JPWO2018096661A1 - 画像生成装置、画像生成方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、第1の実施形態について説明する。
図1に、第1の実施形態に係る画像生成装置11の構成を示す。画像生成装置11は、入力部110と、特徴点検出部111と、顔領域抽出部112と、姿勢推定部113と、画像選択部114と、画像変形部115と、画像合成部116と、記憶部117とを備える。画像変形部115は、図2に示すように、パラメータ推定部1151と、投影外周点生成部1152と、精密変形部1153とを含む。
次に、具体例を用いて、第1の実施形態に係る画像生成装置11の動作の例を説明する。図3は、画像生成装置11の処理の流れを示すフローチャートである。ただし、図3に示す処理の流れは例示であり、各ステップは必ずしも図3に示された順で行われなくともよい。
第1の実施形態に係る画像生成装置11によれば、対象顔画像に写った対象人物の顔の特徴は保持したまま、顔周辺を別のテクスチャに置き換えることができる。
素材画像は、特定の人物の顔を必ずしも含んでいなくともよい。すなわち、素材画像の顔部分(対象顔画像の顔に置き換えられる部分)には顔が写っていなくともよい。代わりに、素材画像には顔の主要パーツの位置を示す情報が関連付けられていれば、画像生成装置11の各処理は実行可能である。
また、たとえば、画像選択部124は、対象人物の姿勢情報と素材画像に関連付けられた姿勢情報との間の近さを算出する際に、画像に平行な面における回転角(すなわち、ロール角)を考慮に入れなくてもよい。すなわち、画像選択部124は、ヨー角およびピッチ角のみに基づいて、2つの姿勢情報の近さを算出してもよい。
上記実施形態では、画像合成部116は、顔領域抽出部112により抽出された顔領域以外の部分が、画像変形部115により生成された合成用素材画像に置き換えられた画像を生成する。変形例として、画像合成部116は、素材画像における、顔領域の部分が、対象顔画像の顔領域に置き換えられた画像を生成してもよい。すなわち、素材画像全体の範囲が合成に使用されてもよい。そのような形態を、以下変形例3として説明する。
第2の実施形態に係る画像生成装置12について説明する。図14は、画像生成装置12の構成を示すブロック図である。画像生成装置12は、画像生成装置11に比べ、画像選択部114の機能が拡張された機能を有する画像選択部124と、画像反転部128を備えている点で異なる。画像選択部124および画像反転部128以外の部の機能および動作については、画像生成装置11における部の機能および動作と同様であるため、以下では詳しい説明を省略する。
画像選択部124は、複数の素材画像の中から、合成に適切な素材画像を選択する。選択に際し、画像選択部124は、対象人物の姿勢情報と素材画像に関連付けられた姿勢情報との間の近さを算出する。このとき、画像選択部124は、上記2つの姿勢情報の一方を左右反転した場合の姿勢情報も、近さを算出する際に用いる姿勢情報として使用してもよい。
図15は、画像生成装置12の処理の流れを示すフローチャートである。
第2の実施形態に係る画像生成装置12によれば、第1の実施形態に係る画像生成装置11に比べ、合成画像のバリエーションを増やすことができる。別の言い方をすれば、画像生成装置12は、素材画像の姿勢のバリエーションが少ない場合でも高品質な合成画像を生成することができる。
一実施形態の主要構成について説明する。図16は、一実施形態に係る画像生成装置10の構成を示すブロック図である。画像生成装置10は、画像選択部104と、画像変形部105と、画像生成部106とを備える。
画像変形部105は、第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、第1の顔画像の顔領域に合うように第2の顔画像を変形する(ステップS122)。「第1の顔画像の顔領域」とは、たとえば、第1の顔画像において複数の特徴点により規定される領域である。「第1の顔画像の顔領域に合うように」とは、たとえば、第1の顔画像の顔領域が特徴を維持しながら自然に合成されることが可能となるように、という意味である。たとえば、画像変形部105は、第1の顔画像の顔領域を非線形な変形なしに当てはめることが可能な形状になるように、第2の顔画像の一部または全体を変形する。その具体例として、たとえば、画像変形部105は、変形後の第2の顔画像における、上記第1の顔画像の顔領域を規定する複数の特徴点に対応付けられる特徴点の位置が、上記第1の顔画像の顔領域を規定する複数の特徴点の位置に一致するように、第2の顔画像の一部または全体を変形する。なお、上記変形によって、第2の顔画像の一部分はトリミングされてもよい。
画像変形部105の一例は、上記各実施形態における画像変形部115である。
画像生成部106は、第1の顔画像の顔領域と、画像変形部105により変形された第2の顔画像の顔領域以外の領域とを合成する(ステップS123)。この合成により生成する顔画像は、第3の顔画像である。
図18は、一実施形態に係る顔照合装置20の構成を示すブロック図である。顔照合装置20は、入力部201と、照合部202とを有する。
・第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、複数の顔画像から第2の顔画像が選択される工程
・第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、第2の顔画像の顔領域が第1の顔画像の顔領域に合うように、第2の顔画像が変形される工程
・第1の顔画像の顔領域と、変形された第2の顔画像の顔領域以外の領域とが合成され、その結果として第3の画像が生成する工程
本顔照合装置20は、より精度の高い顔照合を行うことができる。その理由は、第1の顔画像の特徴を残しつつ第2の顔画像が合成された第3の顔画像を使用して顔照合を行うからである。
以上、説明した本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。
・CPU(Central Processing Unit)901
・ROM902
・RAM(Random Access Memory)903
・RAM903へロードされるプログラム904Aおよび記憶情報904B
・プログラム904Aおよび記憶情報904Bを格納する記憶装置905
・記憶媒体906の読み書きを行うドライブ装置907
・通信ネットワーク909と接続する通信インタフェース908
・データの入出力を行う入出力インタフェース910
・各構成要素を接続するバス911
たとえば、各実施形態における各装置の各構成要素は、その構成要素の機能を実現するプログラム904AをCPU901がRAM903にロードして実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム904Aは、例えば、予め、記憶装置905やROM902に格納される。そして、必要に応じてCPU901がプログラム904Aを読み出す。記憶装置905は、たとえば、ハードディスクである。プログラム904Aは、通信ネットワーク909を介してCPU901に供給されてもよいし、予め記憶媒体906に格納されており、ドライブ装置907に読み出され、CPU901に供給されてもよい。なお、記憶媒体906は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、および不揮発性半導体メモリ等の、可搬媒体である。
[付記1]
予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から第2の顔画像を選択する画像選択手段と、
前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および前記第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第2の顔画像の顔領域が前記第1の顔画像の顔領域に合うように、前記第2の顔画像を変形する画像変形手段と、
前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の、顔領域以外の領域とが合成された第3の顔画像を生成する画像生成手段と、
を有する画像生成装置。
[付記2]
前記画像変形手段は、少なくとも前記第2の顔画像の顔領域の部分が、前記第1の顔画像の顔領域を非線形な変形なしに当てはめることが可能な形状になるように、前記第2の顔画像を変形する、
付記1に記載の画像生成装置。
[付記3]
前記画像変形手段は、
前記第1の顔画像の特徴点と前記第2の顔画像の特徴点との対応関係に基づき、前記第1の顔画像の点を前記第2の顔画像の点へ投影する幾何変形パラメータを推定するパラメータ推定手段と、
前記パラメータ推定手段により推定された幾何変形パラメータを用いて、前記第1の顔画像の外周上にある外周点を前記第2の顔画像上へ投影する投影外周点生成手段と、
前記第2の顔画像の顔領域の外周線と、前記投影外周点生成手段により前記第2の顔画像上に投影された外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状が、前記第1の顔画像の顔領域の外周線と、前記第1の顔画像の外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状になるように、前記第2の顔画像を変形する精密変形手段と、
を備える、付記2に記載の画像生成装置。
[付記4]
前記画像選択手段は、前記複数の顔画像のうち、顔の姿勢を表すパラメータの値の、前記第1の顔画像に含まれる顔の姿勢を表すパラメータの値に対する近さが所定の基準以内である顔画像から、前記第2の顔画像を選択する、
付記1から3のいずれか一つに記載の画像生成装置。
[付記5]
前記画像選択手段は、前記第1の顔画像の顔領域内の輝度の分布と、前記複数の顔画像それぞれの顔領域内の輝度の分布と、にも基づいて、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
付記1から4のいずれか一つに記載の画像生成装置。
[付記6]
前記画像選択手段は、前記第2の顔画像の選択において、前記複数の顔画像に含まれる顔の姿勢だけでなく、前記複数の顔画像のそれぞれを左右反転させた場合の顔の姿勢を、前記入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢と比較し、比較結果に基づいて、前記複数の顔画像および左右反転された前記複数の顔画像のうち少なくとも1つを、前記第2の顔画像として選択する、
付記1から5のいずれか一つに記載の画像生成装置。
[付記7]
前記顔の姿勢は、正面を向く顔の方向を基準とし、左右の軸周りの回転角と、上下の軸まわりの回転角と、および前後の軸まわりの回転角との、3つの回転角によって定義され、
前記画像選択手段は、前記3つの回転角のうち、前記左右の軸周りの回転角および前記上下の軸まわりの回転角を、前記複数の顔画像に含まれる顔と前記第1の顔画像に含まれる顔との間で比較することによって、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
付記1から6のいずれか一つに記載の画像生成装置。
[付記8]
前記顔領域は、目、鼻、および口よりも顔の外側に位置する特徴点を結ぶことで形成される、目、鼻、および口を包含する閉領域である、
付記1から7のいずれか一つに記載の画像生成装置。
[付記9]
予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から第2の顔画像を選択し、
前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および前記第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第2の顔画像の顔領域が前記第1の顔画像の顔領域に合うように、前記第2の顔画像を変形し、
前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の、顔領域以外の領域とが合成された第3の顔画像を生成する、
画像生成方法。
[付記10]
前記第2の顔画像を変形において、少なくとも前記第2の顔画像の顔領域の部分が、前記第1の顔画像の顔領域を非線形な変形なしに当てはめることが可能な形状になるように、前記第2の顔画像を変形する、
付記9に記載の画像生成方法。
[付記11]
前記第2の顔画像を変形において、
前記第1の顔画像の特徴点と前記第2の顔画像の特徴点との対応関係に基づき、前記第1の顔画像の点を前記第2の顔画像の点へ投影する幾何変形パラメータを推定し、
前記推定された幾何変形パラメータを用いて、前記第1の顔画像の外周上にある外周点を前記第2の顔画像上へ投影し、
前記第2の顔画像の顔領域の外周線と、前記第2の顔画像上に投影された外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状が、前記第1の顔画像の顔領域の外周線と、前記第1の顔画像の外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状になるように、前記第2の顔画像を変形する、
付記10に記載の画像生成方法。
[付記12]
前記第2の顔画像の選択において、前記複数の顔画像のうち、顔の姿勢を表すパラメータの値の、前記第1の顔画像に含まれる顔の姿勢を表すパラメータの値に対する近さが所定の基準以内である顔画像から、前記第2の顔画像を選択する、
付記9から11のいずれか一つに記載の画像生成方法。
[付記13]
前記第2の顔画像の選択において、前記第1の顔画像の顔領域内の輝度の分布と、前記複数の顔画像それぞれの顔領域内の輝度の分布と、にも基づいて、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
付記9から12のいずれか一つに記載の画像生成方法。
[付記14]
前記第2の顔画像の選択において、前記複数の顔画像に含まれる顔の姿勢だけでなく、前記複数の顔画像のそれぞれを左右反転させた場合の顔の姿勢を、前記入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢と比較し、比較結果に基づいて、前記複数の顔画像および左右反転された前記複数の顔画像のうち少なくとも1つを、前記第2の顔画像として選択する、
付記9から12のいずれか一つに記載の画像生成方法。
[付記15]
前記顔の姿勢は、正面を向く顔の方向を基準とし、左右の軸周りの回転角と、上下の軸まわりの回転角と、および前後の軸まわりの回転角との、3つの回転角によって定義され、
前記第2の顔画像の選択において、前記3つの回転角のうち、前記左右の軸周りの回転角および前記上下の軸まわりの回転角を、前記複数の顔画像に含まれる顔と前記第1の顔画像に含まれる顔との間で比較することによって、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
付記9から13のいずれか一つに記載の画像生成方法。
[付記16]
前記顔領域は、目、鼻、および口よりも顔の外側に位置する特徴点を結ぶことで形成される、目、鼻、および口を包含する閉領域である、
付記9から14のいずれか一つに記載の画像生成方法。
[付記17]
コンピュータに、
予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から第2の顔画像を選択する画像選択処理と、
前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および前記第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第2の顔画像の顔領域が前記第1の顔画像の顔領域に合うように、前記第2の顔画像を変形する画像変形処理と、
前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の、顔領域以外の領域とが合成された第3の顔画像を生成する画像生成処理と、
を実行させるプログラム。
[付記18]
前記画像変形処理は、少なくとも前記第2の顔画像の顔領域の部分が、前記第1の顔画像の顔領域を非線形な変形なしに当てはめることが可能な形状になるように、前記第2の顔画像を変形する、
付記17に記載のプログラム。
[付記19]
前記画像変形処理は、
前記第1の顔画像の特徴点と前記第2の顔画像の特徴点との対応関係に基づき、前記第1の顔画像の点を前記第2の顔画像の点へ投影する幾何変形パラメータを推定するパラメータ推定処理と、
前記パラメータ推定処理により推定された幾何変形パラメータを用いて、前記第1の顔画像の外周上にある外周点を前記第2の顔画像上へ投影する投影外周点生成処理と、
前記第2の顔画像の顔領域の外周線と、前記投影外周点生成処理により前記第2の顔画像上に投影された外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状が、前記第1の顔画像の顔領域の外周線と、前記第1の顔画像の外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状になるように、前記第2の顔画像を変形する精密変形処理と、
を含む、付記18に記載のプログラム。
[付記20]
前記画像選択処理は、前記複数の顔画像のうち、顔の姿勢を表すパラメータの値の、前記第1の顔画像に含まれる顔の姿勢を表すパラメータの値に対する近さが所定の基準以内である顔画像から、前記第2の顔画像を選択する、
付記17から19のいずれか一つに記載のプログラム。
[付記21]
前記画像選択処理は、前記第1の顔画像の顔領域内の輝度の分布と、前記複数の顔画像それぞれの顔領域内の輝度の分布と、にも基づいて、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
付記17から20のいずれか一つに記載のプログラム。
[付記22]
前記画像選択処理は、前記第2の顔画像の選択において、前記複数の顔画像に含まれる顔の姿勢だけでなく、前記複数の顔画像のそれぞれを左右反転させた場合の顔の姿勢を、前記入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢と比較し、比較結果に基づいて、前記複数の顔画像および左右反転された前記複数の顔画像のうち少なくとも1つを、前記第2の顔画像として選択する、
付記17から21のいずれか一つに記載のプログラム。
[付記23]
前記顔の姿勢は、正面を向く顔の方向を基準とし、左右の軸周りの回転角と、上下の軸まわりの回転角と、および前後の軸まわりの回転角との、3つの回転角によって定義され、
前記画像選択処理は、前記3つの回転角のうち、前記左右の軸周りの回転角および前記上下の軸まわりの回転角を、前記複数の顔画像に含まれる顔と前記第1の顔画像に含まれる顔との間で比較することによって、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
付記17から22のいずれか一つに記載のプログラム。
[付記24]
前記顔領域は、目、鼻、および口よりも顔の外側に位置する特徴点を結ぶことで形成される、目、鼻、および口を包含する閉領域である、
付記17から23のいずれか一つに記載のプログラム。
[付記25]
付記17から24のいずれか一つに記載のプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
[付記26]
顔画像を入力として受け付ける入力手段と、
予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から選択された第2の顔画像が、前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および当該第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第1の顔画像の顔領域に合うように変形され、前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の顔領域以外の領域とが合成されることにより生成する、第3の顔画像と、前記入力として受け付けられた顔画像と、を照合する照合手段と、
を有する顔照合装置。
20 顔照合装置
104 画像選択部
105 画像変形部
106 画像生成部
110 入力部
111 特徴点抽出部
112 顔領域抽出部
113 姿勢推定部
114 画像選択部
115 画像変形部
1151 パラメータ推定部
1152 投影外周点生成部
1153 精密変形部
116 画像合成部
117 記憶部
124 画像選択部
128 画像反転部
201 入力部
202 照合部
900 コンピュータ
901 CPU
902 ROM
903 RAM
904A プログラム
904B 記憶情報
905 記憶装置
906 記憶媒体
907 ドライブ装置
908 通信インタフェース
909 通信ネットワーク
910 入出力インタフェース
911 バス
Claims (11)
- 予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から第2の顔画像を選択する画像選択手段と、
前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および前記第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第2の顔画像の顔領域が前記第1の顔画像の顔領域に合うように、前記第2の顔画像を変形する画像変形手段と、
前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の、顔領域以外の領域とが合成された第3の顔画像を生成する画像生成手段と、
を有する画像生成装置。 - 前記画像変形手段は、少なくとも前記第2の顔画像の顔領域の部分が、前記第1の顔画像の顔領域を非線形な変形なしに当てはめることが可能な形状になるように、前記第2の顔画像を変形する、
請求項1に記載の画像生成装置。 - 前記画像変形手段は、
前記第1の顔画像の特徴点と前記第2の顔画像の特徴点との対応関係に基づき、前記第1の顔画像の点を前記第2の顔画像の点へ投影する幾何変形パラメータを推定するパラメータ推定手段と、
前記パラメータ推定手段により推定された幾何変形パラメータを用いて、前記第1の顔画像の外周上にある外周点を前記第2の顔画像上へ投影する投影外周点生成手段と、
前記第2の顔画像の顔領域の外周線と、前記投影外周点生成手段により前記第2の顔画像上に投影された外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状が、前記第1の顔画像の顔領域の外周線と、前記第1の顔画像の外周点に基づいて形成される線と、で囲まれる領域の形状になるように、前記第2の顔画像を変形する精密変形手段と、
を備える、請求項2に記載の画像生成装置。 - 前記画像選択手段は、前記複数の顔画像のうち、顔の姿勢を表すパラメータの値の、前記第1の顔画像に含まれる顔の姿勢を表すパラメータの値に対する近さが所定の基準以内である顔画像から、前記第2の顔画像を選択する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 前記画像選択手段は、前記第1の顔画像の顔領域内の輝度の分布と、前記複数の顔画像それぞれの顔領域内の輝度の分布と、にも基づいて、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 前記画像選択手段は、前記第2の顔画像の選択において、前記複数の顔画像に含まれる顔の姿勢だけでなく、前記複数の顔画像のそれぞれを左右反転させた場合の顔の姿勢を、前記第1の顔画像に含まれる顔の姿勢と比較し、比較結果に基づいて、前記複数の顔画像および左右反転された前記複数の顔画像のうち少なくとも1つを、前記第2の顔画像として選択する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 前記顔の姿勢は、正面を向く顔の方向を基準とし、左右の軸周りの回転角と、上下の軸まわりの回転角と、および前後の軸まわりの回転角との、3つの回転角によって定義され、
前記画像選択手段は、前記3つの回転角のうち、前記左右の軸周りの回転角および前記上下の軸まわりの回転角を、前記複数の顔画像に含まれる顔と前記第1の顔画像に含まれる顔との間で比較することによって、前記複数の顔画像から前記第2の顔画像を選択する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 前記顔領域は、目、鼻、および口よりも顔の外側に位置する特徴点を結ぶことで形成される、目、鼻、および口を包含する閉領域である、
請求項1から7のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 顔画像を入力として受け付ける入力手段と、
予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から選択された第2の顔画像が、前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および当該第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第1の顔画像の顔領域に合うように変形され、前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の顔領域以外の領域とが合成されることにより生成する、第3の顔画像と、前記入力として受け付けられた顔画像と、を照合する照合手段と、
を有する顔照合装置。 - 予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から第2の顔画像を選択し、
前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および前記第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第2の顔画像の顔領域が前記第1の顔画像の顔領域に合うように、前記第2の顔画像を変形し、
前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の、顔領域以外の領域とが合成された第3の顔画像を生成する、
画像生成方法。 - コンピュータに、
予め記憶されている複数の顔画像に含まれる顔の姿勢および、入力される第1の顔画像に含まれる顔の姿勢に基づいて、前記複数の顔画像から第2の顔画像を選択する画像選択処理と、
前記第1の顔画像に含まれる顔の特徴点および前記第2の顔画像に含まれる顔の特徴点に基づいて、前記第2の顔画像の顔領域が前記第1の顔画像の顔領域に合うように、前記第2の顔画像を変形する画像変形処理と、
前記第1の顔画像の顔領域と、前記変形された第2の顔画像の、顔領域以外の領域とが合成された第3の顔画像を生成する画像生成処理と、
を実行させるプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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