負極プレート端子部６１の外形形状に対応する形状を有する凹部であり、その凹部形状は、負極プレート端子部６１及び負極側絶縁枠体６３の幅方向寸法と略同一又は若干大きい寸法の凹部である。つまり、負極端子嵌合部３２ｂである凹部の幅は、前記正極端子嵌合部３２ａである凹部の幅よりも小さくなるように形成されている。また、凹部の深さは、接続導体３１の下面が負極プレート端子部６１の上面に接触する深さであれば良い。この負極端子嵌合部３２ｂが負極プレート端子部６１に嵌合又は若干の遊びを持って嵌合することにより、負極プレート端子部６１の上面と接続導体３１の下面とが接触する。
【００３０】
さらに本実施形態では、負極端子嵌合部３２ｂの底面に、前記負極側絶縁枠体６３の上面に形成された突起部６３１（図３参照）に対応して凹まされた突起収容部３２ｃが形成されている。このように負極側絶縁枠体６３に形成された突起部６３１と負極端子嵌合部３２ｂに形成された突起収容部３２ｃとからなる凹凸構造により、負極端子６同士が隣接配置された場合の誤接続を防止する誤接続防止構造を構成している。なお、本実施形態の突起部６３１は、負極側絶縁枠体６３における内側壁に形成されており（図３参照）、この突起部６３１により、負極側絶縁枠体６３の高さ（負極側最大高さ）が正極側絶縁枠体５３の高さ（正極側最大高さ）よりも高くなる。また、負極端子嵌合部３２ｂに形成される突起収容部３２ｃは、突起部６３１の形状と完全に対応したものでなくても良く、図４に示すように、突起部６３１の長さ分負極端子嵌合部３２ｂの深さを深くして対応させておけばよい。
【００３１】
次にこのように構成した組電池において、（１）２つの単電池２の負極端子６同士が隣接した誤配置、（２）正極端子５同士が隣接した誤配置、及び、（３）正極端子５及び負極端子６が正しく隣り合った正常配置における各端子５、６及びバスバー３の位置関係について図５〜図７を参照して説明する。
【００３２】
（１）２つの単電池２の負極端子６同士が隣接した誤配置の場合
図５に示すように、負極端子６同士が隣接した場合において、当該２つの負極端子６にバスバー３を接続すると、バスバー３の負極端子嵌合部３２ｂに、正常に配置された負極プレート端子部６１が嵌合する前に、誤って配置された負極プレート端子部６１の突起部６３１が、バスバー３の正極端子嵌合部３２ａの底面に接触する。つまり、正常に配置された負極プレート端子部６１の突起部６３１が、負極端子嵌合部３２ｂに形成された突起収容部３２ｃに嵌合する前に、誤って配置された負極プレート端子部６１の突起部６３１が、正極端子嵌合部３２ａに干渉する。このため、バスバー３がぐらつき、斜めに配置されること等から誤配置であることが分かる。
【００３３】
なお、突起部６３１が形成されていない場合には、バスバー３の正極端子嵌合部３２ａ内に、誤配置された負極端子６が入り込むとともに、バスバー３の負極端子嵌合部３２ｂ内に、正常配置された負極端子６が入り込むことになる。つまり、負極端子６同士が隣接した場合には、誤接続か否を判断しにくいという問題がある。このような場合に、負極プレート端子部６１側に突起部６３１を設けることで、上記の通り、単電池２の一部が逆向きに誤って配置されていることが構造的に分かる。
【００３４】
（２）２つの単電池２の正極端子５同士が隣接した誤配置の場合
図６に示すように、正極端子５同士が隣接した場合において、当該２つの正極端子５にバスバー３を接続すると、バスバー３の正極端子嵌合部３２ａに正常に配置された正極プレート端子部５１が嵌合する前に、誤って配置された正極プレート端子部５１が、当該正極プレート端子部５１の幅寸法よりも小さい負極端子嵌合部３２ｂに嵌らない。このため、バスバー３がぐらつき、斜めに配置されること等から誤配置であることが分かる。
【００３５】
（３）２つの単電池２の正極端子５及び負極端子６が正しく隣り合った正常配置の場合
図７に示すように、正極端子５及び負極端子６が隣接した場合において、それら正極端子５及び負極端子６にバスバー３を接続すると、バスバー３の正極端子嵌合部３２ａに正極プレート端子部５１が嵌合し、バスバー３の負極端子嵌合部３２ｂに負極プレート端子部６１が嵌合するとともに、負極側絶縁枠体６３に設けられた突起部６３１が負極端子嵌合部３２ｂに設けられた突起収容部３２ｃに嵌合する。このように正しく嵌合した場合、正極プレート端子部５１の上面及び負極プレート端子部６１の上面の高さが同一であることから、バスバー３は水平方向に沿った姿勢となる。そして、各嵌合部３２ａ、３２ｂが各プレート端子部５１、６１に嵌合した後、各ねじ端子部５２、６２にナット部材７を螺合させてバスバー３をプレート端子部５１、６１に押圧固定して組電池１００が構成される（図１参照）。
【００３６】
このように構成した本実施形態に係る電池１００によれば、正極端子５の外形形状と負極端子６の外形形状を互いに異ならせるとともに、バスバー３が正極端子５の外形形状に対応した正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子６の外形形状に対応した負極端子嵌合部３２ｂを有することから、一部の単電池２が逆向きに誤って配置されている場合、誤って配置された単電池２の正極端子５又は負極端子６とバスバー３の正極端子嵌合部３２ａ又は負極端子嵌合部３２ｂとが嵌合しない。これにより、単電池２の一部が逆向きに誤って配置されていることが構造的に分かるので、組電池１００における単電池２の誤接続を防止することができる。
【００３７】
また、正極端子５が平面視概略矩形状をなすものであり、負極端子６が平面視概略矩形状をなすものであり、正極端子５の幅と負極端子６の幅とが互いに異なることから、正極端子５及び負極端子６の構成を簡略化することができるとともに、それらの正極プレート端子部５１及び負極プレート端子部６１に嵌合する正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子嵌合部３２ｂの構成も簡略化することができる。つまり、正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子嵌合部３２ｂの形状を凹形状とするだけで良い。また、正極プレート端子部５１の幅と負極プレート端子部６１の幅とを異ならせればよいので、その他の電池構成部品の構造を変更する必要が無く、従来の電池構成部品を汎用することができる。
【００３８】
さらに、負極側絶縁枠体６３の上面に突起部６３１を形成して、負極側絶縁枠体６３の負極側最大高さを正極側絶縁枠体５３の正極側最大高さよりも高くして、負極端子嵌合部３２ｂに突起部６３１に対応した突起収容部３２ｃを形成しているので、正極端子５同士が隣接した誤配置及び負極端子６が隣接した誤配置のいずれにおいてもバスバー３が隣接する端子同士に嵌合しなくなるので、組電池１００における単電池２の誤接続をより一層防止することができる。ここで、負極プレート端子部６１の周囲に設けられた負極側絶縁枠体６３に突起部６３１を設けて絶縁枠体同士の高さを異ならせているので、端子同士の高さを異ならせるよりも設計、製造が容易になり、正極端子５及び負極端子６の設計、ねじ端子部５２、６２の設計をできるだけ共通化することができる。
【００３９】
また、正極プレート端子部５１をアルミニウムから形成し、負極プレート端子部６１を銅から形成するとともに、正極プレート端子部５１の断面積／電気抵抗率と負極プレート端子部６１の断面積／電気抵抗率と略同一にすることで、正極プレート端子部５１の幅と負極プレート端子部６１の幅とを異ならせる構成としているので、正極端子及び負極端子の発熱量を均一化及び組電池における単電池の誤接続防止を一挙に実現することができる。
【００４０】
さらに、正極端子の正極プレート端子部をアルミニウム製とすることで、銅に比べて材料コストが安く、比重の軽いアルミニウムを多用する構造とし、単電池及び組電池を安価にしつつ軽量化することができる。
【００４１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００４２】
例えば、前記実施形態では、正極プレート端子部５１の幅が負極プレート端子部６１の幅よりも大きく構成されているが、誤接続防止の観点から言えば、負極プレート端子部６１の幅が正極プレート端子部５１の幅よりも大きく構成されているものであっても良い。この場合には、正極側絶縁枠体５３に突起部６３１を設け、正極端子嵌合部３２ａに突起収容部を形成することで、２つの単電池２の正極端子５同士が隣接した誤配置を容易に判断することができる。
【００４３】
また、前記実施形態では、プレート端子部５１、５２及びバスバー３の構成を簡略化するとともに製造コストを削減するために、バスバー３の絶縁枠体３２に嵌合部を形成する構成としているが、バスバー３の接続導体３１に嵌合部を形成しても良い。また、プレート端子部に突起部６３１を設けることで正極側最大高さと負極側最大高さを互いに異ならせるとともに、接続導体３１に当該突起部６３１に対応する突起収容部を形成しても良い。
【００４４】
さらに、前記実施形態ではプレート端子部５１、５２の幅寸法を互いに異ならせる構成の他、各端子５、６が誤配置された場合に、バスバー３の各嵌合部３２ａ、３２ｂが、各端子５、６に嵌らない形状であれば良く、例えば、正極端子５及び負極端子６のサイズを異ならせる構成、プレート端子部５１、６１の高さを異ならせる構成、正極側絶縁枠体５３及び負極側絶縁枠体６３の形状を異ならせる等、種々の構成を採用することができる。また、各端子がねじ端子部５２、６２を有さない構成としても良い。
【００４５】
その上、正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子嵌合部３２ｂがそれぞれ正極端子５及び負極端子６の外形形状に対応して形成されるとは、正極端子嵌合部３２ａ及び負極端子嵌合部３２ｂに誤配置された端子が嵌らない形状で形成されていれば良く、正常配置された端子のサイズと同一サイズの嵌合部でなくとも、正常配置された端子に隙間をもって嵌るものであっても良い。
【００４６】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１００・・・組電池
２・・・単電池
３・・・バスバー
３２ａ・・・正極端子嵌合部
３２ｂ・・・負極端子嵌合部
４・・・電池筐体
５・・・正極端子
５１・・・正極プレート端子部
５３・・・正極側絶縁枠体
６・・・負極端子
６１・・・負極プレート端子部
６３・・・負極側絶縁枠体
６３１・・・突起部
【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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