JPH08147023A - ロボットの教示装置 - Google Patents
ロボットの教示装置Info
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- JPH08147023A JPH08147023A JP6286734A JP28673494A JPH08147023A JP H08147023 A JPH08147023 A JP H08147023A JP 6286734 A JP6286734 A JP 6286734A JP 28673494 A JP28673494 A JP 28673494A JP H08147023 A JPH08147023 A JP H08147023A
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- JP
- Japan
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- attitude
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Abstract
(57)【要約】
【目的】図形の姿勢の教示を容易に行う。
【構成】ロボットのアーム各軸またはツール各軸が駆動
され、描くべき図形の姿勢方向にツール先端が移動され
る。そして、ツール先端移動経路の少なくとも2点が抽
出され、これら2点のツール先端座標位置に基づき、描
くべき図形の姿勢方向が演算される。そして、上記演算
された姿勢方向とツール座標系における所定基準方向と
がなす角度が演算される。そして、この演算された角度
と所定基準方向を姿勢方向とする図形の軌跡データとに
基づいて、軌跡データが補正される。すなわち、オペレ
ータとしては、図形の姿勢方向を指定し、その方向にツ
ールを移動させる作業を行うだけで、図形の姿勢に関す
る教示を終了させることができる。
され、描くべき図形の姿勢方向にツール先端が移動され
る。そして、ツール先端移動経路の少なくとも2点が抽
出され、これら2点のツール先端座標位置に基づき、描
くべき図形の姿勢方向が演算される。そして、上記演算
された姿勢方向とツール座標系における所定基準方向と
がなす角度が演算される。そして、この演算された角度
と所定基準方向を姿勢方向とする図形の軌跡データとに
基づいて、軌跡データが補正される。すなわち、オペレ
ータとしては、図形の姿勢方向を指定し、その方向にツ
ールを移動させる作業を行うだけで、図形の姿勢に関す
る教示を終了させることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのツー
ルが描く図形を教示する装置に関し、特に、プラズマ切
断ロボット、レーザ切断ロボットが切断すべき図形を教
示する装置に関する。
ルが描く図形を教示する装置に関し、特に、プラズマ切
断ロボット、レーザ切断ロボットが切断すべき図形を教
示する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマ切断ロボットには、アームの先
端にツールとして、2軸の小円加工装置、いわゆるコン
パスを装着したものがあり、このコンパスによって小円
等の図形が描かれ、該図形に沿った切断がなされる。
端にツールとして、2軸の小円加工装置、いわゆるコン
パスを装着したものがあり、このコンパスによって小円
等の図形が描かれ、該図形に沿った切断がなされる。
【0003】従来は、このコンパスで描く図形の姿勢方
向を変化させる場合には、その変化した角度をパラメー
タとして与えることで教示を行うようにしていた。
向を変化させる場合には、その変化した角度をパラメー
タとして与えることで教示を行うようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、その角度を求
める作業は、煩雑であり、図形の姿勢を指定する教示作
業に熟練を要することになっていた。
める作業は、煩雑であり、図形の姿勢を指定する教示作
業に熟練を要することになっていた。
【0005】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、容易に図形の姿勢の教示を行うことができ
る装置を提供することを目的とする。
ものであり、容易に図形の姿勢の教示を行うことができ
る装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
ロボットのアーム先端に装着された少なくとも2軸のツ
ールが、ツール座標系において所定の基準方向を姿勢方
向として描く所定の図形の軌跡データを教示するロボッ
トの教示装置において、前記ロボットのアーム各軸また
はツール各軸を駆動することにより、描くべき図形の姿
勢方向にツール先端を移動させるツール先端移動手段
と、前記ツール先端移動手段によるツール先端移動経路
の少なくとも2点を抽出し、該2点のツール先端座標位
置に基づき、描くべき図形の姿勢方向を演算する姿勢方
向演算手段と、前記姿勢方向演算手段で演算された姿勢
方向と前記ツール座標系における前記所定基準方向とが
なす角度を演算する角度演算手段と、前記角度演算手段
で演算された角度と前記軌跡データとに基づいて、軌跡
データを補正する補正手段とを具えている。
ロボットのアーム先端に装着された少なくとも2軸のツ
ールが、ツール座標系において所定の基準方向を姿勢方
向として描く所定の図形の軌跡データを教示するロボッ
トの教示装置において、前記ロボットのアーム各軸また
はツール各軸を駆動することにより、描くべき図形の姿
勢方向にツール先端を移動させるツール先端移動手段
と、前記ツール先端移動手段によるツール先端移動経路
の少なくとも2点を抽出し、該2点のツール先端座標位
置に基づき、描くべき図形の姿勢方向を演算する姿勢方
向演算手段と、前記姿勢方向演算手段で演算された姿勢
方向と前記ツール座標系における前記所定基準方向とが
なす角度を演算する角度演算手段と、前記角度演算手段
で演算された角度と前記軌跡データとに基づいて、軌跡
データを補正する補正手段とを具えている。
【0007】
【作用】かかる構成によれば、ロボットのアーム各軸ま
たはツール各軸が駆動され、描くべき図形の姿勢方向に
ツール先端が移動される。そして、ツール先端移動経路
の少なくとも2点が抽出され、これら2点のツール先端
座標位置に基づき、描くべき図形の姿勢方向が演算され
る。そして、上記演算された姿勢方向とツール座標系に
おける所定基準方向とがなす角度が演算される。そし
て、この演算された角度と所定基準方向を姿勢方向とす
る図形の軌跡データとに基づいて、軌跡データが補正さ
れる。すなわち、オペレータとしては、図形の姿勢方向
を指定し、その方向にツールを移動させる作業を行うだ
けで、図形の姿勢に関する教示を終了させることができ
る。
たはツール各軸が駆動され、描くべき図形の姿勢方向に
ツール先端が移動される。そして、ツール先端移動経路
の少なくとも2点が抽出され、これら2点のツール先端
座標位置に基づき、描くべき図形の姿勢方向が演算され
る。そして、上記演算された姿勢方向とツール座標系に
おける所定基準方向とがなす角度が演算される。そし
て、この演算された角度と所定基準方向を姿勢方向とす
る図形の軌跡データとに基づいて、軌跡データが補正さ
れる。すなわち、オペレータとしては、図形の姿勢方向
を指定し、その方向にツールを移動させる作業を行うだ
けで、図形の姿勢に関する教示を終了させることができ
る。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るロボット
の教示装置の実施例について説明する。
の教示装置の実施例について説明する。
【0009】図1は、実施例のプラズマ切断ロボット1
0の構成を概念的に示す図であり、図2は、ロボット1
0のアーム先端部分を拡大して示す斜視図である。
0の構成を概念的に示す図であり、図2は、ロボット1
0のアーム先端部分を拡大して示す斜視図である。
【0010】これら図に示すように、ロボット10は、
たとえば1〜6の6軸を有する垂直多関節ロボットであ
る。このロボット10は図示せぬティーチングボックス
によって教示がなされ、図示せぬコントローラによって
駆動制御され、所定の図形パターンに沿った切断加工を
行う。
たとえば1〜6の6軸を有する垂直多関節ロボットであ
る。このロボット10は図示せぬティーチングボックス
によって教示がなされ、図示せぬコントローラによって
駆動制御され、所定の図形パターンに沿った切断加工を
行う。
【0011】ロボット10の第6軸6の先端、つまりア
ーム6aの先端には、2軸を有するコンパスと呼ばれる
ツール7が装着されている。
ーム6aの先端には、2軸を有するコンパスと呼ばれる
ツール7が装着されている。
【0012】このツール7の機構としては、偏芯ギヤ
式、スカラ(水平多関節)式、5節リンク式等任意の機
構を使用することができる。なお、ツールとしては、2
軸以上の自由度があってもかまわない。
式、スカラ(水平多関節)式、5節リンク式等任意の機
構を使用することができる。なお、ツールとしては、2
軸以上の自由度があってもかまわない。
【0013】図1におけるXBーYBーZBは、たとえば
第1軸1を原点とするロボット座標系であり、XCーYC
ーZCは、ツール7の先端7aを原点とし、ツール7の
長手方向をZC軸とするツール座標系である。
第1軸1を原点とするロボット座標系であり、XCーYC
ーZCは、ツール7の先端7aを原点とし、ツール7の
長手方向をZC軸とするツール座標系である。
【0014】ツール7の姿勢は、XC軸、YC軸、ZC軸
のそれぞれと同方向の単位ベクトルn、o、aによって
表すことができる。そして、2軸のツール7は、nーo
平面に、所定の図形パターンを描く。
のそれぞれと同方向の単位ベクトルn、o、aによって
表すことができる。そして、2軸のツール7は、nーo
平面に、所定の図形パターンを描く。
【0015】図形パターンとしては、円、長円、四角形
等任意であり、図3(a)は、四角形状の図形パターン
PT1を示している。
等任意であり、図3(a)は、四角形状の図形パターン
PT1を示している。
【0016】この四角形状の図形パターンPT1は、そ
の中心Gがツール座標系の原点とされ、その縦方向がX
C軸に平行(横方向をYC軸に平行)となるように、その
形状データが与えられている。このように、図形縦方向
がXC軸に平行(横方向をYC軸に平行)となる姿勢を基
準姿勢とする。また、縦の長さD、横の長さEは、任意
の大きさに設定することができる。また、切断速度、カ
ーフも任意の大きさに設定することができる。
の中心Gがツール座標系の原点とされ、その縦方向がX
C軸に平行(横方向をYC軸に平行)となるように、その
形状データが与えられている。このように、図形縦方向
がXC軸に平行(横方向をYC軸に平行)となる姿勢を基
準姿勢とする。また、縦の長さD、横の長さEは、任意
の大きさに設定することができる。また、切断速度、カ
ーフも任意の大きさに設定することができる。
【0017】上記図形パターンPT1の姿勢は、図3
(b)に示すように、上記基準姿勢に対して所定の回転
角θだけ傾斜した所望の姿勢に設定することができる。
(b)に示すように、上記基準姿勢に対して所定の回転
角θだけ傾斜した所望の姿勢に設定することができる。
【0018】図4は、図形の姿勢を所望の姿勢にするた
めの教示作業の処理手順を示すフローチャートである。
めの教示作業の処理手順を示すフローチャートである。
【0019】すなわち、教示作業が開始されると、ティ
ーチングボックスによってロボット各軸が駆動され、図
2に示すように、ツール7の先端7aが、描くべき図形
の中心位置Gに位置される(ステップ101)。
ーチングボックスによってロボット各軸が駆動され、図
2に示すように、ツール7の先端7aが、描くべき図形
の中心位置Gに位置される(ステップ101)。
【0020】つぎに、ティーチングボックスによって
「コンパス機能」が選択され、描くべき図形の加工形
状、たとえば四角形(PT1)が選択される。ここで
「コンパス機能」とは、2軸のツールであるコンパスを
用いて、2次元平面nーoに所定の図形を描く機能のこ
とである(ステップ102)。つぎに、コンパス機能の
教示パラメータを入力する。まず、四角形PT1の縦長
さD、横長さEといった形状データと、切断速度、カー
フといったデータが入力される(ステップ103)。
「コンパス機能」が選択され、描くべき図形の加工形
状、たとえば四角形(PT1)が選択される。ここで
「コンパス機能」とは、2軸のツールであるコンパスを
用いて、2次元平面nーoに所定の図形を描く機能のこ
とである(ステップ102)。つぎに、コンパス機能の
教示パラメータを入力する。まず、四角形PT1の縦長
さD、横長さEといった形状データと、切断速度、カー
フといったデータが入力される(ステップ103)。
【0021】つぎに、形状データのうち、四角形PT1
の方向(姿勢)のデータが入力される。
の方向(姿勢)のデータが入力される。
【0022】この場合、まず、ティーチングボックスの
表示画面に表示されている「方向」にカーソルを合わせ
て、方向の教示を実行する旨を指示し、現在のツール先
端7aの座標位置が記憶される。
表示画面に表示されている「方向」にカーソルを合わせ
て、方向の教示を実行する旨を指示し、現在のツール先
端7aの座標位置が記憶される。
【0023】ついで、ロボット10の各軸1〜6または
ツール7の2軸(以下、コンパス軸という)を駆動させ
て、所望の姿勢方向にツール先端7aを移動させて、ツ
ール先端7aが所定距離移動したらその座標位置を、
「記憶」釦を押して記憶させる(ステップ104)。
ツール7の2軸(以下、コンパス軸という)を駆動させ
て、所望の姿勢方向にツール先端7aを移動させて、ツ
ール先端7aが所定距離移動したらその座標位置を、
「記憶」釦を押して記憶させる(ステップ104)。
【0024】以下、教示パラメータの訂正がある場合に
は、ステップ103、104の処理が繰り返し実行され
る(ステップ105の判断YES)。
は、ステップ103、104の処理が繰り返し実行され
る(ステップ105の判断YES)。
【0025】ここで、方向(姿勢)の入力処理(ステッ
プ104)を、図5を用いてより詳しく説明する。
プ104)を、図5を用いてより詳しく説明する。
【0026】・ロボット軸1〜6を駆動して教示する場
合まず、ツール先端7aが図形PT1の中心Gに位置さ
れたときのツール先端座標位置P1が、ロボット座標系
XBーYBーZBにより、 P1=(x1、y1、z1)B …(1) と求められる。この座標位置は、ロボット10の各軸回
転位置を検出する内界センサであるエンコーダ等の検出
値を、ロボット座標位置に正変換することにより求めら
れる(ステップ201;図2参照)。
合まず、ツール先端7aが図形PT1の中心Gに位置さ
れたときのツール先端座標位置P1が、ロボット座標系
XBーYBーZBにより、 P1=(x1、y1、z1)B …(1) と求められる。この座標位置は、ロボット10の各軸回
転位置を検出する内界センサであるエンコーダ等の検出
値を、ロボット座標位置に正変換することにより求めら
れる(ステップ201;図2参照)。
【0027】つぎに、所望の姿勢方向Vへツール先端7
aを所定距離移動させたときの終点座標位置P2が、同
様にしてロボット座標系XBーYBーZBにおける座標位
置として、下記のごとく求められる。
aを所定距離移動させたときの終点座標位置P2が、同
様にしてロボット座標系XBーYBーZBにおける座標位
置として、下記のごとく求められる。
【0028】P2=(x2、y2、z2)B …(2) (ステップ202;図2参照) つぎに、点P1から点P2に向かうベクトルVが、 V=P2ーP1 =(x2−x1、y2−y1、z2−z1) …(3) と求められる。ここで、ベクトルVを、n−o平面に投
影し、つぎのように単位ベクトルVeで定義し直され
る。
影し、つぎのように単位ベクトルVeで定義し直され
る。
【0029】Ve=(xe、ye、ze) …(4) ここで、単位ベクトルVe(xe、ye)と単位ベクトル
n(nx、ny)との関係を回転マトリクスRθを用いて
表現すると、 n=Rθ・Ve …(5) となる。よって、ベクトルVeとベクトルnとが求めら
れているので、上記(5)´式から回転マトリクスRθ
を求めることができ、したがって基準姿勢XC軸に対し
て所望の姿勢であるX´C軸がなす姿勢角度(方向)θ
を求めることができる(ステップ203;図3(b)参
照)。
n(nx、ny)との関係を回転マトリクスRθを用いて
表現すると、 n=Rθ・Ve …(5) となる。よって、ベクトルVeとベクトルnとが求めら
れているので、上記(5)´式から回転マトリクスRθ
を求めることができ、したがって基準姿勢XC軸に対し
て所望の姿勢であるX´C軸がなす姿勢角度(方向)θ
を求めることができる(ステップ203;図3(b)参
照)。
【0030】・コンパス軸を駆動して教示する場合 ツール先端7aが図形PT1の中心Gに位置されたとき
は、ツール先端7aは、ツール座標系XCーYCーZCの
原点に一致するので、ツール先端座標位置P1は、ツー
ル座標系XCーYCにおいて、 P1=(0、0)C …(1)´ と求められる。この座標位置は、コンパス軸の各軸回転
位置を検出する内界センサであるエンコーダ等の検出値
を、ツール座標位置に正変換することにより求められ
る。なお、コンパス軸は、2軸(2自由度)であるの
で、XCーYC平面内に動作は限定される。
は、ツール先端7aは、ツール座標系XCーYCーZCの
原点に一致するので、ツール先端座標位置P1は、ツー
ル座標系XCーYCにおいて、 P1=(0、0)C …(1)´ と求められる。この座標位置は、コンパス軸の各軸回転
位置を検出する内界センサであるエンコーダ等の検出値
を、ツール座標位置に正変換することにより求められ
る。なお、コンパス軸は、2軸(2自由度)であるの
で、XCーYC平面内に動作は限定される。
【0031】上記(1)´式をロボット座標系XBーYB
ーZB上の座標位置に変換して、上記(1)式が得られ
る(ステップ201;図2参照)。
ーZB上の座標位置に変換して、上記(1)式が得られ
る(ステップ201;図2参照)。
【0032】つぎに、所望の姿勢方向Vへツール先端7
aを所定距離移動させたときの終点座標位置P2が、同
様にしてツール座標系XCーYCにおける座標位置とし
て、下記のごとく求められる。
aを所定距離移動させたときの終点座標位置P2が、同
様にしてツール座標系XCーYCにおける座標位置とし
て、下記のごとく求められる。
【0033】P2=(x2c、y2c、z2c)C …(2)´ この(2)´式をロボット座標系XBーYBーZB上の座
標位置に変換して、上記(2)式が得られる(ステップ
202;図2参照)。
標位置に変換して、上記(2)式が得られる(ステップ
202;図2参照)。
【0034】以下、同様にして(3)式〜(5)´式が
求められ、基準の姿勢XC軸に対して所望の姿勢である
X´C軸がなす姿勢角度(方向)θを求めることができ
る(ステップ203;図3(b)参照)。・再生動作こ
のようにして教示作業が終了すると、図6に示すよう
に、再生動作が開始され、まず、入力された四角形PT
1の形状データ(姿勢は基準姿勢XC)と切断速度等の
データに基づき、ツール座標系XCーYCにおけるツール
先端7aの軌跡、 f=(x、y)C …(6) が演算される(ステップ301;図3(a)参照)。
求められ、基準の姿勢XC軸に対して所望の姿勢である
X´C軸がなす姿勢角度(方向)θを求めることができ
る(ステップ203;図3(b)参照)。・再生動作こ
のようにして教示作業が終了すると、図6に示すよう
に、再生動作が開始され、まず、入力された四角形PT
1の形状データ(姿勢は基準姿勢XC)と切断速度等の
データに基づき、ツール座標系XCーYCにおけるツール
先端7aの軌跡、 f=(x、y)C …(6) が演算される(ステップ301;図3(a)参照)。
【0035】つぎに、上記ステップ203で得られた回
転マトリクスRθに基づき下記(7)式の演算がなされ
て、軌跡fを角度θだけ回転させたときの軌跡fθが求
められる。
転マトリクスRθに基づき下記(7)式の演算がなされ
て、軌跡fを角度θだけ回転させたときの軌跡fθが求
められる。
【0036】fθ=Rθ・f …(7) (ステップ302;図3(b)参照) こうしてずれ角θに応じて軌跡データfが軌跡データf
θに補正されると、この軌跡データfθ(x、y)を、
コンパス軸J1、J2の回転位置(J1、J2)に逆変換す
る処理がなされる。そして、この逆変換座標位置(J
1、J2)を目標回転位置として、コンパス軸J1、J2の
各サーボアンプに対して駆動指令が出力される(ステッ
プ303)。目標位置(J1、J2)は、順次更新されて
いき、ツール7は四角形PT1の輪郭に沿って順次移動
する(ステップ305)。やがて、動作完了(切断終
了)と判断すると(ステップ304の判断YES)、再
生動作を終了させる。
θに補正されると、この軌跡データfθ(x、y)を、
コンパス軸J1、J2の回転位置(J1、J2)に逆変換す
る処理がなされる。そして、この逆変換座標位置(J
1、J2)を目標回転位置として、コンパス軸J1、J2の
各サーボアンプに対して駆動指令が出力される(ステッ
プ303)。目標位置(J1、J2)は、順次更新されて
いき、ツール7は四角形PT1の輪郭に沿って順次移動
する(ステップ305)。やがて、動作完了(切断終
了)と判断すると(ステップ304の判断YES)、再
生動作を終了させる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
図形の姿勢方向を指定し、その方向にツールを移動させ
る作業を行うだけで、容易に図形の姿勢に関する教示を
終了させることができる。このため教示作業の効率を飛
躍的に高めることができる。
図形の姿勢方向を指定し、その方向にツールを移動させ
る作業を行うだけで、容易に図形の姿勢に関する教示を
終了させることができる。このため教示作業の効率を飛
躍的に高めることができる。
【図1】図1は本発明に係るロボットの教示装置の実施
例に適用されるロボットの構成を概念的に示す図であ
る。
例に適用されるロボットの構成を概念的に示す図であ
る。
【図2】図2は図1に示すロボットのアーム先端部分を
拡大して示す斜視図である。
拡大して示す斜視図である。
【図3】図3の(a)および(b)は、実施例のロボッ
トが描く図形の形状を示す図である。
トが描く図形の形状を示す図である。
【図4】図4は実施例の教示作業の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図5】図5は、図4に示す図形の方向の入力処理をよ
り詳細に示すフローチャートである。
り詳細に示すフローチャートである。
【図6】図6は実施例における再生動作の処理手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
7 ツール 10 ロボット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B25J 9/10 A 9/22 A
Claims (1)
- 【請求項1】 ロボットのアーム先端に装着された
少なくとも2軸のツールが、ツール座標系において所定
の基準方向を姿勢方向として描く所定の図形の軌跡デー
タを教示するロボットの教示装置において、 前記ロボットのアーム各軸またはツール各軸を駆動する
ことにより、描くべき図形の姿勢方向にツール先端を移
動させるツール先端移動手段と、 前記ツール先端移動手段によるツール先端移動経路の少
なくとも2点を抽出し、該2点のツール先端座標位置に
基づき、描くべき図形の姿勢方向を演算する姿勢方向演
算手段と、 前記姿勢方向演算手段で演算された姿勢方向と前記ツー
ル座標系における前記所定基準方向とがなす角度を演算
する角度演算手段と、 前記角度演算手段で演算された角度と前記軌跡データと
に基づいて、軌跡データを補正する補正手段とを具えた
ロボットの教示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6286734A JPH08147023A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | ロボットの教示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6286734A JPH08147023A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | ロボットの教示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08147023A true JPH08147023A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17708335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6286734A Pending JPH08147023A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | ロボットの教示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08147023A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006187803A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-07-20 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP6286734A patent/JPH08147023A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006187803A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-07-20 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム |
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