(57)【要約】【課題】指に傷があったり、かすれやつぶれ等があるような指紋パターンが取得されたような場合にも、より高い認証率を有することのできる、外乱に強い認証装置を提供する。【解決手段】複数の認証情報の中から所定数の認証情報を選択する認証情報選択部７を備え、認証情報選択部７は、所定数の認証情報から任意に２つの認証情報を照合する際に算出される評価値が互いに一致するとみなされる閾値範囲内にあり、かつ、所定数の認証情報から任意の２つの認証情報を選択して算出した評価値間の距離値が最大となるように所定数の認証情報を選択する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する認証情報選択部を備え、
前記認証情報選択部は、それぞれの認証情報の差が所定の閾値範囲内にあり、前記それぞれの認証情報の差の総和が最大となるような前記所定数の認証情報を選択することを特徴とする認証装置。
【請求項２】
被認証者から前記複数の認証情報を取得する認証情報取得部と、
前記認証情報選択部が選択した前記所定数の認証情報を記憶する認証情報記憶部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
【請求項３】
被認証者から認証情報を取得する認証情報取得部と、
前記被認証者に対応した複数の認証情報を記憶する認証情報記憶部と、
前記認証情報取得部が取得した認証情報と前記被認証者に対応した複数の認証情報のそれぞれとを比較照合して一致するか否かを判定する判定部とを備え、
前記認証情報取得部が取得した認証情報と前記被認証者に対応した複数の認証情報のいずれかとが一致すると前記判定部が判定した場合に、前記認証情報選択部は、前記被認証者に対応した複数の認証情報および前記認証情報取得部が取得した認証情報から前記所定数の認証情報を選択して、前記認証情報記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
【請求項４】
複数の認証情報から所定の関係を有する認証情報の組み合わせを選択する認証情報選択方法であって、
複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する第１のステップと、
前記所定数の認証情報の各認証情報間の評価値を算出する第２のステップと、
前記第２のステップで算出された前記評価値から距離値を算出する第３のステップと、
前記複数の認証情報から、前記評価値が所定の閾値範囲内であり、前記距離値が最大となる前記認証情報の組み合わせを選択する第４のステップとを備えたことを特徴とする認証情報選択方法。
【請求項５】
前記距離値は前記所定数の認証情報から算出される前記評価値の総和であることを特徴とする請求項４に記載の認証情報選択方法。
【請求項６】
複数の認証情報から所定数の認証情報を選択して登録認証情報として登録する認証情報登録方法であって、
前記複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する第１のステップと、
前記所定数の認証情報の各認証情報間の評価値を算出する第２のステップと、
前記第２のステップで算出された前記評価値から距離値を算出する第３のステップと、
前記複数の認証情報から、前記評価値が所定の閾値範囲内であり、前記距離値が最大となる前記認証情報の組み合わせを選択する第４のステップと、
前記第４のステップで選択された前記認証情報の組み合わせを登録認証情報として登録する第５のステップとを備えたことを特徴とする認証情報登録方法。
【請求項７】
コンピュータに、
複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する第１のステップと、
前記所定数の認証情報の各認証情報間の評価値を算出する第２のステップと、
前記第２のステップで算出された前記評価値から距離値を算出する第３のステップと、
前記複数の認証情報から、前記評価値が所定の閾値範囲内であり、前記距離値が最大となる前記認証情報の組み合わせを選択する第４のステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、虹彩パターンや指紋パターン等の生体固有の情報から作成された認証情報を用いて本人認証を行う認証装置および認証情報選択方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、指紋パターンや虹彩パターン等の生体固有の情報（いわゆるバイオメトリクス情報）から作成された認証情報を利用して、あらかじめ登録された認証情報（以下、登録認証情報と記す）と被認証者から取得した認証情報とを比較照合し、その結果、被認証者から取得した認証情報が登録認証情報と一致するとみなされた場合には、その被認証者があらかじめ登録された者であると認証する認証装置が広く普及している。
【０００３】
特に、指紋パターンを用いて被認証者の本人認証を行う指紋認証装置においては、その認証率を向上させるために、認証可能な者毎にあらかじめ認証情報を複数登録しておく技術が提案されている。このような技術においては、被認証者から取得された指紋パターンが、あらかじめ登録された複数の指紋パターンのうちのいずれか１つと一致するとみなされた場合には、被認証者をあらかじめ登録された者であると認証する。さらに、学習機能により、あらかじめ登録された者毎に複数個登録された指紋パターンのうち、一致率の低い指紋パターンを、より一致率の高い新しい指紋パターンで置換して更新記憶する構成により、高い認証率が得られる旨の提案がなされている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８８６５７５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の指紋認証装置においては、指紋パターンの登録時に、複数取得された指紋パターンのうち、より高い一致率の指紋パターンが登録認証情報として記憶される。さらに、その学習機能によって、登録された指紋パターンが、より一致率の高いもの、すなわちより完全に近い指紋パターンと順次置換されていくので、例えば、照合を行う際に、指に傷があったり、かすれやつぶれ等のあるような指紋パターンが被認証者から取得された場合には、このような登録認証情報では認証を行うことができない、すなわち、外乱に弱いという課題があった。
【０００６】
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、被認証者から、指に傷があったり、かすれやつぶれ等があるような指紋パターンが取得されたような場合にも、高い認証率を実現することのできる、外乱に強い認証装置および認証情報選択方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の認証装置は、複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する認証情報選択部を備え、認証情報選択部は、それぞれの認証情報の差が所定の閾値範囲内にあり、それぞれの認証情報の差の総和が最大となるような所定数の認証情報を選択することを特徴としている。このような構成により、登録認証情報の登録や更新を行う際、例えば被認証者から指紋パターン等の認証情報を複数回取得して、そのうち所定の数の認証情報を登録認証情報として記憶、登録するような場合に、それぞれの認証情報の差が所定の閾値範囲内にあるので、信頼性の高い、さらに、認証情報の差の総和が最大となるような組み合わせを選択することにより、例えば指紋パターンを認証情報として用いた場合に、被認証者の指の濡れや乾き、傷等の影響を受けにくい、外乱に強い認証装置を実現できる。また、簡易に演算が行えるので、装置の小型化を実現できる。
【０００８】
また、被認証者から複数の認証情報を取得する認証情報取得部と、認証情報選択部が選択した所定数の認証情報を記憶する認証情報記憶部とを備えた構成であってもよい。このような構成により、被認証者から取得した複数の認証情報から信頼性の高い、かつ外乱に強い所定数の認証情報を選択して登録認証情報として登録することのできる、外乱に強い認証装置を実現できる。
【０００９】
さらに、被認証者から認証情報を取得する認証情報取得部と、被認証者に対応した複数の認証情報を記憶する認証情報記憶部と、認証情報取得部が取得した認証情報と被認証者に対応した複数の認証情報のそれぞれとを比較照合して一致するか否かを判定する判定部とを備え、認証情報取得部が取得した認証情報と被認証者に対応した複数の認証情報のいずれかとが一致すると判定部が判定した場合に、認証情報選択部は、被認証者に対応した複数の認証情報および認証情報取得部が取得した認証情報から所定数の認証情報を選択して、認証情報記憶部に記憶させることを特徴とする構成であってもよい。このような構成によれば、被認証者から取得した認証情報と、あらかじめ登録された登録認証情報との比較照合を行った結果、被認証者から取得した認証情報が登録認証情報と一致すると判定された場合に、被認証者から取得した認証情報および登録認証情報から、所定の関係を満たす認証情報を選択して登録認証情報として更新して記憶、登録することにより、例えば指紋パターンを認証情報として用いた場合に、指の濡れや乾き、傷等の影響を受けにくい、外乱に強い認証装置を実現できる。
【００１０】
次に、本発明の認証情報選択方法は、複数の認証情報から所定の関係を有する認証情報の組み合わせを選択する認証情報選択方法であって、複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する第１のステップと、所定数の認証情報の各認証情報間の評価値を算出する第２のステップと、第２のステップで算出された評価値から距離値を算出する第３のステップと、複数の認証情報から、評価値が所定の閾値範囲内であり、距離値が最大となる認証情報の組み合わせを選択する第４のステップとを備えたことを特徴としている。このような方法により、複数の認証情報の中から、各々の認証情報が互いに認証可能であるので、信頼性の高い、さらに、評価値からそのばらつきの度合いを示す距離値を算出してその距離値が最大となるような組み合わせを選択するので、例えば指紋パターンを認証情報として用いた場合に、指の濡れや乾き、傷等の影響を受けにくい、外乱に強い認証情報を選択することができる。これにより、認証装置にあらかじめ登録された登録認証情報を更新する際に好適な認証情報選択方法を提供できる。
【００１１】
また、距離値は所定数の認証情報から算出される評価値の総和である方法であってもよい。このような方法により、簡易に演算を行うことが可能であるので、装置の小型化等を実現できる。
【００１２】
次に本発明の認証情報登録方法は、複数の認証情報から所定数の認証情報を選択して登録認証情報として登録する認証情報登録方法であって、複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する第１のステップと、所定数の認証情報の各認証情報間の評価値を算出する第２のステップと、第２のステップで算出された評価値から距離値を算出する第３のステップと、複数の認証情報から、評価値が所定の閾値範囲内であり、距離値が最大となる認証情報の組み合わせを選択する第４のステップと、第４のステップで選択された認証情報の組み合わせを登録認証情報として登録する第５のステップとを備えたことを特徴としている。このような方法により、複数の認証情報の中から、各々の認証情報が互いに認証可能であるので、信頼性の高い、さらに、評価値からそのばらつきの度合いを示す距離値を算出してその距離値が最大となるような組み合わせを選択して登録認証情報として登録するので、例えば指紋パターンを認証情報として用いた場合に、指の濡れや乾き、傷等の影響を受けにくい、高い認証率を実現できる認証情報を登録認証情報として登録することができる。これにより、認証装置において被認証者から取得した複数の認証情報から登録認証情報を初期登録する際に好適な認証情報登録方法を実現できる。
【００１３】
次に本発明のプログラムは、コンピュータに、複数の認証情報から所定数の認証情報を選択する第１のステップと、所定数の認証情報の各認証情報間の評価値を算出する第２のステップと、第２のステップで算出された評価値から距離値を算出する第３のステップと、複数の認証情報から、評価値が所定の閾値範囲内であり、距離値が最大となる認証情報の組み合わせを選択する第４のステップとを実行させることを特徴としている。このようなプログラムをコンピュータに実行させることにより、複数の認証情報の中から、各々の認証情報が互いに認証可能であるので、信頼性の高い、さらに、評価値からそのばらつきの度合いを示す距離値を算出してその距離値が最大となるような組み合わせを選択するので、例えば指紋パターンを認証情報として用いた場合に、指の濡れや乾き、傷等の影響を受けにくい、登録認証情報の選択が可能となる。これにより、認証装置にあらかじめ登録された登録認証情報を更新する際に好適なプログラムを提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態における認証装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における認証装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
なお、本発明の実施の形態においては、認証装置の例として、被認証者の指紋パターンを用いて作成した認証情報と、登録された認証情報とを比較照合することによって本人認証を行う指紋認証装置について説明する。
【００１６】
本発明の実施の形態における認証装置１は、被認証者から指紋パターンを取得する情報取得部２、情報取得部２と接続され、情報取得部２で取得された指紋パターンから特徴点等の認証に必要な認証情報を算出する認証情報算出部３、あらかじめ認証可能な者毎に複数個の登録認証情報を格納する記憶部４、記憶部４、認証情報算出部３および後述する認証情報選択部７に接続され、記憶部４に格納された複数の登録認証情報と認証情報算出部３から出力された認証情報とを比較照合する照合部５、照合部５に接続され、照合部５での照合結果を被認証者等に表示する表示部６、ならびに、認証情報算出部３、記憶部４および照合部５に接続され、照合部５で用いられた複数の登録認証情報および認証情報算出部３から出力された認証情報のうち、後述するような関係を満たす組み合わせの認証情報を選択し、登録認証情報として記憶部４に記憶させる認証情報選択部７を備える。
【００１７】
情報取得部２としては、被認証者の指紋パターンを取得できるものであれば、光学デバイスや静電容量式のデバイス等、公知の各種デバイスを用いることができる。
【００１８】
また、認証情報算出部３で算出される認証情報としては、特徴点（マニューシャ）、周波数解析スペクトル、パターンマッチングにおける指紋パターンの画像等、公知の認証情報を適宜用いることができる。
【００１９】
さらに、記憶部４は、記憶媒体を用いたものであれば、特にその種類を限定されるものではなく、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等、公知の記憶媒体を用いて構成することができる。
【００２０】
さらに、認証情報算出部３、照合部５および認証情報選択部７は、所定の動作を行うものであれば、必ずしもハードウェアで構成されていなくても、ソフトウェアで構成され、図示しない演算装置等で実行されるものであってもよい。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態における認証装置１の動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態における認証装置１の動作ステップを説明するフローチャートである。ここでは、記憶部４に記憶された複数の登録認証情報を更新する場合を例として説明する。
【００２２】
図２に示すように、まず認証装置１において、被認証者の指紋パターンが情報取得部２から取得される。前述の通り、本発明はこの指紋パターンを取得する方法を限定するものではないが、例えば、プリズム等の光学素子や静電容量式のデバイスを用い、被認証者の指をデバイスの表面に押しあてることにより被認証者の指紋パターンを取得することができる（Ｓ１）。
【００２３】
次に、情報取得部２で取得された指紋パターンから、照合に用いるべき、例えば、特徴量等の認証情報が認証情報算出部３において算出される（Ｓ２）。
【００２４】
認証情報算出部３で算出された認証情報は照合部５に送られて、照合部５は、記憶部４にあらかじめ記憶された登録認証情報と認証情報算出部３で算出された認証情報とを比較照合する（Ｓ３）。なお、記憶部４には、あらかじめ照合可能な者毎に、複数個の登録認証情報が記憶されており、照合した結果、いずれか１つの登録認証情報と一致するとみなされた場合に、被認証者が記憶部４に記憶された認証可能な者であるとみなす構成が認証率向上の観点から望ましい。
【００２５】
なお、本発明の認証装置１においては、照合部５における認証情報同士を比較照合する際の方法を限定するものではないが、本発明の実施の形態においては、一の認証情報と他の認証情報との間で所定の評価値を算出し、その評価値が所定の範囲内にある場合に、一致するとみなして認証可能であるとする。なお、この評価値の算出については、例えば、パターンマッチング法を用いた場合には、一の指紋パターン画像と他の指紋パターン画像（ともに２値画像）とを画素毎に比較して、画素毎の両パターンの差分の絶対値を算出し、それを全画素について足し合わせたものを評価値とすることができる。この場合、一の指紋パターン画像と他の指紋パターン画像とが完全一致した場合には、評価値は「０」となる。その他、特徴点（マニューシャ）を用いた方法や、周波数解析スペクトルを用いた方法等、公知の各種認証アルゴリズムを用いてこのような評価値を算出することができる。
【００２６】
次に、ステップＳ３において、照合部５で照合された結果は、照合部５から表示部６に送られて、被認証者に対して表示される（Ｓ４）。
【００２７】
ステップＳ３における照合の結果、照合部５で被認証者があらかじめ記憶部４に記憶された、あらかじめ登録された者（以下、登録者と記す）であると判定された場合には、被認証者から取得された認証情報、および、照合の結果、被認証者とみなされた登録者に対応した複数の登録認証情報が認証情報選択部である認証情報選択部７へ送られる。
【００２８】
認証情報選択部７では、送られてきた被認証者から取得された認証情報、および、照合の結果、被認証者とみなされた登録者に対応する複数の登録認証情報において各認証情報間の評価値を算出するとともに、算出された評価値から後述する方法で組み合わせ毎にそのばらつき度合いを示す距離値を算出し（Ｓ５）、距離値にもとづいて被認証者から取得された認証情報および照合の結果、被認証者とみなされた登録者についてあらかじめ登録された複数の登録認証情報から、所定の関係にある認証情報の組み合わせを選択して新たな登録認証情報として、記憶部４に更新記憶させる（Ｓ６）。
【００２９】
この認証情報選択部７での認証情報の選択および更新記憶動作（Ｓ５およびＳ６）について、さらに詳細に説明する。図３は本発明の実施の形態における認証装置１の認証情報選択部７の動作ステップを示すフローチャートである。なお、ここでは説明を簡単にするために、登録者毎に３つの登録認証情報があらかじめ記憶部４に記憶されているものとして説明を行う。
【００３０】
図３において、まず、認証情報選択部７は、照合部５において照合に用いられた被認証者から取得された認証情報と、比較照合の結果、被認証者であるとみなされた登録者の３つの登録認証情報との計４つの認証情報を、照合部５から取得する（Ｓ１０）。
【００３１】
次に、認証情報選択部７では、取得された４つの認証情報から、任意の３つの認証情報を選択する（Ｓ１１）。この選択には、４Ｃ３＝４通りの方法があるが、順次、すべての選択を行う。
【００３２】
次に、認証情報選択部７では、選択された３つの認証情報について、それぞれの各認証情報間の評価値および距離値を算出する（Ｓ１２）。評価値の算出方法は、前述の通りであり、ステップＳ１１で選択された各認証情報間の評価値すべてを算出する。例えば、３つの認証情報が選択された場合には、３つの評価値が算出される。なお、この評価値の演算は、認証情報選択部７で行ってもよいし、前述の選択された３つの認証情報を一端照合部５に送り、評価値の算出を照合部５に行わせてから、その結果を認証情報選択部７が受け取る構成であってもよい。
【００３３】
次に、認証情報選択部７は選択された認証情報の距離値を算出する。距離値の算出について詳細に説明する。距離値とは、前述したように、選択された各認証情報間の評価値のばらつき度合いを示す値であり、実用的には、評価値をそれぞれ足し合わせた値を用いることができる。例えば３つの認証情報が選択された場合には、算出された３つの評価値の和を距離値とする。すなわち、距離値はステップＳ１１で選択された認証情報の組み合わせ毎に１つ算出される。
【００３４】
次に、認証情報選択部７は、すべての認証情報の組み合わせについて、評価値および距離値の演算を行ったか否かを判定する（Ｓ１３）。すべての認証情報の組み合わせについて評価値および距離値が演算された場合には、ステップＳ１４に進み、演算されていない場合には、再度ステップＳ１１に戻って新たな認証情報の組み合わせを選択する。
【００３５】
次に、認証情報選択部７は、後述する要件１および要件２の、２つの要件を満たす認証情報の組み合わせを選択して、記憶部４に登録認証情報として登録する（Ｓ１４）。図４は、これらの要件を説明するための概念図である。
【００３６】
まず、要件１について説明する。前述のように、４つの認証情報の中から３つの認証情報を登録認証情報として選択する場合、４通りの選択方法があるが、例えば、ステップＳ１１においてＡ，ＢおよびＣの３つの認証情報が選択されたとき、認証情報Ａと認証情報Ｂとから算出される評価値をＡＢと記し、同様に、認証情報Ｂと認証情報Ｃとから算出される評価値をＢＣ、認証情報Ｃと認証情報Ａとから算出された評価値をＣＡと記すと、ＡＢ＋ＢＣ＋ＣＡの値、すなわち距離値が４通りの組み合わせの中で最大になることである。すなわち、評価値間のばらつきが大きいことが要件であるということもできる。
【００３７】
次に、要件２は、認証情報Ａ、認証情報Ｂおよび認証情報Ｃが互いに一致して認証可能とみなされること、いいかえれば、評価値ＡＢ、ＢＣおよびＣＡのそれぞれが、すべて認証可能とみなされる閾値ＴＨの範囲内にあることである。
【００３８】
これらの要件１および要件２の２つの要件を満たす認証情報の組み合わせを選択して、２つの要件を満たす場合に、その３つの認証情報を、新たな登録認証情報として、記憶部４に記憶させ、認証情報選択部７の動作は終了する（Ｓ１４）。なお、実用的には、要件２における評価値を先に算出して、要件２を満たさない認証情報の組み合わせについては、要件１の判定を行わずに、ステップＳ１１に戻って、異なる組み合わせの認証情報についての要件判定を行う構成とすれば、より処理の迅速化を図ることができるので望ましい。
【００３９】
このような構成とすることにより、常に互いの評価値の和（距離値）がもっとも大きくなる、すなわちばらつき度合いの高い組み合わせで、かつ相互に認証が可能な組み合わせの認証情報が選択されるので、情報取得部２から取得される指紋パターンに、多少かすれ等があったり、傷があったような場合でも、登録認証情報として記憶部４に登録され得るので、被認証者から取得した指紋に、かすれ、つぶれ等があるような場合でも、より高い認証率を実現できる、すなわち、外乱に強くロバストな認証装置を実現できる。また、このような構成とすることにより、被認証者から取得される指紋パターンの経年変化等にも強い認証装置を実現することができる。
【００４０】
また、上述の例では、記憶部４に記憶された指紋パターンを更新登録する際を例として示したが、本発明の実施の形態の認証装置１によれば、認証可能な者の指紋パターンを複数回取得して、記憶部４に登録認証情報として新規登録する際にも、同様の処理を行うことで、より高い認証率を実現できる登録認証情報を登録することが可能である。次に本発明の実施の形態における認証装置１における登録認証情報の新規登録時の動作について説明する。
【００４１】
登録認証情報の新規登録を行う際には、図１に戻って、登録されるべき被認証者の指紋パターンが情報取得部２で複数回取得され、取得された指紋パターンのそれぞれから対応する認証情報が認証情報算出部３で算出されると、算出されたすべての認証情報は認証情報選択部７に送られる。認証情報選択部７では、前述の図３のステップＳ１０〜Ｓ１４に示したような処理を行って、所定の数選択された認証情報を、記憶部４に登録認証情報として登録させる。
【００４２】
このような構成とすることにより、被認証者から取得された認証情報のうち、互いの評価値の和（距離値）がもっとも大きな、すなわちばらつきの大きな組み合わせで、かつ相互に一致すると認証が可能な組み合わせの認証情報を選択して登録認証情報として登録するので、以降の処理において比較照合を行う際に、多少の指の濡れによるつぶれや乾きによるかすれ、傷等の影響に強い、認証率の高い外乱に強い認証装置を実現できる。
【００４３】
なお、本発明の実施の形態においては、認証装置の例として、人の指紋パターンを用いた認証装置を示したが、本発明の認証装置はこれに限定されない。例えば、目の虹彩パターンや、顔のパターン等、様々な生体情報から作成した認証情報を用いた認証装置に適用可能であることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明の認証装置は、認証情報のうち、互いの評価値のばらつきの大きな組み合わせで、かつ相互に一致すると認証が可能な組み合わせの認証情報を選択して登録認証情報として登録するので、指に傷があったり、かすれやつぶれ等があるような指紋パターンが取得されたような場合にも、より高い認証率を有することのできる、外乱に強い認証装置および認証情報選択方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における認証装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における認証装置の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態における認証装置の認証情報選択部の動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態における認証装置の認証情報選択部での処理を説明するための概念図
【符号の説明】
１  認証装置
２  情報取得部
３  認証情報算出部
４  記憶部
５  照合部
６  表示部
７  認証情報選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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