説明

ICカード

【課題】接触通信用端子を用いて通信を行うモードに設定する場合において、非接触通信用端子に電力が確実に供給されないようにすることが可能なICカードを提供する。
【解決手段】ICカードは、アンテナコイルと、接触・非接触兼用ICチップと、制御回路と、スイッチ回路とを備える。接触・非接触兼用ICチップは、非接触通信用端子と接触通信用端子とを有している。アンテナコイルの両端は非接触通信用端子と接続されている。制御回路は接触通信用端子と接続されている。接触・非接触兼用ICチップは、非接触通信用端子に電力が供給された場合には、非接触通信用端子のみを介して通信を行う。ここで、制御回路は、接触・非接触兼用ICチップと通信を行う場合には、スイッチ回路を制御することにより、アンテナコイルの両端と非接触通信用端子との間の接続を遮断する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、札入れサイズ等のいわゆるICカードに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、非接触ICカードは、簡易迅速に読み取りできる特性と、リーダライタのメンテナンスの容易性から極めて広範囲に使用されるようになってきている。例えば、交通機関のゲートパスや特定施設への入場パスとしての用途である。この非接触ICカードに蓄えられた「残高」や「残期間」などの可変情報を、当該非接触ICカード上に設けられた例えば電子ペーパーなどの表示部に表示できれば利便性が格段に向上することは明白である。
【0003】
しかしながら、非接触ICカードに装着された一般的な非接触用ICチップは、非接触通信用の端子を有するものの、接触通信用の端子を有していない。そのため、一般的な非接触用ICチップは、リーダライタからの電波による通信機能はあるものの、ICチップ内部の情報をICカードの表示部に出力することができない。
【0004】
なお、特許文献1〜3には、非接触通信用端子と接触通信用端子の両方を有する接触・非接触兼用ICチップが装着されたICカードの例が示されている。以下の特許文献1〜3に記載されたICカードの例では、接触・非接触兼用ICチップを用いて、外部のリーダライタと接触通信及び非接触通信を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平9−305736号公報
【特許文献2】特開2004−78834号公報
【特許文献3】特開2007−34786号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ICチップ内部の情報をICカードの表示部に出力するために、ICカードのICチップとして上記の接触・非接触兼用ICチップを用いることが考えられる。このようなICカードの構成の例としては、接触・非接触兼用ICチップにおける非接触通信用端子にアンテナコイルを接続し、接触通信用端子に制御回路を介して表示部を接続する構成が挙げられる。
【0007】
ここで、接触・非接触兼用ICチップは、非接触通信用端子と接触通信用端子とを同時に用いて通信を行うことはできない。従って、接触・非接触兼用ICチップは、非接触通信用端子を用いて通信を行うモードとなっているときに、外部の非接触式リーダライタからのデータをアンテナコイルより受信する。そして、接触・非接触兼用ICチップは、接触通信用端子を用いて通信を行うモードとなっているときに、非接触式リーダライタより受信したデータを表示部に送信する。これにより、アンテナコイルより受信したデータはICカードの表示部に表示される。
【0008】
接触・非接触兼用ICチップでは、非接触式リーダライタからの電波をアンテナコイルが受信すると、非接触通信用端子に電力が供給され、その受電電力により、非接触通信用端子を用いて通信を行うモードに優先的に設定される。この場合には、接触通信用端子を用いて通信を行うことができない。接触通信用端子を用いて通信を行うモードに設定するには、非接触通信用端子への電力供給を絶つ必要がある。一方、非接触式リーダライタからの電波が届かない場所では、非接触通信用端子への電力供給が絶たれるため、接触・非接触兼用ICチップは、接触通信用端子を用いて通信を行うモードに設定される。しかしながら、ICカード内の回路は、非接触式リーダライタからの電波を電力供給源としても用いているため、非接触式リーダライタからの電波が届かない場所では、ICカード内の回路の動作が停止してしまい、ICチップ内の情報を取り出すことが出来ない。
【0009】
そこで、非接触式リーダライタからの電波が届く場所においても、接触通信用端子を用いて通信を行うモードに設定することが可能なように、アンテナコイルの一端と非接触通信用端子との間にスイッチ回路を設けることが考えられる。これにより、アンテナコイルの一端と非接触通信用端子との間の接続をスイッチ回路により遮断することで、非接触通信用端子に電力が供給されないようにすることができ、接触通信用端子を用いて通信を行うことが可能になる。
【0010】
しかしながら、このような場合であっても、電波の極めて強力な非接触式リーダライタを用いた場合には、スイッチ回路に原理的に存在する寄生容量などにより、アンテナコイルから非接触通信用端子へと微弱な電力が供給されてしまい、接触通信用端子を用いて通信を行うモードに設定することができなくなることがある。
【0011】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接触通信用端子を用いて通信を行うモードに設定する場合において、非接触通信用端子に電力が確実に供給されないようにすることが可能なICカードを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の1つの観点では、ICカードは、アンテナコイルと、非接触通信に用いる端子である非接触通信用端子、及び、接触通信に用いる端子である接触通信用端子とを有し、前記アンテナコイルの両端が前記非接触通信用端子と接続され、前記非接触通信用端子に電力が供給された場合には、前記非接触通信用端子のみを介して通信を行う接触・非接触兼用ICチップと、前記接触通信用端子に接続された制御回路と、前記アンテナコイルの両端と前記非接触通信用端子との間の接続及び遮断を行うことが可能に構成されたスイッチ回路と、を備え、前記制御回路は、前記接触・非接触兼用ICチップと通信を行う場合には、前記スイッチ回路を制御することにより、前記アンテナコイルの両端と前記非接触通信用端子との間の接続を遮断する。
【0013】
上記のICカードは、アンテナコイルと、接触・非接触兼用ICチップと、制御回路と、スイッチ回路とを備える。アンテナコイルは、外部非接触リーダライタよりデータを受信するためのアンテナコイルである。接触・非接触兼用ICチップは、非接触通信に用いる端子である非接触通信用端子、及び、接触通信に用いる端子である接触通信用端子を有している。アンテナコイルの両端は非接触通信用端子と接続されている。制御回路は接触通信用端子と接続されている。接触・非接触兼用ICチップは、非接触通信用端子に電力が供給された場合には、非接触通信用端子のみを介して通信を行う。制御回路は、接触・非接触兼用ICチップと通信を行う場合には、スイッチ回路を制御することにより、アンテナコイルの両端と非接触通信用端子との間の接続を遮断する。これにより、接触通信を行う場合において、非接触通信用端子に電力が供給されてしまうのを確実に抑えることができ、接触通信モードが動作しなくなるのを防ぐことができる。
【0014】
上記のICカードの他の一態様は、前記スイッチ回路は、前記非接触通信用端子間を短絡して接続及び当該接続の遮断を行うことが可能に構成され、前記制御回路は、前記接触・非接触兼用ICチップと通信を行う場合には、前記スイッチ回路を制御することにより、前記アンテナコイルの両端と前記非接触通信用端子との間の接続を遮断するとともに、前記非接触通信用端子間を短絡して接続する。これにより、非接触通信用端子間に電位差が生じるのを防ぐことができる。従って、接触通信を行う場合において、より効果的に、非接触通信モードが動作してしまうのを防ぐことができ、接触通信モードが動作しなくなるのを防ぐことができる。
【0015】
上記のICカードの好適な実施例では、前記スイッチ回路は、前記非接触通信用端子間が短絡して接続された場合において、前記非接触通信用端子の電位が固定電位となるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本実施形態に係るICカードの概略ブロック構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係るICカードの使用状態を示す模式図である。
【図3】変形例に係るICカードの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明のICカードについて図面を参照して説明する。
【0018】
[ICカードの構成]
まず、本実施形態に係るICカードの構成について説明する。図1は、本実施形態に係るICカード1の概略ブロック構成を示す図である。
【0019】
図1のように、本実施形態に係るICカード1は、表示機能付きのICカードであり、カード表面に電子ペーパーなどの表示部5を有している。カード基体10内には、接触・非接触兼用ICチップ3と、第1のアンテナコイル4と、第2のアンテナコイル6と、整流回路9と、ロジック電源安定化回路8と、制御回路2とが埋設されている。
【0020】
第1のアンテナコイル4は、外部の非接触式リーダライタよりデータ(表示データ)を受信するためのアンテナコイルである。第1のアンテナコイル4は、スイッチ回路7を介して接触・非接触兼用ICチップ3の非接触通信用端子3a、3bに接続されている。第1のアンテナコイル4は、非接触式リーダライタから電波を受信することで誘起電力を発生させ、それにより、接触・非接触兼用ICチップ3は、外部の非接触式リーダライタより表示データを取得する。制御回路2は、例えば1チップマイコンより構成され、接触・非接触兼用ICチップ3のI/O端子(接触通信用端子)3cに接続されている。また、制御回路2は、表示部5のドライバICに接続されており、接触・非接触兼用ICチップ3内の表示データは、制御回路2によって表示部5に供給される。なお、表示部5のドライバICとして、縦横の双方ドライブ用の2個を図示しているが、この代わりに、双方のドライブを兼ねる1個のみを設けてもよいのは言うまでもない。
【0021】
第2のアンテナコイル6は、ICカード1内の各回路に電源電力を供給するためのアンテナコイルであり、整流回路9に接続されている。第2のアンテナコイル6は、外部の非接触式リーダライタから電波を受信することで発生した誘起電力を、整流回路9に供給する。整流回路9に供給された電力は、ロジック安定化回路8を介して、制御回路2及び表示部5のドライバICに供給される。ロジック電源安定化回路8は、例えば昇圧/分圧回路である。
【0022】
なお、ここで、双方のアンテナコイル4、6は短絡を防止するため場所を分けて設置するか、アンテナコイルおよび配線を形成したシートの表裏に分離して設けることが好ましい。
【0023】
スイッチ回路7は、例えばアナログスイッチ回路であり、スイッチ7a、7bより構成される。スイッチ7aは、第1のアンテナコイル4の一端と非接触通信用端子3aとの間に設けられ、スイッチ7bは、第1のアンテナコイル4の他端と非接触通信用端子3bとの間に設けられている。制御回路2は、表示データの取得を完了するとスイッチ回路7に制御信号を送信し、スイッチ回路7は、制御回路2より送信された制御信号により作動して、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続及び遮断を行う。
【0024】
通常の接触型と非接触型の2つのインターフェースをもつICカード(デュアルICカード)では、接触・非接触兼用ICチップは、I/O端子と接続された、カード表面に露出する接触端子板を有するICモジュールとして用いられ、カード内のアンテナコイルは、接触端子板の背面側の非接触通信用端子に接続される。これは、当該接触端子板を介して外部の接触式リーダライタから、供給電圧やリセット信号、クロック信号を得る使い方を行いうるからである。
【0025】
本実施形態に係るICカードでは、接触・非接触兼用ICチップは、通常のデュアルICカードと同様の使用態様では用いられない。具体的には、本実施形態に係るICカードでは、接触・非接触兼用ICチップは、接触端子板を持たないベアチップの状態か、微小な接触端子板を有するモジュール形態でICカード基体内に埋設される。このように使用しても、接触・非接触兼用ICチップは、アンテナコイルが非接触通信用端子に接続されている限り、非接触通信機能を有し、外部の非接触式リーダライタからの電波をアンテナコイルで受信することにより動作し、表示データを取得することができる。
【0026】
図2は、ICカード1の使用状態を示す模式図であって、図2(a)は、ICカード1が非接触式リーダライタ20から表示データを取得するときの模式図であり、図2(b)は、ICカード1が表示データを表示するときの模式図である。
【0027】
図2(a)のようにICカード1が、非接触式リーダライタ20と通信して表示データを取得している状態では、接触・非接触兼用ICチップ3は、非接触通信用端子3a、3bを用いて通信を行うモードになっている。この状態では、制御回路2との間のデータのやり取りは行われない。矢印が破線であるのは通信が途絶していることを示す。
【0028】
接触・非接触兼用ICチップ3は、接触通信/非接触通信の双方の機能を有しているが、双方の機能を同時に動作させることはできないので、いずれかの動作モードを選択して働かせることになる。ただし、マイコンやEEPROM等のメモリは双方のモードが共有して使用するので、非接触通信用端子3a、3bを用いて通信を行うモード(非接触通信モード)で取得した表示データを、I/O端子3cを用いて通信を行うモード(接触通信モード)時に読み出して表示部に供給することはできる。
【0029】
通常の接触・非接触兼用ICチップ3の使用方法では、ICカードの該ICチップ3が非接触式リーダライタ20の通信可能範囲内にあるときは、自動的に非接触通信モードになり、通信可能範囲外になったときに、非接触通信モードがシャットダウンして、接触通信モードが起動するようにされている。しかしながら、そのような使い方では、表示書き換え電力を十分に得られなくなる問題がある。
【0030】
表示データの取得自体は、チケット用ICカードのように、1秒以下の短時間でも可能であるが、ICカード1では、ICチップより表示データを読み出す制御回路2を駆動させる電力を第2のアンテナコイル6が、非接触式リーダライタ20から継続して得る必要があるため、表示データの取得後、直ちにICカード1を通信可能範囲外に取り出すことはできない。一方、ICカード1が、非接触式リーダライタ20の通信可能範囲内に存在する場合は、非接触式リーダライタ20の呼びかけに非接触通信モードが起動してしまい、接触通信モードが起動しないので、電子ペーパー表示部5に取得した表示データを表示させることができない。
【0031】
このため、ICカード1が、非接触式リーダライタ20の通信可能範囲内に存在する場合でも、接触通信モードを起動させる制御が必要となる。そこで、本発明では、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間にスイッチ回路7を設けることとしている。スイッチ回路7は、第1のアンテナコイル4の両端と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続及び遮断を行うことが可能に構成されている。具体的には、スイッチ回路7は、第1のアンテナコイル4の両端にそれぞれ設けられたスイッチ7a、7bより構成され、第1のアンテナコイル4の一端は、スイッチ7aを介して非接触通信用端子3aに接続され、第1のアンテナコイル4の他端は、スイッチ7bを介して非接触通信用端子3bに接続されている。
【0032】
非接触通信が行われている状態では、図2(a)に示すように、スイッチ回路7におけるスイッチ7a、7bはそれぞれ閉じた状態となっており、接触・非接触兼用ICチップ3は、外部の非接触式リーダライタより表示データを取得できる。制御回路2は、非接触通信が行われてから所定時間経過した後に、スイッチ回路7を制御して、スイッチ7a、7bの両方を開いて、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続を遮断する。このようにすることで、ICカード1が、非接触式リーダライタ20の通信可能範囲内に存在する場合でも、接触通信モードを起動させることが可能となる。
【0033】
所定時間とは、前記の1秒未満では不足の場合もあるが、最大1秒程度と考えることができる。従って、制御回路2はタイマー機能を有する必要がある。非接触通信開始後、制御回路2がパワーオンし、タイマーカウントを行う。
【0034】
所定時間経過後、スイッチ回路7により、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続が遮断されるので、接触・非接触兼用ICチップ3は、接触通信モードとなる。一方、第2のアンテナコイル6はスイッチ回路7とは無関係であるから、継続して誘起電力を得ることができる。そして、整流回路11からの電力により制御回路2が言わばカード内リーダライタとして働く。具体的には、制御回路2は、接触・非接触兼用ICチップ3のメモリから表示データを読み取り、読み取った表示データを表示部5に表示する。
【0035】
図2(b)は、表示データを表示している状態であり、スイッチ回路7におけるスイッチ7a、7bが開いて、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続が遮断されている。この状態では、ICカード1が、非接触式リーダライタ20面上にあっても、接触・非接触兼用ICチップ3は接触通信モードになる。そして、制御回路2は、メモリに蓄積された表示データ信号を、I/O端子3cから表示部5に送信する。これにより、表示部5にテキストや静止画像が表示されることになる。なお、第2のアンテナコイル6は、非接触式リーダライタ20面上または近接した位置にあるかぎり、誘起電力を得ることができるので、制御回路2や表示部5のドライバICを駆動できる。
【0036】
このように、非接触通信が終了した後は、制御回路2は、第2のアンテナ6からの給電を受けて、クロック供給など通常の接触式リーダライタが行っている作業を行う。これに関わる作業に数秒(1〜10秒)が必要となる。時間は表示書き換え時間が支配的であるが、画面サイズ、表示方式によって可変する。
【0037】
制御回路2は、非接触式リーダライタ20から離れてシャットダウンする前に、スイッチ回路7のスイッチ7a、7bを閉じることにより、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間を接続して、非接触通信モードが直ちに機能するようにする。これは、接触通信モードのままでは表示の終了を非接触式リーダライタ側が認識できないためである。
【0038】
「直ちに」とは、カードの用い方によってその時間が異なるものとなる。チケットの発行等の場合は、表示後直ちに非接触式リーダライタ20から離れる使い方になるので、表示直後にスイッチ回路7のスイッチ7a、7bを閉じる必要がある。しかし、ICカード1を非接触式リーダライタ20面上で使用する限り、1秒〜10秒程度の間隔で異なる画像を間欠的に順次表示できるので、一定の時間間隔を設けてもよい。このような使用方法は、非接触式リーダライタ20を使用して、カードゲーム遊びをする場合等に用いられ得る。
【0039】
以上に述べたことから分かるように、本実施形態に係るICカード1では、第1のアンテナコイル4の両端と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続及び遮断を行うことが可能に構成されたスイッチ回路7を有している。そして、制御回路2は、接触通信を行う場合において、スイッチ回路7のスイッチ7a、7bの両方を開いて、第1のアンテナコイル4の両端と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続を遮断する。
【0040】
ここで、例えばスイッチ7a、7bのうちどちらかのみが設けられたスイッチ回路を有するICカードでは、接触通信を行う場合において、第1のアンテナコイル4の一端と1つの非接触通信用端子との間の接続のみが遮断される。そのため、スイッチ回路に原理的に存在する寄生容量などにより、アンテナコイルから非接触通信用端子へと微弱な電力が供給されてしまうことがある。このようなICカードと比較して、本実施形態に係るICカード1では、接触通信を行う場合において、第1のアンテナコイル4の両端と非接触通信用端子3a、3bとの間の接続が遮断されるため、非接触通信用端子に電力が供給されてしまうのをより確実に抑えることができる。従って、本実施形態に係るICカード1によれば、接触通信を行う場合において、非接触通信モードが起動して接触通信モードが動作しなくなるのを防ぐことができる。
【0041】
[変形例]
次に、本実施形態に係るICカード1の変形例について説明する。図3(a)、(b)は、変形例に係るICカードにおける第1のアンテナコイル4、スイッチ回路7、接触・非接触兼用ICチップ3のみを拡大して示した図である。なお、変形例に係るICカードは、これら以外の構成要素については、図1及び図2に示したのと同じ構成要素を有するものとする。
【0042】
図3(a)に示すICカードでは、スイッチ回路7において、スイッチ7a、7bに加えて、非接触通信用端子3a、3b間を短絡して結ぶスイッチ7cが設けられている。制御回路2は、非接触通信を行う場合には、スイッチ7a、7bを閉じた状態にするとともにスイッチ7cを開いた状態にして、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間を接続する。一方、制御回路2は、接触通信を行う場合には、スイッチ7a、7bを開いた状態にするとともにスイッチ7cを閉じた状態にして、非接触通信用端子3a、3b間は短絡して接続する。
【0043】
先に述べた実施形態に係るICカード1では、制御回路2は、接触通信を行う場合において、スイッチ7a、7bを開いた状態にしているのみであった。しかしながら、これだと、電波の強力な非接触式リーダライタを接触・非接触兼用ICチップ3に近づけた場合に、非接触式リーダライタからの電波により、非接触通信用端子3a、3bのそれぞれに位相の異なる電圧が入力され、非接触通信用端子3a、3b間に電位差が生じて、非接触通信モードが動作してしまう恐れがある。
【0044】
それに対し、図3(a)に示すICカードでは、接触通信を行う場合において、電波の強力な非接触式リーダライタを接触・非接触兼用ICチップ3に近づけた場合であっても、非接触通信用端子3a、3b間が短絡して接続されているので、非接触通信用端子3a、3bのそれぞれに入力される電圧の位相差を解消することができ、非接触通信用端子3a、3b間に電位差が生じるのを防ぐことができる。従って、上述した実施形態に係るICカード1と比較して、図3(a)に示すICカードでは、接触通信を行う場合において、より効果的に、非接触通信モードが動作してしまうのを防ぐことができ、接触通信モードが動作しなくなるのを防ぐことができる。
【0045】
次に、図3(b)に示すICカードでは、スイッチ回路7において、スイッチ7a、7bに加えて、非接触通信用端子3a、3b間を短絡して接続する配線が設けられており、当該配線上にはスイッチ7c1、7c2が直列に設けられている。そして、スイッチ7c1、7c2間を結ぶ配線の電位は固定電位とされている。制御回路2は、非接触通信を行う場合には、スイッチ7a、7bを閉じた状態にするとともにスイッチ7c1、7c2を開いた状態にして、第1のアンテナコイル4と非接触通信用端子3a、3bとの間を接続する。一方、制御回路2は、接触通信を行う場合には、スイッチ7a、7bを開いた状態にするとともにスイッチ7c1、7c2を閉じた状態にする。従って、このとき、非接触通信用端子3a、3b間は短絡して接続されるとともに非接触通信用端子3a、3bの電位は固定電位にされる。このようにすることで、図3(a)に示したICカードと比較して、接触通信を行う場合において、非接触通信用端子3a、3b間に電位差が生じるのをより確実に防ぐことができる。
【符号の説明】
【0046】
1 ICカード、 2 制御回路、 3 接触・非接触兼用ICチップ、 4 第1のアンテナコイル、 5 表示部、 6 第2のアンテナコイル、 7 スイッチ回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンテナコイルと、
非接触通信に用いる端子である非接触通信用端子、及び、接触通信に用いる端子である接触通信用端子を有し、前記アンテナコイルの両端が前記非接触通信用端子と接続され、前記非接触通信用端子に電力が供給された場合には、前記非接触通信用端子のみを介して通信を行う接触・非接触兼用ICチップと、
前記接触通信用端子に接続された制御回路と、
前記アンテナコイルの両端と前記非接触通信用端子との間の接続及び遮断を行うことが可能に構成されたスイッチ回路と、を備え、
前記制御回路は、前記接触・非接触兼用ICチップと通信を行う場合には、前記スイッチ回路を制御することにより、前記アンテナコイルの両端と前記非接触通信用端子との間の接続を遮断することを特徴とするICカード。
【請求項2】
前記スイッチ回路は、前記非接触通信用端子間を短絡して接続及び当該接続の遮断を行うことが可能に構成され、
前記制御回路は、前記接触・非接触兼用ICチップと通信を行う場合には、前記スイッチ回路を制御することにより、前記アンテナコイルの両端と前記非接触通信用端子との間の接続を遮断するとともに、前記非接触通信用端子間を短絡して接続することを特徴とする請求項1に記載のICカード。
【請求項3】
前記スイッチ回路は、前記非接触通信用端子間が短絡して接続された場合において、前記非接触通信用端子の電位が固定電位となるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のICカード。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−18181(P2011−18181A)
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−162093(P2009−162093)
【出願日】平成21年7月8日(2009.7.8)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【出願人】(000221616)東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Fターム(参考)】