JPWO2018016319A1 - 端子金具およびそれを用いた配線モジュール - Google Patents

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Abstract

複数の蓄電素子BCを備えた蓄電モジュール5において電線60を蓄電素子BCの電極端子BPに接続するための端子金具20であって、電極端子BPに接続される板状の端子接続部21と、この端子接続部21の縁部25から一体に延出する延出部31と、この延出部31の先端側に設けられて電線60を接続するための電線接続部33とを備え、延出部31は、端子接続部21の板面に対し電線接続部33側が持ち上がる先高傾斜状にされている。

Description

本発明は、車両用蓄電モジュールにおける蓄電素子の電極端子の接続に好適な端子金具および同端子金具を用いた配線モジュールに関する。
電気自動車やハイブリッド車等の車両の蓄電モジュールは、電極端子を有する複数の蓄電素子を並べて配置し、隣り合う蓄電素子の電極端子間を平板状の端子金具をボルト締めして接続することにより、複数の蓄電素子が直列に接続されている。
この種の端子金具としては、蓄電素子の電圧を検知する検知電線(以下「電線」)を圧着接続するための電線接続部を一体に形成したものがあり、その電線接続部に接続された電線は、蓄電素子群の上方に設けられた電線収容領域(以下「収容領域」)を通って、蓄電モジュールの外部に引き出される。
ここで上記の電線接続部は、端子金具の板面の側縁から板面を延長するように突出し、その突出方向に沿う向きに電線を接続するものが一般的である。
このような電線接続部を備えた端子金具を蓄電素子の上面に配置した場合、接続された電線は電線接続部からその突出方向に沿って収容領域に向かい、収容領域に導入されるとその延び方向に沿うように屈曲した上で、収容領域内の底部に沿って収容領域の末端部に至り、ここから蓄電モジュールの外部に引き出される。
ところで、上述のように各電線を順次収容領域内に収容していくと、収容領域内部は底部より次第に電線で埋まっていき、やがて末端部付近の端子金具においては電線接続部の突出方向延長上のスペースが既に先に収容された電線で塞がっている状態となる。ここに電線を導入した場合は、先述のように収容領域の延び方向へ水平に曲げるだけでなく、さらに収容領域内部のうち主として上部に残った空間まで垂直方向に無理やり曲げることとなる。
この結果、収容領域への電線収容作業が困難になるだけでなく、電線が水平方向と垂直方向の両方に無理やり屈曲されることで電線接続部に過度に力がかかるおそれがある。従ってこのような端子金具を用いる場合には、電線の少なくとも水平方向の許容曲げ半径を考慮して収容領域を電線接続部の端部から適宜離して設ける必要がある。
しかし、近年は蓄電素子の小型化に伴い利用できる上面面積が少なくなってきており、必ずしも収容領域を電線接続部の端部から十分に離して設けられるとは限らない。
この課題の一解決手段として、例えば特許文献1のように電線を蓄電素子の並び方向と平行に保持するように接続することにより、収容領域の延び方向へ(つまり水平方向)の屈曲を不要とした端子金具がある。
特許第5780788号公報(第3図)
しかしこの端子金具を用いた場合でも、収容領域末端部では上記と同様に電線を収容領域内の上部に残った空間まで無理やり持ち上げて押し込むことになり、上方への無理な屈曲は軽減できないため、電線接続部に影響を及ぼす可能性が依然として残るという課題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電線接続部への影響を抑えつつ電線収容領域を端子金具に近付けて配置できるようにすることを目的とする。
本発明の端子金具は、複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールにおいて電線を前記蓄電素子の電極端子に接続するための端子金具であって、前記電極端子に接続される板状の端子接続部と、この端子接続部の縁部から一体に延出する延出部と、この延出部の先端側に設けられて前記電線を接続するための電線接続部とを備え、前記延出部は、前記端子接続部の板面に対し前記電線接続部側が持ち上がる先高傾斜状にされているところに特徴を有する。
上記の構成によれば、延出部の電線接続部側が端子接続部の板面に対して持ち上がっているため、延出部自体について蓄電素子の上面における投影寸法を減らすことができ、その分だけ電線収容領域を端子金具に寄せて配置することができる。また延出部により電線が持ち上げられ、電線収容領域内の高い位置へ導入されるので、電線の上方への屈曲を軽減することができる。
本発明の端子金具に係る実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記端子接続部は一枚の導電性金属板が折り重ね状態にされると共に隣り合う前記蓄電素子の各電極端子に接続するためのネジ部を貫通させる一対のネジ貫通孔を有し、前記電線接続部は前記一枚の導電性金属板の曲げ加工によって形成されている。
(2)前記延出部は前記端子接続部を構成する最下層の導電性金属板から延出している。
この構成によれば、端子接続部により隣り合う蓄電素子の電極端子間を接続するとともに、電極端子間と電線とを接続することができる。しかも端子接続部と電線接続部とが一枚の導電性金属板の曲げ加工によって形成されているから、部品点数が少なくて済む。
(3)前記端子接続部は、前記複数の蓄電素子の各前記電極端子を接続するバスバー端子とは別体の導電性金属板から形成され、前記バスバー端子に重ねて前記電極端子に接続される。
この構成によれば、端子接続部はバスバー端子とは別体の導電性金属板から形成されるから、延出部を先高傾斜状に形成するために適切な導電性金属板を採用することができる。
(4)前記電線接続部は、前記電線の絶縁被覆をカシメ付けるインシュレーションバレルおよび前記電線の芯線をカシメ付けるワイヤバレルを備えてなり、前記インシュレーションバレル及びワイヤバレルは前記電線を前記電線接続部の上面側に抱えた状態でカシメ付けられている。
また本発明は、上述の複数の端子金具と、それらの各端子金具の電線接続部に接続された複数本の電線と、前記複数本の電線を前記蓄電素子の並び方向に沿って収容する収容部材とを備えた蓄電モジュール用の配線モジュールであってもよい。
本発明の配線モジュールに係る実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記収容部材は前記蓄電素子の並び方向に延びるように配された円筒状の収容部を備え、前記収容部は長さ方向に沿って側面にスリットが形成されている。
この構成によれば、電線を収容部内に導入する際、収容部の長さ方向における任意の位置でスリットを通すことが許容される。電線収容部の外から収容部の長さ方向に沿うよう屈曲を開始させつつ電線収容部内に導入することができ、収容部内のみで屈曲させた場合よりも屈曲半径を大きくとることができる。
(2)前記端子金具の前記電線接続部に接続された電線が前記スリットを通って前記収容部の軸心に向かうように設けられている。
この構成によれば、端子金具の電線接続部に接続された電線が電線収容部の軸心部付近へ導入されるため、複数の電線が収容されたところにさらに電線を導入する際にも軸心部周囲の空きスペースへ均等に逃がして配置することができる。これにより、各電線の屈曲負担を全体として均等化することができる。また収容済みの電線を変位させやすく、収容済みの電線を外側に押しやりつつ新たな電線を軸心部に配置することも容易となる。これにより、電線収容部内における電線配置の自由度が高まる。
(3)前記収容部材は前記蓄電素子の並び方向に延びるように配された収容部を備え、前記収容部は長さ方向側面において前記端子接続部の持ち上がり方向に沿ってスリットが形成されている。
この構成によれば、電線を収容部内に導入する際、端子接続部の持ち上がり方向におけるスリット通過位置のずれが許容される。従ってスリットが収容部の長さ方向に沿って形成された場合と比較して、端子接続部の先端から延出した複数の電線の高さ位置を、端子接続部の持ち上がり方向における同じ高さ位置に調整する必要がなく、収容部材内への収容の際の作業性が向上する。
また本発明は、車両用蓄電モジュールにおいて蓄電素子の電極端子間を接続するための電線付き端子金具であって、前記端子金具は、前記蓄電素子の前記電極端子に接続するための端子接続部と、前記端子接続部から延出して前記電線を圧着する電線接続部と、を備え、前記端子接続部の板面と前記電線接続部の延出方向とが0°より大きく90°より小さい角度をなす、電線付き端子金具としてもよい。
本発明によれば、電線接続部への影響を抑えつつ電線収容領域を端子金具に近付けて配置することができる。
実施形態1に係る配線モジュールを備えた蓄電モジュールを示す斜視図 端子金具つき電線を示す斜視図 端子金具つき電線を示す断面図 配線モジュールを備えた蓄電モジュールの平面図 図4のA−A断面図 配線モジュールを備えた蓄電モジュールの一部切り欠き拡大図 図6の蓄電モジュールの一部切り欠き側面図 変形例にかかる蓄電モジュールの一部切り欠き拡大図 実施形態2に係るバスバー端子および端子金具つき電線の斜視図 蓄電モジュールの平面図
<実施形態1>
実施形態1を図1〜図8を参照しつつ説明する。
本実施形態の配線モジュール10は、蓄電モジュール5に装着される。蓄電モジュール5は、例えば電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両に搭載され、電源として使用される。
蓄電モジュール5は、図1におけるY軸方向に一列に並んだ複数の蓄電素子BCを備え、その上面に配線モジュール10が取り付けられている。各蓄電素子BCは、蓄電要素が収容された扁平な直方体状の本体部を有し、この本体部の上部に設けられた台座部PEから突出するボルト状の電極端子BPを備える。蓄電素子BCの上面のうち蓄電素子BCの並び方向に直交する方向(X軸方向)において台座部PEより外側には、後述する電線収容筒40を載置する載置部11が蓄電素子BCの上面から持ち上がるように設けられている。
配線モジュール10は、図1に示すように、複数のバスバー端子20(端子金具の一例)と、これらの各バスバー端子20に接続された複数本の電線60と、その電線60を収容する収容部材である電線収容筒40とを備えて構成されている。
バスバー端子20は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼(SUS)等の導電金属板から形成されており、図2に示すように、隣り合う二つの蓄電素子BCの各電極端子BPに接続される端子接続部21と、この端子接続部21と一体に形成されている延出部31と、延出部31の先端側と一体に形成されて電線60の端末部が接続される電線接続部33とを備えている。
端子接続部21は略長方形の板面形状であって、図2におけるX軸方向略中央部にはY軸方向に沿って2つのネジ貫通孔23が設けられている。各ネジ貫通孔23には隣り合う二つの蓄電素子BCの電極端子BPを挿通可能である。
端子接続部21は、厚みの薄い一枚の導電性金属板を平板部28A,28Bが重なるようにヒンジ部24を介して折り曲げて形成されている。平板部28Bのうちヒンジ部24とは反対側に位置するY軸方向に沿った側縁部25の両端には長方形の切り欠き部26が形成されている。そして、平板部28Bの下層側に位置する平板部28Aの側縁部25の両端部には一対の保持片29が設けられており、この保持片29をU字状に折り曲げて平板部28Bに係止させることで、平板部28A,28Bが上下二枚重ね状態に保持される。
なお、端子接続部21を2枚の平板部28A,28Bが重なる折り重ね構造とするのは、後述のように電線60を圧着する電線接続部33を端子接続部21に一体に設けつつその圧着接続を可能にするためには板厚が比較的薄いことが必要なところ、一方で端子接続部21の電気抵抗を低くする必要があるためである。
延出部31は下層側の平板部28Aと一体に連なって、側縁部25からそれと直交する方向に沿って突出しており、その先端側に電線接続部33が設けられている。電線接続部33は、延出部31の先端側に一体的に形成されたワイヤバレル35と、ワイヤバレル35の先端側に一体に形成されたインシュレーションバレル36とを備える。
そして、図3に示すように、延出部31は端子接続部21の板面に対し電線接続部33側が先高傾斜状となっており、この実施形態では端子接続部21の板面の延長平面と延出部31(およびにそれに沿って延出する電線接続部33)とのなす角度αは約15°である。
電線接続部33に電線60を接続するには、図3に示すように、絶縁被覆62を除去して露出させた導体部61をワイヤバレル35に、絶縁被覆62をインシュレーションバレル36にカシメ圧着する。この場合、インシュレーションバレル36及びワイヤバレル35は電線60を電線接続部33の上面側に抱えた状態となるようカシメ付けられている。
電線収容筒40は、図1,4に示すように、端部を開口させた円筒形状の中空体であって、その長さ方向に沿った側面には電線60を通すスリット41が軸方向に沿って開口されている。この電線収容筒40は、その軸方向が蓄電素子BCの並び方向(Y軸方向)に沿い、かつ電線接続部33の軸線の延長線がスリット41を通って電線収容筒40の軸心付近を通るように、蓄電素子BCの上面に配置される。これにより、電線接続部33に接続された複数本の電線60はスリット41を通って電線収容筒40の軸心付近へ導入され、さらに電線収容筒40内でその長さ方向に沿うよう屈曲される。
このように構成された配線モジュール10は、各バスバー端子20毎に、図5に示すように、隣接する蓄電素子BCの電極端子BPを一対のネジ貫通孔23に貫通させて、台座部PEの上に載置し、図5の二点鎖線で示すようにナットを上から締め付けることで蓄電素子BCの上に固定される。電線収容筒40は、電線収容筒40を蓄電素子BC上面に設けられた載置部11の上面に載置される。電線収容筒40の開口部42より外部へ延出された電線60群は、図示しない外部のECU(Electronic Control Unit)に接続される。なおECUは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、蓄電素子BCの電圧・電流・温度等の検知、各蓄電素子BCの充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
本実施形態の配線モジュール10は延出部31および電線接続部33が端子接続部21の板面に対し先端側が持ち上がる先高傾斜状とされているため、端子接続部21の板面に対し平行である場合よりも蓄電素子BCの上面における投影寸法を減らすことができ、その分だけ電線収容筒40をバスバー端子20に寄せて配置することができる。
なお本実施形態においては電線収容筒40のスリット41がその長さ方向(Y軸方向)に沿って開口されるため、電線収容筒40の外からY軸方向に沿うよう屈曲を開始させつつ電線収容筒40内に導入することができる。
また本実施形態の配線モジュール10においては、端子接続部21から先高傾斜状に設けられた電線接続部33より延出した電線60を電線収容筒40の軸心部付近へ導入するため、複数の電線60を収容したところにさらに導入する電線60を軸心部周囲の空きスペースへ均等に逃がして配置することができる。これにより、各電線60の屈曲負担を全体として均等化することができる。また収容済みの電線60を変位させやすく、したがって例えば空きスペースの最も少ない電線収容筒40の開口部42付近においては、収容済みの電線を外側に押しやりつつ(図6の電線60A〜60H)最後の電線を中心部に配置する(同図の電線60J)ことも容易となる。これにより、電線収容部内への電線配置の自由度が高まる。
また、仮に延出部31が端子接続部21からその板面と平行に延びる構成とした場合には、配線モジュール10を蓄電モジュール5に装着する際には、スリット41と電線接続部33は高さ位置が異なるため、図7の二点鎖線で例示するように、電線接続部33とスリット41との間の電線を無理に屈曲させることになり、板厚が比較的薄い電線接続部33に負担がかかりやすい。これに対して本実施形態の配線モジュール10においては、延出部31が端子接続部21の板面と角度をなしているため、電線60を無理に屈曲させなくても端子接続部21の下面が台座部PEの上面に沿うようになっており、したがって電線接続部33への負担を回避することができる。
このように本実施形態の配線モジュール10によれば、電線収容部をバスバー端子20へ寄せて配置しつつ、電線接続部33へ影響を及ぼす原因となる電線60の屈曲を抑えることができる。
なお図4乃至図6における電線60A〜60Jの配置は、電線同士の逃がし位置関係を模式的に示すものである。電線収容部内への電線収容作業の際には、これらを一例として各電線60を作業者の任意で配置し収容することができる。
<変形例>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態1に限定されるものではなく、例えば次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態においては、端子接続部21の板面の延長面と延出部31(およびそれに沿って延出する電線接続部33)とのなす角度αが15°とされているが、角度αはこれに限られず、0°から90°の間の任意の角度でよい。要は、電線接続部33から延出した電線60を無理に屈曲させることなく蓄電素子BCの台座部PEに組み付けられる角度であればよい。
(2)上記実施形態においては電線収容部を円筒形状の中空体40としたが、電線収容部はこれに限らず、例えば図8のように上部が開口された直方体形状の中空体とされた電線収容樋140としてもよい。
(3)上記実施形態においては電線収容部の長さ方向に沿って開口されたスリット41としたが、本発明はこれに限らず、例えば図8のように端子接続部21の持ち上がり方向に沿って開口したスリット141としてもよい。
<実施形態2>
次に、実施形態2を図9および図10を参照しつつ説明する。
本実施形態の配線モジュール210は、実施形態1のバスバー20に代えて、バスバー端子270と、バスバー端子270とは別体の検知端子220(端子金具の一例)とを備えている。
バスバー端子270は、厚い導電金属板から形成される一枚の電極間接続部278を備えている。電極間接続部278には、Y軸方向に沿って2つの挿通孔273が設けられている。二つの蓄電素子BCの各電極端子BPは、各挿通孔273に挿通されている。これにより、バスバー端子270は二つの電極端子BPに固定され、両電極BP間を電気的に接続している。
なお挿通孔273は必ずしも設けなくてもよく、例えば挿通孔を省き、バスバー端子を各電極端子に溶接により接続してもよい。
検知端子220は厚みの薄い導電性金属板から形成され、端子接続部221、延出部231、および電線接続部233を一体に備えている。
端子接続部221は略長方形の平板形状をなし、その寸法は、X軸方向においてはバスバー端子270よりも若干小さく、かつY軸方向においてはバスバー端子270の1/2程度となっている。端子接続部221には、バスバー端子270の挿通孔273と同形状のネジ貫通孔223が設けられている。端子接続部221は、ネジ貫通孔223に各電極端子BPの1つが挿通された状態で、バスバー端子270の上に重ねて固定されている。
延出部231および電線接続部233は、端子接続部221と一体に一枚の導電性金属板から打ち抜き形成されている。延出部231は、端子接続部221の側縁中央からそれと直交する方向に沿って先高傾斜状に突出している。電線接続部233は延出部231の先端側に設けられ、電線260がカシメ圧着されている。これにより、検知端子220は電線260をバスバー端子270を介して各電極BP間に電気的に接続している。
なおネジ貫通孔223は必ずしも設けなくてもよく、例えばネジ貫通孔を省き、端子接続部221をバスバー端子270にロウ付け、半田付け、または溶接により接続してもよい。なお、本実施形態のその他の構成は実施形態1と同様であるため、説明を省略する。
本実施形態の構成によれば、延出部231および電線接続部233がバスバー端子270とは別体の検知端子220に設けられているから、検知端子220を延出部231に所望される先高傾斜角度等に応じた適切な板厚の導電性金属板材から形成することができる。また、延出部231の先高傾斜形状を予め形成しておくことができるから、検知端子220をバスバー端子270に固定した後に延出部231ひいては検知端子220全体を無理に大きく変形させて電線260の延出角度を調整する必要がなく、検知端子220のバスバー端子270との接続状態を好適に保つことができる。
5:蓄電モジュール
BC:蓄電素子
BP:電極端子
PE:台座部
10:配線モジュール
20:バスバー端子(端子金具)
21:端子接続部
23:ネジ貫通孔
24:ヒンジ部
25:側縁部
28A、28B:平板部
31:延出部
33:電線接続部
35:ワイヤバレル
36:インシュレーションバレル
40、140:電線収容筒(収容部材)
41:スリット
42:開口部
60(60A〜60J):電線
61:導体部
62:絶縁被覆
220:検知端子(端子金具)
221:端子接続部
270:バスバー端子
[図1]実施形態1に係る配線モジュールを備えた蓄電モジュールを示す斜視図
[図2]端子金具つき電線を示す斜視図
[図3]端子金具つき電線を示す断面図
[図4]配線モジュールを備えた蓄電モジュールの平面図
[図5]図4のA−A断面図
[図6]配線モジュールを備えた蓄電モジュールの一部切り欠き拡大図
[図7]図6の蓄電モジュールの一部切り欠き側面図
[図8]変形例にかかる蓄電モジュールの一部切り欠き拡大図
[図9]実施形態2に係るバスバー端子および端子金具つき電線の斜視図
[図10]実施形態2に係る蓄電モジュールの平面図
このように構成された配線モジュール10は、各バスバー端子20毎に、図5に示すように、隣接する蓄電素子BCの電極端子BPを一対のネジ貫通孔23に貫通させて、台座部PEの上に載置し、図5の二点鎖線で示すようにナットを上から締め付けることで蓄電素子BCの上に固定される。電線収容筒40は蓄電素子BC上面に設けられた載置部11の上面に載置される。電線収容筒40の開口部42より外部へ延出された電線60群は、図示しない外部のECU(Electronic Control Unit)に接続される。なおECUは、マイクロコンピュータ、素子等が搭載されたものであって、蓄電素子BCの電圧・電流・温度等の検知、各蓄電素子BCの充放電コントロール等を行うための機能を備えた周知の構成のものである。
5:蓄電モジュール
BC:蓄電素子
BP:電極端子
PE:台座部
10:配線モジュール
20:バスバー端子(端子金具)
21:端子接続部
23:ネジ貫通孔
24:ヒンジ部
25:側縁部
28A、28B:平板部
31:延出部
33:電線接続部
35:ワイヤバレル
36:インシュレーションバレル
40電線収容筒(収容部材)
41:スリット
42:開口部
60(60A〜60J):電線
61:導体部
62:絶縁被覆
140:電線収容樋(収容部材)
220:検知端子(端子金具)
221:端子接続部
270:バスバー端子

Claims (10)

  1. 複数の蓄電素子を備えた蓄電モジュールにおいて電線を前記蓄電素子の電極端子に接続するための端子金具であって、
    前記電極端子に接続される板状の端子接続部と、この端子接続部の縁部から一体に延出する延出部と、この延出部の先端側に設けられて前記電線を接続するための電線接続部とを備え、
    前記延出部は、前記端子接続部の板面に対し前記電線接続部側が持ち上がる先高傾斜状にされている端子金具。
  2. 前記端子接続部は一枚の導電性金属板が折り重ね状態にされると共に隣り合う前記蓄電素子の各前記電極端子に接続するためのネジ部を貫通させる一対のネジ貫通孔を有し、前記電線接続部は前記一枚の導電性金属板の曲げ加工によって形成されている請求項1に記載の端子金具。
  3. 前記延出部は前記端子接続部を構成する最下層の導電性金属板から延出している請求項2記載の端子金具。
  4. 前記端子接続部は、前記複数の蓄電素子の各前記電極端子を接続するバスバー端子とは別体の導電性金属板から形成され、前記バスバー端子に重ねて前記電極端子に接続される請求項1に記載の端子金具。
  5. 前記電線接続部は、前記電線の絶縁被覆をカシメ付けるインシュレーションバレルおよび前記電線の芯線をカシメ付けるワイヤバレルを備えてなり、前記インシュレーションバレル及びワイヤバレルは前記電線を前記電線接続部の上面側に抱えた状態でカシメ付けられている請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の端子金具。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の複数の端子金具と、それらの各端子金具の電線接続部に接続された複数本の電線と、前記複数本の電線を前記蓄電素子の並び方向に沿って収容する収容部材とを備えた蓄電モジュール用の配線モジュール。
  7. 請求項6に記載の配線モジュールであって、
    前記収容部材は前記蓄電素子の並び方向に延びるように配された円筒状の収容部を備え、前記収容部は長さ方向に沿って側面にスリットが形成されている、配線モジュール。
  8. 請求項7に記載の配線モジュールであって、
    前記端子金具の前記電線接続部に接続された電線が前記スリットを通って前記収容部の軸心に向かうように設けられている配線モジュール。
  9. 請求項6に記載の配線モジュールであって、
    前記収容部材は前記蓄電素子の並び方向に延びるように配された収容部を備え、前記収容部は長さ方向側面において前記端子接続部の持ち上がり方向に沿ってスリットが形成されている配線モジュール。
  10. 車両用蓄電モジュールにおいて蓄電素子の電極端子間を接続するための電線付き端子金具であって、
    前記端子金具は、前記蓄電素子の前記電極端子に接続するための端子接続部と、前記端子接続部から延出して前記電線を圧着する電線接続部と、を備え、
    前記端子接続部の板面と前記電線接続部の延出方向とが0°より大きく90°より小さい角度をなす、電線付き端子金具。
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