JP7380886B2 - 地図処理システム及び地図処理プログラム - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2020年7月10日に出願された日本出願番号2020-119193号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、地図処理システム及び地図処理プログラムに関する。
車両側からプローブデータを取得し、その取得したプローブデータに基づいて入力地図を生成し、複数の入力地図を統合して統合入力地図を生成したり、入力地図を位置補正して基準地図を更新したりする地図処理装置が供されている。具体的には、例えばランドマーク等の特徴点の位置情報を含む入力地図を複数生成し、その生成した複数の入力地図に含まれる特徴点をマッチングし、複数の入力地図を重ね合わせて統合入力地図を生成する。又、基準地図に含まれる特徴点と入力地図に含まれる特徴点とをマッチングし、基準地図と入力地図とを重ね合わせて入力地図を位置補正し、基準地図と入力地図との差分を基準地図に反映して当該基準地図を更新する。
このように統合入力地図を生成したり基準地図を更新したりする際には、地図間の測量誤差を解消する必要がある。地図を補正する構成として、例えば特許文献1には、3点以上の補正基準点を設定し、その設定した3点以上の補正基準点が基準地図において対応する基準点と一致するようにアフィン変換する構成が開示されている。又、例えば特許文献2には、地図上に複数のグリッド点を設定し、その設定した複数のグリッド点のオフセット値を用いて地図を補正する構成が開示されている。
特開2004-177862号公報 特開2019-179217号公報
上記した特許文献1、2の構成では、何れも地図単位に一括補正することになるが、GPS受信機による測位結果を含むプローブデータの特性により、地図間のずれが広域にわたって一様に発生するのではなく部分的に異なって発生する。地図間のずれが部分的に異なって発生すると、地図間のずれを部分的にしか解消することができず、地図を適切に処理することができない。
本開示は、地図間のずれを広域にわたって適切に解消し、地図を適切に処理することを目的とする。
本開示の一態様によれば、スケルトン生成部は、車両側から取得されたプローブデータに基づいて生成された入力地図から道路形状を代表するスケルトンを生成する。分割区間データ生成部は、スケルトンが抽出されると、その抽出されたスケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成する。オフセット値算出部は、分割区間データが生成されると、その生成された分割区間データに対応する区間毎に入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出する。地図処理部は、オフセット値が算出されると、その算出されたオフセット値を用い、入力地図を基準地図に基づいて位置補正する。スケルトン生成部は、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から道路中心線に最も近いプローブデータ群、又は複数の入力地図が統合されて統合入力地図が生成される際の基準線のうち何れかをスケルトンとして生成する。
車両側から取得されたプローブデータに基づいて生成された入力地図から道路形状を代表するスケルトンを生成し、その生成したスケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成し、その生成した分割区間データに対応する区間毎に入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出するようにした。オフセット値を算出すると、その算出したオフセット値に基づいて入力地図を基準地図に基づいて位置補正するようにした。分割区間データに対応する区間毎にオフセット値を算出し、区間毎に補正することで、地図間のずれを広域にわたって適切に解消することができ、地図を適切に処理することができる。

本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、一実施形態の地図更新システムの全体構成を示す機能ブロック図であり、 図2は、サーバにおける制御部の機能ブロック図であり、 図3は、スケルトンを生成する態様を説明する図(その1)であり、 図4は、スケルトンを生成する態様を説明する図(その2)であり、 図5は、スケルトンを生成する態様を説明する図(その3)であり、 図6は、分割区間データを生成する態様を示す図(その1)であり、 図7は、分割区間データを生成する態様を示す図(その2)であり、 図8は、入力地図を位置補正する態様を示す図であり、 図9は、ずれ位相が異なる態様を示す図であり、 図10は、入力地図を位置補正する態様を示す図であり、 図11は、フローチャートである。
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、基準地図に含まれる特徴点と入力地図に含まれる特徴点とをマッチングし、基準地図と入力地図とを重ね合わせて入力地図を位置補正し、基準地図と入力地図との差分を基準地図に反映して当該基準地図を更新する場合について説明する。複数の入力地図に含まれる特徴点をマッチングし、複数の入力地図を重ね合わせて統合入力地図を生成する場合にも適用することができる。即ち、特徴点をマッチングする対象とする複数の地図は、基準地図と入力地図であっても良いし、複数の入力地図であっても良い。
図1に示すように、地図処理システム1は、車両側に搭載されている車載機2と、ネットワーク側に配置されているサーバ3とがデータ通信可能に構成されている。車載機2とサーバ3とは複数対一の関係にあり、サーバ3は複数の車載機2との間でデータ通信可能である。
車載機2は、制御部4と、データ通信部5と、画像データ入力部6と、測位データ入力部7と、センサデータ入力部8と、記憶装置9とを備え、各機能ブロックが内部バス10を介してデータ通信可能に構成されている。制御部4は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びI/O(Input/Output)を有するマイクロコンピュータにより構成されている。マイクロコンピュータは、非遷移的実体的記憶媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行し、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、車載機2の動作全般を制御する。
データ通信部5は、サーバ3との間のデータ通信を制御する。車載カメラ11は、車載機2とは別体に設けられており、車両前方を撮影し、その撮影した画像データを車載機2に出力する。画像データ入力部6は、車載カメラ11から画像データを入力すると、その入力した画像データを制御部4に出力する。GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機12は、車載機2とは別体に設けられており、GNSS衛星から送信された衛星信号を受信して測位し、その測位データを車載機2に出力する。測位データ入力部7は、GNSS受信機12から測位データを入力すると、その入力した測位データを制御部4に出力する。各種センサ13は、車載機2とは別体に設けられており、例えばミリ波レーダやLiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)等を含み、計測したセンサデータを車載機2に出力する。センサデータ入力部9は、各種センサ13からセンサデータを入力すると、その入力したセンサデータを制御部4に出力する。
制御部4は、画像データ、測位データ及びセンサデータに基づいて車両位置、その車両位置が測位された時刻、道路上の標識や看板等のランドマークや区画線の位置等を対応付けてプローブデータを生成し、その生成したプローブデータを記憶装置9に記憶させる。尚、プローブデータには、道路形状、道路特徴、道路幅等の種々の情報や位置関係が含まれていても良い。
制御部4は、例えば所定時間が経過する毎や車両の走行距離が所定距離に到達する毎に記憶装置9からプローブデータを読出し、その読出したプローブデータをデータ通信部5からサーバ3に送信させる。セグメント単位とは、地図を管理する上で予め決められた単位で道路や領域を区切る単位である。尚、制御部4は、プローブデータをセグメント単位と無関係な単位で読出し、その読出したプローブデータをデータ通信部5からサーバ3に送信させても良い。セグメント単位と無関係な単位とは、例えばサーバ3から指定される領域の単位である。
サーバ3は、制御部14と、データ通信部15と、記憶装置16とを備え、各機能ブロックが内部バス17を介してデータ通信可能に構成されている。制御部14は、CPU、ROM、RAM及びI/Oを有するマイクロコンピュータにより構成されている。マイクロコンピュータは、非遷移的実体的記憶媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実行し、サーバ3の動作全般を制御する。マイクロコンピュータが実行するコンピュータプログラムには地図処理プログラムが含まれる。
データ通信部15は、車載機2との間のデータ通信を制御する。記憶装置16は、プローブデータを記憶するプローブデータ記憶部16aと、形式変換前の入力地図を記憶する入力地図記憶部16bと、形式変換後の入力地図を記憶する入力地図記憶部16cと、位置補正後の入力地図を記憶する入力地図記憶部16dと、形式変換前の基準地図を記憶する基準地図記憶部16eと、形式変換後の基準地図を記憶する入力地図記憶部16fとを備える。入力地図は、後述する入力地図生成部14aによりプローブデータに基づいて生成される地図である。基準地図は、例えば地図サプライヤにより現場が測量されて生成される地図等である。即ち、新規に道路が開通されたこと等により現場のデータが未更新であれば、プローブデータから生成される入力地図にはランドマークや区画線が含まれるが、その現場に対応する基準地図にはランドマークや区画線が含まれない。
図2に示すように、制御部14は、入力地図生成部14aと、形式変換部14bと、スケルトン生成部14cと、分割区間データ生成部14dと、オフセット値算出部14eと、地図処理部14fと、差分検出部14gと、差分反映部14hとを備える。これらの機能のブロックは、マイクロコンピュータが実行する地図処理プログラムの処理に該当する。
入力地図生成部14aは、車載機2から送信されたプローブデータがデータ通信部15により受信されると、その受信されたプローブデータをプローブデータ記憶部16aに記憶させる。即ち、車載機2とサーバ3とが複数対一の関係にあるので、制御部14は、複数の車載機2から受信された複数のプローブデータをプローブデータ記憶部16aに記憶させる。入力地図生成部14aは、プローブデータ記憶部16aからプローブデータを読出し、その読出したプローブデータに基づいて入力地図を生成する。
この場合、入力地図生成部14aは、車載機2から送信されたプローブデータがセグメント単位であり、プローブデータがセグメント単位でプローブデータ記憶部16aに記憶させていれば、プローブデータ記憶部16aに記憶されている複数のプローブデータをそのまま読出し、その読出したプローブデータに基づいて入力地図を生成する。入力地図生成部14aは、車載機2から送信されたプローブデータがセグメント単位とは無関係な単位であり、プローブデータがセグメント単位とは無関係な単位でプローブデータ記憶部16aに記憶させていれば、プローブデータ記憶部16aに記憶されている対象とするセグメントに含まれる複数のプローブデータを読出し、その読出したプローブデータに基づいて入力地図を生成する。
入力地図生成部14aは、入力地図を生成すると、その生成した入力地図を入力地図記憶部16bに記憶させる。この場合、入力地図生成部14aは、一の入力地図を入力地図記憶部16bに記憶させても良いし、複数の入力地図を統合して統合入力地図を生成し、その生成した統合入力地図を入力地図記憶部16bに記憶させても良い。
入力地図生成部14aは、複数の入力地図を統合する場合には、異なる車載機2から送信されたプローブデータを用いても良いし、同じ車載機2から時間差で送信されたプローブデータを用いても良い。又、入力地図生成部14aは、複数の入力地図間で共通する特徴点として設定不能な特徴点が存在することを考慮し、できる限り多くの特徴点が含まれているセグメントを取得するのが望ましい。即ち、入力地図生成部14aは、セグメントに含まれる特徴点の個数を所定個数と比較し、所定個数以上の特徴点が含まれているセグメントを取得対象とする一方、所定個数以上の特徴点が含まれていないセグメントを取得対象としなくても良い。又、入力地図生成部14aは、特徴点の検出精度を判定し、検出レベルが所定レベル以上の特徴点が所定個数以上含まれているセグメントを取得対象とする一方、検出レベルが所定レベル以上の特徴点が所定個数以上含まれていないセグメントを取得対象としなくても良い。
所定個数や所定レベルは、固定値でも良いし、例えば車両の走行位置や走行環境等に応じて決定する可変値でも良い。即ち、特徴点の個数が比較的少ない地域を車両が走行中では、所定個数を大きい値で設定すると、取得対象となり得るセグメントが過少になる虞があるので、所定個数を小さい値で設定することが望ましい。これとは反対に、特徴点の個数が比較的多い地域を車両が走行中では、所定個数を小さい値で設定すると、取得対象となり得るセグメントが過多になる虞があるので、所定個数を大きい値で設定することが望ましい。所定レベルについても同様であり、例えば天候等の影響により検出環境が比較的劣悪な環境下では、所定レベルを高いレベルで設定すると、取得対象となり得るセグメントが過少になる虞があるので、所定レベルを低いレベルで設定することが望ましい。これとは反対に、検出環境が比較的良好な環境下では、所定レベルを低いレベルで設定すると、取得対象となり得るセグメントが過多になる虞があるので、所定レベルを高いレベルで設定することが望ましい。
形式変換部14bは、基準地図記憶部16eに記憶されている基準地図を読出し、その読出した基準地図のデータ形式を変換し、そのデータ形式を変換後の基準地図を基準地図記憶部16fに記憶させる。形式変換部14bは、入力地図記憶部16bに記憶されている入力地図を読出し、その読出した入力地図のデータ形式を変換し、そのデータ形式を変換後の入力地図を入力地図記憶部16cに記憶させる。形式変換部14bは、基準地図及び入力地図のデータ形式を変換し、基準地図及び入力地図のデータフォーマットを揃える。
スケルトン生成部14cは、入力地図から道路形状を代表するスケルトンを生成する。スケルトン生成部14cは、スケルトンを生成する手法として、区画線に相当する複数のプローブデータ群の中から単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群をスケルトンとして生成する第1手法、区画線に相当する複数のプローブデータ群の中から道路中心線に最も近いプローブデータ群をスケルトンとして生成する第2手法、複数の入力地図が統合されて統合入力地図が生成される際の基準線をスケルトンとして生成する第3手法の何れかを採用し、スケルトンを生成する。
具体的に説明すると、第1手法を採用した場合には、図3に示すように、スケルトン生成部14cは、区画線A~Cに対応する複数のプローブデータ群においてデータ数の差異が閾値以上であれば、その複数のプローブデータ群の中から単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群をスケルトンとして生成する。図3の例示では、スケルトン生成部14cは、区画線A~Cのプローブデータ群の中から区画線Cのプローブデータ群をスケルトンとして生成する。第2手法を採用した場合には、図4に示すように、スケルトン生成部14cは、区画線A~Cに対応する複数のプローブデータ群においてデータ数の差異が閾値未満であれば、その複数のプローブデータ群の中から道路中心線に最も近いプローブデータ群をスケルトンとして生成する。図4の例示では、スケルトン生成部14cは、区画線D~Fのプローブデータ群の中から区画線Fのプローブデータ群をスケルトンとして生成する。第3手法を採用した場合には、図5に示すように、スケルトン生成部14cは、複数の入力地図が統合されて統合入力地図が生成される際の基準線をスケルトンとして生成する。図4の例示では、スケルトン生成部14cは、統合入力地図が生成される際の基準線G,Hをスケルトンとして生成する。
分割区間データ生成部14dは、スケルトンがスケルトン生成部14cにより生成されると、その生成されたスケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成する。図6に示すように、分割区間データ生成部14dは、カーブ開始角度(θs)及びカーブ終了角度(θe)を予め設定しており、方位変化量がカーブ開始角度以上になった地点をカーブ開始地点として設定し、方位変化量がカーブ終了角度未満になった地点をカーブ終了地点として設定する。カーブ開始角度は例えば5.5度であり、カーブ終了角度は例えば3度である。分割区間データ生成部14dは、その設定したカーブ開始地点及びカーブ終了地点を分割点として設定し、その設定した分割点間を分割区間データとして生成する。この場合、図7に示すように、分割区間データ生成部14dは、方位変化量がカーブ開始角度以上になってからカーブ終了角度未満になるまでの方位変化量の累積値を旋回角度として算出する。
オフセット値算出部14eは、分割区間データが分割区間データ生成部14dにより生成されると、その生成された分割区間データに対応する区間毎に入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出する。
地図処理部14fは、オフセット値がオフセット値算出部14eにより算出されると、その算出されたオフセット値を用いて入力地図を基準地図に基づいて位置補正する。即ち、地図処理部14fは、基準地図に含まれる特徴点と入力地図に含まれる特徴点とが重なるように基準地図と入力地図とを重ね合わせて入力地図を位置補正する。図8に示すように、地図処理部14fは、分割区間データに対応する区間毎オフセット値を用いて入力地図を基準地図に基づいて位置補正する。
図9に示すように、カーブ前後で方位のずれ位相が異なるので、地図単位に一括補正する従来構成では、図10に示すように、地図間のずれが広域にわたって一様に発生するのではなく部分的に異なって発生する。そのため、基準とした基準点に近い領域では地図間のずれが相対的に小さくなるが、基準点から離れた領域では地図間のずれが相対的に大きくなり、地図間のずれを広域にわたって解消することができない。これに対し、本実施形態では、地図処理部14fにおいて、分割区間データを生成し、その生成した分割区間データに対応する区間毎に補正することで、地図間のずれが部分的に異なって発生することを未然に回避することができ、地図間のずれを広域にわたって適切に解消することができる。
差分検出部14gは、入力地図を基準地図に基づいて位置補正したことで、少なくとも4個の特徴点の位置が基準地図と入力地図との間で合致したと判定すると、入力地図の位置補正に成功したと判定し、基準地図と入力地図との差分を検出する。この場合、差分検出部14gは、差分として静的情報や動的情報を基準地図に反映する。静的情報は、特徴点に関する特徴点情報、区画線に関する区画線情報、地点の位置情報等である。特徴点情報は、特徴点の位置を示す位置座標、特徴点を識別するID、特徴点のサイズ、特徴点の形状、特徴点の色、特徴点の種別等である。区画線情報は、区画線の位置を示す位置座標、区画線を識別するID、破線や実線の種別等である。地点の位置情報は、道路上の地点を示すGPS座標等である。動的情報は、道路上の車両に関する車両情報であり、例えば車速値、ウインカー作動情報、レーン跨ぎ、舵角値、ヨーレート値、GPS座標等である。差分反映部14hは、基準地図と入力地図との差分が差分検出部14gにより検出されると、その検出された差分を基準地図に反映して当該基準地図を更新する。
次に、上記した構成の作用について図11を参照して説明する。
サーバ3において、制御部14は、入力地図の位置補正処理を開始すると、入力地図から道路形状を代表するスケルトンを生成する(S1、スケルトン生成手順に相当する)。制御部14は、スケルトンを生成すると、その生成したスケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成する(S2,分割区間データ生成手順に相当する)。制御部14は、何れかの分割区間データを位置補正対象区間として設定し(S3)、その位置補正対象区間として設定した分割区間データについて入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出する(S4、オフセット値算出手順に相当する)。制御部14は、オフセット値を算出すると、その算出したオフセット値を用いて入力地図を基準地図に基づいて位置補正する(S5)。
制御部14は、全ての分割区間データについて入力地図を基準地図に基づいて位置補正したか否かを判定し(S6)、全ての分割区間データについて入力地図を基準地図に基づいて位置補正していないと判定すると(S6:NO)、新たな位置補正対象区間を設定し(S7)、上記したステップS4に戻り、ステップS4以降を繰返す。制御部14は、全ての分割区間データについて入力地図を基準地図に基づいて位置補正したと判定すると(S6:YES)、入力地図の位置補正処理を終了する。
以上に説明したように本実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。
サーバ3において、入力地図から道路形状を代表するスケルトンを生成し、その生成したスケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成し、その生成した分割区間データに対応する区間毎に入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出するようにした。オフセット値を算出すると、その算出したオフセット値に基づいて入力地図を位置補正するようにした。分割区間データに対応する区間毎にオフセット値を算出し、区間毎に補正することで、地図間のずれを広域にわたって適切に解消することができ、入力地図を適切に位置補正することができる。
サーバ3において、区間線に対応する複数のプローブデータ群の中から単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群をスケルトンとして生成するようにした。単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群を特定することで、スケルトンを生成することができる。
サーバ3において、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から道路中心線に最も近いプローブデータ群をスケルトンとして生成するようにした。道路中心線に最も近いプローブデータ群を特定することで、スケルトンを生成することができる。
サーバ3において、複数の入力地図が統合されて統合入力地図が生成される際の基準線をスケルトンとして生成するようにした。統合入力地図が生成される際の基準線を特定することで、スケルトンを生成することができる。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、更には、それらに一要素のみ、それ以上、或いはそれ以下を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。或いは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によりプロセッサを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。若しくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路により構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されても良い。又、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていても良い。
サーバ3において、所定個数以上の特徴点が含まれていないセグメント、検出レベルが所定レベル以上の特徴点が所定個数以上含まれていないセグメントを取得対象としない構成を例示したが、車載機2において、セグメントを含むプローブデータをサーバ3に送信する条件を設定しても良い。即ち、車載機2において、例えば所定時間が経過する毎や車両の走行距離が所定距離に到達する毎にプローブデータをサーバ3に送信する構成を例示したが、セグメントに含まれる特徴点の検出数を判定し、特徴点の検出数が所定個数以上である場合に限ってプローブデータをサーバ3に送信する構成としても良い。即ち、例えば先行車両の存在等により特徴点の検出数が所定個数以上でない場合もあり、特徴点の検出数が所定個数以上でないセグメントを含むプローブデータをサーバ3に送信しても、そのプローブデータをサーバ3が処理対象とせずに破棄することが想定される場合には、そのプローブデータをサーバ3に送信しない構成としても良い。サーバ3にとって不必要なプローブデータを車載機2から送信しないことで、データ通信の負荷を低減することができる。

Claims (2)

  1. 車両側から取得されたプローブデータに基づいて生成された入力地図から道路形状を代表するスケルトンを生成するスケルトン生成部(14c)と、
    前記スケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成する分割区間データ生成部(14d)と、
    前記分割区間データに対応する区間毎に前記入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出するオフセット値算出部(14e)と、
    前記オフセット値を用い、前記入力地図を前記基準地図に基づいて位置補正する地図処理部(14f)と、を備え、
    前記スケルトン生成部は、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から道路中心線に最も近いプローブデータ群、又は複数の入力地図が統合されて統合入力地図が生成される際の基準線のうち何れかを前記スケルトンとして生成する地図更新システム。
  2. 地図処理装置(3)の制御部(14)に、
    車両側から取得されたプローブデータに基づいて生成された入力地図から道路形状を代表するスケルトンとして、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から単位長さあたりのデータ数が最大のプローブデータ群、区画線に対応する複数のプローブデータ群の中から道路中心線に最も近いプローブデータ群、又は複数の入力地図が統合されて統合入力地図が生成される際の基準線のうち何れかを生成するスケルトン生成手順と、
    前記スケルトンを分割点で分割して分割区間データを生成する分割区間データ生成手順と、
    前記分割区間データに対応する区間毎に前記入力地図と基準地図との間のオフセット値を算出するオフセット値算出手順と、
    前記オフセット値を用い、前記入力地図を前記基準地図に基づいて位置補正する地図処理手順と、を実行させる地図処理プログラム。
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