JP4090965B2 - 被認証装置、認証装置、及び認証システム - Google Patents
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一方、電池パック502においては、ベクトル信号aを引数とする関数fを有する関数計算手段521は、送られてきたベクトル信号aに基づいてc=f(a)を計算し、計算結果であるベクトル信号cを応用機器501に送り返す(レスポンス)。ベクトル信号cは、q個の要素(スカラー値)ci(1≦i≦q)を有するベクトル値である。
比較手段513は、比較結果がb=cとなれば装着された電池パックは正当であると判断し、スイッチ514をオンにする。2次電池522が完全放電した場合、商用交流電力(図示しない)を直流電圧に変換する電源回路515は電池パック502の2次電池522を充電する。商用交流電力が供給されない場合、2次電池522が放電して、応用機器501の電源回路515に電力を供給する。比較手段513は、b≠cであれば電池パック502は不正であると判断し、スイッチ514をオフにして、応用機器501と電池パック502との間での充放電を禁止する。
本発明は、被認証装置から認証装置への一方向の通信方式で、認証装置が装着した被認証装置が正当か否かの判断を正確にでき且つなりすましが困難な被認証装置、認証装置及び認証システムを提供することを目的とする。
本発明は、小型で消費電力が少なく安価な被認証装置、認証装置及び認証システムを提供することを目的とする。
本発明によれば、認証装置が被認証装置を認証できる小型で消費電力が少なく安価な被認証装置、認証装置及び認証システムを実現できるという有利な効果が得られる。
図1を用いて本発明の実施の形態1の被認証装置、認証装置及び認証システムを説明する。実施の形態1の認証システムは、被認証装置である電池パック101と、認証装置である電子機器とを有する。実施の形態1において、電子装置は電池パック101を装着したパソコン等の応用機器102である。図1は電池パック101及び応用機器102の構成を示すブロック図である。図1においては、認証システムに係るブロックのみを示す。実施の形態1において、電池パック101は物理量検出手段111、関数計算手段112、多重化手段113及び2次電池114を有する。応用機器102は、分離手段121、関数計算手段122、比較手段123、スイッチ124、電源回路125を有する。電池パック101と応用機器102とは、通信端子103及び電源端子104を含む端子群で接続される。
比較手段123は、電池パック101が不正であると判断するとスイッチ124をオフにして、応用機器102と電池パック101との間での充放電を禁止する。電池パック101の充放電を実行しない。電池パック101が正当であれば、電池パック101の関数Fと応用機器102の関数Gとは等しい。
電池パックは、同じ値を繰り返し伝送するわけには行かず、物理量である第1の信号Aに基づいた第2の信号Bを送出しなければならない。不正な電池パックが物理量と異なる第1の信号Aを送信し、又は誤った第2の信号Bを送信した時、その電池パックが不正なものであることが比較手段によって検出される。本発明により、不正な電池パックが正当な電池パックになりすますことが困難な被認証装置、認証装置及び認証システムを実現できる。
図2を用いて本発明の実施の形態2の被認証装置、認証装置及び認証システムを説明する。実施の形態2の認証システムは、被認証装置である電池パック101と、認証装置である電子機器とを有する。実施の形態2において、電子装置は電池パック101を装着したパソコン等の応用機器201である。図2は電池パック101及び応用機器201の構成を示すブロック図である。図2においては、認証システムに係るブロックのみを示す。図2において、図1と同一のブロックには同一の番号を付す。電池パック101は実施の形態1と同一であり、その説明を省略する。応用機器201は、分離手段121、逆関数計算手段211、比較手段123、スイッチ124、電源回路125を有する。電池パック101と応用機器201とは、通信端子103及び電源端子104を含む端子群で接続される。
比較手段123は電池パック101が正当であると判定した場合はスイッチ124をオンにし、不正と判断した場合はスイッチ124をオフにする。以下の動作は、実施の形態1と同様である。
本発明の実施の形態2の認証システムは、実施の形態1と同様の効果を奏する。
図3を用いて実施の形態3の被認証装置、認証装置及び認証システムを説明する。実施の形態3において、被認証装置は電池パック301、認証装置である電子装置はパソコン等の応用機器302である。
実施の形態1において、電圧、電流、温度、残容量の全ての物理量の値を関数の入力として用いるとしても、それぞれの値は8ビット程度あれば十分であるから、物理量検出手段111が出力する第1の信号Aは4バイトで表現できることになる。つまり関数計算手段112の入力は、212(=84)種類となり、この数は必ずしも十分ではない。つまり、不正な電池パックのメモリに212個の入力値とそれぞれの関数計算の結果を記憶して、正当な電池パックの振りをすることは、メモリの容量的にそれ程困難ではない。そこで実施の形態3の認証システムは、入力の種類を増やし、なりすましを防止するため、以下の構成を有する。
信号源311は乱数である第3の信号Dを出力する。関数計算手段313は、第3の信号Dを引数とする複数の関数を有し、関数形設定信号に基づいて関数を選択する。選択された関数を関数F(D)とする。関数計算手段313は、関数形設定信号に基づいて選択された関数F(D)に第3の信号Dを代入し、関数値(第2の信号)B=F(D)を計算する。第2の信号Bはq個の要素(スカラー値)Bj(1≦j≦q)を有するベクトル値である。実施の形態3において、各要素は8ビットの数値である。
正当性評価手段322は、検出信号A’と、電池パック301から送られてきた第1の信号Aとを比較し、両者の差がある所定の範囲に収まるか否かを判断する。
判定手段324は、正当性評価手段322の評価結果と比較手段123の比較結果とを入力し、検出信号A’と第1の信号Aとの差がある所定の範囲に収まり且つ第2の信号Bと関数値B’とが一致すれば、その電池パック301は正当であり、検出信号A’と第1の信号Aとの差がある所定の範囲に収まらず又は第2の信号Bと関数値B’とが一致しなければ、その電池パック301は不正であると判断する。
判定手段324は電池パック101が正当であると判定した場合はスイッチ124をオンにし、不正と判断した場合はスイッチ124をオフにする。以下の動作は、実施の形態1と同様である。
ここで、行列Cを、C=[cij]で表される固定の(p×q)の行列で、1≦i≦p、1≦j≦q、cij∈{0,1}であって、Cの列ベクトル(c1j,c2j,・・・,cpj)Tは任意に定められたpビットの数値を2進数で表したものであるとし、Cは秘密であるとする。このとき、実施の形態3において関数Fとして例えば下記式(1)を採用するものとする。演算は行列の対応する要素毎に行う。Cは任意に定められ、送受双方で持つ鍵信号である。
ただし、この簡単な例では、A、D、Bが判明してしまうと、Cが分かってしまうので、多重化は、A、D、B=F(D)を単純に並べるだけでは不十分である。信号の個々の成分を所定の規則(勿論これも秘密にしておく。)に従って相互に入れ替えて配置し、多重化することが必要である。このことにより、乱数Dの導入は関数Fの推定をさらに困難になし得る。
例えば、不正な電池パックのメーカが、複数組の正しい多重化信号を盗聴し、これを不正な電池パックに記憶させ、電池パックが、実際に測定した物理量とは無関係にこの記憶された多重化信号を送信する場合が考えられる。その場合、電池パックから送られてくる電圧や電流の値は全く信用が出来ず、正常な2次電池の充放電制御が出来なくなる。不正な電池が販売され、使用されると過充電に基づく電池の爆発など極めて重大な事故につながる虞がある。実施の形態3においては、正当性評価手段322が電池パックから送られてくる電圧や電流、温度などの情報が、正しいか否かを判断することにより、上記のなりすましを防止できる。
その他、応用機器側では、電池パック内の温度がサーミスタを通じて得られ、電流値も応用機器側で測定することができ、電池の残容量もこれらの値から推定することができるから、これら信号の全部又は一部を用いて、電池パックから送られ、応用機器側で分離された信号Aが正当か否かの判定を行うことが出来る。信号Aとしては、電池電圧、電流、温度、残容量等の中、それら全部あるいは一部を用いることができる。
図4を用いて本発明の実施の形態4の被認証装置、認証装置及び認証システムを説明する。実施の形態4の認証システムは、被認証装置である電池パック301と、認証装置である電子機器とを有する。実施の形態4において、電子装置は電池パック301を装着したパソコン等の応用機器401である。図4は電池パック301及び応用機器401の構成を示すブロック図である。図4においては、認証システムに係るブロックのみを示す。図4において、図3と同一のブロックには同一の番号を付す。電池パック301は実施の形態3と同一であり、その説明を省略する。応用機器401は、実施の形態3における関数計算手段323に代えて、逆関数計算手段411を有する。それ以外の点において、実施の形態4の認証システムは実施の形態3と同一である。
判定手段324は、正当性評価手段322の評価結果と比較手段123の比較結果とを入力し、検出信号A’と第1の信号Aとの差がある所定の範囲に収まり且つ第3の信号Dと逆関数値D’とが一致すれば、その電池パック301は正当であり、検出信号A’と第1の信号Aとの差がある所定の範囲に収まらず又は第3の信号Dと逆関数値D’とが一致しなければ、その電池パック301は不正であると判断する。
判定手段324は電池パック101が正当であると判定した場合はスイッチ124をオンにし、不正と判断した場合はスイッチ124をオフにする。以下の動作は、実施の形態1と同様である。
更に、第1〜3の信号A、B、Dに加えて、ダミーデータである乱数E(セッションの度に乱数Eの値は異なる。)を多重化しても良い。これにより、関数が簡単な場合であっても、入出力の関係からその関数を見破られる虞が少なくなる。この場合、多重化の方法自体が認証の一つの条件となり、その方法を与える情報も鍵信号となる。
電池パック301の関数形設定手段312が第3の信号(乱数)Dに基づいて関数形設定信号を出力し、関数計算手段313が第1の信号(物理量の検出信号)Aを引数とする複数の関数を有していても良い。このとき、応用機器302の関数形設定手段325は第3の信号(乱数)Dに基づいて関数形設定信号を出力し、関数計算手段323が第1の信号(物理量の検出信号)Aを引数とする複数の関数を有する。また、応用機器401の関数形設定手段325は第3の信号(乱数)Dに基づいて関数形設定信号を出力し、逆関数計算手段411が第2の信号(第1の信号Aの関数値)Bを引数とする複数の関数を有する。
判定手段324は、正当性評価手段322の評価結果と比較手段123の比較結果とを入力し、検出信号A’と第1の信号Aとの差がある所定の範囲に収まり且つ第2の信号Bと関数値B’(又は第1の信号Aと逆関数値A’)とが一致すれば、その電池パック101は正当であり、検出信号A’と第1の信号Aとの差がある所定の範囲に収まらず又は第2の信号Bと関数値B’(又は第1の信号Aと逆関数値A’)とが一致しなければ、その電池パック101は不正であると判断する。
判定手段324は電池パック101が正当であると判定した場合はスイッチ124をオンにし、不正と判断した場合はスイッチ124をオフにする。以下の動作は、実施の形態1と同様である。
111、321 物理量検出手段
112、313 関数計算手段
113 多重化手段
114 2次電池
102、201、302、401 応用機器
121 分離手段
122、323 関数計算手段
123 比較手段
124 スイッチ
125 電源回路
211、411 逆関数計算手段
311 信号源
312、325 関数形設定手段
322 正当性評価手段
324 判定手段
501 従来の応用機器
502 従来の電池パック
Claims (14)
- 電池パック内の電圧、温度、電流の少なくとも一つの物理量を測定し、及び/又は前記電池パックの残容量の物理量を算出し、前記電圧、温度、電流、残容量の少なくとも1つを含む被認証となる前記物理量に基づいて導出したディジタル値である第1の信号を出力する物理量検出手段と、
前記第1の信号を引数とする所定の関数を有し、前記第1の信号に基づいて前記関数の値を計算し、その計算結果である第2の信号を出力する関数計算手段と、
前記第1の信号と前記第2の信号とを多重化した多重化信号を出力する信号多重化手段と、
を有し、
前記第1の信号と前記第2の信号は、認証装置により前記電池パックの認証に使用される情報であることを特徴とする被認証装置。 - 物理量を測定し、前記物理量に基づいて導出したディジタル値である第1の信号を出力する物理量検出手段と、
前記第1の信号に基づいて、関数形設定信号を出力する関数形設定手段と、
乱数である第3の信号を出力する信号源と、
複数の関数を有し、前記関数形設定信号に基づいて前記複数の関数の中から所定の関数を選択し、前記所定の関数で前記第3の信号の関数値を計算して第2の信号を出力する関数計算手段と、
前記第1の信号と前記第2の信号と前記第3の信号とを多重化して出力する信号多重化手段と、
を有することを特徴とする被認証装置。 - 物理量を測定し、前記物理量に基づいて導出したディジタル値である第1の信号を出力する物理量検出手段と、
乱数である第3の信号を出力する信号源と、
前記第3の信号に基づいて、関数形設定信号を出力する関数形設定手段と、
複数の関数を有し、前記関数形設定信号に基づいて前記複数の関数の中から所定の関数を選択し、前記所定の関数で前記第1の信号の関数値を計算して第2の信号を出力する関数計算手段と、
前記第1の信号と前記第2の信号と前記第3の信号とを多重化して出力する信号多重化手段と、
を有することを特徴とする被認証装置。 - 前記信号多重化手段は、前記第1の信号及び前記第2の信号、又は前記第1の信号、前記第2の信号及び前記第3の信号の個々の成分を所定の規則に従って相互に入れ替えて配置することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載の被認証装置。
- 前記信号多重化手段は、前記第1の信号及び前記第2の信号、又は前記第1の信号、前記第2の信号及び前記第3の信号に加えて、ダミー信号を更に多重化することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの請求項に記載の被認証装置。
- 前記被認証装置は電池パックであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかの請求項に記載の被認証装置。
- 被認証装置から送られてきた多重化信号を入力し、電池パック内の電圧、温度、電流、及び残容量の少なくとも1つを含む被認証となる物理量に基づいて導出された第1の信号と、前記第1の信号に基づいて所定の関数により導出された第2の信号とに分離する信号分離手段と、
正当な前記被認証装置が有する関数と同一の関数を有し、前記第1の信号に基づいて前記関数の値を計算し、出力する関数計算手段と、
前記電池パック内の電圧、温度、電流の少なくとも一つの物理量を測定し、及び/又は前記電池パックの残容量の物理量を算出して、前記第1の信号と実質的に同一の信号である物理量検出信号を出力する物理量検出手段と、
前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内であり且つ前記第2の信号と前記関数値とが同一であれば前記電池パックとの接続を許可し、前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内でなく又は前記第2の信号と前記関数値とが同一でなければ前記電池パックとの接続を禁止する比較手段と、
を有し、
前記第1の信号と前記第2の信号の両方を用いて、前記電池パックを認証することを特徴とする認証装置。 - 被認証装置から送られてきた多重化信号を入力し、検出した物理量に基づいて導出された第1の信号と、前記第1の信号に基づいて所定の関数により導出した第2の信号とに分離する信号分離手段と、
正当な前記被認証装置が有する関数の逆関数を有し、前記第2の信号に基づいて前記逆関数値を計算し、出力する関数計算手段と、
物理量を測定し、前記第1の信号と実質的に同一の信号である物理量検出信号を出力する物理量検出手段と、
前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内であり且つ前記第1の信号と前記逆関数値とが同一であれば被認証装置との接続を許可し、前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内でなく又は前記第1の信号と前記逆関数値とが同一でなければ被認証装置との接続を禁止する比較手段と、
を有することを特徴とする認証装置。 - 被認証装置から送られてきた多重化信号を入力し、検出した物理量に基づいて導出された第1の信号と、第3の信号と、前記第1の信号に基づいて選択された関数に前記第3の信号を入力して導出した第2の信号とに分離する信号分離手段と、
前記第1の信号に基づいて前記被認証装置と同一の関数を選択し、その関数で前記第3の信号の関数値を計算して、出力する関数計算手段と、
物理量を測定し、前記第1の信号と実質的に同一の信号である物理量検出信号を出力する物理量検出手段と、
前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内であり且つ前記第2の信号と前記関数値とが同一であれば被認証装置との接続を許可し、前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内でなく又は前記第2の信号と前記関数値とが同一でなければ被認証装置との接続を禁止する比較手段と、
を有することを特徴とする認証装置。 - 被認証装置から送られてきた多重化信号を入力し、検出した物理量に基づいて導出された第1の信号と、第3の信号と、前記第1の信号に基づいて選択された関数に前記第3の信号を入力して導出した第2の信号とに分離する信号分離手段と、
複数の逆関数を有し、前記第1の信号に基づいて前記第2の信号が導出された関数の逆関数を選択し、その逆関数で前記第2の信号の逆関数値を計算して、出力する関数計算手段と、
物理量を測定し、前記第1の信号と実質的に同一の信号である物理量検出信号を出力する物理量検出手段と、
前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内であり且つ前記第3の信号と前記逆関数値とが同一であれば被認証装置との接続を許可し、前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内でなく又は前記第3の信号と前記逆関数値とが同一でなければ被認証装置との接続を禁止する比較手段と、
を有することを特徴とする認証装置。 - 被認証装置から送られてきた多重化信号を入力し、検出した物理量に基づいて導出された第1の信号と、第3の信号と、前記第3の信号に基づいて選択された関数に前記第1の信号を入力して導出した第2の信号とに分離する信号分離手段と、
前記第3の信号に基づいて前記被認証装置と同一の関数を選択し、その関数で前記第1の信号の関数値を計算して、出力する関数計算手段と、
物理量を測定し、前記第1の信号と実質的に同一の信号である物理量検出信号を出力する物理量検出手段と、
前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内であり且つ前記第2の信号と前記関数値とが同一であれば被認証装置との接続を許可し、前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内でなく又は前記第2の信号と前記関数値とが同一でなければ被認証装置との接続を禁止する比較手段と、
を有することを特徴とする認証装置。 - 被認証装置から送られてきた多重化信号を入力し、検出した物理量に基づいて導出された第1の信号と、第3の信号と、前記第3の信号に基づいて選択された関数に前記第1の信号を入力して導出した第2の信号とに分離する信号分離手段と、
複数の逆関数を有し、前記第3の信号に基づいて前記第2の信号が導出された関数の逆関数を選択し、その逆関数で前記第2の信号の逆関数値を計算して、出力する関数計算手段と、
物理量を測定し、前記第1の信号と実質的に同一の信号である物理量検出信号を出力する物理量検出手段と、
前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内であり且つ前記第1の信号と前記逆関数値とが同一であれば被認証装置との接続を許可し、前記物理量検出信号と前記第1の信号との差が所定の範囲内でなく又は前記第1の信号と前記逆関数値とが同一でなければ被認証装置との接続を禁止する比較手段と、
を有することを特徴とする認証装置。 - 前記被認証装置は2次電池を含む電池パックであって、前記電池パックが正当であれば前記電池パックの2次電池から電力を供給され及び/又は前記電池パックの2次電池を充電する電子装置であることを特徴とする請求項7から請求項12のいずれかの請求項に記載の認証装置。
- 請求項1に記載の前記被認証装置と請求項7又は請求項8に記載の前記認証装置とを有し、又は請求項2に記載の前記被認証装置と請求項9又は請求項10に記載の前記認証装置とを有し、又は請求項3に記載の前記被認証装置と請求項11又は請求項12に記載の前記認証装置とを有することを特徴とする認証システム。
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