JP3286345B2 - 動きベクトル検出回路 - Google Patents
動きベクトル検出回路Info
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- JP3286345B2 JP3286345B2 JP17560192A JP17560192A JP3286345B2 JP 3286345 B2 JP3286345 B2 JP 3286345B2 JP 17560192 A JP17560192 A JP 17560192A JP 17560192 A JP17560192 A JP 17560192A JP 3286345 B2 JP3286345 B2 JP 3286345B2
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構成を簡単にした高精
度の動きベクトル検出回路に関する。
度の動きベクトル検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】動画の動きベクトル検出方法としては、
例えば特開昭61−201581号公報等に開示されて
いる代表点マッチング法が賞用されている。この代表点
マッチング法は、通常映像画面に格子の目上に基準とな
る代表点を設け、前フレーム(またはフィールド)の代
表点の映像信号レベルと、現フレーム(またはフィール
ド)の代表点の周囲の画素に対応する映像信号レベルと
を比較してレベル相関性の最も高い映像信号レベルが存
在する画素位置を検出し、その位置と代表点の位置を結
ぶベクトルを動きベクトルとするものである。
例えば特開昭61−201581号公報等に開示されて
いる代表点マッチング法が賞用されている。この代表点
マッチング法は、通常映像画面に格子の目上に基準とな
る代表点を設け、前フレーム(またはフィールド)の代
表点の映像信号レベルと、現フレーム(またはフィール
ド)の代表点の周囲の画素に対応する映像信号レベルと
を比較してレベル相関性の最も高い映像信号レベルが存
在する画素位置を検出し、その位置と代表点の位置を結
ぶベクトルを動きベクトルとするものである。
【0003】図6は、この代表点マッチング法を採用す
る動きベクトル検出回路の回路ブロック図を示す。ま
ず、入力端子1より画素毎の輝度データが入力され、代
表点記憶回路2は、代表点の輝度データを記憶する。前
記代表点記憶データは、入力される現フレームの輝度デ
ータに同期して1フレーム前の代表点の輝度データを繰
り返し読み出し、相関演算回路3に入力される。この相
関演算回路3は、各代表点の周囲の輝度データより、前
フレームの代表点の輝度データを減算処理して減算デー
タを導出する。この減算データは、代表点からの位置に
応じて相関記憶回路4のそれぞれ異なるアドレスに積算
記憶される。この相関記憶回路4は、積算記憶が終了し
た時点で順次積算値を相関値として読み出し、動きベク
トル発生回路Aに供給する。この動きベクトル発生回路
Aは、最も相関値の小さい位置を検出し、その最小相関
位置と代表点とを結ぶベクトルを動きベクトルとして、
出力端子に動きベクトル出力を導出する。上述する代表
点マッチング法では動きベクトルの検出精度は、画素の
間隔に制限され、高い精度で動きベクトルを特定するこ
とは出来ない。
る動きベクトル検出回路の回路ブロック図を示す。ま
ず、入力端子1より画素毎の輝度データが入力され、代
表点記憶回路2は、代表点の輝度データを記憶する。前
記代表点記憶データは、入力される現フレームの輝度デ
ータに同期して1フレーム前の代表点の輝度データを繰
り返し読み出し、相関演算回路3に入力される。この相
関演算回路3は、各代表点の周囲の輝度データより、前
フレームの代表点の輝度データを減算処理して減算デー
タを導出する。この減算データは、代表点からの位置に
応じて相関記憶回路4のそれぞれ異なるアドレスに積算
記憶される。この相関記憶回路4は、積算記憶が終了し
た時点で順次積算値を相関値として読み出し、動きベク
トル発生回路Aに供給する。この動きベクトル発生回路
Aは、最も相関値の小さい位置を検出し、その最小相関
位置と代表点とを結ぶベクトルを動きベクトルとして、
出力端子に動きベクトル出力を導出する。上述する代表
点マッチング法では動きベクトルの検出精度は、画素の
間隔に制限され、高い精度で動きベクトルを特定するこ
とは出来ない。
【0004】そこで、動きベクトル発生回路Aで特定さ
れた相関位置を中心に、水平と垂直の各方向に対して直
線近似によって、画素間に相関位置を求めることが考え
られる。図7は、水平方向の近似原理を例示するもので
あり、画素に対応する相関位置を挟む左右両側の各2点
に置ける第1・第2相関値P1 とP2 を含む直線aと第
4・第5相関値P4 とP5 を含む直線bとを特定し、両
直線の交点を水平方向の真の最小相関位置と見做すもの
である。
れた相関位置を中心に、水平と垂直の各方向に対して直
線近似によって、画素間に相関位置を求めることが考え
られる。図7は、水平方向の近似原理を例示するもので
あり、画素に対応する相関位置を挟む左右両側の各2点
に置ける第1・第2相関値P1 とP2 を含む直線aと第
4・第5相関値P4 とP5 を含む直線bとを特定し、両
直線の交点を水平方向の真の最小相関位置と見做すもの
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述する最小
相関位置の特定方法は、その演算処理に複雑な演算処理
回路を必要とし、コスト的にも回路規模も大きくなる。
そこで、簡単な補間処理よって相関位置を求める必要が
ある。
相関位置の特定方法は、その演算処理に複雑な演算処理
回路を必要とし、コスト的にも回路規模も大きくなる。
そこで、簡単な補間処理よって相関位置を求める必要が
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、画面上に設定
したN(Nは自然数)フィールドまたはNフレーム前の
複数の代表点における映像信号レベルと、前記代表点近
傍に位置する現フィールドまたは現フレームの画素毎の
映像信号レベルとのレベル差を、前記代表点からの画素
位置毎に相関データとして演算し、演算により相関デー
タが最小となる画素単位の前記代表点からの位置と、前
記代表点の位置を結ぶ動きベクトルを検出する動きベク
トル検出回路において、前記代表点からの位置毎に、前
記複数の代表点に対する前記相関データを積算し、該積
算相関データが最小となる最小相関値を検出すると共
に、その最小相関値に対応する前記代表点からの最小相
関位置(P3)を画素ピッチ単位で特定し、最小相関値
位置データとして出力する最小値検出手段と、前記最小
相関位置(P3)を挟んで水平方向または垂直方向に隣
接する両側2個の隣接画素位置(P1),(P2),(P
4),(P5)の4個の前記積算相関データに注目し、前
記最小相関位置(P3)を挟んだ上下若しくは左右の両
側各2個((P1),(P2)および(P4),(P5))
の積算相関データの差分から前記最小相関位置(P3)
を挟む両側の1/2画素単位の位置における積算相関デ
ータを推定し、該推定積算相関データと前記最小相関位
置(P3)の積算相関データとを比較して、該比較結果
が最小となる位置を前記最小相関位置(P3)からの画
素ピッチの半分のピッチ単位で特定し、補間位置データ
として出力する最小値補間手段と、前記最小値検出手段
と前記最小値補間手段との出力を加算する加算手段と、
該加算手段から出力された前記代表点からの位置データ
に基づき動きベクトルを特定する動きベクトル形成手段
と、を設けることを特徴とする。
したN(Nは自然数)フィールドまたはNフレーム前の
複数の代表点における映像信号レベルと、前記代表点近
傍に位置する現フィールドまたは現フレームの画素毎の
映像信号レベルとのレベル差を、前記代表点からの画素
位置毎に相関データとして演算し、演算により相関デー
タが最小となる画素単位の前記代表点からの位置と、前
記代表点の位置を結ぶ動きベクトルを検出する動きベク
トル検出回路において、前記代表点からの位置毎に、前
記複数の代表点に対する前記相関データを積算し、該積
算相関データが最小となる最小相関値を検出すると共
に、その最小相関値に対応する前記代表点からの最小相
関位置(P3)を画素ピッチ単位で特定し、最小相関値
位置データとして出力する最小値検出手段と、前記最小
相関位置(P3)を挟んで水平方向または垂直方向に隣
接する両側2個の隣接画素位置(P1),(P2),(P
4),(P5)の4個の前記積算相関データに注目し、前
記最小相関位置(P3)を挟んだ上下若しくは左右の両
側各2個((P1),(P2)および(P4),(P5))
の積算相関データの差分から前記最小相関位置(P3)
を挟む両側の1/2画素単位の位置における積算相関デ
ータを推定し、該推定積算相関データと前記最小相関位
置(P3)の積算相関データとを比較して、該比較結果
が最小となる位置を前記最小相関位置(P3)からの画
素ピッチの半分のピッチ単位で特定し、補間位置データ
として出力する最小値補間手段と、前記最小値検出手段
と前記最小値補間手段との出力を加算する加算手段と、
該加算手段から出力された前記代表点からの位置データ
に基づき動きベクトルを特定する動きベクトル形成手段
と、を設けることを特徴とする。
【0007】
【作用】よって、本発明によれば最小値補完手段の出力
によって画素ピッチの1/2の動きベクトルが形成さ
れ、最小値検出手段の出力と共に画素ピッチより精度の
高い動きベクトルが形成される。
によって画素ピッチの1/2の動きベクトルが形成さ
れ、最小値検出手段の出力と共に画素ピッチより精度の
高い動きベクトルが形成される。
【0008】
【実施例】以下、本発明を、手ブレ補正機能付きのビデ
オカメラに採用する実施例に従い説明する。図1は、本
実施例の動きベクトル検出回路の回路ブロック図を示
す。この図より明らかな様に、本実施例では、入力端子
1より輝度データが入力され、代表点記憶回路2は、代
表点の輝度データを記憶する。前記代表点記憶回路は、
入力される現フレームの輝度データに同期して1フレー
ム前の代表点の輝度データを繰り返し読み出し、相関演
算回路3に供給する。
オカメラに採用する実施例に従い説明する。図1は、本
実施例の動きベクトル検出回路の回路ブロック図を示
す。この図より明らかな様に、本実施例では、入力端子
1より輝度データが入力され、代表点記憶回路2は、代
表点の輝度データを記憶する。前記代表点記憶回路は、
入力される現フレームの輝度データに同期して1フレー
ム前の代表点の輝度データを繰り返し読み出し、相関演
算回路3に供給する。
【0009】この相関演算回路3は、各代表点の周囲の
輝度データより、前フレームの代表点の輝度データを減
算処理して減算データを導出する。この減算データは、
代表点からの位置に応じて相関記憶回路4のそれぞれ異
なるアドレスに積算記憶される。従って、代表点からの
位置関係を共通にする減算データは、共通のアドレスに
積算記憶される。この相関記憶回路4は、積算記憶が終
了した時点で記憶制御回路6によって全ての積算値を相
関値として順に読み出す。読み出された相関値を入力す
る最小値検出回路5は、相関値の最小値を検出すると共
に、その最小値に対応する最小位置データを形成導出す
る。
輝度データより、前フレームの代表点の輝度データを減
算処理して減算データを導出する。この減算データは、
代表点からの位置に応じて相関記憶回路4のそれぞれ異
なるアドレスに積算記憶される。従って、代表点からの
位置関係を共通にする減算データは、共通のアドレスに
積算記憶される。この相関記憶回路4は、積算記憶が終
了した時点で記憶制御回路6によって全ての積算値を相
関値として順に読み出す。読み出された相関値を入力す
る最小値検出回路5は、相関値の最小値を検出すると共
に、その最小値に対応する最小位置データを形成導出す
る。
【0010】この最小位置データを入力して記憶制御回
路6は、この最小相関位置を挟む垂直方向と水平方向の
2個づつの相関値を、相関記憶回路4より読み出し、最
小値補間回路7に入力する。この最小値補間回路7は、
水平方向と垂直方向に更に細かい画素ピッチの1/2の
精度で相関位置を求める。その結果得られる1/2ピッ
チの補間位置データは、加算回路8に於て位置データに
加算される。
路6は、この最小相関位置を挟む垂直方向と水平方向の
2個づつの相関値を、相関記憶回路4より読み出し、最
小値補間回路7に入力する。この最小値補間回路7は、
水平方向と垂直方向に更に細かい画素ピッチの1/2の
精度で相関位置を求める。その結果得られる1/2ピッ
チの補間位置データは、加算回路8に於て位置データに
加算される。
【0011】動きベクトル形成回路9は、加算出力に基
づき動き画素1/2ピッチの精度を持つ動きベクトルデ
ータを形成導出する。本実施例では、導出された動きベ
クトルデータに基づいて撮像素子の撮像エリアを変更し
たり、光学系の光路を変更している。図2は、前述する
最小値補間回路の内、水平方向に関する最小値を具体的
に示す第1実施例の回路図を示し、図3はその原理説明
図を示す。まず、入力端子に画素ピッチの最小相関値P
3 (i,j)と、その相関位置を挟み水平方向両側2点
づつの相関値を第1〜第5メモリM1〜M5に記憶す
る。この相関値は図3のP1 〜P5 に対応する。各メモ
リに相関値が記憶された後、第1減算回路S1は、第1
相関値P1 より第2相関値P2 を減算して減算結果(P
1 −P2 )の演算を導出する。その減算結果を入力する
演算器K1は1/2倍した演算出力導出する。第3減算
回路S3は、第2相関値P2 よりこの演算出力を減算処
理する。その結果、第3減算値は、P2 −(P1 −P
2 )/2となる。この第3減算値は、座標(i−0.
5,j)の値、即ち2図に於ける交点Nの値に相当す
る。
づき動き画素1/2ピッチの精度を持つ動きベクトルデ
ータを形成導出する。本実施例では、導出された動きベ
クトルデータに基づいて撮像素子の撮像エリアを変更し
たり、光学系の光路を変更している。図2は、前述する
最小値補間回路の内、水平方向に関する最小値を具体的
に示す第1実施例の回路図を示し、図3はその原理説明
図を示す。まず、入力端子に画素ピッチの最小相関値P
3 (i,j)と、その相関位置を挟み水平方向両側2点
づつの相関値を第1〜第5メモリM1〜M5に記憶す
る。この相関値は図3のP1 〜P5 に対応する。各メモ
リに相関値が記憶された後、第1減算回路S1は、第1
相関値P1 より第2相関値P2 を減算して減算結果(P
1 −P2 )の演算を導出する。その減算結果を入力する
演算器K1は1/2倍した演算出力導出する。第3減算
回路S3は、第2相関値P2 よりこの演算出力を減算処
理する。その結果、第3減算値は、P2 −(P1 −P
2 )/2となる。この第3減算値は、座標(i−0.
5,j)の値、即ち2図に於ける交点Nの値に相当す
る。
【0012】また、第2減算回路S2は第2相関値P2
より第1減算結果を減じている。この第2減算結果は、
図3に於て最小相関値に於ける直線aとの交点Mの値に
対応する。一方、第4減算回路S4は、第5相関値P 5
より第4相関値P 4 を減算処理して(P5−P4)の演算
を実行する。その減算結果を入力する演算器K2は1/
2倍した演算出力を導出する。第6減算回路S6は、第
4相関値P4よりこの演算出力を減算処理する。その結
果、第6減算値は、P4−(P5−P4)/2となる。こ
の第6減算値は、座標(i+0.5,j)の値に相当す
る。
より第1減算結果を減じている。この第2減算結果は、
図3に於て最小相関値に於ける直線aとの交点Mの値に
対応する。一方、第4減算回路S4は、第5相関値P 5
より第4相関値P 4 を減算処理して(P5−P4)の演算
を実行する。その減算結果を入力する演算器K2は1/
2倍した演算出力を導出する。第6減算回路S6は、第
4相関値P4よりこの演算出力を減算処理する。その結
果、第6減算値は、P4−(P5−P4)/2となる。こ
の第6減算値は、座標(i+0.5,j)の値に相当す
る。
【0013】また、第5減算回路S5は第4相関値P4
より第4減算結果を減じている。この第5減算結果は、
図3に於て最小相関値に於ける直線bとの交点Lの値に
相当する。第1比較回路77は、真の最小相関値が、X
座標iに対しどちら側に位置するかを判定すべく交点M
とNの値を入力し、M>Lならば真の最小相関値がiよ
り+側に、又M<Lならば真の最小相関値がiより−側
に、存在すると見做して、第1比較出力を発生する。
より第4減算結果を減じている。この第5減算結果は、
図3に於て最小相関値に於ける直線bとの交点Lの値に
相当する。第1比較回路77は、真の最小相関値が、X
座標iに対しどちら側に位置するかを判定すべく交点M
とNの値を入力し、M>Lならば真の最小相関値がiよ
り+側に、又M<Lならば真の最小相関値がiより−側
に、存在すると見做して、第1比較出力を発生する。
【0014】そこで、第1選択回路76は、比較出力に
従って、X座標i±0.5の位置の推定相関値の一方を
選択すべく、座標(i−0.5,j)の値と、座標(i
+0.5,j)の値を入力して、第1比較出力に従っ
て、M>Lならば第6減算結果を選択し、M<Lならば
第3減算結果を選択する。更に、第2比較回路78は、
X座標i±0.5の値の内選択された第1選択値と第3
相関値P3 の値を比較して、補間により得られた推定相
関値と第3相関値P3 のいずれか小さいかを選択する様
に第2比較出力を発生している。
従って、X座標i±0.5の位置の推定相関値の一方を
選択すべく、座標(i−0.5,j)の値と、座標(i
+0.5,j)の値を入力して、第1比較出力に従っ
て、M>Lならば第6減算結果を選択し、M<Lならば
第3減算結果を選択する。更に、第2比較回路78は、
X座標i±0.5の値の内選択された第1選択値と第3
相関値P3 の値を比較して、補間により得られた推定相
関値と第3相関値P3 のいずれか小さいかを選択する様
に第2比較出力を発生している。
【0015】従って、第1比較出力と第2比較出力を入
力する第2選択回路79は、第1比較出力により選択出
力の符号を形成し、第2比較出力により0または0.5
の選択をして、−0.5と±0と+0.5のいずれかの
値を水平方向の補間データとして形成導出する。なお、
垂直方向の補間も上述する要領と全く同一であり、水平
方向の補間データの形成後に、垂直方向の相関値を入力
して垂直方向の補間データを形成すれば良い。
力する第2選択回路79は、第1比較出力により選択出
力の符号を形成し、第2比較出力により0または0.5
の選択をして、−0.5と±0と+0.5のいずれかの
値を水平方向の補間データとして形成導出する。なお、
垂直方向の補間も上述する要領と全く同一であり、水平
方向の補間データの形成後に、垂直方向の相関値を入力
して垂直方向の補間データを形成すれば良い。
【0016】図4は、前述する最小値補間回路の内、水
平方向に関する最小値を具体的に示す第2実施例の回路
図を示し、図5はその原理説明図を示す。この第2実施
例回路は、第2・第3減算回路S2とS5が入力を異に
する点で第1実施例と異なるが、他の回路構成は全く共
通に付き図面中の符号を共通にして重複説明を省略し本
実施例の特徴部分のみを説明する。
平方向に関する最小値を具体的に示す第2実施例の回路
図を示し、図5はその原理説明図を示す。この第2実施
例回路は、第2・第3減算回路S2とS5が入力を異に
する点で第1実施例と異なるが、他の回路構成は全く共
通に付き図面中の符号を共通にして重複説明を省略し本
実施例の特徴部分のみを説明する。
【0017】本実施例に於て、第2減算回路S2は第2
相関値P2 より第3相関値P3 を減算してその減算結
果、即ち図5に示す変化量d1 を求める。更に、第5減
算回路S5は第4相関値P4 より第3相関値P3 を減算
してその減算結果、即ち図5に示す変化量d2 を求め
る。各変化量は、その値が小さい方に、真の最小相関値
が存在すると見做すことができる。従って、第1比較回
路77は、d1 <d2 なる関係になったときに真の最小
相関値がX座標iの−側に存在すると見做し、d1>d2
なる関係になったときに真の最小相関値がX座標iの
+側に存在すると見做し、それぞれ第1比較出力を発生
する。以下、第2実施例回路の回路動作は、第1実施例
と全く共通である。
相関値P2 より第3相関値P3 を減算してその減算結
果、即ち図5に示す変化量d1 を求める。更に、第5減
算回路S5は第4相関値P4 より第3相関値P3 を減算
してその減算結果、即ち図5に示す変化量d2 を求め
る。各変化量は、その値が小さい方に、真の最小相関値
が存在すると見做すことができる。従って、第1比較回
路77は、d1 <d2 なる関係になったときに真の最小
相関値がX座標iの−側に存在すると見做し、d1>d2
なる関係になったときに真の最小相関値がX座標iの
+側に存在すると見做し、それぞれ第1比較出力を発生
する。以下、第2実施例回路の回路動作は、第1実施例
と全く共通である。
【0018】上述する実施例では、全ての構成要素をハ
ードウエアで構成したが、必要に応じてそれらの一部ま
たは全部をソフトウエアで構成してもよく、その様な構
成も本発明に含まれることは言うまでもない。
ードウエアで構成したが、必要に応じてそれらの一部ま
たは全部をソフトウエアで構成してもよく、その様な構
成も本発明に含まれることは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】よって、本発明によれば、簡単な構成で
精度の高い動きベクトルの検出が可能となりその効果は
大である。
精度の高い動きベクトルの検出が可能となりその効果は
大である。
【図1】本発明の1実施例を示す概略回路ブロック図で
ある。
ある。
【図2】本発明の要部の第1実施例を示す回路ブロック
図である。
図である。
【図3】第1実施例の動きベクトル検出原理説明図であ
る。
る。
【図4】本発明の要部の第2実施例を示す回路ブロック
図である。
図である。
【図5】第2実施例の動きベクトル検出原理説明図であ
る。
る。
【図6】従来回路を示す回路ブロック図である。
【図7】従来例の動きベクトル検出原理説明図である。
5 最小値検出回路 7 最小値補間回路 8 加算回路 9 動きベクトル形成回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−104681(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68
Claims (1)
- 【請求項1】 画面上に設定したN(Nは自然数)フィ
ールドまたはNフレーム前の複数の代表点における映像
信号レベルと、前記代表点近傍に位置する現フィールド
または現フレームの画素毎の映像信号レベルとのレベル
差を、前記代表点からの画素位置毎に相関データとして
演算し、演算により相関データが最小となる画素単位の
前記代表点からの位置と、前記代表点の位置を結ぶ動き
ベクトルを検出する動きベクトル検出回路において、前記代表点からの位置毎に、前記複数の代表点に対する
前記相関データを積算し、該積算相関データが最小とな
る最小相関値を検出すると共に、その最小相関値に対応
する前記代表点からの最小相関位置(P 3 )を画素ピッ
チ単位で特定し、最小相関値位置データとして出力する
最小値検出手段と、前記最小相関位置(P 3 )を挟んで水平方向または垂直
方向に隣接する両側2個の隣接画素位置(P 1 ),
(P 2 ),(P 4 ),(P 5 )の4個の前記積算相関デー
タに注目し、前記最小相関位置(P 3 )を挟んだ上下若
しくは左右の両側各2個((P 1 ),(P 2 )および(P
4 ),(P 5 ))の積算相関データの差分から前記最小相
関位置(P 3 )を挟む両側の1/2画素単位の位置にお
ける積算相関データを推定し、該推定積算相関データと
前記最小相関位置(P 3 )の積算相関データとを比較し
て、該比較結果が最小となる位置を前記最小相関位置
(P 3 )からの画素ピッチの半分のピッチ単位で特定
し、補間位置データとして出力する 最小値補間手段と、 前記最小値検出手段と前記最小値補間手段との出力を加
算する加算手段と、 該加算手段から出力された前記代表点からの位置データ
に基づき動きベクトルを特定する動きベクトル形成手段
と、 を それぞれ配して成る動きベクトル検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17560192A JP3286345B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 動きベクトル検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP17560192A JP3286345B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 動きベクトル検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0622295A JPH0622295A (ja) | 1994-01-28 |
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-
1992
- 1992-07-02 JP JP17560192A patent/JP3286345B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0622295A (ja) | 1994-01-28 |
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