(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の幾何学形状の複数の画素からなるスクリーンセルを多階調画像に敷き詰めるように反復的に適用し、前記スクリーンセルにおいて、前記多階調画像の階調値の上昇に伴って、所定の成長過程に従ってドットを小さい点から大きい塊へと成長させていくハーフトーニング装置であって、
前記スクリーンセルであって、前記成長過程が、前記多階調画像の階調の上昇に伴って所定の最も低い階調範囲にて、第１の画素、第１の画素と主走査方向において隣り合う位置に位置する第２の画素、及び第１の画素と副走査方向において隣り合う位置に位置する第３の画素のみを含む画素群で、ドットが実質的に均等に成長するようなスクリーンセル、を表したスクリーンセルデータと、
前記スクリーンセルデータを用いて、前記多階調画像の各画素の階調値を前記スクリーンセル内の対応する画素のドット情報に変換する処理部とを備えた多階調画像のハーフトーニング装置。
【請求項２】
前記画素群の全画素がドットで完全に埋まった後、前記スクリーンセルの前記画素群以外の画素でドットが成長するように前記スクリーンセルが構成されている請求項１記載のハーフトーニング装置。
【請求項３】
前記画素群に連続的に跨った１塊として前記ドットが成長するように前記スクリーンセルが構成されている請求項１記載のハーフトーニング装置。
【請求項４】
前記スクリーンデータが、
前記スクリーンセル内の複数の画素にそれぞれ対応した複数のガンマ変換セルを有し、各ガンマ変換セルには、前記スクリーンセル内の対応する画素における入力階調値−出力ドット情報特性を表したデータが格納されているガンマテーブルと、
前記多値画像上の所定サイズの画像領域に含まれる多数の画素にそれぞれ対応したインデックスを有し、各インデックスは前記画像領域内の対応する画素に適用すべき前記ガンマテーブル内のガンマ変換セルを指定しているインデックステーブルと
を含み、
前記処理部が、前記入力した多値画像の各画素について、前記インデックステーブル内の対応するインデックスが指定する前記ガンマテーブル内のガンマ変換セルを用いて、前記各画素の階調値に対応するドット情報を決定する請求項１記載のハーフトーニング装置。
【請求項５】
前記各ガンマ変換セルには、前記スクリーンセル内の対応する画素におけるドットの形成位置を指定するドット位置情報が更に格納されている請求項５記載のハーフトーニング装置。
【請求項６】
所定の幾何学形状の複数の画素からなるスクリーンセルを多階調画像に敷き詰めるように反復的に適用し、前記スクリーンセルにおいて、前記多階調画像の階調値の上昇に伴って、所定の成長過程に従ってドットを小さい点から大きい塊へと成長させていく、多値画像のハーフトーニング方法であって、
前記スクリーンセルの前記成長過程は、前記多階調画像の階調の上昇に伴って所定の最も低い階調範囲にて、第１の画素、第１の画素と主走査方向において隣り合う位置に位置する第２の画素、及び第１の画素と副走査方向において隣り合う位置に位置する第３の画素のみを含む画素群で、ドットが実質的に均等に成長するような成長過程であり、
それにより、前記多値画像の各画素の階調値を前記スクリーンセル内の対応する画素のドット情報に変換する多階調画像のハーフトーニング方法。
【請求項７】
所定の幾何学形状の複数の画素からなるスクリーンセルを多階調画像に敷き詰めるように反復的に適用し、前記スクリーンセルにおいて、前記多階調画像の階調値の上昇に伴って、所定の成長過程に従ってドットを小さい点から大きい塊へと成長させていく画像形成装置であって、
前記スクリーンセルであって、前記成長過程が、前記多階調画像の階調の上昇に伴って所定の最も低い階調範囲にて、第１の画素、第１の画素と主走査方向において隣り合う位置に位置する第２の画素、及び第１の画素と副走査方向において隣り合う位置に位置する第３の画素のみを含む画素群で、ドットが実質的に均等に成長するようなスクリーンセル、を表したスクリーンセルデータと、
前記スクリーンセルデータを用いて、前記多階調画像の各画素の階調値を前記スクリーンセル内の対応する画素のドット情報に変換するハーフトーニング処理部と、
前記ハーフトーニング処理部からの前記ドット情報に従ってドットを形成することにより前記多階調画像を再現するドット形成装置とを備えた画像形成装置。
【請求項８】
所定の幾何学形状の複数の画素からなるスクリーンセルを多階調画像に敷き詰めるように反復的に適用し、前記スクリーンセルにおいて、前記多階調画像の階調値の上昇に伴って、所定の成長過程に従ってドットを小さい点から大きい塊へと成長させていくハーフトーニング装置のためのコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記スクリーンセルであって、前記成長過程が、前記多階調画像の階調の上昇に伴って所定の最も低い階調範囲にて、第１の画素、第１の画素と主走査方向において隣り合う位置に位置する第２の画素、及び第１の画素と副走査方向において隣り合う位置に位置する第３の画素のみを含む画素群で、ドットが実質的に均等に成長するようなスクリーンセル、を表したスクリーンセルデータと、
前記スクリーンセルデータを用いて、前記多階調画像の各画素の階調値を前記スクリーンセル内の対応する画素のドット情報に変換する処理部とを備えた多階調画像のハーフトーニング装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムを担持したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項９】
所定の幾何学形状の複数の画素からなり、多階調画像上に敷き詰められるようにして反復的に適用され、前記多階調画像の階調値の上昇に伴って、ドットを小さい点から大きい塊へと成長させていくような成長過程を有するスクリーンセルであって、前記成長過程は、前記多階調画像の階調の上昇に伴って所定の最も低い階調範囲にて、第１の画素、第１の画素と主走査方向において隣り合う位置に位置する第２の画素、及び第１の画素と副走査方向において隣り合う位置に位置する第３の画素のみを含む画素群で、実質的に均等にドットが成長するような成長過程であるスクリーンセル、を表す構造をもったスクリーンデータを記録した機械読み取り可能なデータ記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、多階調画像をドットパターンに変換するためのハーフトーニング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハーフトーニング技術には種々の手法があるが、その中に、所定の幾何学形状の複数画素からなるスクリーンセルを多階調画像に敷き詰めるように反復的に適用し、そのスクリーンセルにおいて、階調値の上昇に伴って、一定の順序に従ってドットを小さい点から大きい塊へと成長させていく手法がある。この手法は電子写真式プリンタで好んで用いられている。この種の従来の技術として、図１に示すように十字形の５画素＃１〜＃５からなるスクリーンセル１００において、図中番号で示した順序でドットを成長させるものが、特開平５−２８４３４３号に開示されている。すなわち、まず、中央の画素＃１からドット成長が開始され、中央の画素＃１が全てドットで埋まると、次にその上側の画素＃２、続いて下側画素＃４、次に右側画素＃３、そして最後に左側画素＃５という順序でドット成長が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来技術におけるドット成長の順序は、まずスクリーンセル内の中央の画素でドット成長が開始され、この中央画素が全てドットで埋まった後に、周囲の画素にドット成長が移っていくというものである。このドット成長の順序は、中間調を良好に再現する目的においては好適なものである。
【０００４】
しかし、テキストや線画などに含まれる細い線、特に低濃度の細線、を再現する目的には、上述の従来技術は好適とはいえない。例えば、図９（Ａ）に示すような、元画像上のいずれも低濃度の１画素幅の細線２１と２画素幅の細線２３とを、図１に示した従来の手法でドットパターンに変換すると、図９（Ｃ）に示すようなドットパターン４１及びドットパターン４３になり、いずれのドットパターン４１，４３も、スクリーンセル１００内の中央画素のみに形成されたドット４５、４７から構成される。それらのドット４５，４７のピッチは、例えばドット４５の場合が５画素、ドット４７の場合が２画素又は３画素、というようにかなり大きい。このように、従来技術によれば低濃度の細線は、大きいピッチで点在するドットの列として再現され、それは人の目には、ぼやけた又は消えそうな感じの「線らしきもの」として写ることになる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、中間調を良好に再現できると共に、低濃度の細線を従来より鮮明に再現できるハーフトーニング技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のハーフトーニング装置は、多値画像の全濃度範囲内の所定の最も低い濃度範囲において、画像濃度の上昇に伴って所定の２以上の画素でドットが成長するような入力階調値−出力ドット情報特性をもったスクリーンセルを用い、このスクリーンセルを多値画像に敷き詰めるように反復適用することによって、多階調画像の各画素階調値をドット情報に変換する。
【０００７】
このように低濃度範囲でドットが複数画素で成長するようなスクリーンセルを用いると、中央の１画素のみでドットが成長する図１のようなスクリーンセルを用いた従来技術に比較して、低濃度の細線が、より狭いドットピッチをもったドットパターンに変換されるので、より明確な線として視認されるように再現される。
【０００８】
低濃度範囲にて２以上の画素でドットを成長させる場合、それら２以上の画素で実質的に均等にドットを成長させるようにすることができる。
【０００９】
上記所定の２以上の画素として、画像の主走査方向で異なる位置にある画素を選んだ場合は、副走査方向の細線の再現性が向上し、一方、副走査方向で異なる位置にある画素を選んだ場合は、主走査方向の細線の再現性が向上する。
【００１０】
また、スクリーンセル内でドットが１塊として成長するようにすれば、従来技術と同様の中間調の再現性が得られる。
【００１１】
好適な実施形態では、上記スクリーンセルを表現したデータとして、スクリーセル内の複数の画素にそれぞれ対応した複数のガンマ変換セルからなり、各ガンマ変換セルには、スクリーンセル内の対応する画素における入力階調値−出力ドット情報特性を表したデータが格納されているガンマテーブルと、多値画像上の所定サイズの画像領域に含まれる多数の画素にそれぞれ対応した多数のインデックスからなり、各インデックスが上記画像領域内の対応する画素に適用すべきガンマテーブル内のガンマ変換セルを指定しているインデックステーブルとを用意している。この２つのテーブルを用いると、多値画像の各画素について、インデックステーブル内の対応するインデックスを参照し、そして、このインデックスが指定するガンマテーブル内のガンマ変換セルを参照するという簡単な方法で、各画素の階調値をドット情報に変換することができる。
【００１２】
また、上記のテーブルの代わりに、上記特性をスクリーンセルに対応したディザ閾値マトリックスを用いることもできる。
【００１３】
好適な実施形態では、本発明のハーフトーニング装置が専用ハードウェア回路で実施されているが、代わりにコンピュータを用いてソフトウェア的に実施することもできる。その場合、コンピュータプログラムは、ディスク型ストレージ、半導体メモリおよび通信ネットワークなどの各種の媒体を通じてコンピュータにインストールまたはロードすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかるハーフトーニング回路で用いるスクリーンセルと、そのセル内でのドットの成長順序を示している。
【００１５】
このスクリーンセル２００は図１に示した従来のスクリーンセル１００と同様に、十字形に並んだ５つの画素＃１〜＃５から構成され、ドットの最小サイズは１画素を画像スキャンの主走査方向に５分割した１つである。しかし、ドット成長順序は従来のそれとは異なる。すなわち、図中番号で示すように、まず中央画素＃１の右端で最初のドットが形成され、次に右側画素＃３の左端で２番目の画素が形成され、以後、この２つのドットを中心にして、その左隣及び右隣へ順次にドットが付加されていく。要するに、ドット成長の初期段階（つまり、画像の濃度が最も低い範囲）では、中央画素＃１と右側画素＃３との境界個所を起点にして、その主走査方向両側へ（つまり中央画素＃１と右側画素＃３へ）実質的に均等にドットが成長していくのである。そして、中央画素＃１と右側画素＃３の双方が完全にドットで埋まると、その後は（つまり、画像の濃度がある程度高くなった後は）、図１に示した従来技術と同様に、上側画素＃２でその画素の中央からドットが成長し、上側画素＃２がドットで完全に埋まると、次に下側画素＃４で同様に中央からドットが成長し、下側画素＃４がドットで完全に埋まると、最後に左側画素＃５で同様にドットが成長する。
【００１６】
図３は、このドット成長順序を、各画素についての入力階調値に対する出力ドット幅との関係を示したグラフで表現したものである。
【００１７】
図３に示すように、入力階調値の上昇に伴って、低濃度の範囲では、中央画素＃１と右側画素＃３で実質的に均等にドットが成長していく。（なお、図２に成長順序を示したように、実際は中央画素＃１の方が右側画素＃３より１ドット分だけ先行してドットが成長するが、大局的に見れば均等な成長である。変形例として、このような順序差をつけずに、例えば図２で１番と２番のドットを同時に、次に３番と４番のドットを同時にというように、中央画素＃１と右側画素＃３の双方で完全に均等にドットを成長させてもよい。）このように、最も低濃度の範囲では、中央画素＃１と右側画素＃３という隣り合う２つの画素に連続的に跨って１塊のドットが成長していく。この低濃度範囲では、中央画素＃１と右側画素＃３の境界を中心としてドット成長するので、そのドットは中央画素＃１よりも１／２画素分だけ右へずれた場所に位置することになる。入力階調値がさらに上昇して中濃度範囲に入ると、以後、最大濃度に達するまで、上側画素＃２、下側画素＃４及び左側画素＃５の順で個別にドットが成長していく。
【００１８】
本発明の実施形態では、図２及び図３に示したドット成長の順序が採用可能な唯一の順序ではなく、別の種々の順序を採用することができる。その一例として、図４に示すように、高濃度範囲において、下側画素＃４と左側画素＃５で実質的に均等にドットを成長させてもよい。例えば、図２で１６番、２１番、１７番、２２番、…、２０番、２５番の順序で、階調値上昇に伴ってドットを付加していくのである。
【００１９】
どのような成長順序を採用するにしても、低濃度範囲ではスクリーンセル２００内の複数の画素に跨ってドットを成長させることが肝要である。中間調を良好に再現する目的からは、１つの核を中心にした１塊としてドットを成長させることが好ましい。よって、中央画素＃１とそれに隣接する少なくとも１つの画素とに連続的に跨るようにドットを成長させることが好ましい。
【００２０】
図５は、図２及び図３に示したスクリーンセル２００及びドット成長順序を採用した、本発明の一実施形態にかかる電子写真式プリンタ用のハーフトーニング回路１の全体構成を示す。図６及び図７は、この回路１に搭載されるインデックステーブル７及びガンマテーブル９の構成をそれぞれ示す。
【００２１】
ハーフトーニング回路１は、例えばＳＲＡＭを用いた内部メモリ３３と、ハードウェアロジック回路である処理部５とを有する。内部メモリ３には、インデックステーブル７及びガンマテーブル９の２つのテーブルが格納されている。処理部５は、例えばＤＲＡＭを用いた外部のイメージメモリ１０から元の多階調画像の各画素値（典型的には、１画素の１色成分値が８ビットワードで２５６階調を表現可能）を読み込み、内部メモリ３内のインデックステーブル７とガンマテーブル９を参照することにより、その読み込んだ画素値に対応したドット幅を示す描画レーザパルス幅を決定して、レーザパルス幅信号を出力する。このレーザパルス幅信号に従って、図示しないレーザ印刷エンジンが描画レーザパルスをパルス幅変調し、電子写真方法によって用紙上に着色剤のドットパターンを形成して画像を再生する。
【００２２】
図６に示すように、インデックステーブル６は、画像上の５×５画素領域に対応した５×５個のインデックス１１から構成されている。各インデックス１１は５×５画素領域内の各画素に対応しており、そこには、５×５画素領域に図２に示したスクリーンセル２００を敷き詰めたときに対応画素に適用されるスクリーンセル２００内の画素番号（「＃１」〜「＃５」のいずれか）が格納されている。なお、インデックステーブル６の対応画素領域サイズは使用するスクリーンセルによって決まるものであり、例えば、後述する図１２に示すスクリーンセルを使用する場合には、１３×１３画素領域に対応したインデックステーブルが必要である。
【００２３】
図７に示すように、ガンマテーブル９は、図２に示したスクリーンセル２００内の５つの画素＃１〜＃５に対応する５つのガンマ変換セル１３を有している。各ガンマ変換セル１３には、元画像の画素値（１色成分で８ビットワード）がとり得る２５６階調にそれぞれ対応したドット幅を表した２５６のレーザパルス幅値１５が格納されている。各レーザパルス幅値１５は、図３に示した特性に従がった各入力階調値に対する各出力ドット幅を表している。各ガンマ変換セル１３には、対応する画素内でドットをどの位置に寄せるか（左寄せか、右寄せか、中央寄せか）を指定したドット位置情報１７も格納されている。
【００２４】
図８は、ハーフトーニング回路１の処理部５の動作を示す。
【００２５】
まず、イメージメモリ１０から元画像の各画素の画素値を読み込む（ステップＳ１）。次に、その画素の５×５画素領域内での画素位置を決定する（ステップＳ２）。次に、その画素位置に対応したインデックステーブル７内のインデックス１１から画素番号を読み込む（ステップＳ３）。次に、その画素番号で指定されるガンマテーブル９内の１つのガンマ変換セル１３から、ステップＳ１で読み込んた画素値に対応するでレーザパルス幅値とドット位置情報を読み込む（ステップＳ４）。そして、その読み込んだパルス幅値に相当するパルス幅をもち、かつ読み込んだドット位置情報に対応するパルス位置をもった描画レーザパルスを表したパルス幅信号を出力する（ステップＳ５）。図示しないレーザ印刷エンジンが、そのパルス幅信号に従って描画レーザをパルス幅変調する。以上の動作を、元画像内の全ての画素について繰り返す（ステップＳ６）。
【００２６】
図９は、この実施形態と図１に示した従来技術によるそれぞれのハーフトーニング結果を対比して示している。
【００２７】
既に説明した通り、従来技術によれば、図９（Ａ）に示す元画像の低濃度（例えば２０％）の細線２１、２３は、図９（Ｃ）に示すドットパターン４１、４３に変換される。一方、上記実施形態によれば、同じ細線２１、２３が図９（Ｂ）に示すドットパターン３１、３３に変換される。この図９（Ｂ）に示すドットパターン３１、３３では、それを構成するドット３５、３７のピッチが、図９（Ｃ）に示す従来技術によるドット４５、４７のピッチよりもだいぶ狭くなっている。特に、１ドット幅の細線２１を表した本実施形態のドットパターン３１は、従来のドットパターン４１よりドットピッチが１／２以下に狭まっている。結果として、本実施形態は従来技術よりも、細線をより明確な線として視認されるように再現する能力が高い。一方、中間調の再現能力については、本実施形態も従来技術もほぼ同等である。
【００２８】
図１０は、本発明に従うスクリーンセルの別の実施形態を示している。
【００２９】
このスクリーンセル３００は、図２に示した５画素からなる十字形のスクリーンセル２００の各画素を４画素に分割したものであって、２０個の画素＃１〜＃２０から構成される。このスクリーンセルは、図２のスクリーンセル２００の適用対象である画像の２倍の解像度をもった画像に適用するのに好適である。
【００３０】
図１１は、このスクリーンセル３００におけるドットの成長順序の一例を示したものである。
【００３１】
最も低濃度の範囲では、まず、中央右上の画素＃１とその右隣及び上隣の画素＃２、＃３にて、実質的に均等にドットが成長する。この場合、ドットがこれら３画素＃１〜＃３に連続的に跨って１塊として成長するように、画素＃１、＃３ではドットを右寄せに形成し、画素＃２ではドットを左寄せに形成することが望ましい。この３つの画素＃1〜＃３が完全にドットで埋まると、次に、例えば中央右下画素＃４、中央左上画素＃５、右端上画素＃６及び上端右画素＃７にて、実質的に均等にドットが成長する。この場合も、ドットが１塊として成長するよう、画素＃４、＃５では右寄せ、画素＃６では左寄せにドットを形成することが望ましい。
【００３２】
このように、低濃度の範囲において複数画素で実質的に均等にドットを成長させることにより、低濃度の細線の再現性が向上する。なお、図２に示したスクリーンセル２００では、主走査方向で異なる位置にある２画素＃１、＃３にて均等にドットを成長させた結果、図９に示したように副走査方向（縦）の細線の再現性が向上した。これに対し、図１０及び図１１のスクリーンセル３００では、主走査方向だけでなく副走査方向で異なる位置にある複数画素、例えば画素＃１、＃３、でも均等にドットを成長させるので、副走査方向（縦）の細線だけでなく主走査方向（横）の細線の再現性も向上する。
【００３３】
濃度が或る程度上がった後は、１つの画素がドットで完全に埋まったら次の画素のドット成長を開始させるというように各画素で個別にドット成長を行っても良いし、或いは、図１１に示すように例えば画素＃９〜＃１２のように幾つかの画素で均等にドット成長を行っても良い。要するに、中濃度や高濃度の範囲では、細線の再現性は元々良好であるから、中間調を良好に再現できるような従来の態様でドットを成長させれば良い。
【００３４】
図１２は、本発明に従がう更に別のスクリーンセル４００の構造を示す。図１３は、このスクリーンセル４００に適用されるドット成長順序の一例を示す。
【００３５】
このスクリーンセル４００は、１３個の画素＃１〜＃１３から構成される。図１３に示すように、最も低濃度の範囲では、中央左上寄りに位置する４つの画素＃１〜＃４で実質的に均等にドットを成長させる。これにより、低濃度の縦方向と横方向の細線の再現性が向上する。
【００３６】
上述した実施形態では、いずれも、最初にドットが成長し始める複数の画素でドットが完全に成長しきってから次の画素でのドット成長を開始しているが、必ずしもそうしなければならないわけではない。最初に形成される一塊のドットが安定なサイズに成長すれば（因みに、ドットが非常に小さい段階では、トナー等の着色剤が実際に付いたり付かなかったりと不安定である）、周辺の別の画素でのドット成長を開始することができる。そのような成長パターン例を図１４に示す。これは、図２に示したスクリーンセル２００における一例であるが、最初に画素＃１、＃３で５０％（画素の１／２）だけドットが成長した段階で、次の画素＃２でのドット成長を開始している。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記の実施形態はあくまで本発明の説明のための例示であり、本発明をその実施形態にのみ限定する趣旨ではない。従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な形態でも実施することができるものである。例えば、電子写真式プリンタに限らず、種々のタイプのプリンタや表示装置などにも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のハーフトーニング技術で用いるスクリーンセルと、そのセル内でのドットの成長順序を示した図。
【図２】  本発明の第１の実施形態にかかるハーフトーニング回路で用いるスクリーンセルと、そのセル内でのドットの成長順序を示した図。
【図３】  図２のドット成長順序を、入力画素値に対する出力ドット幅との関係で示した図。
【図４】  別のドット成長順序を、入力画素値に対する出力ドット幅との関係で示した図。
【図５】  図２及び図３に示したスクリーンセル及びドット成長順序を採用した、本発明の一実施形態にかかる電子写真式プリンタ用のハーフトーニング回路１の全体構成を示すブロック図。
【図６】  同実施形態に搭載されるインデックステーブル７を構成を示した図。
【図７】  同実施形態に搭載されるガンマテーブル９の構成を示した図。
【図８】  同実施形態に搭載される処理部５の動作を示したフローチャート。
【図９】  同実施形態と従来技術のそれぞれのハーフトーニング結果を対比して示した図。
【図１０】  本発明に従うスクリーンセルの別の実施形態を示した図。
【図１１】  図１０のスクリーンセルのドット成長順序を、入力画素値に対する出力ドット幅との関係で示した図。
【図１２】  本発明に従うスクリーンセルの更に別の実施形態を示した図。
【図１３】  図１２のスクリーンセルのドット成長順序を、入力画素値に対する出力ドット幅との関係で示した図。
【図１４】  図２のスクリーンセルにおける別のドット成長順序の別の例を示した図。
【符号の説明】
１  ハーフトーニング回路
３  内部メモリ
５  処理部
７  インデックステーブル
９  ガンマテーブル
１００、２００、３００、４００  スクリーンセル
＃１〜＃２０  画素
【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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【図１３】
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【図１４】
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