(57)【要約】【課題】文書処理において、文字間距離より行間距離の方が狭い特殊なレイアウトの原稿の場合においても、正しく行方向を判定し、文字領域を作成する。【解決手段】水平方向と垂直方向の両方で行切り出しを行う。各々の場合において文字領域を作成する。判定対象の空白帯に文字行を挟んで他の空白帯が無いか１つ存在する場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとする。ただし、判定対象の空白帯に文字行を挟んで一方に他の空白帯が存在し、他方に明確な区切り要素か空白セパレータがある場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとしない。空白帯の長手方向と文字領域の行方向とが同じで、かつ空白帯が文字領域を貫通している場合には、その文字領域を棄却しない。最終的に一方を選択して文書処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
文書画像に対して画像処理を行う手段と、画像処理後の文書画像の特徴を抽出する手段と、抽出した特徴に基づいて文字行を切り出す行切り出し手段と、切り出した文字行を統合して文字領域を作成する手段と、文字領域について文字認識などの文書処理を行う文書処理手段とを具備する文書処理装置において、水平方向と垂直方向の両方を行切り出し方向として行切り出しを行う手段と、各々の場合において文字領域を作成する手段と、文字領域に含まれる帯状の白画素領域である空白帯に基づいて最終的に一方の切り出し方向の文字領域を選択する手段とを備えたことを特徴とする文書処理装置。
【請求項２】
判定対象の空白帯に文字行を挟んで他の空白帯が無いか１つ存在する場合は、前記判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとすると判定する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の文書処理装置。
【請求項３】
判定対象の空白帯に文字行を挟んで一方に他の空白帯が存在し、他方に明確な区切り要素か空白セパレータがある場合は、前記判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとしないと判定する手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の文書処理装置。
【請求項４】
空白帯の長手方向と文字領域の行方向とが同じで、かつ空白帯が文字領域を貫通している場合には当該文字領域を棄却しないように判定する手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の文書処理装置。
【請求項５】
文書画像に対して画像処理を行い、画像処理後の文書画像から特徴を抽出し、抽出した特徴に基づいて文字行を切り出し、切り出した文字行を統合して文字領域を作成し、前記文字領域について文字認識などの文書処理を行う文書処理方法において、水平方向と垂直方向の両方を行切り出し方向として行切り出しを行い、各々の場合において文字領域を作成し、前記文字領域に含まれる帯状の白画素領域である空白帯に基づいて最終的に一方を選択して行切り出しを行い、文字行を統合して文字領域を作成することを特徴とする文書処理方法。
【請求項６】
判定対象の空白帯に文字行を挟んで他の空白帯が無いか１つ存在する場合は、前記判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとすると判定することを特徴とする請求項５記載の文書処理方法。
【請求項７】
判定対象の空白帯に文字行を挟んで一方に他の空白帯が存在し、他方に明確な区切り要素か空白セパレータがある場合は、前記判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとしないと判定することを特徴とする請求項６記載の文書処理方法。
【請求項８】
空白帯の長手方向と文字領域の行方向とが同じで、かつ空白帯が文字領域を貫通している場合には当該文字領域を棄却しないように判定することを特徴とする請求項７記載の文書処理方法。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の文書処理方法をコンピュータで実行するための処理手順を記述したコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９記載のコンピュータプログラムを格納した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文書処理装置に関し、特に、多種多様なレイアウトの原稿から、精度良く文字領域を抽出するために、水平方向および垂直方向の両方向の行方向を仮定して文字領域候補を作成し、空白帯を利用して、競合する文字領域候補の一方を選択する文書処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
文書処理装置において文字領域を抽出する方法に、文書要素間のセパレータとして、空白帯を使用する方法がある。セパレータとなる空白帯を抽出する方法として、対象となっている領域内の射影分布を縦または横方向について求め、射影分布中で、ある閾値より小さい区間をセパレータとしている。射影分布を求める際に、実際の画像の黒画素を計数するのではなく、黒画素外接矩形を用いても構わない。文字間距離と行間距離との差に基づいて、文字領域の行方向を決定する方法がある。文字間距離より行間距離の方が広いという一般的な性質に基づいて、行方向を決定する。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。
【０００３】
特許文献１に開示された「行方向判定方法」は、行方向を確実に判定できる方法である。垂直方向に沿った分割線によって文書画像を分割して、水平方向に沿って並んだ第１方向分割領域を生成する。水平方向に沿った分割線によって文書画像を分割して、垂直方向に沿って並んだ第２方向分割領域を生成する。第１分割領域を水平方向に走査して第１方向射影分布を作成する。第２分割領域を垂直方向に走査して第２方向射影分布を作成する。第１方向射影分布と第２方向射影分布とに基づいて文書画像の行方向を判定する。
【０００４】
特許文献２に開示された「文書認識装置」は、文書の構造を解析し、文字を効率良く認識する装置である。文書領域初期化装置で、文書領域オブジェクトを生成する。黒画素外接矩形抽出装置で、連結黒画素成分の外接矩形を抽出する。空白帯抽出装置で、領域オブジェクト内の白画素の帯を空白帯として抽出する。文書領域分割装置で、文書領域を識別・分割する。段落領域分割装置で、文字列の集合である段落を分割する。文字列領域分割装置で、文字の集合である文字列を分割する。文字領域分割装置で、文字領域オブジェクトの属性を初期化する。文字認識装置で、文字領域の文字認識を行う。閉領域分割装置で、空白帯によって分割できない閉領域を識別・分割する。各分割装置において分割された領域を領域オブジェクトとして生成し、隣接あるいは包含関係を属性として持たせることにより、領域分割木を生成し、全領域オブジェクトを分割できなくなるまで分割を行う。
【０００５】
非特許文献１には、空白領域に着目した文書画像の分割法とその識別法が開示されている。さまざまな形式の文書画像（新聞、論文等）を、コンピュータで解析し、それに含まれる情報を抽出、理解、利用することに関する方法である。文書画像領域分割と領域識別は、重要な前処理的な役割を果たす。この領域分割と領域識別の手法についての提案である。領域分割対象画像の白画素に着目し、領域分割に有効な白画素矩形を抽出し、それらによって囲まれる領域を、文書構成領域として抽出する。複雑なレイアウトの文書に対して領域分割が可能である。また、領域識別では、特殊な周辺分布をとり、そのデータをウェーブレット変換に似た変換を施すことにより、識別の難しい表と図の識別ができる。文字領域、表領域、写真領域、図領域の分割ができる。
【特許文献１】特開平11-25213号公報
【特許文献２】特開平11-66230号公報
【非特許文献１】浦田敏道、海老名毅、猪木誠二、井上彰：「空白領域に着目した文書画像の分割法とその識別法」、研究報告「デジタル・ドキュメント」Vol.1997, No.065, 1997-DD-008 (IPSJ-DD97008001)、情報処理学会、1997年7月。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の行切り出し方法には、次のような問題がある。複雑なレイアウトの原稿においては、空白帯が領域全体を横断あるいは縦断する場合を除いて、黒画素が極端に少ない位置はまれであり、射影分布において、空白帯の開始位置および終了位置を示す、黒画素計数結果の明確な変化は起らないので、射影分布によって、部分的な空白領域を検出することは困難である。また、見栄えのレイアウトを意識した、表やリストなどの場合、文字間距離より行間距離の方が広いという性質とは反することがあり、正しい行方向をもつ文字領域を作成することに失敗する。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、文書処理装置の行切り出しにおいて、文字間距離より行間距離の方が狭い特殊なレイアウトの原稿の場合においても正しく行方向を判定し、文字領域を作成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明では、文書画像に対して画像処理を行う手段と、画像処理後の文書画像の特徴を抽出する手段と、抽出した特徴に基づいて文字行を切り出す行切り出し手段と、切り出した文字行を統合して文字領域を作成する手段と、文字領域について文字認識などの文書処理を行う文書処理手段とを具備する文書処理装置に、水平方向と垂直方向の両方を行切り出し方向として行切り出しを行う手段と、各々の場合において文字領域を作成する手段と、文字領域に含まれる帯状の白画素領域である空白帯に基づいて最終的に一方の切り出し方向の文字領域を選択する手段とを備えた構成とした。
【０００９】
また、判定対象の空白帯に文字行を挟んで他の空白帯が無いか１つ存在する場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとすると判定する手段を備えた。また、判定対象の空白帯に文字行を挟んで一方に他の空白帯が存在し、他方に明確な区切り要素か空白セパレータがある場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとしないと判定する手段を備えた。また、空白帯の長手方向と文字領域の行方向とが同じで、かつ空白帯が文字領域を貫通している場合には、その文字領域を棄却しないように判定する手段を備えた。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成したことにより、文字間距離より行間距離が狭い特殊なレイアウトの原稿においても、正しく文字領域を作成することが可能なる。よって、文字領域の抽出精度が著しく向上し、使用感を著しく改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図12を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例は、水平方向と垂直方向の両方で行切り出しを行い、各々の場合において文字領域を作成し、判定対象の空白帯に文字行を挟んで他の空白帯が無いか１つ存在する場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとすると判定し、判定対象の空白帯に文字行を挟んで一方に他の空白帯が存在し、他方に明確な区切り要素か空白セパレータがある場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとしないと判定し、空白帯の長手方向と文字領域の行方向とが同じで、かつ空白帯が文字領域を貫通している場合には、その文字領域を棄却しないように判定し、最終的に一方を選択して文書処理を行う文書処理装置である。
【００１３】
図１は、本発明の実施例における文書処理装置の構成を示す概念図である。図１において、CPU１は、文書処理装置全体を制御する中央演算処理装置である。メモリ２は、プログラムとデータを記憶するROMとRAMである。表示装置３は、CRTやLCDなどのディスプレイ装置である。ハードディスク４は、大容量の不揮発性磁気記憶装置である。キーボード５は、手動による入力装置である。マウスなどの他の入力装置も備えてよい。CD-ROM６は、プログラムやデータを格納したCDからデータなどを読み込む装置である。FDドライブ７は、フロッピディスク装置である。その他の外部記憶装置も備えてよい。通信装置８は、通信回線を介して他の装置と通信するインターフェース回路である。通信回線９は、LANやインターネットなどの通信回線である。文書処理装置10は、本発明の文書処理装置である。この文書処理装置の基本的な構成は、従来の文書処理装置と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００１４】
図２は、本発明の実施例における文書処理装置での行切り出しの例を示す図である。図３は、射影によって空白帯セパレータを抽出できる例と、射影によっては空白帯セパレータを抽出できない例を示す図である。図４は、射影によっては空白帯セパレータを抽出できない部分を具体的に示す図である。図５は、誤った行を統合して文字領域（段落）を構成した例を示す図である。図６は、文字間が行間より広い縦書きと横書きの例を示す図である。図７は、文字間が行間より広い縦書きにおいて、誤った行切り出しを行った例と、正しい行切り出しを行った例を示す図である。図８は、文字間が行間より広い縦書きにおいて、空白帯を求めた結果を示す図である。図９は、枠線がある場合と空白帯に囲まれる場合について、空白帯を求めた結果を示す図である。図10は、文書処理装置で行切り出しを行う処理手順を示す流れ図である。図11は、セパレータとなる空白帯の選択方法を説明する図である。図12は、行間が広い文字領域の場合の選択方法を説明する図である。
【００１５】
上記のように構成された本発明の実施例における文書処理装置の動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、文書処理装置の機能の概要を説明する。図１（ａ）に示す文書処理装置10のCD-ROM６やFDドライブ７から、文書処理プログラムと文書画像のデータを読み込み、メモリ２ハードディスク４に記憶しておく。文書処理プログラムと各ハードウエアによって、文書処理の各機能を実現する。表示装置３とキーボード５により、文書処理装置10を操作して、文書画像からテキストデータなどを得て、文書処理を行う。図１（ｂ）に示すように、文書処理機能の一部をネットワーク上の文書処理装置10に持たせて、クライアント側の文書処理装置10から通信回線を介して処理を依頼するようにしてもよい。
【００１６】
具体的には、まず、何らかの手段で文書画像を入力する。図示していないスキャナーから入力してもよいし、CD-ROM６などから文書画像ファイルを入力してもよい。文書画像に対して２値化や平滑化などの画像処理を行い、さらに、画像の画素密度分布などの特徴を抽出する。特徴に基づいて行切り出しを行う。行切り出しは、水平方向と垂直方向の両方について行う。各々の場合において、文字行を統合して文字領域を作成する。文字領域に含まれる帯状の白画素領域（空白帯）に基づいて、最終的に一方の方向を選択する。選択した方向の文字領域について、文字認識などの文書処理を行う。
【００１７】
次に、図２を参照しながら、基本的な行切り出し方法を説明する。図２（ａ）に示す原稿における黒画素の外接矩形を求めると、図２（ｂ）に示すようになる。求めた外接矩形を、近隣同士を連結していき、行に成長させたものを、図２（ｃ）に示す。これが行切り出し処理であるが、具体的な処理方法は従来周知のものであるので、説明を省略する。外接矩形の成長を、水平方向および垂直方向の両方で実施すれば、水平行と垂直行との両方が切り出される。
【００１８】
次に、図３と図４と図５を参照して、射影によって空白帯セパレータを抽出する方法を説明する。図３（ａ）に、射影によって空白帯セパレータを抽出できる例を示す。図３（ｂ）に、射影によっては抽出不可能な例を示す。図３（ｂ）において空白帯セパレータを抽出できない具体的な位置を、図４に示す。図４に示すように、複雑なレイアウトの原稿の場合、異なる行の文字の外接矩形間の距離が近接する個所がある。距離の近い外接矩形同士を単純に連結していくと、誤った行を生成してしまう。図４（ａ）は、行方向の異なる行同士が近接している場合である。図４（ｂ）は、行方向が同じである行同士が近接している場合である。いずれも、空白領域によって文書要素が分離されている。図５（ｂ）に示すように、誤った行を統合して文字領域（段落）を構成しても、正しい結果は得られない。
【００１９】
次に、図６〜図９を参照しながら、連続する空白領域（空白帯）について説明する。文書画像中において連続する空白領域（空白帯）に注目する。一般的に、文字間よりも行間が広く、行間よりも段落間が広い傾向がある。また、特別な場合を除いて、文字間の空白は、行高さより小さい。すなわち、次の関係がある。
文字間＜行間＜段落間・・・・・（1.1）
よって、文字間より大きい空白が連続しているならば、それは行間か段落間である可能性が高い。したがって、文字間距離として適当なしきい値を設定し、それを越える幅の空白帯を求めてセパレータとし、セパレータをまたがって矩形を統合することを禁じれば、誤った矩形統合を避けることができる。空白帯については、射影や画素矩形の抽出結果から求める方法が既に知られている。詳細は、非特許文献１などに開示されているので省略する。
【００２０】
しかしながら（1.1）で仮定した、「文字間＜行間」に反するレイアウトも存在する。図６に例を示すように、縦書きでも横書きでも、起こりうる現象である。本実施例では縦書きを例に説明するが、本発明は横書きにおいても同様に有効である。図６（ａ）について、行切り出しを行い、文字領域を作成した場合、図７に示すようになる。図７（ａ）は、従来方法に従い、「文字間＜行間」のルールに基づいて行切り出しを行った結果、誤った行方向を選択してしまい、文字領域の生成も誤ってしまった例である。正しくは、図７（ｂ）のように、行切り出しを行って文字領域を生成しなくてはならない。
【００２１】
図７（ａ）と図７（ｂ）との違いは、行切り出し方向の違いである。正しい行切り出し方向を選択すれば、正しく文字領域を抽出できる。よって、行方向として水平と垂直の両方を仮定して、両方の文字領域候補を作成する。作成した文字領域候補において、行方向が異なるが、同じ文字を共有する文字領域候補を見つけ、その競合を解消すればよい。図７（ａ）と図７（ｂ）の場合、図７（ｂ）の文字領域に、図７（ａ）の文字領域が包含されるので、これらの間で競合を解消する。解消手段として、空白帯領域を用いる。空白帯領域は、図４に示すように、文書要素間を分離するために用いられている。
【００２２】
図６（ａ）について空白帯を求めた結果を、図８に示す。図９（ａ）は、図６（ａ）に枠線がある場合について、空白帯を求めた結果である。図９（ｂ）は、図６（ａ）枠線がなくて、空白帯に囲まれている場合について、空白帯を求めた結果である。図７（ａ）と図８を比較すると、空白帯領域の長手方向と行方向とが同じで、かつ、空白帯と空白帯との間隔が近いことがわかる。加えて、文字領域の長さが極端に異なるもの（「奈」「海」の一文字しかない領域と、上下の長い文字領域）が、空白帯に接している。一方、図７（ｂ）と図８を比較すると、空白帯領域の長手方向は、正しい行方向とは異なり、正しい場合は空白帯領域に挟まれる文字領域は存在しないことがわかる。よって、正しい行方向をもつ文字領域を選択するには、
「空白帯領域の長手方向と行方向とが異なる」・・・・・・（1.2）
「空白帯領域に挟まれる文字領域は存在しない」・・・・・（1.3）
という基準に従えばよい。
【００２３】
次に、図10を参照しながら、処理手順を説明する。ステップ１において、スキャナーなどの画像入力機器によって、原稿画像を入力する。ステップ２において、矩形抽出処理として、黒画素の連続する範囲毎に、それと外接する矩形を求める。ステップ３において、検出方向設定処理として、検出方向を水平に設定する。ステップ４において、白帯セパレータ検出処理として、矩形抽出結果に基づいて、帯状に長く続く空白領域を検出する。ステップ５において、検出方向設定処理として、検出方向を垂直に設定する。ステップ６において、白帯セパレータ検出処理として、矩形抽出結果に基づいて、帯状に長く続く空白領域を検出する。ステップ７において、文字領域作成処理として、行切り出しを行い、行を統合し、文字領域を作成する。ステップ８において、同じ文字を共有する、行方向が異なる文字領域候補を抽出し、（1.2）（1.3）のルールに基づいて競合を解消する。
【００２４】
文字領域作成処理を詳しく説明する。ステップ7-1において、水平方向に行を切り出す。ステップ7-2において、行方向が水平方向の行同士を統合し、文字領域を作成する。ステップ7-3において、垂直方向に行を切り出す。ステップ7-4において、行方向が垂直方向の行同士を統合し、文字領域を作成する。
【００２５】
次に、図４と図８と図９と図11を参照しながら、セパレータの選択方法を説明する。図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、空白帯は文書要素の分離（セパレータ）にも用いられる。図８における空白帯は、セパレータではない。セパレータとみなせば、上下の文字は分離され、１行とはならず、正しく文字領域を作成することができない。よって、セパレータとなる空白帯と、セパレータとならない空白帯を区別する必要がある。図11に示すように、セパレータとなる空白帯は、次の通りである。図11のＪ、Ｋのように、
「隣接する空白帯が存在しない」・・・・・（2.1）
すなわち、空白帯Ｊ、Ｋに対して、文字行を挟んで隣接する他の空白帯は存在しない。また、図11のＨの両側にある空白帯のように、
「一方だけに隣接する空白帯がある」・・・・・（2.2）
すなわち、文字行を挟んで隣接する他の空白帯は１つだけである。結局、隣接する空白帯がないか１つだけであれば、その空白帯はセパレータとなる。
【００２６】
一方、セパレータとならない空白帯は、図８と図９より、次のようになる。図９(ａ)のように、
「隣接する空白帯があり、他方は明確な区切り要素である」・・（2.3）
すなわち、文字行を挟んで隣接する空白帯があるが、他方側は枠線のように明確な区切り要素となっている場合は、その空白帯はセパレータとならない。また、図９(ｂ)のように、
「隣接する空白帯があり、他方は空白セパレータである」・・・（2.4）
すなわち、文字行を挟んで隣接する空白帯があるが、他方側は空白セパレータである場合は、その空白帯はセパレータとならない。
【００２７】
空白帯を求めてから、(2.1)に基づいてセパレータを決定し、行切り出し時に用いる。セパレータにならなかった空白帯は、文字領域候補の競合解消時にのみ用いる。空白帯を求めてから、(2.2)に基づいてセパレータを決定し、行切り出し時に用いる。セパレータにならなかった空白帯は、文字領域候補の競合解消時にのみ用いる。
【００２８】
次に、図12を参照しながら、行間が広い文字領域の場合の判定方法を説明する。図12に示すように、行間が広い文字領域の場合、セパレータとならない空白帯が存在することになる。前述の方法に従えば、図12（ａ）は、空白帯の長手方向と行方が同じであるから棄却され、図12（ｂ）が選択される。正しくは、図12（ａ）が選択されるべきである。よって、このような誤判定を避けるためには、空白帯の長手方向が文字領域を貫通する場合には、前述の条件を適用しない、とすればよい。
【００２９】
上記のように、本発明の実施例では、文書処理装置を、水平方向と垂直方向の両方で行切り出しを行い、各々の場合において文字領域を作成し、判定対象の空白帯に文字行を挟んで他の空白帯が無いか１つ存在する場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとすると判定し、判定対象の空白帯に文字行を挟んで一方に他の空白帯が存在し、他方に明確な区切り要素か空白セパレータがある場合は、判定対象の空白帯を文字領域間のセパレータとしないと判定し、空白帯の長手方向と文字領域の行方向とが同じで、かつ空白帯が文字領域を貫通している場合には、その文字領域を棄却しないように判定し、最終的に一方を選択して文書処理を行う構成としたので、文字間距離より行間距離が狭い特殊なレイアウトの原稿においても、正しく文字領域を作成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の文書処理装置は、多種多様なレイアウトの原稿から精度良く文字領域を抽出する文書処理装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例における文書処理装置の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例における文書処理装置での行切り出しの例を示す図である。
【図３】射影によって空白帯セパレータを抽出できる例と抽出不可能な例を示す図である。
【図４】射影によって空白帯セパレータを抽出できない具体例を示す図である。
【図５】誤った行を統合して文字領域（段落）を構成した例を示す図である。
【図６】文字間が行間より広い縦書きと横書きの例を示す図である。
【図７】文字間が行間より広い縦書きにおいて、誤った行切り出しを行った例と正しい行切り出しを行った例を示す図である。
【図８】文字間が行間より広い縦書きにおいて、空白帯を求めた結果を示す図である。
【図９】枠線がある場合と空白帯に囲まれる場合について、空白帯を求めた結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例における文書処理装置で行切り出しを行う処理手順を示す流れ図である。
【図１１】本発明の実施例における文書処理装置でセパレータとなる空白帯の判定方法を説明する図である。
【図１２】本発明の実施例における文書処理装置で行間が広い文字領域の場合の判定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・CPU、２・・・メモリ、３・・・表示装置、４・・・ハードディスク４、５・・・キーボード、６・・・CD-ROM、７・・・FDドライブ、８・・・通信装置、９・・・通信回線、10・・・文書処理装置。
【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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