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上野毛站
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车站构造
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本站是土堑式1面3线岛式月台地面车站。上行线（大井町方向）设有通过线。部分各站停车在本站待避急行通过。
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站房
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线路土堑上方有“上野毛通”陆桥“不动桥”。安藤忠雄设计的站房位于不动桥两侧，其屋顶相连。_NEWLINE_2栋站房的出口位于不动桥两侧，称为“正面口”与“北口”，两站房二楼有商店，北口站房后侧是自行车停车场。_NEWLINE_旧站房位于现在北口位置。
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旧站房、改建工程
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2006年6月至2011年3月，车站进行站房改建工程，最初预定在2008年9月完工。_NEWLINE_旧站房位于现在北口位置，没有无障碍设施，厕所也在付费区外。2007年12月20日，新站房（现在的正面口）启用，设有电扶梯、电梯、厕所。旧站房也拆除重建。2010年12月18日，北口站房重新启用。
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设置上行通过线
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与站房改良工程同时，为了大井町线运行急行，2008年1月设置上行线（大井町方向）通过线，同年3月28日改点起启用。_NEWLINE_原先待避设备要设于地下化的等等力站。但该站由于环境影响评估造成开工大幅延后，加上该地周边发起反对运动，地下化工程未能动工。另外，为了减缓田园都市线人潮，2007年度（2008年3月28日 - ）大井町线开始运行急行，必须设置待避设备。因此决定先在本站设置上行通过线。_NEWLINE_依据现行班表，本站平日早晚尖峰时刻上行急行会在本站超越各站停车。即使大井町线上行急行列车不需超越各站停车，依然行驶通过线。此外，上行通过线等等力站方向的转辙器是都内少见的可动式岔心。_NEWLINE_未来等等力站地下化工程完工后，各站停车待避将改至该站进行，但本站维持原线路配置。