JP2007073005A - ページ記述言語データ解釈装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 デュアルプロセッサを用いたPDLインタプリタ処理の高速化。
【解決手段】 PDLインタプリタ処理を二つのステージに分割し、二つのステージをそれぞれ別々のCPUで実行し、二つのステージ間で描画オブジェクトキューを用いて描画オブジェクトを受け渡すことによりパイプライン並列実行を可能とする。二つのステージ間で負荷分散をはかるために、描画オブジェクトキュー内の描画オブジェクトの待機数により、どちらのステージで色変換処理を実行するかを決定する。
【選択図】 図1

Description

本発明はページ記述言語を解釈して中間データを生成するページ記述言語データ解釈装置に関するものである。
ページ記述言語(PDL: Page Description Language)で記述されたデータをネットワーク等の通信媒体を介して受信し、専用のインタプリタにより解釈し画像を形成するRIP処理を行い、電子写真等のプリントエンジンを用いて印字出力するページプリンタが広く知られている。ページ記述言語データは元電子文書からアプリケーションとオペレーティングシステム、ドライバの連携により生成される。
ページ記述言語データのRIP処理においては、ソフトウェア処理によるPDLインタプリタにより中間データを出力し、ハードウェア処理もしくはソフトウェア処理によるレンダラにより中間データからビットマップイメージを生成する場合が多い。レンダラ処理をハードウェア化した場合は、インタプリタ処理とパイプラインによる並列実行させることによりRIP処理の高速化が可能である。
又、別の従来例としては、特許文献1をあげることが出来る。
特開2000−255117号公報
しかしながら、PostScript(登録商標)等の一部のページ記述言語においては、言語仕様が複雑である為にレンダラ処理に比べてインタプリタ処理に負荷がかかり、インタプリタ処理がRIP処理全体のボトルネックとなってしまうことがある。さらに、カラープリンタにおいてはPDLインタプリタで行うカラーマネージメントのための色変換処理が大きな負荷となる。インタプリタ処理を高速に行う為に、インタプリタ処理を高性能なCPU上で実行する方法もあるが、近年CPU性能の向上にはかげりが見えはじめており、マルチプロセッサ化に活路を見出す機運が高まっている。ページ毎に別のプロセッサを使用してインタプリタ処理を行い高速化する方法が考えられるが、多くのページ記述言語ではページ毎の独立性を保障しておらず、逐次実行する必要がある為、容易にマルチプロセッサ化のメリットを享受することができない。
そこで、本発明においてはインタプリタ処理を二つのステージに分割し、デュアルプロセッサシステム上でパイプライン並列実行することにより、RIP処理を高速化する。インタプリタ処理を二つのステージに分割し、通常のインタプリタが生成する中間データと比較してより上位の抽象度の高い描画オブジェクトからなる中間データを生成し、ステージ間でFIFOキューを用いて受け渡すことによりパイプライン化する。また、二つのステージ間で負荷の偏りが発生しないように、FIFOキューに一定個数以上の描画オブジェクトが溜まっている場合にのみ第一ステージで色変換処理を実行し、第一ステージで色変換が実行されなかった描画オブジェクトに対しては第二ステージで色変換処理を実行することにより、ステージ間での動的な負荷分散をはかるものである。
本発明に示したように、インタプリタ処理を二つのCPUを用いてパイプライン並列処理し、さらに二つのCPUのどちらで色変換処理を行うかを描画オブジェクトキューの描画オブジェクト待機数をみて決定することにより、片方のCPUに処理負荷が偏ることが無くなり、効率的にインタプリット処理を実行することが可能となる。つまり、動的な負荷分散処理により、高速なインタプリット処理が可能となるものである。
以下、本発明にかかる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例を示す画像形成装置システムの全体の構成を説明するブロック図である。本画像形成装置200は、画像入力デバイスであるスキャナ部2070、画像出力デバイスであるプリンタ部2095、Controller Unit 2000、ユーザインターフェースである操作部2012から構成される。スキャナ部2070、プリンタ部2095、操作部2012は、それぞれController Unit 2000に接続され、Controller Unit 2000は、LAN 2011などのネットワーク伝送手段に接続されている。また、LAN 2011には、画像形成装置200と同様の機器構成をもつ他の画像形成装置220、230が接続されている。画像形成装置220、230は、それぞれスキャナ部2270、2370、プリンタ部2295、2395、操作部2212、2312を持ち、それらがController Unit 2200、2300に接続されている。
図2は、本発明の実施例を示す画像形成装置のソフトウェアブロック図である。1501はUI即ちユーザインターフェースを司るものであり、オペレータが本画像形成装置の各種操作・設定を行う際、機器との仲介を行うモジュールである。本モジュールは、オペレータの操作に従い、後述の各種モジュールに入力情報を転送し処理の依頼、或いはデータの設定等を行う。1502はAddress-Book即ちデータの送付先、通信先等を管理するデータベースモジュールである。Address-Bookの内容は、UI 1501からの操作によりデータの追加、削除、取得が行われ、オペレータの操作により後述の各モジュールにデータの送付・通信先情報を与えるものとして使用されるものである。1504はUniversal-Send即ち、データの配信を司るモジュールであり、UI 1501によりオペレータに指示されたデータを、同様に指示された通信(出力)先に配布するものである。また、オペレータにより、本機器のスキャナ機能を使用し配布データの生成が指示された場合は、後述のControl-API 1519を介して機器を動作させ、データの生成を行う。1505はUniversal-Send 1504内で出力先にプリンタが指定された際に実行されるモジュールである。1506はUniversal-Send 1504内で通信先にE-mailアドレスが指定された際に実行されるモジュールである。1507はUniversal-Send 1504内で出力先にデータベースが指定された際に実行されるモジュールである。1508はUniversal-Send 1504内で出力先に本機器と同様の画像形成装置が指定された際に実行されるモジュールである。1509はPDLモジュールであり、本画像形成装置の外部から送信されたPDL(Page Description Language)文書を、本画像形成装置のプリント機能を使用してプリントする機能を実現する。また、1512 HTTPモジュールを使用して外部のWebサーバに格納された電子文書を取り出しプリントする機能も提供するものである。1510はCopyモジュールであり、本画像形成装置のプリンタ機能とスキャナ機能を使用し、UIの指示に基づいてCopy動作を実行するものである。1511はボックスモジュール(Box)であり、スキャン画像もしくはPDLプリント画像をHDDに格納し、格納した画像のプリンタ機能による印刷、Universal-Send機能による送信、HDDに格納した文書の削除、グルーピング(個別BOXへの格納)、BOX間移動、BOX間コピーなどの管理機能を提供する。1512は本画像形成装置がHTTPにより通信する際に使用されるモジュールであり、後述のTCP/IP1516モジュールにより前述のPDL 1509モジュールに通信を提供するものである。1513はlprモジュールであり、後述のTCP/IP 1517モジュールにより前述のUniversal-Send1504内のプリンタモジュール1505に通信を提供するものである。1514はSMTPモジュールであり、後述のTCP/IP 1517モジュールにより前述のUniversal-Send1504内のE-mailモジュール1506に通信を提供するものである。1515はSLM即ちSalutation-Managerモジュールであり、後述のTCP/IP 1517モジュールにより前述のUniversal-Send1504内のデータベースモジュール1517、DPモジュール1518に通信を提供するものである。1516はLPDモジュールであり、後述のTCP/IP 1517 モジュールにより、前述のPDL 1509 モジュールに通信を提供するものである。1517はTCP/IP通信モジュールであり、前述の各種モジュールに後述のNetwork-Driverによりネットワーク通信を提供するものである。1518はネットワークドライバであり、ネットワークに物理的に接続される部分を制御するものである。1519はControl-APIであり、Universal-Send 1504、PDL 1509、Copy 1510、Box 1511等の上位モジュールに対し、後述のJob-Manager 1520等の下位モジュールとのインターフェースを提供するものであり、上位、及び下位のモジュール間の依存関係を軽減しそれぞれの流用性を高めるものである。1520はJob-Managerであり、前述の各種モジュールよりControl-API 1519を介して指示される処理を解釈し、後述の各モジュールに指示を与えるものである。また、本モジュールは、本画像形成装置内で実行されるハード的な処理を一元管理するものである。1521はCODEC-Managerであり、Job-Manager1520が指示する処理の中でデータの各種圧縮・伸長を管理・制御するものである。1522はFBE-Encoderであり、Job-Manager 1520、Scan-Manager 1525により実行されるスキャン処理により読み込まれたデータをFBEフォーマットにより圧縮するものである。1523はJPEG-CODECであり、Job-Manager1520、Scan-Manager1525により実行されるスキャン処理、及びPrint-Manager 1526により実行される印刷処理において、読み込まれたデータのJPEG圧縮及び印刷データのJPEG展開処理を行うものである。1524はMMR-CODECであり、Job-Manager 1520、Scan-Manager 1525により実行されるスキャン処理、及びPrint-Manager 1526により実行される印刷処理において、読み込まれたデータのMMR圧縮及び印刷データのMMR伸長処理を行うものである。1525はScan-Managerであり、Job-Manager1520が指示するスキャン処理を管理・制御するものである。1528はScanner I/Fであり、Scan-Manager 1524と本画像形成装置が内部的に接続しているスキャナ部とのI/Fを提供するものである。1526はPrint-Managerであり、Job-Manager1519が指示する印刷処理を管理・制御するものである。1529はEngine-I/Fドライバであり、Print-Manager1526と印刷部とのI/Fを提供するものである。1527はPDL Interpreterであり、Job-Manager 1520の指示により、PDLもしくは電子文書フォーマットを解釈し、PDLもしくは電子文書フォーマットの種別によらない共通の表現形式であるディスプレイリストを生成するものである。1530はRenderであり、PDL Interpreter 1527により生成されたディスプレイリストを、Print-Manager 1520の指示により、イメージプロセッサを用いてラスタイメージメモリに展開するものである。
図3は、画像形成装置の構成を説明するブロック図である。Controller Unit 2000は画像入力デバイスであるスキャナ2070や画像出力デバイスであるプリンタ2095と接続し、一方ではLAN2011や公衆回線(WAN)2051接続することで、画像情報やデバイス情報の入出力を行う為のコントローラである。 CPU2001はシステム全体を制御するコントローラであり、CPU1 2001aとCPU2 2001bの二つのプロセッサにより構成される。RAM2002はCPU2001が動作するためのシステムワークメモリであり、画像データを一時記憶するための画像メモリでもある。ROM2003はブートROMであり、システムのブートプログラムが格納されている。HDD2004はハードディスクドライブで、システムソフトウェア、画像データを格納する。操作部I/F2006は操作部(UI)2012とインターフェース部で、操作部2012に表示する画像データを操作部2012に対して出力する。また、操作部2012から本システム使用者が入力した情報を、CPU2001に伝える役割をする。Network2010はLAN2011に接続し、情報の入出力を行う。Modem2050は公衆回線2051に接続し、情報の入出力を行う。以上のデバイスがシステムバス2007上に配置される。Image Bus I/F2005はシステムバス2007と画像データを高速で転送する画像バス2008を接続し、データ構造を変換するバスブリッジである。画像バス2008は、PCIバスまたはIEEE1394で構成される。画像バス2008上には以下のデバイスが配置される。イメージプロセッサ(RIP)2060はディスプレイリストをラスタイメージに展開する。デバイスI/F部2020は、画像入出力デバイスであるスキャナ2070やプリンタ2095とコントローラ2000を接続し、画像データの同期系/非同期系の変換を行う。スキャナ画像処理部2080は、入力画像データに対し補正、加工、編集を行う。プリンタ画像処理部 2090は、プリント出力画像データに対して、プリンタの補正、解像度変換、ハーフトーニング等を行う。画像回転部2030は画像データの回転を行う。画像圧縮部2040は、多値画像データはJPEG、2値画像画像データはJBIG、MMR、MHの圧縮伸張処理を行う。
画像形成装置外観を図4に示す。画像入力デバイスであるスキャナ部2070は、原稿となる紙上の画像を照明し、CCDラインセンサ(図示せず)を走査することで、ラスターイメージデータ2071として電気信号に変換する。原稿用紙は原稿フィーダ2072のトレイ2073にセットし、装置使用者が操作部2012から読み取り起動指示することにより、コントローラCPU2001がスキャナ2070に指示を与え(2071)、フィーダ2072は原稿用紙を1枚ずつフィードし原稿画像の読み取り動作を行う。画像出力デバイスであるプリンタ部2095は、ラスターイメージデータ2096を用紙上の画像に変換する部分であり、その方式は感光体ドラムや感光体ベルトを用いた電子写真方式、微少ノズルアレイからインクを吐出して用紙上に直接画像を印字するインクジェット方式等があるが、どの方式でも構わない。プリント動作の起動は、コントローラCPU2001からの指示2096によって開始する。プリンタ部2095には、異なる用紙サイズまたは異なる用紙向きを選択できるように複数の給紙段を持ち、それに対応した用紙カセット2101、2102、2103がある。また、排紙トレイ2111は印字し終わった用紙を受けるものである。
操作部2012の構成を図5に示す。LCD表示部2013は、LCD上にタッチパネルシート2019が貼られており、システムの操作画面およびソフトキーを表示するとともに、表示してあるキーが押されるとその位置情報をコントローラCPU2001に伝える。スタートキー2014は原稿画像の読み取り動作を開始する時などに用いる。スタートキー2014中央部には、緑と赤の2色LED2018があり、その色によってスタートキー2014が使える状態にあるかどうかを示す。ストップキー2015は稼働中の動作を止める働きをする。IDキー2016は、使用者のユーザIDを入力する時に用いる。リセットキー2017は操作部からの設定を初期化する時に用いる。
図6は画像形成装置の操作部の構成を説明するブロック図である。画像形成装置において、2001は制御CPUで、2003のプログラム用ROMと2004HDDに記憶された制御プログラム等に基づいてシステムバス2007に接続される各種デバイスとのアクセスを総括的に制御し、画像入力部インタフェース2071を介して接続されるスキャナ2070から入力情報を読み込み、印刷部インタフェース2096を介して接続される印刷部2095に出力情報としての画像信号を出力する。2002は2001のCPUの主メモリ、ワークエリア等として機能するRAMである。2019のタッチパネル、2014〜2017のハードキーから、ユーザ入力を受け取り操作入力部I/F20061を介して、操作内容を取得する。取得した操作内容と前述の制御プログラムにもとづいて、CPU2001において表示画面データが生成され、画面出力デバイスを制御する出力デバイスコントローラ20062を介して、LCDやCRTなどの画面出力デバイス2013に表示画面を出力する。
次に、図7を用いてページ記述言語を解釈し画像形成を行うRIP処理の流れに関して説明する。PostScriptインタプリタ3001は図2のPDL Interpreter1527の一つで、PostScript言語で記述されたデータを解釈し中間言語データであるディスプレイリスト3017を生成する。PostScriptインタプリタ3001はPostScriptインタプリタ(第一ステージ)3001aとPostScriptインタプリタ(第二ステージ)3001bの二つのステージに分割される。第一ステージは図3のCPU1 2001aにて実行し、第二ステージは図3のCPU2 2001bにて実行することにより、パイプライン並列実行が可能となっている。二つのステージは描画オブジェクトキュー3016を介して描画オブジェクトデータの受け渡しと制御の受け渡しを行う。描画オブジェクトキュー3016はFIFOキューであり、最初に格納したデータが最初に取り出される。言語処理部3004はPostScript言語により記述されたデータを解釈し、描画オペレータに応じて文字処理部3005、グラフィックス処理部3006、イメージ処理部3007へ描画要求を出すものである。文字処理部3005は指定されたフォントから文字ビットマップを生成するものであり、グラフィックス処理部3006はベクタグラフィックス描画を制御するものであり、イメージ処理部3007はイメージデータを共通の内部データ形式に変換する処理等を行うものである。CMSエンジン3008はカラーマネージメントを行うモジュールであり、入力色を絶対色空間に変換後、プリンタエンジン固有の出力色(CMYK)を生成するものである。PostScript言語ではDevice色空間、CIEBased色空間、特殊色空間など多様な色空間が規定されており、Device色空間で指定された入力色に関しては、RGBソースプロファイル、CMYKシミュレーションプロファイルなどの予め用意されたICCプロファイル群のうち指定されたものを用いて絶対色空間へ色変換を行う。CIEBased色空間で指定された入力色に関してはその色空間で指定された変換テーブル、変換関数、変換マトリックスに従い絶対色空間へ色変換を行う。絶対色空間からプリンタエンジン固有の色空間への変換は出力プロファイルもしくは、PostScriptで規定されたColor Rendering Dictionaryを用いて行う。CMSエンジン3008において色変換が実行されるかどうかは描画オブジェクトキュー3016内に格納された描画オブジェクト数によって決定される。CMSエンジン3008に描画オブジェクトが転送された時点で、CMSエンジン3008は描画オブジェクトキュー3016内の描画オブジェクト数を数える。描画オブジェクト数が一定個数以上の場合には当該描画オブジェクトに対して色変換処理を実行し、色変換済のマークをつけて、色変換済描画オブジェクトを描画オブジェクトキュー3016に格納する。描画オブジェクト数が一定個数未満の場合には、当該描画オブジェクトに対する色変換処理は行わず、色変換前のマークをつけて、色変換前オブジェクトをそのまま描画オブジェクトキュー3016に格納する。色変換前の描画オブジェクトを描画オブジェクトキューに格納する場合には、当該描画オブジェクトに対して指定された色空間情報やカラーマネージメント情報を描画オブジェクトの属性として一緒に描画オブジェクトキューに格納する。CMSエンジン3009はCMSエンジン308と同等の色変換機能を有し、描画オブジェクトキュー3016より取り出した描画オブジェクトが色変換前である場合に色変換を実行する。CMSエンジン3009はPostScriptインタプリタ(第二ステージ)3001bの最初の処理ブロックであり、当該描画オブジェクトの処理が終了する度に描画オブジェクトキュー3016に描画オブジェクトが存在するか調べ、描画オブジェクトが存在する場合にはその描画オブジェクトを取り出し、処理を実行する。描画オブジェクトが存在しない場合には、PostScriptインタプリタ(第一ステージ)3001aにより描画オブジェクトが格納されるの待ち、描画オブジェクトが格納された段階で処理を再開する。色判定部3010はCMSエンジンの出力値であるCMYK色を調べ、現在処理中のページがカラーページかモノクロページか判定するものである。ディスプレイリストジェネレータ3011は中間言語データであるディスプレイリスト3017を生成するものである。ディスプレイリスト内には、各オブジェクトの属性フラグが含まれており、オブジェクトがグラフィックス、イメージ、文字の何れであるかが識別される。各属性は文字処理部3005、グラフィックス処理部3006、イメージ処理部3007から通知されたものがそのまま使用される。属性フラグはレンダを経て後段の画像処理に使用される。レンダ3002はディスプレイリストを解釈し、それぞれがビット深度8×4面のCMYKビットマップ3018を生成するものであり、図3のRIP2060を使用して大半の処理が行われる。また、レンダはディスプレイリスト3017に含まれる属性フラグを元に各デバイスピクセル単位に属性を示す、オブジェクト属性マップ3019を5枚目の版として生成する。ここでオブジェクト属性マップはピクセル毎にビット深度2(グラフィックス01、イメージ10、文字11)の属性情報を持つ。画像処理プロセッサ3003は図2のPrint Manager1526により制御され、レンダ3002により生成されたCMYKビットマップ3018に対して、濃度・カラーバランス調整3012、出力ガンマ補正3013、ハーフトーニング3014などの画像処理を行うものである。ハーフトーニング3014はオブジェクト属性マップ3019を参照してオブジェクト属性毎に異なるハーフトーニングを適用するものであり、グラフィックス属性の画像領域に対しては解像度優先の高線数スクリーンを、イメージ属性の画像領域に対しては諧調優先の低解像度スクリーンを、文字属性の画像領域に対しては誤差拡散を適用する。色判定部3010でモノクロページと判定された場合には、レンダ3002で作成されたCMYKビットマップ3018のうちK版のビットマップのみが画像処理プロセッサ3003に送られ、最終出力で使用されるKビットマップ3021が生成される。また、色判定部3010でカラーページと判定された場合には、レンダ3002で生成されたCMYKビットマップ3018がそのまま画像処理プロセッサ3002に送られ、最終出力で使用されるCMYKビットマップ3020が生成される。こうして、画像処理プロセッサ3003により生成されたCMYKビットマップ3020もしくはKビットマップ3021が図2のEngine I/F1529を介してプリンタエンジンに転送され、所望のメディアに印字出力されるものである。
なお、本発明は、プリンタを含む複数の機器(例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、スキャナ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、プリンタ単体装置に適用してもよい。
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
実施例1では描画オブジェクトキュー内の待機描画オブジェクト数を用いて、色変換処理を第一ステージで行うか第二ステージで行うかを決定するものであったが、描画オブジェクトによって色変換処理の負荷が異なることを考慮に入れていなかった。例えば、文字は多くの場合に単一色によって描画され、色変換は一回ですむが、自然画等のイメージデータではイメージデータを構成するピクセル毎に色変換処理を実行する必要があり、サイズが大きなイメージデータではかなりの処理負荷がかかるものである。そこで、単純に待機描画オブジェクト数ではなく、個々の描画オブジェクトに対して、色変換負荷係数を掛けることにより、より最適な負荷分散が可能となる。グラフィックス、テキストの負荷係数を1.0として、イメージはサイズに応じて、10Kbyte未満は1.4、10Kbyte以上50Kbyte未満は2.0、50Kbyte以上250Kbyte未満は2.8、250Kbyte以上1Mbyte未満は4.2、1Mbyte以上は7.6とする。これを持って、実施例2とする。
画像形成システムの全体構成を示す図 画像形成装置のソフトウェアブロック図 画像形成装置のコントローラユニット内構成を示す図 画像形成装置の入出力デバイス外観図 画像形成装置の操作部外観図 画像形成装置の操作部ユニット内構成を示す図 本発明の一実施形態のデータフロー概略図

Claims (4)

  1. ページ記述言語データを解釈して文字や図形、画像などの複数の描画オブジェクトにより構成される第一の中間データに変換する第一の変換ステージと、前記第一の変換ステージにより生成された描画オブジェクトをキューにより保持する描画オブジェクトキューと、前記描画オブジェクトキューより取り出した描画オブジェクトをよりデバイス依存の第二の中間データに変換する第二の変換ステージと、前記第一の変換ステージと前記第二の変換ステージを並列実行する並列実行手段を有するページ記述言語データ解釈装置において、各描画オブジェクトに対する色変換処理を前記第一の変換ステージと前記第二の変換ステージのいずれで行うかを描画オブジェクトキュー内の描画オブジェクトの待機状況により決定することを特徴とするページ記述言語データ解釈装置。
  2. 各描画オブジェクトに対する色変換処理を前記第一の変換ステージと前記第二の変換ステージのいずれで行うかを描画オブジェクトキューの待機数により決定することを特徴とする請求項1に記載のページ記述言語データ解釈装置。
  3. 各描画オブジェクトに対する色変換処理を前記第一の変換ステージと前記第二の変換ステージのいずれで行うかを待機オブジェクトの種別により重み付けされた描画オブジェクトキューの重み付け待機数により決定することを特徴とする請求項1に記載のページ記述言語データ解釈装置。
  4. 各描画オブジェクトに対する色変換処理を前記第一の変換ステージで実行した場合に描画オブジェクトに色変換済のマークをつけて前記描画オブジェクトキューに格納することを特徴とする請求項1に記載のページ記述言語データ解釈装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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