(57)【要約】【課題】動画像復号装置において、簡単な構成で画像の縮小を行えるようにする。【解決手段】画像の縮小率Ｄ１６と画像ブロックの位置情報Ｄ１７とを入力するとともに、画像ブロック内の画素を間引いて画素位置情報Ｄ１８を出力する出力画素位置間引き手段１０７と、画素位置情報Ｄ１８にもとづき画像データにＩＤＴＣを施すことで縮小された画像ブロックデータＤ１４ａを出力するＩＤＣＴ部１０２と、ＩＤＣＴ部１０２からの縮小画像データＤ１４ｂを保持するビデオメモリ１０４と、画像ブロックの動きベクトルＤ１２ａと縮小率Ｄ１６とを入力して動きベクトルＤ１２ａを補正する動きベクトル補正部１０６と、補正された動きベクトルＤ１２ｂとビデオメモリ１０４に保持された画像ブロックとを用いて動き補償を行う動き補償部１０５とを有する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の縮小率と画像ブロックの位置情報とを入力するとともに、画像ブロック内の画素を間引いて画素位置情報を出力する出力画素位置間引き手段と、
この出力画素位置間引き手段からの画素位置情報にもとづき画像データに逆離散コサイン変換を施すことで、縮小された画像ブロックデータを出力する逆離散コサイン変換手段と、
前記逆離散コサイン変換手段から出力された縮小画像データを保持するビデオメモリと、
画像ブロックの動きベクトルと前記縮小率とを入力して前記動きベクトルを補正する動きベクトル補正手段と、
前記動きベクトル補正手段により補正された動きベクトルと前記ビデオメモリに保持された画像ブロックを用いて動き補償を行う動き補償手段と、
を有することを特徴とする動画像復号装置。
【請求項２】
逆離散コサイン変換手段は、２段階の１次元逆離散コサイン変換により処理を行うことができるように構成されて、出力画素位置間引き手段からの画素位置情報に応じて第２段階の逆離散コサイン変換処理を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の動画像復号装置。
【請求項３】
逆離散コサイン変換手段は、画像の縮小率が１／２であるときに４×４の離散コサイン変換係数を用い、また画像の縮小率が１／４であるときに２×２の離散コサイン変換係数を用いて、逆離散コサイン変換処理を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の動画像復号装置。
【請求項４】
画像の縮小率が１／８以下であるときに逆離散コサイン変換処理を省略する選択手段と、前記逆離散コサイン変換処理を省略されたデータからＤＣ係数を抽出するＤＣ係数抜き取り手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の動画像復号装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動画像復号装置に関し、特に、変換符号化技術として離散コサイン変換（以下「ＤＣＴ」と称する）を用いたデジタル動画像圧縮技術により圧縮されたビットストリームを復号するための、動画像復号装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル動画像の圧縮のための主な構成技術としては、予測符号化、動き処理、変換符号化、量子化、符号割り当てがある。ＭＰＥＧなどの多くのデジタル動画像圧縮技術には、変換符号化技術としてＤＣＴが採用されている。
【０００３】
動画像復号装置の従来例について図を用いて説明する。
図９は、従来の動画像復号装置の構成を示す図である。ここで、可変長復号部（ＶＬＤ）１００は、入力された動画像ビットストリームＤ１０を可変長復号し、データＤ１１と動きベクトルデータＤ１２とを出力する。逆量子化部（ＩＱ）１０１は、入力したデータＤ１１を逆量子化し、ＤＣＴ係数データＤ１３を出力する。逆離散コサイン変換部（ＩＤＣＴ部）１０２は、入力したＤＣＴ係数データＤ１３にＩＤＣＴを行い、画像ブロックデータＤ１４ａを出力する。選択部１０３は、入力した画像ブロックデータＤ１４ａを、参照画像の有無の情報により画像ブロックデータＤ１４ｂあるいは画像ブロックデータＤ１４ｃとして出力する。参照画像がない場合は、ビデオメモリ１０４は、画像データＤ１４ｂを入力して、その画像データを保持する。参照画像がある場合は、動き補償部１０５は、動きベクトルデータＤ１２に対応した画像ブロックデータ１４ｄをビデオメモリ１０４から取得して、これに動き補償を施し、この動き補償にもとづき合成した画像ブロックデータ１４ｄをビデオメモリ１０４に格納する。これにより復号が終了し、ビデオメモリ１０４は画像データＤ１５を出力する。
【０００４】
このような従来の動画像復号装置を用いて、図１０（ａ）に示すように一つの画面の第１の表示領域Ａ１００と第２の表示領域Ａ１０２とに同時に動画を表示するためには、図１０（ｂ）に示す構成図のように、符号化された第１の動画像ビットストリームを従来の第１の動画像復号装置１０００により復号し画像合成部１００３により第１の表示領域Ａ１００に表示する。また、符合化された第２の動画像ビットストリームを従来の第２の動画像復号装置１００１で復号し、復号した第２の動画像データを動画像拡大縮小部１００２により縮小し、これを画像合成部１００３により表示領域Ａ１０２に表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の動画像復号装置を用いて２つの動画像ビットストリームを復号し、画面に表示するためには、２つの動画像復号装置と、動画像縮小部とが必要となり、装置のコストが高くなっていた。
【０００６】
そこで本発明は、このような技術的課題を解決して、簡単な構成で画像の縮小を行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、画像の縮小率と画像ブロックの位置情報とを入力するとともに、画像ブロック内の画素を間引いて画素位置情報を出力する出力画素位置間引き手段と、この出力画素位置間引き手段からの画素位置情報にもとづき画像データに逆離散コサイン変換を施すことで、縮小された画像ブロックデータを出力する逆離散コサイン変換手段と、前記逆離散コサイン変換手段から出力された縮小画像データを保持するビデオメモリと、画像ブロックの動きベクトルと前記縮小率とを入力して前記動きベクトルを補正する動きベクトル補正手段と、前記動きベクトル補正手段により補正された動きベクトルと前記ビデオメモリに保持された画像ブロックを用いて動き補償を行う動き補償手段と、を有するようにしたものである。
【０００８】
これによれば、動画像復号装置のほかに動画縮小手段を設けなくても、動画像復号装置自体において、入力した縮小率に応じて縮小後の画像データを出力することができる。
【０００９】
また本発明は、逆離散コサイン変換手段を、２段階の１次元逆離散コサイン変換により処理を行うことができるように構成して、出力画素位置間引き手段からの画素位置情報に応じて第２段階の逆離散コサイン変換処理を行うように構成したものである。
【００１０】
これによれば、画像ブロックに対して高速逆離散コサイン変換処理を行うより少ない演算量で縮小後の画像データを出力することができる。
また本発明は、逆離散コサイン変換手段を、画像の縮小率が１／２であるときに４×４の離散コサイン変換係数を用い、また画像の縮小率が１／４であるときに２×２の離散コサイン変換係数を用いて、逆離散コサイン変換処理を行うように構成したものである。
【００１１】
これによれば、縮小率を大きくしてより縮小されるようにした場合に、その縮小率に応じて処理時間を短縮することが可能となる。
また本発明は、画像の縮小率が１／８以下であるときに逆離散コサイン変換処理を省略する選択手段と、前記逆離散コサイン変換処理を省略されたデータからＤＣ係数を抽出するＤＣ係数抜き取り手段とを備えたものである。
【００１２】
これによれば、画像の縮小率が１／８以下であるときに逆離散コサイン変換処理を省略するものであるため、よりいっそう処理時間を短縮することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態１の動画像復号装置を示す。ここで、Ｄ１０は動画像ビットストリーム、１００は可変長復号部である。動画像ビットストリームＤ１０は、可変長復号部１００に入力されて、画像データが１６×１６画素のマクロブロック単位あるいは８×８画素のブロック単位で動き予測符号化され、８×８画素のブロック単位でＤＣＴ符号化され、ＤＣＴ符号化された画像データが量子化され、可変長符号化される。可変長復号部１００は、このようにして量子化され可変長符号化されたデータＤ１１と、動きベクトルデータＤ１２ａとを出力する。
【００１５】
１０１は逆量子部で、画像データＤ１１を入力し逆量子化したのちＤＣＴ係数データＤ１３を出力する。１０２はＩＤＣＴ部で、ＤＣＴ係数データＤ１３と出力画素位置間引き部１０７からの画素位置データＤ１８とを入力して逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）を施し、ＩＤＣＴされた画像ブロックデータＤ１４ａを出力する。１０３は選択部で、入力した画像ブロックデータＤ１４ａを、参照画像の有無の情報にもとづいて、画像ブロックデータＤ１４ｂあるいは画像ブロックデータＤ１４ｃとして出力する。
【００１６】
１０４はビデオメモリで、画像ブロックデータＤ１４ｂあるいは動き補償部１０５からの画像ブロックデータＤ１４ｄを入力して画像データを保持したうえで、画像ブロックデータＤ１４ｄあるいは１画面分の画像ブロックデータＤ１５を出力する。動き補償部１０５は、画像ブロックデータＤ１４ｃと、動きベクトル補正部１０６からの動きベクトルデータＤ１２ｂとを入力する。そして動き補償部１０５は、動きベクトルデータＤ１２ｂに対応した画像ブロックデータＤ１４ｄをビデオメモリ１０４より入力し、これら動きベクトルデータＤ１２ｂと画像ブロックデータＤ１４ｄとを合成し、合成結果を画像ブロックデータＤ１４ｄとしてビデオメモリ１０４へ出力する。
【００１７】
動きベクトル補正部１０６は、可変長復号部１００からの動きベクトルデータＤ１２ａと縮小率Ｄ１６とを入力し、動きベクトルデータＤ１２ａを縮小率Ｄ１６で補正した動きベクトルＤ１２ｂを出力する。出力画素位置間引き部１０７は、縮小率Ｄ１６と画像ブロック位置情報Ｄ１７とを入力し、画素位置データＤ１８を出力する。
【００１８】
次に、上記の構成にもとづく動作について説明する。可変長復号部１００、逆量子化部１０１、選択部１０３、ビデオメモリ１０４は、従来のものと同じ動作をする。動きベクトル補正部１０６は、動きベクトルデータＤ１２ａと縮小率Ｄ１６との積により求めた動きベクトルデータＤ１２ｂを出力する。例えば動きベクトルデータＤ１２ａが（８０，１６０）であり、縮小率Ｄ１６が０．３７５（＝３／８）であるとき、出力する動きベクトルデータＤ１２ｂは（３０、６０）となる。
【００１９】
出力画素位置間引き部１０７の動作を、図２を用いて説明する。画像ブロックの画素位置情報を、図２（ａ）に示すように、左上の画素位置を（０，０）、その右隣の画素位置を（０，１）、（０、０）位置の画素の下の画素位置を（１，０）とすると、縮小率Ｄ１６が例えば前述のように０．３７５（＝３／８）のときには、縮小後の画素は、図２（ｂ）のように３×３画素の縮小された画像ブロックになる。そして、この３×３の画像ブロックを８×８の画像ブロックの位置に写したときの画素位置は、図２（ｃ）における斜線の点のようになる。図２（ｃ）で示す斜線の点の水平位置および垂直位置は、Ｎ／Ｒ（Ｎ＝０、１、２）で求められる。
【００２０】
ＩＤＣＴ部１０２は、次の式１で示される演算を行う。
【００２１】
【数１】
2004064570.tif 000003
式１で、画像ブロックが８×８であるときはＮ＝８であり、ＤＣＴ係数データＤ１３はＦ（ｕ、ｖ）　（ｕ＝０、１、…、７、　ｖ＝０、１、…、７）であり、ＩＤＣＴ後の画像データはｆ（ｘ、ｙ）である。このｘ、ｙは、画素位置データＤ１８により入力される０以上８未満の実数である。ｆ（ｘ、ｙ）は画素位置データＤ１８で示された位置の画素データのみであるので、ＩＤＣＴ部１０２が出力する画像ブロックデータＤ１４ａは縮小後のデータとなる。
【００２２】
動き補償部１０５は、現在のブロックの位置と縮小率Ｄ１６との積により補正を行い、入力した動きベクトルデータＤ１２ｂで示される位置の参照画像ブロックデータを取得する。画像ブロックのサイズは、入力した縮小率Ｄ１６と８の積により求める。前記参照画像ブロックデータは、縮小後の画像ブロックデータである。動き補償部１０５は、前記参照画像ブロックデータと画像ブロックデータＤ１４ｂとを加算し、画像ブロックデータＤ１４ｄとしてビデオメモリ１０４に出力する。
【００２３】
このようにビデオメモリ１０４に入力される画像ブロックデータＤ１４ｃ、Ｄ１４ｄは縮小後のデータとなり、ビデオメモリ１０４に保持する画像データ及びビデオメモリ１０４から出力する画像データＤ１５も縮小後のデータとなる。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図面を用いて説明する。
【００２４】
その構成は図１の実施の形態１のものと同じであるが、ＩＤＣＴ部１０２の動作と、出力画素位置間引き部１０７の動作と、画素位置データＤ１８のデータ構造とが異なる。
【００２５】
すなわち、出力画素位置間引き部１０７は、縮小率Ｄ１６をＲ分の１（Ｒは自然数）、画像ブロック水平位置情報Ｄ１７をＸｔｏｐとして、Ｎ＋Ｘｔｏｐ　（Ｎ＝０、１、…、７）をＲで割ったときの剰余が０である場合のＮを水平画素位置情報とし、この水平画素位置情報を画素位置データＤ１８として出力する。また、垂直選択画素位置情報も、同様に、画像ブロック垂直位置情報をＹｔｏｐとして、Ｎ＋Ｙｔｏｐ　をＲで割ったときの剰余が０である場合のＮを垂直画素位置情報とし、この垂直画素位置情報を画素位置データＤ１８として出力する。例えば、Ｒ＝５、（Ｘｔｏｐ、Ｙｔｏｐ）＝（８，１６）であるとき、水平画素位置情報は２、７であり、垂直画素位置情報は４である。
【００２６】
ＩＤＣＴ部１０２は、２段階の１次元ＩＤＣＴにより変換処理を行う。その動作を図３のフローチャートを用いて説明する。ＩＤＣＴ部１０２はＤＣＴ係数データＤ１３を入力して配列データに代入し（ステップＳ３００）、また画素位置データＤ１８を入力する（ステップＳ３０１）。次にＤＣＴ係数データＤ１３の配列の各行に対してループ処理を行い（ステップＳ３０２）、このループ内でＤＣＴデータＤ１３の配列の各行データに対して高速ＩＤＣＴ処理を行う（ステップＳ３０３）。この高速ＩＤＣＴ処理は、Ｗ．Ｈ．Ｃｈｅｎ、Ｃ．Ｈ．Ｓｍｉｔｈ、Ｓ．Ｃ．Ｆｒａｌｉｃｈ　”Ａ　ｆａｓｔ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｃｒｅｔｅ　ｃｏｓｉｎｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｃｏｍｍｕｎ．、ｖｏｌ．２５、ｎｏ．９ｍ、ｐｐ．１００４−１００９（１９７７）などにより示された処理である。
【００２７】
図４は、この高速ＩＤＣＴ処理を示したものである。Ｘ（０）、…、Ｘ（７）はＤＣＴ係数であり、ｘ（０）、…、ｘ（７）はＩＤＣＴ処理後のデータである。Ｍ１、…、Ｍ７は式２に示す行列を用いた演算を示している。
【００２８】
【数２】
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図３における前述のループ処理の後に、行列データの転置を行う（ステップＳ３０４）。また、転置後の配列データの各行に対してループ処理を行う（ステップＳ３０５）。ここでは、ステップＳ３０１で入力した水平画素位置データと行のインデックスが同じであれば（ステップＳ３０６）、高速ＩＤＣＴ処理（ステップＳ３０７）を行い、高速ＩＤＣＴ処理後の８画素分のデータで、ステップＳ３０１で入力した垂直画素位置と同じデータのみをメモリに格納する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０６において、もし水平画素位置データと行のインデックスが同じでなければ、高速ＩＤＣＴ処理をスキップする。最後に、格納された画像ブロックデータを出力する（ステップＳ３０９）。
【００２９】
このようなＩＤＣＴ部１０２の動作により、出力された画像ブロックデータＤ１４ａは縮小後の画像ブロックデータにて構成され、ビデオメモリ１０４に保持される画像データ及び出力される画像データＤ１５も縮小後のデータとなる。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について図面を用いて説明する。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態３の構成を示す。ここで、５００は選択部で、縮小率Ｄ１６と画素位置データＤ１８とを入力し、ＩＤＣＴ制御データＤ５０を出力するように構成されている。図５において、その他の構成は実施の形態１の構成と同じである。
【００３１】
ＩＤＣＴ制御データＤ５０は、縮小率Ｄ１６と出力画素位置デ−タＤ１８とのどちらが送信されているかを示すデータを含んだデータである。
選択部５００は、縮小率Ｄ１６が１／４あるいは１／２の場合にこの縮小率Ｄ１６のデータを出力し、縮小率Ｄ１６が前記以外の場合に出力画素位置データＤ１８を出力する。
【００３２】
図６はＩＤＣＴ部１０２の構成を示すが、このＩＤＣＴ部１０２は、動作のプログラムが可能である。ここで、６００はＤＣＴ係数データＤ１３や画像データや作業用データを保持するメモリ、６０１、６０２、６０３、６０４は積和演算部である。
【００３３】
積和演算部６０１において、６０５は乗算器、６０６は加算器、６０７はセレクタ、６０８は累積加算レジスタである。積和演算部６０２〜６０４も同様の構成である。
【００３４】
次にその動作を説明する。縮小率が１のときは、図４で示したように８×８のＤＣＴ係数を用いて高速ＩＤＣＴ処理を行う。そして、データとＭ１、Ｍ２の行列との積を積和演算部６０１〜６０４で並列実行し、続けてＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６の行列との積を積和演算部６０１〜６０４で並列実行し、Ｍ７の行列との積を２段階に分けて実行する。
【００３５】
縮小率が０．５（＝１／２）のときは、ＤＣＴ係数の中で低周波成分の４×４のＤＣＴ係数データを用いてＩＤＣＴを行う。この場合はＤＣＴ係数データも変換後の画像データも４×４となり、図７（ａ）で示す高速ＩＤＣＴ処理を行う。すなわちデータとＭ１、Ｍ２の行列との積を積和演算部６０１〜６０４で並列実行し、続けてＭ３の行列との積を積和演算部６０１〜６０４で並列実行する。
【００３６】
縮小率が０．２５（＝１／４）のときは、２×２のＤＣＴ係数データを用いて処理行う。この場合はＤＣＴ係数データも画像ブロックデータも２×２となり、図７（ｂ）で示す高速ＩＤＣＴ処理を行う。すなわちデータとＭ１の行列との積を積和演算部６０１、６０２で並列実行し、前記画像ブロックの次の画像ブロックのデータとＭ１の行列との積を積和演算部６０２、６０３で並列実行する。
【００３７】
画像ブロックデータＤ１４ａとして縮小後の画像ブロックデータが出力され、ビデオメモリ１０４に保持される画像データ及び出力されるする画像データＤ１５も縮小後のデータとなる。
【００３８】
図４および図７から理解できるように、本実施の形態においては、縮小率が１の場合の処理時間を７とすると、縮小率が０．５の場合の処理時間は２となることが期待できる。また縮小率が０．２５の場合は処理時間が０．５となる。
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について図面を用いて説明する。
【００３９】
図８は本発明の実施の形態４の構成を示す。ここで、８００は選択部で、ＤＣＴ係数データＤ１３を入力し縮小率Ｄ１６により出力を選択する。すなわち、選択部８００は、縮小率Ｄ１６が１／８未満であるときにはＤＣＴ係数データＤ１３をＤＣＴ係数データＤ８０ａとしてＩＤＣＴ部１０２に出力し、縮小率Ｄ１６が１／８以上であるときにはＤＣＴ係数データＤ１３をＤＣＴ係数データＤ８０ｂとしてＤＣ成分抜き取り部８０１に出力する。
【００４０】
ＤＣ成分抜き取り部８０１は、ＤＣＴ係数データＤ８０ｂのうちのＤＣ成分のみを抽出して、これをＤＣ係数Ｄ８１として出力する。
図８において、その他の構成は図５に示した実施の形態３のものと同じである。
【００４１】
このような構成において、ＤＣ係数抜き取り部８０１は、上述のようにＤＣＴ係数データＤ８０ａから先頭データであるＤＣ係数を抜き出し出力する。動き補償部１０５は、縮小率Ｄ１６が１／８未満のときはこの縮小率を１／８として処理し、縮小率Ｓ１０６が１／８以上であれば実施の形態１で示した動作をとる。
【００４２】
以上により、縮小率が１／８未満の場合は、画像ブロックデータはＤＣ係数である１画素のみとなり、ビデオメモリ１０４に保持される画像データ及びビデオメモリ１０４から出力する画像データＤ１５も縮小後のデータとなる。
【００４３】
このように、本発明の実施の形態により、ビデオメモリ１０４に保持される画像データ及びビデオメモリ１０４から出力される画像データＤ１５も縮小後のデータとなり、本発明の動画復号装置を図１０に示す第１の動画像復号装置１０００に用いると動画像縮小手段が不要となり、装置全体のコストを下げることが可能となる。
【００４４】
特に縮小率が０．５（＝１／２）、０．２５（＝１／４）のときに実施の形態３を利用した場合や、０．１２５（＝１／８）のときに実施の形態４を利用した場合は、ＩＤＣＴ部１０２の処理時間がそれぞれ２／７、１／１４、０となる。また図１０に示す第１の動画復号装置１０００のＩＤＣＴ部と第２の動画復号装置１００１のＩＤＣＴ部を共用することも容易であり、こうすることでさらに装置全体のコストを下げることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、動画像復号装置のほかに動画縮小手段を設けなくても、動画像復号装置自体において、入力した縮小率に応じて縮小後の画像データを出力することができ、したがって装置全体のコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の動画復号装置の構成を示す図
【図２】図１における出力画素間引き部の動作を説明する図
【図３】本発明の実施の形態２におけるＩＤＣＴ部の動作のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における８×８の画像ブロックの高速ＩＤＣＴ処理を説明する図
【図５】本発明の実施の形態３の動画復号装置の構成を示す図
【図６】図５におけるＩＤＣＴ部の構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態３における４×４の画像ブロックの高速ＩＤＣＴ処理を説明する図
【図８】本発明の実施の形態４の動画復号装置の構成を示す図
【図９】従来の動画復号装置の構成を示す図
【図１０】図９の動画復号装置を用いてピクチャインピクチャ表示を可能とする構成を示す図
【符号の説明】
１０２　　逆離散コサイン変換部
１０３　　選択部
１０４　　ビデオメモリ
１０５　　動き補償部
１０６　　動きベクトル補正部
１０７　　出力画素位置間引き部
Ｄ１２ｂ　動きベクトルデータ
Ｄ１４ａ　画像ブロックデータ
Ｄ１４ｂ　画像ブロックデータ
Ｄ１４ｃ　画像ブロックデータ
Ｄ１４ｄ　画像ブロックデータ
Ｄ１６　　縮小率
Ｄ１７　　画像ブロック位置情報
Ｄ１８　　画素位置データ
【図１】
2004064570.tif 000005
【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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