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エレクトロニクス供給チェーンにおける先進材料
1 min
Blog
電子業界は、急速な変化と革新に慣れています。この業界のミドルネームは「変革」です。過去数年間で、AI駆動の自動化から リショアリング努力に至るまで、業界のサプライチェーンを再形成する一連のトレンドを目の当たりにしてきました。しかし、先を見据えると、これまで十分な注目を集めてこなかった一つのトレンドにもっと焦点を当てる必要があります:電子サプライチェーンにおける先進材料の役割です。 サプライチェーンのレジリエンス、 サイバーセキュリティ、 デジタル化に関する議論が見出しを飾る中、先進材料の重要性は静かに高まっています。これらの材料 – 新しい合金から最先端のコンポジット、ナノマテリアルに至るまで – は、量子コンピューティング、先進半導体、次世代バッテリーなどの技術進歩の次の波にとって不可欠です。 特殊材料への需要の増大 先進材料の需要 – トポロジカル絶縁体、グラフェン、固体電解質、ペロブスカイト材料、希土類元素を含む – は、技術が前進するにつれて増加しています。IndustryARC™によると、先進材料市場は 2025年には2.1兆ドルに達すると予測されています、2020年から2025年にかけて年平均成長率(CAGR)は4.5%です(これらの数字は、電子機器だけでなく、産業全体の特殊材料に関するものです)。 電子機器業界は、これらの材料ができることの境界を常に拡大しています。例えば、量子コンピューティングには、従来の電子部品には見られないユニークな量子特性 – 重ね合わせやもつれなど –
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Altium Designer 24に基づくシグナル・インテグリティの原則
1 min
Blog
シミュレーションエンジニア
高速および信号完全性への導入 デジタルシステムは、現代の電子機器の基本的な領域の一つです。高効率プロセッサーやFPGA、高速ADCコンバーターとDSPやFPGAを使用する広帯域データ取得システムなど、デジタルシステムの進歩は、さまざまな集積回路やモジュール間の相互接続を含むPCBを特に、電子設計に異なるアプローチを要求します。このアプローチは、現代の高速電子機器で使用される信号の種類に関連しています。 RS232やI2Cのような基本的でよく知られたインターフェースは、データスループットが秒間数百キロビットに限定されていますが、PCIeやUSB3.0のようなインターフェースを介して高速システムやモジュール間の相互接続は、秒間数ギガビット以上のデータレートを持つことがあります(これが高速システムや高速設計という用語の由来です)。 さらに、現代の高データレート相互接続のほとんどは、少数の信号線のみを使用するシリアル信号を使用します。そのようなシリアル線の一つが図1に示されています。いくつかの標準では複数の線が必要であり、ほとんどの場合、これらの線は差動ペアとして作られます。そのような標準の良い例はPCIeやJESD204です。 図1:シリアル高データレートリンク;送信機、受信機、および伝送路のインピーダンスマッチングは信号完全性にとって基本的です 高速設計の原則は、信号データレートとこの信号によって占められる帯域幅との間に直接的な関係があるため、無線周波数設計に似ています - データレートが高いほど、そのような信号によって占められる帯域幅も広くなります。また、高速信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間は、しばしば1ns以下で、スイッチング周波数は数GHzを超えることがよくあります。このような信号は、SPI、I2C、RS232などの低速規格で使用される信号とは異なる方法でPCBを伝播します。信号の帯域幅を念頭に置き、送信機(例:ADCのJESD204Bインターフェース)から受信機(例:FPGAの入力ピン)まで、データリンクの忠実度が維持されるように、PCBを正しく設計するためには、重要な注意が必要です。最も一般的には、LVDS(低電圧差動信号)規格が、高データレートモジュールやシステムを相互接続するため、または高速信号の標準化された仕様(例:電圧変動、論理レベル、インピーダンスなど)を提供するために使用されます。 高速信号の性質は、PCB上で伝送されるリンクと信号の高忠実度を保証するために、PCBと回路図の異なる設計ツールを必要とします(設計に費やされる時間の削減とともに)。信号の高忠実度は、信号の品質特性に関連するもので、信号整合性と呼ばれ、PCB/SCHの開発中だけでなく、専用ツールを使用したラボでの信号測定によっても検証できる伝送信号の多数のパラメータから構成されます。 Altium Designerは、高速プロジェクトに関連するすべての活動をサポートし、例えば以下のような多数の機能を提供することにより、信号整合性の制御手段を提供します: 回路図とPCBでの差動ペアの定義の可能性; 長さマッチングを伴うPCBエディタでの差動ペアのルーティング; 差動および単線信号線の制御インピーダンストラックの定義; 差動ペア内およびバス内での信号線の長さ調整; 信号整合性と高速のためのシミュレーションツールとDRCチェック; 消散因子、誘電率定数、銅の粗さを含むインピーダンスプロファイルでのPCBスタックアップの定義の可能性; コンポーネントの伝播遅延の定義の可能性 など。 これらの機能は、信号完全性に関連する設計エラーを軽減し、設計フェーズでの柔軟性を提供し、プロトタイピングコストを削減し、製品の市場への納品を加速させるのに役立ちます。
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EMI制御の習得:EMCのためのPCB設計における部品配置
1 min
Blog
PCB設計者
この PCB設計におけるEMI制御をマスターするシリーズの第2記事では、電磁干渉(EMI)の低レベルを維持するための重要な概念の1つについてさらに詳しく掘り下げます。 ボードの分離、または ボードのパーティショニングとしても知られているこの方法は、プリント回路基板(PCB)の異なる回路部分を整理して分けるために使用されます。これにより、特にEMIの観点から、ボードの全体的な性能が向上します。この技術は、電磁干渉を減少させるだけでなく、PCB設計の信号整合性を向上させるのにも役立ちます。 これらの技術の背後にある原則には、次のものが含まれます: 高周波デジタル信号の高エネルギー内容を含有する。 ボード内の異なるタイプの回路間での共通インピーダンス結合を避ける。 外部干渉への免疫を向上させ、放射を減少させるために電流ループ領域を減少させる。 高速信号と低速信号及びその高調波 最初の概念は、急速に切り替わる信号によって生じる高エネルギー高調波の内容を制御し、その電流が時間とともにどれだけ迅速に変化するかについてです。電流の変化率が高いほど、信号の高調波エネルギーが増加し、放射の可能性が高くなります。 第二の概念は、信号のリターン電流が信号の周波数によって変化するということです。これは、信号が伝播中に遭遇するインピーダンスが、導体の抵抗だけでなく、その容量と、最も重要な、そのループインダクタンスも含むためです。信号の周波数が増加するにつれて、周波数に依存するインダクタンス成分(インピーダンスの一部)が大きくなります。 リターンパスの違い 電流は常に最小のインピーダンスの経路を求めるため、信号の周波数が増加すると、リターン電流はインダクティブループを最小限に抑えるために信号電流に密接に従うことが重要です。逆に、信号の周波数が低い場合、インダクタンスが小さくなり、インピーダンスの抵抗成分が支配的になります。 この段階では、リターン電流は最小の抵抗の経路を見つけるために導体の表面全体に広がります。PCB設計者にとって重要な点は、リターン電流の源への戻り経路が信号の周波数に依存するということです。 図1 - Altium Designerにおける周波数に基づく異なるリターン電流経路の例 PCB設計者としての私たちの仕事は、これらのリターン電流間の干渉を最小限に抑え、共通インピーダンス結合を避けることです。これにより、電磁放射を引き起こす可能性があります。これを実現するために、PCB内に特定のゾーンやセクションを作成し、それぞれを特定のタイプの回路に専用することができます。これにより、電流ループも減少し、差動モード電流からの放射が少なくなります。 異なる回路のリターン電流経路をさらに隔離するために
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BOMレビューにおける私のお気に入りのツール
1 min
Blog
購買・調達マネージャー
BOMに調達できない部品が含まれていることに気づくのは、思っているよりも一般的な問題です。EDAソフトウェアで提供されるリアルタイムのサプライチェーンツールを駆使しても、設計者は注文をかけようとした段階で部品が突然在庫切れになっていることに気づくことがあります。関連する問題として、部品が突然EOL(製造終了)になったり、メーカーからの通知なしに廃止されたりすることがあります。 これらの事態が発生した場合、いずれかの時点で再設計を行い、基板を作り直さなければなりません。再設計を実施するために必要な時間は、部品を発注する直前に再設計が必要になった場合に最も長くなります。設計サイクルの終わりまでBOMのチェックを待つのではなく、PCB設計プロセスの戦略的なポイントで定期的にBOMレビューを実施することがはるかに良いです。シンプルな部品の交換を早期に発見すること、例えばまだ回路図を設計している間に発見することが、配置やルーティングを変更して部品交換に対応しなければならない状況よりも望ましいです。 BOMレビューは、適切なサプライチェーンツールがあれば、厳しい作業である必要はありません。この記事では、BOMレビューをどのように行っているか、そしてPCB設計プロセスを進める中で、そのようなレビューがどのように迅速に情報を提供できるかをお見せします。 BOMレビューとは何か? BOMレビューは、PCBプロジェクトのBOMを定期的にチェックし、在庫、価格、リードタイム、ライフサイクルステータスの変更がないかを確認する作業です。BOMレビューの目的は、PCBが生産に入る前に、調達できないコンポーネントやBOMの誤った情報を特定することです。設計が完了する前にこれを行うことで、BOMに調達できないコンポーネントが見つかった場合の再設計作業を最小限に抑えることができます。 多くの場合、BOMは最終化されてから設計が生産に移されるまでの間、ほとんどレビューされることはありません。設計が完成するまでサプライチェーンを調査し始めないと、最後の瞬間にコンポーネントの交換を余儀なくされるリスクをデザイナーは負うことになります。回路図の完成からコンポーネントの購入までの間にレビューを行うことで、必要な交換を早期に発見できます。この方法で、レイアウトとルーティングが完了する前に交換を実施でき、設計への影響を最小限に抑え、設計サイクルの時間とコストを削減できます。 私のお気に入りのツールでBOMレビューを瞬時に行う 正直に言って、BOMレビュー、回路図レビュー、 PCBレイアウトレビューなど、設計レビューを行うのは誰も好きではありません。時間がかかる上に、レビュー中に何を探しているのか実際には分からないことが多いです。BOMレビューでは、適切なツールを使用し、設計プロセスでレビューのための時間を確保することで、はるかに迅速に行うことができます。 ディストリビューターのウェブサイト 一部のディストリビューターのウェブサイトでは、ユーザーがBOMファイルをアップロードできるようになっています。通常はExcelまたはCSV形式です。これは新しい注文を開始するときに行うプロセスと基本的に同じです。BOMがアップロードされると、プラットフォームは会社の在庫を検索し、BOMの部品と照合します。その後、ディストリビューターのウェブサイトは、在庫不足やライフサイクルの状態のために調達できないBOMの部品を教えてくれます。 在庫切れや廃止された部品を見つけるために、Digi-Keyのリスト機能など、ディストリビューターのウェブサイトを使用できます 上のスクリーンショットはDigi-Keyのリスト作成システムを示しており、在庫がない部品や廃止された部品はユーザーにフラグが立てられます。プロジェクトの完成前にいつでもBOMをアップロードしてこの作業を行い、これらの部品の交換に必要な時間を短縮できます。 OctopartのBOMツール 問題は、ディストリビューターのウェブサイトにアクセスすると、数十のディストリビューターが存在し、Digi-KeyやMouserのようにBOMアップロードシステムを持っているわけではないことです。代わりに、すべてのディストリビューターの在庫を表示するプラットフォームが必要です。 ここで私が好んで使用するのが OctopartのBOMツールです。BOMツールを使用すると、BOMのExcelシートをアップロードし、列を迅速にマッピングし、ディストリビューターの在庫を検索して利用可能性を確認できます。複数のディストリビューターを選択して部品をスキャンし、検索することができ、単一のディストリビューターのウェブサイトで見つかるのと同じ情報を得ることができます。 BOMツールのこのビューは、EOL/NRND/廃止された部品を示しています サードパーティのサプライチェーンプラットフォームはどうでしょうか?多くのデザイナーが気づいていないのは、多くのサードパーティ物流プロバイダー(3PL)が実際にはデータアグリゲーターからサプライチェーンデータを取得していることです。そして、ほとんどの場合、そのデータアグリゲーターはOctopartです。もし3PLが調達問題を示すBOMビューを提供しているなら、BOMレビューに活用しましょう! Altium
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チャネル帯域幅:高速PCBインターコネクトを適格化する正しい方法
1 min
Blog
PCB設計者
半導体メーカーや非専門家からの高速PCB設計ガイドラインを読むと、常に立ち上がり時間を使って信号完全性を分析することが話題になります。信号の立ち上がり時間は重要で、EMI、クロストーク、遅延調整許容差などを決定します。設計がギガビット毎秒のデータレート以上で動作する場合、立ち上がり時間は通常、遅延調整で終わり、他のすべての信号完全性要因は周波数領域で分析されます。 プロの設計者は、単純な指標である帯域幅の観点で考えます。帯域幅が言及されると、初心者設計者は直ちに膝周波数を信号帯域幅の尺度として挙げます。これは完全に間違っています。物理的な伝送路によって減衰された後でも、すべてのデジタル信号は無限の帯域幅を持っています。 しかし、マルチGbpsの速度で設計する場合、関連する帯域幅はチャネル帯域幅です。言い換えれば、これは伝送路が最小限の減衰や反射で信号を強力に伝送できる周波数範囲です。Sパラメータから帯域幅をどのように決定するかの基本的な理解は、1 Gbpsを超えて作業したい人にとって必須です。 帯域幅の定量化方法 帯域幅は、周波数範囲の測定から決定することができます。すべてのデジタルインターフェースには帯域幅要件があり、送信機と受信機を接続する物理チャネルは、特定の範囲の周波数(DCからある最大周波数まで)内で一定量の帯域幅を許容しなければなりません。別の言い方をすると、帯域幅の仕様は次のように記述できます: 物理チャネルは、DCからある最大周波数までの周波数範囲内で、過度に電力を吸収または反射してはなりません。 物理チャネル(つまり、伝送線)が十分な帯域幅を提供しているかどうかは、Sパラメータプロットを見ることで確認できます。伝達関数やTパラメータなど、他にも使用できるパラメータプロットがありますが、最も一般的なのはSパラメータの使用です。 以下に示されている一対の差動ブラインドビアのリターンロスプロットを考えてみましょう。これは約70 GHzで-10 dBの限界に達します。このチャネル(インピーダンスが100オームの差動ペアに接続されたブラインドビア)は70 GHzの帯域幅を持っていると言えます。 Sパラメータプロットや伝達関数プロットを見るとき、チャネルの最大帯域幅を決定する一貫した定義を持つ必要があります。Sパラメータプロットにおいて、事実上の帯域幅制限は、リターンロスが-10 dBに達する最低周波数です。上記の例のプロットでは、問題の伝送線はリターンロススペクトラムに基づいて23 GHzの帯域幅を提供できるとされます。 これは普遍的な標準ではなく、異なるインターフェースは使用される伝送線に対して異なる要件を持つことに注意すべきです。例えば、802.3ワーキンググループによる224G PAM-4シグナリングの研究では、帯域幅制限は-10 dBのリターンロスではなく、-15 dBのリターンロスで定義されています。 チャネル帯域幅はデータレートとどのように関連しているのでしょうか?
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BOM管理の基本:製品デザイナーのためのコンセプトからプロトタイプまで
1 min
Blog
電気技術者
購買・調達マネージャー
効果的な部品表(BOM)管理は、特に電子業界において、製品設計の重要な側面です。BOMのライフサイクルは、概念段階から始まり、プロトタイプ段階まで続き、各段階では独自の課題と機会が提示されます。この記事では、これらの初期段階でのBOMの管理に関する重要な洞察を提供し、製品デザイナーが正確性、効率性、および成功を確保するための実用的な戦略を提供します。 概念段階:基盤を築く 概念段階は、アイデアが形を取り、製品の基盤が築かれる場所です。この段階では、BOMは設計図として機能し、概念を実現するために必要なコンポーネントと材料を概説します。この段階での効果的なBOM管理は、いくつかの理由で重要です: 明確さとビジョン:よく構成されたBOMは、製品に対するビジョンを明確にします。すべてのコンポーネントの詳細なリストを提供し、デザイナーが最終製品を視覚化し、異なる部品間の関係を理解するのに役立ちます。この明確さは、情報に基づいた設計決定を行い、必要なすべての要素が考慮されていることを確認するために不可欠です。 コスト見積もり:正確なBOMは、正確なコスト見積もりを可能にします。必要なすべてのコンポーネントをリストアップすることで、設計者は材料の総コストを計算し、コスト削減の機会を特定することができます。これは、コンポーネントのコストが大きく変動する可能性がある電子業界では特に重要です。 実現可能性評価:BOMは、コンセプトの実現可能性を評価するのに役立ちます。すべてのコンポーネントを詳細に記述することで、設計者は製品が予算と時間の制約内で現実的に製造できるかどうかを評価することができます。この評価は、開発プロセスの後半でのコストのかかる再設計や遅延を防ぐのに役立ちます。 サプライヤーの特定:初期のBOM管理には、各コンポーネントの潜在的なサプライヤーを特定することが含まれます。この段階で信頼できるサプライヤーとの関係を確立することで、必要な材料が必要な時に利用可能になることを保証し、遅延や不足のリスクを減らすことができます。 コンセプトフェーズでの効果的なBOM管理の戦略 コンセプトフェーズでのBOMを効果的に管理することは、あらゆる電子工学プロジェクトの成功にとって重要です。ここでは、プロジェクトのライフサイクル全体を通じて、BOMが正確で包括的で有用であることを確実にするための戦略をいくつか紹介します。 詳細な文書化: 詳細で包括的なBOMは、効果的なプロジェクト管理の基盤です。すべてのコンポーネント、材料、およびサブアセンブリとそれらの数量および仕様を含めるべきです。このレベルの詳細は、誤解や省略を防ぎ、プロジェクトに関わる全員が同じページにいることを確実にします。 成功要因: すべてのコンポーネント、材料、およびサブアセンブリが正確な数量と仕様でリストされています。 BOMを文書化するための明確でアクセスしやすい形式があります。 正確性を維持するために定期的なレビューと更新が行われます。 コラボレーション: 設計、エンジニアリング、調達チーム間の コラボレーションを奨励することは、BOMの正確性と完全性を大幅に向上させることができます。各チームは、早期に潜在的な問題を特定するのに役立つユニークな洞察を提供します。効果的なコラボレーションを促進するためには、定期的な会議とオープンなコミュニケーションチャネルが不可欠です。 成功要因: 設計、エンジニアリング、調達チーム間の定期的な会議。
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エンジニアリングにおける効果的なBOM管理のための必須ツールと戦略
1 min
Blog
購買・調達マネージャー
効果的な 部品表(BOM)管理は、特に電子業界において、エンジニアリングチームにとって重要です。適切に管理されたBOMは、すべてのコンポーネントが計算され、コストが制御され、生産スケジュールが守られることを保証します。この記事では、BOM管理を強化し、プロセスをより効率的で信頼性の高いものにするための重要なツールと戦略を探ります。 BOM管理の重要性を理解する 部品表は、製品を作るために必要なコンポーネント、アイテム、アセンブリ、および材料の網羅的な目録です。製品が頻繁に多数の複雑なコンポーネントで構成される電子業界では、効果的なBOM管理が重要です。非効率的なBOM管理は、生産遅延、コストの上昇、品質の低下を招く可能性があります。したがって、運用効率を確保し、競争上の優位性を維持するためには、堅牢なBOM管理実践の実施が不可欠です。 BOM管理のための主要ツール 現代のサプライチェーンの風景では、効果的なBOM管理が、シームレスな生産プロセス、コスト効率、および製品のタイムリーな配送を確保するために重要です。BOM管理には、製品を製造するために必要な原材料、部品、および組み立て品の詳細なリストの入念な取り扱いが含まれます。BOM管理に固有の複雑さに対処するために、さまざまなツールやプラットフォームが開発されています。これらは、 専門的なBOM管理ソリューションと 共同作業とアクセス可能なプラットフォームの2つのグループに分類できます。 BOM管理ソフトウェア:BOM管理の複雑さを精密かつ効率的に管理するために設計された専門ソフトウェアソリューションです。これらのツールは、バージョン管理、リアルタイムの更新、およびエンタープライズリソースプランニング(ERP)や製品ライフサイクル管理(PLM)などの他の重要なシステムとのシームレスな統合を含む、管理プロセスを合理化する機能の範囲を提供します。BOMデータのための一元化されたプラットフォームを提供することにより、これらのソリューションは、すべての関係者が最新かつ正確な情報にアクセスできることを保証します。これらのツールは、正確さを向上させるだけでなく、品質基準の維持と規制要件の遵守に不可欠なトレーサビリティとコンプライアンスも改善します。 スプレッドシートツール: 専用のBOM管理ソフトウェアほど高度ではありませんが、スプレッドシートツールは小規模プロジェクトや予算が限られているチームにとって依然として価値があります。これらのツールは高いカスタマイズ性を提供し、ユーザーが特定のプロジェクトニーズに合わせてBOM管理プロセスを調整できるようにします。スプレッドシートは、さまざまなデータポイント、計算、条件付き書式を含むように変更できるため、BOMを管理するための柔軟なオプションを提供します。しかし、スプレッドシートの手動性質は、特に大規模で複雑なプロジェクトでは、エラーや不整合のリスクをもたらす可能性があります。これらの制限にもかかわらず、スプレッドシートツールは、広範な機能を必要とせずに基本的なBOM管理機能が必要なチームにとって、コスト効果の高い解決策です。 共同作業とアクセス可能なプラットフォーム クラウドベースのプラットフォーム: クラウドベースのBOM管理プラットフォームは、アクセシビリティとコラボレーションの面で大きな利点を提供します。これらのプラットフォームにより、チームはどこからでもBOMにアクセスし、更新することができ、すべての関係者が最新の情報を手元に持つことができます。これは、異なるタイムゾーンで作業するグローバルチームにとって特に有益であり、リアルタイムのコラボレーションを促進し、誤解のリスクを減らします。クラウドベースのソリューションは、データ暗号化やアクセス制御など、機密情報を保護するための強化されたセキュリティ機能も提供します。クラウドの力を活用することで、組織はBOM管理プロセスの柔軟性とスケーラビリティを大きく向上させることができます。 コラボレーションツール:効果的なコミュニケーションと協力は、成功したBOM管理に不可欠です。Slack、Microsoft Teams、Trelloのようなツールは、アップデートの共有、変更の議論、タスクの調整のためのプラットフォームを提供することで、チーム協力を強化する重要な役割を果たします。これらのツールは情報のシームレスな交換を促進し、すべてのチームメンバーが同じページにいて、発生する変更や問題に迅速に対応できるようにします。例えば、SlackとMicrosoft Teamsはリアルタイムのメッセージングとファイル共有機能を提供し、Trelloは進捗を追跡し、タスクを効率的に管理するのに役立つ視覚的なプロジェクト管理機能を提供します。これらのコラボレーションツールをBOM管理プロセスと統合することで、組織は全体的な生産性を向上させ、BOMの更新が効果的に伝えられることを確実にすることができます。 BOMの効果的な管理は、サプライチェーン運用の重要な要素です。専門的なBOM管理ソリューションと共同作業が可能なアクセスしやすいプラットフォームを活用することで、組織はBOM管理プロセスの正確性、効率性、および協力を向上させることができます。Altiumのような専門的なソフトウェアソリューションは、複雑なBOMデータを扱うための強力な機能を提供する一方で、スプレッドシートツールは、小規模なプロジェクトに対してカスタマイズ可能でコスト効率の良いオプションを提供します。クラウドベースのプラットフォームとコラボレーションツールは、さらにアクセシビリティとチームワークを強化し、世界中のチームがシームレスに協力できるようにします。これらの先進的なツールとプラットフォームを採用することで、組織はBOM管理プロセスをより強くコントロールできるようになり、結果として製品品質の向上、コストの削減、および製品のタイムリーな納品が実現します。 効果的なBOM管理の戦略 BOM管理には、製品を製造するために必要な原材料、部品、およびアセンブリの詳細なリストが含まれます。BOM管理を強化するためには、標準化と正確性、協力と統合、および変更とコスト管理の3つのカテゴリに分けられるいくつかの効果的な戦略があります。
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