(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を仮り止めする金型の成形室でもって、コアパック(10)の一部または全体をインサートするように電池端面に接着して樹脂成形部(1)を成形してなるパック電池であって、
樹脂成形部(1)が電池端面から幅広面の外周表面まで延長されてなるラップ薄肉部(11)を有し、このラップ薄肉部(11)が樹脂成形部(1)に一体的に成形されると共に、電池(2)の幅広面の外周表面に接着され、電池(2)の表面を表面被覆シート(19)で被覆されてなるパック電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池のコアパックを金型の成形室に仮り止めして、コアパックの一部または全体をインサートするようにプラスチック製の樹脂成形部を成形しているパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形部を成形するときに、電池のコアパックをインサートして製作されるパック電池は開発されている。このパック電池は、出力端子や保護回路等を実装している回路基板を電池に連結してコアパックとし、このコアパックを樹脂成形部を成形する金型の成形室に仮り止めし、成形室に溶融状態の合成樹脂を注入して製作される。このパック電池は、回路基板や出力端子等の必要なパーツを樹脂成形部にインサートして能率よく製作される。樹脂成形部は、パック電池のケースの一部を形成すると共に、回路基板や出力端子や電池を一体的に固定する。したがって、樹脂成形部を成形するときに、電池や回路基板等を定位置に固定できる特長がある。また、別に成形したプラスチックケースにコアパックを収納する組み立て工程を省略できる。すなわち、成形と同時に樹脂成形部にコアパックを固定できるので、安価に能率よく多量生産できる特長がある。この構造のパック電池は、たとえば特開2000-315483号公報に記載される。この公報のパック電池は、図１に示すように、外装ケースとなる樹脂成形部にコアパックをインサートして成形している。このパック電池は、回路基板３１等のパック電池を構成するパーツを電池３２に連結しているコアパック３０を金型３３の成形室３４に仮り止めし、成形室３４に溶融状態のプラスチックを注入してコアパック３０の一部を樹脂成形部に埋設する状態でインサートし、プラスチックを硬化させた後に脱型して製作される。このパック電池は、樹脂成形部とコアパックとを隙間のない一体構造に連結して能率よく多量生産できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この構造のパック電池は、樹脂成形部を成形するときにコアパックと樹脂成形部とをしっかりと結合する必要がある。しかしながら、この構造のパック電池は、樹脂成形部とコアパックの接着強度を強くすることが非常に難しい。とくに、電池端面に樹脂成形部をしっかりと接着するのが難しい。その理由はふたつある。第１の理由は、電池端面が平面状であるために、樹脂成形部と電池端面とを機械的に離れない係合構造で連結できないことである。第２の理由は、樹脂成形部を成形する合成樹脂の物性に起因する。すなわち、コアパックにしっかりと接着する樹脂で樹脂成形部を成形すると、成形された樹脂成形部が金型の成形室に剥離できない状態に接着されて、簡単に脱型できなくなるからである。樹脂成形部が成形室から脱型できないパック電池は、能率よく多量生産できないばかりでなく、無理に脱型すると樹脂成形部やコアパックが変形して歩留を低下させる。金型で成形された樹脂成形部を金型からスムーズに脱型するために、この構造のパック電池は、樹脂成形部とコアパックの接着力を強くすることが難しい。このため、樹脂成形部がコアパックから剥離しやすくなる。とくに、電池端面にしっかりと接着するのが難しい欠点がある。樹脂成形部が電池端面から剥離しやすいパック電池は、使用時のわずかな衝撃、あるいは無理な力で樹脂成形部からコアパックが剥離して使用できなくなる弊害が発生する。
【０００４】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、樹脂成形部をコアパックの電池に剥離しないようにしっかりと連結して、使用状態においてコアパックと樹脂成形部との剥離を確実に阻止できる強靭な構造のパック電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、電池２を仮り止めする金型１０の成形室１１でもって、コアパック１０の一部または全体をインサートするように電池端面に接着して樹脂成形部１を成形している。樹脂成形部１は、電池端面から幅広面の外周表面まで延長されてなるラップ薄肉部１１を有する。このラップ薄肉部１１は、樹脂成形部１に一体的に成形されると共に、電池２の幅広面の外周表面に接着され、電池２の表面を表面被覆シート１９で被覆されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【０００７】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【０００８】
図２のパック電池は、電池端面に樹脂成形部１を接着して固定している。図のパック電池は、図３に示すように、凸部電極２Ｂがある電極端面に樹脂成形部１を固定しているが、凸部電極のある電池端面とは反対側の電池端面に樹脂成形部を固定することもできる。また、薄型電池は、図示しないが、幅の狭い両側面に樹脂成形部を固定することもできる。パック電池は、電池２のコアパック１０を金型の成形室に仮り止めし、成形室に溶融樹脂を注入して、樹脂成形部１にコアパック１０をインサートして製作される。コアパック１０は、回路基板５や保護素子６等を電池２に連結したものである。コアパック１０を図３の分解斜視図に示す。この図に示すコアパック１０は、回路基板５と保護素子６を電池２に連結している。回路基板５は、リード板７と保護素子６を介して電池２に連結している。
【０００９】
コアパック１０は、図４と図５に示すように、回路基板５と電池２との間にホルダー４を配設することもできる。ホルダー４は、樹脂成形部１よりも硬いプラスチックを成形して製作される。このホルダー４は、回路基板５を嵌着して定位置に配設する形状に成形され、さらに、パック電池を位置決めする位置決嵌着部１４を設けて、位置決嵌着部１４を外部に表出するようにして樹脂成形部１にインサートしている。この構造のパック電池は、硬質プラスチックのホルダー４で位置決嵌着部１４を設けることができる。このため、位置決嵌着部１４をしっかりとした構造として、パック電池を正確に位置決めして電気機器に装着できる。図の位置決嵌着部１４は凹部で、ここに電気機器に設けている嵌着凸部を入れて、パック電池を定位置に決められた姿勢で装着する。位置決嵌着部は、凸部とすることもできる。凸部の位置決嵌着部は、電気機器に設けている凹部に嵌入される。ホルダー４のあるコアパック１０は、回路基板５を電池２の定位置に連結して金型に仮り止めできる特長がある。
【００１０】
ただ、コアパック１０の回路基板５を樹脂成形部１にインサートしているパック電池は、樹脂成形部１で回路基板５を正確な位置に固定できる。このため、必ずしもホルダーを使用することなく、回路基板５を正確な位置に固定できる。さらに、ホルダーのないコアパック１０は、ホルダー４のあるコアパック１０よりも優れた特長もある。それは、回路基板５をリード板７で電池２に連結しているので、電池２と回路基板５との相対位置を多少は調整して金型の成形室に仮り止めできるからである。この構造のコアパック１０は、電池２の寸法誤差を修正して樹脂成形部１を成形して寸法誤差の少ないパック電池にできる。電池２は、製造工程で長さに寸法誤差ができる。電池２の長さ方向の寸法誤差は、回路基板５と電池２との間隔で吸収できる。たとえば、長い電池を内蔵するパック電池は、回路基板を電池に接近させ、短い電池を内蔵するパック電池は、回路基板を電池から離して固定する。このようにして、パック電池全体の寸法を規定の寸法にできる。回路基板５と電池２との間隔は、回路基板５を電池２に連結しているリード板７を変形させて吸収する。金型は、電池２と回路基板５とを正確な位置に仮り止めする成形室を有する。コアパック１０は、リード板７を多少は圧縮する状態で、成形室に仮り止めして、回路基板５と電池２を定位置にセットする。この状態で、成形室に溶融樹脂を注入して、回路基板５を正確な位置に固定する。
【００１１】
電池２は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる二次電池である。図の電池２は、薄型電池で、外装缶２Ａの両側を湾曲面として、外装缶２Ａの四隅のコーナー部を面取りした形状としている。薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。この電池２は、凸部電極２Ｂを設けている電極端面に位置する封口板２Ｃに安全弁１６を設けている。図３と図５の電池２は、封口板２Ｃの中央部分に凸部電極２Ｂを設けて、一端部に安全弁１６を設けている。電池は、凸部電極に安全弁を内蔵させることもできる。安全弁１６は、電池２の内圧が設定圧力よりも高くなるときに開弁する。開弁した安全弁１６は、内部のガス等を排出して、外装缶２Ａの内圧上昇を停止する。
【００１２】
回路基板５は、電池２の保護回路を実現する電子部品９を実装している。この図のパック電池は、保護回路を回路基板５に実装しているが、保護回路を小さなＩＣとして、樹脂成形部１にインサートして埋設することもできる。このパック電池は、回路基板５を省略できる。さらに、図３と図４のパック電池は、回路基板５に出力端子３を固定している。出力端子３は、樹脂成形部１に設けている電極窓１２から外部に表出される。さらに図の回路基板５は、テストポイント端子１７も表面に固定している。テストポイント端子１７は、製作されたパック電池が正常に動作するかどうかを試験する端子である。テストポイント端子１７も、樹脂成形部１に設けている端子窓１３から外部に表出される。テストポイント端子１７は、通常の使用状態では使用されないので、パック電池を製造して正常に動作するかを試験した後、シール１８を貼って閉塞される。
【００１３】
パック電池は、コアパック１０を成形室に仮り止めして樹脂成形部１を成形する。樹脂成形部１を成形する合成樹脂は、ポリアミド樹脂である。ポリアミド樹脂にはエポキシ樹脂を添加することもできる。エポキシ樹脂を添加しているポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂のみのものに比較して接着力を強くできる。ポリアミド樹脂は、軟化温度が低く、しかも溶融時の粘度も低いので、他の熱可塑性合成樹脂に比較して、低温、低圧で成形できる。また、金型の成形室から速やかに脱型できる特長もある。低温、低圧で成形される樹脂成形部１は、成形に要する時間を短縮できると共に、樹脂成形時における熱や射出圧による電子部品等への悪影響を低減できる特長がある。ただし、本発明のパック電池は、樹脂成形部１を成形する樹脂をポリアミド樹脂には特定しない。ポリアミド樹脂以外の樹脂、たとえばポリウレタン樹脂等も使用できる。さらに、樹脂成形部１にインサートされる保護回路等を実現する電子部品の耐熱性が向上できるなら、ポリエチレン、アクリル、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用できる。
【００１４】
樹脂成形部１を成形する工程で、コアパック１０を構成する部品の一部または全体を、樹脂成形部１に埋設し、あるいは部品に樹脂成形部１を接触させる状態で、コアパック１０を樹脂成形部１にインサート成形する。図６と図７の断面図に示すパック電池は、回路基板５と電池端面との間に溶融樹脂を注入し、ここに樹脂成形部１を設けて、回路基板５を電池端面に固定している。さらに、図のパック電池は、回路基板５の上面にも樹脂成形部１を成形して、回路基板５をしっかりと電池端面に連結する。図７のパック電池は、回路基板５に貫通孔１５を設け、この貫通孔１５に溶融樹脂を注入して、貫通孔１５の樹脂で回路基板５の上下両面の樹脂成形部１を連結している。この構造は、樹脂成形部１をよりしっかりと剥離しないように、回路基板５に連結できる。とくに、回路基板５に複数の貫通孔１５を設けて、上下両面に樹脂成形部１を連結するパック電池は、回路基板５の上面に成形する薄い樹脂成形部１をしっかりと剥離しないように回路基板５に接着できる。
【００１５】
さらに樹脂成形部１は、図６と図７に示すように、電池端面から電池２の外周表面まで延長しているラップ薄肉部１１を有する。このラップ薄肉部１１は、樹脂成形部１に一体的に成形されると共に、樹脂成形部１を成形するときに電池２の外周表面に接着される。金型の成形室に注入される溶融樹脂は、電池端面からラップ薄肉部１１を成形する部分まで注入されて、ラップ薄肉部１１を樹脂成形部１に一体的に成形する。ラップ薄肉部１１は、好ましくは電池の外周表面の全周に設けられる。この樹脂成形部１は、外周表面の全周に設けているラップ薄肉部１１で最も剥離しないように電池２に連結される。ただ、ラップ薄肉部１１は、薄型電池の幅広面の外周表面にのみ設けることもできる。
【００１６】
ラップ薄肉部１１は、厚いとパック電池の外形を大きくし、薄いと充分な強度にできない。このため、ラップ薄肉部１１の肉厚は、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜０．２ｍｍとする。この肉厚のラップ薄肉部１１は、薄型電池を内蔵するパック電池全体の厚さを実質的にはほとんど厚くしない。それは、薄型電池の使用時の「膨れ量」に吸収されるからである。薄型電池は、内圧が上昇するときに、中央部が多少は膨れて厚くなる性質がある。前述の肉厚のラップ薄肉部１１は、薄型電池の「膨れ量」よりも小さい。さらに、ラップ薄肉部１１は、電池端面から外周表面に延長して設けているが、この部分は膨れることがない。このため、薄型電池の中央が内圧上昇で膨れるとき、ラップ薄肉部１１を設けている部分のパック電池の厚さは、膨れた中央部分よりも薄くなる。このため、ラップ薄肉部１１を設けることで、薄型電池を内蔵するパック電池全体を厚さを実質的に増加させることはない。
【００１７】
ラップ薄肉部１１の幅（Ｗ1）は、広くして電池２との結合強度を大きくできる。ラップ薄肉部１１は、相当に幅を狭くしても、樹脂成形部１をしっかりと電池端面に接着できる。とくに、図に示すように、表面を表面被覆シート１９でカバーしているパック電池は、表面被覆シート１９でラップ薄肉部１１を電池表面に押圧して剥離しないようにできる。このため、ラップ薄肉部１１の幅（Ｗ1）を狭く、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍ、たとえば０．５ｍｍと狭くして、樹脂成形部１をしっかりと電池２に連結できる。幅の狭いラップ薄肉部１１は、溶融状態の合成樹脂を確実に注入して規定の形状に成形できる。
【００１８】
表面被覆シート１９は、加熱して収縮できる熱収縮チューブである。この表面被覆シート１９は、樹脂成形部１のラップ薄肉部１１の表面に密着されて、樹脂成形部１を電池２にしっかりと連結する。さらに、表面被覆シート１９で被覆しているパック電池は、ラップ薄肉部１１と電池２との間に剥離するものが侵入することがなく、このことによっても、ラップ薄肉部１１の剥離を阻止できる。ただ、表面被覆シートは、ラベルや粘着テープとすることもできる。ラベルや粘着テープである表面被覆シートは、樹脂成形部とラップ薄肉部の表面ないし電池の表面に貼付して、樹脂成形部を電池にしっかりと連結する。
【００１９】
図６と図７のパック電池は、樹脂成形部１の外周に段差２０を設け、低く成形している部分を表面被覆シート１９で被覆している。この樹脂成形部１は、表面被覆シート１９が樹脂成形部１から突出することがなく、樹脂成形部１と表面被覆シート１９の表面をほぼ同一面にできる。
【００２０】
さらに、図に示すパック電池は、樹脂成形部１を成形しているのと反対側の電池端面に、図において電池２の底面をプラスチック成形体２１でカバーしている。このプラスチック成形体２１は、樹脂成形部１よりも硬質のプラスチックで成形している。このプラスチック成形体２１は、電池端面の前面を被覆する底部２２と、電池端面から電池２の外周表面まで延長している第２のラップ薄肉部２３とを一体的に成形している。底部２２は、第２のラップ薄肉部２３よりも厚く成形すると共に、パック電池を電気機器から脱着するときにユーザーが爪先を入れる引掛凹部２４を設けている。このパック電池は、引掛凹部２４に爪を入れてスムーズに電気機器から外すことができる。また、引掛凹部２４を設けている部分を硬質プラスチックで成形しているので、この部分を強靭な構造にできる。
【００２１】
第２のラップ薄肉部２３は、樹脂成形部１のラップ薄肉部１１と同じような肉厚に成形させる。ただ、第２のラップ薄肉部２３の幅（Ｗ2）は、樹脂成形部１のラップ薄肉部１１の幅（Ｗ1）よりも広く、１〜５ｍｍ、好ましくは１．５〜３ｍｍ、たとえば２ｍｍとしている。表面被覆シート１９で被覆して電池２にしっかりと連結するためである。このプラスチック成形体２１は、電池２に接着して固定され、さらに表面被覆シート１９で連結される。
【００２２】
以上のパック電池は、以下のようにして製造される。
(1)  保護素子６とリード板７で回路基板５を電池２に接続して、保護素子６と回路基板５とホルダー４を電池２の定位置に配設してコアパック１０を製作する。ホルダー４のあるコアパック１０は、回路基板５と電池２の間にホルダー４を配設する。底にプラスチック成形体２１を連結するコアパック１０は、プラスチック成形体２１を接着して固定する。
【００２３】
(2)  コアパック１０を、金型の成形室にセットする。成形室にコアパック１０をセットした後、金型を型締めする。型締めされた金型は、樹脂成形部１を成形するための成形室が形成される。この成形室に、加熱された溶融樹脂が注入されて樹脂成形部１を成形する。溶融樹脂は、金型に開口された注液孔から注入される。注入された溶融樹脂は、ラップ薄肉部１１を成形する部分まで注入されて、樹脂成形部１と一体構造のラップ薄肉部１１を成形する。
(3)  樹脂成形部１を硬化させた後、金型を開いて、樹脂成形部１にコアパック１０の一部をインサート成形しているパック電池を取り出す。
【００２４】
(4)  その後、熱収縮チューブである筒状の表面被覆シート１９にパック電池を入れ、熱収縮チューブを加熱して、パック電池の表面に密着させる。表面被覆シート１９は、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１に設けている段差２０にぴったりと密着されて、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１とをしっかりと電池２に連結する。
【００２５】
(5)  テストポイント端子１７に針電極を挿入して、パック電池が正常に動作するかどうかを試験し、正常に動作することを確認して、テストポイント端子１７の端子窓１３を閉塞するようにシール１８を接着する。
【００２６】
さらに、図８に示すパック電池は、凸部電極２Ｂ側の電池端面に設けた樹脂成形部１と、凸部電極２Ｂと反対側の電池端面、すなわち外装缶２Ａの底面に固定したプラスチック成形体２１とを連結部２５で連結している。連結部２５は、図９の断面図に示すように、電池２の外装缶２Ａのコーナー部に位置して設けられる。図の電池２は、外装缶２Ａのコーナー部を面取りした薄型の角型電池で、面取りしてできるコーナー部に連結部２５を配設している。図９の断面図に示すパック電池は、図において外装缶２Ａの上側となるコーナー部に連結部２５を配設している。連結部２５は、パック電池の外形を大きくすることなく、面取りした外装缶２Ａのコーナー部に配設される。図のパック電池は、２本の連結部２５で樹脂成形部１とプラスチック成形体２１とを連結しているが、外装缶の四隅に連結部を設けて、４本の連結部で樹脂成形部とプラスチック成形体とを連結することもできる。
【００２７】
図８の連結部２５は、樹脂成形部１に一体的に成形された第１連結部２５Ａとプラスチック成形体２１に一体的に成形された第２連結部２５Ｂとからなる。第１連結部２５Ａと第２連結部２５Ｂは、電池端面から電池２のコーナー部に沿って延長されており、互いの先端部を連結している。第２連結部２５Ｂは、プラスチック成形体２１を成形するときに、底部２２から電池２のコーナー部に沿って延長されて一体的に成形される。第１連結部２５Ａは、金型の成形室に溶融された合成樹脂を圧入する工程において、樹脂成形部１に一体的に成形される。したがって、この金型は、電池２のコーナー部に位置して、第１連結部２５Ａを成形する隙間を設けている。金型の成形室に注入される溶融樹脂は、電池端面から第１連結部２５Ａを成形する部分まで注入されて、第１連結部２５Ａを樹脂成形部１に一体的に成形する。さらに、第１連結部２５Ａは、その先端部が第２連結部２５Ｂの先端部を接着する状態で成形されて、第２連結部２５Ｂに連結される。
【００２８】
この構造のパック電池は、電池２の両端に位置する樹脂成形部１とプラスチック成形体２１とを連結部２５で連結しているので、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１とを電池２に剥離しないようにしっかりと連結できる特長がある。とくに、このパック電池は、表面を表面被覆シートで被覆する構造とすると、樹脂成形部とプラスチック成形体とをより確実に電池に剥離しないように連結できる。それは、表面被覆シートが、ラップ薄肉部と第２のラップ薄肉部だけでなく、第１連結部と第２連結部も電池表面に押圧して、樹脂成形部とプラスチック成形体とが電池から剥離されるのを阻止するからである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、樹脂成形部をコアパックの電池に剥離しないようにしっかりと連結して、その使用状態において、コアパックと樹脂成形部との剥離を確実に阻止できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、コアパックの一部または全体をインサートするように電池端面に接着して樹脂成形部を成形すると共に、この樹脂成形部に電池端面から幅広面の外周表面まで延長してラップ薄肉部を一体的に成形して設けて、電池の幅広面の外周表面に接着し、電池の表面を表面被覆シートで被覆しているからである。この構造のパック電池は、樹脂成形部に設けたラップ薄肉部を電池の幅広面の外周表面に接着するので、樹脂成形部と電池との接触面積を広くして、これらの連結強度を強くできる。したがって、このパック電池は、樹脂成形部を電池に剥離しないようにしっかりと連結して強靭な構造にできる。このように、樹脂成形部を電池にしっかりと連結できる本発明のパック電池は、使用中に樹脂成形部が剥離されるのを確実に阻止できるので、安全性を向上させて安心して使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の製造方法を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池の分解斜視図
【図３】図３に示すパック電池のコアパックの分解斜視図
【図４】本発明の他の実施例にかかるパック電池のコアパックの斜視図
【図５】図４に示すコアパックの分解斜視図
【図６】図２に示すパック電池の樹脂成形部の断面図
【図７】図２に示すパック電池の縦断面図
【図８】本発明の他の実施例にかかるパック電池の正面図
【図９】図８に示すパック電池のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
１…樹脂成形部
２…電池                ２Ａ…外装缶          ２Ｂ…凸部電極
２Ｃ…封口板
３…出力端子
４…ホルダー
５…回路基板
６…保護素子
７…リード板
９…電子部品
１０…コアパック
１１…ラップ薄肉部
１２…電極窓
１３…端子窓
１４…位置決嵌着部
１５…貫通孔
１６…安全弁
１７…テストポイント端子
１８…シール
１９…表面被覆シート
２０…段差
２１…プラスチック成形体
２２…底部
２３…第２のラップ薄肉部
２４…引掛凹部
２５…連結部            ２５Ａ…第１連結部    ２５Ｂ…第２連結部
３０…コアパック
３１…回路基板
３２…電池
３３…金型
３４…成形室
【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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