JPH0228363A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH0228363A JPH0228363A JP17851188A JP17851188A JPH0228363A JP H0228363 A JPH0228363 A JP H0228363A JP 17851188 A JP17851188 A JP 17851188A JP 17851188 A JP17851188 A JP 17851188A JP H0228363 A JPH0228363 A JP H0228363A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 abstract description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
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- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
1目次]
概要
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段(第1
作用
実施例(第3〜7図)
発明の効果
2図)
[概要]
温度センサを備えた半導体集積回路に関し、チップ温度
が動作°温度範囲を越えて誤動作するのを防止し、また
、動作温度範囲を広げて高温環境下での使用を可能にす
ることを目的とし、半導体集積回路の一部として設けら
れ該半導体集積回路のチップ温度を検出する温度センサ
と、機能が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集
積回路と、検出された該チップ温度に応じて、該複数の
半導体集積回路のうち適当な動作温度範囲を有する半導
体集積回路を選択してこれを動作状態にする切換回路と
を備えて第1発明を構成し、MO3I−ランジスタを備
えた半導体集積回路において、MOS )ランジスタの
ソース又はドレインに抵抗を接続して、該抵抗に流れる
電流による降下電圧によりチップ温度を検出する温度セ
ンサと、しきい値が異なる他の複数のMOSトランジス
タのゲートを並列接続し、該ゲートに該降下電圧を供給
して該1llOSトランジスタをスイッチ動作させるこ
とにより該チップ温度が基準温度以上であるかどうかを
判定する該複数の比較回路とを備えて第2発明を構成す
る。
が動作°温度範囲を越えて誤動作するのを防止し、また
、動作温度範囲を広げて高温環境下での使用を可能にす
ることを目的とし、半導体集積回路の一部として設けら
れ該半導体集積回路のチップ温度を検出する温度センサ
と、機能が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集
積回路と、検出された該チップ温度に応じて、該複数の
半導体集積回路のうち適当な動作温度範囲を有する半導
体集積回路を選択してこれを動作状態にする切換回路と
を備えて第1発明を構成し、MO3I−ランジスタを備
えた半導体集積回路において、MOS )ランジスタの
ソース又はドレインに抵抗を接続して、該抵抗に流れる
電流による降下電圧によりチップ温度を検出する温度セ
ンサと、しきい値が異なる他の複数のMOSトランジス
タのゲートを並列接続し、該ゲートに該降下電圧を供給
して該1llOSトランジスタをスイッチ動作させるこ
とにより該チップ温度が基準温度以上であるかどうかを
判定する該複数の比較回路とを備えて第2発明を構成す
る。
L産業上の利用分野]
本発明は温度センサを備えた半導体集積回路(こ関する
。
。
[従来の技術]
近年の半導体集積回路化の波により、あらゆる環境下で
半導体集積回路が用いられるようになった。ところが、
半導体特性であるキャリア密度、移動度は温度に太き(
依存するので、半導体集積回路の動作温度は限定されて
おり、その範囲は通常−20〜75℃である。このため
、特に高温環境Fで使用される半導体集積回路、例えば
車載用半導体集積回路では、半導体集積回路の温度力(
動作温度を越えないように工夫されている。
半導体集積回路が用いられるようになった。ところが、
半導体特性であるキャリア密度、移動度は温度に太き(
依存するので、半導体集積回路の動作温度は限定されて
おり、その範囲は通常−20〜75℃である。このため
、特に高温環境Fで使用される半導体集積回路、例えば
車載用半導体集積回路では、半導体集積回路の温度力(
動作温度を越えないように工夫されている。
し発明が解決しようとする課題]
しかし、予想しなかった事態が発生して動作温度の上限
値を越えた場合には、誤動作の原因となる。
値を越えた場合には、誤動作の原因となる。
また、通常の状態で動作温度の上限値を越える高温環境
下では、半導体集積回路の使用を断念せざるを得なかっ
た。
下では、半導体集積回路の使用を断念せざるを得なかっ
た。
本発明の第1の目的は、上記問題点に鑑み、動作温度範
囲を越えて誤動作する。のを防止することができる半導
体集積回路を提供することにある。
囲を越えて誤動作する。のを防止することができる半導
体集積回路を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、動作温度範囲を広げて高
温環境下での使用を可能にする半導体集積回路を提供す
ることにある。
温環境下での使用を可能にする半導体集積回路を提供す
ることにある。
[課題を解決するための手段]
(1)第1図は本第1発明の構成を示す原理ブロック図
である。
である。
図中、1は温度センサであり、半導体集積回路の一部と
して設けられ、該半導体集積回路のチップ温度を検出す
る。
して設けられ、該半導体集積回路のチップ温度を検出す
る。
IC,〜IC,は半導体集積回路であり、各々は機能が
同一で動作温度範囲が異なる。各半導体集積回路は、該
温度センサが設けられた半導体集積回路と同一チップで
あっても異なるチップであってもよい。
同一で動作温度範囲が異なる。各半導体集積回路は、該
温度センサが設けられた半導体集積回路と同一チップで
あっても異なるチップであってもよい。
2は切換回路であり、検出された該チップ温度に応じて
、該複数の半導体集積回路のうち適当な動作温度範囲を
有する半導体集積回路を選択してこれを動作状態にする
。
、該複数の半導体集積回路のうち適当な動作温度範囲を
有する半導体集積回路を選択してこれを動作状態にする
。
(2)第2図は本第2発明の構成を示す原理ブロック図
である。
である。
図中、loは温度センサであり、半導体集積回路の一部
として設けられ、MOSトランジスタTroのソース又
はドレインに抵抗Rを接続して、該抵抗Rに流れる電流
による降下電圧によりチップ温度を検出する。
として設けられ、MOSトランジスタTroのソース又
はドレインに抵抗Rを接続して、該抵抗Rに流れる電流
による降下電圧によりチップ温度を検出する。
Cpl”CpHは比較回路であり、しきい値が異なる複
数のMOS トランジスタT、1〜T、、、、のゲート
を並列接続し、該ゲートに該降下電圧を供給して該MO
SトランジスタT rl””Trnをスイッチ動作させ
ることによりチップ温度が基準温度以上であるかどうか
を判定する。
数のMOS トランジスタT、1〜T、、、、のゲート
を並列接続し、該ゲートに該降下電圧を供給して該MO
SトランジスタT rl””Trnをスイッチ動作させ
ることによりチップ温度が基準温度以上であるかどうか
を判定する。
[作用]
第1発明では、半導体集積回路のチップ温度を検出し、
機能が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集積回
路を検出温度に応じて選択的に動作状態にするので、全
体として動作温度範囲が広がり、高温環境下での使用が
可能になるとともに、高温での誤動作を防止することが
できる。
機能が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集積回
路を検出温度に応じて選択的に動作状態にするので、全
体として動作温度範囲が広がり、高温環境下での使用が
可能になるとともに、高温での誤動作を防止することが
できる。
また、第2発明では、チップ温度がどの範囲にあるかを
検出するので、誤動作防止対策を施すことができ、高温
での誤動作を防止することができる。
検出するので、誤動作防止対策を施すことができ、高温
での誤動作を防止することができる。
[実施例]
図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
最初に、MOSトランジスタを用いて半導体集積回路の
チップ温度を検出することができることを説明する。
チップ温度を検出することができることを説明する。
MOSトランジスタのしきい値電圧V、は温度の関数で
あり、次式で表される。
あり、次式で表される。
v、−2φ、−2εmi”Nst+b”φr/C08・
・(1)ここに、 φt−・(kT/q) In(N sub/n+)
@ (2)εm+:sI半導体基板の比誘電
率 N sub : S l半導体基板の不純物濃度C,,
:(ゲート酸化膜の誘電率)/(ゲート酸化膜の膜厚) nl:真性半導体のキャリア濃度 このしきい値電圧■、は、1lO3)ランジスタに印加
される電圧によらず、温度変化により第4図に示す如く
変化する。したがって、しきい値電圧V、(T)の変化
によるドレイン電流Inの変化を検出することにより、
半導体集積回路のチップ温度Tを比較的正確に検出する
ことができる。
・(1)ここに、 φt−・(kT/q) In(N sub/n+)
@ (2)εm+:sI半導体基板の比誘電
率 N sub : S l半導体基板の不純物濃度C,,
:(ゲート酸化膜の誘電率)/(ゲート酸化膜の膜厚) nl:真性半導体のキャリア濃度 このしきい値電圧■、は、1lO3)ランジスタに印加
される電圧によらず、温度変化により第4図に示す如く
変化する。したがって、しきい値電圧V、(T)の変化
によるドレイン電流Inの変化を検出することにより、
半導体集積回路のチップ温度Tを比較的正確に検出する
ことができる。
デツプ温度TがToからT1に変化した場合のドレイン
電流■。の差ΔInは、飽和領域において次式の如くな
る(第5図参照)。
電流■。の差ΔInは、飽和領域において次式の如くな
る(第5図参照)。
Δ1o−β/ 2 (V a V t(T o))”
β/2 (V C−V t(T I))” ・(
3)ここに、 β :’Qi流増幅率 VG:ゲート電圧 したがって、ΔInは、ゲート電圧V6を大きくして飽
和領域を用いることにより、ソース・ドレイン間に印加
される電圧変動の影響を無視することができ、比較的正
確なチップ温度Tの検出が可能となる。
β/2 (V C−V t(T I))” ・(
3)ここに、 β :’Qi流増幅率 VG:ゲート電圧 したがって、ΔInは、ゲート電圧V6を大きくして飽
和領域を用いることにより、ソース・ドレイン間に印加
される電圧変動の影響を無視することができ、比較的正
確なチップ温度Tの検出が可能となる。
ΔIDは、抵抗Rの端子間電圧の変化ΔV=R・Δ■。
として検出される。
具体例として、
β−1,OX to”A /V ” V 、= 5
VV 、(300)−1,OV V 、(60
0)= 3.OV 。
VV 、(300)−1,OV V 、(60
0)= 3.OV 。
R= 100Ωとすると、
ΔI o= 12X 10−IA1 ΔV = 1
.2Vとなる。
.2Vとなる。
次に、動作温度範囲を拡大した半導体集積回路を第3図
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
図中、Troは温度検出素子としてのn−MOS トラ
ンジスタであり、そのドレインDは電源端子vanに接
続され、ソースSは抵抗Rを介してアースされ、ゲート
Gは一定の電圧Vcを供給する配線に接続されている。
ンジスタであり、そのドレインDは電源端子vanに接
続され、ソースSは抵抗Rを介してアースされ、ゲート
Gは一定の電圧Vcを供給する配線に接続されている。
例えば、VDD及びVcはいずれも+−SVである。
Trl、Try、Trsは比較素子としてのn−MOS
トランジスタであり、各ゲートGは共通にトランジス
タT、、。のソースS(電圧V。)に接続され、各ドレ
インDは共通に電源端子V。Dに接続され、ソースSは
それぞれ抵抗R2、R7、R1、ホトダイオードP D
、、PD7、PD、を介してアースされている。谷ト
ランジスタT□、T rt、T 13のしきい値電圧V
0、Vt、、Vt3は異なり、第6図に示す如く、V
、、< V t2< V tsとなっている。したがっ
て、V 、< V 11では全てのトランジスタT t
、%’r rt、T13がオフ状態となってホトダイオ
ードPDいPD、及U P D ’sが消灯しており、
V tl< V o< V tlテはトランジスタTr
1のみオン状態になって、ホトダイオードPD、のみが
点灯し、V tl< V o< V tsではトランジ
スタT1もオン状態になって、ホトダイオードFD、及
びPD、が点灯し、Vt3<V。
トランジスタであり、各ゲートGは共通にトランジス
タT、、。のソースS(電圧V。)に接続され、各ドレ
インDは共通に電源端子V。Dに接続され、ソースSは
それぞれ抵抗R2、R7、R1、ホトダイオードP D
、、PD7、PD、を介してアースされている。谷ト
ランジスタT□、T rt、T 13のしきい値電圧V
0、Vt、、Vt3は異なり、第6図に示す如く、V
、、< V t2< V tsとなっている。したがっ
て、V 、< V 11では全てのトランジスタT t
、%’r rt、T13がオフ状態となってホトダイオ
ードPDいPD、及U P D ’sが消灯しており、
V tl< V o< V tlテはトランジスタTr
1のみオン状態になって、ホトダイオードPD、のみが
点灯し、V tl< V o< V tsではトランジ
スタT1もオン状態になって、ホトダイオードFD、及
びPD、が点灯し、Vt3<V。
ではさらにトランジスタTr3もオン状態になって、全
てのホトダイオードPD、 pDt及びP D sが
点灯する。
てのホトダイオードPD、 pDt及びP D sが
点灯する。
IC−ICt、ICsは機能が同一で動作温度範囲が異
なる半導体集積回路である。したがって、第7図に示す
如く、半導体集積回路IC8、Ice、IC3を構成す
るMOSトランジスタのしきい値電圧V tllSV
tls、V tlsは異なり、V c++< V tl
s<V 113となっている。チップ温度TがT、では
半導体集積回路IC+のみが動作温度範囲内にあり、T
、では半導体集積回路Icyのみが動作温度範囲内にあ
り、T、では半導体集積回路IC,のみが動作温度範囲
内にある。
なる半導体集積回路である。したがって、第7図に示す
如く、半導体集積回路IC8、Ice、IC3を構成す
るMOSトランジスタのしきい値電圧V tllSV
tls、V tlsは異なり、V c++< V tl
s<V 113となっている。チップ温度TがT、では
半導体集積回路IC+のみが動作温度範囲内にあり、T
、では半導体集積回路Icyのみが動作温度範囲内にあ
り、T、では半導体集積回路IC,のみが動作温度範囲
内にある。
2は切換回路であり、トランジスタT、、I、T、、!
、T、、3のソース電圧が人力され、トランジスタT
r+のみがオン状態のときには半導体集積回路ICを選
択してこれを動作状態にし、トランジスタTr1及びT
、、!がオン状態でT、、3がオフ状態のときには半導
体集積回路IC,を選択してこれを動作状態にし、トラ
ンジスタT□、T’、rt及びTrsがオン状態のとき
には半導体集積回路IC3を選択してこれを動作状態に
する。
、T、、3のソース電圧が人力され、トランジスタT
r+のみがオン状態のときには半導体集積回路ICを選
択してこれを動作状態にし、トランジスタTr1及びT
、、!がオン状態でT、、3がオフ状態のときには半導
体集積回路IC,を選択してこれを動作状態にし、トラ
ンジスタT□、T’、rt及びTrsがオン状態のとき
には半導体集積回路IC3を選択してこれを動作状態に
する。
なお、ホトダイ、オードP D I−P D 3は表示
パネル3に備えられており、抵抗R9〜R3は外付であ
り、他は半導体集積回路である。半導体集積回路l C
+−I C3は、トランジスタT1゜を含む半導体集積
回路と同一ヂツブに形成されていてもよく、異なるチッ
プに形成されていてもよい。
パネル3に備えられており、抵抗R9〜R3は外付であ
り、他は半導体集積回路である。半導体集積回路l C
+−I C3は、トランジスタT1゜を含む半導体集積
回路と同一ヂツブに形成されていてもよく、異なるチッ
プに形成されていてもよい。
次に、上記の如く構成された本実施例の動作を説明する
。
。
半導体集積回路のチップ温度Tが上昇すると、トランジ
スタT、、。のしきい値電圧vIも上昇し、トランジス
タT、、。のドレイン電流roが増加して、抵抗Rの端
子間電圧■。が上昇する。
スタT、、。のしきい値電圧vIも上昇し、トランジス
タT、、。のドレイン電流roが増加して、抵抗Rの端
子間電圧■。が上昇する。
半導体集積回路IC1〜IC+の動作温度範囲に応じて
トランジスタT、、I−T、、3が上記の如くオン状態
になり、切換回路2によりこの動作温度を有する半導体
集積回路が選択されて動作状態にされる。
トランジスタT、、I−T、、3が上記の如くオン状態
になり、切換回路2によりこの動作温度を有する半導体
集積回路が選択されて動作状態にされる。
例えば、半導体集積回路IC,〜ICsの動作温度範囲
をそれぞれ一20〜70℃、70−160℃、160〜
250℃とすると、全体として動作温度範囲が一20〜
250℃と広くなり、信頼性が向上すると共に、高温環
境下での用途が拡大する。
をそれぞれ一20〜70℃、70−160℃、160〜
250℃とすると、全体として動作温度範囲が一20〜
250℃と広くなり、信頼性が向上すると共に、高温環
境下での用途が拡大する。
なお、通常は動作温度−20〜70’Cの半導体集積回
路IC1のみで充分である温度下で使用する場合には、
切換回路2及び半導体集積回路IC,、IC,を設けず
に、ホトダイオードPD、〜PD。
路IC1のみで充分である温度下で使用する場合には、
切換回路2及び半導体集積回路IC,、IC,を設けず
に、ホトダイオードPD、〜PD。
でチップ温度が例えば65℃以下、65〜70℃又は7
0℃以上であるかどうかを確認し、各温度に応じて記録
、点検、動作停止等の適切な処置を施すようにしても誤
動作を防止することができる。
0℃以上であるかどうかを確認し、各温度に応じて記録
、点検、動作停止等の適切な処置を施すようにしても誤
動作を防止することができる。
[発明の効果コ
以上説明したように、本第1発明に係る半導体集積回路
によれば、半導体集積回路のチップ温度を検出し、機能
が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集積回路を
検出温度に応じて選択的に動作状態にするので、全体と
して動作温度範囲が広がり、高温環境下での使用が可能
になるとともに、高温での誤動作を防止することができ
るという優れた効果を奏し、また、本第2発明に係る半
導体集積回路によれば、チップ温度がどの範囲にあるか
を検出するので、誤動作防止対策を施すことができ、高
温での誤動作を防止することができるという優れた効果
を奏し、いずれの発明も、半導体集積回路の信頼性の向
上及び用途の拡大に寄与するところが大きい。
によれば、半導体集積回路のチップ温度を検出し、機能
が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集積回路を
検出温度に応じて選択的に動作状態にするので、全体と
して動作温度範囲が広がり、高温環境下での使用が可能
になるとともに、高温での誤動作を防止することができ
るという優れた効果を奏し、また、本第2発明に係る半
導体集積回路によれば、チップ温度がどの範囲にあるか
を検出するので、誤動作防止対策を施すことができ、高
温での誤動作を防止することができるという優れた効果
を奏し、いずれの発明も、半導体集積回路の信頼性の向
上及び用途の拡大に寄与するところが大きい。
第1図は本第1発明の原理構成を示すブロック図、
第2図は本第2発明の原理構成を示すブロック図である
。 第3図乃至第7図は本発明の一実施例に係り、第3図は
温度センサを内部に備えた半導体集積回路の要部構成を
示す回路図、 第4図はMOS I−ランジスタのしきい値電圧vIの
温度特性を示す線図、 第5図はMOSトランジスタの■。−V6特性を示す線
図、 第6図は第3図のIC3トランジスタT Pl、、T
rt、T、、、のIn−Vc特性を示す線図、第7図(
A)〜(C)は第3図の半導体集積回路rc、、IC9
、XCSに設けられたMOS )ランジスタのIn−V
G特性を示す線図である。 図中、 T 、、”+−T 、、はn−IC3トランジスタR、
−R、は抵抗 PD、〜PD3はホトダイオード 発明の原理ブロック図 第1図 発明の原理ブロック図 第2図 丁C C2 温度センサMえた半導体集積回路 第3図 しきい値V+の温度特性図 第4図 10 VG特性図 第5図 Io−■特性図 第 図 vt++(T、) Vu:+(型 Vt+3(T、) サート電圧G アート電」三G Vo −Vc持性因
。 第3図乃至第7図は本発明の一実施例に係り、第3図は
温度センサを内部に備えた半導体集積回路の要部構成を
示す回路図、 第4図はMOS I−ランジスタのしきい値電圧vIの
温度特性を示す線図、 第5図はMOSトランジスタの■。−V6特性を示す線
図、 第6図は第3図のIC3トランジスタT Pl、、T
rt、T、、、のIn−Vc特性を示す線図、第7図(
A)〜(C)は第3図の半導体集積回路rc、、IC9
、XCSに設けられたMOS )ランジスタのIn−V
G特性を示す線図である。 図中、 T 、、”+−T 、、はn−IC3トランジスタR、
−R、は抵抗 PD、〜PD3はホトダイオード 発明の原理ブロック図 第1図 発明の原理ブロック図 第2図 丁C C2 温度センサMえた半導体集積回路 第3図 しきい値V+の温度特性図 第4図 10 VG特性図 第5図 Io−■特性図 第 図 vt++(T、) Vu:+(型 Vt+3(T、) サート電圧G アート電」三G Vo −Vc持性因
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)、半導体集積回路の一部として設けられ、該半導体
集積回路のチップ温度を検出する温度センサ(1)と、 機能が同一で動作温度範囲が異なる複数の半導体集積回
路(IC_1〜IC_n)と、 検出された該チップ温度に応じて、該複数の半導体集積
回路(IC_1〜IC_n)のうち適当な動作温度範囲
を有する半導体集積回路を選択してこれを動作状態にす
る切換回路(2)と、 を有することを特徴とする半導体集積回路。 2)、MOSトランジスタを備えた半導体集積回路にお
いて、 MOSトランジスタ(Tro)のソース又はドレインに
抵抗(R)を接続して、該抵抗(R)に流れる電流によ
る降下電圧によりチップ温度を検出する温度センサ(1
′)と、 しきい値が異なる他の複数のMOSトランジスタ(Tr
_1〜Trn)のゲートを並列接続し、該ゲートに該降
下電圧を供給して該MOSトランジスタ(Tr_1〜T
r_n)をスイッチ動作させることにより該チップ温度
が基準温度以上であるかどうかを判定する該複数の比較
回路(Cp_1〜Cp_n)と、 を有することを特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17851188A JPH0228363A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17851188A JPH0228363A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0228363A true JPH0228363A (ja) | 1990-01-30 |
Family
ID=16049751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17851188A Pending JPH0228363A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0228363A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006047039A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 温度検知回路、および温度検知回路を備えたパワー半導体装置 |
WO2006134775A1 (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電子回路 |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17851188A patent/JPH0228363A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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