(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁部及び前記底壁部から立設される立壁部を有し、上方に開口する箱型容器の内部に複数のセルが収容される鋳造品からなるバッテリケースの製造方法であって、
鋳型内における前記バッテリケースの前記立壁部の内側に対応する位置に、外面が前記底壁部に対して垂直面であり、且つ、内面が前記底壁部に対して傾斜する抜き勾配を有する第１の中子を配置して鋳造を行う、バッテリケースの製造方法。
【請求項２】
前記立壁部又は前記底壁部は、外面から凹設される温調媒体流路を有し、
前記鋳型内における前記立壁部又は前記底壁部の前記温調媒体流路に対応する位置に、第２の中子を更に配置して、前記温調媒体流路を鋳造する、請求項１に記載のバッテリケースの製造方法。
【請求項３】
前記立壁部は、前記セルの積層方向に沿って配置される側壁部を含み、前記側壁部が前記温調媒体流路を有し、
前記第２の中子は、前記鋳型内における前記側壁部の前記温調媒体流路に対応する位置に配置される、請求項２に記載のバッテリケースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリケースの製造方法及びバッテリケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリット車には、駆動用モータの動力源として、リチウムイオン電池等の二次電池からなる複数のバッテリセル（以下、本明細書では単に「セル」という。）をバッテリケース内に収容したバッテリパックが搭載される。
【０００３】
従来のバッテリパックは、複数のセルを積層したセル群をバインドバー等の拘束部材によって拘束することでモジュール化し、モジュール化されたセル群をバッテリケース内に収容することにより構成されている。しかし、複数のセルをモジュール化してバッテリケース内に収容する場合、複数のセルを効率的に収容することができず、バッテリケースに対するセル搭載密度が小さい。このため、複数のセルをモジュール化することなく、バッテリケース内に直接収容することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数のセルをバッテリケースに直接収容可能とするため、バッテリケースを、底壁部及び底壁部から立設される立壁部を有して上方に開口する箱型容器により構成し、バッテリケース内にセルを上方から直接収容する方法がある。このようなバッテリケースは、アルミニウム等の金属により鋳造される鋳造品（ダイキャスト製品）とすることにより、安価且つ容易に製造可能である。
【０００６】
しかし、鋳造品からなるバッテリケースは、鋳型の型抜けを考慮して、立壁部に抜き勾配を設ける必要がある。その結果、立壁部の内面は傾斜面となるため、立壁部の内側に収容したセルを立壁部の内面に密接させることができず、セルと立壁部との間に抜き勾配に起因する無駄な空間が発生してしまう。このため、ケースサイズが無駄に大型化してしまうだけでなく、セルを立壁部に密接させてバッテリケース内に固定することができない。このような無駄な空間をなくすためには、鋳造後の立壁部の内面を削り加工して垂直面を形成するか、鋳造後の立壁部の内面に、垂直面を形成するための追加部品を設ける必要があり、加工コストの高騰及び追加部品による重量増の問題がある。
【０００７】
本発明は、立壁部の内面が垂直面となるように鋳造でき、セル搭載密度を高めることができるバッテリケースの製造方法及びバッテリケースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  本発明に係るバッテリケースの製造方法は、底壁部（例えば、後述の底壁部１１）及び前記底壁部から立設される立壁部（例えば、立壁部１２、側壁部１２１、端壁部１２２、中間壁部１２３、中央端壁部１２４）を有し、上方に開口する箱型容器の内部に複数のセル（例えば、後述のセル１００）が収容される鋳造品からなるバッテリケース（例えば、後述のバッテリケース１０）の製造方法であって、鋳型（例えば、後述の鋳型５０）内における前記バッテリケースの前記立壁部の内側に対応する位置に、外面（例えば、後述の外面２１ａ，２２ａ）が前記底壁部に対して垂直面であり、且つ、内面（例えば、後述の内面２１ｂ，２２ｂ）が前記底壁部に対して傾斜する抜き勾配を有する第１の中子（例えば、後述の第１の中子２０）を配置して鋳造を行う。
【０００９】
上記（１）により、鋳造後の立壁部の内面を削り加工したり、鋳造後の立壁部の内面に垂直面を形成するための追加部品を設けたりする必要がなく、立壁部の内面が底壁部に対して垂直面となり、底壁部と立壁部との内面同士が垂直に交差するバッテリケースを鋳造できる。このため、セルを底壁部及び立壁部の両壁面に対して密接させることが可能となり、バッテリケース内に無駄な空間が形成されず、セル搭載密度を高めることができるバッテリケースを容易に製造することができる。
【００１０】
（２）  （１）に記載のバッテリケースの製造方法において、前記立壁部又は前記底壁部は、外側から凹設される温調媒体流路（例えば、後述の温調媒体流路１６）を有し、前記鋳型内における前記立壁部又は前記底壁部の前記温調媒体流路に対応する位置に、第２の中子（例えば、後述の第２の中子３０）を更に配置して、前記温調媒体流路を鋳造してもよい。
【００１１】
上記（２）により、バッテリケースの鋳造時に温調媒体流路を同時に形成できる。このため、温調媒体流路を後付けしたり、後加工して凹設したりする必要がなく、部品点数の増加も抑制でき、煩雑な加工作業も不要にすることができる。温調媒体流路は立壁部の外面から凹設されるシンプルな構造で形成できるため、温調媒体流路の外面側を流路蓋で覆う場合の高いシール性も確保できる。
【００１２】
（３）  （２）に記載のバッテリケースの製造方法において、前記立壁部は、前記セルの積層方向に沿って配置される側壁部（例えば、後述の側壁部１２１）を含み、前記側壁部が前記温調媒体流路を有し、前記第２の中子は、前記鋳型内における前記側壁部の前記温調媒体流路に対応する位置に配置されてもよい。
【００１３】
上記（３）により、温調媒体によってセルを効率的に温調できるバッテリケースを製造することができる。通常、セルは、電極端子付近が高温になり易く、この電極端子を有する面を上方に向けてバッテリケース内に配置されるため、セルを冷却する場合には、バッテリケースの底壁部よりも側壁部に温調媒体流路を設けた方が、セルの冷却を効率的に行うことができる。
【００１４】
（４）  本発明に係るバッテリケースは、底壁部（例えば、後述の底壁部１１）及び前記底壁部から立設される立壁部（例えば、立壁部１２、側壁部１２１、端壁部１２２、中間壁部１２３、中央端壁部１２４）を有して上方に開口する箱型容器の内部に、複数のセル（例えば、後述のセル１００）が収容される鋳造品からなるバッテリケース（例えば、後述のバッテリケース１０）であって、前記底壁部と前記立壁部の内面（例えば、後述の内面１２１ａ，１２２ａ，１２４ａ）とが、削り加工されることなく垂直に交差している。
【００１５】
上記（４）により、セルを底壁部及び立壁部の両壁面に対して密接させることが可能であり、セル搭載密度を高めることができるバッテリケースを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、立壁部の内面が垂直面となるように鋳造でき、セル搭載密度を高めることができるバッテリケースの製造方法及びバッテリケースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリケースを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバッテリケースを鋳造する際に鋳型内に配置される中子を示す斜視図である。
【図３】第１の中子の縦断面図である。
【図４】中子が配置された鋳型をセルの積層方向と直交する方向に沿って切断した縦断面図である。
【図５】中子が配置された鋳型をセルの積層方向に沿って切断した縦断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るバッテリパックを示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るバッテリパックをセルの積層方向と直交する方向に沿って切断した縦断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るバッテリパックをセルの積層方向に沿って切断した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
図１に示すように、バッテリケース１０は、平面視矩形状の底壁部１１と、底壁部１１の上面から立設される立壁部１２と、を有し、上方に開口する箱型容器からなる。バッテリケース１０は、図中のＸ方向に長尺に形成される。なお、図中に示す方向において、Ｘ方向はバッテリケース１０の長さ方向を示す。Ｙ方向はバッテリケース１０の幅方向を示す。Ｚ方向はバッテリケース１０の高さ方向を示す。
【００１９】
立壁部１２は、側壁部１２１，１２１と、端壁部１２２，１２２と、中間壁部１２３，１２３と、中央端壁部１２４，１２４と、を有する。側壁部１２１，１２１は、バッテリケース１０の幅方向の両端部に配置され、バッテリケース１０の長さ方向に沿って延びている。端壁部１２２，１２２は、バッテリケース１０の長さ方向の両端部に配置される。側壁部１２１，１２１及び端壁部１２２，１２２の底壁部１１からの高さは同一である。側壁部１２１，１２１及び端壁部１２２，１２２は、底壁部１１の四周囲を取り囲むバッテリケース１０の外壁を構成する。
【００２０】
中間壁部１２３，１２３は、バッテリケース１０の幅方向中央部において、端壁部１２２，１２２からそれぞれバッテリケース１０の中央部に向けて、長さ方向に沿って延びている。バッテリケース１０の中央部において、中間壁部１２３，１２３の端部同士は、所定の距離をあけて離隔している。中央端壁部１２４，１２４は、バッテリケース１０の中央部に配置される中間壁部１２３，１２３の端部に接して、端壁部１２２，１２２と平行にそれぞれ配置され、バッテリケース１０の幅方向に延びている。
【００２１】
これにより、側壁部１２１，１２１及び端壁部１２２，１２２で囲まれるバッテリケース１０の内部には、中間壁部１２３及び中央端壁部１２４で仕切られた４つのセル収容部１３と、中央端壁部１２４，１２４間の機能部品収容部１４と、が形成される。機能部品収容部１４には、中央端壁部１２４，１２４同士を連結するように延びる複数本の補強リブ１５が設けられている。なお、中間壁部１２３，１２３及び中央端壁部１２４，１２４の底壁部１１からの高さは同一であるが、側壁部１２１，１２１及び端壁部１２２，１２２の底壁部１１からの高さに比べて低い。
【００２２】
側壁部１２１，１２１は、外面側から凹設された温調媒体流路１６，１６をそれぞれ有する。温調媒体流路１６，１６には、図示しない温調媒体供給部から温調媒体（冷却水又は加温水）が供給されることにより、セル収容部１３内に収容される図示しないセルの温調を行う。各側壁部１２１，１２１の温調媒体流路１６，１６同士は、機能部品収容部１４に対応する底壁部１１の下面に凹設された連絡流路１７を介して連通している。
【００２３】
バッテリケース１０は、アルミ又はアルミ合金からなる鋳造品（ダイキャスト製品）であり、鋳型を用いて底壁部１１及び立壁部１２を一体に鋳造することにより得られる。このとき、補強リブ１５、温調媒体流路１６，１６及び連絡流路１７も一体に鋳造される。
【００２４】
本実施形態のバッテリケース１０において、少なくとも各立壁部１２と底壁部１１との内面同士、具体的には、少なくとも各セル収容部１３内に面する各立壁部１２と底壁部１１との内面同士、より具体的には、少なくとも側壁部１２１の内面１２１ａ、端壁部１２２の内面１２２ａ及び中央端壁部１２４の内面１２４ａと底壁部１１とは、鋳造後に削り加工されることなく、垂直に交差している。一般に、鋳型には、所定角度の抜き勾配が必要とされるため、垂直に交差する面を鋳造することができない。このため、本実施形態のバッテリケース１０を、鋳型を用いて鋳造する際、鋳型内に、以下に説明する中子が配置される。
【００２５】
本実施形態のバッテリケース１０を鋳造する際に用いられる中子は、図２に示すように、第１の中子２０，２０と、第２の中子３０，３０と、第３の中子４０と、を有する。
【００２６】
第１の中子２０は、平面視矩形枠状に形成され、鋳造時に、中間壁部１２３を挟んでＹ方向に並置される２つのセル収容部１３，１３に面する側壁部１２１の内面１２１ａ，１２１ａ、端壁部１２２の内面１２２ａ及び中央端壁部１２４の内面１２４ａを、底壁部１１に対して垂直に交差するように形成するための中子である。詳しくは、第１の中子２０は、側壁部１２１の内面１２１ａ，１２１ａをそれぞれ形成するための一対の側壁部対応部２１，２１と、端壁部１２２の内面１２２ａ及び中央端壁部１２４の内面１２４ａをそれぞれ形成するための一対の端壁部対応部２２，２２と、を有する。
【００２７】
図３に示すように、第１の中子２０の側壁部対応部２１及び端壁部対応部２２において、鋳造される側壁部１２１の内面１２１ａ、端壁部１２２の内面１２２ａ及び中央端壁部１２４の内面１２４ａにそれぞれ対向する外面２１ａ、２２ａは、鋳造される底壁部１１に対して垂直面となるように、Ｚ方向に平行に真っすぐに延びる平面になっている。一方、第１の中子２０の側壁部対応部２１及び端壁部対応部２２において、鋳造される側壁部１２１の内面１２１ａ、端壁部１２２の内面１２２ａ及び中央端壁部１２４の内面１２４ａに対してそれぞれ反対側に配置される内面２１ｂ、２２ｂは、底壁部１１に対して所定の角度で傾斜した抜き勾配を有する傾斜面になっている。なお、端壁部対応部２２，２２の幅方向中央部には、中間壁部１２３に対応する切り欠き部２２１，２２１がそれぞれ形成されている。
【００２８】
第２の中子３０は、鋳造時に、側壁部１２１に温調媒体流路１６となる凹部を形成するための中子であり、側壁部１２１に沿って延びる長尺な矩形板状に形成されている。
【００２９】
第３の中子４０は、鋳造時に、底壁部１１に連絡流路１７となる凹部を形成するための中子であり、一対の第２の中子３０，３０に亘って延びる矩形板状に形成されている。
【００３０】
第１の中子２０、第２の中子３０及び第３の中子４０の材質は特に問わず、中子として一般に用いられる材質の中子を使用することができる。型抜き後に中子を崩壊させて鋳造品から容易に取り除くことができるようにする観点からは、砂中子又は塩中子を用いることが望ましい。
【００３１】
次に、第１の中子２０、第２の中子３０及び第３の中子４０を用いてバッテリケース１０を鋳造する方法について、図４及び図５を用いて説明する。
図４及び図５に示すように、バッテリケース１０は、型合わせされた上型５１及び下型５２からなる鋳型５０によって形成されるキャビティ５３内に、アルミ又はアルミ合金の溶湯を注入することによって製造される。
【００３２】
本実施形態の鋳型５０は、上型５１が可動型、下型５２が固定型であり、上型５１が下型５２に対してＺ方向に沿って上下動するように構成される。上型５１の側面５１ａは、所定の抜き勾配を有する傾斜面となっている。そして、上型５１及び下型５２が型合わせされた際に鋳型５０に形成されるキャビティ５３内に、第１の中子２０、第２の中子３０及び第３の中子４０が、図示しないケレン等を用いてそれぞれ配置される。
【００３３】
詳しくは、第１の中子２０は、鋳型５０内におけるバッテリケース１０の側壁部１２１、端壁部１２２及び中央端壁部１２４のそれぞれの内側に対応する位置に配置される。第１の中子２０の側壁部対応部２１の内面２１ｂ及び端壁部対応部２２の内面２２ｂと、上型５１の側面５１ａとは、抜き勾配を有する傾斜面同士であるため、上型５１と下型５２とが型合わせされた際に、互いに密接する。
【００３４】
第２の中子３０は、鋳型５０内におけるバッテリケース１０の側壁部１２１に設けられる温調媒体流路１６に対応する位置に配置される。第３の中子４０は、鋳型５０内におけるバッテリケース１０の底壁部１１に設けられる連絡流路１７に対応する位置に配置される。
【００３５】
これにより、上型５１と下型５２との間には、底壁部１１に対応する底壁部形成キャビティ部５３１と、側壁部１２１に対応する側壁部形成キャビティ部５３２と、端壁部１２２に対応する端壁部形成キャビティ部５３３と、中間壁部１２３に対応する中間壁部形成キャビティ部５３４と、中央端壁部１２４に対応する中央端壁部形成キャビティ部５３５と、を少なくとも有するキャビティ５３が形成され、このキャビティ５３内に溶湯が注入されることにより鋳造が行われる。
【００３６】
溶湯が冷え固まった後に鋳型５０を型開きすると、上型５１は、抜き勾配を有する側面５１ａと第１の中子２０の内面２１ｂ，２２ｂとの境界面から円滑に離型する。鋳造品を下型５２から取り出した後、第１の中子２０、第２の中子３０及び第３の中子４０を取り除くことにより、図１に示す構造を有するバッテリケース１０が得られる。
【００３７】
本実施形態のバッテリケース１０の製造方法によれば、バッテリケース１０の鋳造と同時に温調媒体流路１６，１６及び連絡流路１７が形成される。このため、これらの流路１６，１７を後付けしたり、後加工して凹設したりする必要がなく、部品点数の増加を抑制でき、煩雑な加工作業も不要にすることができる。
【００３８】
得られたバッテリケース１０の側壁部１２１、端壁部１２２及び中央端壁部１２４の各内面１２１ａ，１２２ａ，１２４ａは、垂直面である第１の中子２０の外面２１ａ，２２ａにより形成されるため、底壁部１１に対する垂直面となる。即ち、この製造方法によれば、鋳造後のバッテリケース１０の側壁部１２１、端壁部１２２及び中央端壁部１２４の各内面１２１ａ，１２２ａ，１２４ａを削り加工したり、垂直面を形成するための追加部品を設けたりする必要がなく、各内面１２１ａ，１２２ａ，１２４ａが底壁部１１に対して垂直面となり、底壁部１１と各内面１２１ａ，１２２ａ，１２４ａとが垂直に交差するバッテリケース１０を鋳造することができる。
【００３９】
なお、本実施形態のバッテリケース１０において、中間壁部１２３の両側面及び機能部品収容部１４に臨む中央端壁部１２４の各側面、及び、側壁部１２１及び端壁部１２２の各外面は、後述するセル１００との関係では、必ずしも底壁部１１に対して垂直面である必要はないため、鋳型５０の抜き勾配に起因する傾斜面であってもよい。
【００４０】
図６に示すように、鋳造されたバッテリケース１０の側壁部１２１，１２１には、温調媒体流路１６，１６の外面を塞ぐように、流路蓋１８，１８が溶接等の手段によって取り付けられる。底壁部１１には、連絡流路１７の外面（下面）を塞ぐように、流路蓋１９が溶接等の手段によって取り付けられる。温調媒体流路１６及び連絡流路１７は、第２の中子３０及び第３の中子４０を使用することによって、側壁部１２１及び底壁部１１の外面から凹設されるシンプルな構造で形成されるため、温調媒体流路１６の外面側を流路蓋１８，１９で覆う場合の高いシール性を確保することができる。
【００４１】
バッテリケース１０の各セル収容部１３には、複数のセル１００をＸ方向に積層したセル群がそれぞれ収容される。セル１００は、電極材料をアルミ又はアルミ合金製のセル缶内に収納した直方体形状を有する角型セルである。図７及び図８に示すように、各セル１００の上面１００ａには、正負一対の電極端子１０１，１０１が突出している。各セル１００は、電極端子１０１，１０１を有する上面１００ａがバッテリケース１０の上方に向くように揃えられてＸ方向に積層され、各セル収容部１３内に収容される。隣り合うセル１００，１００間には、図示しない絶縁部材が配置される。
【００４２】
図７に示すように、各セル１００と中間壁部１２３との間には、弾発部材６０が配置される。弾発部材６０は、弾性を有するゴム又は樹脂、板ばね等であり、各セル１００に対して、図７中の白抜き矢印で示すように、バッテリケース１０の側壁部１２１の内面１２１ａに向けた押し付け力を付与する。側壁部１２１の内面１２１ａは、鋳造時に第１の中子２０が使用されることによって、底壁部１１に対する垂直面となっているため、セル収容部１３内の底壁部１１上に載置された各セル１００を、弾発部材６０によって側壁部１２１の内面１２１ａに密接させて固定することができる。このため、バッテリケース１０の側壁部１２１とセル１００との間に無駄な空間が形成されることがなく、それだけバッテリケース１０を小型化できると共に、セル収容部１３に対するセル１００の搭載密度を高めることができる。
【００４３】
複数のセル１００によって構成されるセル群は、セル収容部１３に収容される前に、積層方向（Ｘ方向）に沿って圧縮され、圧縮状態でセル収容部１３内に収容される。このため、セル収容部１３内に収容された後のセル群は、圧縮状態の反力によって、図８中の白抜き矢印で示すように、バッテリケース１０の端壁部１２２の内面１２２ａ及び中央端壁部１２４の内面１２４ａに向けて押し付けられる。端壁部１２２及び中央端壁部１２４の各内面１２２ａ，１２４ａも、鋳造時に第１の中子２０が使用されることによって、底壁部１１に対する垂直面となっているため、セル収容部１３内の底壁部１１上に載置された各セル１００を、端壁部１２２及び中央端壁部１２４の各内面１２２ａ，１２４ａにそれぞれ密接させて固定することができる。このため、バッテリケース１０の端壁部１２２、中央端壁部１２４とセル１００との間にも無駄な空間が形成されることがなく、それだけバッテリケース１０を小型化できると共に、セル収容部１３に対するセル１００の搭載密度を高めることができる。
【００４４】
中央端壁部１２４，１２４間の機能部品収容部１４には、図示しない配電部品等の機能部品が収容される。バッテリケース１０の各セル収容部１３にセル１００が収容され、機能部品収容部１４に機能部品が収容された後、バッテリケース１０の上面に、図示しない蓋部材がボルト等によって取り付けられる。これにより、バッテリパック１が完成する。
【００４５】
本実施形態のバッテリケース１０は、温調媒体流路１６，１６を側壁部１２１，１２１内に有するため、温調媒体流路１６，１６内の温調媒体によってセル１００を効率的に温調することができる。通常、セル１００は、電極端子１０１，１０１付近が高温になり易い。バッテリケース１０内のセル１００は、図７に示すように、電極端子１０１，１０１を有する上面１００ａを上方に向けてバッテリケース１０内に配置されるため、セル１００を冷却する場合には、バッテリケース１０の底壁部１１よりも、電極端子１０１，１０１に近い側壁部１２１，１２１に温調媒体流路１６，１６を設けた方が、セル１００の冷却を効率的に行うことができる。
【００４６】
中間壁部１２３の両側面及び機能部品収容部１４に臨む内側面を底壁部１１に対して垂直面とする必要がある場合には、鋳型５０内において、この中間壁部１２３の両側面及び機能部品収容部１４に臨む内側面に対応する位置にも、第１の中子２０と同様の構成を有する中子を配置して鋳造を行うようにしてもよい。
【００４７】
本実施形態のバッテリケース１０は、内部に４つのセル収容部１３を有するが、バッテリケース１０内のセル収容部１３の数は１つ以上であればよい。中間壁部１２３は、バッテリケース１０内に必ずしも設けられていなくてもよい。更に、機能部品収容部１４も、バッテリケース１０内に必ずしも設けられていなくてもよい。この場合、中央端壁部１２４，１２４は設けられず、セル１００は、バッテリケース１０の一対の端壁部１２２，１２２間に亘って収容される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  バッテリケース
１１  底壁部
１２  立壁部
１２１  側壁部
１２２  端壁部
１２３  中間壁部
１２４  中央端壁部
１６  温調媒体流路
２０  第１の中子
２１ａ  （第１の中子の側壁部対応部の）外面
２１ｂ  （第１の中子の側壁部対応部の）内面
２２ａ  （第１の中子の端壁部対応部の）外面
２２ｂ  （第１の中子の端壁部対応部の）内面
３０  第２の中子
５０  鋳型
１００  セル
【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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