(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃淡画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段から入力された濃淡画像を夫々異なる形状の部分画像に分割する複数の画像分割手段と、この画像分割手段で分割された各部分画像から背景の濃淡値を求めて背景画像を作成する複数の背景画像作成手段と、この背景画像作成手段が出力した複数の背景画像を合成して単一の背景画像を作成する背景画像合成手段と、この背景画像合成手段が出力した背景画像から入力画像の濃淡値を変換する入力画像変換手段とを具備したことを特徴とする画像変換装置。
【請求項２】
上記画像分割手段の１つは入力画像を横長の部分画像に分割する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の画像変換装置。
【請求項３】
上記画像分割手段の１つは入力画像を縦長の部分画像に分割する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の画像変換装置。
【請求項４】
上記画像分割手段の少なくとも１つは入力画像を斜め方向に長い部分画像に分割する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の画像変換装置。
【請求項５】
上記画像分割手段の少なくとも１つは一部の領域が重なるような部分画像に分割する構成にされたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の画像変換装置。
【請求項６】
上記背景画像作成手段の少なくとも１つは各部分画像毎に背景の濃淡値を代表する画素を求め、当該画素の濃淡値を用いた濃淡値補完により背景画像を作成する構成にされたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の画像変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤカメラなどにより撮像された濃淡画像の濃淡値を変換する画像変換装置に関するものであり、特に一部に影のかかった画像のように濃淡分布が異なる画像から濃淡差の影響を除去して良好な濃淡画像を得る画像変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は例えば特開平８−６３５４９号に示された従来の画像変換装置を示す概略構成図である。図において１は光電変換して濃淡画像を入力する画像入力手段、１３は入力された画像を部分画像に分割する画像分割手段、１４は部分画像内で基準画素を決定する基準画素決定手段、５は基準画素の濃淡値を基準にして入力画像の濃淡値を変換する入力画像変換手段である。
【０００３】
次に動作を説明する。まず画像入力手段１は光電変換して濃淡画像を入力する。濃淡画像とは一つの画素の値（濃淡値）が３階調以上、一般的には０〜２５５の範囲の値となる画像である。この説明では入力画像は０〜２５５の濃淡値をとるものとし、０は最も白い画素、２５５は最も黒い画素を示すものとする。また図２は画像入力手段１が入力した濃淡画像の例であり、６は影のかかっている領域を示す。その後、画像分割手段１３は入力画像を図３に示すように水平方向に長い部分画像に分割する。ここで、各部分画像は必ず背景部の画素を含むように、水平方向に十分長い形とする。
【０００４】
以降の動作は、各部分画像全てに対して実施される。
まず基準画素決定手段１４は部分画像毎に基準画素を決定する。基準画素は各部分画像の背景部に該当する画素であり、部分画像内で最も背景に近い濃淡値を持つ画素、すなわち背景の方が白ければ最も白い画素、逆に背景が黒ければ最も黒い画素を基準画素とする。図２の入力画像では文字が黒、背景が白なので、最も白い画素を基準画素とする。この基準画素の濃淡値を各部分画像の背景部の濃淡値と見なすと、図４に示す背景画像を得ることができる。
【０００５】
次に入力画像変換手段５は基準画素の濃淡値から部分画像内の全画素の濃淡値を式１に従って変換する。
【０００６】
変換後の濃淡値  ＝  ａｂｓ（変換前の濃淡値−基準画素の濃淡値）  ・・・式１
但し、ａｂｓは絶対値演算を示す演算子である。
【０００７】
以上の基準画素決定と画像変換の動作を全部の分画像に対して実施することで、入力画像全体を変換した画像が得られる。図５は図２の入力画像を変換した変換画像の例であり、画像変換により影の影響が除去された良好な画像になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像変換装置は以上のように、水平方向に長い部分画像に分割して基準画素を求めるため、濃淡差の境界が水平でない場合は、境界近辺の背景部の画素値を正しく求めることはできないという課題があった。この課題を回避するためには、部分画像の分割形状を変える、例えば垂直方向の濃淡差境界に対応するため垂直方向に長い部分画像に分割するといった方法も考えられる。しかし、単に部分画像の分割形状を変えるだけでは、濃淡差の境界方向が複数存在する場合、例えば画像上部には境界が水平方向となる影があり、画像左部には境界が垂直方向となる影があるような場合には、背景部の画素値を正しく求めることはできない。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、濃淡差境界の方向に依らず、濃淡差の影響を除去した良好な濃淡画像に変換する画像変換装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係わる画像変換装置は、濃淡画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段から入力された濃淡画像を夫々異なる形状の部分画像に分割する複数の画像分割手段と、この画像分割手段で分割された各部分画像から背景の濃淡値を求めて背景画像を作成する複数の背景画像作成手段と、この背景画像作成手段が出力した複数の背景画像を合成して単一の背景画像を作成する背景画像合成手段と、この背景画像合成手段が出力した背景画像から入力画像の濃淡値を変換する入力画像変換手段とを具備したものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係わる画像変換装置は、上記画像分割手段の１つが入力画像を横長の部分画像に分割する構成とされたものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明に係わる画像変換装置は、上記画像分割手段の１つが入力画像を縦長の部分画像に分割する構成とされたものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明に係わる画像変換装置は、上記画像分割手段の１つが入力画像を斜め方向に長い部分画像に分割する構成とされたものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明に係わる画像変換装置は、上記画像分割手段の少なくとも１つが、分割された部分画像の一部の領域が重なるように入力画像を分割する構成にされたものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明に係わる画像変換装置は、上記背景画像作成手段の少なくとも１つが部分画像毎に背景の濃淡値を代表する画素を求め、当該画素の濃淡値を用いた濃淡値補完により背景画像を作成する構成とされたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示す概略構成図である。図１において従来例と同一のものは、同一符号を付して説明を省略する。２は入力された濃淡画像を夫々異なる形状の部分画像に分割する複数の画像分割手段、３はこの画像分割手段２により分割された各部分画像から背景の濃淡値を求めて背景画像を作成する複数の背景画像作成手段、４はこの背景画像作成手段３で作成された複数の背景画像を合成して単一の背景画像を作成する背景画像合成手段である。なお、上記画像分割手段２と上記背景画像作成手段３は夫々ｎ個存在するものとし、夫々対になっている。ここで、ｎは２以上の整数であればいくつでも良いが、この実施の形態１ではｎが２の場合で、画像分割手段２として第１の画像分割手段と第２の画像分割手段の二つがあり、第１の画像分割手段は水平方向に長い部分画像に、第２の画像分割手段は垂直方向に長い部分画像に分割する構成にされている。
【００１７】
次に動作を図により説明する。図６はこの発明の処理フロー図である。ここでは図７に示す影のかかった文字画像を変換する例を示す。図７において、文字部は黒、背景部は白であり、また７は影のかかった領域を示す。画像上部には濃淡差境界が水平の影、画像左部には濃淡差境界が垂直の影がかかっている。
【００１８】
まず従来例と同様に、画像入力手段１が光電変換して濃淡画像を入力（工程Ｓ１）する。
次に、画像分割手段２が入力画像を予め定められた形状の部分画像に分割（工程Ｓ２）する。ここで、画像分割手段２は複数存在するが、夫々異なる形状の部分画像に分割する。この実施の形態では、上述のように画像分割手段２は第１の画像分割手段と第２の画像分割手段の二つであり、第１の画像分割手段は水平方向に長い部分画像に、第２の画像分割手段は垂直方向に長い部分画像に分割する。
【００１９】
図８は第１の画像分割手段の分割例であり、垂直方向に１４分割、水平方向に３分割して合計４２個の横長の部分画像に分割されている。また、図１０は第２の画像分割手段の分割例であり、垂直方向に２分割、水平方向に３７分割して合計７４個の縦長の部分画像に分割されている。
【００２０】
次に背景画像作成手段３は各部分画像から背景の濃淡値を求めて背景画像を作成（工程Ｓ３）する。この実施の形態１では、背景画像作成手段３は画像分割手段２と同じく２個存在し、第１の背景画像作成手段は第１の画像分割手段が分割した部分画像から、第２の背景画像作成手段は第２の画像分割手段が分割した部分画像から背景画像を作成する。背景画像の作成法としては、例えば従来例での基準画素決定法と同様に部分画像の中で最も背景に近い濃淡値を持つ画素を背景画素として求め、この背景画素の濃淡値を当該部分画像の位置に対応した背景画像の濃淡値とする。この実施の形態１では背景部の方が白いため、部分画像の中で最も白い画素を背景画素とする。なお、この背景画素決定法は他の方法、例えば部分画像内の画素を濃淡値が背景部に近い順に並べて第ｍ位の画素（ただしｍは定数）を背景画素とするなどの方法を用いても良い。
【００２１】
図９は第１の背景画像作成手段が図８の部分画像から作成した背景画像の例、図１１は第２の背景画像作成手段が図１０の部分画像から作成した背景画像の例である。第１の背景画像作成手段は水平方向に長い部分画像から背景画像を作成するため、垂直方向の解像度は高いものの水平方向の解像度は低く、図９に示すように画像上部の濃淡差境界は精度良く背景画像に反映できているが、画像左部の方は反映できていない。逆に、第２の背景画像作成手段は垂直方向に長い部分画像から背景画像を作成するため、水平方向の解像度が高くて垂直方向の解像度が低く、図１１に示すように画像左部の濃淡差境界は精度良く背景画像に反映できているが、画像上部の方は反映できていない。
【００２２】
その後、背景画像合成手段４は背景画像作成手段３の作成した二つの背景画像を合成し、画像変換に使用する最終的な背景画像を求める（工程Ｓ４）。背景画像の合成方法は、例えば、合成対象の背景画像の中で同一位置の画素について、その濃淡値が最も背景から遠いものの濃淡値を選択して当該位置の合成画像の濃淡値とする。この実施の形態１では背景部の方が白いため、各背景画像の同一位置の画素の濃淡値を比較して最も黒い画素の濃淡値を選択する。図１２は図９と図１１の背景画像を合成した例である。合成対象の個々の背景画像は、濃淡差境界の方向に依存して背景部の濃淡値を正しく反映できなかったが、これらを合成した画像では背景部の濃淡値を正しく反映できている。
【００２３】
最後に入力画像変換手段５は、背景画像合成手段４の合成した背景画像を用いて入力画像の濃淡値を変換（工程Ｓ５）する。変換方法としては、入力画像と背景画像の同一位置における画素の濃淡値から、例えば式２に従って変換する。図１３は入力画像変換手段５が変換した画像の例であり、影による濃淡差が無くなり良好な品質の画像になっている。なお、入力画像の濃淡値変換は式２以外の方法で実施しても良く、例えば式３の変換式に従って変換しても良い。
【００２４】
変換後の濃淡値  ＝  Ｃ１＋入力画像の濃淡値−背景画像の濃淡値  ・・・式２
但し、Ｃ１は定数である。
【００２５】
変換後の濃淡値  ＝  Ｃ２×入力画像の濃淡値÷背景画像の濃淡値  ・・・式３
但し、Ｃ２は定数である。
【００２６】
この実施の形態では、以上の工程を経ることで、濃淡差境界の方向に依らず精度の良い背景画像を作成することができ、影などに起因する濃淡差の影響を除去した良好な濃淡画像に入力画像を変換できる。
【００２７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図について説明する。上記実施の形態１と同様にｎは２とし、画像分割手段２は第１の画像分割手段と第２の画像分割手段の二つである。第１の画像分割手段は図１５に示すように右上方向に斜めに長い部分画像に、第２の画像分割手段は図１７に示すように左上方向に斜めに長い部分画像に分割する。その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、従って概略構成図は図１と同じになる。また処理フローは図６と同様になる。
【００２８】
ここでは図１４の文字画像を変換する例を示す。図１４において、文字部は黒、背景部は白であり、また画像右上及び左上には斜めに影がかかっている。
【００２９】
まず従来例と同様の手順で画像入力手段１が濃淡画像を入力（工程Ｓ１）する。次に、画像分割手段２が部分画像に分割する（工程Ｓ２）が、この実施の形態では、上述のように第１の画像分割手段は図１５に示すように右上方向に斜めに長い部分画像に、第２の画像分割手段は図１７に示すように左上方向に斜めに長い部分画像に分割する。
【００３０】
その後は上記実施の形態１と同様の手順で、背景画像作成手段３が背景画像を作成（工程Ｓ３）し、背景画像合成手段４が背景画像作成手段３の作成した二つの背景画像を合成（工程Ｓ４）し、入力画像変換手段５が背景画像合成手段４の合成した背景画像を用いて入力画像の濃淡値を変換（工程Ｓ５）する。図１６は第１の背景画像作成手段が図１５の部分画像から作成した背景画像の例、図１８は第２の背景画像作成手段が図１７の部分画像から作成した背景画像の例、図１９は背景画像合成手段４が合成した背景画像の例、図２０は入力画像変換手段５が変換した画像の例である。
【００３１】
この実施の形態２では、以上の工程を経ることで、斜め方向の濃淡差境界が複数存在する場合でも精度の良い背景画像を作成することができる。
【００３２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図について説明する。上記実施の形態１と同様にｎは２とし、画像分割手段２は第１の画像分割手段と第２の画像分割手段の二つであり、第１の画像分割手段は水平方向に長い部分画像に、第２の画像分割手段は垂直方向に長い部分画像に分割するが、分割の際、各画像分割手段は一部の領域が重なるような部分画像に入力画像を分割する。その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、従って概略構成図は図１と同じになり、処理フローは図６である。
【００３３】
まず従来例と同様の手順で画像入力手段１が濃淡画像を入力（工程Ｓ１）する。次に、画像分割手段２が部分画像に分割する（工程Ｓ２）が、この実施の形態では、画像分割手段２は一部の領域が重なるような部分画像に入力画像を分割する。
【００３４】
図２１は第１の画像分割手段による重なり有りで横長の部分画像の分割例を示す図であり、一つの部分画像は隣接する二つの列から構成される。すなわち、各行の部分画像は、Ａ列とＢ列から構成されるもの、Ｂ列とＣ列から構成されるもの、Ｃ列とＤ列から構成されるもの、Ｄ列とＥ列から構成されるもの、Ｅ列とＦ列から構成されるものの５個となる。部分画像はその内部に確実に背景部分を含むように十分長くなければならず、重なり無しで同じ長さを確保しようとすると水平方向には３分割となるが、重なりを持たせることにより５分割にでき、背景画像作成時に長手方向の解像度を高めることができる。
【００３５】
第２の画像分割手段により縦長の部分画像に分割する場合も第１の画像分割手段による水平方向の分割と同様、各部分画像は一部の領域が重なるように入力画像を縦長に分割する。重なりを持たせることにより、背景画像作成時に縦の長手方向の解像度を高めることができる。
【００３６】
以降の処理は上記実施の形態１と同様の手順で、背景画像作成手段３が背景画像を作成（工程Ｓ３）し、背景画像合成手段４が背景画像作成手段３の作成した二つの背景画像を合成（工程Ｓ４）し、入力画像変換手段５が背景画像合成手段４の合成した背景画像を用いて入力画像の濃淡値を変換（工程Ｓ５）する。
【００３７】
この実施の形態３では、上記のように、部分画像作成時に重なりを持たせることにより、背景画像作成時に解像度の比較的低い長手方向の解像度を高め、精度の良い背景画像を作成することができる。
【００３８】
なお、実施の形態３では画像分割手段２は第１の画像分割手段と第２の画像分割手段とも一部の領域が重なるような部分画像に入力画像を分割しているが、これはどちらか一方のみ一部の領域が重なるように分割しても効果はある。
【００３９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図について説明する。この実施の形態４の構成は背景画像作成手段３以外は実施の形態１と同様であり、画像分割手段２は第１の画像分割手段と第２の画像分割手段の二つで、第１の画像分割手段は水平方向に長い部分画像に、第２の画像分割手段は垂直方向に長い部分画像に分割する。
背景画像作成手段３は上記第１の画像分割手段と第２の画像分割手段に対応して第１の背景画像作成手段と第２の背景画像作成手段の二つを備えており、各背景画像作成手段は、夫々画像分割手段２により分割された各部分画像から背景の濃淡値を求めて濃淡値の補完を行ない背景画像の全画素の濃淡値を決定する構成にされている。概略構成図は実施の形態１と同様に図１である。また、処理フローを図２２に示す。
【００４０】
まず従来例と同様の手順で画像入力手段１が濃淡画像を入力（工程Ｔ１）し、画像分割手段２が部分画像に分割（工程Ｔ２）する。その後、背景画像作成手段３が背景画像を作成（工程Ｔ３）するが、背景画像の作成においては、まず上記実施の形態１と同様の方法で背景画素を決定（工程Ｔ３１）した後、濃淡値の補完を行なって（工程Ｔ３２）背景画像の全画素の濃淡値を決定する。
【００４１】
濃淡値の補完は、例えば式４に示す線形補完で実現する。図２３は線形補完の方法を説明するための図であり、８と９は分割された部分画像、１０は部分画像８の背景画素、１１は部分画像９の背景画素、１２は補完対象画素である。ここで、式４の背景画素Ａと背景画素Ｂは部分画像の長手方向において補完対象画素を挟む背景画素であり、図２３のケースでは背景画素１０が背景画素Ａに、背景画素１１が背景画素Ｂに対応する。また、図２３のＤａとＤｂとＤは、そのまま式４に対応する。なお、図２３の例では部分画像は縦１画素で横長の分割方向であり、長手方向は水平方向となる。従って、第１の背景画像作成手段の濃淡値補完についての説明であるが、第２の背景画像作成手段の濃淡値補完も同様にして実施する。
なお、濃淡値補完は長手方向が水平方向・垂直方向以外であっても同様に実施すれば良い。
【００４２】
0003584662.tif 000002
但し、Ｄａは補完対象画素と背景画素Ａとの間の部分画像長手方向の距離、
Ｄｂは補完対象画素と背景画素Ｂとの間の部分画像長手方向の距離、
Ｄは背景画素Ａと背景画素Ｂとの間の部分画像長手方向の距離であり、
Ｄ＝Ｄａ＋Ｄｂである。
【００４３】
以降の処理は上記実施の形態１と同様に背景画像合成手段４が背景画像作成手段３の作成した二つの背景画像を合成（工程Ｔ４）し、入力画像変換手段５が背景画像合成手段４の合成した背景画像を用いて入力画像の濃淡値を変換（工程Ｔ５）する。
【００４４】
この実施の形態４では、上記のように、背景画像作成時に濃淡値補完を行なうことで、解像度の比較的低い長手方向の解像度を高め、精度の良い背景画像を作成することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態４では背景画像作成手段３は第１の背景画像作成手段と第２の背景画像作成手段とも背景画像作成時に濃淡値補完を行なう構成にしたが、これはどちらか一方のみ濃淡値補完を行なうようにしても効果はある。
【００４６】
なお、以上の実施の形態１〜４では、文字画像を対象としたが、文字画像以外の画像に対してこの発明を適用しても良い。また、部分画像の分割法として、上記実施の形態１では水平方向に長い分割と垂直方向に長い分割の組み合わせ、上記実施の形態２では右上方向に長い分割と左上方向に長い分割の組み合わせで説明したが、この発明はこの組み合わせに限定されるものではなく、例えば水平方向に長い分割と垂直方向に長い分割と右上方向に長い分割と左上方向に長い分割の四つを組み合わせても良い。また、右上方向や左上方向に長い分割を組み合わせる場合には、長手方向の角度を微妙に変えた複数の分割形状を組み合わせても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明に係わる画像変換装置よれば、分割形状の異なる複数の部分画像から複数の背景画像を作成し、これを合成して最終的な背景画像を作成するため、濃淡差境界の方向に依らず精度の良い背景画像を作成することができ、影などに起因する濃淡差の影響を除去した良好な濃淡画像に入力画像を変換できる。
【００４８】
また、請求項２記載の発明に係わる画像変換装置よれば、画像分割手段が入力画像を横長の部分画像に分割するため、水平に近い濃淡差境界の背景画素値を精度良く求めることができる。
【００４９】
また、請求項３記載の発明に係わる画像変換装置よれば、画像分割手段が入力画像を縦長の部分画像に分割するため、垂直に近い濃淡差境界の背景画素値を精度良く求めることができる。
【００５０】
また、請求項４記載の発明に係わる画像変換装置よれば、画像分割手段が入力画像を斜め方向に長い部分画像に分割するため、斜め方向の濃淡差境界の背景画素値を精度良く求めることができる。
【００５１】
また、請求項５記載の発明に係わる画像変換装置よれば、画像分割手段が一部の領域が重なるような部分画像に入力画像を分割するため、本来解像度の低い長手方向の解像度を高めることができ、濃淡差境界における背景画像の濃淡値をさらに精度良く求めることができる。
【００５２】
また、請求項６記載の発明に係わる画像変換装置よれば、背景画像作成手段が部分画像毎に背景の濃淡値を代表する画素を求め、当該画素の濃淡値を用いた濃淡値補完により背景画像を作成するため、本来解像度の低い長手方向の解像度を高めることができ、濃淡差境界の方向が部分画像の長手方向とずれているような場合でも、背景画像の濃淡値を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の画像変換装置を示す概略構成図である。
【図２】従来の画像変換装置における入力対象画像を示す図である。
【図３】従来の画像変換装置における画像分割方法を示す図である。
【図４】従来の画像変換装置における背景画像を示す図である。
【図５】従来の画像変換装置における変換画像を示す図である。
【図６】実施の形態１〜３における処理フロー図である。
【図７】実施の形態１における入力対象画像を示す図である。
【図８】実施の形態１における画像分割方法を示す図である。
【図９】実施の形態１における背景画像を示す図である。
【図１０】実施の形態１における画像分割方法を示す図である。
【図１１】実施の形態１における背景画像を示す図である。
【図１２】実施の形態１における合成した背景画像を示す図である。
【図１３】実施の形態１における変換画像を示す図である。
【図１４】実施の形態２における入力対象画像を示す図である。
【図１５】実施の形態２における画像分割方法を示す図である。
【図１６】実施の形態２における背景画像を示す図である。
【図１７】実施の形態２における画像分割方法を示す図である。
【図１８】実施の形態２における背景画像を示す図である。
【図１９】実施の形態２における合成した背景画像を示す図である。
【図２０】実施の形態２における変換画像を示す図である。
【図２１】実施の形態３における画像分割を説明するための図である。
【図２２】実施の形態４の処理フロー図である。
【図２３】実施の形態４において濃淡値補完の方法を説明するための図である。
【図２４】従来の画像変換装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１：画像入力手段、  ２：画像分割手段、  ３：背景画像作成手段
４：背景画像合成手段、  ５：入力画像変換手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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