JP2000501221A - 固定記憶装置およびその駆動方法 - Google Patents

固定記憶装置およびその駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 多数のメモリセルを有し、それらの内容がワード-、ビット-およびソース線(WL、BL、SL)による相応の駆動のもとに読出し可能である固定記憶装置に関する。この固定記憶装置は、個々のワード線(WL)を介してアドレス指定可能なメモリセルが多数の群に分割されており、それらのうちの各々に分離した共通のソース線(SL)が対応付けられていることを特徴とする。本方法によれば、個々のワード線(WL)を介してアドレス指定可能なメモリセルの群ごとの読出しが行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 固定記憶装置およびその駆動方法 本発明は請求項1の前文による固定記憶装置およびそれを駆動するための請求 項17の前文による方法に関する。 固定記憶装置(ROM、PROM、EPROM、EEPROMなど)およびそ れを駆動するための方法は以前から知られている。 従来通常の固定記憶装置の構成および駆動の実際的な例を以下にROMについ て図3および4を参照して説明する。 説明されるROMは多数のメモリセルを有し、その内容はワード線、ビット線 およびソース線による相応の駆動のもとに読出し可能である。ROMは、いくつ かの他の形式の固定記憶装置(たとえばEPROMおよびEEPROM)と異な り、その構成が読出しの際に用意すべき情報(“0”または“1”)に関係する メモリセルである。一つの場合にはトランジスタにかかわる問題であり、また他 の場合にはトランジスタが代わりなしに省かれ、いつもはトランジスタと接続さ れる信号線(ワード線、ビット線およびソース線)が空になる。 トランジスタを有するROMメモリセルが図3に概要を示されている。 このメモリは、前記のように、ここでは電界効果トランジスタT1の形態のト ランジスタを有し、そのソース部分はソース線SLと、そのドレイン部分はビッ ト線BLと、またそのゲート部分はワード線WLと接続されている。 ROMからの“記憶されている”データの読出しは下記のように行われる。 最初にビット線が予充電信号により特定の電位に、たとえば+4Vに、充電さ れる。ビット線およびその外部回路は、トランジスタが阻止されているかぎり、 またはトランジスタが存在していないかぎり、電位を予充電信号源への接続の中 断後にも保ち続けるように、構成されている。 トランジスタがこの状態で読出 しのためにアドレス指定または選択されると、すなわちワード線を介してたとえ ば+5Vの電圧がトランジスタのゲート部分に与えられ、またソース線が接地点 と接続されていると、メモリトランジスタが導通状態となり、ビット線上に増や されて存在している電荷担体がトランジスタを経て接地点へ流れ出る。ビット線 の電位はそれにより0Vに低下する。 他方、トランジスタを有していないメモリセルでは、トランジスタが存在しな いために、予充電によりビット線上にもたらされた電位は流れ出ずに、ほぼ保た れている。 従って、それぞれのメモリセルのメモリ内容に関係するビット線の電位はメモ リ内容を決定することを可能にする。 他の形式の固定記憶装置が部分的に完全に異なる形式のメモリセルの構成を有 するとしても、それらは、同一の信号線(ワード線、ビット線、ソース線)に接 続され、また信号線が読出しのためにほぼ同一の信号を与えられかつ信号の変化 が比較可能な影響を及ぼす限り、ROMメモリセルと共通性を有する。 ワード線はEEPROMの場合のように多数の信号線(選択線、制御線)から 成っていてよく、それにより説明される一般的な駆動原理の基本的な変化は生じ ない。 図3に示されているメモリセルは、他の形式の固定記憶装置の場合のように、 相応の数のメモリセルが設けられている際には1つのメモリセル領域にまとめら れる。 このようなメモリセル領域の構成は図4に示されている。 図4は従来通常の固定記憶装置のメモリセル領域の概要図である。 示されているメモリセル領域はそれぞれ“〇”で示されている多数の図3によ る個々のメモリセルを有しており、これらのメモリセルは多数の行および多数の 列に配置されている。 各メモリセル領域行のn個の要素は共通のワード線WL0、WL1…WLm (場合によっては選択線および制御線から成る)と接続されている。各メモリセ ル領域列のm個の要素は共通のビット線BL0、BL1…BLnと接続されている 。メモリセル領域のすべてのメモリセルのソース線SLは共通のソース線にまと められている。 図4に示されているマトリックス状に構成されたメモリセル領域としてメモリ セルを接続することは、メモリセルの内容をワード線、ビット線およびソース線 の相応の駆動により比較的わずかな制御費用のもとに個々に固定記憶装置から出 力することを可能にする。 しかし、それにもかかわらず、読出しの際の電流消費は比較的大きく、また読 出し時間が比較的長くかかる。 従って、本発明の課題は、請求項1の前文による固定記憶装置または請求項1 7の前文によるその駆動方法を、データの読出しが減ぜられたエネルギー消費の もとに、またより迅速に実行可能であるように改良することにある。 この課題は、本発明によれば、請求項1の特徴部分にあげられている特徴およ び請求項17の特徴部分にあげられている特徴により解決される。 それによれば、個々のワード線(WL)を介してアドレス指定可能なメモリセ ルが多数の群に分割されており、それらのうちの各々に分離した共通のソース線 (SL)が付設されており(請求項1)、または個々のワード線(WL)を介し てアドレス指定可能なメモリセルの群ごとの読出しが実行される(請求項17) 。 これらの措置は、その内容が固定記憶装置から実際に読出されるべきメモリセ ルのみが読出しのためにアドレス指定されることを可能にする。一層詳細には、 メモリセルからのデータの読出しの際に、予充電されたビット線の場合によって は行われる放電過程が選択的にメモリセル領域行内の完全に特定の範囲に制限可 能であり、このことは従来はメモリセル領域のすべてのメモリセルに対してただ 1つの共通のソース線が設けられていることに基づいて可能でなかった(予充電 されたビット線の放電はメモリセル領域行のユニット内でのみ行うことができた )。 すなわち、実際に読出すべきすなわち実際に出力すべきメモリセル群のソース 線を読出しのために適した電位(たとえば0V)に、また必ずしも読出すべきで はないすなわち出力すべきではないメモリセル群のソース線を読出しのために適 していない電位(たとえば+5V)に接続すると、予充電されたビット線の放電 は専ら出力すべきメモリセル群内で行われ、それに対して(読出すべきではない )他の群内では、 1)メモリセルあたり1つまたはそれ以上場合によっては存在しているトラン ジスタの導通が行われず、また 2)予充電されたビット線の放電が行われない。 このことは全く明らかに少なからざるエネルギーの節減に通ずる。 それぞれ比較的少数のメモリセルのみにおいて群ごとの読出しの結果として読 出し操作が実行されることにより、その際に得られる少数のデータが通常は設け られているマルチプレクサの省略のもとに直接に相応の数のデータ出力またはバ ス線上に与えられ、そこから追加的な煩雑な選択方法などなしに固定記憶装置か ら出力され得る。 マルチプレクサの省略は一層のエネルギー節減に、また固定記憶装置からの読 出すべきデータの著しく早い出力に通ずる。 従って固定記憶装置からのデータの読出しは明らかに減ぜられたエネルギー消 費のもとに、著しく速く実行可能である。 さらに固定記憶装置は、特に費用のかかるマルチプレクサの省略が可能になる 結果として、より簡単に、より小形に製造できる。 本発明の有利な実施態様は従属請求項の対象である。 本発明を以下に図面を参照して実施例により一層詳細に説明する。 図1は本発明により構成されたROMのメモリセル領域の構成の実施例の概要 図、 図2はROMの選択されたメモリセルから読出されたデータを出力バスのデー タ出力線上に直接に接続するための装置の実施例、 図3はROMメモリセルの構成の概要図、また 図4は従来通常のROMメモリセル領域の構成の概要図である。 図1中に示されているメモリセル領域は、図4中に示されている従来通常のメ モリセル領域のように、多数(m)の行および多数(n)の列に配置されている 、それぞれシンボル“○”により示されている多数の従来通常のメモリセル(た とえば図3に示されている形式のメモリセル)から成っている。 各メモリセル領域行のn個の要素はそれぞれ共通のワード線WL0、WL1、… WLm(場合によっては選択線および制御線から成る)と接続されている。各メ モリセル領域列のm個の要素はそれぞれ共通のビット線BL0、BL1、…BLn と接続されている。 しかし、図4中に示されている従来通常のメモリセル領域と異なり、メモリセ ルのソース線SLはもはやメモリセル領域のすべてのメモリセルに対して共通の 1つのソース線にまとめられていない。 それどころか任意の数の多数の分離したソース線SLが設けられており(図1 中には例としてSL0、SL1およびSL2)、それらのうちの各々が1つのメモ リセル領域行内のメモリセルの特定の群に対応付けられている。換言すると、1 つのメモリセル領域行のメモリセルは多数の群に分割されており、それらのうち の各々が分離しているが、それぞれの群のメモリセルに対しては共通のソース線 を有する。 普通、1つのメモリセル群は実際上はデータワード(たとえば1バイト)が有 するビットの数と同じ数のメモリセルを含んでおり、またメモリセル領域行あた り多数のこのような同一のメモリセル群が互いに並べて(並び合って)設けられ ている。 しかし、一般的に言って、各メモリセル領域行は必要に応じて、等しい大きさ であっても相い異なる大きさであってもよい、任意の数の(少なくとも1つの) メモリセルを含むことができ、またそれらの個々の要素またはメモリセルが任意 にメモリセル領域行にわたって分布することのできる任意の数の多数の(少なく とも2つの)群を有することができる。 その結果として生じる、前記の普通の場合とは異なる可能性の一つはたとえば 、(たとえば指示すべきテキストの文字のみを読出し得るようにし、これらにそ れぞれ対応付けられている指示属性は読出し得ないようにするため)1つのメモ リセル領域行内の各第x番目のデータワードのメモリセルを1つの群にまとめる ことにある。 図1には3つのメモリセル群が記入されている。第1の(図1では左側の)群 は3つの並び合って位置しているメモリセルから成っており、それらのソース線 は分離した共通のソース線SL0にまとめられている。それに続いている第2の (図1では中央の)群は4つの並び合って位置しているメモリセルから成ってお り、それらのソース線は分離した共通のソース線SL1にまとめられている。第 3の(図1では右側の)群は2つの並び合って位置しているメモリセルから成っ ており、それらのソース線は分離した共通のソース線SL2にまとめられている 。 群の分割は示されている実施例ではすべてのメモリセル領域行に対して等しい 。種々のメモリセル領域行内の互いに相応する群のそれぞれの共通のソース線は 互いに接続されている。このような構成は確かにメモリセル実現のために必要な 費用を制限するが、もちろん強制的ではない。それどころか各メモリセル領域行 は他の行に完全に無関係に任意に分割され得るし、またそれぞれの群のソース線 と互いに完全に無関係に設置かつ駆動することができる。 メモリセル領域の説明されている構成は(相応の制御装置の使用のもとに)個 々のワード線を介してアドレス指定可能なメモリセルの群ごとのアドレス指定( 選択)を可能にし、その際に1つの群は、前記のように、極端な場合には唯一の メモリセルのみから成っていてもよい。 このことは特にデータの読出しの際に特に有利に作用する。なぜならば、従来 通常のメモリセル領域では、冒頭に記載したように、メモリセルからのデータの 読出しが(固定記憶装置からのデータの出力と異なり)メモリセル領域行の(場 合によっては非常に大きい)ユニットでのみ可能であったからである。 メモリセル領域行内の個々の群からの選択的な読出しはほぼ従来通常の固定記 憶装置におけるように行われる(図3およびそれに関する説明を参照)。 しかし、従来通常の固定記憶装置とは異なって、(相応のソース線を介して) 実際に出力されるソース端子または出力のために必要とされるソース端子のみが 読出しのために必要な電圧(この実施例では0V)を与えられる。当該のメモリ セル領域行の出力すべきでないメモリ要素または出力のために必要とされないメ モリ要素は読出しのために適していないソース電圧、一層詳細には1つまたはそ れ以上のトランジスタを介しての予充電されたビット線の放電のために適してい ないソース電圧(いまの例ではたとえば+5Vの高い電圧)を与えられる。 一方では実際に関心のあるメモリセルのトランジスタのみが導通状態に切換え られ、またその結果として他方ではその状態が出力のために関心のあるビット線 のみが放電されるので、データの読出しの際のエネルギー消費が、従来通常の固 定記憶装置からのデータの読出しの際に必要なエネルギー消費の一部に減ぜられ る。 関心のないメモリセルのビット線が関心のあるデータの読出しの際に放電され ないという事実は、ソース線により選択されたメモリセルの読出されたデータが (それぞれ選択されないメモリセルのデータとは異なり)バス線上に通され、バ ス線を介してデータが直接に、すなわち通常ならば設けられているマルチプレク サなどを中間に介さずに固定記憶装置から出力されるようにするために有利に利 用することができる。 この特に有利な効果は以下に図2により説明される。 図2は、選択されたメモリセルのビット線の状態に関係して、どのように信号 が出力バス線上にもたらされ得るかを示す。 以下の説明では説明を分かりやすくするため下記の前提条件から出発する。 図1に示されているm個のメモリセル領域行の各々のn個の要素がi個の等し い大きさの群に分割されており、その際に各群は記憶されているデータワードの ビットの数に相当する数のメモリセルを有するものと仮定する。データワードは この実施例ではバイトあるから、i個の群の各々はj=8のメモリセルから成っ ている。 m *i個の群の8つのメモリセルのうち、それぞれ第1のメモリセルは第1の ビット線に、それぞれ第2のメモリセルは第2のビット線に、それぞれ第3のメ モリセルは第3のビット線に、それぞれ第4のメモリセルは第4のビット線に、 それぞれ第5のメモリセルは第5のビット線に、それぞれ第6のメモリセルは第 6のビット線に、それぞれ第7のメモリセルは第7のビット線に、それぞれ第8 のメモリセルは第8のビット線に対応付けられている。 第nバス線への任意の群の第nメモリセルの接続はROMに対して図2に示さ れている。他の固定記憶装置の使用は場合によっては相い異なる所与の条件に相 応してわずかな変更を必要とする。 図2によれば装置は、図示のようにワード線WL、ビット線BL、バス線BU Sのソース線SL、予充電線PCおよびたとえば約5Vの電圧VDDと接続されて いるNMOS電界効果トランジスタT1およびT2、PMOS電界効果トランジ スタT3、T4およびT5およびインバータ11、12および13を有する。 トランジスタT1は図3中に示されているROMメモリセルトランジスタであ る。 各読出しサイクルの開始時に予充電線に短時間たとえば0Vの低い電圧が与え られる。その結果、一方ではバス線BUSがその後に導通しているトランジスタ T2を介して接地電位に引き寄せられ(一方のインバータ11はそのためにそれ ぞれのトランジスタT2を介して存在しているすべてのバス線と図示のようにし て接続される)、また他方ではビット線BLがその後に導通しているトランジス タT3を介して電位VDDに高められる。 バス線BUSに接続されているインバータI2およびI3は、バス線の電位を トランジスタT2の阻止状態への復帰の際に接地電位に保つ保持要素を形成する (このような保持要素はバス線の各々に対して設けられている)。インバータI 2はその際にそれぞれトランジスタT5に対して弱く設定されている。 ビット線BLはその電位をトランジスタT3の阻止状態への復帰の際に同じく 保ち続ける。なぜならば、トランジスタT4のゲート端子に与えられているバス 電位(接地)がトランジスタT4を介して電圧VDDをビット線に接続するからで ある。 説明された過程はメモリ領域のすべてのメモリセルに対して同一である。 まず最初に記憶されているデータが選択されたメモリセルから(ワード線WL はたとえば+5Vの読出しのために適した電圧にあり、ソース線SLはたとえば 0Vの同じく読出しのために適した電位に、または接地電位にある)バス線BU Sの上に接続することを説明する。 トランジスタT1は図3中に示されている従来通常のROMメモリセルトラン ジスタに相当する。 このトランジスタはワード線WLおよびソース線SLを介して前記の信号を与 えられる(選択される)と導通状態となり、またビット線を能動的にソース線電 位(接地)に引き寄せる。なぜならば、トランジスタT1はトランジスタT4に 対して強く設定されているからである。 ビット線の電位変化によりトランジスタT5は導通状態となり、またVDDをバ ス上に接続する。トランジスタT5の導通によりトランジスタT4は阻止状態に なるので、ビット線BLはその後はトランジスタT1を介して確実に接地電位に ある。 トランジスタT1を有しているメモリセルが選択された場合にはそれ故バス線 BUSが高い電位に置かれ、この場合電位はトランジスタにより能動的に駆動さ れる。 トランジスタを有していないROMメモリセルが選択された場合には、予充電 線PCを介して予充電電圧を与えた後に存在したような状態が存在する。なぜな らば、トランジスタT1なしではトランジスタT4により能動的に高い電位に保 たれるビット線BLが放電できないからである。すなわち、トランジスタT1を 有していないROMメモリセルが選択される場合にはバス線BUSは接地電位に とどまる。 バス線BUSには、既に述べたように、他の群からの多数の別のメモリセル( 他の群あたり1つのメモリセル)が接続されているが、それらはたったいま説明 したメモリセルを除いてすべて選択されない状態にあってよい。 図2に示されている回路の規定通りの機能を保証するため、選択されないメモ リセルはバス線BUSに影響を及ぼしてはならない。なぜならば、それらは、さ もなければ、選択されたメモリセルによりもたらされるデータを変え得るからで ある。 このことが図2に示されている装置において、その簡単な構成にもかかわらず 、実際にそのつど自動的に成り立つことを以下に説明する。 メモリセルは、ソース線が高いレベルを有するならば、および/またはワード 線が低いレベルを有するならば、選択されない。これらの条件の一方は(部分的 には両方の条件も)、確かにワード線により選択されたメモリセル領域行に位置 しているがソース線により選択された群には位置していない、もしくは選択され ないメモリセル領域行に位置しているすべてのメモリセルにおいて満足されてい る。 トランジスタT1を有するメモリセルが非選択の際に存在しているワード線- およびソース線電位を与えられるならば、そのトランジスタは阻止状態にとどま り(低いワード線電位において)、もしくはビット線がそのトランジスタを介し て高いソース線電位と接続される。 両方の場合にビット線は放電されずに最初の(予充電された)高い電位にとど まり、この高い電位がトランジスタT5を阻止状態にし、従ってまたバス線の能 動的な影響を排除する。 すなわち、トランジスタT1を有するメモリセルは選択されない状態ではその 対応付けられているバス線に対して中性的に振る舞う。 同じことが、トランジスタT1を有していないメモリセルに対しても当てはま る。なぜならば、トランジスタT1が存在しないので、ビット線BLがメモリセ ルの選択状態に無関係に能動的に放電されず、従ってここでもトランジスタT5 が阻止状態にとどまり、従ってまたバス線の能動的な影響が排除されている。 すなわち、トランジスタT1を有していないメモリセルは選択されない状態で その対応付けられているバス線に対して同じく中性的に振る舞う。 すなわち、たとい各バス線にメモリセル領域に存在する群と同様の多数のメモ リセルが接続されているとしても、専ら選択された群だけが記憶されているデー タに相応する信号をバス上にもたらす。 各読出しサイクルにおいて完全なメモリセル領域行に相応する読出されるデー タから実際に出力すべきデータを選択するために従来通常設けられていなければ ならなかったマルチプレクサを省略することができる。 確かに、以上に説明した装置および駆動方法では、メモリから読出すべきアド レスを用いて選択すべき群を決定する、すなわちそれらのソース線にすべての他 のソース線と対照的に読出しのために適した電位を与えるべき群を決定するデコ ーダを設けなければならないが、このようなデコーダは非常に簡単かつ小形に構 成し得るので、それにより甘受しなければならない費用は完全に無視可能である 。 上記の説明、特に図2の説明は先ず第一に、1つのメモリセル領域行のすべて のメモリセル群が等しい大きさである場合に関するものである。しかしこのこと は不可欠な条件ではない。それどころかメモリセル群は互いに異なっていてよく 、また任意の大きさであってよい。しかしその場合に最大のメモリセル群のメモ リセルの数は前記のように用意されているバス線の数に相当すべきであろう。 バス線が同時に(同一のまたは異なるメモリセル群からの)多数の選択された メモリセルと接続されているときには、バス線が同時にオア-または排他的オア 要素の機能を引き受け得るという効果も特記すべき、また有利に利用可能なこと である。 本発明による固定記憶装置の構成およびそれを駆動するための本発明による方 法は以上にROMにより説明した。しかし、説明した措置の同一の作用および利 点は他の形式の固定記憶装置(PROM、EPROM、EEPROMなど)に同 一の措置を講ずる場合にも得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.多数のメモリセルを有し、それらの内容がワード-、ビット-およびソース線 (WL、BL、SL)による相応の駆動のもとに読出し可能であり、その際に個 々のワード線(WL)を介してアドレス指定可能なメモリセルが多数の群に分割 され、それらのうちの各々に分離した共通のソース線(SL)が対応付けられて いる固定記憶装置において、 ソース線のうち固定記憶装置に記憶されている内容の読出しの間に選択的に1 つまたはそれ以上の特定のソース線のみが読出しのために適した電位を与えられ ることを特徴とする固定記憶装置。 2.メモリセルが少なくとも部分的にそれぞれ少なくとも1つのトランジスタ( T1)から成っていることを特徴とする請求項1記載の固定記憶装置。 3.メモリセルがそれぞれワード線(WL)、ビット線(BL)およびソース線 (SL)と接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の固定記憶装 置。 4.メモリセル領域の同一の行に設けられているメモリセルがそれぞれ同一のワ ード線(WL)と接続されていることを特徴とする請求項1ないし3の1つに記 載の固定記憶装置。 5.メモリセル領域の同一の列に設けられているメモリセルがそれぞれ同一のビ ット線(BL)と接続されていることを特徴とする請求項1ないし4の1つに記 載の固定記憶装置。 6.メモリセル領域の同一の列に設けられているメモリセルがそれぞれ同一のソ ース線(SL)と接続されていることを特徴とする請求項1ないし5の1つに記 載の固定記憶装置。 7.メモリセルがデータビットを記憶するために構成されていることを特徴とす る請求項1ないし6の1つに記載の固定記憶装置。 8.メモリセル群が任意に多数のデータビットから成るデータワードを記憶する ために構成されていることを特徴とする請求項1ないし7の1つに記載の固定記 憶装置。 9.データワードがデータバイトであることを特徴とする請求項8記載の固定記 憶装置。 10.メモリセル群のメモリセルが任意にメモリセル領域行にわたって分配され ていることを特徴とする請求項1ないし9の1つに記載の固定記憶装置。 11.メモリセル領域行のメモリセル群が等しい大きさまたは相い異なる大きさ であることを特徴とする請求項1ないし10の1つに記載の固定記憶装置。 12.データ出力線(BUS)が設けられ、それらのうちの各々が分離した重畳 装置(T5)を介してそれぞれメモリセル群あたり1つのビット線(BL)と接 続されていることを特徴とする請求項1ないし11の1つに記載の固定記憶装置 。 13.各メモリセルが1つのデータ出力線(BUS)と接続されていることを特 徴とする請求項12記載の固定記憶装置。 14.データ出力線(BUS)が最大のメモリセル群のメモリセルの数に相当す る数だけ設けられていることを特徴とする請求項12または13記載の固定記憶 装置。 15.重畳装置(T5)が、データ出力線(BUS)と接続されているメモリセ ルのうち選択されたメモリセルのみが能動的に信号をデータ出力線上に接続し得 るように構成されていることを特徴とする請求項12ないし14の1つに記載の 固定記憶装置。 16.重畳装置(T5)がそれぞれ、対応付けられているビット線がその電位を 予め定められた方向に変えるときに、能動的に信号を相応のデータ出力線(BU S)上に接続するように構成されていることを特徴とする請求項15記載の固定 記憶装置。 17.個々のワード線(WL)を介してアドレス指定可能なメモリセルの群ごと の読出しが行われることを特徴とする請求項1ないし16の1つによる固定記憶 装置の駆動方法。 18.それらの内容が続いて固定記憶装置からも出力されるメモリセルのみが読 出されることを特徴とする請求項17記載の方法。 19.データがそれぞれ1つのメモリセル群のみから読出されることを特徴とす る請求項17または18記載の方法。 20.読出すべきメモリセル群のソース線(SL)に、対応付けられているビッ ト線の電位を変更するために適した電圧が与えられることを特徴とする請求項1 7ないし19の1つに記載の方法。 21.読出すべきではないメモリセル群のソース線に、対応付けられているビッ ト線の電位を変更し得ない電圧が与えられることを特徴とする請求項17ないし 20の1つに記載の方法。
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