PSoC 3 MFi Audio Kit

PSoCで実現する
MFiオーディオ機器
ソリューション
MFi = Made For iPod® | iPhone® | iPad®
オーディオ機器とアップル製品を簡単に接続
Engineering Presentation Owner:SSHI
Rev *A
Tech lead:KRIS
プレゼンテーションの目的: サイプレスのソリューションの技術的概要をお客様に説明すること。
001-86187 Rev *A
タイトルスライド: プレゼンテーションの要約を示すこと。サブタイトルはお客様への説明を貴重な機会と捉えて伝えるべき内容を1文で説明すること。
オーディオ業界ではMFiが急速に普及
合計4億台のiPod、iPhone、iPadが70億ドルのMFiアクセサリ市場を創出
膨大なアップル製品がアクセサリ製品の競争力を強化
タッチスクリーンユーザインターフェース
無線接続
リチウムイオン電池駆動
アップル社のGarageBandなどのアプリをダウンロード可能
iPhoneとiPadに接続する人気のオーディオ機器が
新たなMFiアクセサリを創造
電子楽器 – ピアノ／キーボード、ギター、ドラム、シンセサイザ
プロ用オーディオ機器 – ミキサー、DJターンテーブル
録音 – マイク、デジタルオーディオインターフェース
TASCAM (TEAC) 社の
iM2ステレオコンデンサ
マイク
Apple
Dock
コネクタ
Alesis社の
iO Mixオーディオミキサー
「iPhoneとiPadは今やミュージシャンの必需品だ」
– USA Today誌
マーケットのニーズはBit-Perfect Audioによる原音に忠実なサウンド
Bit-Perfect Audioはミュージシャンにとって特に録音で重要
優れたオーディオ品質を実現しオーディオ機器を差別化する絶好の機会
iPadをタッチスクリーンユーザインター
フェースとして利用した使いやすく携帯性
に富んだデザイン
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
マーケット状況: 市場機会を明らかにすること。ローカル市場に関連した、説得力のあるデータと最終製品の写真を提示すること。
実際のサイプレス製品の、説得力のある写真を必ず使用すること。
2
本資料で使用されている用語
MFi
(Made for iPod | iPhone | iPad)
アップル社のiPod／iPhone／iPadに接続する製品の販売を可能にするアップル社のライセンスプログラム
MFiアクセサリ
Apple Dockコネクタを使ってiPod／iPhone／iPadに接続する、アップル社の認証を受けた製品 (多くはサードパーティ)
USBオーディオ
USBホストとUSBデバイス間でデジタルオーディオを同期転送するためのUSBデバイスクラス規格
USBホスト: iPod／iPhone／iPad、USBデバイス: MFiアクセサリ
「オーディオの本質的な問題の1つは、データストリームの同期をいかに保つかということである」
– USB Specification for Audio誌 (第2章、16ページ)
オーディオクロック生成 (AudioClkGen)
USBデバイス向けにローカルマスタオーディオクロック信号を発生
USBデバイスのオーディオサンプルレートをUSBホストと同期させ、オーディオサンプルの過不足を解消
Bit-Perfect Audio
優れたオーディオ品質が得られる、オーディオサンプルの過不足がないストリーミングオーディオ
I2S (Inter-IC Sound)
デジタルオーディオ用シリアルバス通信インターフェース規格
USB MIDI (Musical Instruments Digital Interface)
USBホストとUSBデバイス間で電子楽器制御情報を転送するためのUSBデバイスクラス規格
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
専門用語: プレゼンテーションで使用するすべての専門用語を、技術者が理解しやすいように明確に定義すること。
サイプレスのシステムソリューションを説明するのに必要な当社独自の専門用語を明確かつ詳細に定義すること。
3
その他の用語
iPod | iPhone | iPad Operating System (iOS)
携帯機器向けのアップル社のOS
Griffin社のMFiアクセサリ製品
の設計例
iOSアプリがEAフレーム
ワークを介してミキサーの
つまみを表示
iPodアクセサリプロトコル (iAP)
MFiアクセサリのための、アップル社指定の通信プロトコル
MFiアクセサリの認証を管理
低速のデータ転送を処理 (例: 曲目など)
オーディオ／MIDI
データはiAP認証後、
USB経由で通信
iOSアプリ
EAフレームワーク
により、iPadが
MFiアクセサリ上の
LEDを制御
MFiコネクティビティ
MFiアクセサリ向けのアップル社指定のインターフェース
物理インターフェースとしてUSBまたはUARTを使用
通信プロトコルとしてiAPを使用
iOSアプリ
アップル製品のiOSで実行されるアプリケーションソフト
アップル社のApp Storeから各種のiOSアプリが
ダウンロード可能
EA (External Accessory) フレームワーク
アップル社指定のMFiアクセサリ用プロトコル
MFiアクセサリとiOSアプリの通信が可能
PSoC
MFiアクセサリに搭載したPSoC
アップル製品 (iPadなど)
お客様のアプリケーション
ファームウェアとハードウェア
お客様のiOSアプリ
(ソフトウェア)
EAフレーム
ワーク
USB
オーディオ
iAP
EAフレーム
ワーク
USB
MIDI
標準的なオーディオ機器用通信バスの1つ
物理インターフェースとしてUSBまたはUARTを使用
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
MIDI
iAP
USB (デバイス)
MIDI (Musical Instruments Digital Interface)
オーディオ
USB (ホスト)
Apple
Dock
コネクタ
専門用語:プレゼンテーションで使用するすべての専門用語を、技術者が理解しやすいように明確に定義すること。
サイプレスのシステムソリューションを説明するのに必要な当社独自の専門用語を明確かつ詳細に定義すること。
4
PSoCの用語
システム設計を
完成させる
100種類以上の
コンポーネント
PSoC® Creator
サイプレスのPSoC 3とPSoC 5の統合設計環境 (IDE) ソフトウェア
PCにインストールして使用
PSoCシステムのハードウェア／ソフトウェアの並行設計が可能
コンポーネント
PSoC CreatorにはVirtual Chip (無償で提供) が用意 (アイコン表示)
複数のICとシステムインターフェース回路をワンチップのPSoCに統合
PSoC Creatorでアイコンをドラッグ＆ドロップしながらシステム設計
メインシステムバス経由でMCUに接続
コンポーネント設定ツール
PSoC CreatorソフトウェアのシンプルなGUI
各コンポーネントに組み込み済み
コンポーネントのパラメータをカスタマイズ可能
PSoC Creatorのコンポーネントをダブルクリックするだけで起動
MFiコンポーネント
アップル製品とPSoCを直ちに接続できるコンポーネント (無償で提供)
アップル社のMFi認証済み
オーディオコンポーネント
USBオーディオ機能を統合した4種類の専用PSoCコンポーネント
Bit-Perfect Audioシステムを提供
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Tech lead: KRIS
MFiコンポーネント
USBオーディオコンポーネント
アイコン
MCU
オーディオコンポーネント
USBオーディオ、オーディオ
クロック生成、I2S、USB MIDI
システムバス経由で接続
コンポーネントアイコンの
ヘッダの色が変わって
システムバス経由で接続
されたことを認識可能
専門用語:プレゼンテーションで使用するすべての専門用語を、技術者が理解しやすいように明確に定義すること。
サイプレスのシステムソリューションを説明するのに必要な当社独自の専門用語を明確かつ詳細に定義すること。
5
エンジニアが設計時に直面する課題
1. MFiコネクティビティ規格は非常に複雑
MFi規格を熟知することが必要
800ページ以上で構成される規格が、3か月毎に変更され40を超える版が存在
USBオーディオ規格とiAP規格を含み、頻繁に新しい機能を追加
MFiアクセサリ上でUSBオーディオを実行するためにはマイクロコントローラが必要
Apogee社のJAM
ギターインプット
ギタージャック
2. オーディオ業界 (およびアップル社) の要求はBit-Perfect Audio
USBデバイスとUSBホストとのオーディオサンプルレートでの同期が必要
USBデバイスとUSBホスト間ではオーディオ同期の際のクロック信号の交換なし
したがってUSBデバイスが同期を取るためにはオーディオクロック生成が必要
同期に失敗するとオーディオサンプルの過不足が発生
標準的なUSBマイクロコントローラではMFiコネクティビティやオーディオクロック生成機能なし
ギターインターフェースの高品質な
録音にはBit-Perfect Audioが不可欠
3. オーディオ産業は民生機器市場と同様のペースで急速に変化
開発期間短縮が必須 – 構想から量産化までわずか2～3か月
PSoCはこれらの課題を解決
アップル社認証済みMFiコンポーネント (無償で提供) によりPSoCとアップル社製品を即座に接続
USBオーディオとオーディオクロック生成を搭載したワンチップソリューションでBit-Perfect Audioを実現
アップル社認証済みのリファレンスデザインでお客様の開発を加速
PSoCは60%以上のマーケットシェアを占めるMFiオーディオ製品のデファクトスタンダード
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Tech lead: KRIS
これまでの手法と課題: これまでの手法を提示し、技術者がその方法を使った場合に直面する課題を説明することで、マーケット状況を理解してもらう。
サイプレスが提供するソリューションの利点を明確に示すキャッチフレーズを最後に記載すること。
6
アップル社認証済みPSoCソリューション
MIDI入出力
(オーディオ機器へ)
IK Multimedia社の
iRig MIDIコントローラ
PSoC 3 MFi Audio Kit
オーディオ入力
(オーディオ機器)
MFi規格やUSBオーディオ PSoC Creator上でMFiコンポー
規格は複雑…
ネントとUSB オーディオコンポー
ネントをドラッグ＆ドロップして
組み込み…
はじめにご用意ください
オーディオ出力
(スピーカ／ヘッドフォン)
PSoC 3 MFi Audio Kit を使って
オーディオ機器用のMFiアクセサリを
短期間で試作…
Bit-Perfect Audioに対応した
革新的なMFiアクセサリを実現
IK Multimedia社の設計例
MFiライセンス (無償) developer.apple.com/MFiを入手してください。
PSoC 3 MFi Audio Kit (CY8CKIT-033) ($250) をApple MFiのサイトから
購入してください。
PSoC Creator ソフトウェアとPSoC 3 MFi Audio KitをPCにインストールします。
アップル社認証済みのプロジェクト例を起動します。
100種類以上のPSoCコンポーネントから必要なものを選び
プロジェクトを完成させます。
追加オプション:
I2Sインターフェース、
CapSense®入出力
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
サイプレスのソリューション: CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。
設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。
7
PSoC Creator IDEによるシステム設計
アップル社認証済みのプロジェクト例における、PSoC Creator IDEシステム設計のデモ画面
1. 設定済みのMFiコンポーネントとオー
ディオコンポーネントを使ったアップル
社認証済みのプロジェクト例をメインの
設計画面上で起動
2. コンポーネント設定ツールを使ってコン
ポーネントのパラメータをカスタマイズ
3. コンポーネントの詳細仕様は、コンポー
ネント設定ツールから直接、データシー
トを参照
4. コンポーネントカタログからドラッグ＆
ドロップでコンポーネントを追加すること
で、ハードウェアシステム設計が実現
5. PSoC Creator IDEのCコンパイラを
使って、アプリケーションファームウェ
アとハードウェアを並行して設計可能
6. 設計ガイドラインの詳細は「PSoC 3
MFi Audio Kit User Guide」を参照
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
サイプレスのソリューション:前のスライドで強調した課題解決のため、CY Creatorの特長を紹介する。
設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。
8
アップル社認証済みプロジェクト例の起動
アップル社認証済みのプロジェクト例がPSoC 3 MFi Audio Kitに同梱
デモビデオ: www.cypress.com/go/MFi
1. アップル社認証済みMFiコンポーネントを使
用してPSoC搭載MCUのファームウェアに
iAPを実装。物理インターフェースとしては
PSoC USBを使用
2. USBオーディオコンポーネントを使用して
USBホスト (iPod／iPhone／iPad) とUSB
デバイス (MFiアクセサリ) 間でのデジタル
オーディオ伝送を実装
3. I2Sコンポーネントを使って製品のオーディオ
プロセッサと接続
4. PSoC DMA (Direct Memory Access) を使
用してMCUの動作を中断させることなく
PSoC上のUSBオーディオとI2Sの各コン
ポーネント間を直接伝送
5. オーディオクロック生成コンポーネントの
ローカルオーディオクロック信号生成機能
で、USBデバイスによるUSBホストとI2Sイン
ターフェースのオーディオサンプルレートを
同期
6. UARTコンポーネント2個で、2入力2出力の
電子楽器用MIDIインターフェースに対応
iOSアプリがPSoC 3 MFi Audio Kitを制御
することにより、LEDの点滅やポテンショ
メータ値の表示、CapSenseスライダ上の指
の位置の表示、PSoCファームウェアの更新
などを実行
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
7. PSoC CapSense®ボタン／スライダをオー
ディオ制御ユーザインターフェースに利用
可能
8. プロジェクト例付属のiOSアプリがPSoC 3
MFi Audio Kitとの接続のためのEAフレー
ムワークをサポート
サイプレスのソリューション:CY製品について詳細に説明し、直前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。
設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。
9
MFiコンポーネントの設定
複雑なMFi仕様もMFiコンポーネントに埋め込み可能
MFiコンポーネントを使ってMFi接続を実現
物理インターフェース (USBまたはUART) と
論理インターフェース (ファームウェアのiAP) を定義
アップル社のMFi認証済み
EAフレームワーク対応によりお客様のiOSアプリとの対話処理が可能
他社による未統合の
ソリューションでは500行
以上のコード記述が必要
MFiコンポーネントの設定は数分で完了
MFiコンポーネント用コンポーネント設定ツール
コンポーネント設定ツールを使ってパラメータを設定
Datasheetボタンをクリックすると、順を追った説明を表示
お客様の設計に合わせて10～20個のパラメータを修正…
物理インターフェース (USBまたはUART)
MFiアクセサリ電源 (電源内蔵タイプ／Appleデバイスから供給)
MFiアクセサリ情報 (名称、製品番号、メーカー名) など
順を追った説明については、コンポーネント設定ツール
から直接、データシートを参照
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
サイプレスのソリューション:CY製品について詳細に説明し、直前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。
設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。
10
デジタルオーディオ用コンポーネントの設定
USBオーディオコンポーネントの設定
USBオーディオコンポーネント設定ツール
コンポーネント設定ツールを使ってパラメータを設定
Datasheetボタンをクリックすると順を追った説明を表示
お客様の設計に合わせて10～20個のパラメータを修正…
USBデバイス情報 (USBベンダID、製品ID、デバイスID)
オーディオ入出力数
オーディオ分解能 (16ビット／24ビット)
オーディオサンプルレート (32kHz／44.1kHz／48kHz)
オーディオコントロール機能 (音量、ミュート) など
I2Sの設定
コンポーネント設定ツールを使ってパラメータを設定
Datasheetボタンをクリックすると順を追った説明を表示
I2Sコンポーネントを追加すると複数のI2Sインターフェースに対応可能
お客様の設計に合わせて10～20個のパラメータを修正…
通信インターフェースの方向 (受信、送信、または双方向)
オーディオ分解能 (16ビット／24ビット)
オーディオサンプルレート (32kHz／44.1kHz／48kHz) など
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
I2Sコンポーネント設定ツール
サイプレスのソリューション:CY製品について詳細に説明し、直前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。
設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。
11
MFiオーディオ機器の試作
PSoC 3 MFi Audio Kit (CY8CKIT-033) を使用
アップル製品をApple dockコネクタでPSoC 3 Audio Kitに接続
I2Sインターフェースにより、オーディオプロセッサに接続
MIDIインターフェースにより、電子楽器に接続
PSoC CapSenseボタン／スライダで、オーディオ録音再生／音量などを制御可能
デモビデオ: www.cypress.com/go/MFi
Apple Dockコネクタ
PSoC 3 MFi Audio Kit
(CY8CKIT-033)
オーディオプロセッサ
オーディオ入力
(電子楽器)
MIDI入出力
オーディオ出力
(スピーカ／ヘッドフォン)
CapSenseによるオーディオ録音再生／MIDI制御
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
サイプレスのソリューション:CY製品について詳細に説明し、直前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。
設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。
12
PSoC MFiソリューション例 –
デジタルオーディオギターインターフェース
ブロック図
PSoCの価値
設計上の課題
Apple Dockコネクタ経由でのUSBオーディオストリーミング
優れたオーディオ品質の確保 (最大分解能24ビット、48kHz)
構想から量産までの開発期間は6か月
PSoCソリューション
コンポーネントのドラッグ＆ドロップだけで、複雑なMFiインター
フェースを設計可能
USBオーディオとオーディオクロック生成の各コンポーネントが
無償で利用可能
MFi Audio Kitにはアップル社認証済みプロジェクト例が付属
PSoCによる
ワンチップソリューション
iPod、
iPhone、
iPadなど
2
USB
オーディオ
8051
MCU
8
オーディオ出力
(ヘッドフォン)
5
8
I2 S
MFi
オーディオ
クロック生成
ご参考資料等
デザインガイド: Getting Started with CapSense
PSoC 3 MFi Audio Kit (CY8CKIT-033):
MFiデジタルオーディオアプリケーションノートを同梱
トレーニング: Introduction to PSoC 3 & PSoC 5
統合されたオーディオ
コンポーネント
I2Sクロック
オーディオ
プロセッサ
オーディオ入力
(ギタージャック)
24 MHz
水晶振動子
Sonoma Wire Works社の
ギタージャック
iPhoneにギターを接続すれば
スタジオ品質のオーディオ用デジ
タルレコーダとして機能
PSoC Creatorコンポーネント
MFi (アップル製品との接続)
USBオーディオ (アップル製品からデジタルオーディオを転送)
オーディオクロック生成 (遠隔オーディオクロックの生成)
I2S (デジタルオーディオ用シリアルバス通信インターフェース)
オーディオ出力
(ヘッドフォン)
オーディオ入力
(ギタージャック)
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
ソリューションの例: 適用分野におけるPSoCソリューションの実例の詳細を指定フォーマットで1ページにまとめて示すこと。
13
PSoC MFiソリューション例 –
USBオーディオ＆MIDIインターフェース
ブロック図
PSoCの価値
設計上の課題
Apple Dockコネクタ経由でのUSBオーディオストリーミングの
サポート
優れたオーディオ品質の確保 (最大分解能24ビット、48kHz)
iPad充電時の確実な過電流保護
PSoCソリューション
コンポーネントのドラッグ＆ドロップだけで、複雑なMFiインター
フェースを設計可能
USBオーディオ、USB MIDI、オーディオクロック生成の
各コンポーネントを無償提供
iPad充電時の過電流保護回路を統合
PSoCによる
ワンチップソリューション
コンパ
レータ
電流モニタ
基準
電圧
電子楽器
MIDI
2
USB
オーディオ
オーディオ出力
(スピーカ)
8
8051
MCU
5
8
I2 S
MFi
オーディオ
クロック生成
ご参考資料等
デザインガイド: Getting Started with CapSense
PSoC 3 MFi Audio Kit (CY8CKIT-033):
MFiデジタルオーディオアプリケーションノートを同梱
トレーニング: Introduction to PSoC 3 & PSoC 5
2
8
デジタル
論理回路
電源
iPod、
iPhone、
iPadなど
統合されたオーディオ
コンポーネント
I2Sクロック
オーディオ
プロセッサ
オーディオ入力
(ギタージャック)
24 MHz
水晶振動子
Griffin社のStudioConnect
PSoC Creatorコンポーネント
MFi (アップル製品との接続)
USBオーディオ (アップル製品からデジタルオーディオを転送)
USB MIDI (電子楽器の制御情報の伝送)
オーディオクロック生成 (遠隔オーディオクロックの生成)
I2S (デジタルオーディオ用シリアルバス通信インターフェース)
コンパレータ (電流モニタ用コンパレータ)
基準電圧 (コンパレータ用の基準電圧源)
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
iPadを高音質なポータブル
レコーディングスタジオに変える
充電機能付オーディオ／USB MIDIドック
ソリューションの例:適用分野におけるPSoCソリューションの実例の詳細を指定フォーマットで1ページにまとめて示すこと。
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PSoCソリューション vs. 他社製品
特長
PSoC 3
MFi Audio Kit
Microchip PIC32
Digital Audio Mixing
Development Kit
XMOS XS1 USB
Audio Interface Kit
MFiコンポーネント
あり
なし、500行以上の
コーディングが必要
なし、500行以上の
コーディングが必要
USBオーディオ
あり
あり
あり
オーディオクロック生成
あり
なし
なし
USB MIDI
あり
なし
あり
I2Sインターフェースの数
12
2
8
CapSense
あり
なし
なし
開発キット価格
$250
2012年冬発売
2012年冬発売
PSoC 3 MFi Audioが60%以上のマーケットシェアを持つ理由は明確
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
他社との比較: サイプレス提供のソリューションの最大の特長が明確となるよう説明し、他社ソリューションに対する優位性を証明すること。お客様および営業
担当者にとって客観的かつ信頼できる内容であること。
15
設計を開始する前に
1.
デモビデオをご覧ください。
www.cypress.com/go/MFi
2.
MFiライセンス所有者として登録してください。
developer.apple.com/MFi
3.
PSoC Creatorをダウンロードしてください。
www.cypress.com/go/Creator
4.
Apple MFiのサイトからCY8CKIT-033キット ($250) を
購入してください。
Griffin社のStudioConnect
(iPad用充電機能付オーディオ／USB
MIDIドック)
iPadが高音質なポータブルレコーディング
スタジオに
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
IK Multimedia社の
iRig MIDIコントローラ
電子楽器をiPhoneに接続して
オーディオ録音可能
Blue Microphones社の
Spark Digital Microphone
iPadにプロ用マイクを接続して
スタジオ品質の録音が可能
すぐに導入していただくために: 今すぐ設計に着手するには、何をすればよいかを伝える。
16
参考資料およびURL
デモビデオ: www.cypress.com/go/MFi
PSoC 3 MFi Audio Kit (CY8CKIT-033) をご紹介します。
MFiライセンス申請: developer.apple.com/MFi
アップル社のMFiライセンスプログラムの概要と登録に関する情報を提供します。
PSoC 3 MFi Audio Kit: www.cypress.com/go/CY8CKIT-033
MFiオーディオ製品用のPSoC 3の評価が可能です。
CY8CKIT-033キットを購入したMFiライセンス所有者向けのアプリケーションノートと総合的なリファレンスプロジェクトを同梱しています。
デザインウィンのプレスリリース例: Sonoma Wire Works
PSoC Creatorコンポーネントデータシート: USB (オーディオ)、I2S、CapSense
デザインガイド: Getting Started with CapSense
トレーニング: Introduction to PSoC 3 & PSoC 5
Engineering Presentation Owner: SSHI
Rev *A
Tech lead: KRIS
参考資料およびURL: ソリューションについて学習しソリューションの採用を決定するために役立つ資料に関する包括的な情報を提供すること。
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