JP4009563B2 - コンタクト付電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックアップ電池を必要とする電子機器にあって電池の交換や使用済み電池の回収が必要な時、その電池の脱着を容易に可能ならしめるために電源となるコイン型電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
パソコン等に代表される各種の電子機器において、主にバックアップ用電源としてコイン型、またはボタン型電池が用いられている。このような電池としては、回路基板に設けられたコネクターと接続のために、電池にリード線を接続し、その先端にコンタクトを取り付けたものや、回路基板に直接半田付け等で接続するために端子を電池にスポット溶接等の工法で取り付けたもの等がある。
このような用途を有するコイン型、またはボタン型電池の一例として、ポリ塩化ビニール製の収縮チューブ等で絶縁被覆したものがあり、この例を図52に示す。
【0003】
図52(a)及び(b)はリード線付きのコイン型電池をポリ塩化ビニール製の収縮チューブで絶縁被覆する事例であって、この絶縁被覆は、図52(a)に示すように予めコイン型電池本体200の周縁をポリ塩化ビニール製またはPET製の熱収縮チューブ201でドーナツ状に被覆することにより電極用端子を溶接する時に正極と負極がショートするのを防止している。その上で、コンタクト206付の各々リード線204、205に電極用端子板202、203を接続させてから電池本体200の正極と負極面に端子板202、203をスポット溶接する。次に図52(b)に示すように熱収縮チューブ207を電池本体200に被せ、外部からの熱風や輻射熱で熱収縮チューブ207を加熱収縮させることにより、電池本体200に密着させ、この被覆層で絶縁を図っている。
【0004】
しかし、この構造では、電池本体200のコンタクト206部分を介して回路基板(図示せず)に設けられたコネクターに接続するため、ビニール線等を用いたリード線204、205等の接続部品が必要となり、コスト的にも不利である。
更に、本出願人は、特願2003−065528号にて電池に絶縁被覆層が容易に形成できる「電子部品の低圧、低温絶縁被覆方法」を提案している。この内容は、図53に示す様に、電池本体200とリード線204、205の先端204a、205aを直接電池本体200のそれぞれの極へスポット溶接などで接続し、次に、電池本体200の周囲にはホットメルト接着剤層を形成し、この接着層を絶縁被覆層208としたものである。また、リード線204、205の引き出し部(ネック部)209も絶縁被覆層208で一体に覆い、且つ、リード線204、205の樹脂被覆層と前記絶縁被覆層208は成形時に互いに融着させている。
【0005】
更に、他の電池形態として、図54に示すような電池本体200の正極面210と負極面211に端子212、213をスポット溶接した構成の電池もあるが、この場合、電池本体200の表面が絶縁されておらず、他の電子部品などと接触した場合、ショートなどの危険性がある。また、この電池の場合、端子212、213を図55に示す様に回路基板300に差し込み、半田付け214、215を行うため、電池の交換が容易に出来ないという欠点がある。
他の例として、コイン型電池そのものを回路基板上に接続固定するのではなく、電池を保持するためのホルダーが回路基板上に実装されていて、このホルダーへ電池を挿入することにより電気的に接続されるように構成したものもある。しかし、この場合、ホルダーを予め回路基板上に実装しておくことが必要であり、且つ、電池を収納するためホルダーを大きくする必要があることから、小型化や、コストの面で不利である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様に、前記図52に示したコイン型またはボタン型電池を被覆する方法は、
1.スポット溶接部分の補強に電子用端子板202、203を使用しなければならず、コ スト高となるばかりでなく、強度的にも不完全である。
2.電池本体200の周縁全体を熱収縮チューブ201で覆う必要があり、電池本体20 0と熱収縮チューブ201の位置決めが難しく、そのため、被覆位置がズレたりして商 品価値が低下する。
3.電極用端子板202、203の加工及び溶接と、コイン型電池を予めドーナツ状に熱 収縮チューブ201で被覆し、次に全体を熱収縮チューブ207で被覆するため、二度 の加熱工程があり、生産性が悪い。
4.電極用端子板202、203とコンタクト206の間にリード線204、205を介 在させなければならないため、材料面、加工面でもコスト高となる。
5.熱収縮チューブ201、207の材料にポリ塩化ビニールを用いている場合は、廃棄 物となった時に環境への悪影響が懸念される。
6.特願2003−065528号による被覆方法の場合には、リード線204、205 やコンタクト206用のハウジング、更にはそれぞれをカシメ、溶接等で接続する工数 などが必要になることから、これらの工数分コストがかかる。
などの問題がある。
【0007】
本発明は、係る従来例に見られる欠点を有しないコンタクト付電池を提供するのが目的であって、その第1の目的は、リード線を介在させず且つ電極用端子板、更にはコンタクトのハウジングをも必要とせず、電池本体に絶縁被覆層を形成する時に同時にコンタクト部のハウジング機能をも一体形成した電池を提供することである。
次に、第2の目的は、回路基板等に対して簡単に実装することができると共に、電池の交換あるいは分別廃棄が簡単に出来る電池を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記、第1及び第2の目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、コンタクト付電池において、a.片側の面に正極面3が形成され、他方の面に負極面4が形成されたコイン型の電池本体2と、
b.上端にそれぞれ偏平形状の電極用端子部6、6aが形成され、下端にそれぞれ側板7b、7cと底板7eにより断面U字状に形成され、更に、このU字状に形成された正面視上部側が側板7b、7c、底板7eに接するようにしてゲート7d、7d´により閉塞されて内部に電極ピン挿入孔11、12がそれぞれ形成され、この挿入孔11の下端に前記電極ピン挿入孔11、12に続く電極ピン挿入口7fが形成され、更にこの電極ピン挿入口7fに近い前記側板7b、7cの上端縁を互いに内側に変形させて突部7g、7hが形成されたコンタクト端子部7、7aを有する一対のコンタクト5、5aと、
c.前記コンタクト5、5aの電極用端子部6、6aが正極面3と負極面4にそれぞれスポット溶接され、前記コンタクト端子部7、7aが前記電池本体2の周縁よりも外側に空隙aを形成して突出され、かつ、電池本体2の縦の中心線に対して互いに正面視左右に位置ずれを生じさせて平行に取り付けられたコンタクト5、5aの状態において、前記電池本体2及び前記コンタクト5、5aの電極用端子部6、6a及び前記コンタクト端子部7、7aにおいては、前記電極ピン挿入口7fを除き全体をホットメルト剤により一体に被覆している絶縁被覆層8と、
d.から成ることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】
電池には、端子部を形成したコンタクトが直接取り付けられており、更に、電池とコンタクトの外側はホットメルト剤による絶縁被覆層で保護されているため、ショートしたりしない。又、 電池にコンタクトが直接取り付けられているため、電池を回路基板のソケットに直接実装することができると共に電池交換あるいは分別が必要となったときには、ソケットから簡単に取り外すことができる。
電池とソケットには、電池の正極と負極をとり違えて装着しないように誤装着防止手段を形成しても良い。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電池は、コイン型またはボタン型電池など(以下「コイン型電池」という。)をパソコンなどの電子機器に実装し、メモリーのバックアップ等をする目的において使用されるもので、電池と、この電池のコンタクトは、ホットメルト剤による絶縁被覆層で被われている。
使用する成形用金型は、ホットメルト剤成形に使用される一般的なアルミ材が用いられているが、コンタクトを保持する部分、電池の固定ガイド部分には絶縁材が使用されている。
【0011】
絶縁被覆層形成用のホットメルト剤は、一般的に使用されている汎用のポリアミド系のもので良い。ホットメルト剤の主成分であるポリアミドは、一般的に言われる樹脂成形用の石油系のポリアミドとは異なり、結晶化温度も低くホットメルト剤の溶解温度も低い。更に成形時の射出圧力も低いために電池に加えられる熱的影響を低く抑えることが出来る。更には、スポット溶接部分にかかる成形時の圧力も抑えることが出来るため、絶縁被覆層の形成には良好である。
【0012】
【実施例1】
本実施例1は、本発明に係るコイン型電池の実施例であって、図1〜図3は、ホットメルト剤による絶縁被覆層を形成する前であって、電池本体の正と負の極面にコンタクトを取り付けた状態の説明図、図4〜図7は、電池本体及びコンタクトの外側をホットメルト剤による絶縁被覆層で被った状態の説明図である。
この図1〜図7において、符号の1は電池、2は電池本体、3はこの電池本体2の正極面、4は負極面、5は正極面3に取り付けられたコンタクト、5aは負極面4に取り付けられたコンタクトであって、上記コンタクト5、5aは電池本体2の正極面3と負極面4に夫々スポット溶接されている電極用端子部6、6aと、この電極用端子部6、6aから電池本体2の周縁に空隙aを形成して突出しているコンタクト端子部7、7aとから成る。そして、このコンタクト端子部7、7aは、図34に示すように、側板7b、7cと底板7eで断面U字状に形成されていて、先端側にはソケット側の電極ピン挿入口7fを形成すると共に側板7b、7cの上縁には凸部7g、7hを形成し、コンタクト端子部7の基部にはゲート7d、7d´を形成した構成から成る。
ホットメルト剤による絶縁被覆層8は、図4〜図7に示すように、前記した電池本体2とコンタクト5、5aをその外側から完全に被覆している。但し、端子部7、7aは、正極側と負極側がホットメルト剤で区画されていて、電極ピン挿入口7f側のみが電極ピン挿入孔11、12内に露出している。
また、端子部7、7aの外表面であって、端子部被覆層10の外側には、突起13が形成されていて、この突起13は、後述するソケット20に装着するときに、正極と負極をとり違わないようにするためのものである。
また、端子部被覆層10の外側には、段部14が形成されていて、この段部14は、ソケット20に電池1を装着したときに、外れないようにするための掛け合いとして機能する。
【0013】
[参考例1]
本参考例1は、実施例1に説明した電池を回路基板に実装するときに用いられるソケットに関するものである。
このソケット20は、図8〜図11に示すように、底板22と四方をとり囲む側板23及び、上方を開放した枡状ソケット本体21から成り、底板22には正極用電極ピン24と負極用電極ピン25が直立し、背板26には電池1側に形成した段部14に係合する爪27が形成され、側板23の一方には、上縁から下向きに電池1側に形成した突起13が係合するスリット28が形成されている。29は回路基板30側に対するハンダ付け部である。
図12(A)、図13、図14は、回路基板30にソケット20を実装し、このソケット20に電池1を装着した状態を示すものである。図12(B)は、回路基板30にソケット20を横向きに寝かせ、電池1を水平に実装した例である。31、32は正極側と負極側のリードである。
【0014】
[参考例2]
本参考例2は、図15〜図18に示すように、端子部7、7aを電池本体2の周囲内に収めて小型化を図った電池1の例であって、このコンタクト5、5aのコンタクト端子部7、7aは、偏平な鞘状に形成されている。図19は、ホットメルト剤による絶縁被覆層8を電池本体2とコンタクト5、5aの外側に形成し、コンタクト端子部7、7aの挿入口11、12のみを開口した状態の電池1を示すものである。
なお、図18において、(B)は参考例2の電池1に絶縁被覆層8を形成するためのダミーソケットを示すものであって、この詳細は後述する。
【0015】
[参考例3]
本参考例3は、参考例2に示した電池用ソケットの例であって、図20において、このソケット40は、底板41から正極用電極片42と負極用電極片43を突出させると共に位置決めリブ44を突出させ、この電極片42、43に電池1のコンタクト端子部7、7aを夫々装着して、図21に示すように回路基板30に電池1を実装するものである。
【0016】
[参考例4]
本参考例4は、回路基板30へコンタクト付電池1を水平に実装することができるように構成した例であって、図22は、ホットメルト剤による絶縁被覆層8で被覆されたコンタクト付電池1の平面図、図23は側面図、図24は斜視図、図25はD−D´部断面図、図26は本参考例4の電池1を回路基板に実装するときに用いられるソケット50の斜視図、図27はソケット50の平面図、図28は図27におけるE−E´線断面図、図29〜図31は回路基板30へソケット50を介して電池1を実装した状態の説明図である。
【0017】
本参考例4に用いるコンタクト5、5aは、L型に形成されており、断面を示す図25から判るように、電池本体2の正極面3と負極面4にコンタクト5、5aの電極用端子部6、6aを接続した時、電池本体2は、コンタクト端子部7、7aの方向に対して水平になる形状となっている。
本参考例4の電池1において、コンタクト5、5aを取り付けた電池本体2及びコンタクト5、5aの外側にはホットメルト剤による絶縁被覆層8を形成するのは実施例1と同様である。
図26〜図28は、参考例4の電池1に用いられるソケット50の具体例である。このソケット50には、絶縁被覆層8で被われたコンタクト5、5aの部分が挿入されるホルダー孔51、52が形成してあり、各々のホルダー孔51、52内にはコンタクト端子部7、7aを受ける電極53、54が具備されている。
本参考例4では、誤挿入用の手段は設けていないが、前記実施例1同様に誤装着防止手段を設けることは可能である。
図29〜図31は、参考例4の電池1を回路基板30へソケット50を介して実装した様子を示す説明図である。
【0018】
[参考例5]
本参考例5は実施例1のコンタクト付電池の製法である。以下、図32〜図51を参照しつつ詳細に説明する。
先ず、図32に示すように、燐青銅などのバネ性を有する板材の導電板100を同一ピッチで打ち抜くことにより、電極用端子形成部102とコンタクト端子形成部103から成るコンタクト形成板101を形成する。
次に、このコンタクト形成板101には、図33で示すように、コンタクト形成板101におけるコンタクト端子形成部103側にカット部101aを形成し、更に突起(凸部)7g、7hをプレス加工し、更にコンタクト端子形成部103には、図34に示すように、側板部7b、7cを起立させると共にゲート7d、7d´を起立させ更に90°水平方向に折り曲げて断面U字状のコンタクト端子部7、7aを形成する。
【0019】
図35は、参考例5の電池製造時に用いるダミーソケットであって、このダミーソケット150は、図35に示すように、本体151の先端面151aに凹溝154、155を形成したボス152、153を凹溝154、155が互いに逆方向を向くようにして突出させ、このボス152、153の凹溝154、155の前に沿ってダミー電極ピン156、157を夫々突設し、本体151の胴体部にガイド孔158を設けた構成から成る。
上記構成から成るダミーソケット150をコンタクト端子部7、7aに外挿する直前を示したのが図36、図37、図39である。
上記したコンタクト形成板101とダミーソケット150を用い、射出成形金型を用いてホットメルト剤による絶縁被覆層8を電池本体2の外に形成する工程を次に説明する。
【0020】
図37及び図39に示すように、導電板100のコンタクト端子部7にダミーソケット150のボス152側を対向させた後、ボス152の凹溝154内にコンタクト端子部7を結合させる。その時の様子について全体図を図38に示し、拡大図を図40に示す。この結合は、先ず、図37及び図39に示すように、ダミーソケット150のボス152の凹溝154を下向きに設定し、この状態で凹溝154をコンタクト端子部7に外挿する。このとき、コンタクト端子部7内には、ダミー電極ピン156が同時に挿入される。
次に、図40、図41に示すように、このダミーソケット150が装着されたコンタクト形成板101を導電板100から切り離し(導電板100より切り離すことにより、コンタクト形成板101はコンタクト5、5aとなる)、次に図41において矢印bに示すように、ダミーソケット150を180°回転させたのち、図42に示すように、コンタクト端子部7aにボス153を対向させ、さらに、図43に示すように、次のコンタクト形成板101のコンタクト端子部7aにボス153の凹溝155及び電極ピン157を結合させ、次に図44に示すように、コンタクト端子形成板101を導電板100から切り離す。
【0021】
次に、図45に示すように、電池本体2をコンタクト5、5aの電極用端子部6、6a間に挟み込み、図46に示すように電極用端子部6、6aを電池本体2の電極面3、4に夫々スポット溶接を行う。
次に、図47に示すような金型180及びホットメルト剤充填ユニット185、導管186から成る装置を用いて絶縁被覆層8を形成する。先ず、図48に示す金型のキャビティ181について説明すると、電池本体2の円周側に相当するキャビティ181壁面に位置決めリブ182を要所に設けている。なお、位置決めリブ182は他方の金型へ設けるかどうかについては自由に選択できる。また、電池本体2の正極面3及び負極面4に対応する両キャビティ面については、保持ピン189を金型180が閉じたとき電池本体2を挟む様に両金型へ具備している。保持ピン189については負極面4は絶縁材を使用するが、正極面3においては絶縁材または金属材でもよい。
この位置決めリブ182と保持ピン189の作用により、電池本体2の周囲はキャビティ面との間に均等な空隙が形成される。
その他に、ダミーソケット150のガイド孔158へ挿入されるガイドピン188などを形成した金型180内に電池本体2とダミーソケット150を組み込み、金型180を閉じ、ホットメルト剤をスプルー183からゲートを経由してキャビティ181内に注入して、電池本体2とダミーソケット150のボス152、153の外側に絶縁被覆層8を形成する。このホットメルト剤の注入時に、端子部7、7aのゲート7d、7d´が端子部7、7a内にホットメルト剤が侵入するのを防ぎ、ダミーソケット150のピン156、157はコンタクト端子部7、7aが注入圧で動くのを固定する。
【0022】
次に、図49に示すように、金型180を開き、絶縁被覆層8が形成された電池1とダミーソケット150を一緒に取り出す。
図50は、このようにして取り出された電池1とダミーソケット150を示すもので、スプルースクラップ184をカットしたのち、図51に示すように、ダミーソケット150を電池1側から引き抜く。このようにすると、ダミーソケット150のボス152、153が抜けた跡に、電極ピン挿入口11、12が形成され、この挿入口11、12内にコンタクト端子部7、7aが露出する。以上が、請求項1に記載した電池1の製法であるが、参考例2、4に記載した電池1についても、同様の製法で絶縁被覆層8を形成することができる。この時、参考例2の電池1については、図18(B)に示すダミー端子151a、152a、ガイド孔158a付のダミーソケット150aを用いる。参考例5の製法で製造された電池1は、図4〜図7に示した完成品となる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンタクト付電池は、電池本体全体及びコンタクトをホットメルト剤による絶縁被覆層で一体に被覆した。さらに、専用のソケットを用いて電池を回路基板へ実装することができるように構成したことにより、次の効果を奏する。
1,本発明のコンタクト付電池は、ホットメルト剤の本来の特性である接着性により、コ ンタクトの電極用端子部は電池本体により良く密着し、電池本体とコンタクトの接合強 度を更に補強することが出来ると共に、電池全体の絶縁を図ることができる。
2,本発明のコンタクト付電池は、コンセント機能も備えているので、従来例に示すリー ド線や電極用端子が必要でないばかりでなく、また、機器の小型、軽量化にも貢献する ことが出来る。その結果、これらを構成する上で必要となる加工費も不要となり、経済 的効果は計り知れない。
3,本発明のコンタクト付電池は、着脱自在のソケットを備えているため、電池交換の出 来なかった様式のものも容易に交換できるようになる。
4,本発明のコンタクト付電池は、成形金型を用いてホットメルト剤による絶縁被覆層を 形成する時、ダミーソケットにてコンタクト端子部を保持するため、寸法精度の高いコ ンタクトを形成することができる。
5,本発明のコンタクト付電池は、コンタクト端子部にホットメルト剤の侵入防止用のゲ ートを設けたことにより、端子部の孔の形成が容易であり、更に、本発明の電池とソケ ットには、回路基板へ実装するとき誤挿入を防止する手段を設けていることにより、誤 接続の危険を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1による電池本体にコンタクトを取り付けた状態の負極面側から見た正面図。
【図2】 図1の側面図。
【図3】 図1の下面図。
【図4】 絶縁被覆層を成形した電池の負極面側から見た正面図。
【図5】 図4の下面図。
【図6】 図4の斜視図。
【図7】 A−A´線断面図。
【図8】 ソケットの平面図。
【図9】 ソケットの側面図。
【図10】 ソケットの斜視図。
【図11】 B−B´線断面図。
【図12】 (A)はソケットに電池を装着した状態の斜視図。(B)はソケット及び電池を水平に寝かせて回路基盤に実装した状態の説明図。
【図13】 ソケットに電池を装着した状態の正面図。
【図14】 C−C´線断面図。
【図15】 参考例3による電池であって、絶縁被覆層を形成する前の正面図。
【図16】 図15の下面図。
【図17】 図15の側面図。
【図18】 (A)は図15の電池。(B)はダミーソケットの説明図。
【図19】 絶縁被覆層を形成した図15の電池の斜視図。
【図20】 図15の電池用ソケットの説明図。
【図21】 図15の電池を図20のソケットに装着した状態の説明図。
【図22】 参考例4の電池の説明図。
【図23】 図22の電池の説明図。
【図24】 図22の電池の斜視図。
【図25】 D−D´線断面図。
【図26】 図22の電池用ソケットの説明図。
【図27】 図26のソケットの平面図。
【図28】 E−E´線断面図。
【図29】 図22の電池を図26のソケットに装着し、回路基板に実装した状態の説明図。
【図30】 図29の側面図。
【図31】 F−F´線断面図。
【図32】 コンタクト端子形成板の説明図。
【図33】 コンタクト端子形成部の説明図。
【図34】 端子部の説明図。
【図35】 ダミーソケットの説明図。
【図36】 端子部にダミーソケットを結合する直前の説明図。
【図37】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図38】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図39】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図40】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図41】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図42】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図43】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図44】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図45】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図46】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図47】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図48】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図49】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図50】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図51】 本発明に係るコンタクト付電池の製法の説明図。
【図52】 (a)(b)は従来のリード線付電池の説明図。
【図53】 従来のリード線付電池の説明図。
【図54】 従来の端子付電池の説明図。
【図55】 従来の端子付電池を回路基板に実装した状態の説明図。
【符号の説明】
1 電池
2 電池本体
5、5a コンタクト
6、6a 電極用端子部
7、7a コンタクト端子部
8 絶縁被覆層
9 電池本体被覆層
10 端子部被覆層
13 突起
14 段部
20 ソケット
23 スリット
25 爪
30 回路基板
100 導電板
101 コンタクト形成板
102 電極用端子形成部
103 コンタクト端子形成部
150 ダミーソケット
Claims (1)
- a.片側の面に正極面3が形成され、他方の面に負極面4が形成されたコイン型の電池本体2と、
b.上端にそれぞれ偏平形状の電極用端子部6、6aが形成され、下端にそれぞれ側板7b、7cと底板7eにより断面U字状に形成され、更に、このU字状に形成された正面視上部側が側板7b、7c、底板7eに接するようにしてゲート7d、7d´により閉塞されて内部に電極ピン挿入孔11、12がそれぞれ形成され、この挿入孔11の下端に前記電極ピン挿入孔11、12に続く電極ピン挿入口7fが形成され、更にこの電極ピン挿入口7fに近い前記側板7b、7cの上端縁を互いに内側に変形させて突部7g、7hが形成されたコンタクト端子部7、7aを有する一対のコンタクト5、5aと、
c.前記コンタクト5、5aの電極用端子部6、6aが正極面3と負極面4にそれぞれスポット溶接され、前記コンタクト端子部7、7aが前記電池本体2の周縁よりも外側に空隙aを形成して突出され、かつ、電池本体2の縦の中心線に対して互いに正面視左右に位置ずれを生じさせて平行に取り付けられたコンタクト5、5aの状態において、前記電池本体2及び前記コンタクト5、5aの電極用端子部6、6a及び前記コンタクト端子部7、7aにおいては、前記電極ピン挿入口7fを除き全体をホットメルト剤により一体に被覆している絶縁被覆層8と、
d.から成るコンタクト付電池。
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