(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木目導管断面パターンを人為的に作成する方法であって、
三次元空間内に所定の基準軸を定義し、この基準軸を中心軸として年間成長幅を示す同軸円筒を配置した年輪モデルを定義する段階と、
前記年輪モデル内に、前記基準軸からの距離にかかわらずほぼ一定となる散孔材用導管密度分布を定義し、前記基準軸にほぼ沿った方向に伸びる多数の基準導管を、前記散孔材用導管密度分布に応じた密度で配置することにより散孔材用基準導管束モデルを定義する段階と、
前記年輪モデル内に、この年輪モデルの年間成長幅を一周期として前記基準軸からの距離に応じて周期的に変化する環孔材用導管密度分布を定義し、前記基準軸にほぼ沿った方向に伸びる多数の基準導管を、前記環孔材用導管密度分布に応じた密度で配置することにより環孔材用基準導管束モデルを定義する段階と、
前記年輪モデルが定義された空間内に前記基準軸に対する配向性が部分ごとに異なるベクトル場を定義し、前記基準軸にほぼ沿った方向に伸びる多数の基準導管を、前記ベクトル場に沿った方向に伸びる多数の歪曲導管に変換するために、前記基準導管内の変換前の点Ｑから前記歪曲導管内の変換後の点Ｑ′への所定の座標変換式を定義する段階と、
前記散孔材用基準導管束モデルに対して前記座標変換式を適用して散孔材用歪曲導管束モデルを定義する段階と、
前記環孔材用基準導管束モデルに対して前記座標変換式を適用して環孔材用歪曲導管束モデルを定義する段階と、
前記散孔材用歪曲導管束モデルおよび前記環孔材用歪曲導管束モデルを構成する各点に、各導管を認識するのに必要な所定の画素値をもった画素を定義する段階と、
前記年輪モデルを切断するための所定の切断面を定義する段階と、
前記散孔材用歪曲導管束モデルを前記切断面によって切断したときに切断面に位置する画素の集合によって構成されるパターンを散孔材断面パターンとして抽出する段階と、
前記環孔材用歪曲導管束モデルを前記切断面によって切断したときに切断面に位置する画素の集合によって構成されるパターンを環孔材断面パターンとして抽出する段階と、
前記散孔材断面パターンと前記環孔材断面パターンとを合成して合成パターンを形成する段階と、
を有することを特徴とする木目導管断面パターンの作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の作成方法において、
環孔材用基準導管束モデルにおける導管径の平均が、散孔材用基準導管束モデルにおける導管径の平均よりも大きくなるように、各モデルの定義を行うことを特徴とする木目導管断面パターンの作成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作成方法において、
所定のスカラー値を自己相似的に二次元平面上の各点に定義した二次元フラクタル場を用意し、
この二次元フラクタル場の各点のもつスカラー値に応じて、平面上の各点を所定方向に変位させることにより有皺面を生成し、
この有皺面を切断面として用いて、各歪曲導管束モデルの切断を行うことを特徴とする木目導管断面パターンの作成方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の作成方法において、
所定のスカラー値を自己相似的に三次元空間内の各点に定義した三次元フラクタル場を用意し、
歪曲導管束モデルを構成する各点Ｑ′の座標を、前記三次元フラクタル場の対応点のもつスカラー値に応じて変換して点Ｑ″を求め、この点Ｑ″によって揺らぎを含む歪曲導管束モデルを定義し、
この揺らぎを含む歪曲導管束モデルを所定の切断面によって切断することを特徴とする木目導管断面パターンの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木目導管断面パターンを有する印刷物およびエンボス加工品、ならびにそのような木目導管断面パターンの作成方法に関し、特に、壁紙などの建材製品に適用するために、木理を考慮した自然な風合いをもち、かつ、これまでにない斬新な意匠性をもった木目導管断面パターンを人為的に発生させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁紙などの建材製品や、種々の商品のパッケージなどの模様として、木目柄パターンは広く利用されている。このような木目柄パターンをもった印刷物を作成する場合、通常は、天然木の材面をカメラなどで撮影し、この天然木のもつ木目柄パターンをそのまま利用する方法が採られる。また、近年では、印刷分野においてもコンピュータを利用した画像処理技術が普及してきているため、天然木の木目柄パターンをＣＣＤカメラなどで画像データとして取り込み、この画像データに対して、コンピュータを利用して必要な画像処理を施し、処理後の画像データに基づいて印刷を行うという手法も広く行われている。
【０００３】
一般に、木目柄パターンは、年輪パターンと導管断面パターンとを含んでいる。年輪パターンは、樹木の年ごとの成長に合わせて形成されるパターンである。通常は、樹木の成長環境における寒暖の差に基づいて濃淡の差が生じ、この濃淡の差がそのまま年輪パターンとして現れることになる。したがって、１年ごとの周期的な濃淡パターンになる。一方、導管断面パターンは、樹木の導管を切断することによって得られる断面パターンである。導管は、樹木が植物としての生理作用を営むために必要な器官であり、幹から梢に向かって伸びる細い管であり、その断面は細長い楕円状になるのが一般的である。したがって、天然木の板目に現れる木目柄パターンを観察すると、全体的には年輪パターンが認識されるが、細かく見ると、小さな導管断面パターンが多数配置されているのが認識される。
【０００４】
壁紙などでは、上述のような天然木の木目柄パターンの風合いをできるだけ忠実に再現するために、年輪パターンと導管断面パターンとを重畳して木目柄パターンを表現するのが一般的である。通常は、天然木の材面から、年輪パターンと導管断面パターンとをそれぞれ別個に撮影し、別個の版を作成し、印刷時に両者を合成する手法が採られる。年輪パターンと導管断面パターンとは、いずれも印刷によって塩化ビニルシートなどの媒体上に形成されることもあるし、年輪パターンを印刷によって、導管断面パターンをエンボス凹凸構造によって、それぞれ別個に形成することもある。もともと、天然木についての導管断面は凹凸構造を有するため、導管断面パターンをエンボス凹凸構造として形成すれば、より天然木に近い質感が表現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、壁紙などの建材製品に木目柄パターンを利用する場合、従来は、できるだけ天然木に近いパターンを再現することに努力が払われてきた。しかしながら、このように天然木に近い木目柄パターンが多数の工業製品に利用されて一般に普及するようになると、そのパターン自体が陳腐化し、意匠性は低下してくることになる。このため、壁紙などの建材製品には、より斬新な木目柄パターンが求められている。ただし、斬新なパターンであればどのようなパターンでも市場に受け入れられるというわけではなく、あくまでも自然の調和が保たれているパターンでなければ、市場には受け入れられない。結局、人間の感性に自然の安らぎを与えるような自然の風合いを維持しつつ、かつ、これまでの天然木にない斬新な木目柄パターンという、一見したところ二律背反するようなパターンが要求されていることになる。
【０００６】
そこで本発明は、自然の風合いを維持しつつ、かつ、これまでの天然木にない斬新な木目導管断面パターンを有する印刷物およびエンボス加工品、ならびにそのようなパターンの作成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】
【００１０】
(1)  本発明の第１の態様は、木目導管断面パターンを人為的に作成する方法において、
三次元空間内に所定の基準軸を定義し、この基準軸を中心軸として年間成長幅を示す同軸円筒を配置した年輪モデルを定義する段階と、
年輪モデル内に、基準軸からの距離にかかわらずほぼ一定となる散孔材用導管密度分布を定義し、基準軸にほぼ沿った方向に伸びる多数の基準導管を、定義した散孔材用導管密度分布に応じた密度で配置することにより散孔材用基準導管束モデルを定義する段階と、
年輪モデル内に、年間成長幅を一周期として基準軸からの距離に応じて周期的に変化する環孔材用導管密度分布を定義し、基準軸にほぼ沿った方向に伸びる多数の基準導管を、定義した環孔材用導管密度分布に応じた密度で配置することにより環孔材用基準導管束モデルを定義する段階と、
年輪モデルが定義された空間内に基準軸に対する配向性が部分ごとに異なるベクトル場を定義し、基準軸にほぼ沿った方向に伸びる多数の基準導管を、ベクトル場に沿った方向に伸びる多数の歪曲導管に変換するために、基準導管内の変換前の点Ｑから歪曲導管内の変換後の点Ｑ′への所定の座標変換式を定義する段階と、
散孔材用基準導管束モデルに対して座標変換式を適用して散孔材用歪曲導管束モデルを定義する段階と、
環孔材用基準導管束モデルに対して座標変換式を適用して環孔材用歪曲導管束モデルを定義する段階と、
散孔材用歪曲導管束モデルおよび環孔材用歪曲導管束モデルを構成する各点に、各導管を認識するのに必要な所定の画素値をもった画素を定義する段階と、
年輪モデルを切断するための所定の切断面を定義する段階と、
散孔材用歪曲導管束モデルを上記切断面によって切断したときに切断面に位置する画素の集合によって構成されるパターンを散孔材断面パターンとして抽出する段階と、
環孔材用歪曲導管束モデルを上記切断面によって切断したときに切断面に位置する画素の集合によって構成されるパターンを環孔材断面パターンとして抽出する段階と、
散孔材断面パターンと環孔材断面パターンとを合成して合成パターンを形成する段階と、
を行うようにしたものである。
【００１１】
(2)  本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係る木目導管断面パターンの作成方法において、
環孔材用基準導管束モデルにおける導管径の平均が、散孔材用基準導管束モデルにおける導管径の平均よりも大きくなるように、各モデルの定義を行うようにしたものである。
【００１３】
(3)  本発明の第３の態様は、上述の第１または第２の態様に係る木目導管断面パターンの作成方法において、
所定のスカラー値を自己相似的に二次元平面上の各点に定義した二次元フラクタル場を用意し、
この二次元フラクタル場の各点のもつスカラー値に応じて、平面上の各点を所定方向に変位させることにより有皺面を生成し、
この有皺面を切断面として用いて、各歪曲導管束モデルの切断を行うようにしたものである。
【００１４】
(4)  本発明の第４の態様は、上述の第１または第２の態様に係る木目導管断面パターンの作成方法において、
所定のスカラー値を自己相似的に三次元空間内の各点に定義した三次元フラクタル場を用意し、
歪曲導管束モデルを構成する各点Ｑ′の座標を、三次元フラクタル場の対応点のもつスカラー値に応じて変換して点Ｑ″を求め、この点Ｑ″によって揺らぎを含む歪曲導管束モデルを定義し、
この揺らぎを含む歪曲導管束モデルを所定の切断面によって切断するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。本発明の目的は、自然の風合いを維持しつつ、かつ、これまでの天然木にない斬新な木目導管断面パターンを実現することにある。そこで、はじめに、天然木の木目導管断面パターンのもつ性質について簡単に説明しておく。
【００１６】
図１に、ごく一般的な天然木から切り出した材木板を示す。このような材木板の表面には、図示されているような木目模様が見られるが、この木目模様を細かく観察すると、多数の木目導管断面から構成されていることがわかる。たとえば、図１に示す木目模様において、小さな円で囲って示した円形部分領域Ｗを拡大してみると、図２に示すように、多数の楕円状の木目導管断面Ｐからなるパターンが観察できる。このように、一般的な天然木の材木板に現れる木目模様は、木目導管断面パターンによって構成されている。この楕円状の木目導管断面Ｐは、天然木に存在する導管の断面として得られるパターンである。
【００１７】
この木目導管断面Ｐの輪郭線が細長いほぼ楕円状のパターンになることを、図３のモデルで示そう。ここでは、天然木に存在する導管Ｆが完全な円筒形状をしているものとして説明を行うことにする。この導管Ｆは、植物の生命維持に必要な物質の流通路として利用される管であり、植物の成長方向に沿って伸びている。すなわち、天然木の場合は幹に沿った方向に伸びていることになる。このような天然木から材木板を切り出す場合、通常は、より面積の広い板が取れるように幹に沿った方向に切断することになる。したがって、導管Ｆの長手方向軸と切断面Ｃとは、図３に示すように、鋭角をなすのが一般的である。このため、切断面Ｃに現れる導管Ｆの切り口、すなわち、木目導管断面Ｐは、図３の上方に示すように、細長い楕円状の輪郭線をもったパターンになる。
【００１８】
ところで、図２に示した複数の木目導管断面Ｐは、いずれもほぼ長手方向Ｌの方向に沿って細長い楕円になっている。これは、天然木の内部に存在する導管Ｆが、いずれも木の成長方向に向かって伸びているため、近接する導管の断面パターンはいずれも向きがほぼ同じになるためである。したがって、図１に示すような材木板全体についても、表面に存在する多数の木目導管断面のパターンにほぼ共通した長手方向Ｌ（この例の場合は、図の左右に伸びる方向）を定めることができる。
【００１９】
もっとも、このような楕円状の木目導管断面Ｐは、あくまでも切断面Ｃ上に現れた断面のパターンであって、実際の木目導管溝の切り口の部分の形状にすぎない。材木板の表面部分に形成された実際の木目導管溝は、深さのある凹状の溝である。参考までに、この導管溝の深さがどのような分布になるかを検討しておく。いま、図３に示すモデルにおいて、導管Ｆについての３つの横断面Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を考えてみる。図３の下方に示す３つの楕円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、各横断面位置での断面図である。ここで、水平の破線Ｃは、切断面Ｃの位置を示しており、その下のハッチング部分が、切断面Ｃの下方に得られる材木板に形成される導管溝Ｇの内部領域を示している。このモデルから明らかなように、実際の導管溝Ｇの深さは、図の右側が最も浅く、図の左側が最も深くなる。しかも、右から左へゆくにしたがって、深さは徐々に深くなり、深度は右から左へと単調に増加することになる。
【００２０】
なお、上述のモデルでは、導管Ｆを単純な円筒形状のものとして取り扱ったが、実際の導管は、幾何学的に完全な円筒形状をしているものは希であり、自然界のものであるため当然いびつな形状をしているのが普通である。中には、円筒形状（円柱形状）というよりは、根元から梢にゆくにしたがってなだらかに傾斜した円錐形状に近いものもある。実際の天然木の材木板に現れる木目導管断面パターンの一例を図４および図５に示す。このように、実際の天然木の材木板に現れる木目導管断面Ｐは、図２に示すような完全な楕円形状のものではなく、いずれも不規則にいびつな形状のものになる。また、複数の導管が癒着したような部分も観察される。ただ、いずれの木目導管断面も、その長手方向Ｌ（図４および図５の例では図の上下方向）は共通しており、この材木板全体を観察すれば、共通の長手方向Ｌを決定することが可能である。
【００２１】
ところで、図４に示す木目導管断面パターンと図５に示す木目導管断面パターンとを比較すると、両パターンから受ける印象に大きな違いがあることに気付くであろう。これは、図４に示すパターンが散孔材と呼ばれている天然木（カツラ、クスノキ、トチノキ、ウダイカンバなど）の木目導管断面パターンであるのに対し、図５に示すパターンが環孔材と呼ばれている天然木（クリ、オーク、ケヤキ、キリなど）の木目導管断面パターンであるためである。なお、図４および図５は、電子出願における図面解像度の制約から、それぞれ異なる倍率で示されているために、個々の木目導管断面Ｐの大きさを図面上で直接比較することはできないが、一般的な散孔材の導管径が２０〜１５０μｍ程度であるのに対し、一般的な環孔材の導管径は１００〜３００μｍ程度であり、個々の木目導管断面Ｐの太さおよび長さを実寸で比較すると、図４に示す散孔材に比べて図５に示す環孔材の方が大きくなるのが一般的である。散孔材と環孔材とでは、このような木目導管断面Ｐの大きさに相違が生じるとともに、その分布にも相違が生じている。すなわち、図４に示す散孔材の木目導管断面パターンでは、個々の木目導管断面Ｐの分布密度は全領域でほぼ均一であるのに対し、図５に示す環孔材の木目導管断面パターンでは、個々の木目導管断面Ｐの分布密度は周期的に変化しており、いわゆる年輪のパターンが形成されている。図１に示した例は、このような年輪パターンが形成された環孔材の材木板である。
【００２２】
散孔材と環孔材とで、切り出した材木板に現れるパターンにこのような差が生じる理由を、図６および図７の断面概念図を用いて説明しよう。図６は、一般的な散孔材の幹をその長手方向Ｌ（成長方向）に対して鋭角をなす切断面によって切断した断面概念図である。ここで、仮想年輪線Ｒは、樹木の年間成長幅を示すための仮想の線である（たとえば、各年の７月１日に生成された細胞の分布位置を示す線であり、この仮想年輪線Ｒによって挟まれた部分が、年間成長幅に相当する）。この幹の中には、長手方向Ｌに沿って伸びる多数の散孔材導管Ｆｓが存在するが、その分布密度はどの部分についてもほぼ一様である。別言すれば、仮想年輪線Ｒと散孔材導管Ｆｓの分布密度との間には、大きな相関関係は見られない。これは、散孔材の成長過程においては、四季を通じてほぼ同じ確率で散孔材導管Ｆｓが生成されるためである。この散孔材を図示のように切断すると、散孔材導管Ｆｓの切断面が、散孔材導管断面Ｐｓとして現れることになり、この散孔材導管断面Ｐｓの集合として、散孔材断面パターンＰＰｓが形成されることになる。散孔材導管Ｆｓがほぼ均一に分布しているため、散孔材断面パターンＰＰｓ上における散孔材導管断面Ｐｓの分布もほぼ均一になる。「散孔材」の語源は、このように、導管断面Ｐｓ（孔部）が分散分布している状態を示すものである。
【００２３】
一方、図７は、一般的な環孔材の幹をその長手方向Ｌ（成長方向）に対して鋭角をなす切断面によって切断した断面概念図である。ここで、仮想年輪線Ｒは、上述したように、樹木の年間成長幅を示すための仮想の線である。この幹の中には、長手方向Ｌに沿って伸びる多数の環孔材導管Ｆｋが存在するが、その分布密度は部分的に異なる。すなわち、環孔材導管Ｆｋの分布密度は、仮想年輪線Ｒの位置に関連して周期的に変化する。図示の例は、すべての環孔材導管Ｆｋが仮想年輪線Ｒ上にのみ分布している極端な例であり、環孔材導管Ｆｋは幹の中心軸を取り囲むように環状分布していることになる。「環孔材」の語源は、このように、導管断面Ｐｋ（孔部）が環状分布している状態を示すものである。このような環状分布が形成される理由は、環孔材の成長過程においては、季節によって、導管が生成される確率が異なるためであり、夏にのみ導管形成が行われる樹木や、冬にのみ導管形成が行われる樹木は、典型的な環孔材となる。この環孔材を図示のように切断すると、環孔材導管Ｆｋの切断面が、環孔材導管断面Ｐｋとして現れることになり、この環孔材導管断面Ｐｋの集合として、環孔材断面パターンＰＰｋが形成されることになる。環孔材導管Ｆｋが環状に周期的に分布しているため、環孔材断面パターンＰＰｋ上における環孔材導管断面Ｐｋの分布も仮想年輪線Ｒに沿った周期的なものになる。
【００２４】
このように、散孔材断面パターンＰＰｓと環孔材断面パターンＰＰｋとを比べると、導管断面の分布状態に大きな違いがあり、また、前述したように、一般に、散孔材導管Ｆｓの直径（２０〜１５０μｍ程度）に比べて、環孔材導管Ｆｋの直径（１００〜３００μｍ程度）は大きい傾向にあるため、個々の散孔材導管断面Ｐｓと環孔材導管断面Ｐｋとを比較すると、前者は細く短い印象を与えるのに対し、後者は太く長い印象を与えることになる。その結果、散孔材断面パターンＰＰｓは全体的に繊細な印象を与えるパターンになるのに対し、環孔材断面パターンＰＰｋは全体的に力強い印象を与えるパターンになる。
【００２５】
本発明の基本思想は、図８に示すように、繊細な印象を与える散孔材断面パターンＰＰｓと、力強い印象を与える環孔材断面パターンＰＰｋとを重ね合わせ、両者を折衷した斬新な印象を与える合成断面パターンＰＰｓｋを作成し、この合成断面パターンＰＰｓｋを新規な木目導管断面パターンとして、壁紙などの建築材料などに利用する点にある。もちろん、自然界に存在するほとんどの天然木は、散孔材か環孔材かに分類され、合成断面パターンＰＰｓｋのように両方の性質を備えた天然木は実在しない。したがって、本発明に係る木目導管断面パターンは、自然界には存在しない人工的な木目導管断面パターンとなり、従来の木目導管断面パターンに比べて非常に斬新な意匠性をもったパターンになる。
【００２６】
もっとも、自然の風合いを損なうことのない、全体的に違和感のない合成断面パターンを作成するためには、互いに同調した散孔材断面パターンＰＰｓと環孔材断面パターンＰＰｋとを用いて合成を行うことが好ましい。一般に、天然木には、木理と呼ばれる個々の幹ごとに固有の配向性が存在する。この木理は、導管や繊維などの軸方向要素の配向性、すなわち、模様の流れの方向を示すものであり、幹の成長方向に対して波形の配向性を有する波状木理や、幹の成長方向を軸として渦巻き形の配向性を有する螺旋木理などが一般的に知られている。たとえば、図４に示す木目導管断面パターンには、波状木理と螺旋木理との双方が含まれており、図５に示す木目導管断面パターンには、主として螺旋木理が含まれている。既に述べたように、個々の木目導管断面Ｐは、大局的には、長手方向Ｌ（幹の成長方向）に沿って配置されているものの、部分的にはそれぞれ固有の方向を向いており、木目導管断面パターンを全体として見ると、木理に応じた模様の流れが表現されていることになる。たとえば、図４あるいは図５に示す木目導管断面パターンを全体的に観察すれば、それぞれ固有の流れが存在することが認識できるであろう。
【００２７】
このように、天然木から切り出した個々の材木板には、それぞれ固有の木理に基づく模様の流れが存在するため、任意の散孔材から抽出した散孔材断面パターンＰＰｓと、任意の環孔材から抽出した環孔材断面パターンＰＰｋとは、通常は、模様の流れは同調していない。このため、天然の散孔材から抽出した散孔材断面パターンＰＰｓと、天然の環孔材から抽出した環孔材断面パターンＰＰｋとを用いて、本発明に係る合成断面パターンを得るためには、木理の要素ができるだけ類似した散孔材および環孔材を選択し、できるだけ模様の流れが同調した２つのパターンを合成する必要がある。そこで、本発明では、天然木から抽出したパターンを用いる代わりに、コンピュータを利用して、図８に示すような散孔材断面パターンＰＰｓおよび環孔材断面パターンＰＰｋを人為的に発生させ、これを合成する手法を採っている。この手法によれば、木理を人為的に発生させることができるため、全く同一の木理をもった散孔材と環孔材とを疑似的に生成し、完全に同調した散孔材断面パターンＰＰｓおよび環孔材断面パターンＰＰｋを作成することが可能になる。以下、この手法の概念を説明する。
【００２８】
まず、図９に示すように、三次元空間内に所定の基準軸Ａを定義する。そして、この三次元空間内において、基準軸Ａに沿った方向に伸びる多数の導管Ｆを定義する。もちろん、個々の導管Ｆはコンピュータ内で定義された仮想の導管であるが、図３に示す導管Ｆに対応したものとなる。最も簡単なモデルとしては、同一の太さをもった円筒状の導管を互いに平行になるように配置したモデルを考えることができる。しかしながら、実際には、後述する実施例で示すように、乱数を用いることにより、個々の導管Ｆごとに太さにバラツキをもたせ、ランダムな配置になるようにするのが好ましい。ここでは、ほぼ基準軸Ａに沿って配置された多数の導管Ｆからなるモデルを、基準導管束モデルと呼ぶことにする。
【００２９】
続いて、図１０に示すように、任意の切断面Ｊを定義し、この切断面Ｊで基準導管束モデルを切断すれば、この切断面Ｊ上には、個々の導管Ｆの断面が現れることになる。すなわち、多数の導管断面からなる導管断面パターンが得られる。仮に、個々の導管Ｆが完全な円筒形状をしており、基準軸Ａと鋭角をなすように切断面Ｊを定義したとすれば、切断面Ｊ上に現れる個々の導管断面は、図３に示すような楕円状の木目導管断面Ｐとなる。
【００３０】
しかしながら、このような基準導管束モデルの切断によって得られる木目導管断面パターンは、木理の要素が含まれていない。そこで、次のような方法により、この基準導管束モデルを変形し、木理の要素を付加する。
【００３１】
たとえば、図１１左に示すように、基準軸Ａに対して垂直な方向Ｂを定義し、基準軸Ａに沿った方向を示すベクトルに方向Ｂの成分を部分的に付加することによりベクトルＶ１を定義する。そして、図９に示す基準導管束モデルを構成する個々の導管Ｆを、このベクトルＶ１に沿って歪ませると、図１１右に示すような歪曲導管束モデルが得られる。このような歪曲導管束モデルは、一般に波状木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。また、図１２左に示すように、基準軸Ａの周囲を螺旋状に取り巻くベクトルＶ２を定義し、図９に示す基準導管束モデルを構成する個々の導管Ｆを、このベクトルＶ２に沿って歪ませると、図１２右に示すような歪曲導管束モデルが得られる。このような歪曲導管束モデルは、一般に螺旋木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００３２】
このように、三次元空間内において基準軸Ａに対する配向性が部分ごとに異なり、空間内で連続分布し、かつ、連続的に変化するようなベクトル場を定義し、このベクトル場に沿った方向に伸びる多数の導管Ｆを配置すれば、歪曲導管束モデルを定義することができる。このような歪曲導管束モデルをコンピュータ上で定義し、これを所定の切断面Ｊで切断すれば、木理の情報を含んだ木目導管断面パターンが得られることになる。
【００３３】
ここで、図９には、多数の導管Ｆを密に束ねた基準導管束モデルが示されているが、この基準導管束モデルを定義する際に、導管の分布密度を制御してやることにより、散孔材用基準導管束モデルを定義することも、環孔材用基準導管束モデルを定義することも可能である。すなわち、図６に示すように、個々の導管を全くランダムに配置するようにすれば、散孔材用基準導管束モデルを定義することができるし、図７に示すように、個々の導管を中心軸からの距離に応じた周期的な密度で配置するようにすれば、環孔材用基準導管束モデルを定義することができる。そこで、この散孔材用基準導管束モデルと環孔材用基準導管束モデルとの双方に対して、全く同一のベクトル場を用意し、各導管の配向性がこのベクトル場に沿った状態となるように、各モデルを変形すれば、散孔材用歪曲導管束モデルおよび環孔材用歪曲導管束モデルを得ることができる。これらの歪曲導管束モデルは、全く同一のベクトル場を利用して歪曲処理が施されたモデルであるため、全く同一の木理の要素を有することになる。続いて、同一の切断面を用意して、散孔材用歪曲導管束モデルおよび環孔材用歪曲導管束モデルを切断し、それぞれ散孔材断面パターンＰＰｓおよび環孔材断面パターンＰＰｋを抽出すれば、これら両パターンは、全く同一の木理に基づく模様の流れを有しているために、完全に同調しており、合成した場合にも自然の風合いが損なわれることはない。
【００３４】
なお、一般に、人為的に発生させたパターンには、いわゆる自然の揺らぎの成分が乏しくなる傾向にある。そこで、上述したベクトル場を利用した歪曲処理に、更に揺らぎ場を利用した歪曲処理を加えて、各モデルを変形するのが好ましい。たとえば、所定のスカラー値を自己相似的に三次元空間内の各点に定義した三次元フラクタル場を用意し、個々のモデルを構成する各点の座標を、この三次元フラクタル場の各対応点のもつスカラー値に応じて変位させれば、自然の揺らぎの成分を加えることが可能になる。あるいは、二次元フラクタル場を利用して平面からなる切断面上の各点を変位させ、切断面側に自然の揺らぎの成分を加えることも可能である。
【００３５】
また、上述したように、一般に、散孔材導管Ｆｓの直径（２０〜１５０μｍ程度）に比べて、環孔材導管Ｆｋの直径（１００〜３００μｍ程度）は大きい傾向にあるため、散孔材用基準導管束モデルおよび環孔材用基準導管束モデルを定義する際には、前者において配置される導管の直径よりも、後者において配置される導管の直径を大きく設定するようにし、環孔材断面パターンＰＰｋを構成する個々の導管断面の平均的な太さおよび長さが、散孔材断面パターンＰＰｓを構成する個々の導管断面の平均的な太さおよび長さよりも大きくなるようにすると、両者を合成した際に、散孔材の繊細な風合いと環孔材の力強い風合いとが自然に融合した合成パターンを得ることができる。
【００３６】
一方、この合成パターンをエンボス加工品に利用する場合、個々の導管断面の内部領域に凹状の溝を形成することになるが、上述した導管直径の関係を考慮して、環孔材断面パターンＰＰｋを構成する個々の導管断面内の深さの平均が、散孔材断面パターンＰＰｓを構成する個々の導管断面内の深さの平均よりも深くなるような構成にするのが好ましい。具体的には、散孔材断面パターンＰＰｓのエンボス加工工程と、環孔材断面パターンＰＰｋのエンボス加工工程とをそれぞれ別個のプロセスとして行うようにし、前者の工程で形成される溝に比べて、後者の工程で形成される溝の方が深くなるようにすればよい。たとえば、エッチングにより溝を形成する場合には、エッチング時間により溝の深さを制御することが可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に即して説明する。
【００３８】
§１  本発明に係るパターン作成方法の手順概要
図１３は、本発明の一実施例に係る木目導管断面パターンの作成方法の手順を示す流れ図である。この手順は、基本的には上述したように、三次元空間内に散孔材および環孔材の基準導管束モデルを作成し、これらのモデルを同一の木理に基づいてそれぞれ変形して、散孔材および環孔材の歪曲導管束モデルを作成し、これらのモデルをそれぞれ同一の切断面によって切断して、散孔材断面パターンＰＰｓおよび環孔材断面パターンＰＰｋを作成し、最後に両パターンを合成するというものであるが、細かな点において実用的な工夫が施されている。
【００３９】
はじめに、ステップＳ１において、年輪パラメータに基づいて年輪モデルＭｒを定義する。この年輪モデルＭｒは、たとえば、図１４に示すような同軸円筒状のモデルであり、樹木の１年ごとの成長周期を示すモデルになる。この実施例では、
１年間の平均成長幅：Ｄ（単位ｍｍ）
年間成長幅のばらつきの最大値：Δ（単位ｍｍ）
これまでの成長年：ｙｅａｒ
なる年輪パラメータを設定することにより、年輪モデルＭｒを発生させている。図１４に示す年輪モデルＭｒは、ｙｅａｒ＝４に設定したモデルであり、１年目の成長幅Ｄ１、２年目の成長幅Ｄ２、３年目の成長幅Ｄ３、４年目の成長幅Ｄ４が示されている。ここで、ｉ年目の成長幅Ｄｉは、
Ｄｉ  ＝  Ｄ  ＋  Δ・ＲＮＤ
なる式で与えられる。なお、ＲＮＤは、コンピュータを利用した乱数発生手段で発生した乱数であり、−１≦ＲＮＤ≦＋１の範囲をとる。したがって、各年ごとに成長幅は多少変動するものの、その平均値はＤになる。このような年輪モデルＭｒを定義する理由は、環孔材の導管の配置を年輪に応じた分布にするためである。
【００４０】
こうして、ＸＹＺ三次元座標空間内に、図１４に示すような年輪モデルＭｒが定義されたら、続くステップＳ２において、散孔材の導管パラメータに基づいて散孔材用基準導管束モデルＭｆｓを定義する処理を実行する。すなわち、この年輪モデルＭｒ内に個々の散孔材導管Ｆｓを配置する処理が行われる。この実施例では、
散孔材の導管存在確率関数：Ｚｓ（Ｕ）
散孔材導管の平均直径：φｓ
散孔材導管の直径の分散：σｓ２
なる散孔材の導管パラメータを設定することにより、多数の散孔材導管Ｆｓを配置し、散孔材用基準導管束モデルＭｆｓを発生させている。
【００４１】
図１５は、基準軸Ａに対して垂直な面によって、年輪モデルＭｒを切断した状態を示す図である。図１４の年輪モデルＭｒについて、図示するようにＸＹＺ三次元座標系を定義すれば、図１５は、この年輪モデルＭｒを、ＸＹ平面に平行な面によって切断した断面図に相当する。いま、この年輪モデルＭｒ内の各点について、０〜１２７の値をとるポテンシャル値Ｕを、図１５に示すように、各成長年ごとに繰り返し定義する。このポテンシャル値Ｕは、基準軸Ａからの距離に基づいて周期的に変化する値となり、成長時期ｔを示すパラメータとなる。たとえば、Ｕ＝０を１月１日に対応させ、Ｕ＝１２７を１２月３１日に対応させれば、ポテンシャル値Ｕは１月１日〜１２月３１日までの１年間の所定の成長時期ｔを示す値になる。そこで、このポテンシャル値Ｕ（もしくは成長時期ｔ）を横軸にとり、縦軸に確率値Ｚをとることにより、図１６に示すような確率値Ｚを定義する。ここで確率値Ｚは、導管を配置すべきか否かの確率を示す値であり、散孔材の場合、図示のような平坦な確率関数Ｚｓ（Ｕ）を用いて確率値Ｚは、Ｚ＝Ｚｓ（Ｕ）なる式で与えられる。このような確率関数Ｚｓ（Ｕ）に基づいて導管の配置を行えば、最終的な導管の密度分布Ｄｅは、この確率関数Ｚｓ（Ｕ）に応じた一様なものとなり、散孔材にふさわしいモデルを作成することができる。
【００４２】
ステップＳ２における散孔材用基準導管束モデルＭｆｓの定義処理は、この確率関数Ｚｓ（Ｕ）に基づいて個々の散孔材導管Ｆｓを年輪モデルＭｒに重ねて配置してゆく処理になる。図１５の断面図には、このようにして配置されたいくつかの散孔材導管Ｆｓが示されている。個々の散孔材導管Ｆｓの位置は、乱数に基づいてランダムに決められるが、統計的には、図１６の確率関数Ｚｓ（Ｕ）に従った一様分布となるように決められる。なお、この実施例では、各散孔材導管Ｆｓの直径は均一ではなく、平均直径がφｓ、直径の分散がσｓ２となるように、乱数を利用してランダムに設定している。したがって、最終的に定義された散孔材用基準導管束モデルＭｆｓは、平均直径がφｓ、直径の分散がσｓ２という条件のもとでランダムな直径をもった多数の散孔材導管Ｆｓを、図１６に示す確率関数Ｚｓ（Ｕ）に従って一様に配置したものになる。
【００４３】
次のステップＳ３の処理は、環孔材の導管パラメータに基づいて環孔材用基準導管束モデルＭｆｋを定義する処理である。すなわち、ステップＳ１で定義した年輪モデルＭｒ内に個々の環孔材導管Ｆｋを配置する処理が行われる。この実施例では、
環孔材の導管存在確率関数：Ｚｋ（Ｕ）
環孔材導管の平均直径：φｋ
環孔材導管の直径の分散：σｋ２
なる環孔材の導管パラメータを設定することにより、多数の環孔材導管Ｆｋを配置し、環孔材用基準導管束モデルＭｆｋを発生させている。既に述べたように、環孔材導管Ｆｋの直径φｋは、散孔材導管Ｆｓの直径φｓに比べて大きく設定した方が自然であり、この実施例では、φｋ＝２．０×φｓ程度に設定してある。また、このステップＳ３の処理では、図１６に示すような環孔材の確率関数Ｚｋ（Ｕ）を用いて、導管配置の確率値Ｚを算出することになる。この確率関数Ｚｋ（Ｕ）は、ポテンシャル値Ｕ＝６４付近にピークをもつ関数であり、具体的には、一年間のうちの夏に導管が多数生成される植物に対応したモデルが作成されることになる。よって、最終的な導管の密度分布Ｄｅは、この確率関数Ｚｋ（Ｕ）に従って、基準軸Ａからの距離に応じて周期的に変化することになる。
【００４４】
このステップＳ３でも、個々の環孔材導管Ｆｋの位置は、乱数に基づいてランダムに決められるが、統計的には、図１６の確率関数Ｚｋ（Ｕ）に従った周期的な分布となるように決められる。また、各環孔材導管Ｆｋの直径は均一ではなく、平均直径がφｋ、直径の分散がσｋ２となるように、乱数を利用してランダムに設定している。
【００４５】
かくして、年輪モデルＭｒ内にほぼ一様に散孔材導管Ｆｓを配置してなる散孔材基準導管束モデルＭｆｓと、同じく年輪モデルＭｒ内に、基準軸Ａからの距離に応じて分布密度が周期的に変化するように環孔材導管Ｆｋを配置してなる環孔材基準導管束モデルＭｆｋとが形成されることになる。なお、この実施例では、完全に幾何学的な円柱を、その長手方向軸が基準軸Ａに平行になるように配置することにより、１つの導管ＦｓあるいはＦｋの定義を行っているが、各導管Ｆｓ，Ｆｋは、必ずしも幾何学的に完全な円柱にする必要はなく、また、幾何学的に正確に基準軸Ａに平行に配置する必要もない。要するに、ステップＳ２およびステップＳ３で定義する基準導管束モデルＭｆｓ，Ｍｆｋは、基準軸Ａにほぼ沿った方向に伸びる多数の導管から構成されていればよい。
【００４６】
さて、こうして定義された散孔材用基準導管束モデルＭｆｓや環孔材用基準導管束モデルＭｆｋ（以下、特に両モデルを区別する必要がない場合には、単に基準導管束モデルＭｆという）には、まだ「木理」の概念は取り入れられていない。各導管の直径や配置などを決定するのに乱数を用いているため、ある程度ランダムな要素は取り込まれているものの、このランダムな要素は、天然木に特有な「木理」の要素とは異なるものである。ステップＳ４の処理は、木理パラメータに基づいて、この基準導管束モデルＭｆを歪曲させ、「木理」の要素を含んだ歪曲導管束モデルＭｆ′を求めるために用いる座標変換式を定義する処理である。既に、図１１において、いわゆる「波状木理」の要素を含んだ歪曲導管束モデルの概念を示し、図１２において、いわゆる「螺旋木理」の要素を含んだ歪曲導管束モデルの概念を示した。このような歪曲導管束モデルを作成するには、直観的には、ステップＳ２およびステップＳ３で定義した基準導管束モデルＭｆを捻ったり、捩じったりすればよい。本実施例では、この捻ったり、捩じったりする処理を、コンピュータを利用した座標変換という形式で実現している。以下、この座標変換を具体例に即して説明する。
【００４７】
図１７は、波状木理に基づく座標変換の一例を示す概念図である。ここでは、基準軸ＡがＺ軸に平行になるように、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、基準導管束モデルＭｆを構成する任意の点Ｑ（図では、基準軸Ａ上の点として示されているが、モデルＭｆ内の点であればどの点でもかまわない）を別な点Ｑ′に座標変換する方法を示してある。すなわち、もとの点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標値ｘ，ｙ，ｚに対して、
ｘ′＝ｘ＋α・ｓｉｎ（β・ｚ）
ｙ′＝ｙ
ｚ′＝ｚ
なる座標変換式を定義し、この座標変換式を用いて点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）に変換することになる。ここで、αは変位振幅を示す係数であり、βは変位周期を示す係数である。係数α，βとして定数を用いると、幾何学的に画一的な座標変換が行われることになるが、必要に応じて乱数を用いたり、関数を用いたりすれば、より柔軟な座標変換が可能になる。たとえば、乱数を用いる場合であれば、α＝α０＋ＲＮＤ，β＝β０＋ＲＮＤのような定義を行い、所定の初期値α０，β０に対して、たとえば、−１≦ＲＮＤ≦＋１のように範囲が限定された乱数を作用させればよい。また、関数を用いるのであれば、α＝α（ｚ），β＝β（ｚ）のように、もとの座標値ｘ，ｙ，ｚを引数とする関数を定義すればよい。もちろん、各係数として、定数、乱数、関数の組み合わせを用いることも可能である。
【００４８】
ステップＳ２およびステップＳ３で定義した基準導管束モデルＭｆを構成する各点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を、上述の座標変換式を用いて変換して点Ｑ′（ｘ′，ｙ′、ｚ′）を得れば、この点Ｑ′の集合によって表現されるモデルは、図１１に示すような波状木理の要素を含んだ歪曲導管束モデルＭｆ′となる。別言すれば、図１７に示すように、基準軸Ａに対する配向性が部分ごとに異なるベクトル場Ｖ１を定義し、このベクトル場Ｖ１に沿った方向に伸びる多数の導管Ｆからなる歪曲導管束モデルＭｆ′が定義されたことになる。
【００４９】
一方、図１８は、螺旋木理に基づく座標変換の一例を示す概念図である。ここでは、基準軸ＡがＺ軸に一致するように、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、基準導管束モデルＭｆを構成する任意の点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、
ｘ′＝ｒ・ｃｏｓ（θ０＋θ）
ｙ′＝ｒ・ｓｉｎ（θ０＋θ）
ｚ′＝ｚ
ただし      ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
θ＝β・ｚ
なる座標変換式を定義し、この座標変換式を用いて点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）に変換している。ここで、θ０はＸＹ平面上の螺旋の位置を示す係数（初期位相）であり、βはＺ軸方向に関する螺旋の周期を示す係数である。係数θ０，βとして定数を用いると、幾何学的に画一的な座標変換が行われることになるが、必要に応じて乱数を用いたり、関数を用いたりすれば、より柔軟な座標変換が可能になる。たとえば、係数βとして、β＝β（ｚ）なる関数を用いれば、Ｚ座標値によって螺旋の旋回程度が異なるような螺旋木理の表現が可能になり、β＝β（ｒ）なる関数を用いれば、中心軸（Ｚ軸）からの距離に応じて螺旋の旋回程度が異なるような螺旋木理の表現が可能になる。もちろん、各係数として、定数、乱数、関数の組み合わせを用いることも可能である。
【００５０】
ステップＳ２およびステップＳ３で定義した基準導管束モデルＭｆを構成する各点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を、上述の座標変換式を用いて変換して点Ｑ′（ｘ′，ｙ′、ｚ′）を得れば、この点Ｑ′の集合によって表現されるモデルは、図１２に示すような螺旋木理の要素を含んだ歪曲導管束モデルＭｆ′となる。別言すれば、図１８に示すように、基準軸Ａに対する配向性が部分ごとに異なるベクトル場Ｖ２を定義し、このベクトル場Ｖ２に沿った方向に伸びる多数の導管Ｆからなる歪曲導管束モデルＭｆ′が定義されたことになる。
【００５１】
なお、上述の例ではいずれも座標変換を変換式に基づいて行っているが、所定の変換テーブルを用意しておき、この変換テーブルに基づく座標変換を行うようにすることも可能である。ただ、変換テーブルではなく変換式による座標変換を行えば、最終的に得られる歪曲導管束モデルＭｆ′全体を式として記述することができるので便利である。
【００５２】
図１３の流れ図におけるステップＳ５の処理は、ステップＳ２で定義した散孔材用基準導管束モデルＭｆｓに対して、上述の座標変換を適用して散孔材用歪曲導管束モデルＭｆｓ′を定義する処理であり、ステップＳ６の処理は、ステップＳ３で定義した環孔材用基準導管束モデルＭｆｋに対して、同一の座標変換を適用して環孔材用歪曲導管束モデルＭｆｋ′を定義する処理である。このように、同一の座標変換を施すことにより、散孔材歪曲導管束モデルＭｆｓ′および環孔材歪曲導管モデルＭｆｋ′が定義されるため、両歪曲導管モデルには、同一の木理が表現されることになる。したがって、後にパターン合成を行った際にも、模様の流れが同調し違和感がなくなるのである。
【００５３】
続くステップＳ７において、各導管Ｆ（散孔材導管Ｆｓおよび環孔材導管Ｆｋ）を認識するための画素値を定義する。図１５には、いわゆるモノクロ画像を得るための最も単純な画素定義が示されている。すなわち、導管Ｆ内部の各点Ｋ１（画素）には、画素値“１”（たとえば黒）が定義され、導管Ｆ外部の各点Ｋ２（画素）には画素値“０”（たとえば白）が定義されている。このように、画素値として二値定義を行えば、最終的には、図４や図５に示すようなモノクロの木目導管断面パターンを得ることができる。もちろん、より細かな画素値を定義すれば、きめの細かな階調画像を得ることができ、更に、三原色のそれぞれについての画素値を定義すれば、カラー画像を得ることができる。また、導管Ｆ外部の各点について、年輪モデルＭｒに基づいて周期的な画素値を定義すれば、木目導管断面パターンだけではなく、年輪パターンを表現することも可能である。
【００５４】
次のステップＳ８では、散孔材用歪曲導管束モデルＭｆｓ′および環孔材用歪曲導管束モデルＭｆｋ′に対して、所定の切断面Ｊが定義される。ここで定義される切断面Ｊは、両モデルについて共通の切断面となる。そこで、以下、特に両モデルを区別する必要がない場合には、切断対象となるモデルを単に歪曲導管束モデルＭｆ′と呼ぶことにする。図１９は、歪曲導管束モデルＭｆ′に対して定義された切断面Ｊの一例を示す斜視図である。このような切断面Ｊを具体的に定義するには、たとえば、切断面Ｊのサイズ（縦横の長さ）、上辺と基準軸Ａとの距離、下辺と基準軸Ａとの距離を定義すればよい。このような定義により、ＸＹＺ三次元座標空間内における切断面Ｊの位置が一義的に定まることになる。
【００５５】
続くステップＳ９では、散孔材用歪曲導管束モデルＭｆｓ′を切断面Ｊで切断し、切断面Ｊ上の画素の集合として、散孔材断面パターンＰＰｓが抽出される。すなわち、散孔材歪曲導管束モデルＭｆｓ′内の各点のうち切断面Ｊ上に位置する点の集合によってパターンが形成されることになる。図２０は、こうして切断面Ｊ上に得られた散孔材断面パターンＰＰｓの一例を示す平面図である。図示のとおり、楕円状の木目導管断面Ｐが多数現れており、各木目導管断面Ｐの内部の点Ｋ３には画素値“１”（黒）が定義され、外部の点Ｋ４には画素値“０”が定義されている。同様に、ステップＳ１０では、環孔材用歪曲導管束モデルＭｆｋ′を切断面Ｊで切断し、切断面Ｊ上の画素の集合として、環孔材断面パターンＰＰｋが抽出される。
【００５６】
こうして、散孔材断面パターンＰＰｓと環孔材断面パターンＰＰｋとが得られたら、続くステップＳ１１において、両パターンを合成した合成パターンに基づいて、刷版・印刷工程を行い、壁紙などにこの合成パターンを印刷するか、あるいは、エンボス版作成・エンボス加工工程を行い、壁紙などにこのパターンを凹凸形状として転写する。ステップＳ９およびステップＳ１０で得られた各木目導管断面パターンは、コンピュータ内にデジタル画像データとして保持されているので、ステップＳ１１の工程は、このデジタル画像データを利用して行われることになる。
【００５７】
たとえば、最終的な合成パターンを印刷する場合には、図８に示すように、散孔材断面パターンＰＰｓと環孔材断面パターンＰＰｋとに対して図形演算（たとえば、図形の論理和演算）を施し、合成断面パターンＰＰｓｋを求め、この合成断面パターンＰＰｓｋに基づいて刷版を作成し印刷を行えばよい。また、最終的な合成パターンをエンボス加工する場合には、合成断面パターンＰＰｓｋに基づいてエンボス版を作成しエンボス加工を行ってもよいし、散孔材断面パターンＰＰｓに基づいて第１のエンボス版を作成し、環孔材断面パターンＰＰｋに基づいて第２のエンボス版を作成し、第１のエンボス版を用いた第１のエンボス加工と第２のエンボス版を用いた第２のエンボス加工とをそれぞれ別個独立して行うようにしてもよい。後者の方法を採れば、第１のエンボス加工によって形成される溝の深さよりも、第２のエンボス加工によって形成される溝の深さをより深くすることが可能になり（たとえば、第２のエンボス版を作成する工程におけるエッチング時間をより長く設定すればよい）、散孔材断面パターンＰＰｓを構成する個々の導管溝よりも環孔材断面パターンＰＰｋを構成する個々の導管溝を深くすることができ、より自然の風合いに合致した合成パターンを得ることが可能になる。
【００５８】
なお、上述の実施例では、散孔材の三次元モデルと環孔材の三次元モデルとをそれぞれ別個に作成し、最終段階で散孔材断面パターンＰＰｓと環孔材断面パターンＰＰｋとを合成しているが、同一の三次元空間内に散孔材導管Ｆｓと環孔材導管Ｆｋとの双方を重ねて配置した合成三次元モデルを作成し、これを切断して合成断面パターンを得るような方法を採っても、上述の実施例と実質的に同じ結果が得られるものであり、上述の実施例による手法の均等範囲に属するものである。
【００５９】
§２  揺らぎ成分の付加
ところで、図１９に示す切断プロセスでは、平面状の切断面Ｊを用いた切断を行っているが、切断面Ｊは必ずしも平面にする必要はない。特に、皺状の凹凸が形成された切断面（ここでは、有皺切断面ＪＪと呼ぶ）を用いて切断を行うと、揺らぎの要素を含んだ木目導管断面パターンを得ることができる。図２１は、このような有皺切断面ＪＪを用いて歪曲導管束モデルＭｆ′を切断するプロセスを示す概念図である。有皺切断面ＪＪとしては、導管の直径に比べて細かな皺が多数形成された面であればどのような面であってもかまわないが、自然の揺らぎを表現するためには、二次元の揺らぎ場、特に二次元フラクタル場を利用して皺を生成するのが好ましい。二次元フラクタル場は、所定のスカラー値を自己相似的に二次元平面上の各点に定義したスカラー場である。たとえば、ＸＹ平面上にこのような二次元フラクタル場を定義すれば、このＸＹ平面上の任意の点Ｎ（ｘ，ｙ）について、それぞれ所定のスカラー値Ｓが定義されることになる。しかもこのスカラー値Ｓの空間的な分布は、自己相似的となっており、マクロ的に全体を観察しても、ミクロ的にその一部分を観察しても、スカラー値の分布の複雑さは同じになる。そこで、ＸＹ平面上の各点を、それぞれに定義されたスカラー値Ｓに対応する寸法だけＺ軸方向に変位させれば、自然の揺らぎをもった有皺切断面ＪＪを定義することができる。このような自然の揺らぎをもった有皺切断面ＪＪによって、歪曲導管束モデルＭｆ′を切断し、切断面上の画素によって木目導管断面パターンを形成するようにすれば、パターン自身に自然の揺らぎが含まれることになり、自然に近い風合いをもった木目導管断面パターンを得ることが可能になる。
【００６０】
上述のように、切断面側に揺らぎの要素を付加する代わりに、歪曲導管束モデルＭｆ′側に揺らぎの要素を付加しても同じ結果が得られる。図２２は、このような揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″を、平面状の切断面Ｊによって切断するプロセスを示す概念図である。三次元モデルである歪曲導管束モデルＭｆ″側に揺らぎの要素が付加してあるため、切断面Ｊとしては通常の平面を用いればよい。§１で述べた図１３の流れ図に示すプロセスにおいて、揺らぎの要素を付加する処理を追加する場合には、ステップＳ５およびステップＳ６における座標変換処理を２段階の処理にすればよい。すなわち、まず第１段階の座標変換処理（木理を表現するための座標変換処理）によって、基準導管束モデルＭｆを歪曲導管束モデルＭｆ′に変換し、更に第２段階の座標変換処理（揺らぎを表現するための座標変換処理）によって、歪曲導管束モデルＭｆ′を揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″に変換すればよい。歪曲導管束モデルＭｆ′に基づいて揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″を定義するためには、揺らぎ場に基づく座標変換が利用される。
【００６１】
この実施例では、図２３に示すような３組の三次元フラクタル場Ｉ，II，III を揺らぎ場として利用して、この座標変換を行っている。ここで、各フラクタル場Ｉ，II，III は、いずれも所定のスカラー値を自己相似的に三次元空間内の各点に定義したスカラー場であり、たとえば、所定の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）で示される点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）について、各フラクタル場では、それぞれスカラー値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が定義されている。そこで、たとえば、図１９に示す歪曲導管束モデルＭｆ′内のすべての点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を、上記フラクタル場を用いて、新たな座標値（ｘ＋Ｓ１，ｙ＋Ｓ２，ｚ＋Ｓ３）で示される点へと変位させる作業を行えば、図１９に示すモデルＭｆ′を、図２２に示すモデルＭｆ″に変換することができる。変換後のモデルＭｆ″は、フラクタル場に基づく自然の揺らぎを含んでいるため、これを切断面Ｊで切断することによって得られる木目導管断面パターンも、自然の揺らぎを含んだものになる。
【００６２】
§３  具体的な演算手法
上述した方法では、概念的には、図２２に示すように、ＸＹＺ三次元座標空間内に揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″の立体画像を形成し、この立体画像に対する切断面Ｊによる切り口の二次元画像を木目導管断面パターンとして抽出するのであるが、コンピュータ内で行われる実際の演算処理としては、必ずしも図２２に示すようなモデルＭｆ″の立体画像データを用意する必要はない。むしろ、このようなモデルＭｆ″の立体画像データを演算によって求めることは、実用上は好ましくない。なぜなら、最終的に必要な情報は、切断面Ｊ上の画素に関する画素値であり、切断面Ｊ以外の箇所のモデルＭｆ″の立体画像データは全く必要ないからである。
【００６３】
そこで、本実施例では、次のような方法により、コンピュータによる効率的な演算が行われるよう工夫を行っている。まず、ステップＳ２およびステップＳ３における基準導管束モデルＭｆの定義プロセスでは、個々の導管Ｆの直径ｄと直交座標系による座標値で示した位置（ｘ，ｙ）もしくは極座標系による座標値で示した位置（ｒ，θ）を示すデータだけを用意する。この実施例では、各導管Ｆを幾何学的に完全な円柱としており、しかもＺ軸に平行に無限に伸びる円柱として定義しているので、１本の導管Ｆを示すのに、（ｄ，ｘ，ｙ）もしくは（ｄ，ｒ，θ）といった３変数を用いるだけで十分である。また、ステップＳ８における画素値の定義プロセスでは、単に、各導管Ｆの内側の領域については画素値“１”、外側の領域については画素値“０”というような情報だけを定義するようにする。
【００６４】
一方、ステップＳ５およびステップＳ６では、概念的には、まず第１段階の座標変換処理により歪曲導管束モデルＭｆ′を作成することになるが、実際には、図１７あるいは図１８に示したような座標変換の式だけを定義すれば足りる。すなわち、図１９に示すような歪曲導管束モデルＭｆ′に相当するような立体画像データを求める演算は、実際には一切行う必要はない。もちろん、このような立体画像データが必要な場合には、ステップＳ２およびステップＳ３で用意した個々の導管Ｆの直径と位置を示すデータと、上述の座標変換式とに基づいて、そのような立体画像データを演算することはいつでも可能である。しかし、前述したように、木目導管断面パターンを得るという本発明の目的達成のためには、そのような演算をこの時点で行う必要はない。続く、第２段階の座標変換処理では、概念的には、揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″を作成することになるが、実際には、図２３に示すような三次元フラクタル場Ｉ，II，III を用いた座標変換の式だけを定義すれば足りる。すなわち、図２２に示すような揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″に相当するような立体画像データを求める演算は、実際には一切行う必要はない。
【００６５】
図２４は、ステップＳ２あるいはステップＳ３で定義された基準導管束モデルＭｆ内の任意の点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）が、第１段階の座標変換式（木理を表現するための座標変換）により点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）に変位し、更に、第２段階の座標変換式（揺らぎを表現するための座標変換）により点Ｑ″（ｘ″，ｙ″，ｚ″）に変位した状態を示す概念図である。点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）から点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）への座標変換は、たとえば波状木理を表現する場合には、図１７に示したように、
ｘ′＝ｘ＋α・ｓｉｎ（β・ｚ）
ｙ′＝ｙ
ｚ′＝ｚ
なる座標変換式に基づいて行うことができ、点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）から点Ｑ″（ｘ″，ｙ″，ｚ″）への座標変換は、たとえば図２３に示すような三次元フラクタル場を利用するのであれば、図２４に示したように、
ｘ″＝ｘ′＋Ｓ１
ｙ″＝ｙ′＋Ｓ２
ｚ″＝ｚ′＋Ｓ３
なる座標変換式に基づいて行うことができる。
【００６６】
最後に、ステップＳ９あるいはステップＳ１０において、上述の各座標変換を考慮にいれた演算処理を実行し、木目導管断面パターンの抽出を行う。具体的には、次のような演算を行えば、非常に効率的な処理が可能になる。まず、切断面Ｊ上に所定の解像度で画素配列を定義する。画素の解像度は、たとえば、１画素あたりの実寸長などによって定めることができる。そして、この画素配列を構成する個々の画素についての位置（たとえば、１つの画素の中心点位置）を点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）として求める。そして、この点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を上述した座標変換式に基づいて点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）に変換し、更に、点Ｑ″（ｘ″，ｙ″，ｚ″）へと変換する。こうして、点Ｑ″の位置が求められたら、ステップＳ２あるいはステップＳ３で定義された基準導管束モデルＭｆについて、点Ｑ″の位置の画素値を演算によって求める。前述のように、基準導管束モデルＭｆは、個々の導管Ｆの直径と位置とを示す（ｄ，ｘ，ｙ）もしくは（ｄ，ｒ，θ）というデータによって定義されているので、これらのデータに基づいて、点Ｑ″が導管Ｆの内側に位置するのか外側に位置するのかを判断する演算を行い、内側に位置する場合には画素値“１”、外側に位置する場合には画素値“０”をとればよい。こうして求めた画素値を、切断面Ｊ上のもとの画素に付与すれば、目的とする木目導管断面パターンが切断面Ｊ上に形成されることになる。
【００６７】
§４  本発明に係るパターン作成装置の基本構成
図２５は、本発明の一実施例に係る木目導管断面パターン作成装置の基本構成を示すブロック図である。ここで、パラメータ入力手段１０１は、パターン作成に必要な所定のパラメータを入力する手段であり、この実施例では、年輪パラメータ、導管パラメータ、木理パラメータ、揺らぎパラメータが、このパラメータ入力手段１０１に対して設定されることになる。乱数発生手段１０２は、所定の数値範囲内の乱数を発生する手段であり、たとえば、−１≦ＲＮＤ≦＋１の範囲をとる一様乱数ＲＮＤを発生する機能を有する。この乱数発生手段１０２により発生した乱数を用いることにより、自然物の不規則性を表現したパターンを得ることが可能になる。
【００６８】
基準導管束モデル生成手段１０３は、パラメータ入力手段１０１において入力された年輪パラメータおよび導管パラメータ（図１４参照）と、乱数発生手段１０２において発生された乱数とに基づき、三次元空間内の所定の基準軸Ａに沿った方向に伸びる多数の導管からなる基準導管束モデルＭｆ（散孔材用基準導管束モデルＭｆｓと環孔材用基準導管束モデルＭｆｋ）を定義し、この基準導管束モデルＭｆを構成する各点に、各導管を認識するのに必要な所定の画素値を定義する機能を有する。乱数を用いているため、個々の導管の直径や配置はランダムになるが、図１６に示すような確率関数Ｚｓ（Ｕ），Ｚｋ（Ｕ）をパラメータとして用いているため、導管の統計的な分布は制御することが可能である。
【００６９】
木理に基づく座標変換定義手段１０４は、パラメータ入力手段１０１において入力された木理パラメータ（波状木理，螺旋木理といった木理のタイプを示すパラメータや、具体的な変換式に用いられる係数値α，βなど）と乱数発生手段１０２において発生された乱数とに基づき、三次元空間内に基準軸Ａに対する配向性が部分ごとに異なるベクトル場を定義し、このベクトル場に基づいて、基準導管束モデルＭｆを構成する各点に対する座標変換（第１段階の座標変換）を定義する機能を有する。
【００７０】
揺らぎに基づく座標変換定義手段１０５は、パラメータ入力手段１０１において入力された揺らぎパラメータ（用いる揺らぎのタイプや揺らぎの最大値など）と乱数発生手段において発生された乱数とに基づき揺らぎ場を発生し、この揺らぎ場に基づいて、基準導管束モデルを構成する各点に対する座標変換（第２段階の座標変換）を定義する機能を有する。たとえば、揺らぎ場として三次元フラクタル場を用いた場合には、図２４に示すような座標変換式が定義されることになる。コンピュータを用いたフラクタル場の発生方法としては、たとえばランダム中点変位法など公知の一般的な方法を用いればよい。
【００７１】
切断面定義手段１０６は、基準導管束モデル生成手段１０３で生成された基準導管束モデルＭｆを切断するための切断面Ｊを定義する手段であり、この実施例では、切断面Ｊのサイズ（縦横の長さ）、上辺と基準軸Ａとの距離、下辺と基準軸Ａとの距離を設定することにより、平面状の切断面Ｊを定義している。また、この切断面Ｊ上に定義される画素配列の解像度が、１画素あたりの実寸長として設定される。
【００７２】
パターン抽出手段１０７は、切断面Ｊ上に位置する点Ｑに対して、木理に基づく座標変換定義手段１０４で定義された座標変換と、揺らぎに基づく座標変換定義手段１０５で定義された座標変換と、の双方の座標変換を行い、座標変換後の点Ｑ″について基準導管束モデルＭｆで定義されている画素値を、切断面Ｊ上のもとの点Ｑに付与し、画素値が付与された切断面上の点Ｑによって構成されるパターンを木目導管断面パターンとして抽出する機能を有する。こうして抽出された木目導管断面パターンは、ラスター画像データとして出力される。
【００７３】
かくして、パラメータ入力手段１０１に、散孔材用の導管パラメータを与えることにより、パターン抽出手段１０７から散孔材断面パターンＰＰｓが得られ、同様に、パラメータ入力手段１０１に、環孔材用の導管パラメータを与えることにより、パターン抽出手段１０７から環孔材断面パターンＰＰｋが得られることになる。この２とおりの断面パターンを得る際に、木理に基づく座標変換定義手段１０４によって定義される第１段階の座標変換、揺らぎに基づく座標変換定義手段１０５によって定義される第２段階の座標変換、切断面定義手段１０６によって定義される切断面、を固定し、同一の座標変換および同一の切断面を用いるようにすれば、この２とおりの断面パターン上の模様の流れは完全に同調したものになる。パターン合成手段１０８は、この完全に同調した２とおりのパターンを合成し、合成断面パターンＰＰｓｋを作成する機能を有する。
【００７４】
以上述べた各構成要素１０１〜１０８は、実際にはコンピュータを利用して実現されるものである。したがって、図２５では説明の便宜上、これらの各構成要素をそれぞれ機能ブロックとして分けて示しているが、実際には、これらの各構成要素は物理的に区別されうるものではない。
【００７５】
刷版装置１０９は、パターン合成手段１０８から出力された合成断面パターンを示すラスター画像データに基づいて刷版処理を行う装置であり、こうして得られた版を用いて、エンボス加工装置１１０ではエンボス加工が行われ、印刷装置１１１では印刷が行われることになる。なお、散孔材断面パターンＰＰｓに基づくエンボス加工と、環孔材断面パターンＰＰｋに基づくエンボス加工とをそれぞれ別個独立して行い、深さの異なる導管溝を形成する場合には、エンボス加工時に両パターンの合成が行われることになるので、パターン合成手段１０８によるパターン合成を行う必要はない。
【００７６】
【発明の効果】
以上のとおり本発明に係る木目導管断面パターンを有する印刷物およびエンボス加工品によれば、繊細な散孔材の模様のイメージと力強い環孔材の模様のイメージとを融合させたイメージが醸し出されるので、これまでの天然木にない斬新な木目導管断面パターンを表現することができるようになる。また、本発明に係る木目導管断面パターンの作成方法によれば、同一の木理および揺らぎの成分をもった散孔材断面パターンと環孔材断面パターンとを人為的に発生させ、両パターンを合成するようにしたため、両パターン上の模様の流れを完全に同調させることができ、違和感のない自然の風合いをもった斬新な木目導管断面パターンを作成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な天然木の材木板上に現れる木目導管断面パターンの一例を示す図である。
【図２】図１に示すパターンの円形部分領域Ｗ内の拡大図である。
【図３】一般的な天然木を切断したときに得られる導管溝の深さ分布を説明する図である。
【図４】実際の天然木（散孔材）の材木板に現れる木目導管断面パターンの一例を示すより詳細な図である。
【図５】実際の天然木（環孔材）の材木板に現れる木目導管断面パターンの一例を示すより詳細な図である。
【図６】一般的な散孔材の断面と導管との関係を示す概念図である。
【図７】一般的な環孔材の断面と導管との関係を示す概念図である。
【図８】本発明に係る木目導管断面パターン（合成断面パターン）の構成を示す概念図である。
【図９】三次元空間内の基準軸Ａに沿った方向に伸びる多数の導管Ｆからなる基準導管束モデルを示す斜視図である。
【図１０】図９に示す基準導管束モデルを所定の切断面Ｊで切断した状態を示す斜視図である。
【図１１】図９に示す基準導管束モデルの各導管Ｆをベクトル場Ｖ１に沿うように歪ませることによって得られる波状木理を表現した歪曲導管束モデルを示す斜視図である。
【図１２】図９に示す基準導管束モデルの各導管Ｆをベクトル場Ｖ２に沿うように歪ませることによって得られる螺旋木理を表現した歪曲導管束モデルを示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る木目導管断面パターンの作成方法の手順を示す流れ図である。
【図１４】図１３に示す流れ図のステップＳ１で定義される年輪モデルＭｒ、ならびにステップＳ２およびステップＳ３で定義される基準導管束モデルＭｆｓ，Ｍｆｋを示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す年輪モデルＭｒおよび基準導管束モデルを、基準軸Ａに対して垂直な面によって切断した状態を示す断面図である。
【図１６】図１３に示す流れ図のステップＳ２およびステップＳ３における導管配置を行う上で参照される確率関数Ｚｓ（Ｕ），Ｚｋ（Ｕ）の一例を示すグラフである。
【図１７】波状木理に基づく座標変換の一例を示す概念図である。
【図１８】螺旋木理に基づく座標変換の一例を示す概念図である。
【図１９】木理に基づく座標変換を行って得られた歪曲導管束モデルＭｆ′に対して、切断面Ｊによる切断を行うプロセスを示す斜視図である。
【図２０】図１９に示す切断プロセスにより、切断面Ｊ上に得られる木目導管断面パターンの一例を示す平面図である。
【図２１】図１９に示す切断プロセスで用いた切断面Ｊの代わりに、有皺切断面ＪＪを用いた切断プロセスを示す斜視図である。
【図２２】木理に基づく座標変換と揺らぎに基づく座標変換との双方を行って得られた揺らぎを含む歪曲導管束モデルＭｆ″に対して、切断面Ｊによる切断を行うプロセスを示す斜視図である。
【図２３】揺らぎに基づく座標変換を行うために用いられる３組の三次元フラクタル場を示す概念図である。
【図２４】基準導管束モデルＭｆ内の任意の点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）が、木理を表現するための座標変換により点Ｑ′（ｘ′，ｙ′，ｚ′）に変位し、更に、揺らぎを表現するための座標変換により点Ｑ″（ｘ″，ｙ″，ｚ″）に変位する状態を示す概念図である。
【図２５】本発明の一実施例に係る木目導管断面パターン作成装置の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…パラメータ入力手段
１０２…乱数発生手段
１０３…基準導管束モデル生成手段
１０４…木理に基づく座標変換定義手段
１０５…揺らぎに基づく座標変換定義手段
１０６…切断面定義手段
１０７…パターン抽出手段
１０８…パターン合成手段
１０９…刷版装置
１１０…エンボス加工装置
１１１…印刷装置
Ａ…基準軸
Ｂ…基準軸に直交する方向
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…切断面
Ｄ…一年間の平均成長幅
Ｄ１〜Ｄ４…一年間の成長幅
Ｆ…導管
Ｆｋ…環孔材導管
Ｆｓ…散孔材導管
Ｇ…導管溝
Ｊ…切断面
ＪＪ…有皺切断面
Ｋ１〜Ｋ４…三次元空間内の点
Ｌ…長手方向
Ｍｆ…基準導管束モデル
Ｍｆｋ…環孔材用基準導管束モデル
Ｍｆｓ…散孔材用基準導管束モデル
Ｍｆ′…歪曲導管束モデル
Ｍｆ″…揺らぎを含む歪曲導管束モデル
Ｍｒ…年輪モデル
Ｐ…木目導管断面
Ｐｋ…環孔材導管断面
Ｐｓ…散孔材導管断面
ＰＰｋ…環孔材断面パターン
ＰＰｓ…散孔材断面パターン
ＰＰｓｋ…合成断面パターン
Ｑ，Ｑ′，Ｑ″…三次元空間内の点
Ｒ…仮想年輪線
ｔ…成長時期
Ｕ…ポテンシャル値
Ｖ１，Ｖ２…ベクトル場
Ｗ…円形部分領域
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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