(57)【要約】【課題】積み重ね工程数を減らして電極組立体の生産性を向上させることができる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供すること。【解決手段】二次電池１０の電極組立体１２は、電極ユニット３０を複数備える。電極ユニット３０は、１枚の負極電極２４と１枚の電極収納セパレータ１３とが粘着テープ３１によって一体化されている。電極組立体１２は、電極ユニット３０を複数積層した層状構造である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極金属箔の両面に負極活物質層を備え、前記負極金属箔の露出した負極未塗工部を備える負極電極と、
正極金属箔の両面に正極活物質層を備える正極電極が袋状セパレータに収納された電極収納セパレータと、
をそれぞれ複数有する電極組立体をケース内に備える蓄電装置であって、
前記電極組立体は、
１枚の前記負極電極と１枚の前記電極収納セパレータとが前記負極未塗工部と前記袋状セパレータとに貼着された粘着テープによって一体化された電極ユニットが、前記負極電極と前記正極電極が前記袋状セパレータを介して交互に位置する状態で複数積層された層状構造であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
積層方向に隣り合う前記電極ユニット同士は非接合である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記粘着テープは片面に粘着面を備える片面テープであり、前記粘着テープは、前記負極未塗工部のうち、前記電極収納セパレータに対向しない面に貼着され、かつ前記負極未塗工部よりもはみ出た粘着面が前記袋状セパレータに貼着されている請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
負極金属箔の両面に負極活物質層を備え、前記負極金属箔の露出した負極未塗工部を備える負極電極と、
正極金属箔の両面に正極活物質層を備える正極電極が袋状セパレータに収納された電極収納セパレータと、
をそれぞれ複数有する電極組立体をケース内に備える蓄電装置の製造方法であって、
１枚の前記負極電極と１枚の前記電極収納セパレータとが前記負極未塗工部と前記袋状セパレータとに貼着された粘着テープによって一体化された電極ユニットを、前記負極電極と前記正極電極が前記袋状セパレータを介して交互に位置する状態で複数積み重ね、積層方向一端に前記電極ユニットの前記負極電極を位置させ、積層方向他端に、前記電極ユニットとは別の前記負極電極を位置させることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項６】
積層方向に隣り合う前記電極ユニット同士は接合せずに積み重ねる請求項５に記載の蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負極電極と、電極収納セパレータとをそれぞれ複数有する電極組立体をケース内に備える蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。この種の二次電池としては、例えば矩形シート状の正極電極と、矩形シート状の負極電極と、これらを絶縁するセパレータとを、交互に積み重ねた積層型の電極組立体を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３０３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電極組立体の積層構造は、正極電極、負極電極、及びセパレータを、１枚ずつ順に積み重ねていく製造工程を経るので、積み重ね工程の数が多くなる。よって、生産のタクトタイムが長く、生産性がよくないという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、積み重ね工程数を減らして電極組立体の生産性を向上させることができる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するための蓄電装置は、負極金属箔の両面に負極活物質層を備え、前記負極金属箔の露出した負極未塗工部を備える負極電極と、正極金属箔の両面に正極活物質層を備える正極電極が袋状セパレータに収納された電極収納セパレータとを、それぞれ複数有する電極組立体をケース内に備える蓄電装置であって、前記電極組立体は、１枚の前記負極電極と１枚の前記電極収納セパレータとが前記負極未塗工部と前記袋状セパレータとに貼着された粘着テープによって一体化された電極ユニットが、前記負極電極と前記正極電極が前記袋状セパレータを介して交互に位置する状態で複数積層された層状構造であることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、電極ユニットを複数積み重ねていくことで電極組立体が製造される。１つの電極ユニットを積むだけで、１枚の正極電極と１枚の負極電極とを同時に積層状態にすることができ、しかも正極電極と負極電極を袋状セパレータで絶縁した状態にできる。よって、正極電極と負極電極の間にセパレータを介在させながら１枚ずつ積み重ねて電極組立体を製造する場合と比べると、積み重ね工程数を減らすことができ、積み重ねに要する時間を短縮して電極組立体の生産性を向上させることができる。
【０００８】
また、蓄電装置について、積層方向に隣り合う前記電極ユニット同士は非接合であるのが好ましい。
これによれば、例えば、電極ユニット同士を接合しながら積み重ねていく場合と比べると、接合工程が無く、積み重ねに要する時間を短縮できる。
【０００９】
また、蓄電装置について、前記粘着テープは片面に粘着面を備える片面テープであり、前記粘着テープは、前記負極未塗工部のうち、前記電極収納セパレータに対向しない面に貼着され、かつ前記負極未塗工部よりもはみ出た粘着面が前記袋状セパレータに貼着されていてもよい。
【００１０】
これによれば、電極ユニットの負極電極が電極組立体の積層方向の端に配置される。電極ユニットの負極電極には、その負極未塗工部に粘着テープが貼着され、負極未塗工部は粘着テープによって覆われている。このため、電極ユニットの負極電極の負極未塗工部と、この負極未塗工部に対向したケースとの間に粘着テープを介在させ、両者を絶縁できる。
【００１１】
また、前記蓄電装置は二次電池である。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、負極金属箔の両面に負極活物質層を備え、前記負極金属箔の露出した負極未塗工部を備える負極電極と、正極金属箔の両面に正極活物質層を備える正極電極が袋状セパレータに収納された電極収納セパレータと、をそれぞれ複数有する電極組立体をケース内に備える蓄電装置の製造方法であって、１枚の前記負極電極と１枚の前記電極収納セパレータとが前記負極未塗工部と前記袋状セパレータとに貼着された粘着テープによって一体化された電極ユニットを、前記負極電極と前記正極電極が前記袋状セパレータを介して交互に位置する状態で複数積み重ね、積層方向一端に前記電極ユニットの前記負極電極を位置させ、積層方向他端に、前記電極ユニットとは別の前記負極電極を位置させることを要旨とする。
【００１２】
これによれば、電極収納セパレータの負極電極と別の負極電極とで、積層方向の両端に負極電極が位置する電極組立体を製造できる。また、１つの電極ユニットを積むだけで、１枚の正極電極と１枚の負極電極とを同時に積層状態にでき、しかも正極電極と負極電極を袋状セパレータで絶縁した状態にできる。よって、正極電極と負極電極の間にセパレータを介在させながら１枚ずつ積み重ねて電極組立体を製造する場合と比べると積み重ね工程数を減らすことができ、積み重ねに要する時間を短縮して電極組立体の生産性を向上させることができる。
【００１３】
また、蓄電装置の製造方法について、積層方向に隣り合う前記電極ユニット同士は接合せずに積み重ねるのが好ましい。
これによれば、例えば、電極ユニット同士を接合しながら積み重ねていく場合と比べると、接合工程が無く、積み重ねに要する時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、積み重ね工程数を減らして電極組立体の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の二次電池を示す断面図。
【図２】電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。
【図３】電極ユニットを示す分解斜視図。
【図４】電極ユニットを積む工程を示す側面図。
【図５】二次電池内を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を二次電池及び二次電池の製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、直方体状のケース１１と、ケース１１内に収容された電極組立体１２と、を備える。ケース１１は、有底四角筒状の金属製（例えば、アルミニウム製又はアルミニウム合金製）のケース本体１１ａと、ケース本体１１ａの開口部を塞ぐ蓋１１ｂとを有する。ケース１１内には図示しない電解液が収容されている。本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン二次電池である。
【００１７】
二次電池１０は、ケース１１の外側に突出する状態で蓋１１ｂに固定された正極端子１８ａと、ケース１１の外側に突出する状態で蓋１１ｂに固定された負極端子１９ａとを有する。正極端子１８ａは、正極導電部材１８ｂを介して電極組立体１２と電気的に接続されている。負極端子１９ａは、負極導電部材１９ｂを介して電極組立体１２と電気的に接続されている。二次電池１０は、負極導電部材１９ｂ及び正極導電部材１８ｂと、蓋１１ｂとを絶縁する絶縁部材２３をケース１１内に備える。
【００１８】
図２に示すように、電極組立体１２は、複数の電極収納セパレータ１３と、複数の負極電極２４と、を備える。電極組立体１２は、複数の電極収納セパレータ１３と複数の負極電極２４とを交互に積層して層状とした積層型である。
【００１９】
電極収納セパレータ１３は、袋状セパレータ２０と、袋状セパレータ２０に収納された正極電極１４とを備える。正極電極１４は、矩形シート状の正極金属箔（例えばアルミニウム箔）１５と、正極金属箔１５の両面を覆う正極活物質層１６と、を備える。正極電極１４は、正極金属箔１５の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１の縁部１４ａを備える。正極電極１４は、第１の縁部１４ａに沿う正極未塗工部１５ａを備える。正極未塗工部１５ａは、正極電極１４の第１の縁部１４ａに沿って正極金属箔１５の露出した部分である。正極未塗工部１５ａは、第１の縁部１４ａから突出した形状の正極タブ１７を含む。
【００２０】
本実施形態では、第１の縁部１４ａに沿う辺が正極電極１４の一辺となる。また、正極電極１４において、第１の縁部１４ａの対辺となる他方の長辺に沿う縁部を第２の縁部１４ｂとし、第１の縁部１４ａと第２の縁部１４ｂ同士を繋ぐ一対の短辺に沿う縁部をそれぞれ第３の縁部１４ｃとする。
【００２１】
袋状セパレータ２０は、互いに対峙する矩形シート状のセパレータ部材２１を含む。各セパレータ部材２１は、何れも絶縁性を有する樹脂製（例えばポリエチレン製）である。２枚のセパレータ部材２１は同形状、かつ同サイズであり、正極電極１４よりも一回り大きなサイズである。各セパレータ部材２１は、正極電極１４を重ねた状態において、正極電極１４の第１〜第３の縁部１４ａ〜１４ｃからはみ出したはみ出し部２２を有する。袋状セパレータ２０は、セパレータ部材２１のはみ出し部２２同士を溶着して製造されている。袋状セパレータ２０の溶着部は、正極電極１４の四辺である第１〜第３の縁部１４ａ〜１４ｃに沿ってはみ出し部２２を溶着して形成されている。
【００２２】
負極電極２４は、矩形シート状の負極金属箔（例えば銅箔）２５と、負極金属箔２５の両面を覆う負極活物質層２６と、を有する。負極電極２４は、負極金属箔２５の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１の縁部２４ａを備える。負極電極２４は、第１の縁部２４ａに沿う負極未塗工部２５ａを備える。負極未塗工部２５ａは、負極電極２４の第１の縁部２４ａに沿って負極金属箔２５の露出した部分である。負極未塗工部２５ａは、第１の縁部２４ａから突出した形状の負極タブ２７を含む。
【００２３】
本実施形態では、第１の縁部２４ａに沿う辺が負極電極２４の一辺となる。また、負極電極２４において、第１の縁部２４ａの対辺となる他方の長辺に沿う縁部を第２の縁部２４ｂとし、第１の縁部２４ａと第２の縁部２４ｂ同士を繋ぐ一対の短辺に沿う縁部をそれぞれ第３の縁部２４ｃとする。
【００２４】
負極電極２４の第１の縁部２４ａの長さは、正極電極１４の第１の縁部１４ａの長さより長く、負極電極２４の第２の縁部２４ｂの長さは、正極電極１４の第２の縁部１４ｂの長さより長い。さらに、負極電極２４の第３の縁部２４ｃの長さは、正極電極１４の第３の縁部１４ｃの長さより長い。よって、負極電極２４は、正極電極１４より一回り大きく、負極活物質層２６は、正極活物質層１６より一回り大きい。本実施形態では、負極電極２４は、袋状セパレータ２０と同じ大きさである。
【００２５】
電極組立体１２は、電極ユニット３０を備える。
図３又は図４に示すように、電極ユニット３０は、１枚の負極電極２４と、１枚の電極収納セパレータ１３とを一体化した構造である。電極ユニット３０において、負極電極２４と電極収納セパレータ１３とは粘着テープ３１によって一体化されている。粘着テープ３１は、片面に粘着面３１ａを有する片面テープである。
【００２６】
電極ユニット３０において、負極未塗工部２５ａの両面のうち、電極収納セパレータ１３に対向しない外側の面に粘着テープ３１の粘着面３１ａが貼着されている。粘着テープ３１の長手方向の両端部は、第１の縁部２４ａの延びる方向に沿う負極未塗工部２５ａの両端で折り返されている。粘着テープ３１の長手方向の両端部は、電極収納セパレータ１３における負極電極２４に対向しない面に貼着されている。
【００２７】
粘着テープ３１は、負極未塗工部２５ａの片面全体に亘って貼着され、負極未塗工部２５ａの全面を覆っている。また、粘着テープ３１は、負極未塗工部２５ａの端縁のうち、負極タブ２７の突出方向の端縁よりも突出し、負極タブ２７における負極未塗工部２５ａ寄りの根本に加え、正極タブ１７の根本も覆っている。電極組立体１２の積層方向において、粘着テープ３１は正極活物質層１６には重なっていない。
【００２８】
図５に示すように、電極ユニット３０は、１枚の電極収納セパレータ１３と、１枚の負極電極２４の２層構造である。そして、電極組立体１２は、複数の電極ユニット３０が積層された層状構造を有する。積層方向に隣り合う電極ユニット３０同士は、一方の電極ユニット３０の電極収納セパレータ１３と、他方の電極ユニット３０の負極電極２４とが隣り合う状態に積層されている。よって、複数の電極ユニット３０は、袋状セパレータ２０を介して負極電極２４と正極電極１４が交互に位置する状態で積層されている。
【００２９】
電極組立体１２において、積層方向に隣り合う電極ユニット３０同士は非接合状態である。ただし、電極組立体１２は、図示しない保持テープによって積層状態が保持され、正極活物質層１６の全面が、セパレータ部材２１を介して負極活物質層２６に対峙した状態が維持されている。
【００３０】
また、図１に示すように、電極組立体１２において、複数の電極ユニット３０は、正極タブ１７同士が積層方向に沿って列状に配置され、かつ負極タブ２７同士が積層方向に沿って列状に配置される状態に積層される。積層された全ての正極タブ１７には、正極導電部材１８ｂを介して正極端子１８ａが接続され、積層された全ての負極タブ２７には、負極導電部材１９ｂを介して負極端子１９ａが接続されている。
【００３１】
図５に示すように、電極組立体１２は、複数の電極ユニット３０と、１枚の負極電極２４とが積層された層状構造を有する。電極組立体１２の積層方向の一端に電極ユニット３０が位置し、この電極ユニット３０の負極電極２４が積層方向の一端に配置されている。電極組立体１２の積層方向の他端には、１枚の負極電極２４が位置する。よって、電極組立体１２は、積層方向の両端に負極電極２４が位置している。なお、ケース本体１１ａの内側面には絶縁フィルム１１ｃが存在し、絶縁フィルム１１ｃによって負極電極２４とケース１１とが絶縁されている。
【００３２】
次に、電極組立体１２の製造方法を記載する。
まず、電極ユニット３０を製造する。
図３に示すように、電極収納セパレータ１３内の正極活物質層１６の全面が、セパレータ部材２１を介して負極活物質層２６に対峙する状態で、電極収納セパレータ１３と負極電極２４を重ねつつ、負極電極２４の負極未塗工部２５ａから袋状セパレータ２０に向けて粘着テープ３１の粘着面３１ａを貼り付ける。また、粘着テープ３１の長手方向の両端部を折り返し、その両端部の粘着面３１ａを袋状セパレータ２０に貼り付け、粘着テープ３１により負極電極２４と電極収納セパレータ１３とを一体化する。
【００３３】
次に、図４に示すように、積層テーブル４０上に、積層方向一端に位置することとなる電極ユニット３０を載せる。このとき、負極電極２４が下になり、電極収納セパレータ１３が上になるようにする。そして、積層テーブル４０上の電極ユニット３０の上に別の電極ユニット３０を積み、電極ユニット３０を積み重ねる。このとき、積む電極ユニット３０は、負極電極２４が下になり、電極収納セパレータ１３が上になるようにする。また、正極活物質層１６の全面に対し負極活物質層２６が対峙する位置に電極ユニット３０を積み重ねる。以下、予め決められた枚数の電極ユニット３０を上記と同様の方法で積み重ねていく。最後に、積層方向の他端に位置する電極ユニット３０に対し、１枚の負極電極２４を積み重ねる。すると、電極組立体１２が製造される。
【００３４】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極組立体１２は、電極ユニット３０を複数積層した層状構造である。電極ユニット３０は、１枚の負極電極２４と、１枚の電極収納セパレータ１３とを予め一体化した構造である。このため、電極ユニット３０を積むだけで、１枚の正極電極１４と１枚の負極電極２４とを同時に積層した状態にでき、しかも正極電極１４と負極電極２４を袋状セパレータ２０で絶縁した状態にできる。よって、正極電極１４と負極電極２４とをセパレータで絶縁しながら１枚ずつ積み重ねていく場合と比べると積み重ね工程数を減らすことができ、積み重ねに要する時間を短縮して電極組立体１２の生産性を向上させることができる。
【００３５】
（２）電極組立体１２において、積層方向に隣り合う電極ユニット３０同士は非接合である。このため、電極ユニット３０を積み重ねていく際に、粘着テープ３１等の接合部材を貼着する作業が必要なく、電極組立体１２の生産速度を速めることができる。
【００３６】
（３）電極ユニット３０において、粘着テープ３１は、負極未塗工部２５ａの両面のうち電極収納セパレータ１３に対向しない面に貼着されている。そして、粘着テープ３１の粘着面３１ａは、電極ユニット３０の外に露出していない。このため、電極ユニット３０を積層していく際、粘着テープ３１の粘着面３１ａに他の電極ユニット３０が貼り付くことを無くすことができる。このため、電極ユニット３０を積む位置がずれてしまった際、その位置ずれを修正する際に、電極ユニット３０同士を剥がす必要がなく、位置ずれの修正が容易となる。
【００３７】
（４）粘着テープ３１は、片面のみに粘着面３１ａを有する片面テープである。電極ユニット３０を製造する際は、電極収納セパレータ１３と負極電極２４を重ねた状態で、負極未塗工部２５ａから電極収納セパレータ１３に向けて粘着テープ３１を貼り付ければ、負極電極２４と電極収納セパレータ１３を一体化できる。このため、両面テープを用いて負極電極２４と電極収納セパレータ１３を所定位置で貼着する場合よりも、電極ユニット３０の製造が簡単になる。
【００３８】
（５）電極ユニット３０の負極電極２４は、電極組立体１２の積層方向の一端に配置され、この負極電極２４の負極未塗工部２５ａ及び負極タブ２７の根本に加え、正極タブ１７の根本にも粘着テープ３１が貼着される。このため、負極未塗工部２５ａ、負極タブ２７及び正極タブ１７と、ケース１１とを粘着テープ３１によって絶縁することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  電極ユニット３０において、粘着テープ３１を両面テープとし、粘着テープ３１を、負極未塗工部２５ａの両面のうち電極収納セパレータ１３に対向する面に貼着して負極電極２４と電極収納セパレータ１３とを一体化し、電極ユニット３０を形成してもよい。
【００４０】
○  積層方向に隣り合う電極ユニット３０同士は両面テープで接合されていてもよい。
○  粘着テープ３１によって負極電極２４と電極収納セパレータ１３とが一体化できれば、粘着テープ３１は、負極未塗工部２５ａの全面を覆う状態に貼着されていなくてもよく、例えば、負極未塗工部２５ａの一部が露出する状態に粘着テープ３１が貼着されていてもよい。
【００４１】
又は、複数枚の粘着テープ３１によって負極未塗工部２５ａと電極収納セパレータ１３とを一体化してもよい。
○  粘着テープ３１は、負極タブ２７の根本には貼着されず、負極未塗工部２５ａだけに貼着されていてもよい。
【００４２】
○  電極ユニット３０において、負極電極２４と電極収納セパレータ１３とは、負極未塗工部２５ａのうちの負極タブ２７のみに貼着された粘着テープ３１によって一体化されていてもよい。
【００４３】
○  電極収納セパレータ１３は、一対のセパレータ部材２１における正極電極１４の第１〜第３の縁部１４ａ〜１４ｃからはみ出したはみ出し部２２全てを溶着し、正極電極１４の四辺に沿って溶着部を有する構造とした。しかし、電極収納セパレータ１３の構造はこれに限らない。例えば、長尺矩形状のセパレータ部材２１を長手方向の中間から折り曲げ、折り曲げ辺に正極電極１４の第２の縁部１４ｂを当接させ、折り曲げたセパレータ部材２１で正極電極１４を挟み込む。そして、セパレータ部材２１において、正極電極１４の両方の第３の縁部１４ｃからはみ出した部位を溶着して袋状セパレータ２０を形成しつつ電極収納セパレータ１３としてもよい。
【００４４】
○  実施形態では、溶着部は、正極電極１４の第１〜第３の縁部１４ａ〜１４ｃの全体に沿うように形成したが、溶着部は、正極電極１４の第１〜第３の縁部１４ａ〜１４ｃに沿ってスポット的に形成されていてもよい。
【００４５】
○  電極組立体１２の製造に関し、実施形態では、電極ユニット３０から積み始め、最後に、１枚の負極電極２４を積み重ねたが、積む順序を逆にしてもよい。積層テーブル４０上に、積層方向一端に位置することとなる１枚の負極電極２４を載せ、その負極電極２４上に電極ユニット３０を積み重ねる。このとき、電極ユニット３０の電極収納セパレータ１３（正極電極１４）が下になり、負極電極２４が上になるようにする。その後、予め決められた枚数の電極ユニット３０を積み重ねていき、積層方向他端に位置する電極ユニット３０を積むと、電極組立体１２が製造される。
【００４６】
○  電極ユニット３０を積み重ねる方法は、積層テーブル４０上に電極ユニット３０を積み重ねていく方法以外でもよい。例えば、電極ユニット３０を自重により落下させて重ねていく方法でもよい。
【００４７】
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要するに、正極活物質と負極活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
【００４８】
○  電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１３…電極収納セパレータ、１４…正極電極、１５…正極金属箔、１６…正極活物質層、２０…袋状セパレータ、２４…負極電極、２５…負極金属箔、２５ａ…負極未塗工部、２６…負極活物質層、３０…電極ユニット、３１…粘着テープ、３１ａ…粘着面。
【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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