(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザを認証するためのパスワードなしの方法であって、
複数の着色光オプションの中から着色光をランダムに選択するステップと、
ディスプレイおよびフラッシュのうちの少なくとも１つを前記ランダムに選択された着色光で点滅させるステップと、
前記ランダムに選択された着色光で点滅している間に、前記ユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込むステップと、
前記１または複数の第１の画像を以前に収集された顔テンプレートと比較するステップと、
前記ユーザの前記顔の１または複数の第２の画像を取り込むステップと、
前記１または複数の第２の画像に基づいてディスプレイ上で前記ユーザに対してパスワードなしのチャレンジを実行するステップと
を含む方法。
【請求項２】
点滅させるステップは、
ランダム化された明滅パターンを決定するステップと、
前記ランダム化された明滅パターンに従って前記ディスプレイまたは前記フラッシュを点滅させるステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１または複数の第１の画像を取り込むステップは、
前記ランダム化された明滅パターンで、前記ランダムに選択された着色光で点滅している間に、前記ユーザの前記顔の３次元輪郭からの反射を取り込むステップと、
平面を前記顔の前記３次元輪郭と見分けるステップと
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記取り込まれた反射に基づいて前記ディスプレイと前記ユーザの前記顔との距離を推定するステップ
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各点滅の瞬間に開始時刻Ｔｓを記録するステップと、
前記反射の取込みの終了時に終了時刻Ｔｅを記録するステップと、
前記開始時刻Ｔｓに予期される閾値待ち時間を加えることによって閾値時刻Ｔｔｈを求めるステップと、
前記終了時刻Ｔｅを前記閾値時刻Ｔｔｈと比較するステップと
をさらに含む、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記終了時刻Ｔｅが前記閾値時刻Ｔｔｈより大きいときに、前記ユーザの認証が再始動される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ユーザの片目もしくは両目における前記ディスプレイのレンダリングの画像を取り込むステップ
をさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記パスワードなしのチャレンジを実行するステップは、
前記ディスプレイ上に、前記ユーザとの共有の秘密である秘密画像を表示するステップと、
前記ディスプレイ上に前記秘密画像の変形バージョンを表示するステップと、
前記ユーザの前記顔の前記１または複数の取り込まれた第２の画像を処理することによって、前記秘密画像の位置を、前記ディスプレイ上の前記秘密画像の前記変形バージョンの位置に近づけるステップと
を含む、請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
保護されたオーディオ・ビデオ・パス対応デバイス（ＰＡＶＰ対応デバイス）上でＰＡＶＰセッションを確立するステップと、
前記秘密画像をＰＡＶＰ暗号化フレームバッファに記憶するステップと、
前記以前に収集された顔テンプレート内の前記ユーザの前記顔を認識するステップと、
前記認識された顔を前記ＰＡＶＰ対応デバイスにバインドするステップと
をさらに含み、
前記秘密画像を表示するステップ、前記秘密画像の前記変形バージョンを表示するステップ、および前記秘密画像の位置を近づけるステップは、前記ＰＡＶＰ対応デバイスを用いて実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パスワードなしのチャレンジを実行するステップは、
前記ディスプレイ上に、前記秘密画像および前記秘密画像の前記変形バージョンを含む複数の画像を表示するステップと、
前記ユーザの前記顔の前記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づいて、前記ユーザが前記秘密画像を選択したことを感知するステップと、
前記ユーザの前記顔の前記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づいて、前記選択された秘密画像を、前記選択された秘密画像が前記秘密画像の前記変形バージョンと実質的に重なり合うまで移動させるステップと、
前記秘密画像の前記変形バージョンを明滅させるステップと
をさらに含む、請求項８または請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ユーザの前記顔が前記以前に収集された顔テンプレートと一致し、前記パスワードなしのチャレンジにパスした場合に、前記ユーザにアクセス許可を付与するステップ
をさらに含む、請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記取り込まれた画像のいずれかに複数の人間の顔が現れる場合に、前記ユーザの認証が再始動される、請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記取り込まれた画像の１または複数に人間の顔が現れない場合に、前記ユーザの認証が再始動される、請求項１から請求項１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記ユーザの前記顔を前記以前に収集された顔テンプレートと照合した後で、前記ユーザの前記顔をカメラの視界内で追跡するステップ
をさらに含む、請求項１から請求項１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
ユーザを認証するためのパスワードなしの方法であって、
前記ユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込むステップと、
前記１または複数の第１の画像を以前に収集された顔テンプレートと比較するステップと、
前記ユーザの前記顔の１または複数の第２の画像を取り込むステップと、
前記１または複数の第２の画像に基づいてディスプレイ上で前記ユーザに対してパスワードなしのチャレンジを実行するステップと
を含み、
前記パスワードなしのチャレンジを実行するステップは、
前記ディスプレイ上に、前記ユーザとの共有の秘密である秘密画像を表示するステップと、
前記ディスプレイ上に前記秘密画像の変形バージョンを表示するステップと、
前記ユーザの前記顔の前記１または複数の取り込まれた第２の画像を処理することによって、前記秘密画像の位置を、前記ディスプレイ上の前記秘密画像の前記変形バージョンの位置に近づけるステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１つに記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１７】
ディスプレイと、
カメラと、
前記カメラを用いてユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込む画像取込み部と、
前記１または複数の第１の画像を顔テンプレートと比較する比較部と、
前記ディスプレイ上で前記ユーザにパスワードなしのチャレンジを実行するチャレンジ部と
を備え、
前記画像取込み部は１または複数の第２の画像を取り込み、
前記パスワードなしのチャレンジは、前記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づくものであり、
前記画像取込み部は、
複数の着色光オプションの中から着色光をランダムに選択する着色光セレクタ
をさらに備え、
前記ディスプレイは前記ランダムに選択される着色光で点滅し、
前記画像取込み部は、前記ディスプレイが前記ランダムに選択される着色光で点滅する間に、前記ユーザの前記顔の前記１または複数の第１の画像を取り込む、デバイス。
【請求項１８】
前記画像取込み部は、
ランダム化された明滅パターンを決定するパターンセレクタ
をさらに備え、
前記ディスプレイは、前記ランダム化された明滅パターンに従って点滅する、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記画像取込み部は、前記ディスプレイが前記ランダムに選択される着色光で、前記ランダム化された明滅パターンで点滅する間に、前記ユーザの前記顔の３次元輪郭からの反射を取り込むように構成されている、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記ディスプレイは保護されたオーディオ・ビデオ・パス対応ディスプレイ（ＰＡＶＰ対応ディスプレイ）であり、前記チャレンジ部は、
前記ユーザとの共有の秘密である秘密画像と、前記秘密画像の変形バージョンとを記憶するＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ
をさらに備え、
前記チャレンジ部は、前記ＰＡＶＰ対応ディスプレイ上に前記秘密画像を表示し、前記ユーザの前記顔の前記１または複数の取り込まれる第２の画像に応答して、前記秘密画像の位置を、前記秘密画像の前記変形バージョンの位置に近づける、請求項１７から請求項１９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２１】
前記ＰＡＶＰ対応ディスプレイは、前記秘密画像および前記秘密画像の前記変形バージョンに加えて画像を表示する、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
ディスプレイと、
カメラと、
前記カメラを用いてユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込む画像取込み部と、
前記１または複数の第１の画像を顔テンプレートと比較する比較部と、
前記ディスプレイ上で前記ユーザにパスワードなしのチャレンジを実行するチャレンジ部と
を備え、
前記画像取込み部は１または複数の第２の画像を取り込み、
前記パスワードなしのチャレンジは、前記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づくものであり、
前記ディスプレイは保護されたオーディオ・ビデオ・パス対応ディスプレイ（ＰＡＶＰ対応ディスプレイ）であり、前記チャレンジ部は、
前記ユーザとの共有の秘密である秘密画像と、前記秘密画像の変形バージョンとを記憶するＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ
をさらに備え、
前記チャレンジ部は、前記ＰＡＶＰ対応ディスプレイ上に前記秘密画像を表示し、前記ユーザの前記顔の前記１または複数の取り込まれる第２の画像に応答して、前記秘密画像の位置を、前記秘密画像の前記変形バージョンの位置に近づける、デバイス。
【請求項２３】
前記比較部および前記チャレンジ部の成功に応答して前記ユーザを認証する認証部
をさらに備える、請求項１７から請求項２２のいずれか１つに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、一般に、ユーザ認証に関し、より詳細には、パスワードなしのバイオメトリックチャレンジに基づくユーザ認証に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザ認証は、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）などといった最新のコンピュータ化されたデバイスの重要な構成要素である。従来から、パスワードがユーザ認証に使用されてきた。しかし、ハッキングの技法がより高度化されてきており、パスワードが破られる可能性がある。
【０００３】
別の認証形態は、顔認識といったソフトバイオメトリクスを含む。しかし、現在の顔認識技術は、リプレイ攻撃に対して脆弱であり、頭のよいユーザによって容易に混同させられ、または別のやり方で迂回される。例えば、ハッカーらは、今日、許可されたユーザの写真を使用して顔認識アルゴリズムを騙すことができる。別の例として、高い動機付けを有する敵が、カメラに面したディスプレイ上にレンダリングされたコンピュータシミュレーションによる３次元の顔を、敵がその３次元の顔および応答を制御し、それによって不法にデバイスへのアクセス権を得るように使用する可能性も考えられる。
【０００４】
したがって、改善された生体情報に基づく認証手順が依然として求められている。パスワードなしの、生体情報盗用に耐えるユーザ認証を提供することが望ましいはずである。そうした認証手順は、人間の顔の３次元輪郭と平面との差を見分けることができる必要があり、チューリングテストに基づくユーザ認証プロトコルおよびユーザ存在検証要素を含み、それによって攻撃の余地を大幅に低減させる必要がある。
【０００５】
本発明の実施形態は、限定としてではなく例示として図面に示されており、図面において、類似の参照番号は類似の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の例示的実施形態による、チューリングテストに基づくユーザ認証およびユーザ存在検証デバイスを示す図である。
【図２】図１のデバイスの構成要素を示すブロック図である。
【図３】本発明の別の例示的実施形態による、チューリングテストに基づくユーザ認証およびユーザ存在検証システムを示すブロック図である。
【図４】本発明のさらに別の例示的実施形態による、パスワードなしの生体情報盗用に耐えるユーザ認証の技法を示すフローチャートである。
【図５】図４の技法のいくつかの態様による、人間の顔の画像を取り込むための技法を示すフローチャートである。
【図６】図４の技法のいくつかの態様による、チューリングテストに基づくユーザチャレンジを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
次に、本発明の実施形態を詳細に参照する。本発明の実施形態の例は添付の図面に示されている。以下の詳細な説明では、本発明の十分な理解を可能にするために多数の具体的詳細が示される。しかし、当業者は、これらの具体的詳細なしでも本発明を実施しうることを理解すべきである。各実施形態の態様を不必要に分かりにくくすることのないように、周知の方法、手順、構成要素、回路、およびネットワークが説明されていない場合もある。
【０００８】
第１、第２などの用語が本明細書で様々な要素を記述するのに使用されうるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきでないことが理解されるであろう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するのに使用されるにすぎない。例えば、本発明の範囲を逸脱することなく、第１の画像を第２の画像と呼ぶこともできるはずであり、同様に、第２の画像を第１の画像と呼ぶこともできるはずである。
【０００９】
本明細書において本発明の記述で使用される用語は、個々の実施形態を記述するためのものにすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本発明の記述および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別の意味に解されるのでない限り、複数形も含むことが意図されている。また、「および／または」という用語は、本明細書で使用される場合、関連付けられた列挙項目のうちの１または複数のありとあらゆる可能な組み合わせを指し、包含するものであることも理解されるであろう。さらに、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という用語は、本明細書で使用される場合、提示される特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１または複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／もしくは構成要素、ならびに／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことも理解されるであろう。
【００１０】
パスワードなしのチューリングテストに基づくバイオメトリックユーザ認証およびユーザ存在検証、そうしたデバイスを使用するための関連付けられるプロセス、ならびにそうしたデバイスおよび方法と共に使用されうる関連付けられるシステムの実施形態を説明する。チューリングテストに基づくチャレンジは、保護されたオーディオ・ビデオ・パス（ＰＡＶＰ：ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ  ａｕｄｉｏ  ｖｉｄｅｏ  ｐａｔｈ）を用いて保護され、ユーザに、保護されたディスプレイ出力を介したランダム化されたチャレンジに応答させることによって、攻撃の余地を低減させ、よって、プログラムされたマルウェアまたは他の攻撃者が認証を打ち破ることをきわめて困難にし、または不可能にする。画像取り込みおよび顔認識アルゴリズムは、ランダム化された反射分析の技法を用いて、認証プロセスのセキュリティおよび正確さをさらに高める。
【００１１】
図１に、本発明の例示的実施形態による、チューリングテストに基づくユーザ認証およびユーザ存在検証デバイス１０５を示す。図２に、図１のデバイス１０５の構成要素のブロック図を示す。次に、図１および図２を参照する。
【００１２】
デバイス１０５は、ディスプレイ１１５と可視光カメラ１１０とを含むことができる。可視光カメラ１１０は、１または複数の画像、フレーム、ビデオストリームなどを取り込めるものとすることができる。可視光カメラ１１０は、パーソナルコンピュータ上で通常使用されるタイプのものとすることができる。ディスプレイは、ＰＡＶＰといったセキュアな表示技術を用いて動作させることができる。デバイス１０５は、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または任意の他の類似のコンピュータ化されたデバイスとすることができる。
【００１３】
好ましくは、人間の顔１２０は、本明細書ではこれをユーザ１２０またはユーザの顔１２０と呼ぶこともあり、可視光カメラ１１０の視界１２５内にある。ディスプレイ１１５は、ユーザ１２０の視界１３０内にある。
【００１４】
ディスプレイ１１５は、チューリングテストに基づくユーザ認証チャレンジの一部としてユーザ１２０に様々な画像を提示することができる。例えば、チューリングテストに基づくユーザ認証チャレンジは、以下で詳細に説明するように、ユーザ１２０の全般的認証の一部として、秘密画像１３５、変形された秘密画像１４０を使用し、また、他の画像（１４５、１５０、１６０など）も使用することができる。
【００１５】
デバイス１０５は、可視光カメラ１１０を用いてユーザの顔１２０の１または複数の画像を取り込むための画像取込み部２０５を含むことができる。画像取込み部２０５は、着色光セレクタ２１０とパターンセレクタ２１５とを含むことができる。着色光セレクタ２１０は、複数の着色光オプションの中から着色光をランダムに選択することができる。ディスプレイ１１５は、可視光カメラ１１０を用いて１または複数の画像が取り込まれるのと同時に、ランダムに選択された着色光を点滅させることができる。あるいは、フラッシュ１６５が、可視光カメラ１１０を用いて１または複数の画像が取り込まれるのと同時に、ランダムに選択された着色光を点滅させることもできる。言い換えると、画像取込み部２０５は、ディスプレイ１１５またはフラッシュ１６５がランダムに選択された着色光を点滅させる間に、ユーザの顔１２０の１または複数の画像を取り込むことができる。
【００１６】
フラッシュ１６５は、フラッシュの持続期間、色相、色、輝度、および強度についてプログラムすることができるプログラマブルＬＥＤフラッシュとすることができることが理解されるであろう。また、フラッシュ１６５は、組み込み式とする（すなわち、デバイス１０５に組み込まれる）ことも、デバイス１０５の外部にあってデバイス１０５に接続されることも可能であることも理解されるであろう。
【００１７】
そうした着色光は、ある一定の色相で人間の顔の輪郭からの反射を投影する。ユーザ１２０は、どの色相がデバイス１０５によって選択されることになるか知らず、選択される色相は、何百または何千もの色オプションのうちの１つとすることができるはずである。そのとき特定の色の反射でユーザの顔から取り込まれる画像は、以下でさらに詳細に説明するように、以前に収集された顔テンプレート２３０と後で比較される。言い換えると、顔の取込み画像は、ユーザ存在を確立するために、また、写真に基づく攻撃を阻止するためにも、着色光反射の存在について処理され、テストされる。このように、ハッカーによる攻撃の１つの可能性が妨げられる。というのは、敵が、どの写真を掲げるべきか、いつカメラの前に置くかを知ることは言うに及ばず、それぞれ異なる偽造された色相を有する、正規のユーザの何百または何千もの写真を有することは難しく、または不可能のはずだからである。
【００１８】
ある実施形態では、可視光カメラ１１０は、所与の距離におけるユーザ１２０の目の片方または両方におけるレンダリングされたディスプレイ１１５の反射の画像を取り込み、レンダリングされたディスプレイ１１５の反射を探すことによって、認証されているユーザの活性について目の取込み画像をテストすることができる。これは、フェースマスク、写真、または他の「生きていない」物体を用いて認証を偽装しようとするおそれのある者に対するさらに別の防御を提供する。
【００１９】
パターンセレクタ２１５は、ランダム化された明滅パターンを選択し、または別のやり方で決定することができる。ディスプレイ１１５は、ランダム化された明滅パターンに従って点滅させることができる。画像取込み部２０５は、ディスプレイ１１５がランダムに選択された着色光でランダム化された明滅パターンを点滅させる間に、ユーザの顔１２０の３次元輪郭からの反射を取り込むことができる。
【００２０】
このように、顔が３次元の人間の顔であるか、それとも、２次元のビデオ画面もしくは写真であるかを判定することができる。明滅は、光が「実在の」顔および顔の縁部と相互作用する際に、影および不連続の境界を生じさせるため、画像取込み部２０５および／または比較部２２０の比較器２２５といったデバイス１０５の他の構成要素は、実在の人間の顔を偽造から見分けることができる。比較部２２０の比較器２２５は、可視光カメラ１１０を用いて取り込まれた１または複数の画像を、１または複数の以前に収集され、記憶された顔テンプレート２３０と比較することができる。
【００２１】
例えば、ユーザ１２０の画像が取り込まれた後で、その画像は、元の予期されるランダム化された明滅する光、コントラスト、および／または明るさ変化順序からの、ユーザの顔からの正しい反射の存在についてテストされる。たとえ敵または他の詐欺師がそっくりなフェースマスクを装着したアニマトロニクスのロボットを製作して使用し、または他の同様の偽装攻撃を試みるほどのことを行ったとしても、攻撃は、それにもかかわらず、以下でさらに詳細に説明するチューリングに基づくチャレンジのために失敗することになるはずである。
【００２２】
ユーザ１２０の顔を以前に収集された顔テンプレート２３０と照合した後で、ユーザの顔は、可視光カメラ１１０の視界１３０内で引き続き追跡することができる。言い換えると、デバイスは、個々のユーザ１２０がカメラの視野内で自由に動く際に個々のユーザ１２０との関連付けを保持する顔追跡を実装することができる。取込み画像のいずれかに複数の人間の顔が現れる場合、認証は失敗し、再始動される。同様に、取込み画像の１または複数に人間の顔が現れない場合にも、認証は失敗し、再始動される。
【００２３】
さらに、画像取込み部２０５は、取り込まれた反射に基づいてディスプレイ１１５とユーザ１２０の顔との距離を推定することができ、それによって、高価な赤外線エミッタおよび受信機が不要になる。ディスプレイ１１５の各点滅の瞬間と可視光カメラ１１０が顔１２０からの反射を観測する瞬間との間の待ち時間を特定することができる。そうした待ち時間は、概ねミリ秒台になる。次いで待ち時間を、既定の予期される閾値待ち時間で検証することができる。
【００２４】
測定された待ち時間が予期される閾値待ち時間から著しく逸脱する場合には、認証は失敗し、ユーザは認証プロセスを再始動することを余儀なくされうる。例えば、タイマは、点滅の瞬間、またはその瞬間の直前であるＴｓに始動されうるとする。Ｔｓに予期される閾値待ち時間を加えることによって閾値時刻Ｔｔｈを特定することができ、言い換えれば、Ｔｔｈ＝Ｔｓ＋予期される閾値待ち時間である。終了時刻Ｔｅは、反射の取込みの終了時またはほぼ終了時に記録することができる。ＴｅがＴｔｈ以下である場合には、人間の顔１２０の本物の反射が観測された可能性が高い。そうではなく、反射の取込みの前にタイマが閾値待ち時間Ｔｔｈに達した場合には、デバイスをハッキングし、または偽装しようとする試みが行われている可能性が高く、認証は再始動される。
【００２５】
これは、敵が、第２のカメラを使用して点滅パターンを記録し、次いで、２次画像を別のコンピュータディスプレイ上の人の顔の仮想レンダリングへと再現し、あるいは統合することができないことを保証する。カメラ観測に対するフラッシュ反射の待ち時間を検証することにより、顔認識に基づくログインを偽装するために敵によって使用される追加設備に起因する遅延ループが検出される。第２のシステムがそのように使用される場合、偽装システムがそうしたタイミング制約を一致させることができる見込みはなくなるはずである。
【００２６】
チャレンジ部２３５は、ＰＡＶＰ対応ディスプレイ１１５上でユーザ１２０にパスワードなしのチューリングに基づくチャレンジを提示するためのロジック２４０を含むことができる。チャレンジ部２３５は、秘密画像１３５および秘密画像の変形バージョン１４０を記憶するためのＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ２４５をさらに含むことができる。ＰＡＶＰは、チューリングに基づくチャレンジのセキュリティをさらに高める。例えば、ＰＡＶＰ対応デバイス上でＰＡＶＰセッションを確立することができ、ＰＡＶＰセッションは、以下でさらに説明するように、タイプＡまたはタイプＢのものとすることができる。ユーザの顔が認識され、以前に収集された顔テンプレートと照合されると、ユーザの顔をＰＡＶＰ対応デバイスに「バインド」することができ、それによって、ユーザが存在し、特定のプラットフォームと、言い換えれば、当該の特定のデバイスと関連付けられていることが確認される。ＰＡＶＰがデバイスを認証するため、ユーザの存在は事実上、当該の特定のＰＡＶＰデバイスにバインドされる。
【００２７】
たとえ攻撃者が生体認証資格情報またはユーザ顔テンプレートを盗用したとしても、ＰＡＶＰ手法は攻撃者がセキュアなディスプレイへのアクセス権を得るのを妨げるために、攻撃者は、デバイスへの不法なアクセス権を得るためにそれらを再現することができない。攻撃者は秘密画像へのアクセス権も得ることができない。というのは、秘密画像は、ＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ２４５に秘かに関与しているエンティティ以外からはアクセスできないからである。言い換えると、ＰＡＶＰは画像のコンテンツを、デバイス１０５上で走るマルウェアによって盗用されえないように保護し、よって、悪意のあるソフトウェアは、ＰＡＶＰ暗号化フレームバッファを盗み見て秘密画像を取得することができないはずである。
【００２８】
さらに、チューリングチャレンジは視覚チャレンジであり、ソフトウェアモジュールが悪意をもってチャレンジを盗み見ることも、チャレンジに応答することもできないようにＰＡＶＰで保護される。というのは、そうした悪意のあるコードはディスプレイコンテンツにアクセスすることができないからである。ＰＡＶＰ対応デバイスを通じてチューリングチャレンジを実行することは、さらに、ユーザが存在しており、ＰＡＶＰ保護ディスプレイを通じて提供されるチューリングチャレンジに応答することができないユーザの単なる写真やコンピュータレンダリングではないことを証明する。
【００２９】
しかも、秘密画像１３５はユーザ１２０との共有の秘密である。言い換えると、ユーザ１２０は、セットアップ手順の間に秘密画像１３５を前もって選択し、秘密画像は、ユーザ１２０とチャレンジ部２３５だけに知られている。
【００３０】
チャレンジ部２３５は、ＰＡＶＰ対応ディスプレイ１１５上に秘密画像を表示し、ユーザの顔１２０の動きに応答して、その秘密画像１３５を、矢印１７０で示すように、秘密画像の変形バージョン１４０に近づける。例えば、取込み画像が、ユーザの顔１２０が動いていることを示す場合には、秘密画像１３５は、それらの動きに従って動くことになる。このように、ユーザ１２０は、秘密画像１３５を秘密画像の変形バージョン１４０の方へ移動させ、秘密画像を、秘密画像の変形バージョンと重なり合わせることさえもできる。
【００３１】
秘密画像の変形バージョン１４０は、モーフィングしたり、ぼやかしたり、粉砕したりすることもでき、実際の秘密画像１３５からの他の適切な変形を含むこともできる。秘密画像の変形バージョン１４０は、ドットまたは他のアイコンもしくは標識と同程度の小さいものとしうることが理解されるであろう。秘密画像の変形バージョン１４０は、各チャレンジが前のチャレンジと異なるように、ＰＡＶＰ対応ディスプレイ１１５上のランダムに決定される位置に配置することができる。
【００３２】
秘密画像が変形された秘密画像と重ね合わされると、変形された秘密画像は明滅し、それによってチューリングチャレンジの成功を指示することができる。さらなる認証が求められる場合には追加の反復を提示することができる。言い換えると、ユーザが自分の頭を動かすと、それによって秘密画像が変形された秘密画像上に移動され、変形された秘密画像は点滅することができ、次いで、変形された秘密画像は、チャレンジ応答の次の反復のために再配置される。Ｎ反復の後で、ユーザの顔は再度認識され、すべてのチャレンジおよび顔認識検査に成功した場合には、ユーザは認証され、ＰＡＶＰ対応デバイス１０５の前の存在が検証される。
【００３３】
ＰＡＶＰ対応ディスプレイ１１５は、ＰＡＶＰ対応ディスプレイ１１５上に、モーフィングされた画像であれそうでない画像であれ、１４５、１５０、１６０といった追加画像、または任意の数の追加画像を表示して、ユーザ１２０が画像の中から正しい秘密画像を選択し、正しい秘密画像を正しいモーフィング画像の方へ移動させるのを十分に難しくすることができる。このように、成功するには、ユーザ１２０は、秘密画像の事前知識を有し、また、ＰＡＶＰ対応ディスプレイ１１５全体に及ぶ秘密画像を正しく指定された位置へ向けることができる実在の人間の顔も有していなければならない。
【００３４】
認証部２５０は、比較部２２０およびチャレンジ部２３５の成功に応答してユーザ１２０を認証する。言い換えると、比較部２２０がユーザ１２０の顔を以前に収集された顔テンプレート２３０と首尾よく照合し、チャレンジ部２３５が、パスワードなしのチャレンジにパスしたことを確認した場合には、ユーザはデバイスへのアクセス許可を付与される。
【００３５】
図３に、本発明の別の例示的実施形態による、チューリングテストに基づくユーザ認証およびユーザ存在検証システム３００のブロック図を示す。システムは、デバイス１０５と、リモートサーバ３０５とを含むことができる。デバイス１０５は、ディスプレイ１１５と、可視光カメラ１１０と、ローカルの信用されるエンティティ３１０とを含むことができる。トランスポート層セキュリティ（ＴＬＳ）接続を、リモートサーバ３０５とローカルの信用されるエンティティ３１０との間で確立することができる。ローカルの信用されるエンティティ３１０は、ＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ２４５を含み、または別のやり方でＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ２４５と関連付けることができ、ＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ２４５は、秘密画像１３５および／または秘密画像の変形バージョン１４０を記憶することができる。ＰＡＶＰセッションを、「タイプＡ」構成または「タイプＢ」構成として確立することができる。
【００３６】
「タイプＡ］セッションでは、ＰＡＶＰセッションがリモートサーバ３０５と確立され、クライアントデバイス１０５のディスプレイ１１５の保護された表面がＰＡＶＰセッションを通じてユーザ１２０に提示される。ユーザの入力およびサーバの出力は、クライアントデバイス１０５がマルウェアに感染しているときでさえも保護される。マルウェアがディスプレイ１１５の表面のいずれかの部分を盗用しようとしても、マルウェアは、ＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）で暗号化された表面、または他の適切に暗号化された表面を取得することになるにすぎない。
【００３７】
「タイプＢ」セッションでは、ＰＡＶＰセッションがクライアントデバイス１０５上のローカルの信用されるエンティティ３１０と確立される。信用されるエンティティ３１０は、リモートサーバ３０５に代わってディスプレイ１１５の表面を構成する。ユーザの入力およびサーバの出力は、ローカルの信用されるエンティティ３１０が、ＴＬＳ接続を用いてリモートサーバ３０５と、ＰＡＶＰを用いてディスプレイ１１５とセキュアなチャネルを確立するため、保護される。
【００３８】
リモートサーバ３０５は、比較部２２０と、チャレンジ部２３５と、画像取込み部２０５とを含むことができ、ＴＬＰ接続３１５上でクライアントデバイス１０５から受け取られる画像および他の情報を受け取り、処理してよい。リモートサーバ３０５は、秘密画像がディスプレイ１１５上のどこに位置すべきか、ユーザの顔の画像が顔テンプレートと一致するかどうか、ランダム化された着色光またはパターンなどといった情報をクライアントデバイス１０５へ送ってよい。クライアントデバイス１０５は、次いで、ユーザ１２０とインターフェースしてチャレンジを完了することができる。
【００３９】
図４に、本発明のさらに別の例示的実施形態による、パスワードなしの生体情報盗用に耐えるユーザ認証の技法のフローチャート４００を示す。技法は４０５から開始し、そこでＰＡＶＰセッションが確立される。４１０で、ユーザの顔の１または複数の画像が取り込まれる。４１５で、（１または複数の）画像は、１または複数の以前に収集された顔テンプレートと比較される。４２０で、比較に成功したかどうか、言い換えると、一致が存在するかどうかの判定が行われる。「いいえ」の場合、４０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく、「はい」の場合、フローは４２５に進み、そこでユーザは、パスワードなしのチューリングに基づくチャレンジを提示される。
【００４０】
４３０で、ユーザがチャレンジに首尾よくパスしたかどうかの判定が行われる。「いいえ」の場合、４０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく、「はい」の場合には、４３０でユーザがチャレンジに首尾よくパスしたことを意味し、フローは４３５に進み、そこで、ユーザの顔から１または複数の追加画像が取り込まれる。４４０で、追加画像は以前に収集された顔テンプレートと比較される。４４５で、この比較に成功したかどうかの判定が行われる。「いいえ」の場合、４０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく、「はい」の場合には、認証が成功し、フローは４５０に進み、そこで、ユーザにＰＡＶＰセッション内でユーザダイアログが表示される。
【００４１】
フローチャート４００の様々なブロックは提示する順序で行われる必要はなく、例示のためにこの順序で示されていることが理解されるであろう。
【００４２】
図５に、図４の技法のいくつかの態様による、人間の顔の画像を取り込むための技法のフローチャート５００を示す。図５に示す技法は、例えば、図４の４１０および／または４３５に対応しうる。
【００４３】
技法は５０５から開始し、そこで次の画像がカメラから受け取られる。５１０で、画像に人間が存在するかどうかの判定が行われる。そうした判定は、例えば、画像取込み部２０５および／または比較部２２０を用いて行われうる。「いいえ」の場合、５０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく、「はい」の場合、フローは５１５に進み、そこで、取込み画像のいずれかに複数の人間の顔があるかどうかの別の判定が行われる。「はい」の場合、５０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく、「いいえ」の場合、フローは５２０に進む。
【００４４】
５２０で、着色光が複数の着色光オプションの中からランダムに選択される。５２５で、ランダム化された明滅パターンが選択される。５２７で、タイマが始動され、点滅の瞬間、またはその瞬間の直前である開始時刻Ｔｓが記録される。５３０で、ディスプレイはランダムに選択された着色光で、ランダム化された明滅に従って点滅される。５３５で、ディスプレイを点滅させている間に、カメラからの次の画像が獲得される。５４０で、ディスプレイが点滅している間に、ユーザの顔の３次元輪郭からの反射が取り込まれ、それによって、平面が顔の３次元輪郭と見分けられる。
【００４５】
５４５で、反射の取込みの終了時またはほぼ終了時である終了時刻Ｔｅが記録される。５５０で、顔からの反射の色が点滅された元の光の色と一致するかどうかの判定が行われる。「いいえ」の場合、５０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく、「はい」の場合、フローは５５５に進む。測定された待ち時間が予期される閾値待ち時間から著しく逸脱する場合には、認証は失敗し、ユーザは認証プロセスを再始動することを余儀なくされうる。
【００４６】
例えば、Ｔｓに予期される閾値待ち時間を加えることによって閾値時刻Ｔｔｈを求めることができ、言い換えれば、Ｔｔｈ＝Ｔｓ＋予期される閾値待ち時間である。５５５のテストでＴｅがＴｔｈ以下である場合には、人間の顔１２０の本物の反射が観測された可能性が高く、認証は続行する。そうでなく、反射の取込みの前にタイマが閾値待ち時間Ｔｔｈに達した場合、言い換えると、終了時刻Ｔｅが閾値時刻Ｔｔｈより大きい場合には、５５５での判定が失敗し、デバイスをハッキングし、または偽装しようとする試みが行われている可能性が高い。したがって、「いいえ」のパスが選択され、５０２で認証は失敗し、再始動される。
【００４７】
フローチャート５００の様々なブロックは提示する順序で行われる必要はなく、例示のためにこの順序で示されていることが理解されるであろう。
【００４８】
図６に、図４の技法のいくつかの態様による、チューリングテストに基づくユーザチャレンジのフローチャート６００を示す。図６に示す技法は、例えば、図４の４２５に対応しうる。
【００４９】
技法は６０５から開始し、そこで、秘密画像がディスプレイ上のランダムな位置に表示される。６１０で、秘密画像の変形バージョンがディスプレイ上のランダムな位置に表示される。６１５で、ユーザの顔の１または複数の画像が取り込まれる。６２０で、取込み画像が処理される。６２５で、秘密画像が、顔の処理された画像に基づいて、言い換えると、ユーザの顔および／または頭の動きに基づいて、変形された秘密画像に近づけられる。
【００５０】
６３０で、秘密画像が変形された秘密画像と実質的に重なり合うかどうかの判定が行われる。この判定は、経過期間または他の基準に基づくものとすることができる。「いいえ」の場合には、秘密画像が必要とされる期間内に、または他の適切な基準内に変形された秘密画像と重なり合わなかったことを意味し、６０２で認証は失敗し、再始動される。そうでなく「はい」の場合には、チャレンジが首尾よく完了されたことを意味し、フローは６３５に進み、そこで、チャレンジの上首尾の完了を指示するために変形された秘密画像を明滅させることができる。６４０で、チャレンジのさらなる反復が求められ、あるいは必要とされるかどうかの判定が行われる。「はい」の場合、フローは６０５に戻り、繰り返す。そうでなく、「いいえ」の場合、認証手順のチューリングに基づくチャレンジ部分は首尾よく完了される。
【００５１】
特定の実施形態を説明したが、本発明の原理はそれらの実施形態だけに限定されないことが理解されるであろう。本明細書に記載する本発明の概念は、汎用コンピュータ、タブレット、スマートフォン、ウルトラブック、サーバなどの内部に含めることができる。本明細書で開示する実施形態は、パスワードなしのユーザ認証およびユーザ存在検証のためのセキュアで信頼性の高いデバイス、方法、およびシステムを提供するものである。
【００５２】
ある実施形態では、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、固定ディスク、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、読取り専用メモリ、またはフラッシュメモリを含む媒体の集合の中から取り出される製品が、テスト測定用デバイスにおいて実行されると、本明細書で開示される本発明の様々な実施形態のステップを実行する機械を生じさせる関連付けられた非一時的命令を有する機械アクセス可能媒体を構成する。他の変形および改変も、添付の特許請求の範囲に定める本発明の原理を逸脱することなく行われうる。
［項目１］
ユーザを認証するためのパスワードなしの方法であって、
上記ユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込むステップと、
上記１または複数の第１の画像を以前に収集された顔テンプレートと比較するステップと、
上記ユーザの上記顔の１または複数の第２の画像を取り込むステップと、
上記１または複数の第２の画像に基づいてディスプレイ上で上記ユーザにパスワードなしのチャレンジを提示するステップと
を含む方法。
［項目２］
複数の着色光オプションの中から着色光をランダムに選択するステップと、
上記ディスプレイおよびフラッシュのうちの少なくとも１つを上記ランダムに選択された着色光で点滅させるステップと、
上記ランダムに選択された着色光で点滅している間に、上記ユーザの上記顔の１または複数の第３の画像を取り込むステップと
をさらに含む、項目１に記載の方法。
［項目３］
点滅させるステップは、
ランダム化された明滅パターンを決定するステップと、
上記ランダム化された明滅パターンに従って上記ディスプレイまたは上記フラッシュを点滅させるステップと
をさらに含む、項目２に記載の方法。
［項目４］
１または複数の第３の画像を取り込むステップは、
上記ランダム化された明滅パターンで、上記ランダムに選択された着色光で点滅している間に、上記ユーザの上記顔の３次元輪郭からの反射を取り込むステップと、
平面を上記顔の上記３次元輪郭と見分けるステップと
をさらに含む、項目３に記載の方法。
［項目５］
上記取り込まれた反射に基づいて上記ディスプレイと上記ユーザの上記顔との距離を推定するステップ
をさらに含む、項目４に記載の方法。
［項目６］
各点滅の瞬間に開始時刻Ｔｓを記録するステップと、
上記反射の取込みの終了時に終了時刻Ｔｅを記録するステップと、
上記開始時刻Ｔｓに予期される閾値待ち時間を加えることによって閾値時刻Ｔｔｈを求めるステップと、
上記終了時刻Ｔｅを上記閾値時刻Ｔｔｈと比較するステップと
をさらに含む、項目４に記載の方法。
［項目７］
上記終了時刻Ｔｅが上記閾値時刻Ｔｔｈより大きいときに、上記ユーザの認証が再始動される、項目６に記載の方法。
［項目８］
上記ユーザの片目もしくは両目における上記ディスプレイのレンダリングの画像を取り込むステップ
をさらに含む、項目２に記載の方法。
［項目９］
上記パスワードなしのチャレンジを提示するステップは、
上記ディスプレイ上に、上記ユーザとの共有の秘密である秘密画像を表示するステップと、
上記ディスプレイ上に上記秘密画像の変形バージョンを表示するステップと、
上記ユーザの上記顔の上記１または複数の取り込まれた第２の画像を処理することによって、上記秘密画像を、上記ディスプレイ上の上記秘密画像の上記変形バージョンに近づけるステップと
をさらに含む、項目１に記載の方法。
［項目１０］
保護されたオーディオ・ビデオ・パス対応デバイス（ＰＡＶＰ対応デバイス）上でＰＡＶＰセッションを確立するステップと、
上記秘密画像をＰＡＶＰ暗号化フレームバッファに記憶するステップと、
上記以前に収集された顔テンプレート内の上記ユーザの上記顔を認識するステップと、
上記認識された顔を上記ＰＡＶＰ対応デバイスにバインドするステップと
をさらに含み、
上記秘密画像を表示するステップ、上記秘密画像の上記変形バージョンを表示するステップ、および上記秘密画像を近づけるステップは、上記ＰＡＶＰ対応デバイスを用いて実行される、項目９に記載の方法。
［項目１１］
上記パスワードなしのチャレンジを提示するステップは、
上記ディスプレイ上に、上記秘密画像および上記秘密画像の上記変形バージョンを含む複数の画像を表示するステップと、
上記ユーザの上記顔の上記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づいて、上記ユーザが上記秘密画像を選択したことを感知するステップと、
上記ユーザの上記顔の上記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づいて、上記選択された秘密画像を、上記選択された秘密画像が上記秘密画像の上記変形バージョンと実質的に重なり合うまで移動させるステップと、
上記秘密画像の上記変形バージョンを明滅させるステップと
をさらに含む、項目９に記載の方法。
［項目１２］
上記ユーザの上記顔が上記以前に収集された顔テンプレートと一致し、上記パスワードなしのチャレンジにパスした場合に、上記ユーザにアクセス許可を付与するステップ
をさらに含む、項目１に記載の方法。
［項目１３］
上記取り込まれた画像のいずれかに複数の人間の顔が現れる場合に、上記ユーザの認証が再始動される、項目１に記載の方法。
［項目１４］
上記取り込まれた画像の１または複数に人間の顔が現れない場合に、上記ユーザの認証が再始動される、項目１に記載の方法。
［項目１５］
上記ユーザの上記顔を上記以前に収集された顔テンプレートと照合した後で、上記ユーザの上記顔をカメラの視界内で追跡するステップ
をさらに含む、項目１に記載の方法。
［項目１６］
プロセッサによって実行されると、項目１に記載の方法を実行するように動作する非一時的なコンピュータ実行可能命令を記憶した１または複数の有形のコンピュータ可読媒体。
［項目１７］
ディスプレイと、
カメラと、
上記カメラを用いてユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込む画像取込み部と、
上記１または複数の第１の画像を顔テンプレートと比較する比較部と、
上記ディスプレイ上で上記ユーザにパスワードなしのチャレンジを提示するチャレンジ部と
を備え、
上記画像取込み部は１または複数の第２の画像を取り込み、
上記パスワードなしのチャレンジは、上記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づくものである、デバイス。
［項目１８］
上記チャレンジ部は、
複数の着色光オプションの中から着色光をランダムに選択する着色光セレクタ
をさらに備え、
上記ディスプレイは上記ランダムに選択される着色光で点滅し、
上記画像取込み部は、上記ディスプレイが上記ランダムに選択される着色光で点滅する間に、上記ユーザの上記顔の１または複数の第３の画像を取り込む、項目１７に記載のデバイス。
［項目１９］
上記チャレンジ部は、
ランダム化された明滅パターンを決定するパターンセレクタ
をさらに備え、
上記ディスプレイは、上記ランダム化された明滅パターンに従って点滅する、項目１８に記載のデバイス。
［項目２０］
上記画像取込み部は、上記ディスプレイが上記ランダムに選択される着色光で、上記ランダム化された明滅パターンで点滅する間に、上記ユーザの上記顔の３次元輪郭からの反射を取り込むように構成されている、項目１９に記載のデバイス。
［項目２１］
上記ディスプレイは保護されたオーディオ・ビデオ・パス対応ディスプレイ（ＰＡＶＰ対応ディスプレイ）であり、上記チャレンジ部は、
上記ユーザとの共有の秘密である秘密画像と、上記秘密画像の変形バージョンとを記憶するＰＡＶＰ暗号化フレームバッファ
をさらに備え、
上記チャレンジ部は、上記ＰＡＶＰ対応ディスプレイ上に上記秘密画像を表示し、上記ユーザの上記顔の上記１または複数の取り込まれる第２の画像に応答して、上記秘密画像を、上記秘密画像の上記変形バージョンに近づける、項目１７に記載のデバイス。
［項目２２］
上記ＰＡＶＰ対応ディスプレイは、上記秘密画像および上記秘密画像の上記変形バージョンに加えて画像を表示する、項目２１に記載のデバイス。
［項目２３］
上記比較部および上記チャレンジ部の成功に応答して上記ユーザを認証する認証部
をさらに備える、項目１７に記載のデバイス。
［項目２４］
ディスプレイと、
カメラと、
上記カメラを用いてユーザの顔の１または複数の第１の画像を取り込む画像取込み部と、
上記１または複数の第１の画像を顔テンプレートと比較する比較部と、
上記ディスプレイ上で上記ユーザにパスワードなしのチャレンジを提示するチャレンジ部と
を備えるリモートサーバと
を備え、
上記画像取込み部は１または複数の第２の画像を取り込み、
上記パスワードなしのチャレンジは、上記１または複数の取り込まれた第２の画像に基づくものである、システム。
［項目２５］
上記リモートサーバは、複数の着色光オプションの中から着色光をランダムに選択する着色光セレクタをさらに含み、
上記ディスプレイは上記ランダムに選択される着色光で点滅し、
上記画像取込み部は、上記ディスプレイが上記ランダムに選択される着色光で点滅する間に、上記ユーザの上記顔の１または複数の第３の画像を取り込む、項目２４に記載のシステム。
［項目２６］
上記リモートサーバは、ランダム化された明滅パターンを決定するパターンセレクタをさらに含み、
上記ディスプレイは、上記ランダム化された明滅パターンに従って点滅する、項目２５に記載のシステム。
［項目２７］
上記画像取込み部は、上記ディスプレイが上記ランダムに選択される着色光で、上記ランダム化された明滅パターンで点滅する間に、上記ユーザの上記顔の３次元輪郭からの反射を取り込む、項目２６に記載のシステム。
［項目２８］
上記ディスプレイは保護されたオーディオ・ビデオ・パス対応ディスプレイ（ＰＡＶＰ対応ディスプレイ）であり、上記システムは、
ローカルの信用されるエンティティと、
上記リモートサーバと上記ローカルの信用されるエンティティとの間のトランスポート層セキュリティ（ＴＬＳ）接続と、
上記ユーザとの共有の秘密である秘密画像と、上記秘密画像の変形バージョンとを記憶する、上記ローカルの信用されるエンティティと関連付けられた暗号化フレームバッファと
をさらに備え、
上記ローカルの信用されるエンティティは、上記ＰＡＶＰ対応ディスプレイ上に上記秘密画像を表示し、上記ユーザの上記顔の上記１または複数の取り込まれる第２の画像に応答して、上記秘密画像を、上記秘密画像の上記変形バージョンに近づける、項目２４に記載のシステム。
［項目２９］
上記ＰＡＶＰ対応ディスプレイは、上記秘密画像および上記秘密画像の上記変形バージョンに加えて画像を表示する、項目２８に記載のシステム。
［項目３０］
上記リモートサーバは、
上記比較部および上記チャレンジ部の成功に応答して上記ユーザを認証する認証部
をさらに備える、項目２４に記載のシステム。
【図１】
0005837232.tif 000002
【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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