(57)【要約】【課題】視認性の高い画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明の画像表示装置１は、画像を表示可能な表示部１０，２０と、周囲を撮影可能な撮像部４０と、前記撮像部４０による撮影画像から、周囲の輝度分布を測定する輝度分布測定部５１ｂと、前記輝度分布測定部５１ｂによる測定結果に基づいて、前記表示部１０，２０における表示光量を補正する制御を行う発光量制御部５１ｄと、前記撮像部４０による撮影画像から、人物を認識する人物認識部５１ｃと、を備え、前記発光量制御部５１ｄは、前記人物認識部５１ｃで人物が認識された位置においては、前記表示光量を閾値以下にしないこと、を特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示可能な表示部と、
周囲を撮影可能な撮像部と、
前記撮像部による撮影画像から、周囲の輝度分布を測定する輝度分布測定部と、
前記輝度分布測定部による測定結果に基づいて、前記表示部における表示光量を補正する発光量制御部と、
前記撮像部による撮影画像から、人物を認識する人物認識部と、
を備え、
前記発光量制御部は、前記人物認識部で人物が認識された位置においては、前記表示光量を閾値以下にしないこと、
を特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記表示部は、半球状であって全周に画像を表示可能であり、
前記撮像部は、周囲全周を撮影し、
前記輝度分布測定部は、周囲全周の輝度分布を測定し、前記発光量制御部は、前記表示部における全周を対象として表示光量を補正すること、
を特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像表示装置であって、
前記表示部は、画像を投影する発光部を備え、
前記発光部は、それぞれ独立して光量制御可能な複数の光源が二次元に配設されて構成されていること、
を特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像表示装置であって、
前記発光部は、前記光源が当該発光部の光軸中心から放射状に配設されていること、
を特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル画像等を表示する画像表示装置として、半球状の表示部を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０１９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に表示装置は、表示部が半球状のものに限らず、外光の影響を受ける。外光が強いと表示部表面での反射光が強くなり、表示のコントラストが低下して視認性が悪化する。デジタルカメラ等の平面ディスプレイでは、外部の明るさに応じて光量を増減させるものがあるが、表示部が曲面状等で外光の照射が不均等になるディスプレイの場合は、一律の光量増減制御では対応できない。
【０００５】
本発明の課題は、視認性の高い画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、画像を表示可能な表示部（１０，２０）と、周囲を撮影可能な撮像部（４０）と、前記撮像部（４０）による撮影画像から、周囲の輝度分布を測定する輝度分布測定部（５１ｂ）と、前記輝度分布測定部（５１ｂ）による測定結果に基づいて、前記表示部（１０，２０）における表示光量を補正する制御を行う発光量制御部（５１ｄ）と、前記撮像部（４０）による撮影画像から、人物を認識する人物認識部（５１ｃ）と、を備え、前記発光量制御部（５１ｄ）は、前記人物認識部（５１ｃ）で人物が認識された位置においては、前記表示光量を閾値以下にしないこと、を特徴とする画像表示装置（１）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置（１）であって、前記表示部（１０，２０）は、半球状であって全周に画像を表示可能であり、前記撮像部（４０）は、周囲全周を撮影し、前記輝度分布測定部（５１ｂ）は、周囲全周の輝度分布を測定し、前記発光量制御部（５１ｄ）は、前記表示部（１０，２０）における全周を対象として表示光量を補正すること、を特徴とする画像表示装置（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像表示装置（１）であって、前記表示部（１０，２０）は、画像を投影する発光部（３３）を備え、前記発光部（３３）は、それぞれ独立して光量制御可能な複数の光源が二次元に配設されて構成されていること、を特徴とする画像表示装置（１）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像表示装置（１）であって、前記発光部（３３）は、前記光源が当該発光部（３３）の光軸中心から放射状に配設されていること、を特徴とする画像表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、視認性の高い画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である画像表示装置の外観斜視図である。
【図２】画像表示装置の概念的な縦断面図である。
【図３】画像表示装置１の機能ブロック構成図である。
【図４】画像投影部における表示素子およびバックライトの説明図である。
【図５】画像撮影部による撮影画像と輝度分布測定部による輝度分布を検出する単位領域の説明図である。
【図６】撮影画像、輝度分布及び発光量を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である画像表示装置１の外観斜視図である。図２は、画像表示装置１の概念的な縦断面図である。図３は、画像表示装置１の機能ブロック構成図である。図４は、画像投影部３０における表示素子３２およびバックライト３３を示す説明図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はバックライト３３の平面図である。図５は、画像撮影部４０による撮影画像と輝度分布測定部５１ｂによって輝度分布を検出する単位領域１０１を説明する図である。図６は、撮影画像、輝度分布及び発光量を説明する図である。
【００１１】
画像表示装置１は、半球状のスクリーン２０の周方向全周（周囲３６０°）に画像を表示可能であると共に、全周囲（３６０°）を撮影した撮像情報に基づいてスクリーン２０の表示の明るさを部分によって変更（以下、シェーディング補正と呼ぶ）し、表示の視認性を向上可能に構成されているものである。なお、この構成については後述する。
【００１２】
図１、図２に示すように、画像表示装置１は、直方体状の中空部材である基部筐体１Ａに、表示部１０と、画像撮影部４０と、制御装置５０と、を備えて構成されている。
表示部１０は、スクリーン２０と、画像投影部３０と、を備えている。
スクリーン２０は、所定厚さの透明素材（アクリル等の樹脂やガラス）によって中空半球面体のドーム状に形成され、その内周面に、内部から照射される画像光を乱反射するスクリーン層（図示せず）を備えている。
スクリーン２０の外周面には、タッチパネル２１（図３参照、図１および２には示さず）が設けられている。
【００１３】
タッチパネル２１は、ユーザがスクリーン２０の表面を指で接触することによって、画像表示装置１を操作するための操作信号を出力する。
タッチパネル２１は、後述画像投影部３０による画像の投影範囲（スクリーン２０の表示領域）上に格子状に区切られた微細な入力領域を有しており、ユーザがこのタッチパネル２１上を指やタッチペンで接触（タッチ操作、なぞり操作）すると接触位置にある入力領域がオンされる。
タッチパネル２１は、オンされた入力領域のタッチパネル２１上における位置を特定する情報、たとえば座標値をタッチパネル２１の操作信号として後述する制御回路５１へ出力する。
なお、タッチパネル２１と基部筐体１Ａの内部に設けられた制御装置５０とを結ぶケーブルは、後述する画像投影部３０による画像の投影を妨げないように、スクリーン２０と基部筐体１Ａとの接合面から基部筐体１Ａの内部に配線される。
【００１４】
画像投影部３０は、投影レンズ３１と、表示素子３２と、バックライト３３と、投影駆動部３４とが一体に構成され、基部筐体１Ａの内部の、スクリーン２０の半球面体の中心軸上付近に配置されている。
投影レンズ３１は、たとえば投影角がほぼ１８０°の魚眼レンズであり、後述する表示素子３２が生成した光像をスクリーン２０の内壁面に向けて投影する。
表示素子３２は、たとえば透過型の液晶パネル等により構成され、投影駆動部３４からの駆動信号によって駆動されて、画素ごとの液晶層の光の透過率を変化させた画像を形成する。
【００１５】
バックライト３３は、図４に示すように、基板３３ｂ上に複数のＬＥＤ３３ａを全体として均一な発光量の面光源となるように二次元に配列して構成されている。バックライト３３は、表示素子３２の背面側に、表示素子３２に照射光を照射するように隣接して配設されている。そして、バックライト３３は、制御装置５０における制御回路５１からの制御信号に応じて投影駆動部３４により供給される電流に応じた明るさで、表示素子３２を照明する。
【００１６】
ＬＥＤ３３ａの基板３３ｂ上への配置は、碁盤の目状に直交する座標の交点上に配設しても良いが、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、輝度分布測定部５１ｂにおいて輝度分布を検出する単位領域１０１と対応して、放射状に配設されている。これにより、単位領域１０１と対応して光量制御するための回路構成が容易となっている。
【００１７】
上記のように構成されたバックライト３３は、発光量制御部５１ｄの制御によって個々のＬＥＤ３３ａの光量を独立して変化させることで、輝度分布測定部５１ｂにおいて輝度分布を検出する単位領域１０１と対応した領域の光量を変化させることができ、これを用いて表示面内の輝度分布を任意に調整可能となる。
【００１８】
投影駆動部３４は、後述する制御回路５１からの制御信号に応じて、表示素子３２を制御駆動（画像処理部５１ａにより生成された投影画像データに応じて表示素子３２の駆動信号を生成）する。また、投影駆動部３４は、後述する制御回路５１における発光量制御部５１ｄからの制御信号に応じてバックライト３３を制御駆動（電流供給を制御してバックライト３３の明るさを調整）する。
【００１９】
上記構成の画像投影部３０は、制御回路５１からの情報に基づいて投影駆動部３４によって制御駆動され、バックライト３３の照明光を表示素子３２が画像信号に応じて変調して光像を生成し、その光像を投影レンズ３１がスクリーン２０の内壁面の略全域（後述する画像撮影部４０におけるＰＡＬレンズ４１部分を除いて）に投影する。
【００２０】
そして、上記スクリーン２０と画像投影部３０とから成る表示部１０は、画像投影部３０から投影された光像を、スクリーン２０が、内周面のスクリーン層で画像投影部３０から投影された光像を外部から観察可能な画像として表示する。
なお、画像投影部３０におけるバックライト３３は、本実施形態においてシェーディング補正に対応するように構成され、また、制御されるが、これらについては後述する。
【００２１】
画像撮影部４０は、画像表示装置１の外部を全方位（水平方向に３６０度）撮影可能な光学系、たとえばＰＡＬ（Ｐａｎｏｒａｍｉｃ  Ａｎｎｕａｌ  Ｌｅｎｓ）を備える小型カメラであり、スクリーン２０の半球面体の頂部に設けられている。
画像撮影部４０は、ＰＡＬレンズ４１と、撮影レンズ４２と、撮像素子４３とを備えている。
【００２２】
ＰＡＬレンズ４１は、たる型の透明体からなり、一点鎖線で示す軸線Ｚのまわりに凸形状に形成された外周面４１ａと、上端面４１ｂと下端面４１ｃとを有している。上端面４１ｂは凹状の湾曲面で、透明体内を通過してこの到達する光に対しては凸形状の反射面として作用する。下端面４１ｃは軸線Ｚと垂直な平面で、透明体内を通過してこの面に到達する光に対してレンズ面（屈折面）として作用する。
【００２３】
外周面４１ａは軸線Ｚと垂直な平面によって、上方外周面４１ｒと下方外周面４１ｍとに分割され、上方外周面４１ｒは周囲の３次元像が入射する面でレンズ面（屈折面）として作用し、下方外周面４１ｍは上方外周面４１ｒから入射し透明体内を通過してこの面に到達する光に対して凹面状の反射面として作用する。
【００２４】
上記構成のＰＡＬレンズ４１では、その周囲の３６０度の円筒空間Ｐの３次元像は、上方外周面４１ｒのなす空間角の幅で取り込まれる。上方外周面４１ｒを通ってＰＡＬレンズ４１内に入射した光は、対向する下方外周面４１ｍで反射して、次に上端面４１ｂで反射して、下端面４１ｃより射出される。このとき、下端面４１ｃから射出された光束はＰＡＬレンズ４１内に虚像を結ぶ。
【００２５】
撮影レンズ４２は、たとえばリレーレンズにより構成され、後述するようにＰＡＬレンズ４１により虚像を結んだ画像表示装置１の周囲の３６０度方向からの光束を正立像として撮像素子４３に結像させる。
撮像素子４３は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等により構成され、ＰＡＬレンズ４１および撮影レンズ４２を介して撮像面に結像した像を撮像して、画像信号をケーブル６０を介して後述する制御装置５０に出力する。図５（ａ）に、撮像素子４３による撮像の一例を示す。
【００２６】
上記画像撮影部４０は、画像投影部３０からスクリーン２０へ画像投影を極力妨げないように小型に構成されている。また、画像撮影部４０への電力供給および画像撮影部４０からの画像信号の送信を行うためのケーブル６０（図２）は、画像投影部３０によるスクリーン２０への画像投影の妨げにならない程度に細いケーブルを用いる。なお、ケーブル６０を用いて画像信号を制御装置５０へ送信するものに代えて、無線通信により画像信号を制御装置５０へ送信してもよい。
【００２７】
制御装置５０は、図３に示すように、制御回路５１と、画像メモリ５２と、外部インタフェース５３と、カードインタフェース５４と有している。
制御回路５１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて、画像処理装置１の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御プログラムは、制御回路５１内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。制御回路５１は、画像撮影部４０および表示部１０（画像投影部３０）の駆動を制御する。
【００２８】
制御回路５１は、画像処理部５１ａと、輝度分布測定部５１ｂと、人物認識部５１ｃと、発光量制御部５１ｄと、を機能的に備える。
画像処理部５１ａは、画像撮影部４０から入力した画像信号に対して種々の画像処理を施して投影画像データを生成する。また、画像処理部５１ａは、画像メモリ５２に記録されている画像データに基づいて、表示部１０による表示画像データ（画像投影部３０によりスクリーン２０に画像を投影するための投影画像データ）を生成する。
【００２９】
輝度分布測定部５１ｂは、撮影時において画像処理部５１ａにより生成された画像データから、撮像画像の輝度分布情報を検出する。この輝度分布情報は、後述するシェーディング補正に用いられる。
人物認識部５１ｃは、公知の顔検出処理等により、画像表示装置１の外部周辺の人物（観察者）を検出するとともに、その位置を検出する。
【００３０】
発光量制御部５１ｄは、輝度分布測定部によって検出された輝度分布情報に基づいて、後述するシェーディング補正制御を行う。なお、シェーディング補正に係る画像処理部５１ａおよび輝度分布測定部５１ｂの機能については、後に詳述する。
【００３１】
外部インタフェース５３は、たとえば画像表示装置１に電子カメラやパーソナルコンピュータなどの外部機器を接続するＵＳＢインタフェースである。画像表示装置１は、外部インタフェース５３を介して外部機器から画像ファイルなどを入力する。
カードインタフェース５４は、メモリカード７０が着脱可能なインタフェースである。カードインタフェース５４は、制御回路５１の制御に基づいて、画像ファイルをメモリカード７０に書き込んだり、メモリカード７０に記録されている画像ファイルを読み出すインタフェース回路である。
メモリカード７０はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。
【００３２】
画像メモリ５２は、たとえばハードディスク等の不揮発性メモリである。画像メモリ５２には、外部インタフェース５３やカードインタフェース５４を介して外部機器やメモリカード７０から入力した画像ファイルなどが記録されている。
【００３３】
上記のように構成された制御装置５０は、ユーザによる前述したタッチパネル２１の操作入力に基づいて、投影駆動部３４を制御して記録媒体等（画像メモリ５２、外部インタフェース５３を介した外部機器、カードインタフェース５４に接続されたメモリカード等）が保持する種々画像を表示部１０におけるスクリーン２０に表示する。
また、画像撮影部４０によって画像表示装置１の外部周辺を撮像し、その撮像をスクリーン２０に表示し、指令に応じて記録媒体等に記録する。
【００３４】
さらに、制御装置５０は、表示部１０による画像表示時において、画像撮影部４０によって画像表示装置１の外部周辺を撮像し、その撮像情報に基づいて表示の明るさを部分毎に変更するシェーディング補正を行う。
【００３５】
つぎに、このシェーディング補正について詳細に説明する。
まず、画像撮影部４０は、表示部１０による画像表示時において、画像表示装置１の外部周辺を撮像して撮像情報を得る。
この、画像撮影部４０による撮像情報の取得（画像表示装置１の外部周辺の撮像）は、画像表示に先立ってまたは画像表示開始と同時に行う。その後の画像表示中は、予め定めた時間毎に行って制御情報を更新する。また、画像表示中において撮像を継続し、情報を常にフィードバックする構成としても良い。ここでは、図５（ａ）に示す画像が撮像されたものとする。
【００３６】
輝度分布測定部５１ｂは、図５（ｂ）に示すように、撮影された画像範囲１００を周方向に等角度：θ間隔で扇状の単位領域１０１に分割し、その分割した各々の単位領域に含まれる画素の輝度レベルの平均値を算出する。
なお、単位領域１０１の角度：θは、たとえば５°とするが、図５（ｂ）は、煩雑さを避けるためにθ＝１０°で示してある。
【００３７】
算出した各単位領域１０１の輝度平均値は、図６（ｂ）に示すように、画像において日射の当たっている建物等の面積が大きい箇所Ｂｒでは高くなり、日陰の建物等の面積が大きい箇所Ｄｒでは低くなる。さらに、画像において、人の影Ｐが移りこんでいる部分の輝度も低くなる。
この様子を横軸に角度、縦軸に輝度の平均値を用いたグラフで表現すると図６（ａ）のようになる。図６（ｂ）は、図５（ｂ）に写し込まれた被写体であり、円状の図形を変形させて矩形にしたものである。
【００３８】
また、人物認識部５１ｃは、撮像情報より、人物の顔の検出を行う。そして、人物の顔が検出された場合、その位置情報も把握する。たとえば、図６によると、人物は、約３３０°を中心とした位置に検出されている。
【００３９】
発光量制御部５１ｄは、輝度分布を検出した単位領域１０１と対応する、画像投影部３０におけるバックライト３３の部分領域における明るさ（発光量）を、輝度分布平均値が高い場合にはより高く、低い場合には低く調節するシェーディング補正を行う。
【００４０】
そして、発光量制御部５１ｄは、上記で求めた図６（ａ）に該当する輝度分布に従って、バックライト３３における各ＬＥＤ３３ａの発光量を調節する。
具体的には、ある領域すなわち図６（ａ）においては横軸のある範囲、図５（ａ），（ｂ）においてはある角度の範囲の扇状の部分に対応するＬＥＤ３３ａの発光量を、図６（ａ）の輝度分布平均値が高い場合にはより高く、低い場合には低く調節する。
図６（ｃ）はバックライト３３の発光量を示したものであり、横軸は位置を示す。図示するように、発光量は、輝度の高い領域のスクリーン２０による画像表示が明るく、輝度が低い領域のスクリーン２０による画像表示が暗くなるように調整される。
【００４１】
これは切片を持った（最低値が０ではない）比例関係とし、輝度平均値がある所定値より低くてもＬＥＤ３３ａは一定の輝度で発光するものとする。
このように、画像投影部３０におけるバックライト３３の発光量の分布を制御することによって、スクリーン２０の明るい方向に向いた面では表示における発光量が増加して、視認性が良くなる。また、スクリーン２０の暗い方向に向いた面では、無用な発光量を増加させないので省電力が可能となる。
【００４２】
ここで、人物認識部５１ｃにおいて人物の顔が検出された部分については、輝度分布に対応するように発光量を調整すると、図６（ｃ）の点線Ａで示すように、人物Ｐの位置において発光量が減少する。人物Ｐが検出されている位置は、人物Ｐがスクリーン２０を覗き込んでいる位置であるので、この部分の表示輝度を下げすぎてしまうと視認性が悪くなる。このため、この部分について、本実施形態では他の領域と異なる制御を行う。
【００４３】
すなわち、人物認識部５１ｃによって人物Ｐが検出されると、その検出された人物Ｐの顔を中心としてたとえば±４５°の範囲を修正補正対象領域として、この修正補正対象領域内においては、発光量の下限値ｈを設ける。
【００４４】
そして、輝度分布に対応するように発光量を調整すると、この下限値ｈ以下となる場合（図６（ｃ）の点線Ａで示す部分）については、発光量を下限値ｈより下げないこととする。この下限値ｈは、人が画面を観察する場合に、暗いと感じない輝度である。これにより、人物（鑑賞者）の位置において常に適切な輝度での表示が可能となる。
なお、この閾値は、輝度分布平均値に比例する特性の傾きを緩やかに変更して、輝度分布平均値が低い場合に、発光量が低くなる度合いを減らしても良い。
【００４５】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態における画像表示装置１は、表示部１０による画像表示時において、画像撮影部４０による画像表示装置１の外部周辺の撮像情報から、制御装置５０における輝度分布測定部５１ｂによって領域毎の輝度分布を検出し、その輝度分布に基づいて画像投影部３０におけるバックライト３３の部分領域の発光量を、輝度分布平均値が高い場合にはより高く、低い場合には低く調節する。
【００４６】
これにより、スクリーン２０の明るい方向に向いた面では表示における発光量が増加して、視認性が良くなる。また、スクリーン２０の暗い方向に向いた面では、無用な発光量を増加させず省電力が可能となる。
この際、このように発光量の分布を制御することによって、明るい方向に向いた面では発光量が増加し、視認性が良くなる。
【００４７】
一方、周囲光の明るさとは別に、人物がスクリーン２０を鑑賞している場合には、人物Ｐの頭部により照明光が遮られ、スクリーン２０の表面の輝度が暗くなる場合がある。この場合に、スクリーン２０の表示輝度を下げすぎてしまうと、視認性が悪くなる。
しかし、本実施形態によると、人物認識部５１ｃを設け、周囲の人物Ｐの位置を測定して、人物Ｐが存在する領域では、発光量を下限値ｈより下げないこととする。これにより、人物（鑑賞者）の位置において常に適切な輝度での表示が可能となる。
【００４８】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
上記実施形態では、表示部１０による画像表示時において、画像撮影部４０による画像表示装置１の外部周辺の撮像情報から、輝度分布測定部５１ｂが周方向に所定角度の領域毎の輝度分布を検出し、輝度の高い領域周辺のスクリーン２０による画像表示を明るくするシェーディング補正を行う。しかし、領域の分割はこのような周方向のみに限らず、頂部に向かう高さ方向（画像においては径方向）に分割して構成しても良く、適宜変更可能である。
【００４９】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５０】
１：画像表示装置、２：顔、１０：表示部、２０：スクリーン、３０：画像投影部、３２：表示素子、３３：バックライト、３３ａ：ＬＥＤ、４０：画像撮影部、４３：撮像素子、５０：制御装置、５１：制御回路、５１ｂ：輝度分布測定部、５１ｃ：人物認識部、５１ｄ：発光量制御部、１００：画像範囲、１０１：単位領
【図１】
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【図２】
2013229792.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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