JPH09243389A - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents

車載用ナビゲーション装置

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JPH09243389A
JPH09243389A JP5112096A JP5112096A JPH09243389A JP H09243389 A JPH09243389 A JP H09243389A JP 5112096 A JP5112096 A JP 5112096A JP 5112096 A JP5112096 A JP 5112096A JP H09243389 A JPH09243389 A JP H09243389A
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JP
Japan
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vehicle
intersection
road
vehicle position
map
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JP5112096A
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Inventor
Hiroshi Shishido
博 宍戸
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Alpine Electronics Inc
Original Assignee
Alpine Electronics Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長い直線道路のように特徴のない道路上を走
行している場合において、走行方向前後にずれた位置に
マップマッチングしても、正しく車両位置を修正する。 【解決手段】 車両に搭載されたカメラ7により車両前
方の走行道路に沿った風景を補促し、画像認識処理部3
2は車両前方の風景画像より交差点シンボルあるいは道
路のエッジ消失点を識別して交差点を検出し、しかる
後、車両位置から交差点(交差点シンボル、エッジ消失
点)までの距離Dを求め、車両位置修正部14は地図デ
ータから得られる交差点位置から距離Dだけ離れた走行
道路上のポイントに車両位置を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車載用ナビゲーショ
ン装置に係り、特に車載カメラを用いて車両位置を修正
する車載用ナビゲーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車載用ナビゲーション装置は、地図デー
タを記憶したCD−ROM等の地図データ記憶装置、デ
ィスプレイ装置、現在位置、現在方位を検出する車両位
置検出装置、ナビゲーション制御装置等を有している。
ナビゲーション制御装置は位置検出装置により検出され
た車両現在位置を含む地図データをCD−ROM等から
読み出し、該地図データに基づいて車両位置周辺の地図
画像をディスプレイ装置に表示するとともに、車両位置
マークをディスプレイ画面の所定位置に表示する。そし
て、車両の移動に応じて地図画像をスクロール表示し、
あるいは地図画像を固定して車両位置マークを移動し、
車両が現在どこを走行しているか一目で判るようにして
いる。
【0003】ところで、車両位置検出センサーには、車
輪の摩耗、スリップ、温度変化によるタイヤの直径変化
等に起因する誤差がある。かかる誤差が累積すると車両
位置マークが地図道路から外れて表示され、正確なナビ
ゲーションができなくなる。このため、ナビゲーション
装置にはマップマッチング機能が設けられ、該マップマ
ッチング機能により車両位置マークを所定走行距離毎に
地図道路上に修正するようにしている。マップマッチン
グ法としては、位置検出センサより得られる走行軌跡
と地図道路形状とを比較して位置修正するパターンマッ
チング法や車両位置からの距離が短く、かつ、車両進
行方向とのなす角度が小さい最適道路を求めて車両位置
を修正する投影法などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マップマッチング法では、長い直線道路のように特徴の
少ない道路上を走行している場合、車両位置の前後のず
れを認識できず、このため位置誤差が累積し、以後、車
両位置を正しい位置に修正できない問題がある。以上か
ら本発明の目的は、車載カメラにより交差点を検出し、
検出交差点に基づいて車両位置を修正することにより、
ミスマッチングしやすい道路上を走行している場合であ
っても、正しく位置修正ができる車載用ナビゲーション
装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、車両に搭載され、車両前方の走行道路に沿った風景
を補促するカメラ、カメラにより補促された風景画像よ
り交差点シンボルを識別して交差点を検出すると共に、
車両位置から交差点までの距離を求める交差点検出部、
地図データから得られる前記交差点位置から前記距離だ
け離れた走行道路上のポイントに車両位置を修正する車
両位置修正手段を備えた車載用ナビゲーション装置によ
り達成される。又、上記課題は本発明によれば、車両に
搭載され、車両前方の走行道路に沿った風景を補促する
カメラ、カメラにより補促された風景画像より走行道路
の左側エッジおよび右側エッジを抽出し、該右側エッジ
あるいは左側エッジの連続性が途切れるエッジ消失点を
交差点として検出すると共に、車両位置から交差点まで
の距離を求める交差点検出部、地図データから得られる
前記交差点位置から前記距離だけ離れた走行道路上のポ
イントに車両位置を修正する車両位置修正手段を備えた
車載用ナビゲーション装置により達成される。さらに、
上記課題は本発明によれば、車両に搭載され、車両側方
の風景を補足するカメラ、カメラにより補足された風景
画像より走行道路に交差する側方道路の右側エッジ、左
側エッジを抽出し、各エッジの直線部分を延長して交差
する道路消失点を求め、該道路消失点が画面中央を通過
したことにより車両の交差点通過を検出する交差点通過
検出部、交差点通過時、地図データから得られる前記交
差点の走行道路上のポイントに車両位置を修正する車両
位置修正手段を備えたナビゲーション装置により達成さ
れる。
【0006】
【発明の実施の形態】
(A)第1実施例 (a)ナビゲーション装置の構成 図1は本発明にかかわる車載用ナビゲーション装置の全
体構成図である。図中、1は縮尺別の道路レイヤ、背景
レイヤ、文字・記号レイヤなどから構成された地図デー
タを記憶するCD−ROM、2は操作部であり、メニュ
ー呼び出しキー、拡大・縮小キー、カーソル操作、地図
スクロール操作を行うための上・下・左・右キーを備え
ている。3は相対方位を検出して相対方位信号を出力す
る相対方位センサ、4は一定距離L0走行する毎に一定
距離走行したことを示すパルスを出力する距離センサ、
6はディスプレイ装置であり、車両位置周辺の地図画像
を車両位置マークや走行軌跡、誘導経路と共に表示し、
あるいはメニュー画像を表示するもの、7は車載カメラ
であり、図2に示すようにフロントガラスの上方中央部
および上方左端部および上方右端部に取り付けられた3
つのカメラ7a〜7cを有し、各々のカメラにより車両
前方の風景および車両左側方の風景および車両右側方の
風景を撮像できるようになっている。尚、カメラ7b、
7cは後述する第3実施例において使用するものであ
る。
【0007】10はナビゲーションコントローラであ
り、CD−ROM1に記憶された縮尺別の地図データを
用いて車両位置を含む地図画像を車両位置マークや走行
軌跡等とともにディスプレイ装置6に表示する。11は
地図データを一時記憶するバッファメモリであり、地図
スクロールするために車両位置周辺の複数画面分の地図
データを記憶する。12は地図読み出し制御部であり、
車両位置修正部から入力される車両位置データに基づい
てCD−ROM1から車両位置周辺の複数画面分の地図
データを読み出して地図データバッファメモリ11に記
憶する。13は車両位置・車両方向計算部であり、相対
方位センサー3、距離センサ4から入力される信号を用
いて、車両の現在位置(経度、緯度)と車両方位を算出
して出力する。14は車両位置修正部であり、車両位
置データおよび地図データバッファメモリ11に読み出
された地図データを用いて投影法によりマップマッチン
グ処理を実行して車両位置を修正すると共に、後述す
る画像認識処理部から入力された交差点から車両位置ま
での距離Dに基づいて車両位置を修正する。15は修正
車両位置を記憶する走行データメモリ、16は地図画像
描画部であり、地図データバッファメモリ11から地図
データを読み出し、複数画面分の地図画像を生成して出
力するもの、17は地図画像描画部により生成された複
数画面分の地図画像を記憶するビデオRAMである。
【0008】18は車両位置が画面中心となるようにビ
デオRAM17から地図画像を切り出して出力する画像
読み出し制御部であり、このように、車両位置に応じて
地図画像切り出し範囲を変えることにより車両走行に従
って地図をスクロール表示することができる。19は車
両位置マーク発生部であり、車両位置マーク画像を発生
し画面中心に表示するもの、20は画像合成部、21は
地図画像と車両位置マークの合成画像を映像信号に変換
してディスプレイ装置6に出力する映像変換部である。
尚、走行軌跡、誘導経路を表示する構成は示さないが、
適宜、ディスプレイ画面に地図と共に表示することがで
きる。
【0009】車載カメラ7aは図2に示すようにフロン
トガラスの上方中央部に取り付けられ、車両前方の風景
を撮像し、画面の各画素の画像信号をアナログ電子信号
で出力する。31は車載カメラ7aから入力したアナロ
グ電気信号をデジタル変換して画像データに変換する画
像処理回路、32はマイクロコンピュータ構成の画像認
識処理部であり、交差点特徴物(信号機、横断歩道、中
央分離用白線等)の標準的なパターンデータを記憶する
と共に、カメラの各画素位置と該画素に映し出される地
点から車両までの垂直方向距離との対応(画素・距離対
応テーブル)を記憶する記憶部32aを有している。画
素・距離対応テーブルは、あらかじめ次のように計算し
て記憶される。図3は画素・距離対応テーブル作成の説
明図であり、図3(a)はカメラにより捕捉された車両
前方の風景画像、図3(b)はカメラ画面上の画素位置
座標(Xi、Yi)と該画素に映し出される地点の三次元
座標系における平面座標(xi,yi)との関係説明図であ
る。図3(a)において、原点Oはカメラの光軸が通過
する点、図3(b)において、x−y−zは、車両位置
を原点Ocとする三次元座標系、Hは地面からカメラま
での高さ、fはレンズの焦点距離である。走行道路51
の右側エッジ51aと左側エッジ51bの直線部分を延
長して交差するポイントを道路消失点と定義し、該道路
消失点Pvのカメラ画面上の座標値を(Xv,Yv)、カ
メラ画面上の座標値(Xi,Yi)に映し出される地点Q
の三次元座標系における座標値を(xi,yi)とする
と、次式が成立する。 yi=H/tan(tan-1(Yv/f)−tan-1(Y
i/f)) xi=Xi×H/(Yv+Yi)cos(tan-1(Yv
f)) 従って、あらかじめ、全画素位置(Xi,Yi)に対応す
る三次元座標系における座標値(xi,yi)を算出し、
全画素位置(Xi,Yi)とyiの対応を求め、画素・距
離対応テーブルとして記憶部32aに記憶する。画像認
識処理部32は画像処理回路31から入力したデジタル
画像データをパターンマッチング処理して交差点特徴物
(交差点シンボル)を抽出し、該交差点シンボルが位置
する画素および画素・距離対応テーブルより交差点から
車両までの距離Dを求め、該距離Dを車両位置修正部1
4に出力する。33は画像認識処理部32に接続され、
画像処理回路31から入力された風景画像を一時的に記
憶するRAM等の記憶部である。
【0010】(b)第1実施例の車両位置修正処理 図3は第1実施例の車両位置修正処理フロー、図4は車
両前方の画像例とそのパターンマッチング抽出例を示す
図である。所定走行距離毎に車両位置修正部14は、車
両位置・車両方向計算部13から出力される車両位置、
車両方位および地図データバッファ11から読み出した
地図データを用いて周知のマップマッチング処理を行っ
て車両位置を修正し、該修正した車両位置データを地図
読み出し制御部12、画像読み出し制御部18、走行デ
ータメモ15に入力する(ステップ101〜102)。
地図読み出し制御部12は車両位置に応じた複数画面分
の地図データをCD−ROM1から読み取って地図デー
タバッファ11に書き込み、地図画像描画部16は地図
データに基づいて複数画面分の地図画像を生成してビデ
オRAM17に記憶する。画像読み出し制御部18は車
両位置が画面中心となるようにビデオRAM17から地
図画像切り出して出力する。画像合成部20は、該地図
画像と車両位置マーク発生部19から出力される車両位
置マークを合成してディスプレイ画面に表示する。
【0011】以上と並行して、車載カメラ7aは車両の
前方風景を撮像し、カメラ画面の各画素における画像信
号(アナログ電気信号)を出力する(ステップ10
3)。画像処理回路31は該アナログ信号をデジタルの
画像データに変換して出力する。画像認識処理部32は
入力された画像データを一旦記憶部33に格納し、その
画像の上端から水平方向に画素を走査し、濃度勾配が所
定閾値以上であるエッジ点を抽出する(ステップ104
〜105、図4(a)参照)。つぎに、画像認識処理部
32はエッジ点を接続することによって物体の輪郭を抽
出し、内部に予め登録してある交差点シンボルの標準的
なパターンとのパターンマッチングを行い、車両前方に
信号機SGあるいは横断歩道CRあるいは所定長さ以上
途切れている中央分離用白線CPLがあるかをチェック
する(ステップ106〜109、図5(b)参照)。具
体的には、信号機の場合、長方形、3個の円、灯色で判
断する。
【0012】信号機SGあるいは横断歩道CRあるいは
所定長さ以上途切れている中央分離用白線CPLのう
ち、いずれかのパターンが抽出されると、画像認識処理
部32は、抽出された交差点シンボルが所在するカメラ
画素位置を用いて画素・距離対応テーブルを参照して車
両位置から交差点までの距離Dを求め、該求めた距離D
を車両位置修正部14へ通知する(ステップ110)。
車両位置修正部14は、地図データ上の検出交差点の交
差点ノード位置から通知された距離Dだけ手前の走行道
路上の地点を求め修正車両位置P1とし(ステップ11
1)、該修正車両位置P1を地図読出制御部12と画像
読み出し制御部18へ出力するとともに、走行データメ
モリ15に格納する。以後、はじめに戻り以降の処理を
繰り返す。以上のようにすれば、長い直線道路のように
特徴のない道路上を走行している場合において、走行方
向前後にずれた位置にマップマッチングしても、正しく
車両位置を修正することができる。
【0013】(B)第2実施例 (a)第2実施例の概略 図5に示すように道路の左側エッジLEGあるいは右側
エッジREGは交差点において連続性が途切れる。従っ
て、このエッジの途切れ(エッジ消失点)をカメラによ
り捕捉した車両前方の風景画像より抽出すれば、交差点
シンボルを識別しなくても交差点を認識でき、以後、第
1実施例と同様に車両位置を修正することができる。
【0014】(b)第2に実施例の車両位置修正処理 図6は第2実施例の車両位置修正処理フローである。所
定走行距離毎に車両位置修正部14は、車両位置・車両
方向計算部13から出力される車両位置、車両方位およ
び地図データバッファ11から読み出した地図データを
用いて周知のマップマッチング処理を行って車両位置を
修正し、該修正した車両位置データを地図読み出し制御
部12、画像読み出し制御部18に入力する(ステップ
201〜202)。
【0015】以上と並行して。車載カメラ7aは車両の
前方風景を撮像し、カメラ画面の各画素における画像信
号(アナログ電気信号)を出力する(ステップ20
3)。画像処理回路31は該アナログ信号をデジタルの
画像データに変換して出力する。画像認識処理部32は
入力された画像データを一旦記憶部33に格納し、その
画像の上端から水平方向に画素を走査し、濃度勾配が所
定閾値以上であるエッジ点を抽出する(ステップ204
〜205)。
【0016】ついで、画像認識処理部32は走行道路の
右側エッジREGおよび左側エッジLEGを抽出し(ス
テップ206)、右側エッジREGおよび左側エッジL
EGにエッジ消失点が存在するか調べる(ステップ20
7)。エッジ消失点が存在すれば、車両位置から最も近
接しているエッジ消失点を交差点とする(ステップ20
8)。しかる後、エッジ消失点(交差点)が所在するカ
メラ画素位置を用いて画素・距離対応テーブルを参照し
て車両位置から交差点までの距離Dを求め、該求めた距
離Dを車両位置修正部14へ通知する(ステップ20
9)。車両位置修正部14は、地図データ上の検出交差
点の交差点ノード位置から通知された距離Dだけ手前の
走行道路上の地点を求め修正車両位置P1とし(ステッ
プ210)、該修正車両位置P1を地図読出制御部12
と画像読み出し制御部18へ出力するとともに、走行デ
ータメモリ15に格納する。以後、はじめに戻り以降の
処理を繰り返す。以上のようにすれば、長い直線道路の
ように特徴のない道路上を走行している場合において、
走行方向前後にずれた位置にマップマッチングしても、
正しく車両位置を修正することができる。
【0017】(C)第3実施例 (a)第3実施例の概略 図8(a)に示すように、直線の走行道路51の前方に
交差点があり、そこで道路52が走行道路51に交差し
ているとすると、車両の右側側方に搭載されたカメラ7
c(図2)により捕捉された風景画像は、交差点手前ポ
イントA、交差点B、交差点通過ポイントCにおいてそ
れぞれ図8(b)、(c),(d)のようになる。これ
ら画像を考察すると、道路52の右側エッジ52aと左
側エッジ52bの直線部分を延長して交差する道路消失
点NPは、車両が交差点を通過するとき、カメラ画面の
中央線60を横切る。以上から、左右それぞれの側方に
搭載したカメラにより捕捉された道路の道路消失点NP
を識別し、該道路消失点がカメラ中央線上に存在すると
き、車両が交差点上に存在すると判定できる。
【0018】(b)第3実施例の車両位置修正処理 図9は第3実施例の車両位置修正処理フロー、図10は
車載の側方に搭載したカメラによって撮像した車両側方
の画像例および道路消失点を示す図である。所定走行距
離毎に車両位置修正部14(図1)は、車両位置・車両
方向計算部13から出力される車両位置、車両方位およ
び地図データバッファ11から読み出した地図データを
用いて周知のマップマッチング処理を行って車両位置を
修正し、該修正した車両位置データを地図読み出し制御
部12、画像読み出し制御部18に入力する(ステップ
301〜302)。
【0019】以上と並行して、車載カメラ7cは車両の
左側方風景および右側方風景を撮像し、カメラ画面の各
画素における画像信号(アナログ電気信号)を出力する
(ステップ303)。画像処理回路31は該アナログ信
号をデジタルの画像データに変換して出力する。画像認
識処理部32は入力された画像データを一旦記憶部33
に格納し、その画像の上端から水平方向に画素を走査
し、濃度勾配が所定閾値以上であるエッジ点を抽出する
(ステップ304〜305、図9(a)参照)。
【0020】ついで、画像認識処理部32は側方道路が
存在する場合には、該側方道路の2本の道路境界線LR
DおよびRRDのエッジを接続し、直線近似によって2
本の直線式を算出して、道路消失点NPの水平方向座標
を求める(ステップ306、図10(b)参照)。しか
る後、走行にともない道路消失点NPが画面中央線66
を通過したことを検出して(ステップ307)、交差点
通過を車両位置修正部14へ通知する(ステップ30
8)。車両位置修正部14は、交差点通過を通知される
と地図データ上の検出交差点ノード位置を修正車両位置
P1とし(ステップ309)、該修正車両位置P1を地
図読み出し制御部12と画像読み出し制御部18へ出力
するとともに、走行データメモリ15に格納する。以
降、はじめに戻り以降の処理を繰り返す。以上のように
すれば、長い直線道路のように特徴のない道路上を走行
しても、正しく車両位置を修正することができる。
【0021】
【発明の効果】以上、本発明によれば、車両に搭載され
たカメラにより車両前方の走行道路に沿った風景を補促
し、該車両前方の風景画像より交差点シンボルを識別し
て交差点を検出し、しかる後、車両位置から交差点まで
の距離を求め、地図データから得られる前記交差点位置
から前記距離だけ離れた走行道路上のポイントに車両位
置を修正するようにしたから、長い直線道路のように特
徴のない道路上を走行している場合において、走行方向
前後にずれた位置にマップマッチングしても、正しく車
両位置を修正することができる。又、本発明によれば、
車両に搭載されたカメラにより車両前方の走行道路に沿
った風景を補促し、該車両前方の風景画像より走行道路
の左側エッジおよび右側エッジを抽出し、該右側エッジ
あるいは左側エッジの連続性が途切れるエッジ消失点を
交差点として検出すると共に、車両位置から交差点まで
の距離を求め、地図データから得られる前記交差点位置
から前記距離だけ離れた走行道路上のポイントに車両位
置を修正するようにしたから、長い直線道路のように特
徴のない道路上を走行している場合において、走行方向
前後にずれた位置にマップマッチングしても、正しく車
両位置を修正することができる。さらに、本発明によれ
ば、車両に搭載されたカメラにより補足された風景画像
より走行道路に交差する側方道路の右側エッジ、左側エ
ッジを抽出し、各エッジの直線部分を延長して交差する
道路消失点を求め、該道路消失点が画面中央を通過した
ことにより、車両の交差点通過を検出し、交差点通過
時、地図データから得られる前記交差点の走行道路上の
ポイントに車両位置を修正するようにしたから、長い直
線道路のように特徴のない道路上を走行している場合に
おいて、走行方向前後にずれた位置にマップマッチング
しても、正しく車両位置を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車載用ナビゲーション装置の全体
構成図である。
【図2】車載カメラの車両取り付け位置を示す説明図で
ある。
【図3】消失点の決定と道路面上の座標の決定説明図で
ある。
【図4】本発明の第1実施例の位置修正処理フローであ
る。
【図5】車載カメラによって撮像された車両前方の画像
例およびパターンマッチング抽出例を示す説明図であ
る。
【図6】第2実施例の概略説明図である。
【図7】本発明の第2実施例の車両位置修正処理フロー
である。
【図8】第3実施例の概略説明図
【図9】本発明の第3実施例の車両位置修正処理フロー
である。
【図10】車載カメラによって撮像された車両側方の画
像例および道路消失点を示す説明図である。
【符号の説明図】 1・・CD−ROM 2・・操作部 3・・相対方位センサ 4・・距離センサ 6・・ディスプレイ装置 7・・・車載カメラ 10・・ナビゲーションコントローラ 11・・地図データバッファメモリ 12・・地図読出制御部 13・・車両位置・車両方位計算部 14・・車両位置修正部 15・・走行データメモリ 16・・地図画像描画部 17・・ビデオRAM 31・・画像処理回路 32・・画像認識処理部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地図データに基づいてディスプレイ画面
    に車両位置周辺の地図を表示して車両を案内するナビゲ
    ーション装置において、 車両に搭載され、車両前方の走行道路に沿った風景を補
    促するカメラ、 カメラにより補促された風景画像より交差点シンボルを
    識別して交差点を検出すると共に、車両位置から交差点
    までの距離を求める交差点検出部、 地図データから得られる前記交差点位置から前記距離だ
    け離れた走行道路上のポイントに車両位置を修正する車
    両位置修正手段を備えたことを特徴とする車載用ナビゲ
    ーション装置。
  2. 【請求項2】 地図データに基づいてディスプレイ画面
    に車両位置周辺の地図を表示して車両を案内するナビゲ
    ーション装置において、 車両に搭載され、車両前方の走行道路に沿った風景を補
    促するカメラ、 カメラにより補促された風景画像より走行道路の左側エ
    ッジおよび右側エッジを抽出し、該右側エッジあるいは
    左側エッジの連続性が途切れるエッジ消失点を交差点と
    して検出すると共に、車両位置から交差点までの距離を
    求める交差点検出部、 地図データから得られる前記交差点位置から前記距離だ
    け離れた走行道路上のポイントに車両位置を修正する車
    両位置修正手段を備えたことを特徴とする車載用ナビゲ
    ーション装置。
  3. 【請求項3】 地図データに基づいてディスプレイ画面
    に車両位置周辺の地図を表示して車両を案内するナビゲ
    ーション装置において、 車両に搭載され、車両側方の風景を補足するカメラ、 カメラにより補足された風景画像より走行道路に交差す
    る側方道路の右側エッジ、左側エッジを抽出し、各エッ
    ジの直線部分を延長して交差する道路消失点を求め、該
    道路消失点が画面中央を通過したことにより車両の交差
    点通過を検出する交差点通過検出部、 交差点通過時、地図データから得られる前記交差点の走
    行道路上のポイントに車両位置を修正する車両位置修正
    手段を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
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