JPH04103099A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH04103099A
JPH04103099A JP2219937A JP21993790A JPH04103099A JP H04103099 A JPH04103099 A JP H04103099A JP 2219937 A JP2219937 A JP 2219937A JP 21993790 A JP21993790 A JP 21993790A JP H04103099 A JPH04103099 A JP H04103099A
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JP2219937A
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Masaki Ogiwara
荻原 正毅
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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    • G11C29/78—Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices
    • G11C29/781—Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices combined in a redundant decoder

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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体記憶装置に係り、特にダイナミック型
ランダムアクセスメモリ (DRAM)の冗長回路に関
する。
(従来の技術) 近年、DRAMの大容量化、高集積化に伴い、多層配線
を用いて回路の共用化を図ったチップ構成が多く採り入
れられている。
従来のDRAMにおけるチップ構成のパターンレイアウ
トを第6図に示している。即ち、メモリセルアレイは4
つのセルアレイAL1〜AL4に分割され、各セルアレ
イALI〜A L 4 毎1: 列テコーダCDおよび
センスアンプ(図示せず)などが設けられている。
しかし、メモリが大容量化すると、メモリセルアレイの
分割数も多くせざるを得なくなり、第6図のチップ構成
のように各セルアレイ毎に列デコーダCDを設けると、
チップ面積が増大し、集積度が上がらない。そこで、配
線層を一層増やし、第7図に示すように列デコーダCD
およびセンスアンプなどを1カ所に集め、集積度を上げ
たパターンレイアウトを有するチップ構成が多く採り入
れられるようになってきた。このように列デコーダCD
およびセンスアンプなどを1カ所に集めた場合、増やし
た一層の配線層の用い方には、第8図あるいは第9図に
示す二通りの回路方式かある。
第8図に示す回路方式は、増やした一層の配線層を、列
デコーダCDから出力される列選択線CDL・・・に割
り当て、この列選択線CDL・・・を各セルアレイAL
I、Al1・・・上に共通に設けて各セルアレイALI
、Al1・・・の列選択トランジスタ(CTI、CTI
)、(CT2、CT2)・・・の選択に用いている。こ
こで、(BLl、BLI)、(BL2、BL2)・・は
各セルアレイALI、Al1・・・の列線対、(DQI
、DQ 1)、(DQ2、DQ2)・・は各セルアレイ
ALI、Al1・・・の共通データ線対である。また、
前記列選択線CDL・・・は、各セルアレイALI、A
l1・・・の列線対(BLl、BL、1)、(BL2、
BL2)・・に平行に設けられている。
また、第9図に示す回路方式は、増やした一層の配線層
を、第2の列線対(BL″ BL”)・・・に割り当て
、この第2の列線対(BL″ BL”)・・・を各セル
アレイALI、Al1・・・上に共通に設け、これを各
セルアレイALI、Al1・3.ノ第1の列選択トラン
ジスタ(CTI、cTl)、(CT2、CT2)・・・
の一端側に接続すると共に第2の列選択トランジスタ(
CT’  CT” )・・・の一端側に接続する。そし
て、この第2の列選択トランジスタ(CT”  CT”
 )・・・の他端側を共通データ線対(DQ″ DQ”
)に接続し、列デコーダCDから出力される列選択線C
DL・・・を上記第2の列選択トランジスタ(CT″ 
CT”)・・・の選択に用いている。なお、前記第1の
列選択トランジスタ(CTI、CTI)、(CT2、C
T2)・・・はセルアレイ選択行アドレスにより選択さ
れている。また、前記第2の列線対(BL”BL”)は
、各セルアレイALI、Al1・・・の第1の列線対(
BLI、BLI)   (BL2、BL2)・ と平行
に設けられている。
一方、最近のDRAMには、数ビットから数にビットの
不良を、予備として設けである予備のビット(メモリセ
ル)に置き換えることによって救済し、不良チップを救
済する(良品に置き換える)ための冗長回路を備えてい
る。この冗長回路は、不良となったビットを予備として
設けである別のビットに置き換えるために、不良ピント
が接続されている行線あるいは列線を、この行線あるい
は列線と同じセルアレイ内に設けられている予備の行線
あるいは予備の列線に置き換えてしまう手段である。例
えば列線を置き換える場合の列冗長回路は、列線の選択
に必要な列デコーダ部にフェーズ素子群を備え、所定の
フェーズ素子を切断することにより、不良ビットに対応
した列アドレス入力時に不良ビットを選択することなく
予備の列線に置き換えてしまうものである。同様に、行
線を置き換える場合の行冗長回路は、行線の選択に必要
な行デコーダ部にフェーズ素子群を備え、所定のフェー
ズ素子を切断することにより、不良ビットに対応した行
アドレス入力時に不良ビットを選択することなく予備の
行線に置き換えてしまうものである。
第10図は従来の列デコーダ部の一例を示している。即
ち、CDは通常の列デコーダ、NGは上記列デコーダC
Dの出力側に挿入されたノアゲート、CDLは上記ノア
ゲートNGを経た列選択信号か与えられる列選択線、1
00は列冗長回路、S CDLは上記列冗長回路100
から予備列選択信号が与えられる予備列選択線であり、
予備のメモリセル(図示せず)が接続された予備列線(
図示せず)を選択するようになっている。
上記列冗長回路100において、SCDはフェーズ素子
群を備えたプログラマブル列デコーダ(予備の列デコー
ダ)であり、列アドレスが入力する。この予備の列デコ
ーダSCDは、不良ビットがある場合、不良ビットに対
応した列アドレスをデコードする回路接続となるように
、予めフェーズ素子か切断される。
上記列デコーダ部に正常ビットに対応した列アドレスが
入力する時は、通常の列デコーダCDの出力がノアゲー
トNGを経て列選択線に列選択信号として供給される。
この時、予備の列デコーダSCDの出力は非活性状態で
ある。これに対して、不良ビットに対応した列アドレス
が入力する時は、予備の列デコーダSCDの出力か活性
状態になって予備列選択線に予備列選択信号として供給
され、不良ビットは予備列線に接続されているビットに
置き換えられる。また、この時の予備の列デコーダSC
Dの出力が前記ノアゲートNGに入力し、このノアゲー
トNGの出力C列選択信号)は非活性状態になる。
上記した列冗長回路100によって救済可能な最大ビッ
ト数は、予備に設けられたメモリセルの数で決まる。し
かし、実際に救済できるビットの組合せは、メモリセル
アレイの分割数、列デコーダCDの数、列冗長回路10
0の数などにより大幅に変わる。例えば第6図に示した
ようなチップ構成と第7図に示したようなチップ構成と
について、列の救済率を比較してみる。
第6図に示したようなチップ構成の場合、各セルアレイ
毎に列デコーダCDが配置されているので、この各セル
アレイ毎の列デコーダCDに1個づつ列冗長回路100
を設けると、各セルアレイ毎に不良の列線かあった場合
でも各セルアレイ毎に予備の列線に置き換えることがで
きる。つまり、第6図に示したように列デコーダCDを
4個有するチップの場合、列デコーダCD毎に1本の不
良列線を救済でき、最大4本の不良列線を救済できる。
これに対して、第7図に示したようなチップ構成の場合
、列デコーダCDが1個しかなく、この]個の列デコー
ダCDが全セルアレイ(4セルアレイ)の同じ列アドレ
スの予備の列線を同時に選択するので、この1個の列デ
コーダCDに対して1個の列冗長回路100を設けると
、4セルアレイの中の1本の不良列線しか救済できず、
第6図に示したチップ構成と比べて列救済率が1/4に
低下する。
この列救済率を高めるために、第7図に示したようなチ
ップ構成における1個の列デコーダCDに対して列冗長
回路100を例えば4個設けると、最大4本の不良列線
を救済できるが、各セルアレイ毎に4本の予備の列線を
設けなければならず、チップ面積か増大してしまうとい
う問題がある。
上記の同様な問題は、1個の行デコーダにより4個以上
のセルアレイを共通に選択するようにして集積度を上げ
たチップ構成のものに行冗長回路を設ける場合にも生し
る。
(発明が解決しようとする課題) 上記したように従来の半導体記憶装置は、1個の列デコ
ーダあるいは行デコーダにより4個以上のセルアレイを
共通に選択するようにして集積度を上げたチップ構成の
ものに列冗長回路あるいは行冗長回路を設ける場合、上
記1個の列デコーダあるいは行デコーダに対して1個の
列冗長回路あるいは行冗長回路を設けると、前記4個以
上のセルアレイ中の1本の不良列線あるいは不良行線し
か救済できないので列救済率あるいは行救済率が低下し
、上記1個の列デコーダあるいは行デコーダに対して複
数個の列冗長回路あるいは行冗長回路を設けると、列救
済率あるいは行救済率は向上するがチップ面積が増大し
てしまうという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、1個の列デコーダあるいは行デコーダにより
4個以上のセルアレイを共通に選択するようにして集積
度を上げたチップ構成のものに列冗長回路あるいは行冗
長回路を設ける場合、チップ面積の増大を抑制しつつ列
救済率あるいは行救済率の向上を実現できる半導体記憶
装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、1個の列デコーダからの列選択信号が与えら
れる列選択線あるいは行デコーダからの行選択信号が与
えられる行選択線により4個以上の複数個のセルアレイ
の列線あるいは行線を共通に選択するチップ構成を採用
し、上記各セルアレイにそれぞれ設けられた不良ビット
救済用の予備列線あるいは予備行線を選択するための列
冗長回路あるいは行冗長回路を設けた半導体記憶装置に
おいて、上記列冗長回路あるいは行冗長回路は、フェー
ズ素子群を備えたプログラマブルアドレスデコーダから
なる予備のデコーダにより、列アドレスあるいは行アド
レスと共にセルアレイ毎の選択を行うためのアドレスを
受けてデコードを行い、前記各セルアレイの予備列線あ
るいは予備行線を選択するために共通に設けられた予備
列選択線あるいは予備行選択線を選択することを特徴と
する。
(作用) 列冗長回路あるいは行冗長回路は、セルアレイ毎の選択
を行うためのアドレスを加味してデコードを行うので、
1個の列冗長回路あるいは行冗長回路により、各セルア
レイ毎に独立に、不良ビットを予備列線あるいは予備行
線に接続されているビットに置き換えることが可能にな
る。従って、上記した列冗長回路あるいは行冗長回路を
各セルアレイに共通の1個の列デコーダあるいは行デコ
ーダに対して1個用いた場合でも、各セルアレイ毎に1
個づつ従来の列冗長回路あるいは行冗長回路を設けた場
合と同等に列救済率あるいは行救済率が向上するので、
チップ面積の増大を抑制することが可能になる。なお、
上記した列冗長回路あるいは行冗長回路を、前記1個の
列デコーダあるいは行デコーダに対して複数個用いるよ
うにすれば、列救済率あるいは行救済率が一層向上する
。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。第1図は、1個の列デコーダからの列選択信号が与
えられる列選択線により4個以上(ここでは4個)のセ
ルアレイALL〜AL4の列線を共通に選択するように
して集積度を上げたチップ構成を採用し、上記各セルア
レイALI〜AL4にそれぞれ設けられた不良ビット救
済用の予備列線(図示せず)を選択するための列冗長回
路を設けたDRAMのパターンレイアウトを概略的に示
している。
即ち、メモリセルアレイは例えば4つのセルアレイAL
1〜AL4に分割され、パターンレイアウトの一端側に
、1個の列デコーダ部]およびセンスアンプ(図示せず
)などが設けられている。
この列デコーダ部]には、上記4つセルアレイALI〜
AL4に共通の1個の列デコーダおよび1個の列冗長回
路が設けられている。この列冗長回路は、フェーズ素子
群を備えたプログラマブルアドレスデコーダからなる予
備の列デコーダにより、列アドレスと共にセルアレイ毎
の選択を行うためのアドレスを受けてデコードを行い、
予備のメモリセル群が接続されている前記予備列線を選
択するものであるが、本発明では、1個の列冗長回路に
よりセルアレイ毎に不良ビットの救済が可能になってお
り、例えば第2図中に示すように構成されている。
第2図は、前記列デコーダ部1を示しており、CDは前
記列デコーダ、NGは上記列デコーダCDの出・力側に
挿入されたノアゲートであり、このノアゲートNGの出
力(列選択信号)は列選択線に与えられる。10は列冗
長回路であり、この出力(予備列選択信号)は1本の予
備列選択線に与えられる。この予備列選択線は、前記各
セルアレイの予備列線を選択するために設けられている
。
上記列冗長回路]0は、前記列デコーダCDの出力か与
えられる列選択線により選択可能なセルアレイ数と同数
の4個の予備の列デコーダ5CDI〜5CD4と、この
4個の予備の列デコーダ5CDI〜5CD4の各出力の
論理和をとって1本の予備列選択線に出力する論理回路
(本例ではオアゲー1−OG)とを有する。上記予備の
列デコーダ5CDI〜5CD4は、それぞれ例えばポリ
シリコンからなるフェーズ素子群を備えており、それぞ
れnビットの列アドレスと共にセルアレイ毎の選択を行
うためのアドレス(例えば行アドレスの2ビット分)を
受けてデコードを行う。
即ち、不良ビットか存在する場合、予備の列デコーダ5
CDI〜5CD4は、不良ビットが存在するアドレスの
入力時にデコードする回路接続となるように、予め所定
のフェーズ素子がレーザー光により切断されている。
なお、第1図に示したように4個のセルアレイALI〜
AL4に共通の列デコーダ部1を1カ所に集めることに
伴って増やした一層の配線層の用い方は、第8図あるい
は第9図に示したように二通りの回路方式がある。即ち
、第1の回路方式は、増やした一層の配線層を列選択線
および予備列選択線に割り当て、この列選択線および予
備列選択線を、前記複数個のセルアレイ上に共通に、か
つ、各セルアレイの列線および予備列線に平行に設け、
この列線および予備列線を前記列選択線および予備列選
択線により選択するようにする。また、第2の回路方式
は、増やした一層の配線層を第2の列線および第2の予
備列線に割り当て、この第2の列線および第2の予備列
線を、前記複数個のセルアレイ上に共通に、かつ、各セ
ルアレイの第1の列線および第1の予備列線に平行に設
け、上記第2の列線および第2の予備列線を前記列選択
線および予備列選択線により選択するようにする。
上記DRAMにおいて、正常ビットに対応した列アドレ
スか列デコーダCDに入力する時は、列デコーダCDの
出力がノアゲートNGを経て列選択線に列選択信号とし
て供給される。この時、予備の列デコーダ5CDI〜5
CD4は、不良ビットに対応した列アドレスのみあるい
はセルアレイ選択用のアドレスのみか一致するアドレス
が入力しても、その出力は非活性状態であり、オアゲ−
トOGの出力は非活性状態であり、予備の列選択線か選
択されることはない。これに対して、あるセルアレイの
不良ビットに対応したアドレスが入力する時は、予備の
列デコーダ5CDI〜5CD4のいずれかの出力が活性
状態になり、オアゲートOGを経て予備列選択線に予備
列選択信号として供給され、不良ビットが予備列線に接
続されているビットに置き換えられるようになる。
また、この時の予備列選択線の信号が前記ノアゲートN
Gに人力し、このノアゲートNGの出力(列選択信号)
は非活性状態になる。この場合、予備の列デコーダ5C
DI〜5CD4の一部に、不良ビットに対応した列アド
レスのみあるいはセルアレイ選択用のアドレスのみが一
致するアドレスが入力したとしても、この一部の予備の
列デコーダの出力は非活性状態である。
上記実施例のDRAMによれば、セルアレイ毎の選択を
行うためのアドレスを加味し、各セルアレイ毎に独立に
、救済すべき不良ビットに対して置換すべき予備列線を
選択可能な列冗長回路10を1個用いることにより、第
6図に示したように各セルアレイ毎に列デコーダを配置
したチップ構成で各セルアレイの列デコーダ毎に1個づ
つ従来の列冗長回路を設けた場合と同等の列救済率が得
られ、チップ面積の増大を抑制することが可能になる。
なお、上記実施例の列冗長回路10を各セルアレイに共
通の列デコーダCDに対して複数個用いるようにすれば
、列救済率が一層向上することは勿論である。
第3図は、前記列冗長回路10の変形例に係る列冗長回
路30を用いた列デコーダ部を示している。即ち、第3
図中の列冗長回路30は、セルアレイ毎の選択を行うた
めのアドレスを受けてデコードを行う2つの予備の行デ
コーダ31および32と、この予備の行デコーダ31お
よび32からのデコード出力と共に前記列アドレスを受
けてデコードを行う少なくとも2つ以上(ここでは2つ
)の予備の列デコーダ33および34と、この予備の列
デコーダ33および34の各出力の論理和をとって1本
の予備列選択線に出力する論理回路(本例ではオアゲー
トOG)とを有する。不良ビットが存在する場合、上記
予備の行デコーダ3ユおよび32は、不良ビットが存在
するセルアレイの選択に必要な行アドレスの入力時にデ
コードする回路接続となるように、予め所定のフェーズ
素子が切断されている。また、上記予備の列デコーダ3
3および34は、予備の行デコーダ31あるいは32か
らのデコード出力が選択状態、がっ、不良ビットが存在
する列アドレスの入力時にデコードする回路接続となる
ように、予め所定のフェーズ素子か切断されている。こ
の場合、予備の行デコーダ31あるいは32が選択する
セルアレイの数は1つに限らず、2ビット分の行アドレ
ス入力のうちの上位1ビツトあるいは下位1ビツトをデ
コードするように所定のフェーズ素子を切断し、2個の
セルアレイを同時に選択するようにしてもよい。これに
より、2個のセルアレイの同じ列アドレスに不良ビット
が存在する場合には、1個の予備の列デコーダ33ある
いは34により2個のセルアレイの不良ビットに対する
救済選択を共通に行うことができる。
第3図中に示した列冗長回路30によれば、第2図中に
示した列冗長回路10に比べて、予備の列デコーダの使
用数を節約することができる。即ち、第2図中に示した
列冗長回路10では、列デコーダCDの出力が与えられ
る列選択線により選択可能なセルアレイ数と同数の4個
の予備の列デコーダ5CDI〜5CD4を必要としたが
、第3図中に示した列冗長回路30では、予備の列デコ
ーダ(33,34)を上記セルアレイ数と同数を最大個
数とする任意の数とすることができる。
第4図および第5図は、それぞれ本発明の他の実施例に
係るDRAMのチップ構成のパターンレイアウトを概略
的に示しており、それぞれ前記実施例と同様に本発明を
適用することができる。即ち、第4図のパターンレイア
ウトは、第1図に示したパターンレイアウトと比べて、
パターンレイアウトの中央部に列デコーダ部(列デコー
ダおよび予備の列デコーダなど)1を設けている点が異
なり、その他は同しであるので、第1図中と対応する部
分には第1図中と同一符号を付している。
また、第5図のパターンレイアウトは、第1図に示した
パターンレイアウトを2組設けている点が異なり、その
他は同じであるので、第1図中と対応する部分には第1
図中と同一符号を付している。
なお、上記実施例は列冗長回路10(あるいは30)を
設けた場合を説明したが、行冗長回路を設ける場合にも
上記実施例に準じてほぼ同様に実施できることはいうま
でもない。
[発明の効果] 上述したように本発明の半導体記憶装置によれば、1個
の列デコーダあるいは行デコーダにより4個以上のセル
アレイを共通に選択するようにして集積度を上げたチッ
プ構成のものに列冗長回路あるいは行冗長回路を設ける
場合、チップ面積の増大を抑制しつつ列救済率あるいは
行救済率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体記t!v装置の一実施例に係る
チップ構成のパターンレイアウトを概略的に示す図、第
2図は第1図中の列デコーダ部の一例を示すブロック図
、第3図は第2図の列デコーダ部の変形例を示すブロッ
ク図、第4図および第5図はそれぞれ本発明の半導体記
憶装置の他の実施例に係るチップ構成のパターンレイア
ウトを概略的に示す図、第6図および第7図はそれぞれ
従来のDRAMにおける相異なるチップ構成のパターン
レイアウトを示す図、第8図および第9図はそれぞれ第
7図に示したチップ構成のパターンレイアウトを行うた
めに増やした一層の配線層の用い方の二通りの方式を示
す回路図、第10図は従来のDRAMに用いられる列デ
コーダ部の一例を示す回路図である。 ALI〜AL4・・・セルアレイ、CD・・・列デコー
ダ、10.30・・・列冗長回路、31.32・・・予
備の行デコーダ、33.34.5CDI〜5CD4予備
の列デコーダ、OG・・・オアゲート、(BLl、BL
I)、(BL2、BL2)・・列線対、(BL″ BL
”)・・第2の列線対、(CTI、CTI)、(CT2
、CT2)・・列選択トランジスタ、(CT″ CT”
)・・・第2の列選択トランジスタ。 第 図 第 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個の列デコーダからの列選択信号が与えられる
    列選択線あるいは行デコーダからの行選択信号が与えら
    れる行選択線により4個以上の複数個のセルアレイの列
    線あるいは行線を共通に選択するチップ構成を採用し、
    上記各セルアレイにそれぞれ設けられた不良ビット救済
    用の予備列線あるいは予備行線を選択するための列冗長
    回路あるいは行冗長回路を設けた半導体記憶装置におい
    て、 上記列冗長回路あるいは行冗長回路は、フェーズ素子群
    を備えたプログラマブルアドレスデコーダからなる予備
    のデコーダにより、列アドレスあるいは行アドレスと共
    にセルアレイ毎の選択を行うためのアドレスを受けてデ
    コードを行い、前記各セルアレイの予備列線あるいは予
    備行線を選択するために共通に設けられた予備列選択線
    あるいは予備行選択線を選択することを特徴とする半導
    体記憶装置。
  2. (2)請求項1記載の半導体記憶装置において、前記列
    冗長回路あるいは行冗長回路は、前記複数個のセルアレ
    イ数と同数の予備のデコーダと、この複数個の予備のデ
    コーダの各出力の論理和をとって1本の予備列選択線あ
    るいは予備行選択線に出力する論理回路とを有すること
    を特徴とする半導体記憶装置。
  3. (3)請求項1記載の半導体記憶装置において、前記列
    冗長回路あるいは行冗長回路は、セルアレイ毎の選択を
    行うためのアドレスを受けてデコードを行う第1の予備
    のデコーダと、この第1の予備のデコーダからのデコー
    ド出力と共に前記列アドレスあるいは行アドレスを受け
    てデコードを行う少なくとも2つ以上の第2の予備のデ
    コーダと、この第2の予備のデコーダの各出力の論理和
    をとって1本の予備列選択線あるいは予備行選択線に出
    力する論理回路とを有することを特徴とする半導体記憶
    装置。
  4. (4)請求項1記載の半導体記憶装置において、前記列
    選択線は、前記複数個のセルアレイ上に共通に形成され
    ると共に各セルアレイの列線に平行に設けられ、この列
    線の選択を行うことを特徴とする半導体記憶装置。
  5. (5)請求項1記載の半導体記憶装置において、前記列
    選択線は、前記複数個のセルアレイ上に共通に形成され
    ると共に各セルアレイの第1の列線に平行に設けられて
    いる第2の列線の選択を行うことを特徴とする半導体記
    憶装置。
JP2219937A 1990-08-23 1990-08-23 半導体記憶装置 Pending JPH04103099A (ja)

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