WO2012086412A1 - リーダライタ機能付き機器及びｒｆｉｄタグ付き物品 - Google Patents

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WO2012086412A1
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reader
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伸郎 池本
白木　浩司
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株式会社村田製作所
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    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the present invention relates to a device with a reader / writer function and an article with an RFID tag used in an RFID (Radio Frequency Identification) system.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the RFID tag includes a wireless IC chip (semiconductor element) that stores predetermined information and processes predetermined wireless signals, and an antenna that transmits and receives high-frequency signals.
  • Patent Document 1 describes an object to be accessed including a non-contact IC module having a semiconductor element and a radio communication antenna, in which one radio communication antenna is provided over two surfaces of the object to be accessed. Yes. Since this antenna is bent along the corners of the two surfaces, the direction facing the reader / writer with the highest sensitivity is unclear and cannot be pinpointed. Further, the antenna is bent at 90 °, and the antenna substrate is required to be flexible.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus with a reader / writer function and an RFID tag-attached article that can be sensitively opposed to the antenna of the other party that is the object of wireless communication, and can be employed either as a flexible or rigid antenna board. It is to provide.
  • the reader / writer function-equipped device includes a reader / writer antenna of an RFID system arranged on the housing such that a normal line of a formation surface of the antenna faces a corner of the housing, It is characterized by.
  • the RFID tag-attached article according to the second aspect of the present invention is configured so that the RFID tag antenna responding to the reader / writer of the RFID system is attached to the casing so that the normal of the formation surface of the antenna faces the corner of the casing. It is arranged.
  • an antenna has sensitivity in the normal direction of its formation surface. Therefore, in the device with a reader / writer function and the RFID tag-attached article, the antenna is formed on the casing so that the normal of the antenna forming surface faces the corner of the casing. If it is close to the antenna of the other party, it can be pinpointed with high sensitivity. Further, since the antenna is formed on a single plane, the antenna substrate may be flexible or rigid, and the selection range of the substrate material is widened.
  • the antenna can be opposed with high sensitivity to the antenna of the other party that is the object of wireless communication, and either flexible or rigid can be adopted as the antenna substrate.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the apparatus with a reader / writer function which is 1st Example. It is a perspective view which shows the use condition of the apparatus with a reader / writer function which is the said 1st Example.
  • (A), (B), (C) is a perspective view showing various shapes of the antenna of the device with a reader / writer function according to the first embodiment. It is a perspective view which shows the apparatus with a reader / writer function which is 2nd Example. It is a perspective view which shows the apparatus with a reader / writer function which is 3rd Example. It is a perspective view which shows the use condition of the apparatus with a reader / writer function which is the said 3rd Example.
  • the device 1A with a reader / writer function according to the first embodiment is used for a UHF band RFID system.
  • a device having a reader / writer function of an RFID system is added to a mobile phone.
  • the triangular antenna 10 is arranged on the casing 2 so that the normal H of the antenna forming surface faces the corner 3 of the casing 2.
  • the antenna 10 is formed in a loop shape so as to wrap around the inner surface of the corner 3, and both ends are coupled to a reader / writer main body (including an RF signal processing circuit) (not shown) built in the housing 2. Yes.
  • the loop antenna is disposed in the casing so that the winding axis of the loop antenna faces the corner of the casing. When the loop antenna is viewed in plan, its diameter is equal to or less than the thickness of the casing.
  • the device 1 ⁇ / b> A with the reader / writer function is wireless when the antenna 10 is electromagnetically coupled to the RFID tag 20 in a state where the corner 3 (that is, the antenna 10) is in close proximity to the RFID tag 20.
  • the antenna 10 and the antenna on the RFID tag 20 side are in close proximity communication by covering the device 1A so that the corner 3 of the housing 2 is close to the RFID tag 20.
  • the RFID tag 20 is composed of two coiled antennas 21A and 21B and a wireless IC chip 22 as shown in FIG.
  • the wireless IC chip 22 has a function of processing a high-frequency signal and is configured as a silicon semiconductor integrated circuit chip.
  • the wireless IC chip 22 includes a clock circuit, a logic circuit, a memory circuit, and the like, and stores necessary information.
  • the antennas 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B are formed by winding a conductor in a coil shape, and one end of each is connected to the input / output terminal electrode of the wireless IC chip 22 and the other end is connected to each other.
  • These antennas 21A and 21B are arranged at positions where their winding axes are different in plan view, and the winding directions are the same.
  • the magnetic flux passes through the coiled antennas 21A and 21B, whereby a current flows through the antennas 21A and 21B. That is, the antenna 10 and the antennas 21A and 21B are electromagnetically coupled. This current is supplied to the wireless IC chip 22 to operate the wireless IC chip 22.
  • the response signal from the wireless IC chip 22 is radiated from the antennas 21A and 21B to the antenna 10, and the high-frequency signal is read by the reader / writer body.
  • the antenna 10 has sensitivity in the direction of the normal H of the formation surface, and is arranged in the vicinity of the corner in the housing 2 so that the normal H of the antenna formation surface faces the corner 3 of the housing 2. Therefore, if the corner 3 is brought close to the RFID tag 20, it can be pinpointed with high sensitivity.
  • “so as to face the corner of the housing ...” is not limited to the mode in which the normal line H passes through the apex of the corner, but the normal to the main surface and side surface of the housing.
  • the angle ⁇ formed by the line H may be 0 ⁇ ⁇ 90 °.
  • the antenna 10 may have a triangular shape as shown in FIG. 3A, a rectangular shape as shown in FIG. 3B, or a circular shape as shown in FIG.
  • the shape itself is arbitrary as long as it can be electromagnetically coupled to the antennas 21A and 21B of the RFID tag 20.
  • angular part 3 may be cut off.
  • the configurations and shapes of the antennas 21A and 21B of the RFID tag 20 are also arbitrary. Further, since the antenna 10 is formed on one plane, it is easy to manufacture the antenna 10 itself.
  • the device 1B with a reader / writer function according to the second embodiment is provided with the antenna 10 having various shapes shown in FIG. 3 on the substrate 11, and the substrate 11 (antenna 10) is normal to the formation surface. It is arranged on the casing 2 so that H faces the corner 3 of the casing 2.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the effects thereof are the same as those of the first embodiment.
  • the antenna 10 may be formed on the surface of the substrate 11 or inside, and the antenna 10 is formed on a single plane. Therefore, the substrate 11 may be flexible or rigid, and the selection range of the material is widened. . Further, if the antenna 10 is formed on the substrate 11, the arrangement on the housing 2 is facilitated.
  • the normal H of the formation surface of the antenna 10 is concentrated on the four surfaces of the housing 2 (upper surface, lower surface, and two adjacent side surfaces). It arrange
  • the other configurations are the same as those of the first embodiment, and the operation and effects thereof are also the same as those of the first embodiment.
  • communication with the RFID tag 20 is possible by pinpointing the corner portion (ridge line portion) 4 so as to oppose and approach the RFID tag.
  • communication is possible even if any of the adjacent side surfaces is brought close to the RFID tag 20.
  • the RFID tag-equipped article 5A is a mobile phone, for example, and is an RFID tag that transmits and receives high-frequency signals by electromagnetic coupling with an antenna 15 (see FIG. 8) of a reader / writer.
  • the antenna 6 is arranged on the housing 6 so that the normal H of the antenna formation surface faces the corner 7 of the housing 6.
  • the RFID tag that responds to the reader / writer is the tag 20 shown in FIG. 3, and its antennas are coiled antennas 21A and 21B.
  • the antennas 21A and 21B may be wound only for one turn.
  • the RFID tag-equipped article 5 ⁇ / b> A is wireless when the antennas 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B of the RFID tag 20 are electromagnetically coupled to the antenna 15 in a state where the corner portion 7 is closely opposed to the antenna 15 of the reader / writer.
  • the operational effects of the fourth embodiment are basically the same as those of the first embodiment.
  • the RFID tag-attached article 5A is not limited to a device such as a mobile phone, but may be various articles to be managed by a reader / writer.
  • the RFID tag-equipped article 5B has the RFID tag 20 provided at a plurality of corners 7 of the housing 6, and each RFID tag 20 has an antenna forming surface. It arrange
  • FIG. Each of the plurality of RFID tags 20 stores different information. Since each RFID tag 20 can communicate with the reader / writer in close proximity, even if a plurality of RFID tags 20 are arranged in one housing 6, there is no erroneous communication.
  • the RFID tag 20 of the article with the RFID tag 5C according to the sixth embodiment has four normal surfaces H (upper surface, lower surface, and two adjacent side surfaces) of the RFID tag 20 where the normal line H of the antenna formation surface. ) Are arranged in the housing 6 so as to face the corners (ridge line portions) 8 formed in a concentrated manner. That is, the configuration is basically the same as that of the third embodiment.
  • the device with a reader / writer function and the article with an RFID tag according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
  • the configuration and shape of the housing of the device or article, the antenna for the reader / writer, or the antenna of the RFID tag is arbitrary.
  • the antenna 10 may be formed directly inside the housing 2.
  • the reader / writer antenna is not limited to a planar loop antenna, and may be a spiral coil antenna.
  • the RFID tag antenna is not formed by two coils such as 21A and 21B, but may be a single coiled antenna.
  • the configuration and shape of the substrate are also arbitrary.
  • the UHF band RFID system has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be used for an HF band or a higher frequency band RFID system.
  • the present invention is useful for a device with a reader / writer function and an article with an RFID tag, and is particularly excellent in that it can be easily pointed close to a counterpart antenna at a pinpoint.

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Abstract

　無線通信の相手方のアンテナに対して感度よく対向させることができ、アンテナ基板としてフレキシブル又はリジッドのいずれでも採用できるリーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品を得る。　ＲＦＩＤシステムのリーダライタ用アンテナ（１０）を、該アンテナ（１０）の形成面の法線（Ｈ）が筺体（２）の角部（３）を向くように、該筺体（２）に配置したリーダライタ機能付き機器（例えば、携帯電話機）。リーダライタに応答するＲＦＩＤタグのアンテナを、該アンテナの形成面の法線が筺体の角部を向くように、該筺体に配置したＲＦＩＤタグ付き物品（例えば、携帯電話機）。

Description

リーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品
　本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられるリーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品に関する。
　近年、物品の情報管理システムとして、誘導磁界を発生するリーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグとを電磁界を利用した非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。このＲＦＩＤタグは、所定の情報を記憶し、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップ（半導体素子）と、高周波信号の送受信を行うアンテナとを備えている。
　特許文献１には、半導体素子と無線通信用アンテナを有する非接触ＩＣモジュールを備えた被アクセス体であって、一つの無線通信用アンテナを被アクセス体の２面にわたって設けたものが記載されている。このアンテナは２面の角部に沿って折り曲げられているため、リーダライタに対して最も感度よく対向させる方向が判然とせず、ピンポイントで近接させることができない。また、アンテナが９０°に折り曲げられており、アンテナの基板はフレキシブルであることが要求されている。
特開２００１－２０９７６７号公報
　そこで、本発明の目的は、無線通信の対象となる相手方のアンテナに対して感度よく対向させることができ、アンテナ基板としてフレキシブル又はリジッドのいずれでも採用できるリーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品を提供することにある。
　本発明の第１の形態であるリーダライタ機能付き機器は、ＲＦＩＤシステムのリーダライタ用アンテナを、該アンテナの形成面の法線が筺体の角部を向くように、該筺体に配置したこと、を特徴とする。
　本発明の第２の形態であるＲＦＩＤタグ付き物品は、ＲＦＩＤシステムのリーダライタに応答するＲＦＩＤタグのアンテナを、該アンテナの形成面の法線が筺体の角部を向くように、該筺体に配置したこと、を特徴とする。
　一般に、アンテナはその形成面の法線方向に感度を有している。従って、前記リーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品において、アンテナ形成面の法線が筺体の角部を向くように該筺体に配置されているため、筺体の角部を無線通信の対象となる相手方のアンテナに対して近接させれば、感度よくピンポイントで対向させることが可能である。また、アンテナは一平面上に形成されるため、アンテナ基板はフレキシブルであってもリジッドであってもよく、基板材質の選択範囲が広くなる。
　本発明によれば、無線通信の対象となる相手方のアンテナに対して感度よく対向させることができ、アンテナ基板としてフレキシブル又はリジッドのいずれでも採用できる。
第１実施例であるリーダライタ機能付き機器を示す斜視図である。 前記第１実施例であるリーダライタ機能付き機器の使用状態を示す斜視図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）ともに前記第１実施例であるリーダライタ機能付き機器のアンテナの種々の形状を示す斜視図である。 第２実施例であるリーダライタ機能付き機器を示す斜視図である。 第３実施例であるリーダライタ機能付き機器を示す斜視図である。 前記第３実施例であるリーダライタ機能付き機器の使用状態を示す斜視図である。 第４実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品を示す斜視図である。 前記第４実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品の使用状態を示す斜視図である。 第５実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品を示す斜視図である。 第６実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品を示す斜視図である。
　以下、本発明に係るリーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
　（第１実施例、図１～図３参照）
　第１実施例であるリーダライタ機能付き機器１Ａは、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムに利用されるものであり、図１に示すように、例えば、携帯電話にＲＦＩＤシステムのリーダライタ機能を付加したものであり、平面上で三角形状のアンテナ１０がアンテナ形成面の法線Ｈが筺体２の角部３を向くように該筺体２に配置されている。アンテナ１０は角部３の内側面に周回するようにループ状に形成されており、両端部は筺体２に内蔵されている図示しないリーダライタ本体部（ＲＦ信号処理回路を含む）に結合されている。即ち、ループ状アンテナの巻回軸が筺体の角部を向くように、筺体内に配置されている。なお、ループ状アンテナを平面視したとき、その直径は筺体の厚み以下である。
　前記リーダライタ機能付き機器１Ａは、図２に示すように、角部３（即ち、アンテナ１０）をＲＦＩＤタグ２０に近接対向させた状態で、アンテナ１０がＲＦＩＤタグ２０と電磁結合することにより無線通信を行う。より具体的には、筺体２の角部３をＲＦＩＤタグ２０に近接するように機器１Ａをかさすことにより、アンテナ１０とＲＦＩＤタグ２０側のアンテナとを近接通信させる。
　ＲＦＩＤタグ２０は、図３に示すように、二つのコイル状アンテナ２１Ａ，２１Ｂと無線ＩＣチップ２２とから構成されている。無線ＩＣチップ２２は、高周波信号を処理する機能を有し、シリコン半導体集積回路チップとして構成されており、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされている。アンテナ２１Ａ，２１Ｂは、導体をコイル状に巻回したもので、それぞれの一端は無線ＩＣチップ２２の入出力端子電極に接続され、それぞれの他端は互いに接続されている。これらのアンテナ２１Ａ，２１Ｂはそれぞれの巻回軸が平面視で異なる位置に配置され、かつ、巻回方向が同じである。
　リーダライタ機能付き機器１Ａのアンテナ１０から放射された高周波信号が、ＲＦＩＤタグ２０と近接することによって磁束がコイル状アンテナ２１Ａ，２１Ｂを貫通することにより、該アンテナ２１Ａ，２１Ｂに電流が流れる。即ち、アンテナ１０とアンテナ２１Ａ，２１Ｂが電磁結合する。この電流が無線ＩＣチップ２２に供給されて無線ＩＣチップ２２を動作させる。一方、無線ＩＣチップ２２からの応答信号がアンテナ２１Ａ，２１Ｂからアンテナ１０に放射され、その高周波信号はリーダライタ本体で読み取られる。
　アンテナ１０はその形成面の法線Ｈ方向に感度を有しており、アンテナ形成面の法線Ｈが筺体２の角部３を向くように該筺体２内の角部近傍に配置されているため、角部３をＲＦＩＤタグ２０に対して近接させれば、感度よくピンポイントで対向させることが可能である。なお、「筺体の角部を向くように・・・」というのは、法線Ｈが角部の頂点を通っている態様に限定されるわけではなく、筺体の主面や側面に対して法線Ｈのなす角θが０＜θ＜９０°であればよい。
　アンテナ１０の形状は、図３（Ａ）に示すように三角形状であってもよく、図３（Ｂ）に示すような四角形状、図３（Ｃ）に示すような円形状であってもよく、ＲＦＩＤタグ２０のアンテナ２１Ａ，２１Ｂと電磁結合できれば、その形状自体は任意である。また、角部３は切り落とされていてもよい。さらに、ＲＦＩＤタグ２０のアンテナ２１Ａ，２１Ｂの構成、形状も任意である。また、アンテナ１０は一平面上に形成されるため、アンテナ１０自体を作製することは容易である。
　（第２実施例、図４参照）
　第２実施例であるリーダライタ機能付き機器１Ｂは、図４に示すように、図３に示した各種形状のアンテナ１０を基板１１に設け、基板１１（アンテナ１０）をその形成面の法線Ｈが筺体２の角部３を向くように該筺体２に配置したものである。他の構成は前記第１実施例と同様であり、その作用効果も第１実施例と同様である。アンテナ１０は基板１１の表面又は内部に形成してもよく、アンテナ１０は一平面上に形成されるため、基板１１はフレキシブルであってもリジッドであってもよく、材質の選択範囲が広くなる。また、アンテナ１０を基板１１に形成すれば、筺体２への配置が容易になる。
　（第３実施例、図５及び図６参照）
　第３実施例であるリーダライタ機能付き機器１Ｃは、図５に示すように、アンテナ１０をその形成面の法線Ｈが筺体２の四つの面（上面、下面、隣接する２側面）が集中して形成される角部４（この場合は稜線部）を向くように該筺体２に配置したものである。
　本第３実施例において、他の構成は前記第１実施例と同様であり、その作用効果も第１実施例と同様である。第３実施例にあっては、図６に示すように、角部（稜線部）４をＲＦＩＤタグに対向して近接させることで、ＲＦＩＤタグ２０との交信がピンポイントで可能となる。また、隣接するいずれかの側面をＲＦＩＤタグ２０に近接させても交信が可能である。
　（第４実施例、図７及び図８参照）
　第４実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品５Ａは、図７に示すように、例えば、携帯電話であり、リーダライタのアンテナ１５（図８参照）と電磁界結合して高周波信号を送受信するＲＦＩＤタグのアンテナを該アンテナの形成面の法線Ｈが筺体６の角部７を向くように該筺体６に配置したものである。具体的には、リーダライタに応答するＲＦＩＤタグとは図３に示したタグ２０であり、そのアンテナはコイル状アンテナ２１Ａ，２１Ｂである。アンテナ２１Ａ，２１Ｂは１ターン巻回されているだけであってもよい。
　このＲＦＩＤタグ付き物品５Ａは、図８に示すように、角部７をリーダライタのアンテナ１５に近接対向させた状態で、ＲＦＩＤタグ２０のアンテナ２１Ａ，２１Ｂがアンテナ１５と電磁結合することにより無線通信を行う。本第４実施例の作用効果は前記第１実施例と基本的には同様である。
　なお、ＲＦＩＤタグ付き物品５Ａは、携帯電話などの機器だけでなく、リーダライタにより管理の対象となる様々な物品であってよい。
　（第５実施例、図９参照）
　第５実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品５Ｂは、図９に示すように、前記ＲＦＩＤタグ２０を筺体６の複数の角部７に設けたもので、それぞれのＲＦＩＤタグ２０はアンテナの形成面の法線が角部７を向くように配置されている。複数のＲＦＩＤタグ２０はそれぞれ異なる情報をメモリしている。それぞれのＲＦＩＤタグ２０はリーダライタと近接した状態で交信が可能であるため、一つの筺体６に複数のＲＦＩＤタグ２０が配置されていても誤って交信することはない。
　（第６実施例、図１０参照）
　第６実施例であるＲＦＩＤタグ付き物品５Ｃは、図１０に示すように、前記ＲＦＩＤタグ２０をそのアンテナの形成面の法線Ｈが筺体６の四つの面（上面、下面、隣接する２側面）が集中して形成される角部（稜線部）８を向くように該筺体６に配置したものである。つまり、前記第３実施例と基本的には同様に構成されている。
　（他の実施例）
　なお、本発明に係るリーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
　特に、機器や物品の筺体、リーダライタ用アンテナあるいはＲＦＩＤタグのアンテナの構成、形状は任意である。例えば、アンテナ１０を筺体２の内側に直接形成してもよい。また、リーダライタ用アンテナは平面ループ状アンテナに限定されるものではなく、スパイラルコイル状のアンテナであっても構わない。ＲＦＩＤタグのアンテナについても、２１Ａ，２１Ｂのような二つのコイルで形成したものでなく、一つのコイル状の巻回のアンテナであってもよい。アンテナを基板に設ける場合、該基板の構成、形状も任意である。
　また、前記実施例では、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムを例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＨＦ帯又はそれ以上の高周波帯域のＲＦＩＤシステムに用いることもできる。
　以上のように、本発明は、リーダライタ機能付き機器及びＲＦＩＤタグ付き物品に有用であり、特に、ピンポイントで相手方のアンテナに近接対向させることが容易である点で優れている。
　１Ａ～１Ｃ…リーダライタ機能付き機器
　２…筺体
　３，４…角部
　５Ａ～５Ｃ…ＲＦＩＤタグ付き物品
　６…筺体
　７，８…角部
　１０…リーダライタ用アンテナ
　２０…ＲＦＩＤタグ
　２１Ａ，２１Ｂ…タグアンテナ
　２２…無線ＩＣチップ

Claims (5)

  1. 　ＲＦＩＤシステムのリーダライタ用アンテナを、該アンテナの形成面の法線が筺体の角部を向くように、該筺体に配置したこと、を特徴とするリーダライタ機能付き機器。
  2. 　前記アンテナはループ状をなしていること、を特徴とする請求項１に記載のリーダライタ機能付き機器。
  3. 　前記アンテナは基板に形成されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリーダライタ機能付き機器。
  4. 　ＲＦＩＤシステムのリーダライタに応答するＲＦＩＤタグのアンテナを、該アンテナの形成面の法線が筺体の角部を向くように、該筺体に配置したこと、を特徴とするＲＦＩＤタグ付き物品。
  5. 　前記アンテナは機器筺体の複数の角部に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグ付き物品。
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