(57)【要約】【課題】  入力画像データに応じて光量調整可能であり、マルチ投射の際、表示品位を向上させることが可能な画像投射装置を提供すること。【解決手段】  画像信号に基づいて画像を投射する画像投射装置であって、光源と、前記光源から射出された光の光量を制御する光量調整部と、前記光量調整部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記画像投射装置により画像表示する第１の表示状態の場合、前記画像信号に基づいて前記光量調整部を制御し、前記画像投射装置が投射した画像と他の画像投射装置が投射した画像を並べて画像表示する第２の表示状態の場合、前記画像信号によらず前記光量調整部を制御し前記光量を所定の光量に調整することを特徴とする。【選択図】  図１
2020008806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に基づいて画像を投射する画像投射装置であって、
光源と、
前記光源からの光により照明される光変調素子と、
前記光源からの光のうち被投射面に導かれる光の光量を調整する光量調整部と、
前記光量調整部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記画像投射装置により画像表示する第１の表示状態の場合、前記画像信号に基づいて前記光量調整部を制御し、
前記画像投射装置が投射した画像と他の画像投射装置が投射した画像を並べて画像表示する第２の表示状態の場合、前記画像信号によらず前記光量調整部を制御し前記光量を所定の光量に調整する
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
ユーザ操作に応じて操作信号を出力する操作手段を有し、
前記制御部は、前記操作信号に応じて、前記第１の表示状態であるか前記第２の表示状態であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記操作信号は、前記第２の表示状態のための設定に関する操作信号であることを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
投射された画像を撮像した撮像データを取得する取得部を有し、
前記制御部は、前記撮像データに応じて、前記第１の表示状態であるか前記第２の表示状態であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記取得部は、投射された画像を撮像する撮像手段を有することを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記他の画像投射装置と通信可能な通信手段を有し、
前記制御部は、前記通信手段により、前記他の画像投射装置と通信可能である場合、前記第２の表示状態と判定し、前記他の画像投射装置と通信ができない場合、前記第１の表示状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記画像信号に基づいて画像情報を導出する信号検出部を有し、
前記光量調整部は、前記制御部が前記第１の表示状態と判定した場合、前記画像情報に基づいて前記光量を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記信号検出部は、前記画像信号の信号レベルの平均値、最大値、最小値の少なくとも１つを前記画像情報として検出することを特徴とする請求項７に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記信号検出部は、前記画像信号の信号レベルの分布を示すヒストグラムを前記画像情報として検出することを特徴とする請求項７に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記光源から前記画像を投射する投射光学系の光路上に、前記光源からの光を遮光する遮光部を有し、
前記光量調整部は、前記遮光部を制御することにより前記光量を制御することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記光源は固体光源であり、前記光量調整部は、前記固体光源に供給する電圧または電流を制御することにより前記光量を制御することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
ユーザ操作に応じて操作信号を出力する操作手段を有し、
前記光量調整部は、前記操作信号に応じて、前記所定の光量を設定することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項１３】
光源と、前記光源から射出された光の光量を制御する光量調整部と、を有する画像投射装置のコンピュータを動作させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、前記画像投射装置により画像表示する第１の表示状態と、前記画像投射装置が投射した画像と他の画像投射装置が投射した画像を並べて画像表示する第２の表示状態と、を判定させ、
前記コンピュータに、前記第１の表示状態と判定した場合、画像信号に基づいて前記光量調整部により前記光量を制御させ、前記第２の表示状態と判定した場合、前記画像信号によらず前記光量調整部により前記光量を所定の光量に制御させる
ことを特徴とする画像投射装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像投射装置において、表示画像のコントラストを向上させるため、画像に応じて光量を調整する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、画像信号に基づいて画像パラメータを抽出し、該画像パラメータにより調光処理を行う画像投射装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、プロジェクションマッピングに代表されるような、複数のプロジェクタを組み合わせて１つの画像を構成する画像表現が広く普及している。
【０００６】
しかしながら、複数の画像投射装置を用いた所謂マルチ投射に、特許文献１に記載の画像投射装置を用いると、それぞれの画像投射装置が画像データに応じて光量調整を行うため、それぞれの投射画像の明るさが異なり、表示品位が低下することがあった。
【０００７】
そこで本発明は、画像に応じて光量調整可能であり、マルチ投射の際、表示品位を向上させることが可能な画像投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に関わる画像投射装置は、画像信号に基づいて画像を投射する画像投射装置であって、光源と、前記光源からの光により照明される光変調素子と、前記光源からの光のうち被投射面に導かれる光の光量を調整する光量調整部と、前記光量調整部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記画像投射装置により画像表示する第１の表示状態の場合、前記画像信号に基づいて前記光量調整部を制御し、前記画像投射装置が投射した画像と他の画像投射装置が投射した画像を並べて画像表示する第２の表示状態の場合、前記画像信号によらず前記光量調整部を制御し前記光量を所定の光量に調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像に応じて光量調整可能であり、マルチ投射の際、表示品位を向上させることが可能な画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の画像投射装置のブロック図
【図２】画像信号の一例を示す図
【図３】画像情報の一例を示す図
【図４】複数の画像投射装置で画像投射する際の配置を示す図
【図５】複数の画像投射装置で画像投射する際の投射画像を示す図
【図６】エッジブレンド処理の一例を示す図
【図７】複数の画像投射装置における画像情報の一例を示す図
【図８】制御部のフローチャート
【図９】実施例２の画像投射装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１について図１乃至図８を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例１における画像投射装置１の全体構成図である。
【００１４】
制御部５０１は、各種演算、設定、制御などを行い、画像投射装置１を制御する。制御記憶部５１０は制御部５０１と接続され、制御部５０１の動作プログラムや後述の各ブロックの設定値等を記憶する。通信部５５２は、例えば、有線通信や無線通信可能な送受信部を備え、他の画像投射装置と通信可能である。
【００１５】
操作入力部５３０は、例えば、リモートコントローラーや投影装置本体に設けられた操作ボタンにより、ユーザ操作に応じて操作指示を受信し操作信号として制御部５０１へ出力する。
【００１６】
入力端子５５１は、コンポーネント画像信号、アナログＰＣ信号等のアナログ画像信号、或いは、ＤＶＩ規格やＨＤＭＩ（登録商標）規格などのデジタル画像信号が、不図示の映像出力装置から入力される。画像入力部５２２は、制御部５０１からの制御信号に基づいて、入力端子５５１を介して入力された画像信号を、Ａ／Ｄ変換処理、或いは所定のデコード処理等を行い、画像処理部５２３へ出力する。
【００１７】
画像処理部５２３は、入力された画像信号に、ノイズ除去、輪郭強調、画像のスケーリング、台形補正等の画像処理を行う。また、後述の光量制御によって、投射する画像（表示画像）の明るさの低下を抑制するため、制御部５０１が決定したゲイン値を画像信号に対し乗算し、画像信号の信号レベルを補正する処理も行う。画像処理部５２３で画像処理された画像信号は、画像出力部（パネル駆動部）６０１に出力される。
【００１８】
また、画像処理部５２３は、入力された画像信号の画像情報を導出する信号検出部を備えている。信号検出部は、画像情報として、例えば、入力画像信号の１フレーム毎に、最大値、最小値、平均値、などを導出し、制御部５０１へ出力する。平均値は、入力画像信号が明るい場合は信号レベルが高くなるので大きな値となり、入力画像信号が暗い場合は信号レベルが低くなるので小さな値となる。
【００１９】
画像出力部（パネル駆動部）６０１は、画像処理部５２３から出力された画像信号（画像データ）を、液晶パネル１００（光変調素子、反射型液晶パネル）を駆動するための駆動信号に変換し、該駆動信号を液晶パネル１００へ出力する。
【００２０】
光源５２７は、白色光を出力する光源であり、例えば、高圧水銀ランプが用いられる。光源駆動部５２６は、制御部５０１からの制御信号に基づき光源５２７への駆動電力を制御し、光源５２７の点灯、消灯等を行う。
【００２１】
光量制御部（光量調整部）５２８は、制御部５０１が出力する光量制御値に基づいて光源５２７から射出された光の光量を調光する。光量制御部５２８は、絞り、又は、シャッターなどの光学部材（遮光部材）とモーターなどの駆動部から構成される。光量制御部５２８は、光量制御値に基づきモーターを駆動し、光学部材の開口径、又は、開閉状態などを変化させることで光源５２７から射出された光の遮光量を調整し調光する。
【００２２】
照明光学系５２５は、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタなどを備え、光量制御部５２８からの白色光を、緑（以下Ｇと記載）成分光と赤（以下Ｒと記載）成分光、青（以下Ｂと記載）成分光とに分離する。分離したＧ、Ｒ、Ｂの各成分光は偏光ビームスプリッタを通り、液晶パネル１００を照明する。
【００２３】
Ｇ、Ｂ、Ｒの成分光は各色に対応する液晶パネル１００により、画像出力部６０１からの各色毎の駆動信号に応じて偏光が制御される。偏光が制御された光は、再度、偏光ビームスプリッタに戻り、偏光状態により画像光として不図示のＸプリズムへ供給される光と光源５２７方向へ戻る光とに分離される。不図示のＸプリズムは、それぞれのＧ、Ｒ、Ｂ成分光を合成し画像光として投射光学系５２９に供給する。
【００２４】
投射光学系５２９は、フォーカスレンズ５４２、ズームレンズ５４３などを含み、供給された画像光（合成光）をスクリーン等の被投射面に投射（画像表示）する。
【００２５】
ここで、フォーカスレンズ５４２、ズームレンズ５４３、レンズシフト部５４４の駆動について説明する。焦点検出部２０１は、表示装置から投射を行うスクリーン等の被投射面までの距離を検出し、検出結果を制御部５０１へ出力する。制御部５０１は、該検出結果に基づいて、レンズ駆動部５４１にフォーカス駆動信号を出力し、フォーカスレンズ５４２を、液晶パネル１００からの画像光をスクリーン等の被投射面に焦点が合うように駆動（投射光学系５２９の光軸の方向に移動）する。
【００２６】
また、制御部５０１は、操作入力部５３０からの操作信号などに基づいて、レンズ駆動部５４１にズーム駆動信号を出力し、ズームレンズ５４３を駆動（投射光学系５２９の光軸の方向に移動）する。これにより、供給された合成光を任意の倍率でスクリーン１１６へ投射し画像を表示することができる。
【００２７】
さらに、制御部５０１は、操作入力部５３０からの操作信号などに基づいて、レンズシフト部５４４にシフト駆動信号を出力し、投射光学系５２９の全体、または一部を光軸と直交する方向にシフト（移動）する。これにより、被投射面上の投射画像の位置（表示位置）を調整することができる。
【００２８】
次に画像に応じた光量制御（グローバルデミング）について説明する。
【００２９】
例えば、図２（Ａ）に示す画像信号（８ｂｉｔの分解能）が入力された場合、信号検出部は、図３の（Ａ）行に示すように、最小値１、最大値２５５、平均値１５０を検出する。検出した最大値が、画像信号が取り得る最大値２５５と同じ値であり、また、平均値が画像信号の中間値である１２８よりも高い。この場合、制御部５０１は、画像信号に明るい部分が含まれていると判定し、光量制御部５２８の透過光量が大きくなるよう（例えば最大の透過光量となるよう）に制御し、画像処理部５２３のゲイン値は、最大値が２５５なので１倍と決定する。
【００３０】
次に、図２（Ｂ）に示す画像信号が入力された場合、信号検出部は、図３の（Ｂ）行に示すように、最小値１、最大値５０、平均値２５を検出する。この場合、制御部５０１は、画像信号が暗い画像であると判定し、光量制御部５２８の透過光量が小さくなるよう、例えば５０％の透過光量となるように制御する。さらに、光量を低下させたことによる投射画像の明るさの低下を抑制するため、本実施例においては５０％の光量としたため、画像処理部５２３のゲイン値を２倍と決定する。
【００３１】
以上説明したように、信号検出部が検出する画像情報により画像信号が全体的に明るいと判定した場合は、制御部５０１が出力する光量制御値が大きくなるので、光量制御部５２８を透過する光量が多くなる。そのため、表示画像の明るい領域が明るく表現される。
【００３２】
一方、信号検出部が検出する画像情報により画像信号が全体的に暗いと判定した場合は、制御部５０１が出力する光量制御値が小さくなるので、光量制御部５２８を透過する光量が少なくする。そのため、光量制御部５２８を透過する光量が多い場合と比較して、照明光学系などによる漏れ光等の影響で発生する黒浮を軽減することができる。また、ゲイン値を大きくすることで、全体的に暗い表示画像の明るい領域が暗くなることを低減することができる。
【００３３】
このように、画像信号に応じて光量を制御することで、投射画像のコントラストを高くすることができる。
【００３４】
ここで、複数の画像投射装置を用いて画像投射を行う、所謂マルチ投射について説明する。画像投射装置を４台用いてマルチ投射する場合、図４に示す様に画像投射装置（ＰＪ１〜ＰＪ４）を配置する。例えば、図２（Ａ）に示す画像信号をマルチ投射する場合、それぞれの画像投射装置は図５に示すように、図２（Ａ）に示す画像信号の一部をそれぞれ並べて投射することで画像全体を表示（投射）する。また、マルチ投射の際、それぞれの投射画像の境目を視認され難くいようにするため、それぞれの投射画像の一部を重ならせて画像投射することがある。図５には、投射画像が重なっている領域（重畳領域）を、グレーで塗りつぶし示している。
【００３５】
しかし、投射画像が重なっている領域は、重なっていない領域と比較して投射画像が明るくなってしまう。そこで、重なっている領域の明るさが明るくなってしまうことを抑制するために、投射画像の端に向かって明るさが減少するようにゲインをかける、所謂エッジブレンド処理を行う。
【００３６】
図６にエッジブレンド処理の一例を示す。図６は説明を簡単にするため、４台の画像投射装置のうちＰＪ３とＰＪ４のそれぞれの投射画像（重畳領域を含む）におけるゲインを示している。図６に示すように、それぞれの画像投射装置の投射画像において、重畳領域が始まる位置から投射画像が終わる（投射画像の端）位置に向かってゲインを低下させ、明るさを低下させる。これにより、重なっている領域の明るさ（ＰＪ３の投射画像とＰＪ４の投射画像による投射画像の明るさ）を、重なっていない領域の明るさとほぼ同じ明るさにすることができる。
【００３７】
エッジブレンド処理は、例えば、操作入力部５３０からユーザの操作指示により、境界領域の指定、エッジブレンド処理のＯＮ／ＯＦＦの設定などのエッジブレンドに関する設定がなされることにより、エッジブレンド処理が実行される。
【００３８】
このマルチ投射の際、先に説明した光量制御を行った場合について説明する。それぞれの画像投射装置の信号検出部は、図７に示す画像情報を検出する。従って、ＰＪ１、ＰＪ２は全体的に明るいと判定され、光量制御部５２８の透過光量が大きくなるように制御される。また、ＰＪ３とＰＪ４は全体的に暗いと判定され、光量制御部５２８の透過光量が小さくなるように制御される。それぞれの画像投射装置において、このような制御が行われると、特に、ＰＪ１、ＰＪ２の暗部の明るさ（例えば光量が１００％の際の暗部の明るさ）と、ＰＪ３、ＰＪ４の暗部の明るさ（例えば光量が５０％の際の暗部の明るさ）が異なってしまう。この明るさの違いがユーザに視認され、表示品位が低下する。
【００３９】
そこで、本実施例では、マルチ投射により画像表示を行っているか否かを判定し、マルチ投射により画像表示を行っていると判定した場合、光源制御を行わない。換言すれば、マルチ投射の際、光量を画像によらず予め設定された所定の光量に制御することで、同じ明るさを示す画像であれば、それぞれの画像投射装置の投射画像の明るさがほぼ同じようにすることができ、表示品位を向上させることが可能となる。所定の光量は、画像投射装置が備える複数の投射モード毎（例えば、明るさ優先モード、色再現優先モードなど）に予め設定されている光量や、ユーザにより光量を設定可能とし、その設定された光量などである。
【００４０】
以下、図８のフローチャートを参照して、本実施例における制御部５０１の動作を説明する。この処理は、制御部５０１がコンピュータプログラム（画像投射装置制御プログラム）に従って、所定の時間毎に実行する。
【００４１】
Ｓ１０１では、制御記憶部５１０に記憶されている光源制御を行うか否かの光源制御設定を確認する。光源制御設定は、予め操作入力部５３０によりユーザから指示された設定を、或いは予め初期値としての設定を、制御記憶部５１０に記憶している。光源制御設定が光源制御を行う設定の場合、Ｓ１０２へ遷移し、光源制御を行わない設定の場合、Ｓ１０５へ遷移する。
【００４２】
Ｓ１０２では、複数の画像投射装置を用いて画像投射（マルチ投射）を行っているか否かを判定する。本実施例では、エッジブレンドに関する設定を確認し、エッジブレンド処理が実行されている場合、マルチ投射を行っている（第２の表示状態）と判定する。マルチ投射を行っていると判定した場合、Ｓ１０３へ遷移し、マルチ投射を行っていない（第１の表示状態）、換言すれば、１台の画像投射装置により画像投射を行っていると判定した場合、Ｓ１０４へ遷移する。
【００４３】
Ｓ１０３は、マルチ投射で光源制御を行う設定であるため、画像処理部５２３に、マルチ投射を行う設定のため光源制御をＯＦＦにする旨のメッセージを表示する画像を生成させ、そのメッセージを投射する。
【００４４】
Ｓ１０４は、画像に応じた光量制御を行う。
【００４５】
Ｓ１０５は、光量を画像によらず予め設定された所定の光量に制御する。
【００４６】
以上説明したように本実施例では、マルチ投射をしているか否かをエッジブレンドに関する設定により判定し、マルチ投射を行っていると判定した場合、光量を画像によらず予め設定された所定の光量に制御する。これにより、マルチ投射の際、同じ明るさを示す画像であれば、それぞれの画像投射装置の投射画像の明るさがほぼ同じようにすることができ、表示品位を向上させることが可能となる。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２について図８及び図９を用いて説明する。
【００４８】
図９は本発明の実施例２における画像投射装置１ａの全体構成図である。実施例１との相違点は撮像部２０２（取得部）、撮像処理部２０３（取得部）が付加された点である。なお、実施例１と重複する構成に関しては同一の符号とし、その説明を省略する。
【００４９】
撮像部２０２は、制御部５０１からの制御信号を、後述の撮像処理部２０３を介して受信し、投射画像を撮像する。例えば、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳといったデバイスを用いたイメージセンサーなどである。
【００５０】
撮像処理部２０３は、撮像部２０２が撮像した撮像信号を画像処理し、撮像データとして制御部５０１へ出力する。
【００５１】
次に、図８のフローチャートを参照して、本実施例における制御部５０１の動作を説明する。この処理は、制御部５０１がコンピュータプログラム（表示装置制御プログラム）に従って、所定の時間毎に実行する。また、実施例１と重複する処理に関しては適宜説明を省略する。
【００５２】
Ｓ１０２では、複数の画像投射装置を用いて画像投射（マルチ投射）を行っているか否かを判定する。本実施例では、撮像部２０２に投射画像を撮像させ、撮像データを解析し、他の画像投射装置の画像が撮像データに含まれている場合、マルチ投射を行っていると判定する。マルチ投射を行っていると判定した場合、Ｓ１０３へ遷移し、マルチ投射を行っていないと判定した場合、Ｓ１０４へ遷移する。
【００５３】
以上説明したように本実施例では、マルチ投射をしているか否かを、投射画像を撮像した撮像データから判定し、マルチ投射を行っていると判定した場合、光量を画像によらず予め設定された所定の光量に制御する。これにより、マルチ投射の際、同じ明るさを示す画像であれば、それぞれの画像投射装置の投射画像の明るさがほぼ同じようにすることができ、表示品位を向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００５４】
本発明の実施例３について図１及び図８を用いて説明する。
【００５５】
本発明の実施例３における画像投射装置の構成は実施例１と同様のため、その説明を省略する。
【００５６】
次に、図８のフローチャートを参照して、本実施例における制御部５０１の動作を説明する。この処理は、制御部５０１がコンピュータプログラム（表示装置制御プログラム）に従って、所定の時間毎に実行する。また、実施例１と重複する処理に関しては適宜説明を省略する。
【００５７】
Ｓ１０２では、複数の画像投射装置を用いて画像投射（マルチ投射）を行っているか否かを判定する。本実施例では、通信部５５２により他の画像投射装置と通信可能である場合、マルチ投射を行っていると判定する。マルチ投射を行っていると判定した場合、Ｓ１０３へ遷移し、マルチ投射を行っていないと判定した場合、Ｓ１０４へ遷移する。
【００５８】
以上説明したように本実施例では、他の画像投射装置と通信可能な場合、マルチ投射をしていると判定し、光量を画像によらず予め設定された所定の光量に制御する。これにより、マルチ投射の際、同じ明るさを示す画像であれば、それぞれの画像投射装置の投射画像の明るさがほぼ同じようにすることができ、表示品位を向上させることが可能となる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６０】
光量制御部５２８は、投射画像の明るさを制御できればよく、照明光学系５２５、投射光学系５２９などの光路上に含まれていてもよい。或いは、光源に、レーザーやＬＥＤなどの固体光源、該固体光源と蛍光体の組み合わせた光源を用い、該光源に供給する電圧または電流を制御することで、光量を制御してもよい。また、遮光部材による光量の制御と光源による光量の制御を組み合わせてもよい。
【００６１】
また、液晶パネル（光変調素子）は、反射型液晶パネルで説明したが、透過型液晶パネルを用いる、或いはＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いてもよい。
【００６２】
また、画像信号検出部１０２は、画像情報として、最大値、最小値、平均値を導出したが、入力画像信号の信号レベルの分布を示すヒストグラムを導出し、該ヒストグラムから光量を制御してもよい。
【００６３】
また、通信部５５２を介して外部の撮像機器から撮像データを取得してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００  液晶パネル（光変調素子）
５０１  制御部
５２７  光源
５２８  光量制御部（光量調整部）
【図１】
2020008806.tif 000003
【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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