JPH104245A - 光半導体素子用パッケージ - Google Patents
光半導体素子用パッケージInfo
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- JPH104245A JPH104245A JP8154040A JP15404096A JPH104245A JP H104245 A JPH104245 A JP H104245A JP 8154040 A JP8154040 A JP 8154040A JP 15404096 A JP15404096 A JP 15404096A JP H104245 A JPH104245 A JP H104245A
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- Japan
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- side wall
- thickness
- optical semiconductor
- bottom plate
- metal frame
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光出力変動が従来よりも大幅に低減し、製作
コストが低減する光半導体素子用パッケージを提供す
る。 【解決手段】 金属枠体22に、光半導体素子を搭載す
る金属底板24を接合してなる光半導体素子用パッケー
ジ21において、前記金属枠体22は四面の側壁で構成
された長方形をなす枠体であって、長尺方向の二面の側
壁22aの厚さtを他の短尺方向の二面の側壁の厚さよ
りも厚くする。
コストが低減する光半導体素子用パッケージを提供す
る。 【解決手段】 金属枠体22に、光半導体素子を搭載す
る金属底板24を接合してなる光半導体素子用パッケー
ジ21において、前記金属枠体22は四面の側壁で構成
された長方形をなす枠体であって、長尺方向の二面の側
壁22aの厚さtを他の短尺方向の二面の側壁の厚さよ
りも厚くする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信装置などに
用いられる光半導体素子を収容する光半導体素子用パッ
ケージに関する。
用いられる光半導体素子を収容する光半導体素子用パッ
ケージに関する。
【0002】
【従来の技術】光通信装置などに用いられる光半導体素
子用パッケージの一例を図3(a)に示す。通常、この
光半導体素子用パッケージ1は主要構成部材として、金
属枠体2、セラミック端子3、金属底板4、リード5、
シールリング6および光ファイバが取り付けられる窓枠
7からなっている。なお、図中8はパッケージをボード
等に取り付けるネジ穴である。金属枠体2は、光半導体
素子用パッケージ1の外形を形づくり、内部部品格納お
よびセラミック端子3や光ファイバを接合する基材とし
ての役割を有している。この金属枠体2は、通常、Fe
−Ni−Co合金(通称、コバール)で構成され、長方
形の枠体の四面の側壁の厚さは通常、1〜1.3mmの
同一の厚さである。
子用パッケージの一例を図3(a)に示す。通常、この
光半導体素子用パッケージ1は主要構成部材として、金
属枠体2、セラミック端子3、金属底板4、リード5、
シールリング6および光ファイバが取り付けられる窓枠
7からなっている。なお、図中8はパッケージをボード
等に取り付けるネジ穴である。金属枠体2は、光半導体
素子用パッケージ1の外形を形づくり、内部部品格納お
よびセラミック端子3や光ファイバを接合する基材とし
ての役割を有している。この金属枠体2は、通常、Fe
−Ni−Co合金(通称、コバール)で構成され、長方
形の枠体の四面の側壁の厚さは通常、1〜1.3mmの
同一の厚さである。
【0003】セラミック端子3は、図3(b)に示すよ
うに、金属枠体2の長手方向の側壁2a断面上に、側壁
2aの厚さの中心とセラミック端子3の中心が略一致す
るように接合されている。
うに、金属枠体2の長手方向の側壁2a断面上に、側壁
2aの厚さの中心とセラミック端子3の中心が略一致す
るように接合されている。
【0004】金属底板4は、光半導体素子用パッケージ
1の底部を形づくり、光半導体素子用パッケージ1の内
部で発生した熱を効率よく外部へ放熱する機能を有して
いる。この機能は、搭載する光半導体素子の特性が温度
依存性をもつため、光半導体素子を一定の温度に保つ必
要があるので、極めて重要である。この金属底板4に
は、次の2つの特性が要求される。1つは上述のように
光半導体素子、例えばレーザチップを効率よく冷却する
ために高い熱伝導率が要求される。もう1つは、光半導
体素子用パッケージ1はろう付、一般には銀ろう付によ
り組み立てられるので、高温(〜800℃)まで他の部
品との熱膨張率の整合性が得られることである。以上2
つの特性を満足する材質として、金属底板4の材質に
は、一般に銅−タングステン合金が採用されることが多
い。
1の底部を形づくり、光半導体素子用パッケージ1の内
部で発生した熱を効率よく外部へ放熱する機能を有して
いる。この機能は、搭載する光半導体素子の特性が温度
依存性をもつため、光半導体素子を一定の温度に保つ必
要があるので、極めて重要である。この金属底板4に
は、次の2つの特性が要求される。1つは上述のように
光半導体素子、例えばレーザチップを効率よく冷却する
ために高い熱伝導率が要求される。もう1つは、光半導
体素子用パッケージ1はろう付、一般には銀ろう付によ
り組み立てられるので、高温(〜800℃)まで他の部
品との熱膨張率の整合性が得られることである。以上2
つの特性を満足する材質として、金属底板4の材質に
は、一般に銅−タングステン合金が採用されることが多
い。
【0005】もし、金属底板4と他の部品との熱膨張率
の所定の整合性が得られないと、ろう付で金属底板4に
反りが生じる。この反りは以下の理由で問題となる。即
ち、図4を用いて説明すると、光半導体素子用パッケー
ジ1内に搭載されたレーザチップ9から出射されたレー
ザ光は、光学系10を介して光ファイバ11に導かれ
る。内部部品を組み込む時には、レーザ光が正確に光フ
ァイバ11のコアに当たるように、各部品の位置は調整
されている。しかしながら、金属底板4をボード等にネ
ジ穴8を利用してネジで固定する際に、図4の矢印の力
が加わり、この力により金属底板4に残存していた反り
が矯正されると、レーザチップ9の光軸と窓枠7に取り
付けられた光ファイバ11との相対位置が許容レベル以
上にずれてしまい、レーザ光の結合効率の低下につなが
る。
の所定の整合性が得られないと、ろう付で金属底板4に
反りが生じる。この反りは以下の理由で問題となる。即
ち、図4を用いて説明すると、光半導体素子用パッケー
ジ1内に搭載されたレーザチップ9から出射されたレー
ザ光は、光学系10を介して光ファイバ11に導かれ
る。内部部品を組み込む時には、レーザ光が正確に光フ
ァイバ11のコアに当たるように、各部品の位置は調整
されている。しかしながら、金属底板4をボード等にネ
ジ穴8を利用してネジで固定する際に、図4の矢印の力
が加わり、この力により金属底板4に残存していた反り
が矯正されると、レーザチップ9の光軸と窓枠7に取り
付けられた光ファイバ11との相対位置が許容レベル以
上にずれてしまい、レーザ光の結合効率の低下につなが
る。
【0006】上述のようなレーザチップ9の光軸と光フ
ァイバ11との相対的な位置ずれを抑制するためには、
光半導体素子用パッケージ1の剛性を高め、ネジ止めす
る際に外部から力が加わっても、光半導体素子用パッケ
ージ1の変形を抑制することができればよい。例えば、
図5(a)〜(c)に示すように、金属底板4のネジ穴
8近傍の板厚を金属枠体2との接合部よりも薄くして、
金属枠体2内の金属底板4が変形しないようにしてい
る。なお、図中4aはパッケージ1の外形の薄型化の要
求に応えるために、部品の載置部の板厚を他の部分より
も薄くした部分で、光半導体素子用パッケージ1全体の
高さを低く抑えるようにしている。
ァイバ11との相対的な位置ずれを抑制するためには、
光半導体素子用パッケージ1の剛性を高め、ネジ止めす
る際に外部から力が加わっても、光半導体素子用パッケ
ージ1の変形を抑制することができればよい。例えば、
図5(a)〜(c)に示すように、金属底板4のネジ穴
8近傍の板厚を金属枠体2との接合部よりも薄くして、
金属枠体2内の金属底板4が変形しないようにしてい
る。なお、図中4aはパッケージ1の外形の薄型化の要
求に応えるために、部品の載置部の板厚を他の部分より
も薄くした部分で、光半導体素子用パッケージ1全体の
高さを低く抑えるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光軸の
ずれを抑制するために、上述の金属底板4を反りが小さ
い厚い板材を加工して載置部4aを薄くしたり、また
は、板厚を薄くしてネジ穴8の近傍を厚く加工するとい
う、高精度でかつ様々な加工を施す必要があり、コスト
が上がり高くなるという問題があった。特に、金属底板
に用いられる銅−タングステン合金は加工性が悪く、加
工コストが問題になる。
ずれを抑制するために、上述の金属底板4を反りが小さ
い厚い板材を加工して載置部4aを薄くしたり、また
は、板厚を薄くしてネジ穴8の近傍を厚く加工するとい
う、高精度でかつ様々な加工を施す必要があり、コスト
が上がり高くなるという問題があった。特に、金属底板
に用いられる銅−タングステン合金は加工性が悪く、加
工コストが問題になる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、請求項1記載の発明は、金属
枠体に、光半導体素子を搭載する金属底板を接合してな
る光半導体素子用パッケージにおいて、前記金属枠体は
四面の側壁で構成された長方形をなす枠体であって、二
面の長尺側壁の厚さが二面の短尺側壁の厚さよりも厚い
ことを特徴とするものである。
決すべくなされたもので、請求項1記載の発明は、金属
枠体に、光半導体素子を搭載する金属底板を接合してな
る光半導体素子用パッケージにおいて、前記金属枠体は
四面の側壁で構成された長方形をなす枠体であって、二
面の長尺側壁の厚さが二面の短尺側壁の厚さよりも厚い
ことを特徴とするものである。
【0009】長方形をなす金属枠体に接合された金属底
板の反りは、長尺方向の反りがそれに直交する短尺方向
の反りよりも大きくなっている。そこで、上述のよう
に、金属枠体の長尺方向の二面の長尺側壁の厚さを他の
短尺方向の二面の短尺側壁の厚さよりも厚くすると、長
尺側壁の剛性が短尺側壁よりも高くなるので、このよう
な金属枠体に接合された金属底板を外部部材にネジ止め
しても、金属底板の長尺方向の変形が抑制され、光軸の
ずれを抑制することができる。さらに、従来のように金
属底板を他の部分より厚くしたり薄くすることなく、平
板状態の金属底板を用いても、金属底板の外部部材への
取り付け時の変形を小さくすることができるので、金属
底板の加工が少なくなり、コストが低減する。
板の反りは、長尺方向の反りがそれに直交する短尺方向
の反りよりも大きくなっている。そこで、上述のよう
に、金属枠体の長尺方向の二面の長尺側壁の厚さを他の
短尺方向の二面の短尺側壁の厚さよりも厚くすると、長
尺側壁の剛性が短尺側壁よりも高くなるので、このよう
な金属枠体に接合された金属底板を外部部材にネジ止め
しても、金属底板の長尺方向の変形が抑制され、光軸の
ずれを抑制することができる。さらに、従来のように金
属底板を他の部分より厚くしたり薄くすることなく、平
板状態の金属底板を用いても、金属底板の外部部材への
取り付け時の変形を小さくすることができるので、金属
底板の加工が少なくなり、コストが低減する。
【0010】また、請求項2記載の発明は、実用的な光
半導体素子用パッケージのサイズ(金属枠体は、高さが
4〜15mm、長尺辺の長さが10〜40mm、短尺辺
の長さが5〜20mm)において、光軸のずれを抑制す
る効果を生ずるサイズ条件(長尺側壁の厚さが0.7〜
3.0であり、短尺側壁の厚さが0.5〜2.0であ
り、かつ、長尺側壁の厚さが短尺側壁の厚さの1.4倍
以上)を示したものである。
半導体素子用パッケージのサイズ(金属枠体は、高さが
4〜15mm、長尺辺の長さが10〜40mm、短尺辺
の長さが5〜20mm)において、光軸のずれを抑制す
る効果を生ずるサイズ条件(長尺側壁の厚さが0.7〜
3.0であり、短尺側壁の厚さが0.5〜2.0であ
り、かつ、長尺側壁の厚さが短尺側壁の厚さの1.4倍
以上)を示したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明にかかる光
半導体素子用パッケージの一実施形態の横断面(長尺方
向に直交する面)の説明図である。図中、22はコバー
ルからなる金属枠体、23はAl2 O3 からなるセラミ
ック端子、24は銅−タングステン合金からなる金属底
板、26はシールリングである。金属枠体22の長尺方
向の長尺側壁22aの厚さtは、短尺方向(長尺方向に
直交する)の短尺側壁(図示されず)よりも厚くなって
いる。金属枠体22の側壁22aとセラミック端子23
の接合は、従来の場合(図3(b))と比較して説明す
ると、長尺側壁22aの外面の位置は変わらず、長尺側
壁22aの厚くなった分だけ内側に張り出すようにす
る。このように接合すると、光半導体素子用パッケージ
21の外形幅が大きくなるのを防ぐことができる。一
方、光半導体素子用パッケージ21の内側の幅は小さく
なるが、長尺側壁22aの内側に張出た部分はセラミッ
ク端子23の下方の利用されていない空間であり、光半
導体素子用パッケージ21内に実装する内部部品の寸
法、形状、および実装の作業性にに悪影響を与えること
はほとんどない。
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明にかかる光
半導体素子用パッケージの一実施形態の横断面(長尺方
向に直交する面)の説明図である。図中、22はコバー
ルからなる金属枠体、23はAl2 O3 からなるセラミ
ック端子、24は銅−タングステン合金からなる金属底
板、26はシールリングである。金属枠体22の長尺方
向の長尺側壁22aの厚さtは、短尺方向(長尺方向に
直交する)の短尺側壁(図示されず)よりも厚くなって
いる。金属枠体22の側壁22aとセラミック端子23
の接合は、従来の場合(図3(b))と比較して説明す
ると、長尺側壁22aの外面の位置は変わらず、長尺側
壁22aの厚くなった分だけ内側に張り出すようにす
る。このように接合すると、光半導体素子用パッケージ
21の外形幅が大きくなるのを防ぐことができる。一
方、光半導体素子用パッケージ21の内側の幅は小さく
なるが、長尺側壁22aの内側に張出た部分はセラミッ
ク端子23の下方の利用されていない空間であり、光半
導体素子用パッケージ21内に実装する内部部品の寸
法、形状、および実装の作業性にに悪影響を与えること
はほとんどない。
【0012】金属枠体22の外形寸法を、長尺方向の長
さ20.83mm、短尺方向の長さ(幅)を12.7m
mとし、短尺側壁の厚さを1mmとし、長尺側壁22a
の厚さtを1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.
7mm、2,0mmと変えて、5種類のサンプルを作製
した。セラミック端子23の張出部23aの幅dは1〜
1.5mm程度であるので、長尺側壁22aの内側は張
出部23aの下側に納まる。なお、金属底板の厚さは1
mmとした。
さ20.83mm、短尺方向の長さ(幅)を12.7m
mとし、短尺側壁の厚さを1mmとし、長尺側壁22a
の厚さtを1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.
7mm、2,0mmと変えて、5種類のサンプルを作製
した。セラミック端子23の張出部23aの幅dは1〜
1.5mm程度であるので、長尺側壁22aの内側は張
出部23aの下側に納まる。なお、金属底板の厚さは1
mmとした。
【0013】これらの光半導体素子用パッケージのサン
プルに光半導体素子を搭載し、この素子を駆動させて光
出力を測定した。また、金属底板を平板にネジ止めし
て、サンプルを平板に固定した後に、再び光出力を測定
した。ネジ止め前後の光出力の変化が5%以上のものを
不良品としたところ、不良率は、側壁22aの厚さtが
1.0mmでは約15%、1.2mmでは13〜14
%、1.4mmでは約7%、1.7および2.0では約
2%であった。このように、長尺側壁22aの厚さtが
厚くなると、不良率は減少し、特に、長尺側壁22aの
厚さtが短尺側壁の厚さ(1mm)の1.4倍以上にな
ると、不良率は10%以下となり、好ましい結果が得ら
れた。
プルに光半導体素子を搭載し、この素子を駆動させて光
出力を測定した。また、金属底板を平板にネジ止めし
て、サンプルを平板に固定した後に、再び光出力を測定
した。ネジ止め前後の光出力の変化が5%以上のものを
不良品としたところ、不良率は、側壁22aの厚さtが
1.0mmでは約15%、1.2mmでは13〜14
%、1.4mmでは約7%、1.7および2.0では約
2%であった。このように、長尺側壁22aの厚さtが
厚くなると、不良率は減少し、特に、長尺側壁22aの
厚さtが短尺側壁の厚さ(1mm)の1.4倍以上にな
ると、不良率は10%以下となり、好ましい結果が得ら
れた。
【0014】なお、上述の実施の形態では、金属枠体2
2の長尺側壁22aの厚さのみを厚くしたが、短尺側壁
を厚くすると、内部空間が狭くなり、内部部品の実装作
業に悪影響が出る。例えば、上記実施形態の場合、内部
空間の長さは18.83mm(外形20.83mm−短
尺側壁厚1mm×2)であるが、短尺側壁厚を2mmに
すると、内部空間の長さは16.83mmとなり、内部
空間の容積が約10%減少し、短尺側壁近傍の実装作業
の観点で好ましくない。
2の長尺側壁22aの厚さのみを厚くしたが、短尺側壁
を厚くすると、内部空間が狭くなり、内部部品の実装作
業に悪影響が出る。例えば、上記実施形態の場合、内部
空間の長さは18.83mm(外形20.83mm−短
尺側壁厚1mm×2)であるが、短尺側壁厚を2mmに
すると、内部空間の長さは16.83mmとなり、内部
空間の容積が約10%減少し、短尺側壁近傍の実装作業
の観点で好ましくない。
【0015】図2は他の実施形態の横断面(長手方向に
直交する面)の説明図である。本実施形態の光半導体素
子用パッケージ31では、金属枠体32の長尺側壁32
aの厚さを短尺側壁(図示されず)の厚さと同一の1m
mとし、この側壁32aの内側に、コバールよりも剛性
の高い材質で作製した厚さ1mmの部材32bをろう付
けにより張り合わせたものである。部材32bの材質と
しては、熱膨張率がセラミック端子23の熱膨張率に近
いことを考慮すると、セラミック端子23または金属底
板24の材質であるAl2 O3 または銅−タングステン
合金が最適である。本実施形態では、金属枠体32の剛
性が前記実施形態よりも一層高くなり、ネジ止め前後の
光出力の変化が5%以上のものはほとんど発生しなかっ
た。なお、上記実施形態は本願発明の技術的範囲を限定
するものではない。
直交する面)の説明図である。本実施形態の光半導体素
子用パッケージ31では、金属枠体32の長尺側壁32
aの厚さを短尺側壁(図示されず)の厚さと同一の1m
mとし、この側壁32aの内側に、コバールよりも剛性
の高い材質で作製した厚さ1mmの部材32bをろう付
けにより張り合わせたものである。部材32bの材質と
しては、熱膨張率がセラミック端子23の熱膨張率に近
いことを考慮すると、セラミック端子23または金属底
板24の材質であるAl2 O3 または銅−タングステン
合金が最適である。本実施形態では、金属枠体32の剛
性が前記実施形態よりも一層高くなり、ネジ止め前後の
光出力の変化が5%以上のものはほとんど発生しなかっ
た。なお、上記実施形態は本願発明の技術的範囲を限定
するものではない。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属枠体の長尺方向の二面の長尺側壁の厚さが他の短尺方
向の二面の短尺側壁の厚さよりも厚いため、パッケージ
の長尺方向の剛性が高くなり、光軸のずれを抑制するこ
とができるので、光出力変動を従来よりも大幅に低減す
ることができる。また、平板状の金属底板を用いても、
金属底板の取り付け時の変形を小さくすることができる
ので、金属底板の加工度が軽くなり、コストが低減する
という優れた効果もある。
属枠体の長尺方向の二面の長尺側壁の厚さが他の短尺方
向の二面の短尺側壁の厚さよりも厚いため、パッケージ
の長尺方向の剛性が高くなり、光軸のずれを抑制するこ
とができるので、光出力変動を従来よりも大幅に低減す
ることができる。また、平板状の金属底板を用いても、
金属底板の取り付け時の変形を小さくすることができる
ので、金属底板の加工度が軽くなり、コストが低減する
という優れた効果もある。
【図1】本発明に係る光半導体素子用パッケージの一実
施形態の横断面説明図である。
施形態の横断面説明図である。
【図2】本発明に係る光半導体素子用パッケージの他の
実施形態の横断面説明図である。
実施形態の横断面説明図である。
【図3】(a)、(b)はそれぞれ、光半導体素子用パ
ッケージの斜視図およびその横断面説明図である。
ッケージの斜視図およびその横断面説明図である。
【図4】光半導体素子用パッケージの使用状態を示す縦
断面説明図である。
断面説明図である。
【図5】(a)〜(c)はそれぞれ、従来の光半導体素
子用パッケージの側面説明図、横断面説明図および縦断
面説明図である。
子用パッケージの側面説明図、横断面説明図および縦断
面説明図である。
【符号の説明】 21、31 光半導体素子用パッケージ 22、32 金属枠体 22a、32a 側壁 23 セラミック端子 23a 張出部 24 金属底板 26 シールリング 32b 部材
Claims (2)
- 【請求項1】 金属枠体に、光半導体素子を搭載する金
属底板を接合してなる光半導体素子用パッケージにおい
て、前記金属枠体は四面の側壁で構成された長方形をな
す枠体であって、二面の長尺側壁の厚さが二面の短尺側
壁の厚さよりも厚いことを特徴とする光半導体素子用パ
ッケージ。 - 【請求項2】 金属枠体に、光半導体素子を搭載する金
属底板を接合してなる光半導体素子用パッケージにおい
て、前記金属枠体は、高さが4〜15mm、長尺辺の長
さが10〜40mm、短尺辺の長さが5〜20mmであ
り、長尺側壁の厚さが0.7〜3.0であり、短尺側壁
の厚さが0.5〜2.0であり、かつ、長尺側壁の厚さ
が短尺側壁の厚さの1.4倍以上であることを特徴とす
る光半導体素子用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8154040A JPH104245A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 光半導体素子用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8154040A JPH104245A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 光半導体素子用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104245A true JPH104245A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15575611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8154040A Pending JPH104245A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 光半導体素子用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104245A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007150043A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 |
| JP2013251318A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Kyocera Corp | 電子部品収納用容器および電子装置 |
| KR20210044344A (ko) * | 2019-10-14 | 2021-04-23 | 주식회사 세미콘라이트 | 반도체 발광소자 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP8154040A patent/JPH104245A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2013251318A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Kyocera Corp | 電子部品収納用容器および電子装置 |
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