JP2000164783A - ヒ―トスラグを有するリ―ドフレ―ム - Google Patents

ヒ―トスラグを有するリ―ドフレ―ム

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JP2000164783A
JP2000164783A JP11057452A JP5745299A JP2000164783A JP 2000164783 A JP2000164783 A JP 2000164783A JP 11057452 A JP11057452 A JP 11057452A JP 5745299 A JP5745299 A JP 5745299A JP 2000164783 A JP2000164783 A JP 2000164783A
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lead frame
lead
heat
semiconductor package
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Bunshun Ryu
文俊 劉
Shikyo Ko
志恭 黄
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KASHIN SENSHIN DENSHI KOFUN YU
KASHIN SENSHIN DENSHI KOFUN YUGENKOSHI
XULONG PREC IND CO Ltd
XULONG PRECISION IND CO Ltd
Original Assignee
KASHIN SENSHIN DENSHI KOFUN YU
KASHIN SENSHIN DENSHI KOFUN YUGENKOSHI
XULONG PREC IND CO Ltd
XULONG PRECISION IND CO Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体パッケージの外部のバリを減じ、か
つ、より良好に熱を放散させることができるリードフレ
ームのデザインを提供する。 【解決手段】 パッケージング領域150を有するリー
ドフレームであって、パッケージング領域150内のダ
イパッド110と、各リードの一部がパッケージング領
域150内に配置されるように、ダイパッド110の周
りを取り囲む複数のリードと、パッケージング領域15
0の外側のヒートスラグ200と、少なくとも1つのタ
イバー120が、ダイパッド110をヒートスラグ20
0に結合するようにダイパッド110に取り付けられる
複数のタイバー120とを具備するリードフレームを提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ICチップのパ
ッケージングに使用される一種のリードフレームに関す
るものである。さらに詳細には、この発明は、ICパッ
ケージの外部の放熱面として機能し得る追加のヒートス
ラグ(heat slug)を有するリードフレームに関するもの
である。加えて、ヒートスラグは、パッケージの輸送に
おいて問題を生じないように、パッケージの外部のバリ
を隠すことができる。
【0002】
【従来の技術】半導体ICの製造において、パッケージ
ングは、最終的な、しかも、信頼性の高い製品を製造す
るために非常に重要な工程の1つである。ICパッケー
ジングにおいて、完全に機能的なICチップは、ICリ
ードフレーム上に搭載される。その後、ICチップは、
リードフレームの内部リード部に電気的に接続される。
内部リードへの接続後に、チップと内部配線は密封さ
れ、完成したICパッケージの外部リードが、プリント
回路基板(PCB)上の適当な端子に電気的に接続され
る。その後、ICパッケージおよびPCBは、1つの大
きなオペレーティング回路内に結合される。
【0003】図1は、従来のリードフレームを使用する
ICパッケージを概略的に示す斜視図である。図2は、
従来のリードフレームの内部レイアウトを示す概略的な
平面図である。図1および図2に示されるように、リー
ドフレームはシート状の構造を有しており、平面領域と
リード領域とに、大まかに分けられる。平面領域は、通
常、バーパッドまたはダイパッド10として言及され
る。該ダイパッド10は、シリコンチップを搭載するた
めに使用される。リード領域は、しばしば、さらに内部
リード部15と外部リード部25とに細分される。これ
に代えて、リードフレームは、パッケージング領域50
(破線により囲まれた領域)と外部領域とに分けること
もできる。実際に、パッケージング領域50は、シリコ
ンチップ、配線およびリードフレームが結局密封される
場所である。自動化の程度を高めるために、種々のリー
ドフレームが2つのサイドレール30に補助されて、並
んで配置されている。
【0004】ICチップをパッケージングする従来の方
法は、シリコンチップをダイパッド10上に配置し、そ
の後該チップをダイ取付材料によって適所に取り付ける
ことを含んでいる。次に、シリコンチップ上のボンディ
ングパッドが、ワイヤボンディング作業を通して、金属
製ワイヤにより、それぞれのリードに接続される。金ま
たはアルミニウムワイヤが最もよく使用される。その
後、リードフレームは、一組の型の内部に配置され、前
記パッケージング領域50がエポキシ成形コンパウンド
を使用して封入される。最後に、リードの外側部分が、
切断され、その後、所望の形状に形成され、それによっ
て、完成したICパッケージを製造する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図2に示されるよう
に、パッケージング領域50の境界におけるリード間に
端部の鋳バリが表れる。サイドレール30が切り取られ
た後においてさえも、これらの鋳バリの跡はなおも見ら
れ得る。これらの端部の鋳バリは、バリ(図1)として
しばしば言及される。リードフレームのパッケージング
領域50が型のキャビティ内への成形材料の射出により
封入される限り、射出された材料のいくらかが、型とリ
ードフレームとの間の接合部から漏れ出るはずである。
したがって、これらのバリは、避けることができないも
のである。これらのバリのいくつかは、その後の作業に
より除去することができるものであるけれども、この除
去処理は製造コストに加えられることになる。
【0006】さらに、高精度のバリ除去工具の使用にか
かわらず、パッケージ上に残される。ICパッケージが
相互に分離された後に、各ICユニットは、個別に、振
動機による自動検査に搬送され、その後パッケージング
ステーションへの軌道に沿って進行される。一般には、
ICパッケージは、相互に近接して、軌道に沿って一列
に並ぶ。しかしながら、パッケージ外部のバリ80が摩
擦を増大させ、その結果、相互に、そして、軌道に対し
て擦られるときに、パッケージの内のいくつかが変位さ
れ、それによって、軌道が詰まってしまう。したがっ
て、詰まった軌道を片づけるだけで多くの製造時間が浪
費されることになる。
【0007】ICパッケージの他の本質的な問題は、パ
ッケージ内のシリコンチップが最大能力で作動するとき
に発生される膨大な量の熱である。この熱の問題は、特
に、半導体基板上の集積レベルが増大し続けかつシリコ
ンチップの処理能力が増加し続けるときには、より重大
になってくる。
【0008】図2に示されるように、パッケージング領
域50全体が囲まれている。したがって、内部において
発生した熱は、パッケージング材料を通した熱伝導によ
って出て行く。多くのパッケージング材料は、概して、
良好な絶縁体または貧弱な熱伝導体であるので、熱伝導
は特に困難である。ICパッケージを通した放熱量を増
加させるために、ときには、放熱金属板が、密封前にリ
ードフレームに取り付けられる。したがって、シリコン
チップにより発生した熱は、金属シートの放熱面を通し
て運び去られることになる。しかしながら、放熱器を追
加することは、パッケージング作業の複雑さを増すこと
になるのみならず、材料費および製造コストの両方とも
増加してしまうことになる。
【0009】上記事情に鑑みて、より良好に熱を除去す
ることができ、かつ、結果として生ずる半導体パッケー
ジが軌道に詰まってしまうことを防止する良好なリード
フレームのデザインを提供する必要がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】したがって、この発明の
目的は、半導体パッケージ内に高度に集積されたシリコ
ンチップから、より良好に熱を放散させることができる
リードフレームのデザインを提供することである。
【0011】他の側面においては、この発明の目的は、
パッケージが、検査、パッケージングまたは他の作業ス
テーションへの軌道に沿って容易に輸送され得るよう
に、半導体パッケージの外部のバリを減じることができ
るリードフレームのデザインを提供することである。
【0012】これらの利点および他の利点を達成するた
めに、そして、この発明の目的にしたがって、この明細
書に組み込まれかつ広く説明されているように、この発
明は、そのパッケージング領域に取り付けられる追加の
ヒートスラグを有するリードフレームを提供する。該ヒ
ートスラグは、シリコンチップから発生した熱がヒート
スラグに運ばれ、その後、大気中に放散され得るよう
に、ダイパッドまたはブスバーを介してシリコンチップ
に接続されている。ヒートスラグを装備するために余分
な作業が全く必要ではないので、追加の製造設備は全く
必要ではない。したがって、リードフレームには、追加
の製造コストがかからない。
【0013】加えて、リードフレームのヒートスラグ
は、プラスチックパッケージの外部に露出する。ヒート
スラグがパッケージ本体の周りに曲げられた後に、半導
体パッケージの外部にパッケージング作業中に形成され
たバリが隠されることになる。したがって、パッケージ
におけるバリの存在によって生じていた輸送上の問題が
回避されることになる。上述した概略の説明および以下
の詳細な説明は両方とも例示であり、特許請求の範囲の
ような発明のさらなる説明を提供しようとするものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】添付図面が、この発明のさらなる
理解を提供するために含められており、この明細書に組
み込まれかつその一部を構成している。図面はこの発明
の実施形態を示しており、詳細な説明とともに、この発
明の原理を説明する機能を果たしている。
【0015】図1は、従来のリードフレームを使用した
ICパッケージを概略的に示す斜視図である。図2は、
従来のリードフレームの内部レイアウトを示す概略的な
平面図である。図3は、この発明の第1の好ましい実施
形態に係るヒートスラグを有するリードフレームの内部
レイアウトを示す概略的な平面図である。図4は、図3
に示されたようなリードフレームの一部を示す拡大図で
ある。図5は、図3に示されたようなリードフレームを
組み込んだ半導体パッケージを概略的に示す斜視図であ
る。図6の(a)は、図5の線5A−5Aに沿って切断
した半導体パッケージの概略的な縦断面図である。図6
の(b)は、図5の線5B−5Bに沿って切断した半導
体パッケージの概略的な縦断面図である。図7は、この
発明の第2の好ましい実施形態に係るヒートスラグを有
するリードフレームの内部レイアウトを示す概略的な平
面図である。図8は、図7に示されたようなリードフレ
ームを組み込んだ半導体パッケージの概略の縦断面図で
ある。
【0016】ここで、この発明の現在の好ましい実施形
態に対して詳細に参照すると、その例が、添付図面に示
されている。可能であればいつでも、同じ参照番号が図
面および詳細な説明において、同一または同様の部材に
言及するために使用される。
【0017】図3は、この発明の第1の好ましい実施形
態に係るヒートスラグを有するリードフレームの内部レ
イアウトを示す平面図である。図3に示されるように、
リードフレームの上端および下端は、サイドレール13
0に結合されている。したがって、多数のリードフレー
ムが、相互に隣り合って一列に並んでおり、生産は完全
に自動化され得る。ダイパッド110は、シリコンチッ
プを搭載するために使用される。該ダイパッド110
は、2つのタイバー120を介してサイドレール130
に対して固定されている。加えて、リードの位置を認識
しかつリードフレームを駆動するために、サイドレール
130に割り出し穴140と案内穴145とが設けられ
ている。プラスチック成形作業中に密封されるべき矩形
のパッケージング領域150は、図3において破線によ
り囲まれた領域である。
【0018】図4は、図3に示されたようなリードフレ
ームの一部の拡大図である。図4に示されるように、タ
イバー120とサイドレール130との間にヒートスラ
グ200が存在する。密封後に、ヒートスラグ200
は、閉じこめられたシリコンチップにより発生された熱
を放散するように機能する。サイドレール130上の割
り出し穴140または案内穴145の存在によって、ヒ
ートスラグ200の一部が図4に符号160で示した領
域のように切り取られる。しかしながら、ヒートスラグ
200の最終的な形状がどのようなものであっても、ヒ
ートスラグ200の放熱面は、大気中へ運び去る熱量を
増加させることができる。さらに、ヒートスラグ200
の影響領域160は、熱放散の必要に合わせて仕立てら
れ得る。さらに、追加のヒートスラグ200がリードフ
レームの種々の地点において取り付けられ得る。
【0019】加えて、ヒートスラグ200とタイバー1
20とを接続する部分が単一片の場合には、ヒートスラ
グ200が曲げられた後に大きな曲げ応力が生成され
る。したがって、ヒートスラグ200が曲げの後に取る
最終形態を調節することはより一層困難である。さら
に、接続点が一点である場合には、ヒートスラグ200
はその位置を外れて容易にずれるか、または、リードフ
レームから取り外されてしまうことになる。
【0020】したがって、2つの点170において、ヒ
ートスラグ200とタイバー120とが接続されてい
る。それにもかかわらず、ICパッケージングに詳しい
者は、形状、スロット、穴およびヒートスラグ200と
パッケージング領域150との間の接続点遷移領域の種
々の組合せが可能であるということを理解するだろう。
したがって、ヒートスラグ200はパッケージが行われ
た後にはほとんどあらゆる形状に形成され得る。
【0021】図5は、図3に示されたようなリードフレ
ームを組み込んだ半導体パッケージの概略的な斜視図で
ある。図6の(a)は、図5の線5A−5Aに沿って切
断した半導体パッケージの概略の縦断面図である。図6
の(b)は、図5の線5B−5Bに沿って切断した半導
体パッケージの概略の縦断面図である。半導体パッケー
ジの形成方法は、シリコンチップ100をダイパッド1
10の表面に取り付ける工程を含んでいる。その後、ワ
イヤボンディング作業が行われる。金またはアルミニウ
ム製ワイヤのような導電性ワイヤ132が、シリコンチ
ップ100上のボンディングパッド(図示略)からリー
ド128の内部リード部115までの距離に掛け渡され
る。
【0022】その後、エポキシ成形コンパウンドのよう
なパッケージング材料が、リードフレームの内部リード
部115,ダイパッド110およびシリコンチップ10
0を封入するために使用され、それによって、長方形の
パッケージ本体134を形成する。ヒートスラグ200
はパッケージの側面から露出する。露出したヒートスラ
グは、タイバー120を介してダイパッド110に接続
されている。ヒートスラグ200は、その後、型の接合
部の間に押し出されたパッケージング材料から生ずるバ
リ180が覆われるように、上方または下方のいずれか
に曲げられる。その結果、半導体パッケージは、あま
り、検査またはパッケージングステーションへの軌道内
で詰まったり変位させられたりしなくなる。
【0023】ヒートスラグ200は、hdの幅(図4)
と、hcの長さ(図4)とを有し、ヒートスラグ200
の長さhcは、パッケージ134の幅c(図5)よりも
小さい。さらに、リードフレームは、パッケージ134
の一側部から露出する1つのヒートスラグ200を有す
ることができるのみならず、他側からも露出する追加の
ヒートスラグ210を有することもできる。
【0024】加えて、パッケージ本体134から露出す
る各ヒートスラグは、パッケージ本体134の上面13
5の方向に向けた上方または下面136の方向に向けた
下方のいずれかに、別々に曲げることを独立して選択す
ることができる。ヒートスラグがパッケージ134の下
面136の方向に向けて下方に曲げられる場合には、該
ヒートスラグをプリント回路基板(PCB)に接触させ
ることが可能であり、それによって、放熱速度を向上す
ることができる。
【0025】ヒートスラグ200,210が接触するた
めの領域が、PCB上に十分にない場合には、該ヒート
スラグは上面135または下面136まで広げることも
できる。いずれの場合も、総合的な放熱面積は、なおも
増加することになる。
【0026】図7は、この発明の第2の好ましい実施形
態によるヒートスラグを有するリードフレームの内部レ
イアウトを示す概略的な平面図である。図7には、チッ
プスケールパッケージ(chip scale package)において使
用されるリードフレームが示されている。チップスケー
ルパッケージのパッケージング領域310は、シリコン
チップの面積のたったの約1.1〜1.2倍である。さ
らに、ダイパッドが存在せず、したがって、ダイパッド
と接続するためのタイバーも存在しない。シリコンチッ
プは、リードフレーム300の上または下のいずれかに
配置され、内部リード325および支持フレーム320
によって支持される。支持フレーム320およびヒート
スラグ340は一緒に接続される。したがって、シリコ
ンチップによって発生された熱は、ヒートスラグ340
に伝導され、その後、大気中に放散される。
【0027】図8は、図7に示されたようなリードフレ
ームを組み込んだ半導体パッケージの概略的な縦断面図
である。図9においては、曲げを容易にするために、ス
ロット342がヒートスラグ340に形成されている。
スロット342の深さは、穴を形成するためにさらに深
くすることができる。加えて、ヒートスラグ340の幅
を増加させることにより、ヒートスラグ340は、パッ
ケージが配置されるプリント回路基板にさえ接触される
位置まで曲げられ得る。したがって、他の熱伝導経路が
確立される。ヒートスラグ340は上面335または下
面336が覆われるように上方または下方に曲げられ得
る。
【0028】いずれの場合においても、パッケージから
放散される熱量は増加する。パッケージされたICが、
例えば、検査またはパッケージングステーションへ続く
軌道内において詰まることを防止するために、追加のス
ロット342’がヒートスラグ340に付加され得る。
したがって、ヒートスラグは、最終的なパッケージが山
積みになることなしに、全ての種類の軌道に沿って自由
に輸送され得るように、種々の形状に曲げられ得る。さ
らに、ヒートスラグ340の数およびヒートスラグ34
0の面積は、発生される熱量に応じて変化され得る。
【0029】要約すると、この発明の利点は以下の通り
である。 1.リードフレーム上の追加のヒートスラグが、パッケ
ージの外部のバリを隠すような方法で周囲に曲げられ得
る。したがって、ICパッケージは、追加の機械を使用
した追加の作業を行うことによってバリを除去する必要
なしに、詰まりなく軌道に沿って移動することができ
る。 2.放熱速度を増加させるための複雑な処理作業を通し
てパッケージに複雑な放熱器を追加する必要がない。1
または2以上のヒートスラグをリードフレームに組み込
むことによるだけで、パッケージ内部で生成された熱が
ヒートスラグまで運ばれかつ放散され得る。したがっ
て、この方法はコストを低減しかつ生産性を向上するこ
とができる。
【0030】この発明の範囲および精神を逸脱すること
なく、この発明の構造に対して種々の変更および変形を
加えることは、当業者であれば容易なことである。上述
した観点から、この発明が、特許請求の範囲およびその
均等の範囲内に配されることを条件として、この発明の
変更および変形を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のリードフレームを使用したICパッケ
ージを概略的に示す斜視図である。
【図2】 従来のリードフレームの内部レイアウトを示
す概略的な平面図である。
【図3】 この発明の第1の好ましい実施形態に係るヒ
ートスラグを有するリードフレームの内部レイアウトを
示す概略的な平面図である。
【図4】 図3に示されたようなリードフレームの一部
を示す拡大図である。
【図5】 図3に示されたようなリードフレームを組み
込んだ半導体パッケージを概略的に示す斜視図である。
【図6】 (a)は、図5の線5A−5Aに沿って切断
した半導体パッケージの概略的な縦断面図であり、
(b)は、図5の線5B−5Bに沿って切断した半導体
パッケージの概略的な縦断面図である。
【図7】 この発明の第2の好ましい実施形態に係るヒ
ートスラグを有するリードフレームの内部レイアウトを
示す概略的な平面図である。
【図8】 図7に示されたようなリードフレームを組み
込んだ半導体パッケージの概略の縦断面図である。
【符号の説明】
100 シリコンチップ 110 ダイパッド 115 内部リード部 120 タイバー 125 外部リード部 128;325 リード 130 サイドレール 134 パッケージ本体 135;335 上面 136;336 下面 150;310 パッケージング領域 170 接続点 200,210;340 ヒートスラグ 300 リードフレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F067 AA03 AA09 BA08 CA06 CA07 DE14

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージング領域を有するリードフレ
    ームであって、 前記パッケージング領域内のダイパッドと、 各リードの一部が前記パッケージング領域内に配置され
    るように、前記ダイパッドの周りを取り囲む複数のリー
    ドと、 前記パッケージング領域の外側のヒートスラグと、 少なくとも1つのタイバーが、前記ダイパッドを前記ヒ
    ートスラグに結合するように前記ダイパッドに取り付け
    られる複数のタイバーとを具備することを特徴とするリ
    ードフレーム。
  2. 【請求項2】 前記リードおよび前記ヒートスラグがサ
    イドレールによって支持されかつ前記ヒートスラグに結
    合されていないタイバーも該サイドレールによって支持
    されるように、前記リードフレームがさらに一対のサイ
    ドレールを含むことを特徴とする請求項1記載のリード
    フレーム。
  3. 【請求項3】 ダイパッドと、 該ダイパッドの上部に据え付けられるシリコンチップ
    と、 少なくとも1つのリードが前記シリコンチップに電気的
    に接続されるようにシリコンチップを取り囲み、かつ、
    各々が内部リード部と外部リード部とから構成される複
    数のリードと、 前記ダイパッドに結合された複数のタイバーと、 前記ダイパッド、前記シリコンチップ、前記リードの内
    部リード部および前記タイバーを囲い込むパッケージ本
    体と、 前記タイバーの内の少なくとも1つに結合されるよう
    に、前記パッケージ本体の一側から露出するヒートスラ
    グとを具備することを特徴とする半導体パッケージ。
  4. 【請求項4】 前記パッケージ本体が、前記リードの外
    側部分および前記ヒートスラグが、該パッケージの側部
    から露出するように、複数の側部、上面および下面を含
    む少なくとも6個の面を有することを特徴とする請求項
    3記載の半導体パッケージ。
  5. 【請求項5】 前記ヒートスラグが、前記パッケージ本
    体の上面に向かって上方に曲げられていることを特徴と
    する請求項4記載の半導体パッケージ。
  6. 【請求項6】 前記ヒートスラグが、前記上面の一部を
    被覆していることを特徴とする請求項5記載の半導体パ
    ッケージ。
  7. 【請求項7】 前記ヒートスラグが、前記パッケージ本
    体の下面に向かって下方に曲げられていることを特徴と
    する請求項4記載の半導体パッケージ。
  8. 【請求項8】 前記ヒートスラグが、前記下面の一部を
    被覆していることを特徴とする請求項7記載の半導体パ
    ッケージ。
  9. 【請求項9】 前記パッケージ本体が、プリント回路基
    板上に据え付けられ、前記ヒートスラグもプリント回路
    基板に接触することを特徴とする請求項3記載の半導体
    パッケージ。
  10. 【請求項10】 パッケージング領域を有するリードフ
    レームであって、 前記パッケージング領域内の複数のリードと、 前記パッケージング領域の外側であるが少なくとも1つ
    の支持バーに結合されているヒートスラグとを具備する
    ことを特徴とするリードフレーム。
  11. 【請求項11】 前記ヒートスラグおよび前記リードフ
    レームが1または2以上の接続点において一体に結合さ
    れていることを特徴とする請求項10記載のリードフレ
    ーム。
  12. 【請求項12】 ダイパッドと、 シリコンチップを支持し、さらに、それらの一部が前記
    シリコンチップに電気的に結合された複数のリードであ
    って、その各々が、内部リード部と外部リード部とに分
    割され得るリードを含むリードフレームと、 複数の支持バーと、 少なくとも1つの支持バーに結合されたヒートスラグ
    と、 前記リードの内部リード部、前記支持バーおよび前記シ
    リコンチップを封入するパッケージ本体とを具備するこ
    とを特徴とする半導体パッケージ。
  13. 【請求項13】 前記パッケージ本体がプリント回路基
    板上の配置される場合に、ヒートスラグもプリント回路
    基板に接触することを特徴とする請求項12記載の半導
    体パッケージ。
  14. 【請求項14】 前記パッケージ本体が、前記リードの
    外側部分および前記ヒートスラグがパッケージの側部か
    ら露出するように、複数の側部と上面および下面を含む
    少なくとも6面を有することを特徴とする請求項12記
    載の半導体パッケージ。
  15. 【請求項15】 前記ヒートスラグが、前記パッケージ
    本体の上面に向かって上方に曲がっていることを特徴と
    する請求項14記載の半導体パッケージ。
  16. 【請求項16】 前記ヒートスラグが、前記上面の一部
    を被覆していることを特徴とする請求項15記載の半導
    体パッケージ。
  17. 【請求項17】 前記ヒートスラグが、前記パッケージ
    本体の下面に向かって下方に曲がっていることを特徴と
    する請求項14記載の半導体パッケージ。
  18. 【請求項18】 前記ヒートスラグが、前記下面の一部
    を被覆していることを特徴とする請求項17記載の半導
    体パッケージ。
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