JPH04119413A - マイクロコンピュータの電源バックアップ回路 - Google Patents

マイクロコンピュータの電源バックアップ回路

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JPH04119413A
JPH04119413A JP2238939A JP23893990A JPH04119413A JP H04119413 A JPH04119413 A JP H04119413A JP 2238939 A JP2238939 A JP 2238939A JP 23893990 A JP23893990 A JP 23893990A JP H04119413 A JPH04119413 A JP H04119413A
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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。

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、主電源および補助電源を有し、主電源がオフ
した場合、バックアップ前処理を行った後、補助電源に
切り替えてバックアップを行う電源バックアップ回路に
関する。
(従来の技術) 一般に、マイクロコンピュータを利用した機器では、電
源がオフになった時に、RAM等の揮発性メモリに記憶
されたデータが消滅しないように補助電源を設け、この
補助電源でメモリをバックアップしてデータを記憶し、
情報の消滅を防止している。
また、主電源がオフになった時には、マイクロコンピュ
ータで処理途中のデータをメモリに記憶する等のような
バックアップ前処理を行い、このバックアップ前処理後
にマイクロコンピュータを停止状態にし、メモリを補助
電源で作動させ、データの消滅を防止している。そして
、主電源がオフになった時に、前記バックアップ前処理
を行うために、主電源の電圧をコンデンサに蓄積し、こ
のコンデンサに蓄積された電圧でバックアップ前処理を
行っている。
更に、補助電源は単にメモリに記憶されたブタを保持し
得るに十分な電圧をメモリに供給すればよく、このデー
タ保持のためのメモリの最低電圧は通常の動作電圧より
も低いものでよいとともに、またマイクロコンピュータ
は補助電源では動作させないように停止状態にされるた
め、補助電源の電圧は主電源の電圧よりも低いものであ
り、補助電源の容量を小さくすることを可能としている
。なお、RAMのデータ保持のための最低電圧は例えば
2.5V程度である。
第4図はこの種の電源バックアップ回路の回路構成を示
すブロック図である。同図に示す電源バックアップ回路
は、端子11を介して主電源からの電圧が供給され、こ
の電圧はダイオード]4を介してマイクロコンピュータ
システム]00に供給されるようになっている。また、
前記主電源およびダイオード14には並列に補助電源1
2およびダイオード13か接続され、主電源がオフにな
った場合、該補助電源からバックアップ用の電圧を供給
するようになっている。このバックアップ用の電圧は、
具体的にはマイクロコンビュータンステム1−00に設
けられているメモリのデータを保持するための電圧であ
り、主電源の電圧よりも低い電圧である。
各電源に接続されているダイオード]、3.14は逆流
防止用のものであり、主電源が動作している場合には、
主電源の電圧が補助電源12の電圧よりも高いので、ダ
イオード13がカットオフされ、補助電源12の電圧は
マイクロコンピュータシステム100に供給されないよ
うになっている。
また、主電源がオフの場合には、補助電源]2の電圧に
よってダイオード14がカットオフされているので、補
助電源の電圧が主電源の方に供給されないようになって
いる。
また、両ダイオード13.1.4の接続点には、コンデ
ンサ]1]が接続されているが、このコンデンサ]11
は主電源がオフになった時に、今まで蓄積していた主電
源の電圧をマイクロコンピュータシステム]、 OOに
供給し、これによりマイクロコンピュータで処理途中の
データをメモリに記憶するバックアップ前処理を行うた
めのものである。
マイクロコンピュータシステム100は、マイクロプロ
セッサからなるCPU19と、データや一時的情報を記
憶する揮発性メモリであるRAM]6と、プログラムや
固定データ等を記憶する固定メモリであるROM17と
、外部機器とデータ交換を行うためのインタフェースで
ある入出力ホト1−8と、システムクロックを発生する
クロックジェネレータ/コントローラ(以下、CGCと
略称する)110とから構成され、前記CPUl9、R
A M 1−6、ROM 17および入出カポ−トコ−
8はアドレスバス2]、データバス22およびコントロ
ールバス23を介して互いに接続されている。また、C
GC110がらのクロック信号はCPU19、RA M
 1.6、ROM17および入出力ポート18にそれぞ
れ供給されている。
更に、第4図に示す電源バックアップ回路を使用したマ
イクロコンピュータシステムは、端子]]に接続され、
主電源からの電圧を検出する電圧検出回路1−5を有し
ている。この電圧検出回路15は、主電源がオフとなっ
て、主電源からの電圧がなくなると、低レベル信号を出
力し、主電源かオン状態であって、主電源から電圧が供
給されている場合には、高レベル信号を出力し、これら
の各出力信号はマイクロコンピュータシステム1゜Oの
CPU19の割り込み端子およびCG C]、 ]0に
供給されている。
主電源がオフとなって、電圧検出回路15がら低レベル
の出力信号がCPU19の割り込み端子に供給されると
、CP U ]、 9はバックアップ状態になるための
バックアップ前処理を行う。このバアップ前処理は、例
えばRA M i 6にデータを書き込み中の場合には
、その書き込み処理を続行する処理等であり、その処理
時間は数百μs程度である。なお、このバックアップ前
処理は、通常の動作電圧以下の低い電圧である補助電源
12の電圧を使用しないで、主電源からの出力電圧に相
当する通常の動作電圧で作用させる必要があるため、前
記コンデンサ111に主電源から充電されてぃた電圧に
よって作動するようになっている。
上述したバックアップ前処理が終了すると、CPU19
は動作を停止してバックアップ状態になるように低レベ
ルの停止信号(HA L T)をCGClloに供給す
る。この結果、CG C11,0は発振を停止し、クロ
ックを止め、動作を停止する。
これによりマイクロコンピュータシステム]00は停止
状態になり、電源消費か非常に少なくなる。
電源消費はマイクロコンピュータシステムの構成によっ
て異なるが、CMO8I Cを使用した場合、通常動作
状態では大体数mAから数十mAまたはそれ以上である
のに対して、停止状態では数μAから数十μA程度であ
る。更に具体的には、IC1個あたりの消費電流で比較
してみると、東芝製の780用のクロックジェネレータ
/コントワラICであるTMPZ84C6]、Aでは、
仕様書によれば、動作時の消費電流は3mA(6MHz
動作)であるのに対して、停止状態では十μへ以下であ
る。
また、」二連したように、主電源がオフになると、マイ
クロコンピュータシステム100はバックアップ前処理
を実行開始するが、これと同時に]]1の電荷が消費さ
れまたは放電されていくと、補助電源12からの電圧が
ダイオード13を介してマイクロコンピュータシステム
100に供給される。そして、この補助電源]2からの
電圧がマイクロコンピュータシステム]−〇〇のRAM
16にデータ保持電圧として供給され、RA M 1−
6は記憶したデータを消滅することなく保持し続けるの
である。
次に、主電源がオン状態になると、電圧検出回路]5か
ら高レベルの出力信号がCG C]、 1.0に供給さ
れ、これによりCG C1]−0はクロック発信動作を
開始する。しかしながら、CG C1,10は、クロッ
クの発振が安定するまでの例えば数ms〜数十ms程度
のウオーミングアツプ期間、クロックの出力を行わず、
またCPUI 9に対して主電源がオンしたことを示す
割り込み信号を出力しない。そして、このウオーミング
アツプ期間の終了後、CGC110はCP U 19に
対して主電源がオンしたことを示す割り込み信号および
クロックを供給する。この結果、CPU19はCGC]
10から割り込み信号およびクロックを供給されると、
停止信号(HALT)を高レベルにし、これによりマイ
クロコンビュータンステム100は動作状態になる。
前記CG C]、 1.0は、第5図に示すように、水
晶発振子38および該水晶発振子38にスイッチ35を
介して接続される発振器36でクロックを発生し、該ク
ロックはアンド回路37を介してウオーミングアツプ期
間を計数するためのカウンタ39に供給されている。カ
ウンタ39はウオーミングアツプ期間に相当する計数動
作を行うと、キャリ信号を出力する。このキャリ信号は
インバータ311て反転されて立ち下がりエツジ検出回
路313に供給され、立ち下がりエツジ検出回路313
で検出された立ち下がりエツジ信号が割り込み信号とし
てCP U 19に供給されるとともに、このキャリ信
号はアンド回路3]2に供給され、これによりアンド回
路37を介して発振器36から供給されるクロックがア
ンド回路312から出力され、マイクロコンピュータシ
ステム100の各部に供給され、マイクロコンピュータ
システム]00が作動するようになっている。
一方、CPU19からの停止信号(HA L T)はC
G CI 1.0の立ち下がりエツジ検出回路31で立
ち下がりエツジが検出され、この検出信号によってSR
フリップフロップ34がリセットされるとともに、カウ
ンタ39がクリアされるようになっている。そして、S
Rフリップフロップ34がリセットされると、その出力
Qが低レベルになり、これにより水晶発振子38と発振
器36との間を接続しているスイッチ35がオフになり
、発振が停止するとともに、アンド回路37およびアン
ド回路3]0がインヒビットされ、クロック出力の停止
およびカウンタ39へのイネーブル信号の除去かそれぞ
れ行われる。
また、前記電圧検出回路]5か主電源のオンを検出する
と、このオン検出信号は、第5図においてインバータ3
2を介して立ち下がりエツジ検出] 0 回路33に供給され、その立ち下がりエツジ信号がSR
フリップフロップ34がセットされ、これによりスイッ
チ35がオンして、発振器36が作動し、クロックを出
力するとともに、アンド回路310を介してカウンタ3
9にイネーブル信号が供給され、これによりカウンタ3
9も作動し得るようになる。
第6図は第5図に示すCG C1]、 Oの各部の動作
波形を示すタイミング図であるが、同図(a)に示すよ
うに、主電源がオフになると、電圧検出回路]5の検出
出力信号が同図(b)に示すように低レベルになり、こ
れにより電圧検出回路15からCPU19に割り込み信
号が供給され、CPU1−9は同図(C,)に示すよう
にバックアップ前処理を例えば数百μSの間実行した後
に停止状態になり、CPU19からCG C1]、 O
に対して停止信号(HALT)が同図(d)に示すよう
に供給される。なお、このバックアップ前処理は、主電
源がオフになっているため、前記コンデンサ111に充
電されていた電圧で行われる。また、主電源のオフとと
もに、補助電源]2からの補助電圧がダイオード]3を
介してマイクロコンピュタシステム100に供給され、
バックアップ前処理された後にRA M ]、 6に記
憶されているデータを保持するようになっている。
停止り信号(HALT)がCG C]−10に供給され
ると、CG C11,0の立ち下がりエツジ検出回路3
1はその立ち下かりエツジを同図(e)に示すように検
出し、この立ち下がりエツジによってSRフリップフロ
ップ34を同図(g)に示すようにリセットするととも
に、カウンタ39をクリアし、これによりカウンタ39
のキャリ信号は同図(j)に示すように低レベルになる
。また、SRフリップフロップ34がリセットされると
、これによりスイッチ35が同図(h)に示すようにオ
フし、またアンド回路37からのクロック出力も同図(
i)に示すように停止し、CG C]、 10からのク
ロック出力も同図(n)に示すように停止し、これによ
り停j1−状態に入る。
次に、主電源がオフからオンになると、電圧検] 2 出回路15がこれを検出し、この検出出力がCGC]1
0のインバータ32で反転され、その立ち下がりエツジ
が同図(f)に示すように立ち下がりエツジ検出回路3
3で検出され、この信号によってSRフリップフロップ
34が同図(g)に示すようにセットされる。SRフリ
ップフロップ34がセットされると、スイッチ35がオ
ンし、これにより発振器36が作動して、クロックを出
力し、このクロックはアンド回路37を介してカウンタ
39に供給される。カウンタ39はクロックを供給され
ると、該クロックを例えば数ms〜数士msのウオーミ
ングアツプ期間計数し、このウオーミングアツプ期間の
後に同図(j)に示すようにキャリ信号を出力する。
カウンタ39からのキャリ信号は、インバータ3]]で
反転され、この反転信号の立ち下がりエツジが立ち下が
りエツジ検出回路313で検出され、立ぢ下がりエツジ
検出回路3]3から同図(rn )に示すように主電源
がオンになったことを示す割り込み信号がCP U ]
、 9に供給される。また、カウンタ39からキャリ信
号は、アンド回路312に供給され、アンド回路37を
介した発振器36からのクロックが同図(n)に示すよ
うにアンド回路312から出力され、CP U 1.9
を始めとしてマイクロコンピュータシステム100の各
部に供給される。CPU’19は、CG C]1−0か
ら割り込み信号およびクロックが供給されると、同図(
d)に示すように停止信号(HALT)を高レベルにし
、動作状態になる。
第7図はオフ状態の主電源が瞬時オンになった場合の各
部の動作波形を示すタイミング図である。
更に具体的には、第7図は主電源のオン時間がCG C
]、 10のウオーミングアツプ期間よりも短い間オン
になった場合のタイミング図である。
同図(a)に示すように、主電源がオンになると、電圧
検出回路]5が検出し、立ち下がりエツジ検出回路33
から立ち下がりエツジ信号が同図(f)に示すように出
力され、これによりSRフリップフロップ34がセット
され、スイッチ35がオンとなり、発振器36が作動し
、同図(1)に示すようにアンド回路37からクロ、ツ
クが出力される。そして、このクロックはカウンタ39
においてウオーミングアツプ期間計数されるが、この種
数動作の間に同図(a)に示すように主電源が再度オフ
になってしまったとしても、カウンタ39による計数動
作は継続し、ウオーミングアツプ期間の後、カウンタ3
9からキャリ信号が同図(j)に示すように出力される
カウンタ39からキャリ信号が出力されると、これによ
り立ち下がりエツジ検出回路3]3からCP U 19
に対して主電源がオンになったことを示す割り込み信号
が同図(m)に示すように出力されるとともに、アンド
回路312からクロックが同図(n)に示すように出力
され、マイクロコンピュータシステム1−00の各部に
供給される。
この結果、CP U 1.9は停止信号(HALT)を
高レベルにし、これによりマイクロコンピュータシステ
ム100は動作状態になるが、このとき、主電源はすで
にオフになっていて、電圧検出回路15から低レベル信
号の割り込み信号が供給され、これによりCP U 1
−9は同図(C)に示すようにバックアップ前処理を実
施する。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように、主電源がオンする期間がウオーミング
アツプ期間以下等のように短い場合にも、従来の電源バ
ックアップ回路はウオーミングアツプを継続し、ウオー
ミングアツプ期間の終了後、CPUに割り込みをかけ、
バックアップ前処理を行っているが、このように主電源
のオンが短い場合にも、バックアップ前処理用のコンデ
ンサ]11から十分な動作電圧をマイクロコンピュータ
システムに供給するために、数百μsのバックアップ前
処理に通常必要な電荷の十倍から数十倍の電荷をコンデ
ンサ111に充電可能なようにコンデンサ]−11の要
領を大きくする必要かあり、非経済的であるとともに、
コンデンサの大きさが大きくなり、スペースファクタも
悪くなるという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、バックアップ前処理用の小コ、6 さなコンデンサで適確なバックアップを行うことができ
る電源バックアップ回路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) 上記目的を達成するため、本発明の電源バックアップ回
路は、主電源および補助電源を有し、主電源がオンした
場合、クロック発生用のウォミングアップを行い、主電
源がオフした場合、バックアップ前処理を行った後、補
助電源に切り替えて、バックアップを行う電源バックア
ップ回路であって、主電源がオンした後、比較的短い所
定時間以内に主電源かオフしたか否かを検出する検出手
段と、該検出手段により所定時間以内に主電源がオフし
たことを検出した場合、前記クロック発生用のウオーミ
ングアツプおよびバックアップ前処理を停止する停止手
段とを有することを要旨とする。
(作用) 本発明の電源バックアップ回路では、主電源がオンした
後、所定時間以内にオフした場合には、クロック発生用
のウオーミングアツプおよびバックアップ前処理を停止
している。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる電源バックアップ回
路に使用されるクロックジェネレータ/コントローラ、
すなわちCGCの回路構成を示すブロック図である。
同図に示すクロックジェネレータ/コントローラCGC
は、第4図に示すものと同じ電源バックアップ回路に適
用されるものであるとともに、このCGCは、前述した
第5図に示すCGCにおいて主電源の瞬時的なオンにお
ける不具合を防止するための電圧検出回路15て検出さ
れる主電源のオフ信号の立ち下がりエツジ信号がCP 
U 1.9の停止状態(HALT)の時に供給された場
合、SRフリップフロップ34を直ちにリセットし、こ
れによりウオーミングアツプおよびバンクアップ前処理
を行わないようにしているものであり、このために第5
図のCGC回路に立ち下がりエツジ検出回路61、オア
回路62およびアンド回路63か追加されたものであり
、その他の構成および作用は第5図のCGCと同じであ
り、同じ構成要素には同じ符号が(=Jされている。
すなわち、新たに追加された立ち下がりエツジ検出回路
61は、主電源がオフになった場合に電圧検出回路15
で検出される主電源のオフ信号を供給され、このオフ信
号の立ち下がりエツジを検出するものであり、この検出
した立ち下がりエツジ信号は立ち下がりエツジ検出回路
61からオア回路62の一方の入力に供給され、該オア
回路62を介してアンド回路63の一方の入力に供給さ
れるようになっている。また、オア回路62の他方の入
力には、停止信号(HALT)が供給され、CPU19
か停止状態にない場合には、オア回路62に供給される
立ち下がりエツジ検出回路61からの立ち下がりエツジ
信号をマスクし、アンド回路63に供給されないように
している。更に、アンド回路63の他方の入力には、前
述した立ち下がりエツジ検出回路31の立ち下がりエツ
ジ信号が供給されるようになっている。
次に、第2図に示すタイミング図を参照して、通常時の
作用を説明する。
第2図(a)に示すように主電源がオフになると、電圧
検出回路15の検出出力信号は低レベルになる。この低
レベル信号は、前述したように第4図に示すCPU19
の割り込み端子に人力され、これによりCPU19はバ
ックアップ前処理を実行する。また、電圧検出回路15
からの低レベル信号は、立ち下がりエツジ検出回路6]
に供給され、立ち下がりエツジ検出回路61から立ち下
がりエツジ信号が第2図(f)に示すように出力され、
オア回路62に供給されるか、該オア回路62の他方の
入力に供給されている停止信号(HALT)はこの時高
レベルであるので、立ち下がりエツジ検出回路61から
の立ち下がりエツジ信号は無視され、オア回路62から
は高レベル信号かアンド回路63に供給された状態にあ
る。
バックアップ前処理が終了すると、CP U ]、 9
は第2図(d)に示す停止信号(HALT)を低レベル
にし、CGCの立ち下がりエツジ検出回路3]に供給し
、停止状態になる。立ち下がりエツジ検出回路3]はC
P U ]、 9からの停止信号(HALT)の立ち下
がりエツジを第2図(e)に示すように検出し、アンド
回路63を介してSRフリップフロップ34をリセット
する。SRフリップフロップ34がリセットされると、
前述したように、CGCの発振器36は発振を停止し、
CGCからのクロックの出力は停止する。
また、主電源がオフからオンになると、この状態は電圧
検出回路15によって検出され、電圧検出回路15から
の検出信号の立ち下がりエツジがインバータ32を介し
て立ち下がりエツジ検出回路33で検出される。立ち下
がりエツジ検出回路33で検出された立ち下がりエツジ
信号は第2図(i)に示すようにSRフリップフロップ
34を゛セットする。SRフリップフロップ34がセッ
トされると、前述したと同様にCGCの発振器36が作
動して、クロックを発生し、このタロツクはアンド回路
37を介してカウンタ39に供給され、カウンタ39は
ウオーミングアツプ期間の計数を行う。ウオーミングア
ツプ期間の計数後、カウンタ39からキャリ信号が第2
図(n)に示すように出力され、このキャリ信号により
立ち下がりエツジ検出回路313を介してCPU19に
割り込み信号が供給されるとともに、アンド回路3]2
からクロックが出力され、マイクロコンピュータシステ
ム100の各部に供給され、マイクロコンピュータシス
テム100が作動するようになっている。
次に、第3図に示すタイミング図を参照して、主電源が
瞬時オンした場合の作用を説明する。
第3図(a9に示すように、主電源がオンすると、電圧
検出回路15によって検出され、電圧検出回路15の検
出信号の立ち下がりエツジがインバータ32を介して立
ち下がりエツジ検出回路33て検出される。立ち下がり
エツジ検出回路33で検出された立ち下がりエツジ信号
は第2図(i)に示すようにSRフリップフロップ34
をセットする。SRフリップフロップ34がセットされ
ると、前述したと同様にスイッチ35がオンとなって、
発振器36が作動して、クロックを発生し、このクロッ
クはアンド回路37を介してカウンタ39に供給され、
カウンタ39はウオーミングアツプ期間の旧敵を開始す
る。
そして、カウンタ39がウオーミングアツプ期間の計数
を行っている最中に第2図(a)に示すように主電源が
オフになると、この状態は電圧検出回路15で検出され
、このオフ検出信号の立ち下がりエツジが立ち下がりエ
ツジ検出回路6]て検出される。今の場合、主電源は瞬
時オンになって、すぐにオフになったものであるため、
CPU19からの停止信号(HALT)は低レベルにあ
るため、第2図(f)に示す立ち下がりエツジ検出回路
6]からの立ち下がりエツジ信号は第2図(g)、(h
)に示ずようにオア回路62を介してアンド回路63に
供給され、アンド回路63の出力信号によってSRフリ
ップフロップ34が第3図(j)に示すようにリセット
されるとともに、カウンタ39をクリアし、これにより
ウオーミングアツプ動作を中止するようになっている。
また、SRフリップフロップ34がリセットされると、
上述したと同様に、スイッチ35がオフして、発振器3
6の発振動作が停止し、タロツクの出力も停止される。
この結果、マイクロコンピュータシステムは、従来のよ
うに主電源の瞬時的なオンによってCG C110がウ
オーミングアツプを行わないようになっているとともに
、またこの後続けてバックアップ前処理も行われないよ
うになっているのである。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、主電源がオンし
た後、所定時間以内にオフした場合には、クロック発生
用のウオーミングアツプおよびバックアップ前処理を停
止しているので、バックアップ前処理用のコンデンサの
容量を小さくすることができ、紅済化および小型化を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる電源バックアップ回
路に使用されるクロックジェネレータ/コントローラ(
CGC)の回路構成を示すブロック図、第2図および第
3図は第1図のCGCの各部の動作波形を示すタイミン
グ図、第4図は従来の電源バックアップ回路の構成を示
すブロック図、第5図は第4図の電源バックアップ回路
に使用されている従来のクロックジェネレータ/コント
ローラの回路構成を示すブロック図、第6図および第7
図は第5図のCGCの各部の動作波形を示すタイミング
図である。 12・・・補助電源 15・・・電圧検出回路 16・・・RAM 19・・・CPU 31 33.61・・・立ち下かりエツジ検出回路34
・・・SRフリップフロップ 36・・・発振器 39・・・カウンタ 2・・・オア回路 3・・・アン ド回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主電源および補助電源を有し、主電源がオンした場合、
    クロック発生用のウォーミングアップを行い、主電源が
    オフした場合、バックアップ前処理を行った後、補助電
    源に切り替えて、バックアップを行う電源バックアップ
    回路であって、主電源がオンした後、比較的短い所定時
    間以内に主電源がオフしたか否かを検出する検出手段と
    、該検出手段により所定時間以内に主電源がオフしたこ
    とを検出した場合、前記クロック発生用のウォーミング
    アップおよびバックアップ前処理を停止する停止手段と
    を有することを特徴とする電源バックアップ回路。
JP2238939A 1990-09-11 1990-09-11 マイクロコンピュータの電源バックアップ回路 Expired - Lifetime JP2856868B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013061918A (ja) * 2011-09-15 2013-04-04 Renesas Electronics Corp 半導体装置

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