JPH0650768B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
- Publication number
- JPH0650768B2 JPH0650768B2 JP61181314A JP18131486A JPH0650768B2 JP H0650768 B2 JPH0650768 B2 JP H0650768B2 JP 61181314 A JP61181314 A JP 61181314A JP 18131486 A JP18131486 A JP 18131486A JP H0650768 B2 JPH0650768 B2 JP H0650768B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- memory cell
- cell unit
- memory device
- lines
- semiconductor memory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/37—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置に関し、特に情報を記憶するキ
ャパシタと、この情報の書き込み、読み出しを行なうス
イッチングトランジスタの各1個からなるメモリセル
(以下、1トランジスタ1キャパシタ型メモリセルとい
う)を用い、センスアンプに接続する2本のビット線が
このセンスアンプの片方に平行に配置された構成(以
下、折り返しビットライン構成という)をとる半導体記
憶装置に関する。
ャパシタと、この情報の書き込み、読み出しを行なうス
イッチングトランジスタの各1個からなるメモリセル
(以下、1トランジスタ1キャパシタ型メモリセルとい
う)を用い、センスアンプに接続する2本のビット線が
このセンスアンプの片方に平行に配置された構成(以
下、折り返しビットライン構成という)をとる半導体記
憶装置に関する。
従来の半導体記憶装置は多数のビット線とワード線との
所定の交点にメモリセルが形成されており、各メモリセ
ルは論理“1”,“0”の情報を記憶するキャパシタ
と、このキャパシタとビット線との接続をワード線から
の情報に応じて制御するスイッチングトランジスタとを
有している。このスイッチングトランジスタを導通せし
めることにより、ビット線に与えられた情報をキャパシ
タに記憶したり、逆にキャパシタに記憶されている情報
をビット線に読み出したりしていた。ビット線に読み出
された情報はセンスアンプで他の一つのビット線の情報
と比較して、比較結果が選択されたキャパシタの情報と
して読み出される。この時、この他の一つのビット線に
は論理“1”と“0”の中間の電圧や選択されたキャパ
シタに記憶された情報と相補な情報が与えられる。これ
ら2つのワード線は折り返しビットライン構成ではセン
スアンプの片側に平行に隣接して配置される。
所定の交点にメモリセルが形成されており、各メモリセ
ルは論理“1”,“0”の情報を記憶するキャパシタ
と、このキャパシタとビット線との接続をワード線から
の情報に応じて制御するスイッチングトランジスタとを
有している。このスイッチングトランジスタを導通せし
めることにより、ビット線に与えられた情報をキャパシ
タに記憶したり、逆にキャパシタに記憶されている情報
をビット線に読み出したりしていた。ビット線に読み出
された情報はセンスアンプで他の一つのビット線の情報
と比較して、比較結果が選択されたキャパシタの情報と
して読み出される。この時、この他の一つのビット線に
は論理“1”と“0”の中間の電圧や選択されたキャパ
シタに記憶された情報と相補な情報が与えられる。これ
ら2つのワード線は折り返しビットライン構成ではセン
スアンプの片側に平行に隣接して配置される。
かかる従来の折り返しビットライン構成の半導体記憶装
置が第3図に模式的に示されている。各センスアンプ3
01からそれぞれ一対のビット線303,304,30
5,306が並行同一方向に取り出されており、半導体
基板上でも各一対のビット線は隣接して形成されてい
る。ビット線303,304,305,306に直交し
て多数のワード線308,309,310,311が配
置されている。ワード線308,309とビット線30
3,305……との交点のワード線310,311とビ
ット線304,306……との交点にそれぞれメモリセ
ルユニット302が形成されている。1つのメモリセル
ユニット302にはそれぞれ2つのメモリセルが形成さ
れており、各セルのスイッチングトランジスタはMOS
電界効果トランジスタで形成され、それらのソース(又
はドレイン)はビット線に共通に接続され、各スイッチ
ングトランジスタのゲートはそれぞれ隣接するワード線
308,309に接続されている。各スイッチングトラ
ンジスタのドレイン(又はソース)はそれぞれキャパシ
タに接続されている。
置が第3図に模式的に示されている。各センスアンプ3
01からそれぞれ一対のビット線303,304,30
5,306が並行同一方向に取り出されており、半導体
基板上でも各一対のビット線は隣接して形成されてい
る。ビット線303,304,305,306に直交し
て多数のワード線308,309,310,311が配
置されている。ワード線308,309とビット線30
3,305……との交点のワード線310,311とビ
ット線304,306……との交点にそれぞれメモリセ
ルユニット302が形成されている。1つのメモリセル
ユニット302にはそれぞれ2つのメモリセルが形成さ
れており、各セルのスイッチングトランジスタはMOS
電界効果トランジスタで形成され、それらのソース(又
はドレイン)はビット線に共通に接続され、各スイッチ
ングトランジスタのゲートはそれぞれ隣接するワード線
308,309に接続されている。各スイッチングトラ
ンジスタのドレイン(又はソース)はそれぞれキャパシ
タに接続されている。
かかる折り返しビットライン構成の半導体記憶装置で
は、メモリセルの集積度が低いという欠点がある。
は、メモリセルの集積度が低いという欠点がある。
なぜならば、第3図に示すように、折り返しビットライ
ン構成では1つのビット線303に接続しているメモリ
セルユニット302に対して折り返って来るビット線3
04に接続しているメモリセルユニット307がメモリ
セルユニット302と半周期ずれて並んでおり、メモリ
セルユニット302に使うワード線308および309
の隣に、メモリセルユニット307に使うワード線31
0および311が配置されるため、メモリセルの縮小化
が進み第3図中横方向のメモリセルユニット間のピッチ
が減少しても最終的には、ワード線308,309,31
0および311により集積度が決められてしまうからで
ある。ここでは、1つのメモリセルユニットに2個のメ
モリセルが含まれている場合について説明したが、1つ
のメモリセルユニットに1個のメモリセルが含まれてい
る場合についても同じ問題点が存在することは明らかで
ある。
ン構成では1つのビット線303に接続しているメモリ
セルユニット302に対して折り返って来るビット線3
04に接続しているメモリセルユニット307がメモリ
セルユニット302と半周期ずれて並んでおり、メモリ
セルユニット302に使うワード線308および309
の隣に、メモリセルユニット307に使うワード線31
0および311が配置されるため、メモリセルの縮小化
が進み第3図中横方向のメモリセルユニット間のピッチ
が減少しても最終的には、ワード線308,309,31
0および311により集積度が決められてしまうからで
ある。ここでは、1つのメモリセルユニットに2個のメ
モリセルが含まれている場合について説明したが、1つ
のメモリセルユニットに1個のメモリセルが含まれてい
る場合についても同じ問題点が存在することは明らかで
ある。
本発明によれば、並行する複数のビット線と、この複数
のビット線に対し直交して配置された複数のワード線
と、ビット線とワード線の交点に対応して形成されたメ
モリセルとを含む半導体記憶装置に於いて、各メモリセ
ルは容量素子と、この容量素子とビット線との間に設け
られかつその制御電極がワード線に接続されたスイッチ
ングトランジスタとを有しており、1つのワード線にス
イッチングトランジスタが接続された互いに隣接するメ
モリセル内のスイッチングトランジスタは互いに相補な
電気的特性を有したものである半導体記憶装置を得る。
のビット線に対し直交して配置された複数のワード線
と、ビット線とワード線の交点に対応して形成されたメ
モリセルとを含む半導体記憶装置に於いて、各メモリセ
ルは容量素子と、この容量素子とビット線との間に設け
られかつその制御電極がワード線に接続されたスイッチ
ングトランジスタとを有しており、1つのワード線にス
イッチングトランジスタが接続された互いに隣接するメ
モリセル内のスイッチングトランジスタは互いに相補な
電気的特性を有したものである半導体記憶装置を得る。
隣接する2個のメモリセル内のそれぞれ互いに相補的な
スイッチング特性を有するトランジスタの制御電極を同
一のセンスアンプに接続する2本のビット線直交する1
つのワード線にそれぞれ接続することにより、ワード線
に加える電圧を選択することにより、どちらかのメモリ
セルを択一的に選択できる。このため、従来の半導体記
憶装置に比し、同じメモリ容量の場合にはワード線の数
を半減でき、集積度を増すことができる。また、ワード
線の数を同じにすると2倍のメモリ容量を実現できる。
スイッチング特性を有するトランジスタの制御電極を同
一のセンスアンプに接続する2本のビット線直交する1
つのワード線にそれぞれ接続することにより、ワード線
に加える電圧を選択することにより、どちらかのメモリ
セルを択一的に選択できる。このため、従来の半導体記
憶装置に比し、同じメモリ容量の場合にはワード線の数
を半減でき、集積度を増すことができる。また、ワード
線の数を同じにすると2倍のメモリ容量を実現できる。
〔第1の実施例〕 次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)は本発明の第一の実施例の半導体記憶装置の
一部の平面図である。同じ構成をとるメモリセル2個を
それぞれ含むメモリセルユニット101と102はワード
線103および104を共用する構成になっていると同
時に、ビット線105と106はセンスアンプ119に
対して同じ方向に並行に配置されておりビット線に関し
ては折り返しビットライン構成になっている。
一部の平面図である。同じ構成をとるメモリセル2個を
それぞれ含むメモリセルユニット101と102はワード
線103および104を共用する構成になっていると同
時に、ビット線105と106はセンスアンプ119に
対して同じ方向に並行に配置されておりビット線に関し
ては折り返しビットライン構成になっている。
次にメモリセルユニット101および102のA−A′
およびB−B′線に沿った縦断面図をそれぞれ、第1図
(b)および第1図(c)に示す。
およびB−B′線に沿った縦断面図をそれぞれ、第1図
(b)および第1図(c)に示す。
本実施例ではメモリセルユニット101にPチャンネル
型トランジスタ、メモリセル102にnチャンネル型ト
ランジスタを用いているが逆でもかまわない。
型トランジスタ、メモリセル102にnチャンネル型ト
ランジスタを用いているが逆でもかまわない。
第1図(b)に示すようにPチャンネル型トランジスタを
持つメモリセルユニット101は1985年IEDMで発表され
たSPTセル(N.Lu.etal.,IEDM Tec.Dig.,PP771〜77
2,Dec.,1985)を変形したものを例として用いてい
る。
持つメモリセルユニット101は1985年IEDMで発表され
たSPTセル(N.Lu.etal.,IEDM Tec.Dig.,PP771〜77
2,Dec.,1985)を変形したものを例として用いてい
る。
このメモリセルユニット101はP型単結晶基板107
上にnウェルと呼ばれる不純物濃度1017cm-3程度のn
型不純物拡散層110を形成しその上にゲート電極であ
るワード線103および104更に、ソースであるp型
不純物拡散層113を倶えたpチャネル型MIS型電界効
果トランジスタを形成し、また、トランジスタのドレイ
ン近傍に形成した溝の内部をp型不純物を添加した多結
晶ケイ素等の導電物質で情報蓄積部であるキャパシタと
なる容量絶縁膜116をはさんで埋め込み、容量電極1
11,112を形成したものである。また、ビット線1
05はソースとなるp型不純物拡散層113に接続さ
れ、素子分離は厚いフィールド酸化膜108を用いて行
なう。
上にnウェルと呼ばれる不純物濃度1017cm-3程度のn
型不純物拡散層110を形成しその上にゲート電極であ
るワード線103および104更に、ソースであるp型
不純物拡散層113を倶えたpチャネル型MIS型電界効
果トランジスタを形成し、また、トランジスタのドレイ
ン近傍に形成した溝の内部をp型不純物を添加した多結
晶ケイ素等の導電物質で情報蓄積部であるキャパシタと
なる容量絶縁膜116をはさんで埋め込み、容量電極1
11,112を形成したものである。また、ビット線1
05はソースとなるp型不純物拡散層113に接続さ
れ、素子分離は厚いフィールド酸化膜108を用いて行
なう。
次に、メモリセルユニット102については第1図(c)
に示すように、やはり1985年IEDMで発表されたBSEセ
ル(M.SaKamoto et olo,IEDM Tech.Dig.,PP710〜71
3,Dec.,1985)を変形したものを例として用いてい
る。メモリセルユニット101との構造上の大きな差
は、nウェルがないこと、不純物拡散層117と容量電
極114および115に含まれる不純物がp型ではな
く、n型である点である。
に示すように、やはり1985年IEDMで発表されたBSEセ
ル(M.SaKamoto et olo,IEDM Tech.Dig.,PP710〜71
3,Dec.,1985)を変形したものを例として用いてい
る。メモリセルユニット101との構造上の大きな差
は、nウェルがないこと、不純物拡散層117と容量電
極114および115に含まれる不純物がp型ではな
く、n型である点である。
次に動作を説明する。
例として、基板107を基準電位としてnウエル110
の電位を5(v)とし、メモリセルユニット101に含ま
れるpチャンネル型トランジスタのしきい値電圧を−3
(v)メモリセルユニット102に含まれるnチャンネル
型トランジスタのしきい値電圧を3(v)とする。
の電位を5(v)とし、メモリセルユニット101に含ま
れるpチャンネル型トランジスタのしきい値電圧を−3
(v)メモリセルユニット102に含まれるnチャンネル
型トランジスタのしきい値電圧を3(v)とする。
第1図(a)中メモリセルユニット101を選択する時に
は、ワード線103または104を−3(v)以下にす
る。この時メモリセルユニット102のトランジスタは
当然オフ状態であり、メモリセルユニット102は選択
されない。
は、ワード線103または104を−3(v)以下にす
る。この時メモリセルユニット102のトランジスタは
当然オフ状態であり、メモリセルユニット102は選択
されない。
待機時はワード線を−3(v)から3(v)の間にすれば、メ
モリセルユニット101および102のどちらもオフ状
態となる。
モリセルユニット101および102のどちらもオフ状
態となる。
メモリセルユニット102を選択する時にはワード線を
3(v)以上にすれば、メモリセルユニット102のトラ
ンジスタがオン状態となり、メモリセルユニット101
のトランジスタはオフ状態となるため、メモリセルユニ
ット102のみが選択される。
3(v)以上にすれば、メモリセルユニット102のトラ
ンジスタがオン状態となり、メモリセルユニット101
のトランジスタはオフ状態となるため、メモリセルユニ
ット102のみが選択される。
〔第2の実施例〕 第1の実施例で用いたSPTセルおよびBSEセルはい
ずれも基板に形成した溝を埋める多結晶ケイ素の方を容
量電極としているが、逆に基板側を容量電極とした場合
につき説明する。
ずれも基板に形成した溝を埋める多結晶ケイ素の方を容
量電極としているが、逆に基板側を容量電極とした場合
につき説明する。
第2図(a)は本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の
一部の平面図である。メモリセルユニット214と21
5はワード線203及び204を共用する構成となって
おり、ビット線201と202はセンスアンプ216に対
して同じ方向に並行に配置されており、折返しビットラ
イン構成となっている。またビット線201に接続して
いるメモリセルユニットがpチャネル型トランジスタ、
ビット線202に接続しているメモリセルユニットがn
チャネル型トランジスタをそれぞれ含む。第2図(b)お
よび(c)はそれぞれ第2図(a)中C−C′線およびD−
D′線での縦断面図である。
一部の平面図である。メモリセルユニット214と21
5はワード線203及び204を共用する構成となって
おり、ビット線201と202はセンスアンプ216に対
して同じ方向に並行に配置されており、折返しビットラ
イン構成となっている。またビット線201に接続して
いるメモリセルユニットがpチャネル型トランジスタ、
ビット線202に接続しているメモリセルユニットがn
チャネル型トランジスタをそれぞれ含む。第2図(b)お
よび(c)はそれぞれ第2図(a)中C−C′線およびD−
D′線での縦断面図である。
第2図(b)に示すように、p型単結晶ケイ素基板205
に、nウエル不純物拡散層206を形成し、容量部のウ
エル内に形成した溝をプレート電極207で埋め込む。こ
の時容量絶縁膜209は、プレート電極207とnウェ
ル206に2.5(v)の電位差が加った時、p型反転層20
8が形成され得る厚さとする。またワード線203およ
び204はゲート電極となりp型不純物拡散層212を
ソースとしたpチャネル型電界効果トランジスタが形成
されている。
に、nウエル不純物拡散層206を形成し、容量部のウ
エル内に形成した溝をプレート電極207で埋め込む。こ
の時容量絶縁膜209は、プレート電極207とnウェ
ル206に2.5(v)の電位差が加った時、p型反転層20
8が形成され得る厚さとする。またワード線203およ
び204はゲート電極となりp型不純物拡散層212を
ソースとしたpチャネル型電界効果トランジスタが形成
されている。
第2図(c)は、ビット線202に接続するメモリセルユ
ニット215の縦断面図であるが、構造は第2図(b)と
基本的には同じで、nウエル不純物拡散がない点と、ソ
ースの不純物拡散層213と反転層210がn型である
点が第2図(b)との相違点である。また、ここでも容量
絶縁膜211は、プレート電極207と基板205の間
に2.5(v)印加した時、n型反転層が形成され得る厚さと
する。
ニット215の縦断面図であるが、構造は第2図(b)と
基本的には同じで、nウエル不純物拡散がない点と、ソ
ースの不純物拡散層213と反転層210がn型である
点が第2図(b)との相違点である。また、ここでも容量
絶縁膜211は、プレート電極207と基板205の間
に2.5(v)印加した時、n型反転層が形成され得る厚さと
する。
動作としては、第1の実施例と同様であるが、プレート
電極207に加える電圧は.5(v)にすれば、第2図(b)お
よび(c)のどちらも、それぞれp型反転層208および
n型反転層210が形成され、これらが容量電極とな
る。
電極207に加える電圧は.5(v)にすれば、第2図(b)お
よび(c)のどちらも、それぞれp型反転層208および
n型反転層210が形成され、これらが容量電極とな
る。
以上の実施例では1つのメモリセルユニットに2個のメ
モリセルが含まれている場合について説明したが、1つ
のメモリセルユニットに1個のメモリセルが含まれてい
る場合についても同様の効果が得られることは明らかで
ある。
モリセルが含まれている場合について説明したが、1つ
のメモリセルユニットに1個のメモリセルが含まれてい
る場合についても同様の効果が得られることは明らかで
ある。
また以上の実施例では、相補的なスイッチング特性を有
するトランジスタとして、pチャンネル型とnチャンネ
ル型のMOS型電界効果トランジスタを用いたが、エン
ハンスト型とディプリーション型の電界効果トランジス
タを用いても同様の効果が得られることは明らかであ
る。
するトランジスタとして、pチャンネル型とnチャンネ
ル型のMOS型電界効果トランジスタを用いたが、エン
ハンスト型とディプリーション型の電界効果トランジス
タを用いても同様の効果が得られることは明らかであ
る。
以上説明した通り本発明は、それぞれ互いに相補的なス
イッチング特性を有するトランジスタをそれぞれ含む2
個のメモリセルを同一のセンスアンプに接続する2本の
ビット線と単一のワード線との各交点にそれぞれ接続し
た構成とすることにより、この2個のメモリセルを単一
のワード線に加える電圧を選択することにより、どちら
かのメモリセルを択一的に選択できる。このため、ワー
ド線の数を半減でき、半導体記憶装置の集積度を増すこ
とができる効果がある。
イッチング特性を有するトランジスタをそれぞれ含む2
個のメモリセルを同一のセンスアンプに接続する2本の
ビット線と単一のワード線との各交点にそれぞれ接続し
た構成とすることにより、この2個のメモリセルを単一
のワード線に加える電圧を選択することにより、どちら
かのメモリセルを択一的に選択できる。このため、ワー
ド線の数を半減でき、半導体記憶装置の集積度を増すこ
とができる効果がある。
第1図(a)は本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の
一部の平面図、第1図(b),(c)はそれぞれ第1図(a)の
A−A′線、B−B′線断面図、第2図(a)は本発明の
第2の実施例の半導体記憶装置の一部の平面図、第2図
(b),(c)はそれぞれ第2図(a)のC−C′線、D−D′
線の断面図、第3図は従来の半導体記憶装置の平面模式
図である。 101,102,214,215,302,307……
メモリセルユニット、103,104,203,20
4,308,309,310,311,……ワード線、
105,106,201,202,303,304,3
05,306……ビット線、107,205……p型単
結晶ケイ素基板、108……フィールド酸化膜、110,
206……nウエル、111,112,114,115
……容量電極、113,212……p型不純物拡散層、
117,213……n型不純物拡散層、116,11
8,209,211……容量絶縁膜、207……プレー
ト電極、208……p型反転層、210……n型反転層、
301……センスアンプ。
一部の平面図、第1図(b),(c)はそれぞれ第1図(a)の
A−A′線、B−B′線断面図、第2図(a)は本発明の
第2の実施例の半導体記憶装置の一部の平面図、第2図
(b),(c)はそれぞれ第2図(a)のC−C′線、D−D′
線の断面図、第3図は従来の半導体記憶装置の平面模式
図である。 101,102,214,215,302,307……
メモリセルユニット、103,104,203,20
4,308,309,310,311,……ワード線、
105,106,201,202,303,304,3
05,306……ビット線、107,205……p型単
結晶ケイ素基板、108……フィールド酸化膜、110,
206……nウエル、111,112,114,115
……容量電極、113,212……p型不純物拡散層、
117,213……n型不純物拡散層、116,11
8,209,211……容量絶縁膜、207……プレー
ト電極、208……p型反転層、210……n型反転層、
301……センスアンプ。
Claims (1)
- 【請求項1】複数のビット線と、該複数のビット線に直
交して設けられた複数のワード線と、前記ビット線と前
記ワード線との交点に対応して設けられたメモリセルと
を含む半導体記憶装置に於いて、前記メモリセルは容量
素子と、該容量素子と前記ビット線の所定のものとの間
に設けられかつその制御電極が前記ワード線の所定のも
のに接続されたスイッチングトランジスタとを有し、前
記ワード線と同一方向に互いに隣接して配置された前記
メモリセル内の前記スイッチングトランジスタは互いに
相補な電気的特性を有していることを特徴とする半導体
記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61181314A JPH0650768B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61181314A JPH0650768B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6337649A JPS6337649A (ja) | 1988-02-18 |
JPH0650768B2 true JPH0650768B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=16098511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61181314A Expired - Fee Related JPH0650768B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 半導体記憶装置 |
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JP (1) | JPH0650768B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2743391B2 (ja) * | 1988-08-25 | 1998-04-22 | ソニー株式会社 | 半導体メモリの製造方法 |
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1986
- 1986-07-31 JP JP61181314A patent/JPH0650768B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPS6337649A (ja) | 1988-02-18 |
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