JP3548457B2 - 非接触icカードにおけるコイルの終端接続方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道の定期券、スキー場のリフト券、ドア入退室管理カード、電子マネー、テレホンカード等に利用される非接触ICカードの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
非接触ICカードは、大きな記憶容量と高いセキュリティ機能を有するといったICカードの特徴に加えて、ICカードをカード読み取り機のスロットに挿入する手間が不要であるという便利さ等から、近年では、鉄道の定期券、スキー場のリフト券、ドア入退室管理カード、電子マネー等に幅広く利用されている。
非接触ICカードは、カード読み取り機との間の通信距離の違いにより、密着型、近傍型、近接型等に分類され、一般にデータの通信は電磁誘導方式により行われている。
周波数13.56MHzの短波を使う近接型の非接触ICカードは今後、鉄道の定期券、テレホンカード等に採用され、非接触ICカードの主流になると予想されている。
非接触ICカードは、アンテナコイルとICチップを内蔵し、前記アンテナコイルを介してカード読み取り機とデータの授与を行う。非接触ICカードのアンテナコイルとしては、銅の巻き線によるコイルや、銀ペースト等の導体ペーストを絶縁性の基板上に渦巻き状に印刷したもの、銅箔等の金属箔をエッチングしたコイル等が用いられている。
なかでも導体ペーストの印刷によって熱可塑性樹脂基板の面にコイルを含む回路パターンを形成する方法が盛んになっている。この方法では、導体ペーストで形成されるコイルの外周にある外周端とコイルの内周にある内周端は、同一面上で離れた位置にあり、両者間にコイルパターンが存在するので面上で両端末を電気的に接続することができない。両端末を接続するときは、両端末の間に存在するコイルパターンと接触しないように別工程で接続する必要がある。
図10は、従来の非接触ICカードにおけるコイルパターンの外周端と内周端の接続方法を示す図である。絶縁性の基板21上に導電性ペーストを用いてコイルパターン13を形成し、このコイルパターン13の外周端に設けられた電極パッド12aと内周端に設けられた電極パッド12bとを、半導体素子5の電極端子15aと15bとにそれぞれ電気的に接続している。すなわち半導体素子5によってコイルパターンをまたいで電極パッド12aと12bとを接続する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法では、以下の問題があった。
図10に示すように、半導体素子5の電極端子15a、15bの間には、複数本のコイルパターン13が引き回されている。そのため、引き回せるコイルの巻き数(ターン数)及び線幅は半導体素子5の大きさによって制限される。半導体素子5が小さいと、その電極端子15a、15bの間隔も狭くなるため、その間に配置できるコイルのターン数、線幅も制限され、非接触ICカードとして十分なコイル特性を得ることができなくなるという問題があった。半導体素子はますます小型化していく傾向にある為、今後ますますこの問題は深刻になる。
本発明は、非接触ICカードにおいて、半導体素子のサイズに関わらず所望の線幅及び所望の巻回数のアンテナコイルを設けることができ、小型の半導体素子を用いる場合でも高品質な非接触ICカードを、高い生産性で製作できる方法、及びこの方法で製作した非接触ICカードを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法は、半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、第1の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いて、前記コイルのコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッド上に金属粒子を配置した後、前記導電性ペーストを硬化させる工程、前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターンの形成面とは反対の面に、電気的導通のための金属片を前記外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドに対向する位置にはさんで第2の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、及び前記第1の熱可塑性樹脂基板、前記第2の熱可塑性樹脂基板、前記第3の熱可塑性樹脂基板を熱プレスして一体にする工程を有する。
上記の方法において、熱可塑性樹脂基板を熱プレスすることにより、金属粒子は電極パッドにめり込み、金属片に接触する。金属片とコイルパターンの間には熱可塑性樹脂基板が介在するので、2つの電極パッドは、コイルパターンとは電気的に絶縁した状態で互いに接続される。
【0005】
本発明の他の観点の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法は、半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、金属箔上に第1の熱可塑性樹脂を配置し、前記熱可塑性樹脂を包み込むように前記金属箔を折り曲げて熱プレスした後、所定の幅に裁断してジャンパー部材を形成する工程、第2の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いてコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、前記導電ペーストの硬化前に前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドの上に前記ジャンパー部材を載置し、前記導電性ペーストを硬化させる工程、及び前記熱可塑性樹脂基板のコイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置し、熱プレスして一体にする工程を有する。
上記の方法において、2つの電極パッドは、ジャンパー部材の熱可塑性樹脂によりコイルパターンとは電気的に絶縁した状態で、ジャンパー部材の金属部により互いに電気的に接続される。
【0006】
本発明の他の観点の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法は、前記ジャンパー部材に用いる熱可塑性樹脂として、前記第2の熱可塑性樹脂基板及び第3の熱可塑性樹脂基板と同じ材質のものを用いることを特徴とする。
上記の構成によれば、非接触ICカードにおいて、半導体素子の小型化が可能となり、高い生産性でコイル終端のジャンパー接続を行うことが可能になる。
【0007】
本発明の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法は、半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、第1の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いて、前記コイルのコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッド上に金属粒子を配置した後、前記導電性ペーストを硬化させる工程、前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターンの形成面とは反対の面に、電気的導通のための金属片を前記外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドに対向する位置にはさんで第2の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、及び前記第1の熱可塑性樹脂基板、前記第2の熱可塑性樹脂基板、前記第3の熱可塑性樹脂基板を熱プレスして一体にする工程を有する。
上記の方法において、熱可塑性樹脂基板を熱プレスすることにより、金属粒子は電極パッドにめり込み、金属片に接触する。金属片とコイルパターンの間には熱可塑性樹脂基板が介在するので、2つの電極パッドは、コイルパターンとは電気的に絶縁した状態で互いに接続される。
【0008】
本発明の他の観点の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法は、半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、金属箔上に第1の熱可塑性樹脂を配置し、前記熱可塑性樹脂を包み込むように前記金属箔を折り曲げて熱プレスした後、所定の幅に裁断してジャンパー部材を形成する工程、第2の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いてコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、前記導電ペーストの硬化前に前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドの上に前記ジャンパー部材を載置し、前記導電性ペーストを硬化させる工程、及び前記熱可塑性樹脂基板のコイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置し、熱プレスして一体にする工程を有する。
上記の方法において、2つの電極パッドは、ジャンパー部材の熱可塑性樹脂によりコイルパターンとは電気的に絶縁した状態で、ジャンパー部材の金属部により互いに電気的に接続される。
【0009】
本発明の他の観点の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法は、前記ジャンパー部材に用いる熱可塑性樹脂として、前記第2の熱可塑性樹脂基板及び第3の熱可塑性樹脂基板と同じ材質のものを用いることを特徴とする。
上記構成によれば、非接触ICカードにおいて、半導体素子の小型化が可能となり、高い生産性でコイル終端のジャンパー接続を行うことが可能になる。
【0010】
本発明の非接触ICカードは、熱可塑性樹脂基板内に埋め込まれたコイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッド、及び前記外周端の電極パッドに一方の端部が接続され、前記内周端の電極パッドに他方の端部が接続されて前記熱可塑性樹脂基板内に埋め込まれたジャンパー手段を有し、前記ジャンパー手段は、熱可塑性樹脂の縁を包み込むように折り曲げ、加熱しつつ加圧した金属箔であることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について図1から図9を参照して説明する。以下の各実施例は本発明を具体化した例であって、本発明の技術範囲を限定するものではない。図2から図9においては、それぞれの構成の理解を容易にするために、各要素の図の上下方向の寸法(厚さ)を左右方向の寸法より拡大している。
【0012】
《第1実施例》
図1は、本発明の第1及び第2実施例の説明に共通に用いる非接触ICカードの平面図である。完成品の非接触ICカードでは、半導体素子5やコイルパターン3を含む回路は、絶縁性の熱可塑性樹脂基板1の中に埋め込まれているので外側からは見えない。図1は、内部の構成を示すため半導体素子5、コイルパターン3の外周端にある電極パッド2a、及び内周部にある電極パッド2b等が配置されている部分の熱可塑性樹脂を剥離した状態を示している。図1において、熱可塑性樹脂基板1の中に、コイルパターン3等の回路パターンが形成され、その回路パターンに半導体素子5、及び、コンデンサや抵抗などの受動部品6、7が接続されている。コイルパターン3の外周端にある電極パッド2aとコイルパターン3を含む回路パターンの内周端にある電極バッド2bとが、コイルパターン3から絶縁された状態で、ジャンパー部材4により接続され、半導体素子(IC)5、受動部品6、7、及びコイルパターン3を含む非接触ICカードが形成されている。
【0013】
図2は、第1実施例で作成された図1におけるA−A’線での部分拡大断面図である。第1実施例では、コイルパターン3の外周端にある電極パッド2aと内周端にある電極パッド2bを、それぞれの金属粒子4a、及び金属片4bで接続する構成になっている。図2において、半導体素子5は、熱可塑性樹脂基板1の内部に位置しており、電極パッド2bを含む回路パターンに電気的に接続されている。
以下、図3、及び図4を用いて、本発明の第1実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法の工程(ステップ)を詳細に説明する。
図3のステップ1では、第1の熱可塑性樹脂の基板1aの表面に導電性ペーストを用いて、図1に示す渦巻状のコイルパターン3及び電極パッド2a、2bを含む回路パターンを印刷し表面が粘着性を失わない程度に硬化させる。基板1aは、ポリエチレンテレフタレートで形成され、その厚さは0.1〜0.5mmである。基板1aの素材としては、塩化ビニル、ポリカーボネート、又はアクリロニトリルブタジエンスチレンも使用可能である。導電性ペーストは、熱硬化型の銀ペーストが好適であるが、熱可塑性のものも用いうる。この段階では、回路パターンは未だ柔軟でその表面にのせたものを粘着性により、保持することができる。
【0014】
ステップ2では、ステップ1で形成した電極パッド2a、及び電極パッド2b上に金(Au)の球などの金属粒子4aを載せ、電極パッド2a、2b、コイルパターン3、及び回路パターンを形成する導電性ペーストを熱硬化させる。硬化条件は140℃、20分である。なお、金属粒子4aは、Auの他に、電気的導通が得られるCu、Niでもよく、その形状も球状以外の形状であってもよい。金属粒子4aの大きさは、基板1aの厚みに応じて適当に選定する。例えば基板1aに厚さ100μmのフィルムを用いた場合には、金属粒子4aの大きさは500μm前後が適当である。
【0015】
図4に示すステップ3では、ステップ1でコイルパターン3を形成した基板1aの面とは反対側の面に、銅(Cu)等の厚み10μm〜50μmの金属片4bを電極パッド2a、及び電極パッド2bの直下に位置するように配置し、金属片4bをポリエチレンテレフタレートからなる第2の熱可塑性樹脂基板1bで挟む。さらに、基板1aのコイルパターン3が形成されている面に、ポリエチレンテレフタレートからなる第3の熱可塑性樹脂基板1cを載置する。熱可塑性樹脂基板1a、1b、1cの積層体を金型8aと8bで挟み、加熱しつつ加圧する加工法の熱プレスにより熱可塑性樹脂基板1a、1b、1cを一体化させ非接触ICカードを完成する。第2、第3の熱可塑性樹脂基板1b、1cの材質は、第1の熱可塑性樹脂基板1aと同じであることが望ましいが、塩化ビニル、ポリカーボネート、又はアクリロニトリルブタジエンスチレン等も使用可能である。また、金属片4bには、Cuの他、電気的導通が得られるAu、Agを用いてもよい。
【0016】
図4のステップ4は熱プレス後の非接触ICカードの部分断面図である。
ステップ4に示すように、熱プレスにより、熱可塑性樹脂基板1a、1b、1cは一体化して熱可塑性樹脂基板1となる。両方の金属粒子4aは金属片4bに接触し、電極パッド2aと電極パッド2bは電気的に接続される。
以上の工程を経て、コイルパターン3の外周端にある電極パッド2aと内周端にある電極パッド2bの接続が熱可塑性樹脂基板1a、1b、1cの一体化と同時に完了する。
第1実施例では、図10の従来例のように半導体素子5を接続媒体として用いることなく、コイルを含む回路パターンの外周端と内周端を接続することができる。従って半導体素子の大きさによりコイルのターン数や線幅が制限されることがないため、半導体素子の小型化が可能となる。熱可塑性樹脂基板1a、1b、1cを一体成形するための熱プレス工程で同時に回路の内周端と外終端の接続が行えるので、生産性も良くなる。
【0017】
《第2の実施例》
図5は、本発明の第2実施例の非接触ICカードに使用するジャンパー部材14の斜視図である。ジャンパー部材14は、前記第1実施例におけるジャンパー部材4に相当するものである。ジャンパー部材14は、熱可塑性樹脂10の一部を金属箔14aで覆う構造を有している。
図6は、第2実施例の非接触ICカードの図1におけるA−A’線での部分拡大断面図である。第2実施例では、コイルパターン3の外周端にある電極パッド2aとコイルパターン3を含む回路の内周端にある電極パッド2bを図5に示したジャンパー部材14を用いて接続している。図6において、半導体素子5は、熱可塑性樹脂基板11の内部に位置しており、電極パッド2bを含む回路パターンに電気的に接続されている。
以下、第2実施例のジャンパー部材14を製作する工程を詳細に説明する。図7、及び図8は、第2実施例の非接触ICカードにおけるコイル終端部の接続に用いるジャンパー部材14の製作工程を示す工程図である。
【0018】
まず、図7のステップ1−aにおいて、厚み10〜50μm程度の銅(Cu)等の金属箔104aの上に、ポリエチレンテレフタレート等の厚み0.1mmから0.5mm程度の熱可塑性樹脂100を配置する。図7のステップ1−bは、ステップ1−aのB−B’線での断面図である。尚、金属箔104aには、Cuの他、電気的導通が得られるAu、Agを用いてもよい。次に、ステップ2に示すように、金属箔104aを熱可塑性樹脂100の縁を包み込むように折り曲げる。その後、図8のステップ3に示すように、金型18a、及び18bで挟んで熱プレスを行う。ステップ4において、一点鎖線の切断線9に従って所定の幅に切断すると、図5に示したジャンパー部材14が完成する。
【0019】
図9の工程図を用いて、本発明の第2実施例の非接触ICカードのコイル終端接続方法の工程を詳細に説明する。
図9のステップ1では、図3のステップ1と同様の工程で、ポリエチレンテレフタレート等の第1の熱可塑性樹脂基板11a上に導電性ペーストによりコイルパターン3及び電極パッド2a、2b等の回路パターンを印刷する。その後、電極パッド2a及び電極パッド2bに、ジャンパー部材14の金属箔14aの折り曲げた部分がそれぞれ位置するように設置し、導電性ペーストを熱硬化させる。
【0020】
図9のステップ2では、熱可塑性樹脂基板11aのコイルパターン3が印刷された面に対向するポリエチレンテレフタレート等の第2の熱可塑性樹脂基板11bを配置し、金型8a、8bの間に挟んで加熱しつつ加圧する熱プレスを行う。熱プレスにより、熱可塑性樹脂基板11aと11bとは一体に融着して、非接触ICカードが完成する。尚、ジャンパー部材14の熱可塑性樹脂100及び熱可塑性樹脂基板11a、11bの素材は、すべて同じであることが望ましい。熱可塑性樹脂基板としては、塩化ビニール、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレンも使用可能である。
図9のステップ3は熱プレス後の非接触ICカードの断面図を示したものである。熱プレスにより、熱可塑性樹脂基板11a、及び11bは一体化して熱可塑性樹脂基板11となる。電極パッド2aと電極パッド2bは、ジャンパー部材14により電気的に接続されるが、これらとコイルパターン3とは電気的に絶縁された状態に保たれている。
以上の工程を経て、コイルパターン3の外周端にある電極パッド2aとコイルパターン3を含む回路パターンの内周端にある電極パッド2bの接続が非接触ICカードの形成と同時に完成する。
この第2実施例では、半導体素子を接続媒体とすることなくコイルを含む回路パターンの外周端と内周端を接続することができ、半導体素子の大きさでコイルのターン数、線幅が制限されることがないため、半導体素子の小型化が可能となる。また、非接触ICカードを一体成形するための熱プレスと同時に回路の内周端と外終端の接続が行える為、生産性も向上する。
【0021】
【発明の効果】
以上の各実施例により詳細に説明したところから明らかなように、本発明によれば、非接触ICカードにおいて、半導体素子を介することなく、非接触ICカードをカード状に成形するときの熱プレス工程を利用して、コイルをふくむ回路パターンの外周端と内周端を接続することができる。このため、半導体素子の大きさに関わらずコイルとして必要なコイルのターン数、線幅を大きな自由度をもって設定できるようになる。その結果、半導体素子の小型化が可能となり、さらに生産性も向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1および第2実施例の非接触ICカードの平面図
【図2】図1のA−A’断面図
【図3】本発明の第1実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法の前半の工程を示す部分断面図
【図4】本発明の第1実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法の後半の工程を示す部分断面図
【図5】本発明の第2実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続に用いるジャンパー部材の斜視図
【図6】本発明の第2実施例の非接触ICカードのコイルの終端接続部の部分断面図
【図7】本発明の第2実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続に用いられるジャンパー部材の製造方法の前半の工程を示す図
【図8】本発明の第2実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続に用いられるジャンパー部材の製造方法の後半の工程を示す図
【図9】本発明の第2実施例の非接触ICカードにおけるコイルの終端接続方法の工程を示す部分断面図
【図10】従来の非接触ICカードにおけるコイル終端接続方法を示す図
【符号の説明】
1、1a、1b、1c、11、11a、11b 熱可塑性樹脂基板
2a 電極パッド
2b 電極パッド
3 コイルパターン
4、14 ジャンパー部材
4a 金属粒子
4b 金属片
5 半導体素子
100 熱可塑性樹脂
104a 金属箔
Claims (6)
- 半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、
第1の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いて、前記コイルのコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、
前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッド上に金属粒子を配置した後、前記導電性ペーストを硬化させる工程、
前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターンの形成面とは反対の面に、電気的導通のための金属片を前記外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドに対向する位置に挟んで第2の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、
前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、及び
前記第1の熱可塑性樹脂基板、前記第2の熱可塑性樹脂基板、前記第3の熱可塑性樹脂基板を熱プレスして一体にする工程、
を有するコイルの終端接続方法。 - 半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、
金属箔上に第1の熱可塑性樹脂を配置し、前記熱可塑性樹脂を包み込むように前記金属箔を折り曲げて熱プレスした後、所定の幅に裁断してジャンパー部材を形成する工程、
第2の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いてコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、
前記導電ペーストの硬化前に前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドの上に前記ジャンパー部材を載置し、前記導電性ペーストを硬化させる工程、及び
前記熱可塑性樹脂基板のコイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置し、熱プレスして一体にする工程、
を有することを特徴とするコイルの終端接続方法。 - 半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、
第1の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いて、前記コイルのコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、
前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッド上に金属粒子を配置した後、前記導電性ペーストを硬化させる工程、
前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターンの形成面とは反対の面に、電気的導通のための金属片を前記外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドに対向する位置に挟んで第2の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、
前記第1の熱可塑性樹脂基板の前記コイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置する工程、及び
前記第1の熱可塑性樹脂基板、前記第2の熱可塑性樹脂基板、前記第3の熱可塑性樹脂基板を熱プレスして一体にする工程、
を有するコイルの終端接続方法。 - 半導体素子及びコイルを有する非接触ICカードの製造において、
金属箔上に第1の熱可塑性樹脂を配置し、前記熱可塑性樹脂を包み込むように前記金属箔を折り曲げて熱プレスした後、所定の幅に裁断してジャンパー部材を形成する工程、
第2の熱可塑性樹脂基板に導電性ペーストを用いてコイルパターンを含む回路パターンを形成する工程、
前記導電ペーストの硬化前に前記コイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッドの上に前記ジャンパー部材を載置し、前記導電性ペーストを硬化させる工程、及び
前記熱可塑性樹脂基板のコイルパターン形成面に第3の熱可塑性樹脂基板を載置し、熱プレスして一体にする工程、
を有することを特徴とするコイルの終端接続方法。 - 前記ジャンパー部材に用いる熱可塑性樹脂として、前記第2の熱可塑性樹脂基板及び第3の熱可塑性樹脂基板と同じ材質のものを用いることを特徴とする請求項2又は4記載のコイルの終端接続方法。
- 熱可塑性樹脂基板内に埋め込まれたコイルパターンを含む回路パターンの外周端の電極パッド及び内周端の電極パッド、及び
前記外周端の電極パッドに一方の端部が接続され、前記内周端の電極パッドに他方の端部が接続されて前記熱可塑性樹脂基板内に埋め込まれたジャンパー手段を有し、
前記ジャンパー手段は、熱可塑性樹脂の縁を包み込むように折り曲げ、加熱しつつ加圧した金属箔であることを特徴とする非接触ICカード。
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