(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目画素に対するＭ階調の入力画像データをＮ階調（Ｍ＞Ｎ）の画像データに変換し、これを注目画素に対する表示データとし、
前記入力画像データと前記画像データとの誤差に所定の拡散係数を乗じたものを、注目フィールド内および次フィールド内の画素に対する入力画像信号に拡散、加算してそれぞれの入力画像データとすることにより、
注目画素に対するＭ階調の入力画像データをＮ階調（Ｍ＞Ｎ）の表示データに変換して表現する画像表示方法であって、
前記入力画像データを、水平、垂直、時間の三次元で構成されたものとし、
前記注目フィールドの水平−垂直面内において、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ画素Ａ、画素Ｂ、画素Ｃおよび画素Ｄとし、前記次フィールドの水平−垂直面内において、前記注目画素と同一位置の画素を画素Ｅとし、この画素Ｅの真上、真下、右隣および左隣の画素をそれぞれ画素Ｆ、画素Ｇ、画素Ｈおよび画素Ｉとし、水平−時間面内において前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ前記画素Ａ、前記画素Ｈ、前記画素Ｅおよび前記画素Ｉとし、垂直−時間面内において前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ前記画素Ｃ、前記画素Ｇ、前記画素Ｅおよび前記画素Ｆとするとき、
水平−垂直面内、水平−時間面内および垂直−時間面内の各面内において、前記誤差に所定の拡散係数を乗じたものを、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の各画素に拡散し、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の各画素への拡散の前記拡散係数をそれぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４とすると、前記Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の間の大小関係が水平−垂直面内、水平−時間面内および垂直−時間面内の各面内で同じである
ことを特徴とする画像表示方法。
【請求項２】
前記所定の拡散係数により、前記誤差の１／２以上が前記画素Ａと前記画素Ｂと前記画素Ｃと前記画素Ｄとに拡散、加算され、また前記誤差の１／２以下が前記画素Ｅと前記画素Ｆと前記画素Ｇと前記画素Ｈと前記画素Ｉとに拡散、加算されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記所定の拡散係数により、前記誤差の３／４が前記画素Ａと前記画素Ｂと前記画素Ｃと前記画素Ｄとにそれぞれ７：１：５：３の比で分割して拡散、加算され、また前記誤差の１／４が前記画素Ｅと前記画素Ｆと前記画素Ｇと前記画素Ｈと前記画素Ｉとにそれぞれ６：４：１：１：４の比で分割して拡散、加算されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の表示装置において、階調表示を多階調化して原画像に近い画像表示をするための画像表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から表示装置の階調数を疑似的に増加させるための画像表示方法として、誤差拡散法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。図７は、この誤差拡散法の処理の一例を説明するための図である。図７（ａ）の丸印は、画像を構成する画素を模式的に示すものである。網掛けの丸印で示した注目画素に対応するＭ階調の入力画像データを、これより階調数の少ないＮ階調の画像データに変換し、これを注目画素に対する表示データとするのであるが、その際、入力画像データと表示データとの間には誤差が生じてしまう。そこでこの誤差を、黒い丸印で示した４つの被拡散画素（右隣の画素Ａと、右下の画素Ｂと、真下の画素Ｃと、左下の画素Ｄ）に対する入力画像信号に、７：１：５：３の割合で分割した上で拡散し、そして加算する。その結果、例えば画素Ａにおいては、拡散された誤差と自身への入力画像信号とを加算したＭ階調の入力画像データをＮ階調の画像データに変換したものが、表示データとなる。そしてこの際にも、Ｍ階調の入力画像データと表示データとの誤差を周囲の画素に拡散する。以上のような処理を、入力画像信号が入力される画素を順次、注目画素としながら繰り返す。
【０００３】
上述した誤差拡散法の処理を行うための回路を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）において、符号７００は注目画素に対する入力画像信号であり、符号７０１は入力画像信号に周囲の画素から拡散された誤差を加算する加算器であり、符号７０２は、加算器７０１からの出力である、入力画像信号と拡散された誤差とを加算したＭ階調の入力画像データをＮ階調の画像データに変換し表示データとするとともに、この表示データと入力画像データとから誤差を算出する、表示データ／誤差分割器である。また、符号７０３〜７０６は誤差を所望の画素に拡散するために、タイミングを合わせるための遅延器（Ｔは１データ期間の遅延、Ｈは１走査期間の遅延を示す）、符号７０７〜７１０は誤差に所定の重み付けをするための乗算器である。一般的に乗算器１は７／１６倍、乗算器２は３／１６倍、乗算器３は５／１６倍、乗算器４は１／１６倍である。
【０００４】
ここで、以上の誤差拡散法においては、誤差を拡散した際に発生する特有の文様が観測され、画質が劣化するという課題が発生する場合があった。そこで、注目画素において発生した誤差を次フィールド内において前記注目画素と同一位置にある画素にも拡散する誤差拡散法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図８はその誤差拡散法を説明するための模式図であり、現フィールド画像を中心に時間的に連続する３枚のフィールド画像が並んでいる様子を示す。丸印でフィールド画像を構成する画素を模式的に示している。現フィールド（注目フィールド）内に網掛けの丸印で示した注目画素において発生した誤差を、黒い丸印で示す、現フィールド内の画素Ａ、画素Ｂ、画素Ｃ、画素Ｄおよび次フィールド内で注目画素と同一位置にある画素Ｅに誤差を拡散する。
【０００５】
この処理を行う回路は図９のようになる。図７（ｂ）で示した誤差拡散回路に対して、発生した誤差を現フィールドと次フィールドに分割する誤差分割器９００、注目画素で発生した誤差を画素Ｅに拡散するためにタイミングをあわせるための遅延器９０１（Ｆは１フィールド期間の遅延を示す）、画素Ｅに拡散する誤差に所定の重み付けをするための乗算器８（符号９０２）を加えたものである。
【０００６】
上述の誤差拡散処理は、別の見方をすれば、入力画像データと表示データとの間の誤差を高周波成分に変調し、階調数が減少したことにより発生する偽輪郭を空間的に細かく分散し、視覚的な影響を低減する処理でもある。
【非特許文献１】Ｒ．Ｗ．Ｆｌｏｙｄ  ａｎｄ  Ｌ．Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ  「Ａｎ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｇｒａｙ  Ｓｃａｌｅ」  ＳＩＤ７５  Ｄｉｇｅｓｔ（１９７６）
【特許文献１】特開平６−１１８９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
入力画像データを、水平（ｘ）、垂直（ｙ）、時間（フィールド、ｔ）の３つの軸を持つ三次元のデータであるとした時、図７（ｂ）の構成による画像表示方法は、誤差成分を図１０に示す周波数特性をもつフィルタに通すことと等価となる。図１０（ａ）は水平（ｘ）−垂直（ｙ）面内での周波数特性を、図１０（ｂ）は水平（ｘ）−時間（ｔ）面内での周波数特性を、図１０（ｃ）は垂直（ｙ）−時間（ｔ）面内での周波数特性を示すものである。図１０（ａ）から、誤差拡散処理後の誤差成分はフィールド内での空間周波数が高いことがわかる。これは、入力されたＭ階調の画像データをＮ階調に変換して表示した際に発生した誤差が、フィールド内で細かく分散されることにより観測されにくくなることを示す。これに対して、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）からは、時間方向には周波数特性が平坦であることがわかる。これは次のことを意味する。すなわち、一般に誤差成分は原画像に含まれるノイズなどの影響でフィールド毎に変動するのが普通である。そして、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の周波数特性は時間方向（フィールド方向）に平坦であるため、誤差成分は原画像に含まれるノイズと同程度の時間周波数で変動することとなる。これは比較的緩やかな変動であることが多いので、誤差拡散に起因する文様がゆらゆらと動くノイズとして観測されてしまい、画質が劣化してしまうこととなる。
【０００８】
また、図９の構成による画像表示方法では、誤差成分を図１１に示す周波数特性をもつフィルタに通すことと等価となる。図１１（ａ）は水平−垂直面内での周波数特性、図１１（ｂ）は水平−時間面内での周波数特性、図１１（ｃ）は垂直−時間面内での周波数特性を示す。図１１（ｂ）、図１１（ｃ）から、時間方向には低周波成分がわずかに除去されていることがわかるが、それでもまだ低周波成分が多く、したがって誤差拡散に起因する文様がゆらゆらと動くノイズとして観測されてしまい、やはり画質が劣化してしまうこととなる。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、誤差拡散に起因する文様をフィールドごとに高速に変動させ観測されにくくすることで画質を向上させる画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を実現するために本発明の画像表示方法は、注目画素に対するＭ階調の入力画像データをＮ階調（Ｍ＞Ｎ）の画像データに変換し、これを注目画素に対する表示データとし、前記入力画像データと前記画像データとの誤差に所定の拡散係数を乗じたものを、注目フィールド内および次フィールド内の画素に対する入力画像信号に拡散、加算してそれぞれの入力画像データとすることにより、注目画素に対するＭ階調の入力画像データをＮ階調（Ｍ＞Ｎ）の表示データに変換して表現する画像表示方法であって、前記入力画像データを、水平、垂直、時間の三次元で構成されたものとし、前記注目フィールドの水平−垂直面内において、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ画素Ａ、画素Ｂ、画素Ｃおよび画素Ｄとし、前記次フィールドの水平−垂直面内において、前記注目画素と同一位置の画素を画素Ｅとし、この画素Ｅの真上、真下、右隣および左隣の画素をそれぞれ画素Ｆ、画素Ｇ、画素Ｈおよび画素Ｉとし、水平−時間面内において前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ前記画素Ａ、前記画素Ｈ、前記画素Ｅおよび前記画素Ｉとし、垂直−時間面内において前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ前記画素Ｃ、前記画素Ｇ、前記画素Ｅおよび前記画素Ｆとするとき、水平−垂直面内、水平−時間面内および垂直−時間面内の各面内において、前記誤差に所定の拡散係数を乗じたものを、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の各画素に拡散し、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の各画素への拡散の前記拡散係数をそれぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４とすると、前記Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の間の大小関係が水平−垂直面内、水平−時間面内および垂直−時間面内の各面内で同じであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像表示方法および画像処理装置によれば、誤差拡散に起因する文様がフィールド毎に高速で変動するために観測されにくくなり、画質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、注目画素に対するＭ階調の入力画像データをＮ階調（Ｍ＞Ｎ）の画像データに変換し、これを注目画素に対する表示データとし、前記入力画像データと前記画像データとの誤差に所定の拡散係数を乗じたものを、注目フィールド内および次フィールド内の画素に対する入力画像信号に拡散、加算してそれぞれの入力画像データとすることにより、注目画素に対するＭ階調の入力画像データをＮ階調（Ｍ＞Ｎ）の表示データに変換して表現する画像表示方法であって、前記入力画像データを、水平、垂直、時間の三次元で構成されたものとし、前記注目フィールドの水平−垂直面内において、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ画素Ａ、画素Ｂ、画素Ｃおよび画素Ｄとし、前記次フィールドの水平−垂直面内において、前記注目画素と同一位置の画素を画素Ｅとし、この画素Ｅの真上、真下、右隣および左隣の画素をそれぞれ画素Ｆ、画素Ｇ、画素Ｈおよび画素Ｉとし、水平−時間面内において前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ前記画素Ａ、前記画素Ｈ、前記画素Ｅおよび前記画素Ｉとし、垂直−時間面内において前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の画素をそれぞれ前記画素Ｃ、前記画素Ｇ、前記画素Ｅおよび前記画素Ｆとするとき、水平−垂直面内、水平−時間面内および垂直−時間面内の各面内において、前記誤差に所定の拡散係数を乗じたものを、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の各画素に拡散し、前記注目画素の右隣、右下、真下および左下の各画素への拡散の前記拡散係数をそれぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４とすると、前記Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の間の大小関係が水平−垂直面内、水平−時間面内および垂直−時間面内の各面内で同じであることを特徴とする画像表示方法である。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記所定の拡散係数により、前記誤差の１／２以上が前記画素Ａと前記画素Ｂと前記画素Ｃと前記画素Ｄとに拡散、加算され、また前記誤差の１／２以下が前記画素Ｅと前記画素Ｆと前記画素Ｇと前記画素Ｈと前記画素Ｉとに拡散、加算されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記所定の拡散係数により、前記誤差の３／４が前記画素Ａと前記画素Ｂと前記画素Ｃと前記画素Ｄとにそれぞれ７：１：５：３の比で分割して拡散、加算され、また前記誤差の１／４が前記画素Ｅと前記画素Ｆと前記画素Ｇと前記画素Ｈと前記画素Ｉとにそれぞれ６：４：１：１：４の比で分割して拡散、加算されることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、誤差拡散に起因する文様をフィールドごとに高速で変動させることにより、文様が観測されなくなるようにするものである。そのために、水平−垂直面内と同様に、水平−時間面内および垂直−時間面内での誤差成分の高周波成分は大きく、低周波成分は小さくなるようにするものであり、具体的には、図１０を用いて説明した従来の誤差拡散法における水平−垂直面内での周波数特性の形状を時間方向にも反映させるという考えに基づくものである。
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による画像表示方法における誤差拡散処理の概要を説明するための図であり、現フィールド（注目フィールド）の画像を中心に連続した３枚のフィールドの画像が並んでいる様子を示すものである。丸印は各フィールドの画像を構成する画素を模式的に示すものであり、現フィールド内で網掛けの丸印が注目画素である。また、現フィールド内に黒丸で示した、注目画素に対して、右隣の画素（画素Ａ）、右下の画素（画素Ｂ）、真下の画素（画素Ｃ）、左下の画素（画素Ｄ）、および次フィールド内に黒丸で示した、注目画素と同一位置の画素（画素Ｅ）、真上の画素（画素Ｆ）、真下の画素（画素Ｇ）、右隣の画素（画素Ｈ）、左隣の画素（画素Ｉ）は、注目画素において発生した誤差を拡散させる被拡散画素である。以上においては、発生した誤差を現フィールドと次フィールドに分割して拡散するが、次フィールドに多くの誤差を拡散してしまうと、現フィールド内での誤差拡散処理の効果が弱まり多階調が表現できなくなってしまう。したがって、全誤差の１／２以上は現フィールド内に拡散させることが望ましい。以下の説明では、注目画素で発生した誤差の３／４を現フィールド内に拡散し、次フィールドには１／４を拡散することとする。また、現フィールド内では画素Ａ、画素Ｂ、画素Ｃ、画素Ｄそれぞれに７：１：５：３の比に誤差を分割して、拡散し、そして加算するようにし、また次フィールド内では、画素Ｅ、画素Ｆ、画素Ｇ、画素Ｈ、画素Ｉそれぞれに６：４：１：１：４の比に誤差を分割して、拡散し、そして加算することとする。
【００１８】
図２〜図４は、水平−垂直面内、水平−時間面内、垂直−時間面内それぞれの誤差拡散を説明するための図である。
【００１９】
本実施の形態による画像表示方法においては、図２（ａ）に網掛けをした面内で示す水平−垂直面内での誤差拡散方向は、図２（ｂ）に示すようになり、拡散される誤差の大きさの比は、画素Ａ：画素Ｂ：画素Ｃ：画素Ｄ＝７：１：５：３となる。
【００２０】
また、図３（ａ）に網掛けをした面内で示す水平−時間面内での誤差拡散方向は、図３（ｂ）に示すようになり、拡散される誤差の大きさの比は、画素Ａ：画素Ｈ：画素Ｅ：画素Ｉ＝２１：１：６：４となる。
【００２１】
また、図４（ａ）に網掛けをした面内で示す垂直−時間面内での誤差拡散方向は、図４（ｂ）に示すようになり、拡散される誤差の大きさの比は、画素Ｃ：画素Ｇ：画素Ｅ：画素Ｆ＝１５：１：６：４となる。
【００２２】
以上より、いずれの面内においても、誤差拡散の方向は同一で、かつ右隣への拡散係数が最大で、下への拡散係数が２番目で、左下への拡散係数が３番目で、右下への拡散係数が最小となっている。
【００２３】
上記のような誤差拡散法は、誤差成分を図５に示す周波数特性をもつフィルタに通すことと等価となる。図５（ａ）は水平（ｘ）−垂直（ｙ）面内での周波数特性、図５（ｂ）は水平（ｘ）−時間（ｔ）面内での周波数特性、図５（ｃ）は垂直（ｙ）−時間（ｔ）面内での周波数特性を示す。図５（ａ）から誤差拡散処理後の誤差成分はフィールド内での空間周波数が高いことがわかる。これは、Ｍ階調の入力画像データをＮ階調の表示データに変換して表現する際に発生する誤差が、フィールド内で細かく分散されることにより観測されにくくなることを示す。また、図５（ｂ）、図５（ｃ）から、本発明の信号処理後の誤差成分は、時間方向においても低周波数成分は少なく高周波成分が多くなっていることがわかる。これは、発生した誤差がフィールド方向に高速で変動するということを意味しており、誤差拡散に起因する文様が観測されにくくなり、その結果、画質が向上することを示すものである。
【００２４】
以上は、水平−垂直面、水平−時間面、垂直−時間面のそれぞれに対して個別に誤差拡散処理を考慮し、拡散方向や係数を理想的な周波数特性をもつ水平−垂直面内に合わせることで、それぞれの面内での周波数特性を理想的な形状に近いものとすることを可能としたものである。
【００２５】
図６は、上述の画像表示方法を実現する回路の概略構成を示すブロック図であり、図９に示した構成に対して、乗算器５〜７（符号６００〜６０２）、乗算器９（符号６０３）、遅延器６０４〜遅延器６０７を追加した構成となっている。なお、遅延器７０３〜７０６、６０４〜６０７、９０１におけるＴは１データ期間の遅延、Ｈは１走査期間の遅延、Ｆは１フィールド期間の遅延を示すものである。また、誤差分割器９００は、現フィールド内に拡散する誤差（乗算器１〜４を通る経路）へは全誤差の３／４を、次フィールド内に拡散する誤差（乗算器５〜９を通る経路）へは全誤差の１／４を振り分ける。また、遅延器９０１の値はＦ−Ｈとなっている。また、乗算器５〜９は、それぞれ４／１６、１／１６、６／１６、４／１６、１／１６である。
【００２６】
なお、以上の説明においては、現フィールドに全誤差の３／４を拡散し、次フィールドに１／４を拡散する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、水平−垂直、水平−時間、垂直−時間のいずれの面内においても低周波成分が少なく、高周波成分が多いような周波数特性をもつようにすることで、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、本発明は、上述したような拡散方向に限定されるものではなく、水平−垂直、水平−時間、垂直−時間のいずれの面内においても低周波成分が少なく、高周波成分が多いような周波数特性をもつようにすることで、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述したような拡散係数に限定されるものではなく、水平−垂直、水平−時間、垂直−時間のいずれの面内においても低周波成分が少なく、高周波成分が多いような周波数特性をもつようにすることで、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
以上述べたように、本発明の一実施の形態による画像表示方法によれば、従来の画像表示方法における誤差拡散処理法では、誤差が水平−垂直面内では高周波に変調されているが、時間方向には低周波成分を含んでいたために、誤差拡散に起因する文様がフィールドごとにゆらゆらとゆっくり動いているように観測されていたが、本構成によれば、誤差を水平−時間面内および垂直−時間面内でも高周波に変調することができるため、誤差拡散に起因する文様がフィールドごとに高速で変動するようになり、文様が観測されにくくなるために画質が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる画像表示方法は、入力画像データよりも表示階調数が少ない表示装置においても誤差拡散に起因する文様が観測されずに滑らかな疑似階調を表現できるという効果を有し、ＬＣＤやＰＤＰなどのマトリクスディスプレイに対する画像表示方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態による画像表示方法における誤差拡散処理の概要を説明するための図
【図２】本発明の一実施の形態による画像表示方法における水平−垂直面内での誤差拡散を説明するための図
【図３】本発明の一実施の形態による画像表示方法における水平−時間面内での誤差拡散を説明するための図
【図４】本発明の一実施の形態による画像表示方法における垂直−時間面内での誤差拡散を説明するための図
【図５】本発明の一実施の形態による画像表示方法における誤差拡散法と等価のフィルタの周波数特性を示す図
【図６】本発明の一実施の形態による画像表示方法における誤差拡散処理の回路の概略構成を示すブロック図
【図７】従来の画像表示方法における誤差拡散法の処理の一例を説明するための図
【図８】従来の画像表示方法における誤差拡散法の処理の一例を説明するための図
【図９】図８で示した従来の画像表示方法における誤差拡散処理の回路の概略構成を示すブロック図
【図１０】図７で示した従来の画像表示方法における誤差拡散法と等価のフィルタの周波数特性を示す図
【図１１】図８で示した従来の画像表示方法における誤差拡散法と等価のフィルタの周波数特性を示す図
【符号の説明】
【００３２】
６００  乗算器５
６０１  乗算器６
６０２  乗算器７
６０３  乗算器９
６０４  遅延器
６０５  遅延器
６０６  遅延器
６０７  遅延器
７００  入力画像データ
７０１  加算器
７０２  表示データ／誤差分割器
７０３  遅延器
７０４  遅延器
７０５  遅延器
７０６  遅延器
７０７  乗算器１
７０８  乗算器２
７０９  乗算器３
７１０  乗算器４
９００  誤差分割器
９０１  遅延器
９０２  乗算器８
【図１】
0004770124.tif 000002
【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２】
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