(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を貯留するポケットおよび該ポケットに連通するスリットを有するエクストルージョン型塗布器を用いて該塗布液をウェブに塗布する間欠塗布方法において、
連続的に走行する前記ウェブ上にマスキング部を形成し、
前記エクストルージョン型塗布器のスリットを、走行する該ウェブの一面に走行方向と直交する方向に対向して開口させ、
塗布液供給ポンプを塗布液タンクに連絡した循環流路と前記ポケットとに交互に切り換えて連通させ、
前記塗布液供給ポンプが送出する塗布液を前記ポケットから前記スリットを介し前記ウェブ上に塗布する際、走行する前記ウェブ上に形成した前記マスキング部の検出に基づいて、塗布区間の始端と終端とを該マスキング部上とし、
塗布終了後、前記ポケット内の塗布液を排出流路に排出するためにポケット内圧を低下させ、
走行する前記ウェブの該マスキング部を剥離して該塗布液の塗布始端および／または終端を形成し、
該ウェブ上に間欠的な塗膜を形成することを特徴とする間欠塗布方法。
【請求項２】
前記塗布液が活物質とバインダーを含む電極形成用塗布液であり、前記ウェブが銅箔またはアルミニウム箔の導電性シートであることを特徴とする請求項１記載の間欠塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エクストルージョン型塗布器を用いる間欠塗布方法に関し、詳しくは、連続的に走行するウェブに塗布液を断続的に塗布して塗布液を塗布した塗布区間と塗布液が塗布されない非塗布区間とを交互に形成する間欠塗布方法に関し、さらに詳しくは、リチウムイオン二次電池の電極製造における間欠塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒型のリチウムイオン二次電池に用いられる電極は、図９に示すように、アルミニウム箔や銅箔等の導電性シート１の両面にそれぞれ一部に導電性シート１を露呈させて活物質含有の塗膜２を形成し、この導電性シート１の露呈部分にリード３を設けて構成される。このような電極は、通常、長尺の導電性シート（ウェブ）に活物質含有の塗布液を間欠的に塗布して、すなわち、導電性シートに塗布液を塗布した塗布区間と塗布液が塗布されない非塗布区間とを交互に形成し（図１の１４，１５参照）、乾燥後さらにもう一方の面に同様の操作を行った後、長尺の導電性シートを裁断してリードを設けることで製造される。
【０００３】
そして、上述した導電性シートへの塗布液の間欠塗布に際しては、従来、特開平１−１８４０６９号公報あるいは特公平７−５５３０４号公報に記載される塗布方法が採用されていた。前者の特開平１−１８４０６９号公報には、ドクターブレードと支持部材とにより構成された滞留部からアルミ箔上への塗布液の供給をシャッタ部材により制御し、この塗布液をドクターブレードによりアルミニウム箔に塗工するものが記載される。また、後者の特公平７−５５３０４号公報には、ホッパーに貯留された塗布液をドクターロールにより制御してコーティングロールに付着させ、このコーティングロールに付着された塗布液をバッキングロールに支持された基材シートに塗布するものが記載される。
【０００４】
また、特公平６−９６７２号公報には、送液ポンプが吐出する塗布液を元に戻すバイパス系を設け、塗布を開始する前に塗布液を塗布ヘッドに満たした後にバイパス系に送り、塗布の開始時に切換弁を切り換えて塗布液を塗布ヘッドに送る塗布方法が記載される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１−１８４０６９号公報に記載の間欠塗布方法にあっては、シャッタ部材が閉動作をする際に塗布液がシャッタ部材の下面と支持体との間にはみ出しやすく、塗布区間終端部での塗布液の切れが悪いために非塗布区間まで塗布液を引きずってしまうという問題がある。
また、特公平７−５５３０４号公報に記載の間欠塗布方法にあっては、ドクターロールが上下（コーティングロールに対して接近・離間）するため、ドクターロールのエッジを超えて付着した塗布液により塗布スジや厚みむらが発生するという問題がある。このような塗布スジ等は洗浄により解消するが、洗浄には運転を中止しなければならず、生産効率の低下という新たな問題を生じる。
【０００６】
さらに、上述した特開平１−１８４０６９号公報および特公平７−５５３０４号公報のいずれに記載の塗布方法も、塗布前に塗布液が大気中に露呈するため、塗布液が活物質や導電材を含む固液分散系塗料の場合には粘度が変化して塗布適性も変化し、塗布厚さ等のバラツキを招いて均一な塗膜の形成が困難であるという問題もあった。
【０００７】
またさらに、特公平６−９６７２号公報に記載の塗布方法にあっては、間欠塗布を行った場合、塗布区間の終端に塗膜の品位の低下をもたらす引きずり等が特開平１−１８４０６９号同様に生じることが判明した。すなわち、この塗布方法を間欠塗布に用いた場合、塗布区間の終端において切換弁を切り換えてもスリット内の塗布液の圧力が低下しないため、圧力が低下するまでの間において塗布液が流れ続け、引きずりを引き起こすという不具合が発見された。
【０００８】
この発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、塗布区間と非塗布区間との境界が高精度で均質な塗膜を効率的に形成することができる間欠塗布方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明にかかる間欠塗布方法は、塗布液を貯留するポケットおよび該ポケットに連通するスリットを有するエクストルージョン型塗布器を用いて該塗布液をウェブに塗布する間欠塗布方法において、
連続的に走行する前記ウェブ上にマスキング部を形成し、
前記エクストルージョン型塗布器のスリットを、走行する該ウェブの一面に走行方向と直交する方向に対向して開口させ、
塗布液供給ポンプを塗布液タンクに連絡した循環流路と前記ポケットとに交互に切り換えて連通させ、
前記塗布液供給ポンプが送出する塗布液を前記ポケットから前記スリットを介し前記ウェブ上に塗布する際、走行する前記ウェブ上に形成した前記マスキング部の検出に基づいて、塗布区間の始端と終端とを該マスキング部上とし、
塗布終了後、前記ポケット内の塗布液を排出流路に排出するためにポケット内圧を低下させ、
走行する前記ウェブの該マスキング部を剥離して該塗布液の塗布始端および／または終端を形成し、
該ウェブ上に間欠的な塗膜を形成することを特徴とする。なお、前記塗布液供給ポンプが前記循環流路と連通して前記ポケットが前記塗布液供給ポンプから遮断する際に前記ポケット内を排出流路に設けた開閉弁を開放して前記ポケット内の塗布液圧力を低下させるようにした。
【００１０】
また、この発明にかかる間欠塗布装置は、ポケットおよび該ポケットに連通するスリットを有するエクストルージョン型塗布器と、塗布液を貯留する塗布液タンクと、該塗布液タンク内の塗布液を吐出する塗布液供給ポンプを切換弁を介して交互にエクストルージョン型塗布器のポケットまたは循環流路に連通する供給流路と、該切換弁に同期して応動し、該切換弁にて前記塗布液供給ポンプを前記循環流路に接続する際に前記ポケットと接続した排出流路を開放する開閉弁とを備える。
【００１２】
この請求項１記載の発明の間欠塗布方法について具体的には、走行するウェブにエクストルージョン型塗布器による塗布前に各非塗布区間の少なくとも一方、すなわち、少なくとも塗布区間の始端および／または終端部分にマスキングテープを貼合し、１回の間欠塗布に際しては、マスキングテープ上から塗布を開始するか、マスキングテープ上で塗布を終了するか、または、両者を併用することで行い、塗布後にマスキングテープを剥離する。
【００１３】
そして、この発明の間欠塗布方法と間欠塗布装置は、前記塗布液が活物質とバインダーを含む電極形成用塗布液で、前記ウェブが導電性シートである態様（請求項２）に構成、すなわち、前述したリチウムイオン二次電池の製造に適用することができる。
【００１４】
【作用】
この発明の間欠塗布方法によれば、エクストルージョン型塗布器のポケットを塗布液供給ポンプと断続させてポケットに塗布液を間欠的に供給し、ウェブに塗布液を塗布、すなわち、ウェブに塗布区間と非塗布区間とを交互に形成する。そして、ポケットを塗布液供給ポンプと遮断する際には、ポケットを排出流路を介してサブタンクに連通してポケット内の塗布液圧を低下させるため、塗布区間終端部における塗布液の引きずりが防止され、塗布区間終端部が明確で高精度な塗布が行える。また、塗布液はスリットから流出するまでは外気から隔絶されるため、粘度が変化することがなく、均質な塗膜が得られる。さらに、マスキングテープを用いることで、剥離後の塗膜の始端と終端を明瞭に形成でき、また、剥離後の塗膜の始端および／または終端の平面視形状を特殊形状に形成することもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１および図２はこの発明の一の実施の形態にかかる間欠塗布方法を間欠塗布装置を参照し示し、図１が全体模式構成図、図２がタイミングチャートである。
【００１８】
図１において、１０，１１はバックアップロールであり、バックアップロール１０，１１には銅箔やアルミニウム箔等の長尺の導電性シート（ウェブ）１３が図中矢印方向に走行可能に支持され、この導電性シート１３のバックアップロール１０の近傍にエクストルージョン型塗布器２０が配備される。後述するが、導電性シート１３は、図示しないモータ等の走行機構により駆動されて走行し、表面にエクストルージョン型塗布器２０により塗布液が断続的に塗布されて塗布区間１４が間欠的に形成、すなわち、所定の非塗布区間１５を隔てた所定の塗布区間１４に塗布液が塗布される。
【００１９】
エクストルージョン型塗布器２０は、ポケット２１およびポケット２１に連通するスリット２２を有し、スリット２２が導電性シート１３の一面にバックアップロール１０の近傍でその走行方向と直交する方向に対向して開口する。このエクストルージョン型塗布器２０のポケット２１には、三方切換弁２３を有する供給管２４が接続し、この供給管２４を介して供給ポンプ２５の吐出ポートと連絡し、また、三方切換弁２３に接続した循環配管（循環流路）２６を介して塗布液タンク２７と連絡する。
なお、３８，３９は供給管２４に供給ポンプ２５の前後位置に必要に応じて設けてもよい濾過装置である。また、供給ポンプ２５の前に塗布液予備循環用ポンプおよび予備循環配管ならびに予備濾過装置を設けてもよい。
【００２０】
三方切換弁２３は、ソレノイド等のアクチュエータを有し、アクチュエータの作動で供給管２４、すなわち、供給ポンプ２５をポケット２１または循環配管２６に択一的に切換接続する。この三方切換弁２３は、アクチュエータが図外のコントローラに接続され、このコントローラにより制御される。供給ポンプ２５は、モータ等によって駆動される定量ポンプからなり、ポンプが図外のコントローラと接続されて制御される。塗布液タンク２７は活物質とバインダーを含む電極形成用の塗布液を貯留する。なお、述べるまでもないが、塗布液は電極形成用のものに限らず、種々の塗布液を用いることも可能である。
【００２１】
循環配管２６の管径や管長等は任意に設定可能であるが、塗布液の圧力が切換弁２３の切換の前後でほぼ同一の値となるように設定されるのが好ましく、循環配管２６の抵抗と三方切換弁２３からエクストルージョン型塗布器２０のスリット２２出口までの抵抗とが等しくなるように構成することが望ましい。
なお、循環配管２６は、圧力調整弁等を用いて抵抗を適宜設定可能に構成することも可能である。
【００２２】
また、エクストルージョン型塗布器２０のポケット２１は、開閉弁２８を有する排出配管２９が接続し、この排出配管２９によってサブタンク３０と連絡する。開閉弁２８は、上述した三方切換弁２３と同様にソレノイド等のアクチュエータを有し、アクチュエータの作動で排出配管２９を開閉する。この開閉弁２８は、アクチュエータが図外のコントローラに接続され、コントローラにより制御され上記三方切換弁２３と同期して開閉作動する。後に図２に関連して詳述するが、この開閉弁２８は、三方切換弁２３が供給ポンプ２５を循環配管２６に切換接続すると同時に開弁し、三方切換弁２３が次に供給ポンプ２５をポケット２１に切換接続するまでの間にτ2 を越えない所定の期間（τ0 ）だけ開弁状態を保持する。上述した排出配管２９および開弁状態の開閉弁２８は抵抗がスリット２２の抵抗よりも小さくなるように構成される。このような排出配管２９および開閉弁２８はエクストルージョン型塗布器２０の形状に合わせて複数個設けてもよい。
【００２３】
サブタンク３０は、内部圧力が大気圧または大気圧以下の所定の負圧（塗布区間の始端部が所定位置で再開されるだけの塗料をエクストルージョン型塗布器のスリットおよびポケットに残す程度の圧力）に保持され、ポケット２１から上記排出配管２９を経て流入する塗布液を一時貯留する。このサブタンク３０は、必要に応じて戻りポンプ３２を有する戻り配管３１が下部に接続し、この戻り配管３１を介して上述した塗布液タンク２７と連絡してもよい。また、サブタンク３０には貯留液量を検出するセンサが設けられ、このセンサおよび戻りポンプ３２がコントローラに接続され、戻りポンプ３２はコントローラによりセンサの検知出力に基づき制御されサブタンク３０内の塗布液を塗布液タンク２７に返送するようにしてもよい。これら排出配管２９、開閉弁２８、サブタンク３０、戻り配管３１および戻りポンプ３２（サブタンク３０、戻り配管３１、戻りポンプ３２は必要に応じて用いればよい）が排出流路を構成する。
なお、排出流路としては、スリット２２の抵抗よりも小さい管路と開閉弁２８を用い、上述したサブタンク３０を介さずにポケット２１を塗布液タンク２７に直接連絡するように構成することも可能である。
【００２４】
この実施の形態にあっては、供給ポンプ２５により一定量（時間当たり）の塗布液を吐出させ、三方切換弁２３と開閉弁２８を同期駆動する。すなわち、図２に示すように、三方切換弁２３は所定の周期で供給ポンプ２５をポケット２１と循環配管２６とに交互に切換接続し、所定の期間τ1 において供給ポンプ２５とポケット２１を連通し（切換位置ａ）、続く所定の期間τ2 において供給ポンプ２５を循環配管２６と連通してポケット２１を遮断する（切換位置ｂ）。したがって、上記期間τ1 においてポケット２１に塗布液が供給されてスリット２２から押し出されて導電性シート１３に塗布区間（塗膜）１４が所定の長さにわたって形成され、また、期間τ2 において供給ポンプ２５が循環配管２６と連通してポケット２１への塗布液の供給が遮断され、非塗布区間１５が形成され、以下同様にして塗布区間１４と非塗布区間１５とが交互に形成される。
【００２５】
ここで、期間τ2 においては供給ポンプ２５の吐出する塗布液は循環配管２６を経て塗布液タンク２７に戻り、供給管２４の三方切換弁２３近傍の塗布液圧力が適正な値に保持される。このため、次に供給ポンプ２５がポケット２１と切換接続する際（切換位置ｔ1 ）の塗布液の圧力変動が小さく、塗布区間１４の始端を明瞭に形成できる。
【００２６】
一方、開閉弁２８は、三方切換弁２３の切換作動に応動して三方切換弁２３と同一の周期で開閉し、三方切換弁２３が供給ポンプ２５を循環配管２６に接続すると同時（切換位置ｔ2 ）にτ2 を越えない所定の期間τ0 だけ開弁し、ポケット２１をサブタンク３０に連通する。このため、ポケット２１内が開放されて塗布液圧力が低下し、塗布液の引きずりが防止でき、塗布区間１４の終端を明瞭に形成することができる。
【００２７】
図３および図４はこの発明の他の実施の形態にかかる間欠塗布方法を説明する間欠塗布装置を示し、図３が同装置の要部の模式拡大図、図４がタイミングチャートである。なお、この実施の形態および後述する実施の形態においては、上述した実施の形態と同一の部分には同一の番号を付して説明を省略する。本発明の開閉弁は図３、図５に示される切換動作と開閉動作を同時に制御可能な切換弁をを有するものも含まれる。
【００２８】
この実施の形態にあっては、４ポート３位置の電磁切換弁４１を設け、この切換弁４１の４つのポートにそれぞれ供給管２４、循環配管２６、排出配管２９およびポケット２１を接続する。電磁切換弁４１は、イ切換位置で供給管２４をポケット２１に連通して循環配管２６と排出配管２９をそれぞれ遮断し、ロ切換位置で供給管２４を循環配管２６に接続するとともにポケット２１を排出配管２９に連通し、ハ切換位置で供給管２４を循環配管２６に接続してポケット２１と排出配管２９をそれぞれ遮断する。
【００２９】
この実施の形態にあっては、図４に示すように、電磁切換弁４１が所定の周期でイ切換位置、ロ切換位置、ハ切換位置に順次切換作動し、塗布区間１４を非塗布区間１５を隔て形成する。すなわち、電磁切換弁４１がイ切換位置に切換作動するとポケット２１に塗布液が供給され、この塗布液がスリット２２から押し出されて塗布区間１４が形成される。この後、電磁切換弁４１はロ切換位置に切換作動してポケット２１が排出配管２９に接続し、ポケット２１内が排出流路に開放され、ポケット２１内の塗布液圧力が低下し、また、供給管２４を循環配管２６に連絡する。したがって、スリット２２からの塗布液の流れが速やかに停止し、塗布区間１４の終端が明瞭に形成される。
【００３０】
次に、電磁切換弁４１はハ切換位置に作動し、供給管２４を循環配管２６に連絡し、また、ポケット２１を隔絶する。したがって、この電磁切換弁４１のハ切換位置ではポンプ２５が吐出する塗布液は循環配管２６を経てタンク２７に戻り、供給管２４の電磁切換弁４１近傍の塗布液の圧力が適正な圧力に保持され、この期間において非塗布区間１５が形成される。以下、電磁弁４１は再びイ切換位置に切換作動して上述した切換作動を繰り返し、順次塗布区間１４と非塗布区間１５が形成される。
【００３１】
なお、上述した実施の形態では、４ポート３位置の切換弁４１を採用するが、図５に示すような４ポート２位置の切換弁５１を用いることも可能である。この切換弁５１を用いた場合は、図６に示すように切換弁５１を切換作動させ、イ切換位置でポケット２１が供給管２４と遮断され、また、ポケット２１が排出流路に連通し、非塗布区間１５が形成され、ロ切換位置でポケット２１が供給管２４と連通して塗布区間１４が形成される。
【００３２】
図７はこの発明のまた他の実施の形態に係る間欠塗布方法を説明する間欠塗布装置を示し、その全体模式図である。この実施の形態にあっては、導電性シート１３の走行経路のバックアップロール１１より走行方向上流位置にマスキング機構６１を、バックアップロール１０より走行方向下流位置でマスキング除去機構６２を設け、また、エクストルージョン型塗布器２０の走行方向上流位置にテープ検出用のセンサ６３を設けて構成される。
【００３３】
マスキング機構６１は、導電性シート１３にマスキングテープ６９を上記塗布区間１４の始端と終端に対応した位置で貼合する。このマスキング機構６１は、マスキングテープ６９に導電性シート１３の幅方向外方等へ延出する剥離用引出し片を形成するように貼合する。マスキングテープ６９は、ポリエチレンやポリエチレンテレフタレート等の樹脂、あるいは、紙や布等からなり、厚みが１０μｍ〜１ｍｍ程度で一面に粘着剤等が塗布されたものが用いられる。具体的には、日東電工（株）製の型番３１８０Ｈ、型番ＳＰＶＮ３８０、寺岡製作所（株）製の型番ＭＴＦ６０４５、あるいは、ニチバン（株）製の型番６０５等が用いられる。
なお、マスキング機構６１を使用せず、事前に導電性シート１３にマスキングテープ６９を貼付しておいてもよい。
【００３４】
センサ６３は、フォトセンサや抵抗センサ等から構成され、導電性シート１３に貼合されたマスキングテープ６９を検出する。このセンサ６３はコントローラに接続されて検知信号を出力し、コントローラがセンサ６３の出力に基づき三方切換弁２３（電磁切換弁４１，５１）の切換タイミングを塗布区間１４の始端と終端がマスキングテープ６９上に位置するように制御する。マスキング除去装置６２は、マスキングテープ６９の剥離用引出し片をチャックしてマスキングテープ６９を導電性シート１３から剥離する。また、マスキング除去装置６２は別工程として設けてもよい。
【００３５】
この実施の形態にあっては、図８ａに詳示するように、エクストルージョン型塗布器２０により塗布区間１４は始端と終端がマスキングテープ６９上に重なるように形成され、後に、マスキングテープ６９をマスキングテープ６９上の塗料とともに剥離する。このため、剥離後の塗膜の始端と終端を明瞭な段差状に形成することができ、単にマスキングすることに比べ塗布液のロスを減らすことも可能となり、また、マスキングテープ６９の形状を調整することで剥離後の塗膜の端末形状を異形に成形することもできる。
【００３６】
なお、上述した図７の実施の形態にあっては、マスキング機構６１やマスキング除去機構６２の詳細を省略するが、マスキングテープ６９の貼合や除去（剥離）は自動的あるいは作業者の手作業のいずれによっても行うことができる。
また、上述した図７の実施の形態は、センサ６３によりマスキングテープ６９を検出してセンサ６３の出力で切換弁２３の切換タイミングを制御するが、逆に、切換弁２３の切換タイミングに合致する位置にマスキングテープ６９を貼合することも可能である。また、両面のマスキング貼合位置や、バルブ切換タイミングは異なっていてもよく、すなわち、塗布区間１４と非塗布区間１５の位置が裏と表で異なるようにしてもよい。
【００３７】
またさらに、マスキングテープ６９の貼合位置は塗布区間１４の始端と終端とのそれぞれに対応した位置に限定されるものではなく、図８ｂ，ｃ，ｄに示すようにマスキングテープ６９を貼合することも可能である。すなわち、図８ｂに示す態様では、非塗布区間１５全てを覆うようにマスキングテープ６９を貼合し、このマスキングテープ６９上に塗布区間１４の始端と終端とを重なるように形成する。
また、図８ｃに示す態様では、塗布区間１４の始端のみを、図８ｄに示す態様では塗布区間１４の終端のみをマスキングテープ６９上に重なるように形成する。図８中の矢印は導電性シート１３の走行方向を示す。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、エクストルージョン型塗布器のポケットを塗布液供給ポンプと断続させてポケットに塗布液を間欠的に供給してウェブに塗布液が塗布された塗布区間と塗布されない非塗布区間とを交互に形成し、ポケットを塗布液供給ポンプと遮断する際には、ポケットの塗布液を開閉弁を有する低抵抗の排出流路を介して排出し、ポケット内の塗布液圧を低下させるため、塗布区間終端部における塗布液の引きずりが防止され、塗布区間終端部が明確で高精度な塗布が行え、塗布液はスリットから流出するまでは外気から隔絶されるため、粘度が変化することがなく、均質な塗膜が得られる。
【００３９】
特に、塗布に先立ちウェブにマスキングテープを貼合し、間欠塗布に際しての塗布液の塗布開始と塗布終了とをマスキングテープ上で行って塗布区間を始端と終端がマスキングテープ上に位置するように形成し、この後に、マスキングテープを剥離するため、剥離後の塗膜の始端と終端をより明瞭、すなわち、シャープに形成することができ、マスキングテープ上の一部にのみ塗布を行い、未塗布部を作成したい領域の大部分に塗布を行わないので塗布液のロスを減らすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一の実施の形態に係る間欠塗布方法を説明するための全体模式図である。
【図２】  同間欠塗布装置の作動を示すタイミングチャートである。
【図３】  この発明の他の実施の形態に係る間欠塗布方法を説明するための全体模式図である。
【図４】  同間欠塗布装置の作動を示すタイミングチャートである。
【図５】  同間欠塗布装置の他の態様の一部の模式図である。
【図６】  同間欠塗布装置の作動を示すタイミングチャートである。
【図７】  この発明のまた他の実施の形態に係る間欠塗布方法を説明するための全体模式図である。
【図８】  同間欠塗布装置におけるマスキングテープの貼合の詳細を示す模式断面図であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄがそれぞれ異なる態様を示す。
【図９】  リチウムイオン二次電池の電極を示す平面図である。
【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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