(57)【要約】【課題】  非接触ＩＣタグシステムの通信において、１つ又は複数のＩＣタグとの通信を行う際に、ＩＣタグそれぞれの位置情報を得て、さらに複数のＩＣタグを分類することが可能なＩＣタグシステムを提供する。   【解決手段】  ＩＣタグシステムは、ＩＣタグ処理装置３と、それに接続されるパーソナルコンピュータＰＣ２と、表示装置１と、赤外線センサ７と光学系８とを有して構成される赤外線カメラ１１と、を備えている。さらに、単一もしくは複数のＩＣタグ(活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０)とを含んで構成されている。このＩＣタグシステムによれば、ＩＣタグ間において電波を利用した通信を行うことができるのみではなく、赤外線カメラを追加して配置することにより、電波による通信と同時に、ICタグの表面温度測定を行うことができる。さらにこのＩＣタグ装置の赤外線センサの光学的中心軸と、アンテナから発生する磁束の中心軸を一致させることで、より正確で歪の少ない面の温度分布を得ることが可能になり、より精度良くＩＣタグの存在位置を確認することができる。【選択図】  図１−Ａ
2006048375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信するアンテナコイルと、該アンテナコイルにより送受信される電波とデータとの変換処理を行う信号処理部と電波に基づくデータを記憶するメモリと制御部とを有するＩＣチップと、を有するＩＣタグと、
前記ＩＣタグとの通信を行う通信部と、活性状態であるＩＣタグを検出する活性化ＩＣタグ検出手段と、を備えるＩＣタグ処理装置と
を有するＩＣタグシステム。
【請求項２】
前記活性化ＩＣタグ検出手段は、前記活性化ＩＣタグの熱損失により生じる発熱を検出する温度センサと、該温度センサによる検出結果に基づいて２次元的な温度分布を計測する温度分布計測算手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグシステム。
【請求項３】
前記活性化ＩＣタグ検出手段は、赤外線センサと、該赤外線センサを２次元的に走査する走査手段と、該走査手段により２次元的な温度分布を計測する計測手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣタグシステム。
【請求項４】
さらに、前記２次元的な温度分布を、可視化情報として表示する温度測定手段を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のＩＣタグシステム。
【請求項５】
前記赤外線センサの光学的中心軸と、前記ＩＣタグとの通信を行うための電波を送受するアンテナの磁束の中心軸とを一致させることを特徴とする請求項４に記載のＩＣタグシステム。
【請求項６】
前記ＩＣタグは、電源として、受信された電波を整流して直流電源を再生する手段又は小型電池の少なくともいずれか一方を有していることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項７】
活性化前の前記ＩＣタグを含む処理対象のうちの背景全体の面の温度分布と、活性化の後の前記ＩＣタグを含む前記背景全体の面の温度分布と、の差分を取ることにより発熱箇所を抽出することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項８】
活性化により発熱する単一又は複数の前記ＩＣタグ固有の面の温度分布パターンを、ＩＣタグ固有の形状に基づいて予め記憶しておき、活性化された前記ＩＣタグに基づいて測定された可視情報との形状に関する相関を取ることにより、前記ＩＣタグ固有の形状と関連させて前記ＩＣタグの位置情報を検出することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項９】
活性化により発熱する大きさの異なるＩＣタグ固有の面の温度分布パターンを予め複数の異なる大きさに基づいて記憶しておき、活性化された前記ＩＣタグに基づいて測定された可視情報との大きさに関する相関を取ることにより、前記ＩＣタグの大きさと関連させて前記ＩＣタグの奥行き方向の情報を加味して判断し、位置情報を検出することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項１０】
活性化により発熱する同じ形状及び大きさを有するＩＣタグ固有の面の温度分布パターンを予め記憶しておき、活性化された前記ＩＣタグに基づいて測定された可視情報との相関を取ることにより、前記ＩＣタグの奥行き方向の位置情報を検出することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項１１】
活性化された前記ＩＣタグに基づいて測定された複数のＩＣタグの相対温度差に基づいて前記ＩＣタグの奥行き方向の位置情報を検出することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項１２】
回転方向の方向性を有するＩＣタグ固有の面の温度分布パターンを予め記憶しておき、活性化により発熱する前記ＩＣタグに基づいて測定された前記ＩＣタグを含む可視情報に基づいてパターンの相関を取ることにより、前記ＩＣタグの奥行き方向の情報を加味して判断し、前記ＩＣタグが配置される回転方向の方向性に関する情報を検出することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項１３】
ＩＣタグ固有の温度分布パターンを予め記憶しておき、活性化により発熱する前記ＩＣタグに基づいて測定された前記ＩＣタグを含む可視情報に基づいて温度分布パターンの相関を取ることにより、前記ＩＣタグが配置される位置に関する情報を検出することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のＩＣタグシステム。
【請求項１４】
請求項７から１１項までのいずれか１項に記載のＩＣタグの位置情報と、請求項１２に記載の上下左右方向の情報とを前記ＩＣタグ固有のメモリに書き込むことを特徴とするＩＣタグシステム。
【請求項１５】
ＩＣタグとの通信を行う通信部と、活性状態にあるＩＣタグを該活性化ＩＣタグの熱損失により生じる発熱に基づいて検出する活性化ＩＣタグ検出手段と、を備えるＩＣタグ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグシステムに関し、特に、電磁結合または静電結合によって、ＩＣタグリードライタと、ＩＣタグリーダライタから電力供給を受けるか、或いは、内蔵電源によって動作するとともに上記ＩＣタグリーダライタとの間でデータのやりとりを行うＩＣタグと、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近では、店舗の商品に盗難防止や商品管理のために、ＩＣタグを利用するケースが多くなってきている。図１２に一般的なＩＣタグシステムの例を示す。従来のＩＣタグシステムは、中心となるＩＣタグ処理装置３とそれに接続されるパーソナルコンピュータＰＣ２と表示装置１、さらに単一もしくは複数のＩＣタグ(図中では  活性化ＩＣタグ９、非活性化タグ１０)から構成される。以下、図１２を参照しつつ説明を行う。
【０００３】
図１２に示すように、一般的なＩＣタグ処理装置３は、制御回路５と、ＲＦ回路６と、アンテナ４と、を含んで構成され、活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０に対して通信処理を行う。処理されるＩＣタグは単数でも複数でもよい。活性ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０は、内部にアンテナコイルとＩＣチップとを搭載し、ＩＣタグ処理装置３と無線による通信を行うことにより認証等の各種処理を実現する。
【０００４】
通信に使用される電波の周波数は、長波帯の135KHz、短波帯の6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、及び、マイクロ波帯の2.45GHz、5.8GHz、24.125GHzがあるが、国によって利用できない周波数もある。
【０００５】
パーソナルコンピュータPC2は、ICタグ処理装置３と通信するための制御ソフトが組み込まれており、予め決められた制御プログラムに従って、ICタグ処理装置３に対してコマンドを送出する。ICタグ処理装置３の制御回路５は、コマンドに従ったデジタル送信データをRF回路６に対して送信する。RF回路６は、デジタルデータをRF(Radio Frequency)信号に変換する。このRF信号はアンテナ４に給電され、空間に送信電波として放射される。送信電波が放射された空間にはRF磁界が発する。
【０００６】
このRF磁界内に配置された活性化ICタグ９、非活性化ICタグ１０は、内蔵されるアンテナコイルでRF磁界の電磁波を受信する。活性化ICタグ９、非活性化ICタグ１０を駆動する電力は、受信される電磁波から抽出される。この受信電力は、ICタグ処理装置３と活性化ICタグ９、非活性化ICタグ１０との通信距離により変動する。ICタグ処理装置３と活性化ICタグ９、非活性化ICタグ１０との間の距離が近い場合は受信する送信電力が大きくなり、遠い場合は小さくなる。受信電力を得た活性化ICタグ９、非活性化ＩＣタグ１０はさらに受信された電磁波からデータを取り出し、各タグに実装されたデータ処理を行い、自分がICタグ処理装置に対して通信対象であるならば、通信処理後のデータを再びRF信号に変換して内蔵ループコイルアンテナから空間に受信電波として放射する動作を行う“活性化タグ９”になる。
【０００７】
尚、通信対象でないＩＣタグの場合は、内蔵ループコイルアンテナからの受信電波の放射はおこなわず“非活性化タグ１０”の振る舞いを行う。活性化ＩＣタグ９から放射された電波はＩＣタグ処理装置のアンテナ４で受信され、受信された電波はRF回路６においてデジタル受信データに変換され、制御回路５に送られる。デジタル受信データは制御回路５において複号化され、応答信号として予め決められた通信プロトコルに従ってICタグ処理装置の外部へ出力される。応答信号はPC2に入力され、制御ソフトに準じた処理が行われる。PC２で処理された内容は表示情報として表示装置１に文字図形情報として表示される。表示装置１はＣＲＴや液晶ディスプレイなどが利用できる。通信を行ったＩＣタグから得られた情報（例えば、ＩＣICタグ固有ＩＣコード）などを表示する。以上の手順によりＩＣタグ処理装置３は、ＩＣタグとの非接触なデータ通信が実現出来る。
【０００８】
図１３は従来のＩＣタグの例を示す。図１３（ａ）〜（ｄ）に示す各ＩＣタグ例に示すＩＣタグの主な部品は、アンテナコイル１２０とＩＣチップ１２１により構成される。特に、アンテナ１２０の形状は、通信に使用される電波の周波数、偏波面や、到達距離、その用途に従って様々な形状や大きさが存在する。使用する電波の周波数が低いほど、その波長が長くなるため、アンテナは大きくなる。アンテナの偏波面が問題にならなけければ、図１３に示す様な直線偏波アンテナが用いられる。図１３（ａ）に示すカード型ＩＣタグはクレジットカードのような形状を有しており、非常に薄型である。図１３（ｂ）に示す方形ループ型ＩＣタグ、図１３（ｃ）に示す円形ループ型ＩＣタグ、図１３（ｄ）に示す折り返しダイポールアンテナなどもあり、偏波面が定まらない場合には図示しない円偏波アンテナが有利である。さらに非接触のＩＣタグやＩＣカードが通信を行う際に発熱を伴うことは、下記の特許文献１に記載されている。
【０００９】
特許文献１においては、アンテナコイル自身の抵抗成分を大きくすることにより従来ＩＣチップで消費されていた過剰電力の一部をアンテナで消費させるものである。この場合は、ＩＣチップのみではなく、アンテナコイルからの発熱も顕著になる。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３４８１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ＩＣ処理装置がＩＣタグとの間の通信を試みることにより、ＩＣ処理装置を所持するユーザは、通信の可否によりＩＣタグとの間のおおよその距離を知ることができる。しかしながら、ＩＣタグ自体が近くに存在することはわかっても、ＩＣタグの位置に関して知ることはできない。
【００１２】
本発明の目的は、非接触ICタグシステムにおいて、１又は複数のＩＣタグとの通信を行う際に、ＩＣタグのそれぞれの位置情報を得ることが可能なＩＣタグシステムを提供することにある。本発明のさらに別の目的は、１または複数のＩＣタグとの通信を行う際に、通信を行うＩＣタグを分類することができるＩＣタグシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、電波を送受信するアンテナコイルと、該アンテナコイルにより送受信される電波とデータとの変換処理を行う信号処理部と電波に基づくデータを記憶するメモリと制御部とを有するＩＣチップと、を有するＩＣタグと、前記ＩＣタグとの通信を行う通信部と、活性状態であるＩＣタグを検出する活性化ＩＣタグ検出手段と、を備えるＩＣタグ処理装置とを有するＩＣタグシステムが提供される。
【００１４】
前記活性化ＩＣタグ検出手段は、前記活性化ＩＣタグの熱損失により生じる発熱を検出する温度センサと、該温度センサによる検出結果に基づいて２次元的な温度分布を計測する温度分布計測算手段と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記ＩＣタグシステムによれば、活性状態すなわち通信状態にあるタグの位置を特定することによりその位置を検出することができる。
【００１６】
前記活性化ＩＣタグ検出手段は、赤外線センサと、該赤外線センサを２次元的に走査する走査手段と、該走査手段により２次元的な温度分布を計測する計測手段とを有するシステムにより実現することができる。
【００１７】
さらに該ＩＣタグ装置の赤外線センサの光学的中心軸と、アンテナから発生する磁束の中心軸を一致させることにで、より正確で歪の少ない面の温度分布を得ることが可能になり、より精度良くＩＣタグの存在位置の確認を可能とする。活性化前の前記ＩＣタグを含む処理対象のうちの背景全体の面の温度分布と、活性化の後の前記ＩＣタグを含む前記背景全体の面の温度分布と、の差分を取ることにより発熱箇所を抽出することを特徴とする。これにより、背景全体からＩＣタグの位置情報を抽出することができる。
【００１８】
活性化により発熱する単一又は複数の前記ＩＣタグ固有の面の温度分布パターンを、ＩＣタグ固有の形状に基づいて予め記憶しておき、活性化された前記ＩＣタグに基づいて測定された可視情報との形状に関する相関を取ることにより、前記ＩＣタグ固有の形状と関連させて前記ＩＣタグの位置情報を検出することを特徴とする。その他、タグの形状や大きさ、形状に関連する方向性などの活性化状態において検知可能な特性に基づいて、タグを特定し、位置情報を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上に説明したように、本発明によれば、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行う際に活性化するICタグの発熱パターンを赤外線カメラから、２次元赤外線分布データとして測定することにより、ICタグの位置情報を得ることができる。
【００２０】
さらにＩＣタグ装置の赤外線センサーの光学的中心軸と、アンテナから発生する磁束の中心軸とを一致させることにより、より性格で歪の少ない面の温度分布を得ることが可能になり、より精度の高いＩＣタグの存在位置の確認が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態によるＩＣタグ処理装置について図面を参照しつつ説明を行う。図１-Ａは、本発明の一実施の形態によるＩＣタグ処理装置の構成例を示すブロック図である。図１−Ａに示すように、本実施の形態によるＩＣタグシステムは、ＩＣタグ処理装置３と、それに接続されるパーソナルコンピュータＰＣ２と、表示装置１と、赤外線センサ７と光学系８とを有して構成される赤外線カメラ１１と、を備えている。さらに、単一もしくは複数のＩＣタグ(図１−Ａ中では  活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０)とを含んで構成されている。
【００２２】
以上の構成により、本実施の形態によるＩＣタグシステムは、ＩＣタグ間において電波を利用した通信を行うことができるのみではなく、赤外線カメラを追加して配置することにより、電波による通信と同時に、ICタグの表面温度測定を行うことができる点を特徴としている。
【００２３】
ＩＣタグ処理装置３は、制御回路５と、ＲＦ回路６と、アンテナ４と、を含んで構成されており、活性化ＩＣタグ９と、非活性化ＩＣタグ１０と、に対して電波による通信処理を行う。通信を行うＩＣタグは単数でも複数でもよい。
【００２４】
ＩＣタグ装置３のアンテナ４が発生する磁束の中心θ1と、赤外線カメラ１１の光学軸Ｌ１とを一致させるようにアンテナ４と赤外線センサ７の光学系８を配置する。アンテナ４は、上記条件を満足するものであれば、図示する様なループアンテナでも、マイクロストリップラインで構成される平面アンテナでも良く、形状、形式により限定されるものではない。
【００２５】
図１−Ａに示すように光学系８のレンズ鏡筒周辺に配置しても、図１−Ｂに示すように光学系８のレンズ鏡筒の延長上に配置しても良い。
【００２６】
以下では、ＩＣタグ処理装置３と通信を行うことで活性化したＩＣタグを活性化ICタグ９と称し、非活性なＩＣタグを非活性化ＩＣタグ１０と称する。活性化ＩＣタグ９と非活性化ＩＣタグ１０とは、内部にアンテナコイルとＩＣチップとをそれぞれ搭載しており、ＩＣタグ処理装置３のアンテナ４から放射されるＲＦ磁界との間で無線による通信を行うことにより認証等の各種通信処理を実現することができる。
【００２７】
パーソナルコンピュータＰＣ２は、ＩＣタグ処理装置３と通信するための制御ソフト及び後述するＩＣタグの相関データとが組み込まれており、予め決められた制御プログラムに従って、ＩＣタグ処理装置３に対してコマンドを送出する。ＩＣタグ処理装置３の制御回路５は、コマンドに従ったデジタル送信データをRF回路６に対して送信する。ＲＦ回路６は、デジタルデータをＲＦ(Radio Frequency)信号に変換する。このＲＦ信号は、アンテナ４に給電され、空間に送信電波として放射される。送信電波が放射された空間にはＲＦ磁界が発生する。
【００２８】
上記ＲＦ磁界内に配置された活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０は、内蔵されるアンテナコイルでＲＦ磁界の電磁波を受信する。活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０を駆動する電力は、受信される電磁波から抽出され供給される。この受信電力は、ＩＣタグ処理装置３と、活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０との通信距離により変動する。ＩＣタグ処理装置３と活性化ＩＣタグ９、非活性化ＩＣタグ１０との間の距離が近い場合は受信電力が大きくなり、遠い場合は受信電力が小さくなる。
【００２９】
受信電力を得た活性化ＩＣタグ９と非活性化ＩＣタグ１０とは、双方とも受信された電磁波からデータを取り出し、各タグに実装されたデータ処理を行う。自己がＩＣタグ処理装置３に対して通信対象であると条件判断の処理を行った活性化ＩＣタグ９は、通信処理後のデータを再びＲＦ信号に変換して内蔵ループコイルアンテナから空間に受信電波として放射する。
【００３０】
また、自分がＩＣタグ処理装置３に対して通信対象ではないと条件判断処理を行った非活性化ＩＣタグ１０は、内蔵ループコイルアンテナからの受信電波の放射を行わない。活性化ＩＣタグ９から放射された受信電波は、ＩＣタグ処理装置のアンテナ４で受信され、受信された電波はＲＦ回路６においてデジタル受信データに変換され、制御回路５に送られる。
【００３１】
デジタル受信データは、制御回路５において復号化され、応答信号として予め決められた通信プロトコルに従ってＩＣタグ処理装置３の外部へ出力される。応答信号はパーソナルコンピュータＰＣ２に入力され、制御ソフトに準じた処理が行われる。パーソナルコンピュータＰＣ２により処理された内容は、表示情報として表示装置１に、例えば文字図形情報の形態で表示される。
【００３２】
表示装置１には、ＣＲＴや液晶ディスプレイが利用できる。以上の手順により、ＩＣタグ処理装置３は、ＩＣタグとの非接触なデータ通信が実現出来る。
【００３３】
図２は、本発明の実施の形態によるICタグ処理装置３の構成例を示す図である。図１−Ａに示した構成と同様の箇所は同じ番号を付す。制御回路５は、電源回路１２、メモリ１５、インターフェイスI/F１３、マイクロプロセッサ１４、デジタル信号処理１６により構成される。電源回路１２は、制御回路５だけではなく、ＲＦ回路６に電源を供給する。Ｉ／Ｆ１３は、図１−Ａに示したように、パーソナルコンピュータＰＣ２と信号のやり取りを行うためのインターフェイスである。インターフェイスとしては、RS-232C、USB、SCSI、IEEE1394などの汎用I/Fを利用することができる。Ｉ／Ｆ１３を介して外部とやりとりされるコマンドや応答信号は、マイクロプロセッサ１４との間でやり取りされる。メモリ１５には、マイクロプロセッサ１４が動作するための制御プログラムが記憶されており、マイクロプロセッサ１４により必要に応じてデータの読み出しと書き込みとが行われる。
【００３４】
Ｉ／Ｆ１３を介して入力されたコマンドは、マイクロプロセッサ１４の制御動作に従って、送信データとして出力される。マイクロプロセッサ１４から出力された送信データは、デジタル信号処理部１６に出力され、ここでデジタル符号化されたデジタル送信データを制御回路５の外部へ出力する。出力されたデジタル送信データはRF回路６へ入力される。
【００３５】
ＲＦ回路６は、水晶１７と、発振回路１８と、変調回路１９と、送信増幅２０と、検波復調２１と、受信増幅２２と、フィルタ２３と、から構成される。ＲＦ回路６に入力されたデジタル送信データは、次いで変調回路１９に出力される。変調回路１９は、デジタル送信データによって水晶１７と発振回路１９とで発生される搬送波を変調する。変調された搬送波は、送信増幅器２０において電力増幅され、給電点２４を介してアンテナ４に給電され、空間に送信電波として放射される。
【００３６】
一方、アンテナ４において受信されたＩＣタグからの受信電波は、アンテナ４上に送信増幅器２０から給電される増幅後の送信信号に重畳する電力として現れる。アンテナ４の給電点に現れる送受信重畳電力は、フィルタ２３に入力されて送信増幅２０から出力されてアンテナ４に給電される送信データと振り分けされ、受信信号として受信増幅２２に入力される。受信増幅器２２において増幅された受信信号を検波復調器において受信信号の搬送波から受信データを検波復調し、デジタル受信データを生成する。このデジタル受信データは、RF回路６から出力され、制御回路５に入力される。
【００３７】
デジタル信号処理１６は、デジタル受信データを復号化し、さらに受信データを生成し出力する。この受信データはマイクロプロセッサ１４に入力され、制御プログラムに従った処理が行われ、Ｉ／Ｆ１３を介して応答信号が出力される。以上の手順により、ＩＣタグとの非接触なデータ通信が実現出来る。尚、本実施の形態において、アンテナ４は送信・受信に共通するものとして説明したが、送信・受信のそれぞれに対して独立したアンテナを装備してもよい。
【００３８】
図３は、無電源ＩＣタグの構成例を示す図である。図３に示すように、本実施の形態による無電源ＩＣタグは、ＩＣタグ処理装置に送信される電磁波による電磁結合手段又は静電結合手段により、電力供給を受けて活性化することを特徴とする。無電源ＩＣタグは、ＩＣチップ３５とコイルアンテナ２５とから構成される。コイルアンテナ２５は、外部アンテナとしてICチップ３５と接続される場合のほかに、小型化・低コスト化を図るため、ＩＣチップ３５上に構成しても良い。
【００３９】
ＩＣチップ３５は、キャパシタ２６とアナログフロントエンド２７と、変調器２８と、コマンド２９と、伝送クロック３０と、ＲＦ−ＤＣ変換３１と、ＣＰＵ３２と、暗号処理部３３と、メモリ３４と、を含んで構成される。ＩＣタグは、小型で単純な構造の方が、消費電力やコスト面で有利である。従って、ＩＣチップ３５は超小型のものも用いられる。尚、キャパシタ２６の容量が大きい場合に、キャパシタ２６はＩＣチップ３５の外部に接続される場合もある。
【００４０】
ＩＣタグ処理装置３から放射される電波は、無電源ＩＣタグのコイルアンテナ２５により受信される。この装置では、コイルアンテナ２５のインダクタンスとキャパシタ２６のキャパシタンスとにより並列共振回路を構成し、受信電波に共振するように調節される。共振回路の共振周波数と同一の周波数の搬送波を受信した場合、上記並列共振回路は、共振現象を誘起し高い誘起電圧を得る。アナログフロントエンド２７は、コイルアンテナ２６とキャパシタ２６とのインピーダンスマッチングを図り、受信信号を得る。さらに受信信号は、コマンド２９にて復調復号化されて受信コマンドを生成し、さらに伝送クロック３０において受信クロックを抽出する。また、受信信号の搬送波成分は、ＲＦ−ＤＣ変換回路とクロック、データの復調分離を行う。搬送波成分はＲＦ−ＤＣ変換器３１において整流されてＤＣ電源を再生する。再生されたＤＣ電源はＩＣチップ３５の各回路に供給され、無電源ＩＣタグを活性化させる。
【００４１】
ＣＰＵ３２は、受信クロックに同期したコマンドから、予め決められた手順により動作する。ＣＰＵ３２は、暗号処理３３を利用して受信コマンドの暗号解読を行う。メモリ３４は、無電源ＩＣタグ固有のＩＤなどのデジタル情報が記憶されている。このメモリ３４は、不揮発性メモリなどを使用すれば内容の書き込みも可能である。ＣＰＵ３２は、暗号解読した受信コマンドの情報から、メモリ３４に記憶されている固有ＩＤを比較し、自分が通信対象であることを判断する。もし、この条件判断により、無電源ＩＣタグが通信対象であった場合、ＣＰＵ３２は、メモリ３４に記憶された情報を、暗号処理部３３を利用して暗号化し、暗号化信号を生成する。生成された暗号化信号は、変調器２８に入力され、符号化変調が行われる。符号化変調された暗号化信号は、送信信号としてアナログフロントエンド２７に入力されてコイルアンテナ２５に給電されて再び電波として放射される。以上のように無電源ＩＣタグは、無電源においてＩＣタグ処理装置との通信が可能になる。
【００４２】
図４は、本発明の実施の形態の変形例によるＩＣタグであって、電源を搭載したＩＣタグの構成例を示す図である。ここでは、図３に示した無電源ＩＣタグと異なる箇所に重点を置いて説明する。図４に示すように、本実施の形態による電源を搭載したＩＣタグは、無電源ＩＣタグと異なりＲＦ−ＤＣ変換部３１を使用した受信電波からの電源再生を行わず、その代わりに小型電池３７を内蔵している。小型電池３７が消耗することによる電池交換は必要になるが、図３に示す無電源ＩＣタグと比較して、安定したより大きな電流供給が可能であるため、通信距離が大きく取れるという利点がある。
【００４３】
次に、本実施の形態による赤外線カメラについて説明する。まず温度と赤外線との関係について説明すると、以下の関係を持つことができる。（１）全ての物体は赤外線を放射する。（２）温度が高い物体は赤外線を強く放射する。（３）赤外線エネルギーと物体の温度とは相対関係にある。以上の（１）から（３）までの関係を踏まえて、赤外線カメラは、赤外線エネルギーをレンズにより集光し、赤外線センサを２次元走査することで以下のような測定が可能である。すなわち、赤外線カメラの特徴としては、以下の点が挙げられる。(1)面の温度分布として捉え、可視化情報として表示できる。
（２）対象物から離れたところから、非接触で温度測定ができる。
（３）リアルタイムで温度計測ができる。
【００４４】
図５は、赤外線カメラの一構成例を示すブロック図である。図５に示すように、赤外線カメラは、赤外線センサ７と光学系８とを有して構成されている。さらに、赤外線センサ７は、走査部５１と、集光部５２と、外部I/F５３と、メモリ５４と、同期部５５と、検知部５６と、増幅部５７と、を有して構成される。
【００４５】
被測定物から放射される赤外線は、面の赤外線分布として光学系８によって撮像される。撮像された面の赤外線分布は、走査部５１において２次元的に走査される。この２次元走査は、同期部５５から発生される同期信号に基づいて行われる。この同期信号は、走査部５１とメモリ５４とに入力される。走査部５１において２次元的に走査された信号は、集光部５２において集光される。
【００４６】
この走査は光学的に行っても良いし、電子的に行っても良い。検知部５６は、最終的に赤外線の量を検知する手段であり、この検知部５６において２次元の赤外線分布が検知できれば良い。この検知部５６において検知された２次元の赤外線分布データは、増幅部５７において増幅される、増幅された２次元の赤外線分布データは、デジタル信号としてメモリ５４に同期信号による走査を持って、図示するような水平方向アドレスx0,x1….x(n-1)、垂直方向アドレスy0,y1…y(n-1)のメモリ配列に書き込まれる。
【００４７】
書き込み例として最初の１ラインは、x0y0,x1y0….x(n-1)y0、次のラインはx0y1,x1y1….x(n-1)y1となる。従って、メモリ５４に被測定物から放射される赤外線の２次元分布データが書き込まれる。メモリ５４に書き込まれたデータは、外部I/F５３を介して２次元赤外線分布データとして出力される。赤外線センサ７から出力された２次元赤外線分布データは、図１−Ａに示すパーソナルコンピュータPC２に入力され、表示装置１において可視情報として表示される。
【００４８】
さらに、ＩＣタグ処理装置と通信を行うために活性化された活性化ＩＣタグ９に関しては、ＩＣチップ３５やコイルアンテナ２５の損失により生じる発熱が発生する。この点に着目した、本実施の形態によるＩＣタグシステムは、ＩＣタグ処理装置３と活性化ＩＣタグ９の通信を行うと同時に、活性化ＩＣタグ９の発熱を赤外線カメラにおいて、面の可視情報として捉えることにより、活性化ＩＣタグ９の位置情報を取得することができ、表示装置１上に、活性化ＩＣタグ９との通信情報のみでなく、その形状や位置情報も同時に表示する。
【００４９】
さらに、赤外線カメラは、その特徴の一つとして非接触による温度測定が可能である。絶対温度の測定は、被測定物固有の放射率に対して補正が必要であるが、２次元赤外線データとして得られる複数の活性化したＩＣタグの相対温度差を求めることは容易である。さらに本実施の形態によるＩＣタグシステムは、以下の方法により活性化ＩＣタグ９のさらに良好な位置情報を取得することが可能である。図６は、赤外線カメラから得られる２次元温度分布の差分を示す図である。図６ (a)は、ＩＣタグシステムとＩＣタグとが通信を行わず、ＩＣタグも活性化していない場合の２次元温度分布図である。ＩＣタグ６１、６２、６３、６４と背景（この場合はキャビネットなど）６５との、常温による２次元赤外線分布を観測することができる。パーソナルコンピュータＰＣ２は、一旦、この活性化前の２次元赤外線分布データを内部メモリへ記憶する。
【００５０】
次に、本実施の形態によるＩＣタグシステムにより、円形のＩＣタグ６１、６４を通信相手として通信を行う。次に、図６（ｂ）に示すように、活性化したＩＣタグ６１、６４は、発熱し周囲の温度より高温になることで、活性化後の２次元赤外線データを得る。図６（ａ）のＩＣタグ６１〜６４と、背景６５とは、図６（ｂ）の６１’〜６５’にそれぞれ対応する。パーソナルコンピュータＰＣ２は、先ほどメモリへ記憶した活性化前の２次元赤外線分布データと、活性化後の２次元赤外線データの差分をとる。差分を取った２次元赤外線データの例を図６（ｃ）に示す。結局、活性化したＩＣタグ６１、６４に対応する差分データ６１”、６４”が残り、活性化したICタグのみ２次元赤外線データから抽出される。
【００５１】
次に、上記の変形例について説明する。本変形例によるＩＣタグシステムは、以下の手段により、形状の異なる複数の活性化ＩＣタグ９の分類が可能である。図７は、本変形例によるＩＣタグ固有の発熱形状パターンを示す図である。図７(a)は、活性化されたＩＣタグを含む赤外線センサによる２次元投射パターンを示す図である。ICタグ７１’、７４’は方形であり、ICタグ７２’、７３’は円形であるが、同じ形状でも投射パターンの大きさが異なる。図７（ｂ）は、ＩＣタグ７１〜７４に対応した２次元投射パターンを示す図であり、本変形例による各ＩＣタグの奥行き方向の配置を示したものである。図７（ｂ）に示すように、ＩＣタグ７１から７４の大きさは同様であり、奥行き方向の配置が異なることが分かる。ＩＣタグ７１’と７３’とは、光学系８からの距離Ｌ２の奥行きに、ＩＣタグ７２’と７４’とは距離Ｌ３の奥行きにあることが分かる。つまり、赤外線カメラに近いＩＣタグの２次元投射パターンが大きく見えることを示している。
【００５２】
しかし方形のＩＣタグ７１、７４と円形のＩＣタグ７２、７３は、投射パターンの大きさが異なり、形状が明らかに異なるため、２次元投射パターンから分類が可能である。ＩＣタグ固有の発熱形状パターン（方形、円形など）は、ＩＣタグの相関データとして、予めパーソナルコンピュータＰＣ２によって記憶しておき、赤外線カメラから得られる２次元赤外線データと相関をとることで分類を行う。
【００５３】
さらに、本実施の形態によるＩＣタグシステムは、以下の手段により、同一測定距離、又は近似の距離上に配置された同一形状で大きさの異なる複数のＩＣタグの分類が可能である。図８は、大きさの異なるＩＣタグ固有の発熱形状パターンを示す図である。図８（ａ）は、活性化されたＩＣタグを含む赤外線センサによる２次元投射パターンを示す図である。ＩＣタグの２次元投射パターン８１’、８２’、８３’は、図８（b）のICタグ８１、８２、８３にそれぞれ対応したものであり、同じ形状であるが投射パターンの大きさが異なる。図８（ｂ）は、同じ形状で大きさの異なるICタグ８１、８２、８３を同一の奥行きＬ４上に配置したことを示した図である。
【００５４】
つまり赤外線カメラから同じ距離に配置された同じ形状で大きさの異なるＩＣタグを、図８(a)の投射パターンから分類が可能である。大きさの異なる方形のＩＣタグ８１、８２、８３は、同位置測定距離上に配置した場合、２次元投射パターンから分類が可能である。ＩＣタグ固有の発熱形状の大きさパターン（大、中、小など）は、ＩＣタグの相関データとして予めパーソナルコンピュータＰＣ２において記憶しておき、赤外線カメラから得られる2次元赤外線データと相関をとることで分類を行う。
【００５５】
さらに本発明のＩＣタグシステムは以下の方法により、複数の同一形状で同一の大きさのＩＣタグの奥行き方向の配置位置の検知が可能である。
【００５６】
図９は、ＩＣタグの奥行き方向を示す図である。図９(a)は、同一形状、同一の大きさのＩＣタグを、奥行き方向に並べた時の赤外線センサによる２次元放射パターンを示す図である。２次元投射パターンＩＣタグ９１’、９２’、９３’は、図９（b）のＩＣタグ９１、９２、９３に対応しており、同一形状であり、かつ、同一の大きさであるものの大きさの異なる投射パターンが得られる。これは、ＩＣタグのそれぞれが異なる測定距離に配置されることに起因する。図９(b)は、同一形状で同一の大きさのＩＣタグ９１、９２、９３を、それぞれ奥行きＬ５、Ｌ６、Ｌ７上に配置した構成を示す図である。つまり、赤外線カメラから異なる距離に配置された同一形状で大きさの同じＩＣタグを、図９(a)の投射パターンから奥行き方向の分類が可能である。
【００５７】
予め同一形状かつ同一の大きさのＩＣタグを使用することを前提とすれば、最も近くの測定距離Ｌ５に配置されたＩＣタグ９１の投射パターン９１’が最も大きく、続いて距離Ｌ６に配置されたICタグ９２の投射パターン９２’が、最後に距離Ｌ７に配置されたＩＣタグ９３の投射パターン９３’が最も小さいことが分かる。
【００５８】
以上のように、赤外線カメラから得られる２次元赤外線データから、ＩＣタグそれぞれの奥行き方向の相関を取ることができる。さらに本発明のICタグシステムは以下の手段により、複数の同一形状で同一の大きさのＩＣタグの奥行き方向の配置位置の検知が可能である。
【００５９】
図１０は、ＩＣタグの温度による奥行き方向を検出する様子を示す図である。図１０(a)は、複数のＩＣタグを奥行き方向に並べた時の赤外線センサによる２次元放射パターンを示す図である。ＩＣタグの２次元投射パターン１０１’、１０２’、１０３’は、図１０（b）のＩＣタグ１０１、１０２、１０３に対応したものであり、それぞれの相対温度が異なり、ＩＣタグ１０１が最も高く、次にＩＣタグ０１２、ＩＣタグ１０３の順である。図１０（ｂ）は、同一形状で同一の大きさのＩＣタグ１０１、０１２、１０３をそれぞれ奥行きＬ８、Ｌ９、Ｌ１０上に配置したことを示した図である。つまり、赤外線カメラから異なる距離に配置された同一形状で大きさの同じＩＣタグを、図１０(a)の投射パターンの相対温度から奥行き方向の分類が可能である。
【００６０】
予め同一形状かつ同一の大きさで活性時に同一の発熱量を示すＩＣタグを使用することが分かっていれば、赤外線カメラから得られる２次元赤外線の相対温度データから、ＩＣタグそれぞれの奥行き方向の相関をとることが可能である。つまりＩＣタグが受信する電波の強度が大きい程、活性化された時の温度上昇は大きいことを利用する。ＩＣタグが受信する電波の強度は、ＩＣタグ処理装置３のアンテナ４からの距離が遠いほど小さく、近いほど大きくなる。従って、赤外線カメラにより測定されるＩＣタグの相対温度は、アンテナ４からの距離がＬ８であるＩＣタグ１０１が最も高く、距離Ｌ９にあるタグ１０２が次に高く、さらに、最も遠い距離Ｌ１０にあるＩＣタグ１０３が最も低い。このように、複数のＩＣタグの相対温度を利用して、複数ＩＣタグの相対距離を求めることができる。
【００６１】
さらに、本実施の形態によるＩＣタグシステムは、以下の手段により、複数の上下左右非対称な形状のＩＣタグが配置される上下左右配置方向の検知が可能である。図１１は、ＩＣタグの向きを検出する様子を示す図である。図１１(a)は、活性化されたＩＣタグを含む赤外線センサによる２次元投射パターンを示す図である。図１１に示すように、ＩＣタグの２次元投射パターン１１１’、１１２’、１１３’、１１４’は、図１１（b）のICタグ１１１、１１２、１１３、１１４に対応したものであり、ＩＣタグの上下左右の配置方向が異なる。図中の矢印はＩＣタグの向きを説明するために仮に示したものである。図１１(b)は、複数の上下左右非対称な形状のICタグ１１１、１１２、１１３、１１４を同一の奥行きＬ１１上に配置した様子を示す図である。
【００６２】
つまり、赤外線カメラから同じ距離に配置された、複数の上下左右非対称な形状のＩＣタグの配置される上下左右の向きを、図１１(a)の投射パターンに基づいて分類することができる。上記の方法によって検出されるＩＣタグの位置情報、分類情報、相対的奥行き情報を、ＩＣタグ処理装置３からの通信により、ＩＣタグが搭載するメモリ３４（図３）に書き込むことができる。
【００６３】
以上、本実施の形態によるＩＣタグ処理装置によれば、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行うとともに、活性化するＩＣタグの発熱パターンを赤外線カメラから２次元赤外線分布データとして測定することにより、ＩＣタグの位置情報を得ることが可能になる。
【００６４】
また、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行う前の、ＩＣタグが非活性な状態の２次元赤外線分布データとＩＣ処理装置とがＩＣタグと通信を行い、ＩＣタグが活性化した状態の２次元赤外線分布データとの差分を取ることにより、活性化したＩＣタグの位置情報を抽出することが可能になる。
【００６５】
また、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行うとともに、予めＩＣタグ固有の形状パターンを分類記憶し、活性化するＩＣタグの発熱パターンを赤外線カメラから、２次元赤外線分布データとして測定し、その分布データからＩＣタグの位置情報を取得し、さらに形状データの相関によりＩＣタグを分類することができる。
【００６６】
さらに、ＩＣタグ処理装置がＩＣタグと通信を行うとともに、予めＩＣタグ固有の大きさのパターンを分類記憶し、活性化する同一距離上の複数のＩＣタグの発熱パターンを赤外線カメラから、２次元赤外線分布データとして測定し、その分布データからＩＣタグの位置情報を得て、さらに大きさデータの相関によりＩＣタグを分類することが可能である。
【００６７】
さらに、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行うとともに、予め同一形状で同一の大きさのＩＣタグのパターンを分類記憶し、異なる距離上の活性化した複数のＩＣタグの発熱パターンを赤外線カメラから、２次元赤外線分布データとして測定し、その分布データからＩＣタグの位置情報を得て、さらに２次元投射パターンの大きさの相関によりＩＣタグの奥行き方向の情報を得ることが可能である。
【００６８】
また、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行うとともに、予めＩＣタグ固有の形状や大きさに従いＩＣタグのパターンを分類記憶し、異なる測定距離に配置され活性化した同一形状で同一の大きさの複数のＩＣタグの相対的温度データを赤外線カメラにより２次元赤外線分布データとして測定し、その相対温度差分布データからＩＣタグの位置情報を得て、さらに相対温度差データからICタグの奥行き方向の情報を得ることができる。
【００６９】
さらに、ＩＣ処理装置がＩＣタグと通信を行うとともに、予め上下左右方向性を持ったＩＣタグ固有の形状や大きさに基づいてＩＣタグを分類記憶し、異なる測定距離に配置され活性化した上下左右方向性を持ったＩＣタグの発熱パターンを赤外線カメラから２次元赤外線分布データとして測定し、その分布データからＩＣタグの位置情報を得て、さらに２次元投射パターンによりＩＣタグが配置される上下左右方向の情報を得ることが可能である。
【００７０】
ＩＣタグシステムにおいて、位置情報検出手段において検出したＩＣタグの位置情報と、ＩＣタグの上下左右方向の情報を検出する手段において検出されるＩＣタグが設置されている上下左右方向の情報を、ＩＣタグ固有のメモリに追記して書き込み可能とし、この書き込み処理の後に、再びＩＣタグ処理装置と通信を行う際にＩＣタグ固有情報と同時に追記情報を読み出すことが可能である、つまり、ＩＣタグに位置情報、分類情報、上下左右配置位置情報、奥行き配置情報を追記することが可能な、優れた機能を有するＩＣタグシステムを提供することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、ＩＣタグの位置を把握することができるため、ＩＣタグの利用分野は一層大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１−Ａ】本発明の一実施の形態によるＩＣタグ処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図１−Ｂ】本発明の一実施の形態によるＩＣタグ処理装置のアンテナ構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態によるICタグ処理装置の構成例を示す図である。
【図３】無電源ICタグの構成例を示す図である。
【図４】電源を搭載したICタグの構成例を示した図である。
【図５】赤外線カメラの一構成例を示すブロック図である。
【図６】赤外線カメラから得られる2次元温度分布の差分を示す図であり、図６ (a)は、活性化前のICタグの2次元温度分布を示した図であり、(b)は、活性化後のＩＣタグの２次元温度分布を示した図であり、(c)は、(a)と(b)の２次元温度分布の差分を取り、活性化したＩＣタグを抽出した２次元温度分布図を示した図である。
【図７】形状の異なる複数の活性化ＩＣタグを特定するためのＩＣタグ固有の発熱形状パターンを示す図である。(a)は、複数の異なる形状のＩＣタグの２次元投射発熱形状パターンを示した図である。(b)は、複数の異なる形状のＩＣタグの奥行き方向を示した図である。
【図８】図８(a)は、複数の異なる大きさのＩＣタグの２次元投射発熱形状パターンを示した図である。図８(b)は、複数の異なる大きさのＩＣタグを、同一測定距離上に配置した図である。
【図９】図９(a)は、複数の同一形状で同一な大きさのＩＣタグの２次元投射発熱形状パターンを示した図である。図９(b)は、複数の同一形状で同一な大きさのＩＣタグを異なる距離に配置した事を示した図である。
【図１０】図１０(a)は、複数の同一形状で同一な大きさのＩＣタグの２次元投射発熱形状パターンの温度情報を示した図である。図１０ (b)は、 複数の同一形状で同一な大きさのＩＣタグを異なる距離に配置した事を示した図である。
【図１１】図１１(a)は、複数の上下左右非対称な形状のＩＣタグの２次元投射発熱形状パターンの２次元投射発熱パターンを示した図である。図１１ (b)は、 複数の上下左右非対称な形状のＩＣタグを異なる距離に配置した様子を示す図である。
【図１２】従来のＩＣタグシステムの例を示した図である。
【図１３】従来のＩＣタグの例を示した図である。(a)はカード型、(b)は方形ループ型、(c)は円形ループ型、(d)は折り返しダイポール型のタグを示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・表示装置、２・・・PC、３・・・ＩＣタグ処理装置、４・・・アンテナ、５・・・制御回路、６・・・RF回路、７・・・赤外線センサ、８・・・光学系、９・・・活性化ＩＣタグ、１０・・・非活性化ＩＣタグ、１１・・・赤外線カメラ、１２・・・電源回路、１３・・・I/F、１４・・・マイクロプロセッサ、１５・・・メモリ（制御プログラム）、１６・・・デジタル信号処理、１７・・・水晶、１８・・・発振回路、１９・・・変調回路、２０・・・送信増幅、２１・・・検波復調、２２・・・受信増幅、２３・・・フィルタ、２４・・・給電点、２５・・・コイルアンテナ、２６・・・キャパシタ、２７・・・アナログフロントエンド、２８・・・変調器、２９・・・コマンド、３０・・・伝送クロック、３１・・・ＲＦ−ＤＣ変換、３２・・・ＣＰＵ、３３・・・暗号処理、３４・・・メモリ(ID、他)、３５・・・無電源ＩＣタグ、３６・・・電源を搭載したＩＣタグ、３７・・・小型電池、５１・・・走査、５２・・・集光、５３・・・外部I/F、５４・・・メモリ、５５・・・同期、５６・・・検知、５７・・・増幅、６１、６４・・・非活性化円形ＩＣタグ、６２、６３・・・非活性化方形ＩＣタグ、６５・・・活性化前背景(キャビネット等)、６５’・・・活性化後背景(キャビネット等)、６１’、６４’・・・活性化円形ＩＣタグ、６２’、６３’・・・非活性化方形ICタグ、６１”、６４”・・・活性化円形ＩＣタグの差分、７１’、７４’・・・方形ＩＣタグ２次元放射パターン、７２’、７３’・・・円形ＩＣタグ２次元放射パターン、７１、７４・・・方形ＩＣタグ奥行き配置位置、７２、７３・・・円形ＩＣタグ奥行き配置位置、８１’・・・方形大型ＩＣタグ２次元放射パターン、８２’・・・方形中型ＩＣタグ２次元放射パターン、８３’・・・方形小型ＩＣタグ２次元放射パターン、８１、８２、８３…同位置測定距離上に配置された大きさの異なる方形ＩＣタグ、９１’・・・近傍配置方形ＩＣタグの２次元放射パターン、９２’・・・中間配置方形ＩＣタグの２次元放射パターン、９３’・・・遠方配置方形ＩＣタグの２次元放射パターン、９１、９２、９３・・・異なる距離に配置された同じ大きさの方形ＩＣタグ、１０１’・・・近傍配置ＩＣタグ温度データ、１０２’・・・中間配置ＩＣタグ温度データ、１０３’・・・遠方配置ＩＣタグ温度データ、１０１、１０２、１０３・・・異なる距離に配置された同一形状で同一の大きさのＩＣタグ、１１１’・・・上向き配置ＩＣタグ２次元放射パターン、１１２’・・・右向き配置ＩＣタグの２次元放射パターン、１１３’・・・下向き配置ＩＣタグの２次元放射パターン、１１４’・・・左向き配置ＩＣタグの２次元放射パターン、１１１、１１２、１１３、１１４・・・同一測定距離に配置された非対称な形状で配置される向きが異なるＩＣタグ。
【図１−Ａ】
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【図１−Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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