JP2022516586A - ボディの分析 - Google Patents
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Abstract
Description
コントローラと、
前記コントローラを操作するための電子プログラム命令を記憶する記憶装置と、
入力手段と
を含み、
前記コントローラが、
前記ボディの少なくとも1つの表現(representation)を含む入力を、前記入力手段を介して受信し、
前記入力に対して、データベースの使用を含む処理を行い、前記ボディを分析し且つ前記分析に基づく出力を生成し、及び
前記出力を通信するように、
前記電子プログラムの命令によって操作可能であり且つガイドされるデバイスが提供される。
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して収集されたデータと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又はデータタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリングメカニズムに基づいて、データ及び画像を1以上のグループ、領域、タイプ、及びカテゴリのうちの1以上に分類、クラスタリング、グルーピングすること、
ボディの画像から特徴及び/又はランドマーク及び/又は解剖学的に重要なランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
医用イメージングから抽出された画像特徴及び/又は解剖学的特徴によって制約されたボディの画像からボディ部分のセグメンテーションを推定し、2D及び/又は3Dのボディ部分及び/又は2D及び/又は3Dの関心のある領域(ROI)を確立すること、及び
2D及び/又は3Dの画像と形状の特徴、ラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタとボディ形状を抽出すること、
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して収集されたデータと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又はデータタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリング及び/又はアノテーションメカニズムに基づいて、データ及び画像を1以上のグループ、領域、タイプ、特性、及びカテゴリに分類、クラスタリング、グルーピングすること、
ボディの任意のタイプの画像から、目立った特徴及び/又は解剖学的に重要なランドマークを含むランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
画像におけるクラスタ化されたバックグラウンドからボディを識別及びセグメント化すること、
医用画像から抽出された解剖学的特徴によって制約されたボディの画像からボディパーツセグメントを推定し、関心のある領域(ROI)を確立すること、及び
画像又は一般的な形状特徴及びラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタを抽出し、ボディデータとの対応を推定すること、
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
i)総体脂肪量又はセグメント体脂肪量、除脂肪量、内臓脂肪量、アンドロイド脂肪量、ガイノイド脂肪量、骨質量などの測定値の推定、
ii)体脂肪量に関する分類などの測定値の分類、例えば、痩せている、正常である、太り過ぎている、肥満であるなど;内臓脂肪の場合、例えば、低リスク、通常のリスク、上昇したリスク、高リスクなど、
iii)データベースに含まれる標準的な母集団分布との比較、
iv)訓練されたML/AIモデルと、以下の特定ユーザの予測リスクアプローチ又は式に基づく推定:
a.ユーザが前糖尿病であるリスク、
b.慢性健康疾患、筋骨格障害、死亡率、転倒リスクのユーザにおける上昇したリスク、
v)ユーザが指示する、又は身長に対する推定低筋肉除脂肪体重比若しくはその他の関連する人体計測によって引き起こされるサルコペニアを検出するアプローチ、
のうちの1以上を含むことができる。
コントローラを制御するための電子プログラム命令を記憶することと、
前記コントローラを、
ボディの少なくとも1つの表現(representation)を含む入力を、入力手段を介して受信し、及び
前記入力に対して、データベースにアクセスすることを含む処理を行い、前記ボディを分析し且つ前記分析に基づく出力を生成するように、
前記電子プログラム命令を介して制御することとを含む方法が提供される。
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して収集されたデータと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又はデータタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリング及び/又はアノテーションメカニズムに基づいて、データ及び画像を1以上のグループ、領域、タイプ、特性、及びカテゴリに分類、クラスタリングすること、
ボディの任意のタイプの画像から、目立った特徴及び/又は解剖学的に重要なランドマークを含むランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
画像におけるクラスタ化されたバックグラウンドからボディを識別及びセグメント化すること、
医用画像から抽出された解剖学的特徴によって制約されたボディの画像からボディパーツセグメントを推定し、関心のある領域(ROI)を確立すること、及び
画像又は一般的な形状特徴及びラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタを抽出し、ボディデータとの対応を推定すること、
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
以下の説明において、異なる実施形態における類似又は同一の参照番号は、同一又は類似の特徴を示す。
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して収集されたデータと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又はデータタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリングメカニズムに基づいて、データ及び画像を1以上のグループ、領域、タイプ、及びカテゴリのうちの1以上に分類、クラスタリング、グルーピングすること、
ボディの画像から、特徴及び/又はランドマーク及び/又は解剖学的に重要なランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
医用画像から抽出された画像特徴及び/又は解剖学的特徴によって制約されるボディの画像からボディパーツセグメンテーションを推定し、2D及び/又は3Dのボディパーツ及び/又は2D及び/又は3Dの関心のある領域(ROI)を確立すること、
2D及び/又は3Dの画像と形状の特徴及びラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタとボディ形状を抽出すること、
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して収集されたデータと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又はデータタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリング及び/又はアノテーションメカニズムに基づいて、データ及び画像を1以上のグループ、領域、タイプ、特性、及びカテゴリに分類、クラスタリングすること、
ボディの任意のタイプの画像から、目立った特徴及び/又は解剖学的に重要なランドマークを含むランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
画像におけるクラスタ化されたバックグラウンドからボディを識別及びセグメント化すること、
医用画像から抽出された解剖学的特徴によって制約されたボディの画像からボディパーツセグメントを推定し、関心のある領域(ROI)を確立すること、及び
画像又は一般的な形状特徴及びラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタを抽出し、ボディデータとの対応を推定すること、
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
更に詳細に説明するように、BCTデータベース40は、ヒトの医用画像、ボディ組成、人体測定、参加者の特徴及び属性、医学生理学情報及び疫学情報の統合された大量且つ多様な世界規模のデータベースを含み、これらは、各参加者のヒトの画像を同時に収集する間に収集される。BCTデータベース40は、ヒトの内因性及び外因性のボディ及び健康に関する豊富な情報を有する。
i)例えば、性別、年齢、民族性、フィットネス、及び病歴を含む、参加者の特性及び属性(ステップ501)、
ii)例えば、体重、身長、腹囲、臀部、胸、大腿、上腕骨、腓腹筋、及び股下などを含む、参加者の人体計測(ステップ502)、
iii)例えば、写真、ビデオ、深さ画像、3Dスキャン又は3D再構成点群又はメッシュのうちの1つ以上を含む、2D、3D・・・nD画像又は他のボディ表現データ(ステップ503)を含む表現、
iv)例えば、焦点距離、3Dの姿勢及び配向(例えば、ジャイロデータ)、解像度、サイズ、及び深さ、視野、回転、及び座標系に関する変換を含む画像捕捉デバイスの内因性及び外因性パラメータ(DEXA/DXAスキャナなどの医用画像の場合、これらのパラメータは、較正パターン及び幻肢(phantom)に照合させるデータ、実際の世界での計測値(例えば、cm又はインチ単位)に照合させるスキャナのピクセルサイズなどの追加データを含むことができる。)、
v)例えば、心拍数、収縮期及び拡張期血圧、VO2max、例えば、血糖値、血中乳酸値、体温、呼吸、ゲノム用の血液サンプルのうちの1以上を含む医学生理学的計測値(ステップ507)、
vi)例えば、PET、CT、MRI、及びDXAのうちの1以上を含む医用画像データ(ステップ508)、及び
vii)例えば、前糖尿病、心血管疾患、関節変形性関節症、死亡率、転倒発生率のうちの1以上を含む疫学データ(ステップ509)が挙げられる。
更に詳細に説明するように、BCTデータベース40の医用画像及び医療データの捕捉段階に関して、品質保証及び前処理の各ステップが開発されている(図6a)。特に、品質保証及び前処理技術は、BCTデータベース用の画像、ビデオ又はビデオフレーム、深さ画像を含む2.xD画像、及び3Dボディスキャンの形態であり得るヒトの画像の捕捉段階に関するBCTデータベース40のために開発されている(図6b)。BCTデータベース40用の人体計測データの捕捉段階に関する品質保証及び前処理の各ステップが開発されている。更に、BCTデータベース40用の動的データの捕捉段階に関する品質保証及び前処理の各ステップが開発されている。
i)腕:顎の下の平面、肩関節の中心、骨盤より上の平面、及び脚より下の平面を通る平面。
ii)脚:セグメントの近位部は、骨盤の上の側方境界から大腿骨頸部の中点を通る平面を使用して定義される。このセグメントの遠位部は、脚の下縁になる。
iii)頭:顎の下の平面の上のボリューム。
iv)体幹:この領域は、腕、脚、及び頭を引いた全身として定義される(902)。
v)アンドロイド領域:骨盤の上面と下顎骨(即ち、顎)の下面との間の垂直方向の長さ(Y軸)の20%の、骨盤の上面と平行面との間のボリューム(903)。
vi)ガイノイド領域:骨盤の上面(平面A)の下方に位置する、アンドロイド領域の垂直方向の長さ(Y軸)の1.5倍に位置する面と、平面Aより下方の、アンドロイド領域の長さの2倍の平行面との間のボリューム(904)。
vii)内臓領域:内臓領域は、アンドロイド領域に含まれる。アンドロイド領域は、内臓脂肪と皮下脂肪の両方を含み、皮下脂肪は、腹腔の周りに不均一な層を形成する。この皮下脂肪のボリュームが計算され、次いで、アンドロイド領域の総アンドロイド脂肪から減じられ、内臓脂肪が得られる(905)。
前記概説及び記載したステップ、即ち、
i)ヒトの画像が医用画像及び他のデータと並行して収集される、大規模で不均一なデータベース(即ち、BCTデータベース40)の収集、
ii)収集されたデータの高レベル品質の保証、及び
iii)医用及びヒトの画像を定義する正確な解剖学的関節と指定されたROIの使用は、実施形態は、i)十分であり、ii)データ入力がCV/ML/AIアルゴリズムを訓練して、個人のボディ組成と人体計測を繰り返し正確に予測できるようにするのに十分に正確であり、iii)正確な解剖学的関節と品質保証プロトコルの使用により、データの堅牢で正確な統一表現を可能にするのに重要であることが分かった。統一された表現は、本発明の実施形態でCV及びMLを使用するときの重要なプロセスである。簡単に言うと、統一された表現とは、全参加者にとって一意で同一の階層構造を使用してデータ又は画像を表現する方法である。非常に簡単な例として、MLモデルに必要な画像サイズ(M×N)であり、臀部中央の位置を中心とする必要がある場合には、そのサイズが(M×N)になり、臀部中央の位置が中心に配置されるように、任意の画像サイズの参加者画像を規格化又は事前加工する必要がある。
アプリがデバイス12にインストールされると、又は本発明のソフトウェアが記憶され実行されるSDK若しくはサービスが呼び出されるとと、コントローラ18は、カメラを介して捕捉される画像などのセンサのセット44のセンサを介して感知されるデータ及び/又は情報を含む情報及び/又はデータ、デバイス12及びシステム10の操作に関する命令及びコマンドを入力又は捕捉できるようにする一連のナビゲーション可能な電子ページ、スクリーン、及びフォームを、タッチスクリーン42を介してデバイス12のユーザ16に提示するように、分析アプリの制御下で操作可能になる。
以下では、処理されたヒトの画像、関連するヒトの特徴、推定された3次元(3D)ボディ形状、人体計測、ボディ組成データが、ユーザによって入力された参加者の特性及び医学生理学情報と共に、システム10によってどのように使用され、ユーザが自身の健康リスク及びウェルネスリスクを分類、評価、及びモニタリングすることができるかを概説する。
i)推定体脂肪及び推定内臓脂肪を体脂肪分類と比較して、体脂肪の一般的な分類、例えば、痩せている、正常である、太り過ぎている、及び肥満である、を表示すると共に、内臓脂肪の一般的な分類、例えば、低リスク、通常のリスク、上昇したリスク、及び高リスクを表示する。
ii)推定されたボディ組成出力及び/又は推定された周囲出力を、参加者の特性及び属性並びに医学生理学情報(即ち、性別、年齢、民族性、健康状態、フィットネスなど)の任意の組合せについて、BCTデータベース40に含まれる標準的な人口分布と比較し、人口分布内のどこにいるかをユーザに示す。
iii)参加者の属性、ボディ形状、医学生理学情報、及びボディ組成の関数である個人の相対的健康リスクスコア(RHRS)の推定値。これらの各カテゴリに使用される特定の変数は、個人が前糖尿病、慢性疾患、筋骨格障害、死亡率、又は転倒リスクの相対的リスクを評価しているかどうかに依存する。個人の全体的なRHRSは、スコアが健康リスクの連続体の下端にある場合は低く、スコアが健康リスクの連続体の上端にある場合は高くなる(例えば、図10を参照)。
iv)ユーザが前糖尿病であるというリスクの上昇をオフラインで計算した予測リスク式及び/又はML/AIモデルに基づく推定値。
v)慢性健康疾患のリスクの上昇をオフラインで計算した予測リスク式及び/又はML/AIモデルに基づく推定値。
vi)筋骨格障害、死亡率、及び転倒リスクの上昇をオフラインで計算した予測リスク式及び/又はML/AIモデルに基づく推定値。
vii)ユーザによって指向された(directed)、又は身長に対する推定低筋肉除脂肪量によるサルコペニアを検出するためのステップ。
Claims (27)
- ボディを分析するためのデバイスであって、
コントローラと、
前記コントローラを操作するための電子プログラム命令を記憶する記憶装置と、
入力手段と
を含み、
前記コントローラが、
前記ボディの少なくとも1つの表現(representation)を含む入力を、前記入力手段を介して受信し、
前記入力に対して、データベースの使用を含む処理を行い、前記ボディを分析し且つ前記分析に基づく出力を生成し、及び
前記出力を通信するように、
前記電子プログラムの命令によって操作可能であり且つガイドされることを特徴とするデバイス。 - 前記表現が、前記ボディの画像を含む視覚的表現、及び/又は視覚化できないデータを意味する非視覚的表現を含む請求項1に記載のデバイス。
- 前記処理が、少なくとも1つのコンピュータビジョン(CV)アプローチ、機械学習(ML)、及び/又は人工知能(AI)モデルによって実行される動作を含む請求項1から2のいずれかに記載のデバイス。
- 分析される前記ボディが、カテゴリ及び/又はグループ及び/又はクラスに属し、前記データベースが、分析される前記ボディと同一及び/又は類似のカテゴリ及び/又はグループ及び/又はクラスに属する複数の異なるボディの詳細を含み、前記詳細が、前記複数の異なるボディの各ボディの、各ボディに関連する及び/又は各ボディに関するデータ及び/又は情報を含む請求項1から3のいずれかに記載のデバイス。
- 前記カテゴリ及び/又はグループ及び/又はクラスがヒトを含み、前記データ及び/又は情報が、前記データベースに各ボディの詳細を提供する複数のヒトの参加者のそれぞれについて、ヒトのビデオ、写真、完全及び/又は部分的なボディ形状又は表面スキャン、医用画像、ボディ組成、人体計測、参加者の特性、参加者の属性、医学生理学情報、及び疫学情報のうちの1以上を含み、前記1以上が、収集を通して収集され、各参加者のそれぞれのボディの統一された表現に、関係付けられ、及び/又は位置合わせされ、及び/又はアラインメントされ、及び/又は一致させられる請求項4に記載のデバイス。
- 各参加者のそれぞれのボディの詳細及び表現の収集が、好ましくは、同時且つ並行して行われる請求項5に記載のデバイス。
- 追加のデータが、異なる時間間隔で収集され、経時で収集される参加者の形状とデータの時間的モデリングの開発を可能にし、統計学的に意味のある診断トラッカを導き出し、物理的(physically)に意味のあるリスク分析を達成する請求項6に記載のデバイス。
- 各参加者のそれぞれのボディの詳細及び表現の収集が、品質保証プロトコル及び前処理プロセス及びステップにしたがって、前記データベースに情報を提供する各参加者のボディの詳細及び表現を捕捉することを含む請求項5から7のいずれかに記載のデバイス。
- 請求項2から3のいずれかに従属する請求項8に記載のデバイスにおいて、
前記動作が、
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して、収集された前記データと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又は前記データタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリング及び/又はアノテーションメカニズムに基づいて、前記データ及び画像をグループ、領域、タイプ、特性、及びカテゴリのうちの1以上に分類、クラスタリングすること、
前記ボディの任意のタイプの画像から、目立った特徴及び/又は解剖学的に重要なランドマークを含むランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
画像におけるクラスタ化されたバックグラウンドから前記ボディを識別及びセグメント化すること、
医用画像から抽出された解剖学的特徴によって制約されたボディの画像からボディパーツセグメントを推定し、関心のある領域(ROI)を確立すること、及び
画像又は一般的な形状特徴及びラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタを抽出し、ボディデータとの対応を推定すること、
のうちの少なくとも1つを含むデバイス。 - ユーザインターフェースを表示するためのディスプレイを含み、前記コントローラが、前記電子プログラム命令のガイダンスの下、前記ディスプレイを介して前記出力を表示することによって前記出力を通信するように操作可能であり、前記ディスプレイが、文字、画像、メッシュ(meshes)、3D、ビデオ、アイコン、仮想現実、及びグラフのうちの少なくとも1つを介して前記分析を視覚化して表示する請求項1から9のいずれかに記載のデバイス。
- 前記ボディが個人のボディであり、前記出力が、前記個人の推定値である、形状、身体的、生態学的特性、及び/又は少なくとも1つの3次元(3D)形状とそれに関連する人体計測、ボディ組成、健康リスク及びウェルネスリスクを含む請求項1から10のいずれかに記載のデバイス。
- ボディを分析するための方法であって、
コントローラを制御するための電子プログラム命令を記憶することと、
前記コントローラを、
ボディの少なくとも1つの表現(representation)を含む入力を、入力手段を介して受信し、及び
前記入力に対して、データベースの使用を含む処理を行い、前記ボディを分析し且つ前記分析に基づく出力を生成するように、
前記電子プログラム命令を介して制御することとを含むことを特徴とする方法。 - 前記表現が、前記ボディの画像を含む視覚的表現、及び/又は視覚化できないデータを意味する非視覚的表現を含む請求項12に記載の方法。
- 前記処理が、少なくとも1つのコンピュータビジョン(CV)、機械学習(ML)、及び/又は人工知能(AI)モデルによって実行される動作を含む請求項12から13のいずれかに記載の方法。
- 分析される前記ボディが、カテゴリ及び/又はグループ及び/又はクラスに属し、前記データベースが、分析される前記ボディと同一及び/又は類似のカテゴリ及び/又はグループ及び/又はクラスに属する複数の異なるボディの詳細を含み、前記詳細が、前記複数のボディの各ボディの、各ボディに関連する及び/又はボディに関するデータ及び/又は情報を含む請求項12から14のいずれかに記載の方法。
- 前記カテゴリ及び/又はグループ及び/又はクラスがヒトを含み、前記データ及び/又は情報が、前記データベースに各ボディの詳細を提供する複数のヒトの参加者のそれぞれについて、ヒトのビデオ、写真、完全及び/又は部分的なボディ形状又は表面スキャン、医用画像、ボディ組成、人体計測、参加者の特性、参加者の属性、医学生理学情報、及び疫学情報のうちの1以上を含み、前記1以上は、収集を通して収集され、各参加者のそれぞれのボディの統一された表現に、関係付けられ、及び/又は位置合わせされ、及び/又はアラインメントされ、及び/又は一致させられる請求項15に記載の方法。
- 各参加者のそれぞれのボディの詳細及び表現の収集が、好ましくは、同時且つ並行して行われる請求項16に記載の方法。
- 追加のデータが、異なる時間間隔で収集され、経時で収集される参加者の形状とデータの時間的モデリングの開発を可能にし、統計学的に意味のある診断トラッカを導き出し、物理的に意味のあるリスク分析を達成する請求項17に記載のデバイス。
- 各参加者のそれぞれのボディの詳細及び表現の収集が、品質保証プロトコル及び前処理プロセス及びステップにしたがって、前記データベースに情報を提供する各参加者のボディの詳細及び表現を捕捉することを含む請求項16から18のいずれかに記載の方法。
- 請求項13から14のいずれかに従属する請求項19に記載の方法において、
前記動作が、
高度な多次元統計技術及び/又は機械学習技術及び/又はAI技術を使用して、収集された前記データと画像を分析し、外れ値として識別されたものを除外すること、
データタイプ及び/又は前記データタイプに関係付けられた関連する出力の1以上のラベリング及び/又はアノテーションメカニズムに基づいて、前記データ及び画像をグループ、領域、タイプ、特性、及びカテゴリのうちの1以上に分類、クラスタリングすること、
前記ボディの任意のタイプの画像から、目立った特徴及び/又は解剖学的に重要なランドマークを含むランドマーク及び/又はキーポイント及び/又は関節中心及び/又は骨の結合を推定すること、
画像におけるクラスタ化されたバックグラウンドから前記ボディを識別及びセグメント化すること、
医用画像から抽出された解剖学的特徴によって制約されたボディの画像からボディパーツセグメントを推定し、関心のある領域(ROI)を確立すること、及び
画像又は一般的な形状特徴及びラベル付けされた画像セグメント及び/又は画像クラスタを抽出し、ボディデータとの対応を推定すること、
のうちの少なくとも1つを含む方法。 - ディスプレイを介して前記出力を表示することによって前記出力を通信するように、前記電子プログラム命令を介して、前記コントローラを制御することを含み、前記ディスプレイが、文字、画像、メッシュ(meshes)、3D、ビデオ、アイコン、仮想現実、及びグラフのうちの少なくとも1つを介して前記分析を視覚化して表示する請求項12から20のいずれかに記載の方法。
- 前記ボディが個人のボディであり、前記出力が、前記個人の推定値である、形状、身体的、生態学的特性、及び/又は少なくとも1つの3次元(3D)形状とそれに関連する人体計測、ボディ組成、健康リスク及びウェルネスリスクを含む請求項12から20のいずれかに記載の方法。
- 演算手段によって実行されるときに、請求項12から22のいずれかに記載の方法を演算手段に実施させる命令が記憶されていることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
- 請求項12から22のいずれかに記載の方法を実行するようプログラムされていることを特徴とする演算手段。
- 演算システムによって受信及び解釈することができる少なくとも1つの命令を含むデータ信号であって、前記命令が、請求項12から22のいずれかに記載の方法を実施させることを特徴とするデータ信号。
- ボディを分析するためのシステムであって、請求項1から11のいずれかに記載のデバイスを含むことを特徴とするシステム。
- 前記ボディの少なくとも1つの表現が、任意のタイプの数字及び/又は文字及び/又はデータ及び/又は画像の形式である請求項1から11のいずれかに記載のデバイス。
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