(57)【要約】【課題】  短絡装置の短絡状態における反転板と通電板の接触を好適に維持する。【解決手段】  短絡装置は、ケースの外側に配置され、第１電極端子と電気的に接続され、ケースに設けられた第２挿通孔の少なくとも一部を覆う通電板と、ケースと電気的に接続され、第２挿通孔に取付けられて第２挿通孔を閉じる反転板と、ケースと通電板及び第１電極端子とを絶縁すると共に、平面視において、第２挿通孔と通電板とが重なる部分のうち少なくとも一部を開放する絶縁部材とを備えている。反転板は、絶縁状態においては通電板から離間して電気的に絶縁されている一方で、短絡状態においては通電板と当接して電気的に接続される。通電板は、平面視において、反転板と重なる部分の少なくとも一部に、その他の部分より剛性が高い高剛性部分を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに収容される電極組立体と、
前記ケースに取付けられ、前記電極組立体と電気的に接続される第１電極端子及び第２電極端子と、
前記ケースに設けられ、前記第１電極端子と前記第２電極端子とが絶縁された状態である絶縁状態と、前記第１電極端子と前記第２電極端子とが短絡した状態である短絡状態とに切換える短絡装置と、を備えており、
前記ケースは、その内部と外部とを連通する第１挿通孔及び第２挿通孔を有しており、
前記第１電極端子は、前記第１挿通孔に取付けられると共に、前記ケースから電気的に絶縁されており、
前記第２電極端子は、前記ケースと電気的に接続されており、
前記短絡装置は、
前記ケースの外側に配置され、前記第１電極端子と電気的に接続され、前記第２挿通孔の少なくとも一部を覆う通電板と、
前記ケースと電気的に接続され、前記第２挿通孔に取付けられて前記第２挿通孔を閉じる反転板と、
前記ケースと前記通電板及び前記第１電極端子とを絶縁すると共に、平面視において、前記第２挿通孔と前記通電板とが重なる部分のうち少なくとも一部を開放する絶縁部材と、を備えており、
前記反転板は、前記絶縁状態においては前記通電板から離間して電気的に絶縁されている一方で、前記短絡状態においては前記通電板と当接して電気的に接続され、
前記通電板は、平面視において、前記反転板と重なる部分の少なくとも一部に、その他の部分より剛性が高い高剛性部分を有する、蓄電装置。
【請求項２】
前記通電板は、平面視において、前記第２挿通孔の全体を覆う一方で、少なくとも前記反転板の中心を含む範囲に孔を備えており、
前記孔の外周縁は、前記第２挿通孔の外周縁よりも内側に位置する、請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記高剛性部分は、１又は複数のリブである、請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記リブは、前記反転板の径方向に伸びている、請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記リブの一部は、平面視において、前記反転板の外周縁より外側を含む範囲に位置する、請求項３または４に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記高剛性部分は、加工硬化により転位密度が高くなった部分である、請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記高剛性部分は、前記通電板に補強板が接合された部分である、請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記高剛性部分は、前記短絡状態において、前記反転板が前記通電板と当接する部分のみに形成されている、請求項６または７に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置は、過充電等により、ケース内部で過度な熱が発生して電解液が分解され、内部圧力が上昇することにより異常が生じる虞がある。このため、蓄電装置においては、過充電時等における安全性を確保できる構造が要求されている。
【０００３】
特許文献１には、第１電極端子に接続される短絡タブ（本明細書では、通電板という。）と、第２電極端子に接続される可変プレート（本明細書では、反転板という。）を備える蓄電装置が開示されている。この蓄電装置では、過充電により内部圧力が所定値を超えたときに、可変プレートが短絡タブ側に反転し、短絡タブと接触する。このようにして、第１電極端子と第２電極端子とを強制的に短絡させることにより、蓄電装置の過充電が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１９３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の蓄電装置では、内部圧力の上昇により可変プレートが短絡タブ側に反転して短絡タブに接触する際に、短絡タブから可変プレートに衝撃力が作用する。このため、衝撃力の大きさや短絡タブの強度によっては短絡タブが変形してしまい、短絡タブと可変プレートの接触不良により短絡状態が維持できない場合が生じ得る。本明細書では、内部圧力の上昇により反転板が反転した際に、反転板と通電板の接触（すなわち、短絡状態）を好適に維持することができる蓄電装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する蓄電装置は、ケースと、ケースに収容される電極組立体と、ケースに取付けられ、電極組立体と電気的に接続される第１電極端子及び第２電極端子と、ケースに設けられ、第１電極端子と第２電極端子とが絶縁された状態である絶縁状態と、第１電極端子と第２電極端子とが短絡した状態である短絡状態とに切換える短絡装置とを備えている。ケースは、その内部と外部とを連通する第１挿通孔及び第２挿通孔を有している。第１電極端子は、第１挿通孔に取付けられると共に、ケースから電気的に絶縁されている。第２電極端子は、ケースと電気的に接続されている。短絡装置は、ケースの外側に配置され、第１電極端子と電気的に接続され、第２挿通孔の少なくとも一部を覆う通電板と、ケースと電気的に接続され、第２挿通孔に取付けられて第２挿通孔を閉じる反転板と、ケースと通電板及び第１電極端子とを絶縁すると共に、平面視において、第２挿通孔と通電板とが重なる部分のうち少なくとも一部を開放する絶縁部材とを備えている。反転板は、絶縁状態においては通電板から離間して電気的に絶縁されている一方で、短絡状態においては通電板と当接して電気的に接続されている。通電板は、平面視において、反転板と重なる部分の少なくとも一部に、その他の部分より剛性が高い高剛性部分を有する。
【０００７】
上記の蓄電装置では、短絡装置を構成する通電板は、平面視において、反転板と重なる部分の少なくとも一部に、その他の部分より剛性が高い高剛性部分を有している。このため、短絡装置が作動して絶縁状態から短絡状態となる（すなわち、反転板が反転する）際に、通電板に作用する衝撃力を高剛性部分でも受けることができる。したがって、通電板の変形を抑制することができ、短絡状態における反転板と通電板の接触を好適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の蓄電装置の断面図。
【図２】実施例１の蓄電装置の短絡装置の構成を示す断面図（絶縁状態）。
【図３】実施例１の蓄電装置の短絡装置の構成を示す平面図。
【図４】実施例１の蓄電装置の短絡装置の構成を示す断面図（短絡状態）。
【図５】実施例２の蓄電装置の短絡装置の構成を示す断面図（絶縁状態）。
【図６】実施例２の蓄電装置の短絡装置の構成を示す平面図。
【図７】実施例２の蓄電装置の短絡装置の構成を示す断面図（短絡状態）。
【図８】実施例３の蓄電装置の短絡装置の構成を示す断面図。
【図９】実施例４の蓄電装置の短絡装置の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。
【００１０】
（特徴１）  本明細書に開示する蓄電装置では、通電板は、平面視において、第２挿通孔の全体を覆う一方で、少なくとも反転板の中心を含む範囲に孔を備えていてもよい。また、孔の外周縁は、第２挿通孔の外周縁よりも内側に位置していてもよい。このような構成によると、反転板が反転した際に、通電板に形成された孔の周縁において反転板が通電板と接触するように構成することができる。このため、短絡状態における反転板と通電板との接触面積を大きくすることができ、両者の接触抵抗を低くすることができる。
【００１１】
（特徴２）  本明細書に開示する蓄電装置では、高剛性部分は、１又は複数のリブであってもよい。このような構成によると、リブの分だけ表面積を大きくすることができ、短絡状態において流れる電流による熱を放熱することができる。
【００１２】
（特徴３）  本明細書に開示する蓄電装置では、リブは、反転板の径方向に伸びていてもよい。このような構成によると、反転板の接触に対する通電板の強度を好適に大きくすることができる。
【００１３】
（特徴４）  本明細書に開示する蓄電装置では、リブの一部は、平面視において、反転板の外周縁より外側を含む範囲に位置していてもよい。このような構成によると、反転板の接触に対する通電板の変形をより抑制することができる。
【００１４】
（特徴５）  本明細書に開示する蓄電装置では、高剛性部分は、加工硬化により転位密度が高くなった部分であってもよい。このような構成によっても、反転板の接触に対する通電板の強度を大きくすることができる。
【００１５】
（特徴６）  本明細書に開示する蓄電装置では、高剛性部分は、通電板に補強板が接合された部分であってもよい。このような構成によっても、反転板の接触に対する通電板の強度を大きくすることができる。
【００１６】
（特徴７）  本明細書に開示する蓄電装置では、高剛性部分は、短絡状態において、反転板が通電板と当接する部分のみに形成されていてもよい。このような構成によると、省スペース化や材料コストを低減することができる。
【実施例１】
【００１７】
以下、実施例１の蓄電装置１００について説明する。図１に示すように、蓄電装置１００は、ケース１と、ケース１に収容された電極組立体３と、ケース１に取付けられた第１電極端子５及び第２電極端子７とを備えている。電極組立体３と第１電極端子５及び第２電極端子７とは電気的に接続されている。また、蓄電装置１００は、ケース１に設けられた短絡装置１０を備えている。ケース１の内部は、電解液が注入されており、電極組立体３は、電解液に浸漬している。
【００１８】
ケース１は、金属製であり、略直方体形状の箱型部材である。ケース１は、本体１１１と、本体１１１に固定された蓋部１１２とを備えている。蓋部１１２は、本体１１１の上部を覆っている。蓋部１１２には、第１挿通孔８１、第２挿通孔８２及び第３挿通孔８３が形成されている。第１電極端子５は、第１挿通孔８１を介してケース１の内外に通じている。第２電極端子７は、第３挿通孔８３を介してケース１の内外に通じている。第１電極端子５と蓋部１１２との間には、シール部材６１が配置されている。シール部材６１は、第１電極端子５の外周面を一巡している。シール部材６１は、ケース１の蓋部１１２の下面及び第１挿通孔８１の内周面と、第１電極端子５の外周面に当接しており、これにより、第１挿通孔８１の内外をシールしている。シール部材６１は、絶縁性及び耐電解液性を有する材料（本実施例ではパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ））によって形成されている。第１電極端子５は、シール部材６１によってケース１から電気的に絶縁されている。また、第２電極端子７は、ケース１と電気的に接続されている。本実施例では、第１電極端子５が負極端子、第２電極端子７が正極端子である。なお、シール部材６１の材料はこれに限られず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等であってもよい。
【００１９】
電極組立体３は、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シートとの間に配置されたセパレータとを備えている。電極組立体３は、複数の正極シート、複数の負極シート及び複数のセパレータが積層されて構成されている。正極シート及び負極シートは、集電部材と、集電部材上に形成されている活物質層とを備えている。集電部材としては、正極シートに用いられるものは例えばアルミ箔であり、負極シートに用いられるものは例えば銅箔である。また、電極組立体３は、正極シート毎に設けられた正極集電タブ５１と、負極シート毎に設けられた負極集電タブ５２を備えている。正極集電タブ５１は、正極シートの上端部に形成されている。負極集電タブ５２は、負極シートの上端部に形成されている。正極集電タブ５１及び負極集電タブ５２は、電極組立体３の上方に突出している。複数の正極集電タブ５１は、１つに纏められて正極リード５３に固定されている。複数の負極集電タブ５２は、１つに纏められて負極リード５４に固定されている。
【００２０】
正極リード５３は、正極集電タブ５１と第２電極端子７とに接続されている。正極リード５３を介して、正極集電タブ５１と第２電極端子７とが電気的に接続されている。負極リード５４は、負極集電タブ５２と第１電極端子５とに接続されている。負極リード５４を介して、負極集電タブ５２と第１電極端子５とが電気的に接続されている。
【００２１】
次に、短絡装置１０について説明する。図２に示すように、短絡装置１０は、ケース１の蓋部１１２に設けられている。短絡装置１０は、第１電極端子５と第２電極端子７とが絶縁された状態である絶縁状態と、第１電極端子５と第２電極端子７とが短絡した状態である短絡状態とに切換える。短絡装置１０は、通電板２０と、反転板３０と、絶縁部材６２とを備えている。
【００２２】
反転板３０は、平面視において円形である導電性のダイアフラムであり、絶縁状態では下方に凸となっている。反転板３０は、例えば、アルミやアルミ系合金により構成されている。反転板３０は、ケース１の蓋部１１２と電気的に接続されている。反転板３０は、第２挿通孔８２に取付けられて第２挿通孔８２を閉じるように配置されている。別言すると、反転板３０は、第２挿通孔８２の全体を覆うように配置されている。反転板３０は、中央部３１及び外周部３２を有している。中央部３１は、ケース１の内圧が所定値より低い状態では下方に凸となっている。外周部３２は、ケース１の蓋部１１２に固定されている。このため、反転板３０の下面にはケース１の内圧が作用する。上述したように、蓋部１１２は、第２電極端子７と電気的に接続されており、第１電極端子５と絶縁されている。このため、反転板３０は、第２電極端子７と電気的に接続されており、第１電極端子５とは絶縁されている。なお、反転板３０は、ケース１の蓋部１１２と一体成形してもよいし、蓋部１１２とは別体に成形した後に、蓋部１１２に溶接してもよい。反転板３０と蓋部１１２とを一体成形すると、製造時の加工工程を減らすことができ、蓄電装置１００をより容易に製造することができる。
【００２３】
通電板２０は、金属製の部材であり、導電性を有している。通電板２０は、平面視において略矩形状に形成されている。通電板２０は、ケース１の外側に配置され、第１電極端子５と電気的に接続されている。通電板２０は、反転板３０の上方において第２挿通孔８２を覆うように配置されている。
【００２４】
絶縁部材６２は、通電板２０とケース１の蓋部１１２との間に配置されている。絶縁部材６２は、平面視において略矩形状に形成されており、通電板２０よりわずかに面積が大きい。絶縁部材６２の下面は、ケース１の蓋部１１２と当接している。絶縁部材６２の上面は、通電板２０と当接している。絶縁部材６２は、通電板２０を蓋部１１２上に支持している。絶縁部材６２は、通電板２０と蓋部１１２とを絶縁すると共に、第１電極端子５と蓋部１１２とを絶縁している。このため、通電板２０は、蓋部１１２と絶縁されている。すなわち、通電板２０は、第２電極端子７と絶縁されている。また、絶縁部材６２は、平面視において、第２挿通孔８２と通電板２０とが重なる部分が開放されている。具体的には、絶縁部材６２は、第２挿通孔８２と同形状の貫通孔６２ａを有している。
【００２５】
図３に示すように、通電板２０は、平面視において、反転板３０と重なる部分の一部に高剛性部分を有している。高剛性部分は、通電板２０のその他の部分より剛性が高い。本実施例では、高剛性部分は、複数のリブ２０ａにより構成されている。複数のリブ２０ａは、通電板２０の上面に突設されている。複数のリブ２０ａは、平面視すると、反転板３０の中心から径方向に放射状に伸びている。本実施例では、平面視において、８つのリブ２０ａが反転板３０の中心から外側に向かって径方向に延在している。複数のリブ２０ａの一部（径方向における外側の端部）は、平面視において、反転板３０の外周縁より外側まで伸びるように形成されている。なお、リブ２０ａの個数は上記に限られず、通電板２０が所望の強度を有するように適宜変更することができる。また、リブ２０ａは、通電板２０と一体成形してもよいし、通電板２０とは別体に成形した後に、通電板２０に接合してもよい。
【００２６】
ここで、図２及び図４を参照して、短絡装置１０による第１電極端子５と第２電極端子７との間の短絡動作について説明する。上述した蓄電装置１００においては、第１電極端子５と第２電極端子７との間が外部機器（例えば、発電機やモータ等）を介して通電可能な導通状態で用いられる。図２に示すように、ケース１内の圧力が所定値以下のとき、反転板３０は下方に凸の状態になっている。すなわち、反転板３０は、通電板２０から離間して電気的に絶縁されている。上述したように、反転板３０は、第２電極端子７と電気的に接続されており、第１電極端子５と絶縁されている。このため、第１電極端子５と第２電極端子７との間には、短絡装置１０を介した通電経路は形成されていない。すなわち、第１電極端子５と第２電極端子７とが絶縁された状態である絶縁状態となっている。一方、過充電によりケース１の内圧が上昇すると、反転板３０の下面に作用する圧力が上昇する。このため、ケース１内の圧力が上昇して所定値に達すると、図４に示すように、反転板３０が反転して、上方に凸の状態に変化して通電板２０と接触する。すなわち、反転板３０は、通電板２０と当接して電気的に接続される。このとき、反転板３０は第２電極端子７と電気的に接続されると共に、通電板２０も第２電極端子７と電気的に接続されている。このため、通電板２０と反転板３０とが接触すると、第１電極端子５と第２電極端子７との間には、通電板２０及び反転板３０を介した通電経路が形成される。すなわち、第１電極端子５と第２電極端子７とが短絡した状態である短絡状態となる。これによって、電極組立体３に電流が流れないようにすることができる。または、電極組立体３に流れる電流が小さくなる。
【００２７】
実施例１の蓄電装置１００では、短絡装置１０により、ケース１内の圧力が所定値に達すると、第１電極端子５と第２電極端子７とが短絡状態となる。この短絡状態において、通電板２０に対して反転板３０が接続される際（衝突する際）に作用する衝撃力を高剛性部分（複数のリブ２０ａ）により受けることができる。したがって、通電板２０に対して反転板３０から作用する衝撃力によって、通電板２０が変形することを抑制することができる。このため、短絡状態における反転板３０と通電板２０との接触を好適に維持することができる。
【００２８】
また、リブ２０ａが放熱フィンとしても機能するため、通電板２０の熱交換面積が大きくなる。このため、短絡状態において反転板３０及び通電板２０を流れる短絡電流による熱を効率良く大気に放熱することができる。したがって、反転板３０が溶断することを抑制することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、実施例２の蓄電装置について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。その他の実施例についても同様である。
【００３０】
図５，６に示すように、通電板２４は、反転板３０の中心を含む範囲に孔２６が形成されている。孔２６は、通電板２４の上面から下面まで貫通している。孔２６の径は、第２挿通孔８２の径よりも小さい。孔２６の外周縁は、平面視すると、第２挿通孔８２の外周縁よりも内側に位置している。通電板２４の高剛性部分は、複数のリブ２４ａにより構成されている。複数のリブ２４ａは、通電板２４の孔２６の外周縁から反転板３０の径方向に伸びている。
【００３１】
実施例２の蓄電装置では、ケース１内の圧力の上昇により反転板３０が反転すると、図７に示すように、反転板３０は、通電板２４の孔２６の外周縁に接触する。このため、通電板２０が反転板３０の中央でのみ接触する場合に比べて、通電板２０に作用する衝撃力を低減することができる。また、短絡状態における反転板３０と通電板２０との接触面積を確保することができ、接触抵抗を低減することができる。このため、短絡電流によるジュール熱を低減することができ、反転板３０が溶断することを抑制することができる。
【実施例３】
【００３２】
次に、実施例３の蓄電装置について説明する。実施例３では、通電板２０の高剛性部分の構成が実施例１とは異なっている。すなわち、図８に示すように、通電板２０の高剛性部分が、加工硬化により転位密度が高くなった硬化部分２０ｂにより構成されている。硬化部分２０ｂは、通電板２０の他の部分２０ｄよりも剛性が高い。硬化部分２０ｂの形成方法は、種々の方法を採ることができるが、例えば、通電板２０の製造工程において、高剛性部分（硬化部分２０ｂ）となる部分を他の部分より厚くしておき、この部分に対して高い加工力を加えることで塑性変形させて形成することができる。硬化部分２０ｂは、平面視において、反転板３０と重なる位置に形成されている。硬化部分２０ｂの強度は、所望の強度に応じた転位密度まで通電板２０を加工硬化することにより調節することができる。なお、本明細書でいう転位密度とは、単位体積あたりの結晶中の転位線の全長であり、転位線とは、結晶中に含まれる線状の結晶欠陥をいう。転位密度が高くなると転位線同士の相互作用が大きくなり、転位線は動きにくくなる（すなわち、剛性が高くなる）。
【００３３】
実施例３の蓄電装置においても、高剛性部分により、反転板３０から通電板２０に作用する衝撃力を受けることができるため、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施例の通電板２０は、実施例２に用いた通電板２４のように、その上面から下面まで貫通する孔を有していてもよい。
【実施例４】
【００３４】
次に、実施例４の蓄電装置について説明する。実施例４では、通電板２０の高剛性部分の構成が実施例１とは異なっている。すなわち、図９に示すように、通電板２０の高剛性部分は、通電板２０に補強板２０ｃが接合されることにより構成されている。補強板２０ｃは、金属製の部材であり、導電性を有している。補強板２０ｃは、平面視において、反転板３０と略同一形状に形成されており、反転板３０と重なる位置に配置されている。補強板２０ｃの厚み（上下方向の寸法）は、通電板２０が所望の強度を有するように、適宜調節することができる。
【００３５】
実施例４の蓄電装置においても、高剛性部分により、反転板３０から通電板２０に作用する衝撃力を受けることができるため、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施例の通電板２０は、実施例２に用いた通電板２４のように、その上面から下面まで貫通する孔を有していてもよい。
【００３６】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３７】
例えば、実施例３及び実施例４において、高剛性部分は、平面視において、反転板と重なる部分に形成されていたが、短絡状態において、反転板が通電板と当接する部分のみに形成されていてもよい。この構成によれば、省スペース化や材料コストを低減することができる。
【００３８】
また、上述した実施例において、短絡装置１０は、第２電極端子７側に設けられていてもよい。第２電極端子７側に短絡装置１０が設けられる場合には、第２電極端子７と蓋部１１２との間に、上述の実施例の構成と同様に絶縁部材を配置することができる。
【００３９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４０】
１：ケース
３：電極組立体
５：第１電極端子
７：第２電極端子
１０：短絡装置
２０、２４：通電板
２０ａ、２４ａ：リブ
２０ｂ：硬化部分
２０ｃ：補強板
２６：孔
３０：反転板
３１：中央部
３２：外周部
５１：正極集電タブ
５２：負極集電タブ
５３：正極リード
５４：負極リード
６１：シール部材
６２：絶縁部材
６２ａ：貫通孔
８１：第１挿通孔
８２：第２挿通孔
８３：第３挿通孔
１００：蓄電装置
１１１：本体
１１２：蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017174732.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017174732.tif 000009
【図８】
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【図９】
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