【随時更新】RZ50 TZR50R TZM50R 4EUエンジン 加工流用OH基本情報(トップ表示)

なんだかんだあってRZ50を車体フルOHしてしまったので、忘備録として作ることにしました。
NSRやCRMに代表されるホンダの水冷2ストロークエンジンは、その多岐にわたるモデルとホンダ特有の微妙な仕様変更のおかげであらゆるエンジンの形式があるにも関わらず、オーナー数や中華パーツのおかげで整備情報に事欠くことはありません。改造情報なども豊富です。
しかしながら、TZRやRZ50、こと4EUエンジンについて、まともな情報を手に入れることは容易ではありません。
そこで、今回OHやエンジンスワップを通して得た情報や、その過程でインターネットで流用・加工情報を見て「ほんまかこれ?」みたいな怪しい情報も含め(私の財布がブローしない程度に&私がRZ50を維持していく限り)検証を進めていくことにしました。

RZ50(5FC型) 流用情報

リアサス強化レシピ

・純正パーツ等流等でリアサスを比較的簡単に強化できしました。ワンオフパーツを作る必要がありますが、この程度であれば旋盤がなくても自作できるはずです。
※このカスタムでは過積載状態でオフロード走行をするとフレームを破損するおそれがあります。キャンツー積載仕様にしたい方はDT50流用の項を御覧ください。



泣く子も黙るフィフティトレール、あの1980年代の2Stバイク全盛の当時、ヤマハの契約ライダーであった石井正美(いしいまさみ)氏が、本栖12時間エンデューロレースにおいて、並み居るフルサイズバイクを抑えて優勝。ノーマルのエンジンに、ラジエターとリアサスのみ強化して参戦し、奇跡のDT50として語り継がれたDT50のリアサスをポン付けする改造です。
リアサス自体はポン付けですが、ハーネスの取り回し変更と、サイドスタンドに下駄を履かせる改造が必要です。




フロントフォーク強化検討

リアサスと合わせてやってみたい改造。車高がぶち上がるのでサイドスタンドの下駄では間に合わず延長が必要かも…
RZ50のフロントフォークは流用元として使われがちですが、それを逆手に取り流用情報を集めてみました





その他流用情報等の検討


検証済み
・ブレーキロータ流用(ハイリスクローリターン) オススメしません
ネット情報等のまとめ
・DT50とRZ50のフレーム比較(画像のみで検証)
・RZ50に420チェーンスワップ等(非推奨)
・中華クラッチプレート販売情報(4枚・3枚)(現在人柱召喚中)
・3TUエンジンとの部品互換性検証(ミッションとクラッチアウター、キック取り付けのための検証)

・フロントホイール19インチ化 スポークなどの計算について
・4EUキックペダル取り付け
・YZ85エンジンとの比較及びシリンダー周り無理付け(凍結中)




4EUエンジン小ネタ集

実物での検証に基づき記載しているもの
・TZR50R、RZ50、TZM50Rのエンジンマウント形状の違い、スワップのための加工情報
・Nスイッチ取り外し時の注意点
・4EUエンジン特有のチェーン切れによる右側クランクケース破壊の修正情報
・腰下のクランクケース固定ネジすべてのネジ寸法記載。クラッチカバーやジェネレーターカバー、クランクケースのなべネジを六角ボルトへ置き換える際に参考になる(はず)
・腰下ベアリングのグリス除去が必要かについて
・腰下オイルシール打ち込み量の画像資料


未検証 小ネタ
・クランクオイルシールを後入れする方法
・YZ用点火系統(インナーローター)移植、つまり4EUインナーローター化の可能性






4EUエンジン 強化オイルポンプへの挑戦


分離のまま安全安心ボアアップへ向けて。4EUの分解可能なオイルポンプを分解してカムを自作、プランジャストロークを変更して4EU用強化オイルポンプを作りたい。
ついでに型番の出ないオイルシールのクランクケースにくっついてる軸のオイルシールの購入ページも置いてます






※上記リンク先の内容やリンク先は予告なく変更・修正する場合があります
※個人の主観・素人の憶測、こうあってほしいという希望的観測等によって構成されています。私が掲載した間違った情報による不利益に関して一切責任を取りかねますのでご了承ください。「間違ってるから内容修正しろワレェ」というご指摘はいつでも募集中ですので、遠慮なくどうぞ

移行します

このたび個人サイトに移行しようと思います


たんくの工作室

コンテンツも徐々に移行していきますのでよろしくおねがいします

たんく

たぶん世界初?Microdrive版HDD-MIDI演奏機の試作

どうも、最近修論執筆と修論のための装置の設計・製作と、趣味の設計・製作、その他細々したタスクやら就職に伴う手続きとかで死んでます たんくです。あ、4月から静岡の民になります。よろしくお願いします。


コロナ禍も収束傾向にあり、ntイベントが続々復活する中、(ぶっちゃけ今は忙しくて参加出来んですけど)もしNT京都や金沢が来年に開催するならぜひ参加したいと考えておりました



2017年から新作を更新してないことに気づきました。さすがにサボりすぎ

ケースのマイナーチェンジ等ありましたが、基本設計は変わらないまま3.5inch×3台の演奏機を出展し続けてました(確実に動くし小さくて出展持っていきやすいし……)

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こんな感じで(nt鯖江2019?)


さすがにアカンやろってことで、2017年から何だかんだほったらかしてきた3×16chのマシンを作ろうとしましたが……さすがに重すぎるのでそれは断念。仕方ないので3×8chの製作を進めるにあたり、まず先行試験基板としてマイクロドライブを使った演奏機を作ろうという試み。

現在、HDDを駆動するFETに対してかかるVddをAmazonの降圧DCDCモジュール(lm2596adj使用)を使うことで音量調整していました。流石にモジュール使うの辞めたいなと思っていたところ、丁度デジットにlm2596adjが単体で売っていたのでまずは基板のワンボード化。電源はUSBの5V。あとフォトカプラの駆動回路を見直してc1815を用いたカレントミラーで高応答化する。今までは大量のノートが送られてきた時にバグっていたのでその対策ですね……まあ送信側のガバかもしれませんが

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KICADにキレながら設計した第1弾。


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結構シルク印刷いいね


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で、ミス発見。パッケージミスった。

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その他にも修正箇所を見つけたので、この基板は使えない。ちゃんと発注する前に確認しよう!


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そしてこれが第2弾。基板サイズを安く済ませるために小さくしてる

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実装完了。かなりスペースの無駄はあるけど、HDDに合わせて設計した結果。謎の穴3つは配線通します。

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適当に加工したアクリルにマイクロドライブを組み込んで完成

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サイズとしてはやはり小さい。ポケットに収まるのは嬉しい。面積としてはスマホより小さい


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サイズ比較。やはり小さい。小さいので低音は1~2オクターブほど高くしてやらないとまともに鳴らない代わりに、何もしなくてもアームが勝手に元の位置に自動復帰してくれる。フレキケーブルのバネに対してアームの質量が小さいこともあり機械的な抵抗が極めて低いせいだろう。

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基板とアクリルが余ったので、2.5インチも同じシステムにて製作

これで既存システムと併せて三重奏が出来る。

ということでニコニコに動画を上げました。


よし!これで俺は2021年中に新作投稿したからな!!!!

お前らも新作作れ?

別に俺は作らなくてもいいと思うけど、みんながなんて言うかな?(同調圧力)


つべの方に幾らか動画上げてるのでそちらも











次回更新は 世界最大級のHDD-MIDI演奏機の公開になればいいなと思います

RZ50等 4EUエンジン用デジタルCDIの製作 安定動作へ…

さて、前回の点火時期計測のおかげで、なんとかピックアップ第一波からどの程度待ってから点火すればよいかというデータが取れました。コレさえあればあとは回転数を計算すればなんとでもなります

今回、制御用マイコンはESP32を使用します。内部はArduinoで動かします

実はPICマイコンだとPIC16F161Xファミリとかいう点火位相に関しての専用機能を備えたマイコンがあるんですが、ソレをしちゃうと一般公開で気軽に作ってもらえなくなるので、色々と楽なArduinoベースで進めていきます。これは構想の段階から決定していました。
しかし、Arduinoでは周波数の問題で16Mhzだと性能がギリギリすぎるということで、オーバースペックですがESP32を搭載することになりました。ちょうど手持ちの評価ボードもありましたので、これで試作を進めていきます

で、いきなりですが回路図です


Test


たぶんサイリスタ駆動部とかがの設計がガバい。BUT THIS CIRCUIT IS WORKING!!

とりあえずサイリスタのトリガ電流は定格より流したほうがしっかりスイッチできると言うことを聞きましたので、とりあえず流しまくるようにしました。しかし抵抗の発熱が大きい(計算では0.2W程度しか発熱しないはずで、シブイチ抵抗だとまあギリギリ収まる程度の発熱。安全率取るとちょっとこわい)ので1Wと大きめのの抵抗入れるようにしてます。たぶんここもうちょい高抵抗でもいい気はする(200くらい?)

後日このへんのオシロ波形を記載します

あとフォトカプラの入力に関しては色々やった結果この定数に落ち着きました。入力と並列に入ってる抵抗はかなり重要です。無いと高回転でバグります。あと電流流しすぎオタクになってフォトカプラが劣化してしまうので、こっちにバイパスさせてあげることで過電流をある程度防げます。
あと逆耐圧が低いので直列にSBDを入れてあげましょう。30Vくらいのでいいです。

付け加えて、プラグは必ず抵抗入りプラグを使用すること。抵抗なしだとノイズ多すぎになって死にます。

で、上記の回路ではないのですが、一度試作した1号機がこれ

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調子に乗って色々書いてますが、結局コレはノイズとか無視して部品配置やりまくったせいでアイドリングすらしませんでした。回路修正しようにも結構詰めて作ったので厳しい。

なので、二号機を作りました。面積はかなり広くなりますが色々と回路修正しやすいようにしてあります。実際、サイリスタの駆動回路まわりで誤動作しまくったので助かりました。


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(当時はサイリスタを駆動するにもフォトカプラで絶縁してみたりと工夫していた。試作段階ではGNDは共通なので意味はないのだが絶縁DCDCを使えば後々に完全に絶縁できると目論んでいた。結局必要なかったのだが…)

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で、当然ながらこれでもかとベタ代わりの銅箔テープ

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サイリスタの駆動回路についても、正論理で駆動すると思わぬタイミングでノイズによる点火が入ってしまうようで、うまく駆動できませんでした。で、負論理で駆動させてもしばらく謎の挙動に悩まされまくったんですが…最終的にはピックアップ入力周りの回路を見直して解決。


無事、高回転域に関しても動作を確認しました。



YEC-CDIの実測データ(緑線)を元にした点火MAP(橙線)はこんな感じです。
あくまで電気的に見える部分でのMAPなので、フライホイールにタイミングライトあてて実測するとズレると思います。4EUはカバーを開けて点火時期を確認するってのができないので大変です。のぞき穴から確認するしかありません。見やすいように加工したサイドカバーと騒音を出しても良い環境があればいくらでも測れるんですが…

とりあえず安定稼働したということで、業者に基板を発注します。

スクリーンショット 2021-06-28 040139

2層基板で片面は全部ベタでビアも打ちまくりです。これなら素子の放熱もノイズ耐性もそれなりに期待できるでしょう。
コンデンサについてもある程度選べるように穴を2,3個に増やしています、実際、安定動作版でもコンデンサは2段重ねになっています

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ケースはこの真中の箱になります。手前のデイトナのアナログCDIよりすこし大きくなりますね。

しかし、基板を見ていただくと分かる通り、ESP32の評価ボードがそのまま刺さる形になります。これがかなり基板面積を圧迫していますので…最終版ではさらに小さくなる予定ではあります

まあ評価ボードは評価ボードなりに、マイコンの下にフォトカプラ突っ込むという立体配置をしているのですが…

基板が届いたら次の記事書きます。

RZ50等 4EUエンジン用デジタルCDIの製作 信号レベル・YEC-CDIの点火時期計測

さて、前回の続きです。

今回作るCDIの仕様を再度おさらいしましょう。

・マイコン制御で点火時期が可変
・とりあえず電源は12V

この2点です。
まず設計をするにあたり、ピックアップの信号強度やエキサイタコイルの発生電圧、コンデンサのチャージ電圧を把握しておく必要があります

どこのご家庭にでもあるオシロスコープでとりあえず波形を測りました。

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これはピックアップ信号

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これはエキサイタコイルの信号
YECのCDIを着けた状態でハーネス分岐による計測を行っているので、どうやらYECのは半波整流回路で点火の電力を受けているらしいことが分かります。妙に電圧が平たくなっているのは制御電源確保のためのシャントレギュレーターとかのせいでしょうか?リバースエンジニアリングしてないのでなんとも言えませんが。

ともかく、信号強度や波形を把握できました。

ここで、エキサイタコイルの発生電圧を確認します。アイドリングでは実効100V程度で、それなりに回してもそこまで電圧の変化が小でした。
レブリミットまで回した場合はわからないので、マージンをとってコイルの発生電圧を概ねMax:200V程度になると仮定し、高圧部品の定格は
チャージコイル耐圧:400V
サイリスタ耐圧:400V
等に決めました。実際、市販車のサイリスタも400V耐圧なので間違っては居ないでしょう。
また、ピックアップ信号の強度からフォトカプラの定格設計を行いました。回路は最後に挙げます。

フォトカプラに関しては、真面目に推奨定格電流しか流さないようにするのはなかなか難しく、というのも信号強度が5~20V程度まで変化します。とりあえず、高圧時にも定格に収まるように設定しましたが、電流が流れすぎるとフォトカプラは劣化してしまうので、長期運用してみないと果たしてこれが適切なのかどうかは確認できません。不動になったらダメだったということです。

ところで、ピックアップ信号が2つ出ていますが、正負で区別してもプローブを入れ替えると変化してしましますから、ここでは順番に第1波、第2波と区別することにします。アナログCDIはこのどちらの信号で点火しているのかを確認します。


ということで測りました。

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黄色の波形がイグニッションケーブルの近くにプローブを設置して計測した点火信号です。同じタイミングでCDIでも点火信号が発火しているはずです(正確にはタイムラグがありますが、マイコンの制御可能時間よりも十分に短いので、ほぼ同時として良いでしょう)
結果としては、第2波の信号を用いて点火していることがわかりました。まあ、機械的な位置関係から予想はしていましたが……
これであれば、デジタルで制御する場合には第1波の信号を用いて、回転数の情報から第1波信号の時点から点火目標角度までフライホイールが回転するのを待って点火させれば良いので、容易にピックアップ新フォウよりも早い時期での点火=アナログCDI以上の進角が可能です。アナログだと、フライホイールを削ったりしない限りはあれより進角させられませんから、アナログCDIの限界を簡単に越えられるのはデジタルのいいところです。


入力信号の要件をまとめると

・エキサイタコイル(チャージコイル)の発生電圧は概ね実効100~150V程度
・ピックアップ信号のピーク電圧は5~25V程度(負荷接続時)
・純正CDIはピックアップの第2波信号で点火する
・第1波信号を用いて制御すれば進角制御可能

ということです。

さて、ピックアップ信号を受けてから回転数に応じて一定時間後にパルスを発する、というプログラムはそこまで難しくないのですが、具体的にどれくらいの点火待ち時間が必要なのかわかりません。そこで、YEC-CDIのピックアップ信号と点火信号のログを取って、map作成の参考にしようと考えました。

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これがサクッと作ったロガーです。

信号受信部が分離可能になってるんですが、これには理由があります。この前にもワンボードで試作してたのですが、そいつがノイズを拾いまくってまともに動かなかったので、回路の改良のために交換可能にしてあります。

それでもノイズで誤動作しまくったので、最終的に

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気合でシールドしまくって解決しました。(ノイズ対策用銅箔テープがまだ届いてない)

ロガーの性能要件として、12000rpmまでは最低でも計測する必要があります。12000rpmということは、周波数は200Hzです。なんだ、大したことないな?と思うでしょうが、点火時期を計測するのでクランク角は360度あることから最低でもその360倍=72kHz、クランクが1deg回転するのに14usec程度の時間しかありません、これが結構(時間的に)シビアな問題で、ピックアップ第1波と第2波の間にはクランク角が約63度回転します。第1波、第2波、点火信号の点火時間の取得が終わってから取得したデータを第2波から次の第1波までの297deg回転するまでの間にデータを処理して送る時間は約4msecしかありません。SDカードロガーではこの速度で書き込みすることはできなかったので、仕方なくPCを載せてUSBシリアルでログを取ることにしました。



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テープではっつけて

IMG_2370

箱に突っ込む。こういうときに5mくらいあるUSBケーブルがあると便利ですね。

見た目の怪しさ満点ですが目的のためには手段を選べません


FullSizeRender

取れたデータをもとにしたのがこれ。横軸が時間経過、縦軸が回転数

高回転域でエラいノイズまみれになってますが、ある程度はフィルタで除去できそうなので除去しました。

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そしてこれが、ノイズを除去したデータから得られたYEC-CDI(社外CDI夏map)での回転数ごとのピックアップ第1波から点火信号までの時間(縦軸usec、横軸rpm)。潰れて見えないけど。
回転周期T(sec)=60/rpmとなり、回転数に反比例するのでこういう形になる。波形進角があるとはいえ、基本的には機械的位置関係に基づいて変化している。

次に、ピックアップ信号第1波から点火までのクランク回転角度を調べた。といっても、上記のグラフのデータから計算するだけだ。


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例によって軸が潰れて見えないが、横軸がrpm、縦軸がdegである。

さて、ここで2ストロークの点火時期に詳しい人は 変だな? と思うだろう。
本来、(4ストロークの)パワーの出るCDIというものは、高回転につれ進角していくものなので、右肩下がり若しくは水平なグラフになるはずだ。しかしながら、このグラフは高回転域に近づくにつれてほぼ一定の割合で遅角している(アナログなんだから当然だが。)
2ストロークは少し特殊であり、パワーバンド手前では進角し、高回転域ではどんどん遅角していくという点火制御を行っている。

この点については、某書籍等でも触れられているように間違いないはずだ。

改めてこのグラフを見てみると、なるほど遅角している。しかしながら低回転進角はどうなんだ?という話だ。実際、YEC-CDIを取り付けた感想としては低速からモリモリパワーの出るCDIという印象を私も持っている。低回転でも遅角しているとすれば事実との整合が取れない。

ここで出てくるのが波形進角だ。詳しい解説はHT-Rocket回路等の作例ページでも触れられているのでそちらを参照していただきたいが、こちらでも念の為解説する。



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上の波形がピックアップコイルの波形、下の矩形波がフォトカプラを経由したデジタルの信号波形とする。

まず、黒字に注目されたい。低速時にはピックアップコイル近傍を通過するフライホイールの鉄片の移動速度が遅い=センサコイル内部の磁束密度変化が緩やかなので、波形の立ち上がり、電圧が共に低くなる。デジタル信号はフォトカプラの入力信号がスレッショルド電圧をこえない限り2次側がターンオンされないので、結果として、デジタルのピックアップ信号の立ち上がりは遅くなる。

次に赤字だ。回転数が早くなると共にセンサコイル内部の磁束密度の変化は大になる。すると波形の立ち上がりと電圧の最大値も大になる。
結果として、スレッショルド電圧を超えるのが低速時よりも早くなるので、低速時と比較して図の時間tのぶんだけ進角する。

これが波形進角とよばれるものだ。

どうやら低速の4000rpmくらいまで(要出典)はこれが効いてくるらしく、私としてもこれは測りたいのだが、家の前でレブ珍するだけに飽き足らず怪しい装置(オシロ)を繋いで何かゴソゴソやるなんてもう通報待ったナシなので、今回この部分の波形進角は考慮しないものとする。そもそも、波形進角は考慮しなくても問題ないのだ。電気的進角mapに対して実際のmapがアナログ的な要素でズレるということを把握しておけばいい話で、そのズレるというのもせいぜい数度あるか無いか程度の話だろうから、後ほど実際の点火時期をタイミングライトで測って補正値を入れたら済む話だ。YECの点火map計測値というのも、結局、ロガーだってはデジタル信号に変換したピックアップ第1波から点火までの時間を見ているわけで、アナログ進角ぶん丸ごとズレるだけ、ということになる。実際に、低回転ではピックアップの第2波よりも点火の方が早いと計測されている。低回転ではスレッショルド電圧を超えるよりもアナログ信号による点火信号の方が早く、回転が上がるにつれてピックアップの方が早く検知されるので、実際に波形進角が進んでいるのだと思われる。(ほんとうなら点火も同じように早くなるはずなのだが、私の理解が足りていないのかもしれない。)
とにかく、機械的(アナログ的)部分を除いた電気的(デジタル的)な部分で見れば、とにかく波形を回転数につれていい感じに遅らせていけば、中低速は勝手に波形進角でいい感じになるはず、という考えで進めていく。

さて、つらつらと駄文をしたためてきたが、ここで上記の内容をまとめておく。



・点火時期/ピックアップ信号ロガーを作り、走行中のログを取った。
・ロガーによって、ピックアップ信号をきちんと取得できることを確認(ピックアップ信号まわりの定格設計の実施)
・ログより、YEC-CDIの"電気的な"点火mapを作製
・波形進角があることは頭の片隅に置いておかなければならないが、今回の作り方ではあまり気にしなくても良いことを確認

以上です。


ちなみにピックアップ信号の取得には以下の回路を用いました

IMG_2526

ピックアップ信号は正負の信号として第1波と第2波が出てきます。どちらの信号もバラバラに取りたいので2回路あります。
フォトカプラは逆耐圧が低いので、30vほどの耐圧のショットキーバリアを入れて逆電圧保護を行います。
また、信号はプルアップ抵抗を突っ込んで負論理にしておけば、ノイズに対してある程度強くできます(ただし、消費電力はその分大になります)。
1番左のピックアップ信号と並列に挿入される330Ωは、これを入れることでスレッショルド電圧を高くする?効果があるようで、これを入れるとノイズに対して強くなるようです。また、フォトカプラに流れすぎる電流をこっちにバイパスすることでなんかいい感じになるらしい。
実際、高回転域で正常点火できなくなった際に原因はここにありました。
とりあえず330入れてますが、発生電力的がどれくらいなのか分からん以上熱的な問題が生まれますので、長時間運用は危ないかもしれません。。たぶん500くらいのものを入れておいた方がいいんじゃないかと思います。

で、波形がこんな感じになります(コイルにラジオペンチをぶつけながらスライドさせて擬似的に点火信号を再現しています)

IMG_2391

いいかんじ



以上で計測編は終了、次回は点火制御と基板起こし、実働編です。
制御の実装はなかなか無茶をしているので、優しく見守ってあげてください
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