(57)【要約】【課題】放熱性を確実に向上させることができる蓄電装置パック及び蓄電装置パックの製造方法を提供する。【解決手段】電池パック１は、筐体２と、筐体２の内壁面６ａ，８ａに固定された電池モジュール３と、筐体２の外壁面６ｂ，８ｂに固定された放熱部材１６とを備え、放熱部材１６は、粘性を有する伝熱材２０が収容される伝熱材収容凹部２１と、伝熱材収容凹部２１と連通する開口部２２，２３とを有し、伝熱材収容凹部２１は、放熱部材１６における筐体２側の主面１６ａに設けられており、伝熱材２０は、伝熱材収容凹部２１に固化した状態で収容されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内壁面に固定された蓄電装置モジュールと、
前記筐体の外壁面に固定された放熱部材とを備え、
前記放熱部材は、粘性を有する伝熱材が収容される伝熱材収容凹部と、前記伝熱材収容凹部と連通する開口部とを有し、
前記伝熱材収容凹部は、前記放熱部材における前記筐体側の主面に設けられており、
前記伝熱材は、前記伝熱材収容凹部に固化した状態で収容されていることを特徴とする蓄電装置パック。
【請求項２】
前記開口部は、前記放熱部材における前記筐体側とは反対側の主面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置パック。
【請求項３】
前記放熱部材は、前記開口部を複数有していることを特徴とする請求項１または２記載の蓄電装置パック。
【請求項４】
前記伝熱材は、前記開口部まで収容されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の蓄電装置パック。
【請求項５】
筐体と、前記筐体の内壁面に固定された蓄電装置モジュールと、前記筐体の外壁面に固定された放熱部材とを備えた蓄電装置パックの製造方法であって、
前記放熱部材として、一方の主面に設けられた伝熱材収容凹部と、前記伝熱材収容凹部と連通する開口部とを有する部材を用意する準備工程と、
前記伝熱材収容凹部が前記筐体側に位置するように前記放熱部材を前記筐体の外壁面に固定する組立工程と、
前記組立工程を実施した後、粘性を有する伝熱材を前記開口部から前記伝熱材収容凹部に充填する充填工程と、
前記充填工程を実施した後、前記粘性を有する伝熱材を固化させる固化工程とを含むことを特徴とする蓄電装置パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置パック及び蓄電装置パックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置パックとしては、例えば特許文献１に記載されている電池パックが知られている。特許文献１に記載の電池パックは、筐体と、この筐体内に収容された複数の電池モジュールとを備えている。電池モジュールには、１対のブラケットが取り付けられている。これらのブラケットが筐体にボルト締結されることで、電池モジュールが筐体の内壁面に固定される。
【０００３】
また、電池パックでは、電池モジュールを構成する電池の性能を維持する観点から、電池で発生した熱を効率的に放散することが求められている。例えば特許文献２に記載の電池パックでは、隣り合う電池の間に伝熱プレートを配置すると共に、電池モジュールと筐体との間に熱伝導部材を配置することにより、電池で発生した熱が伝熱プレート及び熱伝導部材を通って筐体に伝えられる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２０３４０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９２１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような電池パックでは、放熱性の向上を図るために、筐体の外壁面に放熱部材が取り付けられる場合がある。例えば、電池パックがフォークリフト等の車両に搭載される場合には、重さを調整するための金属製のウエイト部材が放熱部材として機能する。
【０００６】
しかし、筐体に放熱部材が取り付けられた電池パックでは、以下の問題点が存在する。即ち、例えば溶接により筐体を作製するときに、溶接の熱によって筐体の反りが発生することがある。また、筐体の反りは、筐体の公差等によっても起こり得る。このように筐体の反りが発生すると、筐体と放熱部材との間に隙間が生じるため、筐体から放熱部材への伝熱性を十分に確保することが困難になる。その結果、電池パックの放熱性が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、放熱性を確実に向上させることができる蓄電装置パック及び蓄電装置パックの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様の蓄電装置パックは、筐体と、筐体の内壁面に固定された蓄電装置モジュールと、筐体の外壁面に固定された放熱部材とを備え、放熱部材は、粘性を有する伝熱材が収容される伝熱材収容凹部と、伝熱材収容凹部と連通する開口部とを有し、伝熱材収容凹部は、放熱部材における筐体側の主面に設けられており、伝熱材は、伝熱材収容凹部に固化した状態で収容されていることを特徴とする。
【０００９】
このような蓄電装置パックを製造するときは、放熱部材を筐体の外壁面に固定した後、粘性を有する伝熱材を放熱部材の開口部から放熱部材の伝熱材収容凹部に充填し、その状態で粘性を有する伝熱材を固化させる。ここで、伝熱材収容凹部は放熱部材における筐体側の主面に設けられているため、粘性を有する伝熱材が伝熱材収容凹部に充填されると、伝熱材は筐体の外壁面に接触するようになる。このため、筐体の反りが発生していても、伝熱材によって筐体と放熱部材との間の隙間が埋められる。従って、筐体から放熱部材への伝熱性が十分に確保される。これにより、蓄電装置パックの放熱性が確実に向上する。
【００１０】
開口部は、放熱部材における筐体側とは反対側の主面に設けられていてもよい。この場合には、粘性を有する伝熱材を開口部から伝熱材収容凹部に充填するときは、開口部が放熱部材の正面側を向くことになるため、粘性を有する伝熱材の充填が行いやすくなる。
【００１１】
放熱部材は、開口部を複数有していてもよい。この場合には、粘性を有する伝熱材を何れかの開口部から伝熱材収容凹部に充填する際に、粘性を有する伝熱材の内部に気泡ができても、気泡に含まれる空気が他の開口部から抜け出る。従って、伝熱材中に存在する気泡が低減されるため、筐体から放熱部材への伝熱性がより十分に確保される。
【００１２】
伝熱材は、開口部まで収容されていてもよい。この場合には、筐体と放熱部材との間の隙間が確実に埋められるため、筐体から放熱部材への伝熱性がより十分に確保される。また、放熱部材の内部に水分等が入り込むことが防止される。
【００１３】
本発明の他の態様は、筐体と、筐体の内壁面に固定された蓄電装置モジュールと、筐体の外壁面に固定された放熱部材とを備えた蓄電装置パックの製造方法であって、放熱部材として、一方の主面に設けられた伝熱材収容凹部と、伝熱材収容凹部と連通する開口部とを有する部材を用意する準備工程と、伝熱材収容凹部が筐体側に位置するように放熱部材を筐体の外壁面に固定する組立工程と、組立工程を実施した後、粘性を有する伝熱材を開口部から伝熱材収容凹部に充填する充填工程と、充填工程を実施した後、粘性を有する伝熱材を固化させる固化工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
このような蓄電装置パックの製造方法においては、伝熱材収容凹部が筐体側に位置するように放熱部材を筐体の外壁面に固定するので、粘性を有する伝熱材が伝熱材収容凹部に充填されると、伝熱材は筐体の外壁面に接触するようになる。このため、筐体の反りが発生していても、伝熱材によって筐体と放熱部材との間の隙間が埋められる。従って、筐体から放熱部材への伝熱性が十分に確保される。これにより、蓄電装置パックの放熱性が確実に向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放熱性を確実に向上させることができる蓄電装置パック及び蓄電装置パックの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電装置パックとして電池パックの外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示された電池パックの平面視断面図である。
【図３】図２に示された電池モジュール概略図である。
【図４】図２に示された筐体の側壁及び放熱部材の側面視断面図である。
【図５】図４に示された放熱部材の正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る蓄電装置パックの製造方法として電池パックの製造方法の工程の手順を示すフローチャートである。
【図７】図４及び図５に示された放熱部材の伝熱材収容凹部に、粘性を有する伝熱材を充填する様子を示す側面視断面図である。
【図８】筐体が反った状態を示す側面視断面図である。
【図９】図５に示された放熱部材の伝熱材収容凹部の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置パックとして電池パックの外観を示す斜視図である。図２は、図１に示された電池パックの平面視断面図である。図１及び図２において、本実施形態の電池パック１（蓄電装置パック）は、例えばフォークリフト等の産業車両のバッテリとして搭載されている。
【００１９】
電池パック１は、例えば直方体の箱状をなす筐体２と、この筐体２内に収容された複数の電池モジュール３（蓄電装置モジュール）とを備えている。筐体２は、矩形平板状の底壁４と、この底壁４の周縁から立設する矩形平板状の側壁５〜８と、底壁４と対向する矩形平板状の蓋壁９とからなっている。側壁５，７同士は対向し、側壁６，８同士は対向している。側壁５〜７は、底壁４に対して一体的に形成され、側壁８は、底壁４及び側壁５，７に溶接されている。蓋壁９は、側壁５〜８に溶接されている。筐体２は、金属（例えば鉄）で形成されている。筐体２の厚みは、例えば６ｍｍ程度である。
【００２０】
電池モジュール３は、ボルト（図示せず）により筐体２の側壁６の内壁面６ａ及び側壁８の内壁面８ａに互いに対向するように固定されている。電池モジュール３は、側壁６の内壁面６ａ及び側壁８の内壁面８ａにそれぞれ上下左右に２つずつ並んで固定されている。
【００２１】
電池モジュール３は、図３に示されるように、一方向に配列された複数（ここでは７つ）の電池１０から構成される電池群１１と、この電池群１１の両側に配置された１対のエンドプレート１２と、一方のエンドプレート１２と電池１０との間に配置された弾性部材１３と、１対のエンドプレート１２同士を連結する複数組のボルト１４及びナット１５とを有している。
【００２２】
電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池等の二次電池である。各エンドプレート１２は、ボルト１４及びナット１５と協働して、複数の電池１０を電池１０の配列方向に拘束する。弾性部材１３は、電池１０の膨張を吸収する平板状のゴムである。
【００２３】
図１及び図２に戻り、電池パック１は、筐体２に取り付けられた１対の放熱部材１６を更に備えている。放熱部材１６は、電池モジュール３の電池１０で発生した熱を外部に放散する部材である。放熱部材１６は、電池パック１の重さを調整するためのウエイトとしても機能する。放熱部材１６は、複数（ここでは４つ）のボルト１７によって筐体２の側壁６の外壁面６ｂ及び側壁８の外壁面８ｂにそれぞれ固定されている。
【００２４】
放熱部材１６は、平面視矩形状を呈している。放熱部材１６は、互いに対向する主面１６ａ，１６ｂを有している。主面１６ａ，１６ｂは、放熱部材１６において最も面積が大きい面である。主面１６ａは、側壁６の外壁面６ｂ及び側壁８の外壁面８ｂとそれぞれ接触している。主面１６ａ，１６ｂの面積は、側壁６の外壁面６ｂ及び側壁８の外壁面８ｂの面積よりも小さい。放熱部材１６の厚みは、筐体２の厚みよりも大きく、例えば２０ｍｍ程度である。放熱部材１６は、筐体２と同様に、金属（例えば鉄）で形成されている。
【００２５】
筐体２の側壁６，８には、ボルト１７の軸部１７ａがねじ込まれる複数のネジ穴１８がそれぞれ設けられている。放熱部材１６の４つの角部には、ボルト１７の軸部１７ａが挿通する挿通孔１９がそれぞれ設けられている。
【００２６】
放熱部材１６は、図４及び図５に示されるように、粘性を有する伝熱材２０が収容される断面矩形状の伝熱材収容凹部２１と、この伝熱材収容凹部２１と連通する複数（ここでは２つ）の開口部２２，２３とを有している。粘性を有する伝熱材２０としては、シリコン、アクリルまたはウレタン等が挙げられる。
【００２７】
伝熱材収容凹部２１は、放熱部材１６における筐体２側の主面１６ａに設けられている。伝熱材収容凹部２１は、放熱部材１６の主面１６ａにおける電池モジュール３に対応する領域に配置されている。つまり、伝熱材収容凹部２１は、放熱部材１６の主面１６ａにおける各挿通孔１９よりも内側の領域に配置されている。伝熱材収容凹部２１には、粘性を有する伝熱材２０が固化した状態で収容されている。なお、伝熱材収容凹部２１は、放熱部材１６の所望の熱容量を確保できる程度に必要最小限の深さ寸法を有している。この場合には、伝熱材２０の収容量を低減することができる。
【００２８】
開口部２２，２３は、放熱部材１６における筐体２とは反対側の主面１６ｂに設けられている。開口部２２は、放熱部材１６の主面１６ｂの上部に配置されている。開口部２３は、放熱部材１６の主面１６ｂの下部に配置されている。開口部２２，２３は、放熱部材１６の主面１６ｂにおいて伝熱材収容凹部２１の対角線上の角部に対応する位置に配置されている。
【００２９】
開口部２２，２３は、断面円形状を呈している。粘性を有する伝熱材２０が開口部２３から抜け出にくくなるように、開口部２３の内径は開口部２２の内径よりも小さくなっている。なお、開口部２３の内径は、開口部２２の内径と同じでもよいし、開口部２２の内径よりも大きくてもよい。開口部２２，２３の内径は、伝熱材２０の粘性を考慮して決定される。
【００３０】
開口部２２は、粘性を有する伝熱材２０を伝熱材収容凹部２１に充填する際に、伝熱材充填口として機能する。開口部２３は、伝熱材収容凹部２１に充填された伝熱材２０中の空気が抜け出る空気出口として機能する。伝熱材２０は、放熱部材１６の内部において開口部２２，２３まで収容されている。
【００３１】
以上のような電池パック１において、電池モジュール３の電池１０で発生した熱は、筐体２の側壁６，８から伝熱材２０及び放熱部材１６を通って外部に放散される。
【００３２】
図６は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置パックの製造方法として電池パック１の製造方法の工程の手順を示すフローチャートである。なお、電池モジュール３は、筐体２に既に取り付けられた状態となっている。
【００３３】
図６において、まず２つの放熱部材１６を用意する準備工程が実施される（工程Ｓ１０１）。放熱部材１６は、上述したように、一方の主面１６ａに設けられた伝熱材収容凹部２１と、他方の主面１６ｂに設けられ、伝熱材収容凹部２１と連通する開口部２２，２３とを有している。
【００３４】
そして、ボルト１７により放熱部材１６を筐体２の側壁６の外壁面６ｂ及び側壁８の外壁面８ｂにそれぞれ固定する組立工程が実施される（工程Ｓ１０２）。このとき、伝熱材収容凹部２１が筐体２側に位置するように放熱部材１６を配置する。
【００３５】
組立工程が実施された後、粘性を有する伝熱材２０を放熱部材１６の開口部２２から放熱部材１６の伝熱材収容凹部２１に充填する充填工程が実施される（工程Ｓ１０３）。具体的には、図７に示されるように、注入ガン２４によって粘性を有する伝熱材２０を開口部２２から放熱部材１６の内部に注入することにより、伝熱材２０を伝熱材収容凹部２１に充填する。
【００３６】
このとき、伝熱材収容凹部２１の容積を含む放熱部材１６の内部容積は予め分かっているので、放熱部材１６の内部容積から伝熱材２０の充填量を計算し、その充填量に応じて注入ガン２４より伝熱材２０を噴射させてもよい。これにより、伝熱材収容凹部２１を含む放熱部材１６の内部全体に、粘性を有する伝熱材２０を充填させることができる。
【００３７】
充填工程が実施された後、粘性を有する伝熱材２０を所定時間だけ乾燥させることにより、伝熱材２０を固化させる固化工程が実施される（工程Ｓ１０４）。なお、粘性を有する伝熱材２０を加熱して固化させてもよい。以上により、電池パック１が完成する。
【００３８】
図８は、比較例として、従来の放熱部材が筐体に取り付けられた状態を示す側面視断面図である。図８において、放熱部材５０は、上記の伝熱材収容凹部２１及び開口部２２，２３を有していない。
【００３９】
ところで、筐体２の側壁８は薄板で形成されているため、上述したように側壁８を底壁４及び側壁５，７に溶接すると、溶接の熱によって側壁８の反りが発生しやすくなる。また、側壁６，８の公差等によって側壁６，８の反りが発生することもある。側壁６，８の反りが発生すると、側壁６，８と放熱部材５０とが十分に接触せず、側壁６，８と放熱部材５０との間に隙間（空気層）Ｓが生じる。従って、側壁６，８から放熱部材５０への伝熱性を十分に確保することが困難になるため、電池モジュール３で発生した熱が側壁６，８から放熱部材５０に伝わりにくくなる。
【００４０】
これに対し本実施形態では、電池パック１を製造するときは、放熱部材１６を筐体２の側壁６の外壁面６ｂ及び側壁８の外壁面８ｂに固定した後、粘性を有する伝熱材２０を放熱部材１６の開口部２２から放熱部材１６の伝熱材収容凹部２１に充填し、その状態で粘性を有する伝熱材２０を固化させる。ここで、伝熱材収容凹部２１は放熱部材１６における筐体２側の主面１６ａに設けられているため、粘性を有する伝熱材２０が伝熱材収容凹部２１に充填されると、伝熱材２０は側壁６の外壁面６ｂ及び側壁８の外壁面８ｂに接触するようになる。このため、側壁６，８の反りが発生していても、伝熱材２０によって側壁６，８と放熱部材１６との間の隙間（空気層）が埋められる。従って、側壁６，８から放熱部材１６への伝熱性が十分に確保されるため、電池モジュール３で発生した熱が側壁６，８から放熱部材１６に伝わりやすくなる。これにより、電池パック１の放熱性が確実に向上する。
【００４１】
また、本実施形態では、開口部２２は、放熱部材１６における筐体２側とは反対側の主面１６ｂに設けられている。従って、粘性を有する伝熱材２０を開口部２２から伝熱材収容凹部２１に充填するときは、開口部２２が放熱部材１６の正面側を向くことになるため、粘性を有する伝熱材２０の充填が行いやすくなる。
【００４２】
また、本実施形態では、放熱部材１６は、伝熱材収容凹部２１と連通する開口部２３を更に有している。このため、粘性を有する伝熱材２０を開口部２２から伝熱材収容凹部２１に充填する際に、粘性を有する伝熱材２０の内部に気泡ができても、気泡に含まれる空気が開口部２３から抜け出る。従って、伝熱材２０中に存在する気泡が低減されるため、側壁６，８から放熱部材１６への伝熱性がより十分に確保される。
【００４３】
また、本実施形態では、伝熱材２０は、放熱部材１６の開口部２２，２３まで収容されている。従って、側壁６，８と放熱部材１６との間の隙間が確実に埋められるため、側壁６，８から放熱部材１６への伝熱性がより十分に確保される。また、放熱部材１６の内部に水分等が入り込むことが防止される。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、放熱部材１６における筐体２側の主面１６ａに断面矩形状の伝熱材収容凹部２１が１つ設けられているが、伝熱材収容凹部の数及び形状としては、特にそれには限られない。伝熱材収容凹部の変形例を図９に示す。
【００４５】
図９（ａ）に示される放熱部材１６では、２つの断面矩形状の伝熱材収容凹部３０が主面１６ａに左右に並んで設けられている。また、図９（ａ）に示される放熱部材１６では、各伝熱材収容凹部３０と連通する２つの開口部３１が主面１６ｂの上部に設けられ、各伝熱材収容凹部３０と連通する２つの開口部３２が主面１６ｂの下部に設けられている。
【００４６】
図９（ｂ）に示される放熱部材１６では、４つの断面略六角形状の伝熱材収容凹部３４が主面１６ａに上下左右に並んで設けられている。また、図９（ｂ）に示される放熱部材１６では、各伝熱材収容凹部３４と連通する開口部３５が主面１６ｂの上部に設けられ、各伝熱材収容凹部３４と連通する開口部３６が主面１６ｂの下部に設けられている。また、図９（ｂ）に示される放熱部材１６では、開口部３５と上側に位置する２つの伝熱材収容凹部３４とが連通路３７を介してそれぞれ接続され、開口部３６と下側に位置する２つの伝熱材収容凹部３４とが連通路３８を介してそれぞれ接続され、上側に位置する２つの伝熱材収容凹部３４と下側に位置する２つの伝熱材収容凹部３４とが連通路３９を介してそれぞれ接続されている。
【００４７】
図９（ｃ）に示される放熱部材１６では、２つのジグザグ形状の伝熱材収容凹部４０が主面１６ａに左右に並んで設けられている。また、図９（ｃ）に示される放熱部材１６では、各伝熱材収容凹部４０と連通する２つの開口部４１が主面１６ｂの上部に設けられ、各伝熱材収容凹部４０と連通する２つの開口部４２が主面１６ｂの下部に設けられている。
【００４８】
また、上記実施形態では、伝熱材充填口として機能する開口部２２が放熱部材１６の上部に設けられ、空気出口として機能する開口部２３が放熱部材１６の下部に設けられているが、特にその形態には限定されない。例えば、伝熱材充填口として機能する開口部２２が放熱部材１６の下部に設けられ、空気出口として機能する開口部２３が放熱部材１６の上部に設けられていてもよい。この場合には、開口部２２から伝熱材２０が抜け出ないように、放熱部材１６の内部における開口部２２の近傍に逆止弁を組み込んでもよい。また、伝熱材充填口として機能する開口部２２及び空気出口として機能する開口部２３が、放熱部材１６の同じ高さ位置に設けられていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、４つの電池モジュール３が筐体２の側壁６の内壁面６ａ及び側壁８の内壁面８ａにそれぞれ固定されているが、側壁６の内壁面６ａ及び側壁８の内壁面８ａにそれぞれ固定される電池モジュール３の数としては、１つでもよいし、複数でもよい。何れの場合でも、伝熱材収容凹部は、放熱部材１６の主面１６ａにおける電池モジュール３に対応する領域に設けられる。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、開口部２２，２３は、放熱部材１６における筐体２とは反対側の主面１６ｂに設けられているが、特にその形態には限られず、例えば伝熱材充填口として機能する開口部２２が放熱部材１６の上面に設けられ、空気出口として機能する開口部２３が放熱部材１６の下面に設けられていてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態は、リチウムイオン二次電池等の電池１０を有する電池モジュール３を備えた電池パック１であるが、本発明は、特に電池１０には限られず、例えば電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置を有する蓄電装置モジュールを備えた蓄電装置パックにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１…電池パック（蓄電装置パック）、２…筐体、３…電池モジュール（蓄電装置モジュール）、６ａ，８ａ…内壁面、６ｂ，８ｂ…外壁面、１６…放熱部材、１６ａ，１６ｂ…主面、２０…伝熱材、２１…伝熱材収容凹部、２２…開口部、２３…開口部、３０…伝熱材収容凹部、３１…開口部、３２…開口部、３４…伝熱材収容凹部、３５…開口部、３６…開口部、４０…伝熱材収容凹部、４１…開口部、４２…開口部。
【図１】
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【図２】
2017168193.tif 000004
【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】
2017168193.tif 000009
【図８】
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【図９】
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