FM-7/77用RS-232CカードにRTCモジュールを追加して一枚のカードに

 FM-7/77用RS-232CカードにRTCモジュールを追加して一枚にしました

以前、FM-7/77用のRS-232Cカードを製作しました。
「FM-7/77用のRS232Cカードを作りました　2019年8月16日」
（https://flexonsbd.blogspot.com/2019/08/fm-777rs232c.html）

より使いやすくなるように、何回か修正を加えて最終的に下記のような形で使用してきました。
「FM-7/77用の自作基板（RS232Cカード、FT245通信カード、1024KB拡張RAMカード）のプチ改良　2024年3月25日」
（https://flexonsbd.blogspot.com/2024/03/fm-777rs232cft2451024kbram.html）

しかし、FM-7/77の32Pスロットは数少ないので、自作した32Pスロット拡張基板を用いても窮屈になってきました。

ということで、とりあえずRS-232CカードにRTC_SDカード中のRTC機能を追加して一枚にまとめてみることにしました。（F-Basicではともかく、Flex9やOS-9ではRTC機能は必須です）

製作の方針

COM部の入出力ですがシリアルコネクタは使いにくいので、今はTTL_USB変換ケーブルを使用することにしています。

また、RTC機能はZS-042というモジュールを使用し、そのコントロールにはPIA(68B21)のポートAを使用しています。スペース的には40ピンICを使用するのは非常に不利なのですが、PIAのポートAの特別な機能（出力に設定したままで入力も可能）がアセンブラでI2C機能を使用するのに最適ですので、そのまま使用することにしました。（回路を変更するとI2Cのプログラムを書き換えるのがかなりの手間になりそうなので、、、）

そのために全ICがそのままでは収まらなくなり、やむを得ず6個のゲートICをGAL20V8Bに置き換えることで何とか10x8cmのサイズに収めることができました。

（40ピンのICのわずか2ビットしか使わないのはいかにも勿体ないので、必要ならポートBが他の用途に使用できるようにピンヘッダを付けましたが、、、）

製作したカード

以上より、下記のようなRTC_COM8251Aカードが出来上りました。

製作したRTC_COM8251Aカード

本体に装着しました

本体スロットに装着した様子

回路図を示します（GALのプログラムは省略しました）

RTC_COM8251A

機能の確認

通信テストに使用したプログラム（F-BASIC文法書掲載のもの）

サンプルプログラム

通信の様子（FM-7側）

実行の様子（FM-7側）

通信の様子（Windows  TeraTerm側）

実行の様子（TeraTerm側）

RTCモジュール機能を下記に示します。

RTC機能の確認

起動直後のF-Basicでは日付・時刻が不定です。

RTC_WR2で時刻を設定します。RTCモジュールに設定されると同時にF-Basicのタイマー関係のバッファにもセットされます。

PRINT文で確認できています。

また、RTCモジュールの設定値をRTC_RD2で読み出し、RTC_SET2でF-Basicのバッファに転送できます。

最後に

製作直後は8251Aによる通信機能が全く反応せず、焦りましたが、TeraTermの改行コードの設定をデフォルト値のCRからAUTOやCR+LFに変更することで正常に通信ができました。（最初にRS232Cカードを製作した時に必要だった設定を忘れてしまっていました。。。）

通信速度ですが、純正のRS232Cカードでは19200baudまでとなっていますが、インテルやOKIの8251Aでは38400baudまで可能です。

また、RTCモジュールのコントロールソフト（RTC_WR2, RTC_RD2, RTC_SET2）ですが、FM-11用のものがそのまま使用できます。

FM-11用に作成したRTC_COMカードをFM-7/77用に移植

 FM-11用に作成したRTC_COMカードをFM-7/77用に移植しました。

FM-7用には以前、RTC_SDカードを作成して使用してきました。

（ブログ「FM-7にRTCとSDを接続する試み（2023年3月9日～5月19日の計6回掲載）」で紹介。）

しかし、カードを筐体の中にセットする機種ではSDの挿入・取り外しが非常に不便でしたので、常用しているFM77系には不向きということでFM-7でのみ使用してきました。

今回、FM-11用を作成する際にはそれを考慮してSDカード用の回路を取り除き、代わりに6850ACIAを用いた通信ポートを設けることにしました。RS232Cを持っている機種もありますが、別途通信ポートがあると便利な場合があると考えたからです。

実際にFM-11用を作成してみて、FM-7系にもあったら良いなと思えてきましたので、FM-7系用として32Pスロットに装着する形でのカードを作成しました。

これが作成したカードです。

FM-7用RTC_COMカード

いつものようにドジをしましたので、基板の修正（パターンカット1箇所、追加配線２本）が必要でしたが、修正して無事に動作しました。

裏面の修正箇所

回路図を示します。

上記の不具合を修正してあります。

回路図（修正済み）

（１）RTCモジュールのドライブソフト

ドライブソフト（RTC_RD2, RTC_WR2, RTC_SET2）はFM-11のF-Basic用に作成したものがそのまま使えます。RTCの時刻の読み出しにはRTC_RD2、RTCへの時刻の設定にはRTC_WR2、F-Basicへの時刻の転送にはRTC_SET2を使用します。

また、F-Basicと並んで良く使用しているOS-9Level2用にも同じ機能の３つのソフト（RtcRd2, RtcWr2, RtcSet2）を作成しました。実際には、F-Basic用に作成したものをOS-9用に移植したということですが、OS-9ではファイル名に「_」を使えないので名称も変更してあります。

F-Basicでの動作の様子は以前のブログで示していますので、ここではOS-9上での動作の様子を示します。

OS-9の起動直後は日付・時刻の設定がされていませんので（バッテリーが上がっている）、date t コマンドを実行するとデタラメな日付・時刻が表示されています。

ここでRtcWr2コマンドを実行して日付・時刻を設定します。このコマンドはRTCモジュールに設定すると同時にOS-9にも設定しますので、再度date tを実行すると設定した日付・時刻になっていることが確認できます。

（2000年問題に対処していないので2025年が1925年になっているのには笑えますが、実用上の不便はありません。）

 

RtcWr2の動作画面

一旦電源を落としてから再度起動すると、やはり日付・時刻がデタラメになっていますが、RTCモジュールはバッテリーバックアップされていますので、設定した値が保存されています。ここでRtcSet2コマンドを実行すると、RTCモジュールに保存されている日付・時刻がOS-9に設定されます。date tでそれが確認できます。

RtcSet2の動作画面

ということで、OS-9のStartupファイルにRtcSet2コマンドを書き込んでおけば、起動時にRTCモジュールの値でOS-9の日付・時刻を設定してくれます。

なお、RtcRd2コマンドは動作画面を示しませんが、RTCモジュールに設定された日付・時刻を読み出して表示するものです。

（２）ExCOM用通信ソフト

COMポートとして追加した6850ACIA（63C50を実装）用の通信ソフトですが、以前のブログにも書きましたが、何故かFT245、8251A、6850の３つの通信経路を一本のソフトで切り替えて使用する方法ではうまく動作しませんでしたので、FM側のソフトをそれぞれを単独のソフトとしFT245DRF(FT245用), FT245DRE(6850のExCOM用)の２本を作成しました。Windows側のソフトはFM-7/77/11に共通のft245drv.exeです。

FT245DRFは従来のソフトと同様ですので、ここではFT245DREの動作画面を示します。

FM側のFT245DREの動作画面（読み込み）

FM側のFT245DREの動作画面（書き込み）

Windows側のft245drv.exeの動作画面

なお、転送速度ですが、FT245カード使用では2Dディスクで１分弱、ExCOMでは５分ほどでしたので、ディスクイメージの転送に使用するのは実用的ではありませんが、このExCOMは以前からFlex9, F-Basic, OS-9, CP/Mで使用しているWindows上の仮想ドライブとのインターフェースに使用したいという目的のために実装したものです。

この場合には、ファイルの送受信が基本になりますので、ExCOMの38400baudでも十分に実用になることを体験しています。

ExCOＭを使用したWindows上の仮想ドライブのドライブルーチンができましたら、改めて報告させていただきます。

FM-11用のRTC & COMカードが完成

 FM-11用のリアルタイムクロック（RTC）と拡張COMを作成しました

OS-9やFlex9の起動時には日付・時刻を入力する必要があり、結構面倒です。またF-Basicの場合にも、日付・時刻を必要とする場合には直接入力する必要があります。

ということで、FM-7用に作成してあったRTC_SDカードのRTC部をFM-11に移植することにしましたが、SDカード部を省いたために空いたスペースに68B50(ACIA)を増設して38400baudのCOMポートを増設しました。本体内蔵の8251A使用のCOMポートの通信速度が19200baudなので、その倍の速度のものが欲しかったということでもあります。

移植そのものはFM-11のコネクタに出ていないIOS信号の生成部を追加するだけで良いのですが、EB信号とQB信号が*EB, *QBと反転していることを見落としていたために最初は動作しませんでしたが、その点を修正することで正常に動作しました。（ということで、基板を再発注することになってしまいました。。。）

これが再発注した基板で完成させたRTC_ExCOMカードです。使用しているRTCモジュールはクロックタイムIC  DS3231を使用したZS-042というもので、5Vで動作するので使いやすいです。（バッテリーはCR2032なので充電回路部はカットしてあります。）これを68B21(PIA)を介してI2Cで制御しています。

RTC_ExCOMカード

回路図を示します。

RTC_ExCOM R1.1

まずはCOMポートのテストをしてみました。画像右端の6ピンコネクタからTTL-USB変換ケーブルを使用してWindowsPCに接続します。FT245カード用のドライブソフト（FM側、Windows側）を拡張して、FT245、内蔵COM（8251A）に加えて拡張COM（68B50）も使用できるようにして実行してみました。結果ですが、転送時間は内蔵COMポートの場合とほとんど変わりませんでした。ちょっとがっかりでした。

続いてRTCのテストをしました。FM-7用のドライブソフト（RTC_WR, RTC_RD, RTC_SET）はF-Basic3.0の内部ルーチンを使用していましたので、それをF-Basic5.0のDisplay Sub System中のSET TIMER, READ TIMERに置き換えました。また、FM-11の時刻関係のワークエリアが不明なので困っていましたが「Retro PC Gallery」（http://haserin09.la.coocan.jp/）のはせりん様から、FM-7と同じだと教えていただきましたので、無事にFM-11用のドライブソフトを完成させることができました。ありがとうございました。

作成したRTC_WR2, RTC_RD2, RTC_SET2はF-Basic5.0用の機械語プログラムで、RTC_WR2でZS-042に日付・時刻を設定し、RTC_RD2で設定されている値を読み込み・表示します。RTC_SET2はZS-042に設定されている値を読み込んでF-Basicのワークエリアに設定するもので、起動時に自動的に設定させたい場合にSTARTUPに書き込んで使用します。

参考までにRTC_WR2のアセンブルリストを示しておきます。68B21(PIA)のポートAを使用してI2CでDS3231をコントロールしています。68B21のポートAは入力に設定したままで出力もできるのでこのような入出力が同じポートで行なわれるような用途には適しています。

0001 * 0002 * RTC_WR.CMD for F-BASIC V3.0 0003 * 0004 * WRITE DATE,TIME to RTC3231 on F-BASIC 0005 * 0006 * 6821(PIA) Port A <--> RTC3231 (use I2C) 0007 * 0008 * Adapted to FM-11 '2025.06.16 0009 * Applied to F-BASIC '2023.03.09 0010 * Original version '2018.11.03 0011 * Copyright by Y.Yamamoto 0012 * 0013 FBFA BIOS EQU $FBFA 0014 0015 02FA WKDATE EQU $02FA work area for date 0016 0017 FDDC PADAT EQU $FDDC 0018 FDDD PACTL EQU PADAT+1 0019 0020 000D CR EQU $0D 0021 000A LF EQU $0A 0022 0023 00D0 SADRW EQU $D0 (01101000+0) 0024 00D1 SADRR EQU $D1 (01101000+1) 0025 0026 6000 ORG $6000 0027 0028 6000 20 0F START BRA MAIN 0029 6002 FF WRDATA RMB 7 0030 6009 FF WKTIME RMB 6 0031 600F FF ODAT FCB $FF 0032 6010 00 WK FCB 00 0033 0034 6011 MAIN EQU * 0035 6011 17 01AF LBSR PCRLF 0036 *get date data 0037 6014 8E 6236 LDX #MDAT 0038 6017 17 019A LBSR PSTRNG 0039 0040 *clr inbuf 0041 601A 8E 627C LDX #INBUF+20 0042 601D 4F CLRA 0043 601E C6 14 LDB #20 0044 6020 A7 82 CLLOP STA ,-X 0045 6022 5A DECB 0046 6023 26 FB BNE CLLOP 0047 *keyin date,time 0048 6025 17 01E0 INDLOP LBSR INCHA 0049 6028 17 01C6 LBSR OUTCHA 0050 602B A7 80 STA ,X+ 0051 602D 81 0D CMPA #CR 0052 602F 26 F4 BNE INDLOP 0053 6031 6F 1F CLR -1,X change last CR to NUL 0054 0055 *take out date from input data 0056 6033 8E 6268 LDX #INBUF 0057 6036 C6 07 LDB #7 0058 6038 108E 6002 LDY #WRDATA 0059 603C 34 04 INLOP PSHS B 0060 603E EC 81 LDD ,X++ 0061 6040 C1 30 CMPB #'0 if B is sep. not 2dec 0062 6042 25 04 BLO INL1 0063 6044 C1 39 CMPB #'9 0064 6046 23 06 BLS INL2 0065 6048 1F 89 INL1 TFR A,B 0066 604A 86 30 LDA #'0 0067 604C 30 1F LEAX -1,X 0068 604E 48 INL2 ASLA 0069 604F 48 ASLA 0070 6050 48 ASLA 0071 6051 48 ASLA 0072 6052 C4 0F ANDB #$0F 0073 6054 34 04 PSHS B 0074 6056 AB E0 ADDA ,S+ 0075 6058 A7 A0 STA ,Y+ 0076 605A 30 01 LEAX 1,X skip separator 0077 605C 35 04 PULS B 0078 605E 5A DECB 0079 605F 27 0A BEQ INEND 0080 6061 C1 04 CMPB #4 0081 6063 26 D7 BNE INLOP 0082 6065 86 01 LDA #$01 add week data 0083 6067 A7 A0 STA ,Y+ 0084 6069 20 D1 BRA INLOP 0085 606B INEND EQU * 0086 0087 *reset pia 0088 *port A,B:output, data $ff:out 0089 606B 4F CLRA 0090 606C B7 FDDD STA PACTL select ddra 0091 606F 86 FF LDA #$FF 0092 6071 B7 FDDC STA PADAT set output mode 0093 6074 86 36 LDA #$36 0094 6076 B7 FDDD STA PACTL select peripheral 0095 *out High = bus release (set input mode) 0096 6079 86 FF LDA #$FF 0097 607B B7 600F STA ODAT save out data 0098 607E B7 FDDC STA PADAT 0099 0100 *start cond. (scl=H,sda=H->L) 0101 6081 17 00D8 LBSR SETDTL 0102 6084 17 00B7 LBSR SETCKL 0103 0104 *send slave adr+W ($D0) 0105 6087 86 D0 LDA #SADRW 0106 6089 17 00EE LBSR WRDAT 0107 0108 *wait ACK 0109 608C 17 0106 LBSR WACK 0110 0111 *send reg top adr ($00) 0112 608F 86 00 LDA #$00 reg adr:00-06 0113 6091 17 00E6 LBSR WRDAT 0114 0115 *wait ACK 0116 6094 17 00FE LBSR WACK 0117 0118 *write data 0119 6097 8E 6009 LDX #WRDATA+7 0120 609A C6 07 LDB #7 0121 609C 34 04 WRLOP PSHS B 0122 609E A6 82 LDA ,-X 0123 60A0 17 00D7 LBSR WRDAT 0124 60A3 17 00EF LBSR WACK 0125 60A6 35 04 PULS B 0126 60A8 5A DECB 0127 60A9 26 F1 BNE WRLOP 0128 0129 *stop 0130 *scl=H,sda=L->H 0131 60AB 17 009F LBSR SETCKH 0132 60AE 17 00BA LBSR SETDTH 0133 0134 *display data 0135 60B1 17 010F LBSR PCRLF 0136 60B4 8E 6257 LDX #MDATE 0137 60B7 17 00F1 LBSR DSPMSG 0138 60BA 108E 6261 LDY #MDELM 0139 60BE 8E 6002 LDX #WRDATA year month day week hour min sec 0140 60C1 8C 6005 DLOP CMPX #WRDATA+3 0141 60C4 27 08 BEQ DLOP2 0142 60C6 17 0107 LBSR OUTHEX 0143 60C9 A6 A4 LDA ,Y 0144 60CB 17 0123 LBSR OUTCHA 0145 60CE 31 21 DLOP2 LEAY 1,Y 0146 60D0 30 01 LEAX 1,X 0147 60D2 8C 6009 CMPX #WRDATA+7 0148 60D5 26 EA BNE DLOP 0149 60D7 17 00E9 LBSR PCRLF 0150 0151 *set time to F-BASIC 0152 *set to work area using F-BASIC routine 0153 60DA CE 6009 LDU #WKTIME 0154 60DD 8E 6006 LDX #WRDATA+4 0155 60E0 C6 03 LDB #3 0156 60E2 34 04 STLOP PSHS B 0157 60E4 A6 80 LDA ,X+ 0158 60E6 1F 89 TFR A,B 0159 60E8 44 LSRA 0160 60E9 44 LSRA 0161 60EA 44 LSRA 0162 60EB 44 LSRA 0163 60EC A7 C0 STA ,U+ 0164 60EE 1F 98 TFR B,A 0165 60F0 84 0F ANDA #$0F 0166 60F2 A7 C0 STA ,U+ 0167 60F4 35 04 PULS B 0168 60F6 5A DECB 0169 60F7 26 E9 BNE STLOP 0170 60F9 33 5A LEAU -6,U 0171 0172 *setime 0173 60FB C6 03 LDB #3 0174 60FD 8E 6009 LDX #WKTIME 0175 6100 108E 6232 LDY #SETTIMBF+5 0176 6104 34 04 SETLOP PSHS B 0177 6106 EC 81 LDD ,X++ 0178 6108 34 04 PSHS B 0179 610A C6 0A LDB #10 0180 610C 3D MUL 0181 610D 1F 98 TFR B,A 0182 610F AB E0 ADDA ,S+ 0183 6111 A7 A0 STA ,Y+ 0184 6113 35 04 PULS B 0185 6115 26 ED BNE SETLOP 0186 6117 8E 6225 LDX #RCBSOUT setime 0187 611A AD9F FBFA JSR [BIOS] 0188 0189 *set date to F-BASIC 0190 *set to work area directly 0191 611E CE 02FA LDU #WKDATE 0192 6121 8E 6002 LDX #WRDATA 0193 6124 C6 03 LDB #3 0194 6126 34 04 SDLOP PSHS B 0195 6128 A6 80 LDA ,X+ 0196 612A 1F 89 TFR A,B 0197 612C 44 LSRA 0198 612D 44 LSRA 0199 612E 44 LSRA 0200 612F 44 LSRA 0201 6130 A7 C0 STA ,U+ 0202 6132 1F 98 TFR B,A 0203 6134 84 0F ANDA #$0F 0204 6136 A7 C0 STA ,U+ 0205 6138 35 04 PULS B 0206 613A 5A DECB 0207 613B 26 E9 BNE SDLOP 0208 613D 39 RTS 0209 0210 *************************************** 0211 *set clk low(out b0=0) 0212 613E SETCKL EQU * 0213 613E 34 04 PSHS B 0214 6140 F6 600F LDB ODAT 0215 6143 C4 FE ANDB #$FE b0=0 0216 6145 F7 FDDC STB PADAT 0217 6148 F7 600F STB ODAT 0218 614B 35 84 PULS B,PC 0219 0220 *set clk Hi = bus release (set input mode) 0221 614D SETCKH EQU * 0222 614D 34 04 PSHS B 0223 614F F6 600F LDB ODAT 0224 6152 CA 01 ORB #$01 b0=1 0225 6154 F7 FDDC STB PADAT 0226 6157 F7 600F STB ODAT 0227 615A 35 84 PULS B,PC 0228 0229 *set data low(out b7=0) 0230 615C SETDTL EQU * 0231 615C 34 04 PSHS B 0232 615E F6 600F LDB ODAT 0233 6161 C4 7F ANDB #$7F b7=0 0234 6163 F7 FDDC STB PADAT 0235 6166 F7 600F STB ODAT 0236 6169 35 84 PULS B,PC 0237 0238 *set data Hi = bus release (set input mode) 0239 616B SETDTH EQU * 0240 616B 34 04 PSHS B 0241 616D F6 600F LDB ODAT 0242 6170 CA 80 ORB #$80 b7=1 0243 6172 F7 FDDC STB PADAT 0244 6175 F7 600F STB ODAT 0245 6178 35 84 PULS B,PC 0246 0247 *write data or adr 0248 *A:data or adr 0249 617A WRDAT EQU * 0250 617A C6 08 LDB #8 0251 617C 8D C0 WLOP BSR SETCKL 0252 617E 34 04 PSHS B 0253 6180 48 ASLA b7->C 0254 6181 24 04 BCC WL1 0255 6183 8D E6 BSR SETDTH 0256 6185 20 02 BRA WL2 0257 6187 8D D3 WL1 BSR SETDTL 0258 6189 8D C2 WL2 BSR SETCKH 0259 618B 8D B1 BSR SETCKL 0260 618D 8D CD BSR SETDTL 0261 618F 35 04 PULS B 0262 6191 5A DECB 0263 6192 26 E8 BNE WLOP 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<- keyboard 0357 6208 INCHA EQU * 0358 6208 34 10 PSHS X 0359 620A 8E 621B INCH1 LDX #RCBIN 0360 620D AD9F FBFA JSR [BIOS] 0361 6211 B6 6224 LDA INDB+1 0362 6214 27 F4 BEQ INCH1 0363 6216 B6 6223 LDA INDB 0364 6219 35 90 PULS X,PC 0365 0366 621B 15 RCBIN FCB 21 KEYIN 0367 621C 00 FCB 0 0368 621D 6223 FDB INDB 0369 621F 0001 FDB 0001 0370 6221 0000 FDB 0000 0371 0372 6223 0000 INDB FDB 0000 0373 0374 *set time to F-Basic 0375 6225 RCBSOUT 0376 6225 10 FCB 16 SUBOUT 0377 6226 00 FCB 0 0378 6227 622D FDB SETTIMBF 0379 6229 0009 FDB 9 0380 622B 0000 FDB 0000 0381 0382 622D SETTIMBF 0383 622D 0000 FDB 0000 0384 622F 3D FCB $3D command (set timer) 0385 6230 02 FCB $02 RS (select T1) 0386 6231 00 FCB 0 TC 0387 6232 00 FCB 0 hour(0-23) 0388 6233 00 FCB 0 minute(0-59) 0389 6234 00 FCB 0 sec(0-59) 0390 6235 00 FCB 0 20ms countup(0-49) 0391 0392 * 0393 6236 69 6E 70 75 MDAT FCC "input date (YY/MM/DD HH:MM:SS): " 74 20 64 61 74 65 20 28 59 59 2F 4D 4D 2F 44 44 20 48 48 3A 4D 4D 3A 53 53 29 3A 20 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Label address BIOS FBFA CLLOP 6020 CR 000D DLOP 60C1 DLOP2 60CE DSPEND 61B3 DSPLOP 61AB DSPMSG 61AB INBUF 6268 INCH1 620A INCHA 6208 INDB 6223 INDLOP 6025 INEND 606B INL1 6048 INL2 604E INLOP 603C LF 000A MAIN 6011 MDAT 6236 MDATE 6257 MDELM 6261 ODAT 600F OUTCHA 61F1 OUTDB 6207 OUTHEX 61D0 OUTS 61E8 OUTSE 61F0 PACTL FDDD PADAT FDDC PCRLF 61C3 PSEND 61C0 PSLOP 61B6 PSTRNG 61B4 RCBIN 621B RCBOUT 61FF RCBSOUT 6225 SACK 61A2 SADRR 00D1 SADRW 00D0 SDLOP 6126 SETCKH 614D SETCKL 613E SETDTH 616B SETDTL 615C SETLOP 6104 SETTIMBF 622D START 6000 STLOP 60E2 WACK 6195 WALOP 6197 WK 6010 WKDATE 02FA WKTIME 6009 WL1 6187 WL2 6189 WLOP 617C WRDAT 617A WRDATA 6002 WRLOP 609C  

 

参考までに作成したRTC_WR2, RTC_RD2, RTC_SET2をOneDriveに上げておきます。

機械語プログラムでI2Cを使用するサンプルとしてみていただければと思います。