(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を収納した電池缶に、電解液を注液するための電池の電解液供給方法であって、
前記電池缶に注液される全電解液を所定量ずつに分割計量してカップ部材内に供給する工程と、
前記カップ部材と前記電池缶の開口部とを相対的に近接させる工程と、
前記カップ部材と前記電池缶を収容する注液ブース内を減圧する工程と、
前記カップ部材を上下方向に旋回させて前記カップ部材の上部に設けられた開口部から前記電池缶内に前記所定量の電解液を注液する工程と、
前記注液ブース内を大気に開放する工程と、
前記各工程を分割回数だけ繰り返すことにより、前記電池缶に前記全電解液を注液する工程と、
を有することを特徴とする電池の電解液供給方法。
【請求項２】
請求項１記載の電解液供給方法において、前記カップ部材の前記開口部に形成される先鋭状注液部、または、前記カップ部材の前記開口部に装着される針状部材を介して、前記電池缶内に前記所定量の電解液を注液することを特徴とする電池の電解液供給方法。
【請求項３】
正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を収納した電池缶に、電解液を注液するための電池の電解液供給装置であって、
前記電解液を所定量ずつ供給可能な計量手段と、
上部に電解液導出入用開口を有し、前記計量手段から前記開口を介して前記所定量の電解液が供給されるカップ部材と、
前記カップ部材内の前記所定量の電解液を前記開口を介して前記電池缶に注液するために、前記カップ部材を上下方向に旋回させる旋回手段と、
前記カップ部材から前記電池缶に前記電解液を注液する際に、前記カップ部材および前記電池缶を減圧状態に維持するための注液ブースと、
を備えることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項４】
請求項３記載の電解液供給装置において、前記カップ部材を前記電池缶に対して昇降させる昇降手段を備えることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項５】
請求項３記載の電解液供給装置において、前記カップ部材の前記開口端部には、前記所定量の電解液を前記電池缶に注液するための先鋭状注液部が突出形成されることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項６】
請求項３記載の電解液供給装置において、前記カップ部材の前記開口端部には、前記所定量の電解液を前記電池缶に注液するための針状部材が装着されることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項７】
請求項６記載の電解液供給装置において、前記針状部材は、前記カップ部材の前記開口端部との間に間隙を有して配置されることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項８】
請求項３記載の電解液供給装置において、前記カップ部材は、任意の数だけ配置される前記電池缶に対応して複数設けられており、
前記旋回手段は、単一の駆動源と、
前記単一の駆動源の作用下に前記複数のカップ部材を一体的に旋回させるリンクと、
を備えることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【請求項９】
請求項３記載の電解液供給装置において、前記注液ブースは、前記電池缶を収容可能な第１減圧ブースと、
前記第１減圧ブースの上部に密着する第２減圧ブースと、
を備えることを特徴とする電池の電解液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を収納した電池缶に、電解液を供給するための電池の電解液供給方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電池の組立工程において、正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群を電池缶内に収納した後、この電池缶内に電解液を注液する作業が行われている。
【０００３】
この種の注液作業を効率的に行うために、従来から種々の方法が提案されている。例えば、電池缶にキャップを被せ、このキャップを介して真空ポンプにより前記電池缶内の空気を排出して減圧状態にし、該電池缶内に電解液を注入する方法（特開昭６１−１７１０６１号公報参照）や、電池缶内に電解液を注液した後、加圧状態にし、次いで、常圧に戻す方法（特開平４−１８４８６１号公報参照）等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、電池缶内に電解液を注液するために、通常、ロート状注液ノズルが使用されている。このため、特に含浸性が低く上方が開口されている電池缶では、電解液の飛散等が生じ易くなり、前記電解液を短時間で注液することができないという問題がある。
【０００５】
さらに、ロート状注液ノズルを使用する際には、所定量の電解液を貯留するリザーブタンクと前記ロート状注液ノズルとを連通および遮断するための開閉バルブが必要となる。これにより、開閉バルブ内に電解液が残り易く、電池缶に所定量の電解液を確実に注液することができず、しかも前記開閉用バルブ内の電解液が不要に滴下するという問題が指摘されている。また、注液作業を効率化するために、複数個の電池缶に同時に電解液を注液する場合、各電池缶に対応して複数の開閉バルブを用意しなければならず、設備費が相当に高騰するという問題もある。
【０００６】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、電解液を電池缶に迅速に注液するとともに、簡単な構成で、前記注液作業を高精度かつ効率的に遂行可能な電池の電解液供給方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、電池缶に注液される全電解液を所定量ずつに分割計量してカップ部材内に供給した後、注液ブース内が減圧された状態で、前記カップ部材を上下方向に旋回させて前記カップ部材の上部に設けられた開口部から該電池缶内に前記所定量の電解液が注液される。そして、上記の工程が分割回数だけ繰り返されることにより、電池缶に必要な全電解液が注液される。これにより、電解液の注液作業が効率的かつ円滑に遂行される。
【０００８】
また、本発明は、計量手段から電解液導出入用開口を介してカップ部材内に所定量の電解液が供給された後、前記カップ部材が旋回手段の作用下に上下方向に旋回されて該カップ部材内の前記所定量の電解液が前記開口から電池缶に注液される。このため、バルブを使用する際のように、電解液が不要に残留することがなく、また、前記電解液の注液後にカップ部材を逆方向に旋回するだけで液だれを阻止することができ、電池缶に対して所定量の電解液を高精度かつ効率的に注液することが可能になる。
【０００９】
しかも、カップ部材の旋回動作を制御し、例えば、旋回開始側より液量の少ない旋回終了側の旋回速度を速くすることにより、電解液の注液作業が円滑かつ迅速に遂行される。
【００１０】
また、カップ部材は、旋回手段を介して旋回するとともに、昇降手段の作用下に電池缶に対し昇降される。これにより、カップ部材は、電池缶に干渉することなく効率的に旋回でき、電解液の注液作業が確実かつ高精度に遂行される。さらに、カップ部材の開口端には、先鋭状注液部が突出形成されており、または、前記カップ部材の開口部に針状部材が装着されており、電解液の液切れ性が有効に向上する。
【００１１】
また、複数のカップ部材が設けられるとともに、旋回手段を構成する単一の駆動源の作用下にリンクを介して前記複数のカップ部材が一体的に旋回される。従って、簡単な構成で、複数のカップ部材を上下方向に旋回することが可能になり、構成の簡素化が容易に図られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る電解液供給方法が実施される第１の実施形態に係る電解液供給装置１０の概略側面図であり、図２は、この電解液供給装置１０の概略正面図であり、図３は、前記電解液供給装置１０の概略平面図である。
【００１３】
電解液供給装置１０により電解液が分割注液される電池１２は、図５に示すように、有底円筒形状の電池缶１４を有し、この電池缶１４内には、正極板と負極板がセパレータを挟んで巻回された極板群１６が絶縁板１８を介して挿入されている。電池缶１４は、ホルダ２０に設けられた複数（例えば、１０個）の孔部２２に挿入された状態で搬送される。このホルダ２０の下部には、プレート部２３が一体的に設けられ、このプレート部２３の矢印Ｘ方向両端部には、それぞれ切欠部２３ａ、２３ｂが形成される。
【００１４】
電解液供給装置１０は、図１〜図３に示すように、互いに平行して複数列、例えば、矢印Ｙ方向に４列に設定される第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄと、この第１電解液供給ステーション２４ａからこの第４電解液供給ステーション２４ｄに任意の数（最大１０個）の電池缶１４を順次搬送するとともに、前記第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに対応して前記電池缶１４を配置可能な電池缶搬送機構２６と、前記第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに対応して４列に配置されたそれぞれ複数の電池缶１４に電解液を所定量ずつ供給する注液機構２８とを備え、これらが基台３０に組み込まれている。
【００１５】
電池缶搬送機構２６は、第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに対応して４個のホルダ２０を順次搬送するものであり、図１および図２に示すように、矢印Ｙ方向に指向して基台３０に固着されるシリンダ３４を備える。シリンダ３４から延在するロッド３４ａに移動部材３６が固着され、この移動部材３６が前記シリンダ３４を介して矢印Ｙ方向に進退移動する。
【００１６】
移動部材３６の矢印Ｘ方向両端部には、上方に指向して揺動シリンダ３７が揺動自在に配設され、各揺動シリンダ３７から上方に延在するロッド３７ａには、それぞれ揺動爪３８が連結される。揺動爪３８には、各ホルダ２０のプレート部２３の切欠部２３ａ、２３ｂに係合自在な複数の突起部３８ａ、３８ｂが形成される。
【００１７】
注液機構２８は、第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに対応して配置され、電解液を所定量ずつ供給可能な計量手段４０と、この計量手段４０から所定量の電解液が供給される複数個のカップ部材４２と、このカップ部材４２内の電解液を電池缶１４に注液するために、前記カップ部材４２を上下方向に旋回させる旋回手段４４と、注液ブース４６とを備える。
【００１８】
計量手段４０は、矢印Ｘ方向に延在するガイド４７に沿って進退自在なロボット４８を備え、このロボット４８から矢印Ｙ方向に延在するアーム５０に計量ポンプ５２ａ〜５２ｄが装着される。計量ポンプ５２ａ〜５２ｄは、それぞれ管路５４を介して電解液が貯留された液タンク５６に連通するとともに、注液管５５が下方に向かって配置されている。
【００１９】
注液ブース４６は、各ホルダ２０が載置されるベース５８と、基台３０に固定される第１シリンダ（昇降手段）６０から上方に延在するロッド６０ａを介し昇降自在に保持されるとともに、第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに配置される全ての電池缶１４を収納可能な第１減圧ブース６２と、前記基台３０の上部に固着された第２シリンダ６４から下方に延在するロッド６４ａに固定されて昇降自在な第２減圧ブース６６とを備える。この第１減圧ブース６２または第２減圧ブース６６は、減圧発生源である真空ポンプ（図示せず）に連通する。
【００２０】
第１減圧ブース６２の内部上方には、第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに配置される全ての電池缶１４に対応し、実際上、各列１０個で４列の電池缶１４の数に対応して４０個のカップ部材４２が旋回自在に配設される。カップ部材４２は、濡れ性の低い材質、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成されており、図１に示すように、有底状を有して上部に電解液導出入用開口６８が設けられるとともに、前記開口６８の端部には、所定量の電解液を電池缶１４に注液するための先鋭状注液部７０が突出形成される。
【００２１】
図４に示すように、旋回手段４４は、第１減圧ブース６２の側部に固着されるモータ（駆動源）７２と、このモータ７２の作用下に複数個のカップ部材４２を一体的に旋回させるリンク７４とを備える。
【００２２】
リンク７４は、モータ７２の駆動軸７２ａに一端が固定される一方の第１リンク片７８を有し、この第１リンク片７８の他端に第１連結バー８０を介して一対の長尺リンク片８２が係合する。第１連結バー８０は、矢印Ｘ方向に延在して１列目に配置された各カップ部材４２の下端部に一体的に挿入固定され、この第１連結バー８０の端部に他方の第１リンク片７８が連結される。
【００２３】
長尺リンク片８２は、互いに平行して矢印Ｙ方向に延在しており、その途上に第１リンク片７８と平行リンクを構成する第２乃至第４リンク片８４、８６、８８の一端が第２乃至第４連結バー９０、９２、９４を介して係合する。第２乃至第４連結バー９０〜９４は、２列目〜４列目に配置された各カップ部材４２の下端部に一体的に挿入固定される。
【００２４】
このように構成される第１の実施形態に係る電解液供給装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２５】
第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄには、各ホルダ２０を介して、例えば、１０本ずつ４列に電池缶１４が配置されている。なお、第１電解液供給ステーション２４ａに配置されている電池缶１４は、第１回分の電解液が供給前の状態であり、第２電解液供給ステーション２４ｂに配置されている電池缶１４内には、第１回分の電解液が供給されており、第３および第４電解液供給ステーション２４ｃ、２４ｄに配置されているそれぞれの電池缶１４内には、第２回分および第３回分の電解液が供給されている。
【００２６】
そこで、先ず、計量手段４０を構成する計量ポンプ５２ａ〜５２ｄを介して各カップ部材４２内に液タンク５６内の電解液がそれぞれ所定の量ずつ注入される（図６参照）。具体的には、電池缶１４は、第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄに順次移送され、合計４回の注液工程で全電解液の注液が行われるものであり、４列に配置された各列のカップ部材４２内には、それぞれ第１回分〜第４回分の注液に必要な量の電解液が分割計量される。
【００２７】
そして、図２および図３において、左端部に配列されているカップ部材４２に対する注入が終了すると、計量ポンプ５２ａ〜５２ｄは、ロボット４８の作用下に矢印Ｘ方向にカップ部材４２の配置間隔分だけ移動する。
【００２８】
上記のように計量ポンプ５２ａ〜５２ｄが右側に向かって順次移動され、カップ部材４２に所定量ずつ電解液が注入されて全てのカップ部材４２に対する電解液の注入作業が終了する。
【００２９】
次いで、計量ポンプ５２ａ〜５２ｄが待機位置に移動した後、旋回手段４４を介してカップ部材４２を所定の角度まで旋回させる（図７参照）。すなわち、モータ７２の作用下に駆動軸７２ａが、図１０Ａ中、矢印Ａ方向に所定の角度まで回転されると、一方の第１リンク片７８が矢印Ｂ方向に揺動する。このため、第１リンク片７８に長尺リンク片８２を介して平行リンクを構成する第２乃至第４リンク片８４〜８８が、矢印Ｂ方向に一体的に揺動し、全てのカップ部材４２が、図７中、二点鎖線の位置から実線の位置（カップ部材４２内の電解液がこぼれない程度）まで旋回する。
【００３０】
そこで、第１シリンダ６０が駆動され、第１減圧ブース６２が下降される。これにより、図８に示すように、所定の旋回姿勢に維持されたカップ部材４２の開口６８は、それぞれ電池缶１４の上部開口に近接して配置される。そして、第２シリンダ６４が駆動されて第２減圧ブース６６が下降され、この第２減圧ブース６６が第１減圧ブース６２の上部に密着する。ここで、注液ブース４６内が所定の減圧状態に維持される。
【００３１】
この状態で、旋回手段４４を構成するモータ７２が駆動され、駆動軸７２ａが、図１０Ｂ中、矢印Ａ方向にさらに回転される。これにより、リンク７４を介して複数のカップ部材４２が一体的に旋回し、各カップ部材４２内の電解液が各電池缶１４内に注液される（図９参照）。電解液の注液が終了すると、注液ブース４６内が大気圧に戻された後、第１および第２シリンダ６０、６４が駆動されて第１および第２減圧ブース６２、６６が上昇して初期の位置に待機する。
【００３２】
次に、電池缶搬送機構２６を構成するそれぞれの揺動シリンダ３７が駆動され、一対の揺動爪３８が互いに近接する方向に揺動して前記揺動爪３８の突起部３８ａ、３８ｂが各プレート部２３の切欠部２３ａ、２３ｂに係合する。そして、シリンダ３４が駆動され、移動部材３６がプレート部２３を設けたホルダ２０と一体的に矢印Ｙ方向に一のステーション分だけ移動する。
【００３３】
このため、第２電解液供給ステーション２４ｂに第１回分の電解液が供給された電池缶１４が配置され、第３電解液供給ステーション２４ｃに第２回分の電解液が供給された電池缶１４が配置され、第４電解液供給ステーション２４ｄに第３回分の電解液が供給された電池缶１４が配置される。次いで上記と同様に、各電池缶１４内への電解液の注液作業が遂行される。
【００３４】
この場合、第１の実施形態では、計量手段４０を構成する計量ポンプ５２ａ〜５２ｄから各カップ部材４２内にそれぞれ所定量の電解液が分割供給された後、前記カップ部材４２が、旋回手段４４を構成するモータ７２およびリンク７４の作用下に上下方向に旋回される。これにより、カップ部材４２内の所定量の電解液は、このカップ部材４２の上部に設けられた開口６８を介して電池缶１４内に注液される。
【００３５】
従って、電池缶１４内には、電解液が所定の回数、例えば、４回にわたって分割注液されるため、前記電解液の注液作業が効率的かつ円滑に遂行されるという効果が得られる。しかも、バルブを使用する際のように、電解液が不要に残留することがなく、また、前記電解液の注液後にカップ部材４２を逆方向に旋回させるだけで、前記カップ部材４２から該電解液が不要に滴下することを阻止することができる。特に、カップ部材４２には、開口６８の端部に先鋭状注液部７０が突出形成されており、電解液がこの先鋭状注液部７０を介して電池缶１４に供給されるため、前記電解液の液切れ性が有効に向上する。
【００３６】
これによって、電池缶１４に対して所定量の電解液を高精度かつ効率的に注液することができるとともに、各カップ部材４２毎にバルブを使用することがなく、極めて経済的であるという効果が得られる。
【００３７】
さらに、カップ部材４２の旋回動作をモータ７２を介して制御することが可能になる。このため、例えば、カップ部材４２内の電解液の量が少なくなる旋回終了側の旋回速度を、前記カップ部材４２の旋回開始側より速くすることにより、前記電解液の注液作業が一層円滑かつ迅速に遂行される。
【００３８】
また、カップ部材４２は、旋回手段４４を介して旋回するとともに、第１シリンダ６０の作用下に電池缶１４に対し昇降される。これにより、複数のカップ部材４２を各電池缶１４に干渉することなく効率的に旋回させることができ、電解液の注液作業が確実かつ高精度に遂行される。
【００３９】
さらにまた、複数のカップ部材４２が、単一のモータ７２の作用下にリンク７４を介して一体的に旋回される。従って、簡単な構成で、複数のカップ部材４２を上下方向に旋回することが可能になり、構成の簡素化が容易に図られる。
【００４０】
なお、第１の実施形態では、４列に設定される第１乃至第４電解液供給ステーション２４ａ〜２４ｄを備えるとともに、各列毎に１０個の電池缶１４が配置されて前記電池缶１４に電解液の注液を行うように構成されているが、これに限定されるものではなく、列数および各列毎の電池缶１４の個数は、種々変更可能である。例えば、４列でかつ各列毎に１０個の電池缶１４が配置される電解液供給装置１０を４台設置し、電池缶１４を４０個バッチ処理で４回の分割注液を行うことも可能である。
【００４１】
次に、図１１には、第２の実施形態に係る電解液供給装置を構成するカップ部材１００が示されている。このカップ部材１００は、電解液の液切れ性をさらに向上させるために、先端が極端に尖ったピン状注液部１０２を備えている。
【００４２】
このように構成されるカップ部材１００では、電解液がピン状注液部１０２の外部に沿って電池缶１４に供給されるため、液切れ性が一層向上するという利点がある。
【００４３】
図１２および図１３には、第３の実施形態に係る電解液供給装置を構成するカップ部材１２０が示されている。カップ部材１２０は、有底状を有して上部に電解液導出入用開口１２２が設けられるとともに、前記開口１２２の端部には、所定量の電解液を電池缶１４に注液するための針状部材１２４が装着される。
【００４４】
針状部材１２４の先端側は、カップ部材１２０の注液時の傾動方向（矢印Ｃ方向）に向かって上方に傾斜しており、この針状部材１２４と前記カップ部材１２０の開口１２２の端部との間に間隙Ｈが設けられる。
【００４５】
このように構成されるカップ部材１２０では、電解液が針状部材１２４の周面に沿って電池缶１４に供給されるため、液切れ性が一層向上するという効果がある。しかも、針状部材１２４と開口１２２の端部との間に間隙Ｈが設けられており、前記針状部材１２４とカップ部材１２０との接触部分が削減され、該接触部分での残液の発生を有効に阻止することが可能になる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る電池の電解液供給方法および装置では、電池缶に注液される全電解液を所定量ずつに分割計量してカップ部材内に供給した後、注液ブース内が減圧された状態で、該電池缶内に前記所定量の電解液が注液される。これにより、電解液の注液作業が効率的かつ円滑に遂行される。
【００４７】
また、計量手段から電解液導出入用開口を介してカップ部材内に所定量の電解液が供給された後、前記カップ部材が旋回手段の作用下に上下方向に旋回されて該カップ部材内の前記所定量の電解液が前記開口から電池缶に注液される。このため、バルブを使用する際のように、電解液が不要に残留することがなく、また、前記電解液の注液後にカップ部材を逆方向に旋回するだけで液だれを阻止することができ、所定量の電解液を電池缶に対して高精度かつ効率的に注液することが可能になる。
【００４８】
しかも、カップ部材の旋回動作を制御し、例えば、旋回開始側より液量の少ない旋回終了側の旋回速度を速くすることにより、電解液の注液作業が円滑かつ迅速に遂行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電解液供給装置の概略側面図である。
【図２】前記電解液供給装置の概略正面図である。
【図３】前記電解液供給装置の概略平面図である。
【図４】前記電解液供給装置を構成する旋回手段の概略斜視図である。
【図５】前記電解液供給装置により電解液が注液される電池缶およびホルダの一部断面斜視図である。
【図６】前記電解液供給装置を構成する注液手段によりカップ部材に電解液を供給する際の説明図である。
【図７】前記カップ部材を所定角度だけ旋回した状態の説明図である。
【図８】旋回された前記カップ部材を下降した状態の説明図である。
【図９】注液ブース内を減圧し、前記カップ部材内の電解液を電池缶に注液する際の説明図である。
【図１０】リンクの動作説明図であり、
図１０Ａは、前記リンクの揺動開始状態の説明図であり、
図１０Ｂは、前記カップ部材内の電解液を電池缶に注液する際の前記リンクの揺動状態説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る電解液供給装置を構成するカップ部材の概略縦断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る電解液供給装置を構成するカップ部材の概略斜視図である。
【図１３】図１２に示す前記カップ部材の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１０…電解液供給装置                １２…電池
１４…電池缶
２４ａ〜２４ｄ…電解液供給ステーション
２６…電池缶搬送機構                ２８…注液機構
３４、６０、６４…シリンダ          ３６…移動部材
３８…揺動爪                        ４０…計量手段
４２、１００、１２０…カップ部材    ４４…旋回手段
４６…注液ブース                    ５２ａ〜５２ｄ…計量ポンプ
６２、６６…減圧ブース              ６８、１２２…開口
７０、１０２…注液部                ７２…モータ
７４…リンク                        ７８、８４、８６、８８…リンク片
８２…長尺リンク片                  １２４…針状部材
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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