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マークアップはお好みで◎

$cats = get_the_terms( $post, 'category' );
$ids  = wp_list_pluck( $cats, 'term_id' );
foreach( $cats as $cat ) {
  if( ! $cat->parent ) {
    $url = get_term_link( $cat );
    echo "<a href=\"$url\"><b>{$cat->name}</b></a><br>"; // 大カテゴリ

    $children = get_terms( 'category', array(
      'child_of'   => $cat->term_id,
      'hide_empty' => false, // またはお好みで true
    ) );
    foreach ( $children as $child ) {
      $url = get_term_link( $child );
      if ( in_array( $child->term_id, $ids ) ) {
        echo "<a href=\"$url\">_<b>{$child->name}</b></a><br>"; // 記事が属する小カテゴリ
      } else {
        echo "<a href=\"$url\">_{$child->name}</a><br>"; // 記事が属さない小カテゴリ
      }
    }
  }
}