JPH07140897A - オフライン端末による携帯用オブジェクトの認証方法、携帯物品、及び対応する端末 - Google Patents

オフライン端末による携帯用オブジェクトの認証方法、携帯物品、及び対応する端末

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JPH07140897A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 暗号を含まず、かつ携帯用オブジェクトの処
理回路によってモジュール乗算を行わしめる必要なくオ
フライン端末によって携帯用オブジェクトを確証する方
法を提供する。 【構成】 本発明は、オフライン端末（１）によって伝
送される一次値（Ｑｉ）の関数である二次値（Ｒｘ）を
供給するのに適した処理回路（４）を含むオフライン端
末（１）による携帯用オブジェクト（２）の認証方法に
関する。本発明によれば、端末の中に一連の一次値（Ｑ
ｉ）と一連の制御値（Ｕｉ）を集める認証テーブル
（５）を配置し、各制御値は本物の携帯用オブジェクト
の処理回路によって計算された二次値（Ｒｘ）から片方
向関数によって変換されたものであり、携帯用オブジェ
クトを端末に接続すると、前記のテーブルの一次値（Ｑ
ｉ）の１つを携帯用オブジェクトに伝送し、片方向関数
を携帯用オブジェクトから受けとった二次値（Ｒｘ）に
適用し、そして得られた結果をテーブルの該当制御値
（Ｕｉ）と比較する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オフライン端末による
携帯用オブジェクトの認証方法、並びに携帯物品さらに
同方法の実施を可能にする端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】中央機構に接続されることなく携帯用オ
ブジェクトを認証できる端末は、オフライン端末によっ
て理解される。
【０００３】情報技術的方法による財物またはサービス
の配達が常に増加発展していることは周知である。ネッ
トワークによって供給される財物またはサービスへのア
クセスは、携帯用オブジェクト、一般には認可された機
関から交付された記憶カードが接続される端末によって
許可される。財物またはサービスにアクセスできるよう
にする前に、各端末は認可された機関によって交付され
ていない携帯用オブジェクトを排除するために、その端
末に接続される携帯用オブジェクトを承認することが必
要である。
【０００４】１つの周知の認証方法は、オンラインで認
証を行うように中央認証機関に各端末を接続することか
ら成り、したがってこの中央認証機関は、認可された機
関によって交付されたものではないオブジェクトを認証
させようとする不正行為者に対してすべてのアクセスを
妨げるように保護されている。このような手法は、端末
と中央認証機関との間で常に機能しなければならない通
信ネットワークが莫大となるために、いつも極めてコス
ト高となる。
【０００５】認証のコストを最小化するために、端末を
オフラインにすることが多く、こうして各端末で認証処
理を可能にする方法を実施する。
【０００６】
【課題を解決しようとする課題】オフライン端末による
認証方法は現在２通りが知られている。第１の方法によ
れば、端末は暗号を含み、この暗号を実施するアルゴリ
ズムを活用する。しかし、端末は不正行為に対して完全
な方法で保護することが困難な場所で実施されるこを目
的とし、不正行為者による暗号の発見は、同じ暗号を有
する別の端末によって認証される携帯用オブジェクトを
作成する可能性を不正行為者に与えることになる。した
がって、暗号を効果的に保護するために、コストのかか
る手段を実施することが必要になる。
【０００７】第２の周知の方法によれば、オフライン端
末はアクセス可能なコードを含むが、従って携帯用オブ
ジェクトの中にモジュール乗算を使用する暗号化アルゴ
リズムを搭載する必要があり、このことは一般にコスト
が高すぎる処理回路を携帯用オブジェクトに配置するこ
とを意味する。
【０００８】本発明の目的は、暗号を含まず、かつ携帯
用オブジェクトの処理回路によってモジュール乗算を行
わしめる必要なくオフライン端末によって実施すること
のできる方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的実現の見地か
ら、本発明によれば、オフライン端末によって伝送され
る一次値の関数である二次値を供給するのに適した処理
回路を含む携帯用オブジェクトを前記のオフライン端末
によって認証する方法であって、前記の端末の中に一連
の一次値と一連の制御値を集める認証テーブルを配置
し、各制御値は、本物の携帯用オブジェクトの処理回路
によって計算された二次値から片方向関数によって変換
されたものであり、携帯用オブジェクトを端末に接続す
ると前記のテーブルの一次値の１つを携帯用オブジェク
トに伝送し、片方向関数を携帯用オブジェクトから受け
とった二次値に適用し、そして得られた結果をテーブル
の該当制御値と比較すること、を特徴とする前記の認証
方法を提唱する。
【００１０】
【作用】こうして、このテーブルにアクセスしようとす
る不正行為者にとっては、片方向関数による二次値の変
換値がテーブルの制御値と同じになるように、携帯用オ
ブジェクトによって供給されるべき二次値を制御値から
決定することは不可能となる。
【００１１】本発明はまた、前記の方法を実施するのに
適した携帯用オブジェクト及び端末にも関する。
【００１２】本発明による携帯用オブジェクトは、外部
リーディング・アクセス不能で認証暗号（Ｋ）を含むメ
モリと処理回路を含み、またこの携帯用オブジェクト
は、暗号（Ｋ）とオブジェクトが導入される端末によっ
てオブジェクトに伝送される一次値（Ｑｉ）との関数で
ある二次値（Ｒｉ）を供給するために対称ディジタル化
アルゴリズムを使用することを特徴とする。
【００１３】本発明による端末に関しては、これは一連
の一次値（Ｑｉ）と一連の制御値（Ｕｉ）、端末に接続
された携帯用オブジェクトを認証する場合に受けとられ
た二次値（Ｒｉ）に適用するのに適した装置、片方向関
数（ｆ）、及び得られた結果とテーブルの該当制御値と
の比較器を含む。
【００１４】本発明の他の特性と利点は、本発明による
方法の各種バージョンを下記の添付図を参照して説明し
た記述によって明らかにされよう。
【００１５】
【実施例】図１では、本発明による方法の目途は、全般
的に１で示すオフライン端末による全般的に２で示す携
帯用オブジェクトの認証を可能にすることであり、この
携帯用オブジェクトは外部リーディング・アクセス不能
メモリ３を含み、さらに認証暗号Ｋと処理回路４を含
み、この処理回路は、暗号Ｋの関数である二次値Ｒｉと
端末によって伝送される一次値Ｑｉを供給するために、
その分野では周知方法で対称ディジタル化アルゴリズム
を、そしてさらに一般的にはスクランブル化アルゴリズ
ムを含む。本発明の第１変形実施例では、暗号Ｋは端末
に接続できるすべての携帯用オブジェクトについて同一
である。
【００１６】一連の説明の中では、一次値Ｑｉを語「質
問」によって指定し、二次値Ｒｉは語「返答」によって
指定することにする。
【００１７】限定されない例として、対称ディジタル化
アルゴリズムは例えば質問Ｑｉに対する返答が式Ｒｉ＝
ＤＥＳＫ（Ｑｉ）で与えられるように、DATA ENCRYPTIO
N STANDARD（データ暗号化規格）すなわちＤＥＳの略記
で周知のアルゴリズムにすることができる。
【００１８】さらに、端末１の中に一連の質問Ｑ１、Ｑ
２、・・・Ｑｉ・・・、Ｑｎ及び制御値Ｕ１、Ｕ２、・
・・Ｕｉ・・・、Ｕｎを含むテーブル５を置くが、制御
値Ｕ１、Ｕ２、・・・Ｕｉ・・・、Ｕｎは、本物の携帯
用オブジェクトの処理回路によって計算された返答Ｒ
１、Ｒ２、・・・Ｒｉ・・・、Ｒｎの片方向関数による
変換数値である。従ってＵｉ＝ｆ（Ｒｉ）となる。片方
向関数ｆは例えば２乗モジュロｍであり、ここでｍは秘
密保持された２つの大きな素数の積である。質問Ｑｉに
ついては制御値は次のようになる。
【００１９】Ｕｉ＝（Ｒｉ）２モジュロｍ これについて、片方向関数は特別の情報なしに一方向に
計算されることができるが、逆の方法に計算されること
はできない関数であることが想起される。上記の例では
実際には、Ｒｉがわかっているので（Ｒｉ）２モジュロ
を計算することは可能であるが、Ｕｉのみを知ってＲｉ
を決定することは不可能である。
【００２０】本発明による方法では、制御値は、本物の
携帯用オブジェクトによって与えられたいろいろな返答
への片方向関数を、テーブルに含まれるために準備され
ているいろいろな質問に次々に適用して、認可された機
関によって計算され、それから、一組の質問と制御値は
端末のテーブルに装荷される。各端末は、それに固有の
質問Ｑ１、・・・、Ｑｎを持つことができる。
【００２１】さらに、端末１は処理回路６を有し、この
処理回路は、認証されるべき携帯用オブジェクトが端末
に接続されて１つの質問Ｑｉがそれに伝達されると、そ
の携帯用オブジェクトによって与えられる返答Ｒｘに同
じ片方向関数を適用する。端末１はまた比較器７を含
み、この比較器は、テーブルの質問Ｑｉに対応する制御
値Ｕｉを、携帯用オブジェクトに伝達される質問Ｑｉに
応答して携帯用オブジェクトによって与えられる返答Ｒ
ｘの片方向関数による変換値と比較する。
【００２２】接続された携帯用オブジェクトが本物であ
る場合には、返答ＲｘはＲｉと同じであり、従ってその
片方向関数による変換値はＵｉと同じである。そして端
末は問題の携帯用オブジェクトと連絡を保って所定の動
作に進む。これとは反対に携帯用オブジェクトが本物で
ない場合には、返答ＲｘはＲｉと同じではなく、その結
果、片方向関数による変換値は制御値Ｕｉとは異なり、
この携帯用オブジェクトは排除される。これについて、
テーブル５へのアクセスは公開にすることができ、端末
の中に返答Ｒ１、Ｒ２、・・・Ｒｉ・・・、Ｒｎを含む
テーブルを含めることは幻想を抱かせるものである、と
留意されたい。それは、暗号Ｋも対称処理回路も含まな
い携帯用オブジェクトであるが、全く単純には端末によ
って問題Ｑｉを伝送するときに返答Ｒｉを端末に伝送す
るようにテーブル５と同じテーブルを作製することは、
不正行為者にとっては容易であるからである。また、返
答Ｒｉの決定は関数Ｕｉ＝ｆ（Ｒｉ）を逆転させること
は可能であると想定するので、返答Ｒｉの値を見出だす
ことは、テーブル５にアクセスしようとする不正行為者
には不可能であること、に留意されたい。これについ
て、片方向関数ｆは完全に片方向の関数にすることがで
きること、すなわち関数ｆの逆である計算可能な関数、
つまりｆが２乗モジュロｍである前述の例におけるよう
に、いくつかのパラメータが知られていると逆転可能で
あるが、これらのパラメータは端末には含まれていない
ために実際にはありえないような関数は、実際に存在し
ないことに留意されたい。
【００２３】端末１のアクセス可能な性質が理由で、本
発明による方法の最も簡単なバージョンは、テーブル５
を参照するのみでなく、気づかれることなくこれを変更
することのできる人物に対して研究された安全性を保証
することはできない。このような人物にとっては、一方
では端末によって伝送される質問に対する返答を伝達す
る何らかのアルゴリズムを有する不正携帯用オブジェク
トを製造し、他方では端末のテーブル５の制御値を、こ
れらの制御値が不正携帯用オブジェクトによって供給さ
れた返答に片方向関数を適用した結果になるように、変
更することは実際に可能である。比較器７による比較の
結果は実際にこの場合には満足できるものとして考えら
れ、したがって、これは端末によって制御される動作に
進む。このような不正を避けるために、図２に示す本発
明によるさらに複雑精巧化されたバージョンを準備す
る。
【００２４】この本発明の第２バージョンでは、端末
は、前述のように一連の質問と一連の制御値を含むのみ
ならず、この他に、質問と該当制御値との組合せの非対
称解読機能による変換値である一連の符号定数Ｓ１、Ｓ
２、・・・Ｓｉ・・・Ｓｎを含むテーブル５を有する。
質問Ｑｉが例えば６４ビットの連続であり、該当制御値
Ｕｉが例えば１２８ビットの１組であれば、例えばＱｉ
ＵｉＱｉＵｉの順序に従って質問と制御値を続けて２回
並べて質問と制御値の組合せを作り、それから認証テー
ブル５に入れるべき該当符号定数Ｓｉを決定するため
に、認可された機関が非対称解読機能をこの組合せに適
用する。非対称解読機能は例えば、こうして作られた組
合せの平方根モジュロｍである。この平方根モジュロｍ
は、端末にどうしても入れられないパラメータを知って
いるときにのみ決定されることができる。
【００２５】カードを認証するときには、一方では本発
明の方法の簡略バージョンについて記載した手順を適用
し、それから返答が満足できる場合には、端末で処理回
路８及び処理回路９を使って前記の組合せＱｉＵｉＱｉ
Ｕｉを実行し、さらに符号定数Ｓｉに対して、符号定数
Ｓｉの値を決定するために認可された機関によって使用
された非対称解読機能の逆関数を適用し、それから比較
器１０で、処理回路８によって実行された組合せと処理
回路９による符号定数Ｓｉの変換値とを比較する。ここ
で、この逆非対称関数いわゆる前記の例における平方根
モジュロｍは直接非対象解読関数を適用するために必要
であったパラメータを知る必要はない、ということに留
意されたい。したがって、不正行為者によって気付かれ
る可能性のある端末によるこの逆関数の実現は、この不
正行為者に対して、符号定数が制御値と矛盾がないよう
に制御値と同時に導入すべき符号定数を決定できないよ
うにする。特に、予測されていたように不正行為者が贋
のカードを作り、最初の比較が満足されるように該当制
御値を偽造する場合には、第２の比較が同様に満足され
るように制御値に結び付くべき符号定数を決定すること
は、不正行為者にとっては不可能となる。したがって方
法のセキュリティは、本発明の最も簡単なバージョンに
対して改善される。
【００２６】端末のテーブル５を変更はしないが、一時
的に認証カードを取得して、テーブルの質問をすべて次
々に伝送し、片方向関数を適用する前に携帯用オブジェ
クトによって伝送された返答Ｒｉを端末に通すことは、
不正行為者にはやはり可能である。すべての返答が整う
と、返答Ｒｉを質問Ｑｉに単に結び付けるテーブルを含
み、質問Ｑｉが端末によって発せられる度に返答Ｒｉを
端末に伝送する贋の携帯用オブジェクトを作成すること
は、不正行為者にとってはやはり可能である。この不正
行為に対抗するために、本発明によって２つの解決法が
企てられる。
【００２７】第１の解決法は、端末に接続することので
きる携帯用オブジェクトの数に対して非常に多い数の質
問をテーブルが含んでいるときに使用できるもので、こ
の解決法によれば、該当質問がいったん携帯用オブジェ
クトに伝送された後にテーブルの完全な１行が消され
る。したがって質問に対する返答を傍受しようとする不
正行為者は、同じ質問が新たに伝送されない限りこれら
の質問を使用することができない。これについて、テー
ブル５を入れ替えるかまたは変更するために遠隔通信線
によって認可された機関の中央機構に規則的かつ几帳面
に、端末を接続することが好ましい、ということに留意
されたい。端末が極めて頻繁にアクセス要求を受けとる
場合には、数千の行を含むテーブル５を準備することが
できる。
【００２８】図３に示す第２の解決法によれば、テーブ
ルの各質問にテーブルの記号表示Ｉｔを含める。例え
ば、質問が６４ビットの１組から成るときには、各質問
の最初の１０ビットは同じものであり、テーブルの記号
表示を構成する。したがって各質問ＱｉはＩｔＰｉの形
となり、ここでＰｉだけが質問によって変わる。したが
ってネットワークの各端末は、他の端末の異なった記号
表示を有するテーブルを含む。さらに、携帯用オブジェ
クトのメモリ１１の中に各テーブルまたは最後の１０テ
ーブル、または端末に接続されると携帯用オブジェクト
に伝送される質問を有する最も頻繁なテーブルの記号表
示を記憶し、そして記憶された各記号表示に、記号表示
を含む質問が携帯用オブジェクトに伝送される度に増分
を行うカウンタ１２を関連させる。その上に、限界値が
携帯用オブジェクトのメモリ１３の中に記憶され、カウ
ンタ１２の値は、質問が処理回路４に伝送される度に比
較器１４によって限界値と比較される。カウンタが記憶
された限界値に達すると、携帯用オブジェクトの処理回
路４は携帯用オブジェクトが該当端末の質問にこれ以上
返答しないように遮断される。こうして、不正行為者に
対してテーブルのすべての質問の取得を禁止し、そして
端末によって伝送される質問の確率的性格を考慮に入れ
て、端末による贋のカードの認証という危険性を最小に
する。この場合、テーブルの寸法は前記の例よりも小さ
く、例えば、１０の質問の１つの限界値を有する１００
行を持つテーブルを準備することができる。この場合、
記号表示も含めてかなり高いテーブル変更頻度を準備す
ることが好ましい。
【００２９】携帯用オブジェクトの回路の遮断を引き起
こす限界値に達することを避けるために、慎重な不正行
為者は、毎回複数のテーブルの各々に限界値以下の行数
を取り込んで、いろいろな記号表示を含む複数のテーブ
ルを混合し、こうして構成された新しいテーブルの質問
に対する返答のすべてを得るようにすることができる。
図４に示す本発明のこの態様の変形によれば、質問の各
々の中のみならずテーブルのメモリ１５の中にも、テー
ブルの記号表示の記憶が準備され、そして質問を携帯用
オブジェクトに伝送する前に、比較器１６によって質問
の部分Ｉｘをテーブルの記号表示Ｉｔと比較して、この
メモリが含むテーブルの記号表示が問題のテーブルに実
際に該当することを確認する。異常が確認された場合に
は、端末は動作を停止し、検査を行うべく、認可された
機関のもとで警報が発せられる。
【００３０】携帯用オブジェクトのメモリ飽和を避ける
ために、テーブルを変更するときには携帯用オブジェク
トのカウンタをゼロに戻すことが好ましい。このために
例えば、決まった日付にいろいろな端末のテーブルの変
更を実施し、携帯用オブジェクトの中にカウンタをゼロ
化した日付を記憶する。こうして携帯用オブジェクトが
端末に接続される度に、カウンタの最終ゼロ化の日付が
テーブルの最終変更の前であるかどうかを検査し、そし
てこの場合に、該当記号表示を排除して携帯用オブジェ
クトのカウンタをゼロに戻すことが可能である。
【００３１】他の実施変形例によれば、いろいろな暗号
を含む携帯用オブジェクトの認証を可能にするための、
それぞれが１つの暗号に関連する複数の異なったテーブ
ルを備えた端末を準備することができる。したがって各
携帯用オブジェクトは、前記の方法が正しく進行できる
ように、その認証に役立つべきテーブル識別手段を含む
ことになる。接続されると、携帯用オブジェクトは端末
にその暗号に関連するテーブル識別手段を伝送し、した
がって認証の次の動作は前記の本発明による方法と一致
する。
【００３２】テーブルの記号表示の利用に関する本発明
の態様を本発明による方法の基礎バージョンに関連させ
て説明したが、さらにまた、この態様を複数のテーブル
を有する複雑精巧化されたバージョンと関連させて準備
することもできる。
【００３３】もちろん、本発明は説明されたいろいろな
バージョンに限定されることはなく、特許請求の範囲で
定義されるように、本発明の範囲を逸脱することなく様
々な実施変形をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法の第１バージョンの概略図で
ある。
【図２】図１の方法をさらに複雑精巧化したバージョン
の概略図である。
【図３】図１に示すものと同じ本発明による方法のある
バージョンに関して本発明の有利な態様を示す概略図で
ある。
【図４】図３に示す方法の実施変形例の概略図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 オフライン端末（１）によって伝送され
    る一次値（Ｑｉ）の関数である二次値（Ｒｉ）を供給す
    るのに適した処理回路（４）を含む携帯用オブジェクト
    （２）を前記のオフライン端末によって認証する方法で
    あって、前記の端末の中に一連の一次値（Ｑｉ）と一連
    の制御値（Ｕｉ）を集める認証テーブル（５）を配置
    し、各制御値は、本物の携帯用オブジェクトの処理回路
    によって計算された二次値（Ｒｉ）から片方向関数によ
    って変換されたものであり、携帯用オブジェクトを端末
    に接続するときには、前記のテーブルの一次値（Ｑｉ）
    の１つを携帯用オブジェクトに伝送し、片方向関数を携
    帯用オブジェクトから受けとった二次値（Ｒｘ）に適用
    し、そして得られた結果をテーブルの該当制御値（Ｕ
    ｉ）と比較することを特徴とする前記の認証方法。
  2. 【請求項２】 認証テーブル（５）が、各一次値（Ｑ
    ｉ）のために一次値（Ｑｉ）と該当制御値（Ｕｉ）の組
    合せの非対称関数による変換値である符号定数（Ｓｉ）
    をさらに含み、携帯用オブジェクトを端末に接続する
    と、一方では選択された一次値と該当制御値との組合せ
    が実施され、他方では該当符号定数に非対称関数の逆関
    数が適用され、そして得られた結果が比較されることを
    特徴とする請求項１に記載の認証方法。
  3. 【請求項３】 テーブルの一次値がいったん携帯用オブ
    ジェクトに伝送された後に削除されることを特徴とする
    請求項１または２に記載の認証方法。
  4. 【請求項４】 テーブルの各一次値にその記号表示（Ｉ
    ｔ）が入れられ、携帯用オブジェクトの中に各テーブル
    の記号表示が記憶され、そのテーブルの一次値は携帯用
    オブジェクトが端末に接続されたときに伝送されてお
    り、記憶された各記号表示にカウンタ（１２）が関連
    し、伝送された一次値の数が限界値に達すると同じ記号
    表示を有する１つの新しい一次値に対応する二次値が遮
    断されることを特徴とする請求項１または２に記載の認
    証方法。
  5. 【請求項５】 端末のテーブルが変更されるときに携帯
    用オブジェクトの該当カウンタがゼロに戻されることを
    特徴とする請求項４に記載の認証方法。
  6. 【請求項６】 一次値を携帯用オブジェクトに伝送する
    前に、携帯用オブジェクトが含むテーブルの記号表示が
    実際に問題のテーブルに対応するかを確認することを特
    徴とする請求項４または５に記載の認証方法。
  7. 【請求項７】 前記の二次値（Ｒｉ）は前記の認証暗号
    （Ｋ）の関数であり、端末は複数の認証テーブル（５）
    を所有し、各テーブルは同じ認証暗号（Ｋ）の関数であ
    る制御値（Ｕｉ）を再集成し、そして携帯用オブジェク
    トは端末に接続されると端末にその認証暗号（Ｋ）に関
    連するテーブルの認証手段を伝送し、そのときそのテー
    ブルの一次値が携帯用オブジェクトに伝送されることを
    特徴とする請求項１に記載の認証方法。
  8. 【請求項８】 外部リーディング・アクセス不能で認証
    暗号（Ｋ）を含むメモリ（３）と処理回路（４）を含む
    請求項１に記載の認証方法を実施するために適した携帯
    用オブジェクトであって、この携帯用オブジェクトは、
    暗号（Ｋ）とオブジェクトが導入される端末によってオ
    ブジェクトに伝送される一次値（Ｑｉ）との関数である
    二次値（Ｒｉ）を供給するために対称ディジタル化アル
    ゴリズムを使用し、この携帯用オブジェクトは、端末へ
    の接続の度に増分されるカウンタ（１２）に付随する端
    末の記号表示（Ｉｔ）を保持するのに適したメモリ（１
    ５）と、カウンタの値が所定の限界値を超過したときに
    携帯用オブジェクトに機能動作を停止させる装置を含む
    ことを特徴とする携帯用オブジェクト。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の方法を実施するのに適
    した端末であって、一連の一次値（Ｑｉ）と一連の制御
    値（Ｕｉ）、端末に接続された携帯用オブジェクトの認
    証手順の際に受けとられる二次値に片方向関数（ｆ）を
    適用するのに適した装置（６）、及び得られた結果とテ
    ーブルの該当制御値を比較する比較器（７）を含むこと
    を特徴とする端末。
  10. 【請求項１０】 携帯用オブジェクトを認証するときに
    一次値と制御値との対が変更されていなかったことを確
    証するのに適した装置（９、１０）を含むことを特徴と
    する請求項９に記載の端末。
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