CENYA
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小遣いは少ないけど、理想の音を目指したい! だから、出来るだけ作ってしまおう。 だけど知識が無いのでその都度勉強。 改造、自作の妄想マニアです。 宜しくお願いします。

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日記

MOSFETリレーの自作 アンプエボリューション

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2020年05月18日

K&KさんのMOSFETリレーの自作記事を日記で読んだ瞬間に
「私もやるぞ!」
と心に決めてから数か月、やっと実行しました。
 
今回のDIYの設計は私には難しかったのでK&Kさんに設計をお願いして
メールでのやり取りで完成に漕ぎつけました。。
K&Kさん、親切に教えて頂きましてありがとうございました!!
 
さて、
MOSFETリレー化とはどういう事か?
今回の実施内容を簡単にまとめてみました↓
 

 
アンプ内部のスピーカー接続端子のすぐ手前に、アンプに何か問題があった時にスピーカーを守るための
保護回路が組み込まれています。
この保護回路は『リレー』と呼ばれる物理的な接触の接点で構成されていまして、
何かしらの問題があった時にスピーカーへの主力回路が切れるようになっています。
このリレーの接点が接触不良になったり、そもそもこれ自体が抵抗になっていますので
音質重視の観点から見れば機械式リレーは「無い方が良い部品」なのです。
とは言え無くすと保護が出来なくなるので、機械式リレーの代わりに『MOSFET』という素子を利用します。
MOSFETの電気的な特性により信号回路のON-OFFができるので物理的な接点を無くすことが出来ます。
これを製品のアンプに搭載したのがアキュフェーズさん(凄い!)でして、
自作派の方々も自作アンプに組み込んだりしているようです。
 
MOSFETリレー化のメリットとしては
1. 無接点化
2. 低抵抗化
3. 不安定な接触の改善
つまりはアンプからスピーカーへの信号の受け渡し時の劣化が極小になるという事です。
特に微小信号に対して効果がありそうです。
 
 
これはやるっしょ!!!
やらない理由がないわ~!!!
 
という事で、
今回はアンプ内の下記の3つのユニット用のリレーについてMOSFET化しました。
ベースとなるマルチチャンネルアンプは『TA-DA5800ES』、これが左右で2台です。
 
アンプから取り外したリレー基盤がこちら
【DIYイメージ図(表面)】

アンプの構造上、この二つは容易に外せますが最下層に配置されているフロントABおよびセンター用の
リレー基盤は外すのが大変(全バラシ必須)なのでフロント用リレーはあきらめました。
フロント用アンプにサブウーファーをあてがえば全体のクオリティーとしては十分でしょう。
 
【ツィーター用のDIY裏面イメージ図】

 
【ウーファー用のDIY裏面イメージ図】

・ウーファー① CENYA用
・ウーファー② DODAI用
 
 
さて、実際の作業です。
 
最初に既設リレー(青色)×6個の撤去

きれいに取り除くのに手こずりました。。。
 
次にMOSFETリレー基板の製作


この6個作るのに一日かかりましたよ。
細かいし、同じことを何個もやるのは根気が必要です。
 
MOSFETリレー基盤を組み込みます。
ここからは一気に加速!


音声信号配線にはオーグラインの単線を贅沢に使用しました。
グルーガンでブレ止めをして振動対策もバッチリ。
 
アンプへの組み込み

写真の左上の部分
先ほどのリレー基盤二枚を上下に取り付けます。
 
そしていつものごとく壊れても良い実験用のスピーカーを取り付けて緊張の音出し・・・。
・・・大丈夫。
という事で本番のスピーカーにつないで音出し!
 

LiSAの『UNLASTING』
 ※歌詞が切なくてヘビロテです。
 ※highspeedさんも日記で紹介されていましたね。
うん!
出音を聞いた瞬間に顔がニヤけました。笑
特に高音域の音のベールが剥がれた感じで、スカーっと見通しが良くなった。
細かい音の情報量が増えたのに煩くない。
気持ちいい音になりました。
風呂も入らずに作業した苦労が報われました。
(汚ね〜)
アンプは使用後6年以上が経過しているのでなんだかんだで劣化していたのかも。。。
また、ボーカルの質感が良くなってとても嬉しいです。
最後の方のモールス信号音がリズム音に変わっていく埋もれがちなところなんかも左右で明確に今まで以上に聞き分けが出来るようになりました。
まあ音質の向上の本質はそういうところではないんですが。
 
Yuho...さんに紹介してもらった音源
巡音ルカの『CORRUPTION GARDEN』
スピード感あふれる楽曲で低音が遅れるとつまらなくなりそうな難し気な曲で、
尚且つ二人のボーカルが重なっているので解像度が悪いと一人の声に感じてしまう厄介曲。
でもわたし、とても気に入っています。
これまでは二人で歌っているのは判別できるのだけど重なってしまう怪しい部分がちらほらあったのですが、
これも始終明確に二人を描けているように思います。
 
めっちゃくちゃ疲れましたが、1万円くらいの費用でアンプがリニューアルされて
鮮度も新品同等以上に良くなったので大満足です。
 
アンプの内部を見ていたら、銅線を空中配線してSGを強化しいる個所も見受けられたので、重量級の銅板か真鍮版を投入してGNDの強化を図ってみたいとか、
アンプ基板からの配線全てをオーグライン直ハンダ付けに変えてみたいとか
そんなこともふつふつと浮かんできました。
更には、
現ツィーターユニットの表現性能の限界まで引き出したのではなかろうか?
と ふと感じ、
そうだとするとツィーターユニットを更に高性能な物に変えたくなってくるなあ。
HIQUPHONのOW-4か、
スキャンスピークのベリリウムとか、
やっぱOW-4が気になる~
欲望が鎌首を持ち上げて。。。

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レス一覧

  1. こんにちは。

    MOS-FETリレーリレー化おめでとうございます。
    MOS-FETですと接点抵抗が5mΩ以下だと思います、なにより接点の
    酸化がないので安心です。
    私も自作アンプはMOS-FETリレーです。(K&Kさんが参考にした)
    私が使用しているのはスイッチサイエンスから頒布されている
    プロテクタ基板PRT-01です。

    お気楽オーディオキット館さんには汎用リレーに置き換える基板
    を頒布しています。寸法があえばおすすめです。
    なにしろ基板1200円、MOS-FETとフォトカプラー1600円です。
    http://www.easyaudiokit.com/bekkan/manual/MOSFET-RELAY-manual.pdf
    技術的にはこちらが参考になります。
    http://www.easyaudiokit.com/bekkan/MOSFETrelay/MOSFETRELAY.html

    お気楽オーディオキット館は技術的にはハイエンドメーカー並み、
    金額はとても安価です。必要はんだ付けスキルは相当高いです(笑
    参考のためにサイトの中を見て下さい。
    いま話題は-228db/outの急スロープデジタルチャンネルデバイダー
    です。

    byマイペース at2020-05-18 21:13

  2. CENYAさん、お久しぶり。

     今回は本格的な「自作物」、結構大変そうでご苦労様でした。何時もながら詳しい解説付きで解り易いです。
     スピーカ保護のリレーは消耗品で音にも影響する厄介物ですが、FETリレーは理想的な動作をしてくれるので、感想にもある様に音質的にもメリットが有ると思います。簡単に交換とはいきませんが、その辺は伝道士のK&Kさんのサポートも有難いですね。

     私の方も本来入れた方が良いのですが、横着して直結で済ませています。たまにSPを飛ばして反省しているのですが、懲りないようです。

     蛇足ながらFETリレーの場合、信号入力を入れながら電源は入れないでくださいね。それだけは確かヤバイと思います。まあこれは普通のリレーでも同じですが。

    byケン at2020-05-18 21:27

  3. CENYAさん、

    あらためましておめでとうございます!

    素晴らしい仕上がりで私の工作よりもはるかに美しいです。
    MOSFETは静電気に弱いので扱い方が難しく、私の日記でもこの改造は人にはあまりお勧めしないと書いたのですが、見事にやり遂げましたね。
    こんな時期ですからうかがうことができなくて簡単なメールのやり取りだけだったのですが、CENYAさんの実行力には感心しました。
    お見事です。

    私の経験からはよい結果が得られるだろうと信じていましたが、実際にそうなってほっとしました。
    自分のことのようにうれしいです。
    今日はカミさんがウチでは定番のごちそうということになっているビーフシチューを作ってくれたのでワインを開けて勝手に祝杯を挙げさせてもらいました。

    もう一度…おめでとうございました。

    byK&K at2020-05-18 22:11

  4. マイペースさん、おはようございます。

    マイペースさんから始まったMOSFETリレーのリレー走がK&Kさんからバトンを受けた私まで来ました。
    この良さを実感して欲しいので誰かバトンを受けてくれないかな〜。

    二回路リレーの置き換えキットが売られているのですね。
    確認しました。
    今回の私の場合はBTLなので二回路リレーの一方は短絡して一回路仕様とし、更にMOSFETを2倍使って贅沢にパラレルにしました。

    お気楽さんのサイトをよく見ますね。
    面白いネタがたくさん転がっていそう。笑

    byCENYA at2020-05-19 09:14

  5. ケンさん、おはようございます。

    >伝道士のK&Kさんのサポートも有難いですね。
    本当に。
    頭脳がK&Kさんで、手足がCENYAでした。
    ケンさんのomnimicといい先生が沢山いるので有り難いです。
    自分の実力以上のことが出来てしまうのがファイルウェブコミュニティの良さですね。

    信号入力でのONには十分注意します!
    その辺のミュートタイマー的なものはTA-DA5800ESの回路に組まれてはいると思いますが念のためにも。

    byCENYA at2020-05-19 09:22

  6. K&Kさん、ありがとうございました!

    >簡単なメールのやり取りだけ
    何をおっしゃいますか!
    部品選定に関わる電圧等の事前調査の具体的な方法など、
    親切丁寧で素人にも分かる指示で人柄が滲み出てました。

    私は当初、3つのリレーを1枚の基板にまとめてしまって
    残したままの既設リレーに配線でパラっちゃおうと思っていました。
    しかしK&Kさんの直付の方が音質的にも有効だというアドバイスがあって今の形を思い付きました。
    基板を使いましたが、音声信号ラインはほぼMOSFET直足での理想の形になったと思います。
    基板を使ったのはハンダ付けが楽だからです。笑
    しかしながらその結果として見た目が良くなりました。
    回路的にも機能的にも良く出来たものは、勝手に美しく仕上がってしまうような気がします。
    機能美ってやつでしょうか?
    それは自作においても常に目指したいです。

    音が本当に気持ち良くなって小音量でも効果絶大で毎晩の楽しみになっています。
    本当にありがとうございました!!!

    落ち着いたら改めてお礼の場(ガチ飲み)を用意させて下さい。笑

    byCENYA at2020-05-19 09:44

  7. 横レス失礼します。

    マイペースさん、

    マイペースさんからのMOSFETリレー(笑)のバトンを無事CENYAさんに渡すことができました。

    お気楽オーディオキット館さんの基板はコンパクトにまとまっていて魅力的なのですが、ウチのもCENYAさんのところも24VリレーなのとBTLでMOSFETの必要耐電圧が高いので使うことができなくて残念です。

    特にCENYAさんのSONYアンプはBTL化前のシングルの状態でも120Wの大パワ-で電源電圧が±50V近くもあるのでMOSFETの選択肢がかなり限られてしまいます。
    CENYAさんには耐圧100Vの東芝TK100A10をお勧めしました。

    CENYAさんが巨大パワーアンプでの実績を作ってくれましたので適用可能アンプの範囲はかなり広がったと思います。
    この流れが今後どうなるかはわかりませんが、MOSFETは作業中の静電気対策が必要なのでDIYのハードルはかなり高そうですね。

    byK&K at2020-05-19 16:08

  8. もひとつ横レス失礼します。

    ケンさん、

    お久しぶりです。

    ちょっと質問させてください。

    ≻蛇足ながらFETリレーの場合、信号入力を入れながら電源は入れないでくださいね。

    これはどのような危険を懸念されているのでしょうか?
    私もパワーアンプの電源ON/OFFは入力信号が無い状態で行ってはいますが…
    接点のあるリレーでは火花で接点にダメージが生じるので信号入力時のON/OFFは厳禁ですが、MOSFETではあまり問題にはならないと思っていたので…

    byK&K at2020-05-19 16:26

  9. K&Kさん

    CENYAさんも使われてということで参考になりうれしいです。
    私のオーディオ仲間もつい最近MOS-FET化を行い満足されています。

    お気楽さんの基板は汎用リレーを置き換えられて便利です。
    もちろん24V化も抵抗を変えればできますが。
    TK100A10とは大容量のMOS-FETですね、少し高額かな。
    私はアンプが±30VですのでサンケンのFKI06051という60V69Aを
    使っています。秋月で70円です。それでも3.9mΩと低抵抗です。

    自作できる方ならMOS-FET化は絶対におすすめですね。

    byマイペース at2020-05-19 17:03

  10. K&Kさん、こんにちは

     取り越し苦労ですみません。
     MOSFET ONならインピーダンスも低いですしパワー的にも問題ないですが、OFF-ON時の過渡的な状態は見え難いのでその心配です。以前メーカ側からの注意があったと聞いていたのですが、確認してみましたが見つかりません。メーカ品なら入力ミュートもあるのでので杞憂かな。
     お騒がせして済みません。

    byケン at2020-05-20 08:49

  11. マイペースさん、

    ありがとうございます。

    お気楽さんの基板は私のサンスイアンプに使用されている24Vリレーとはピッチが違ったので24Vには使えないのかなと思いました。
    TO-220は載りそうもないし…

    サンケンのMOSFETはCPがいいですね。
    BTLだと耐圧の条件が厳しくて選択肢が少なくなります。

    byK&K at2020-05-20 13:04

  12. CENYAさん こんにちは~

    かねてよりの懸念の払拭、
    MOS-FETリレー化おめでとうございます!!

    最新の?AccuphaseのパワーM6200のカタログをみるとプロテクションのMOS-FETはInfineon社のOptiMOS™3シリーズ。IPB025N10N3GATMA1のようです。
    低ON抵抗が注目されますがMOS-FETはショートモードで壊れるので一瞬たりとも最大の規格を超えられません。その意味でIPB025N10N3GATMA1は、最大「連続」ドレイン電流が「180A」という怪物なので、突然のスピーカー端子間ショートでもプロテクションのMOS-FETは生き残り、アンプ出力段を守れそうです。(壊れるとショートなので守れない。壊れても音が出るので壊れている事に気がつかない。) IPB025N10N3GATMA1、連続で180Aまで耐えるとすると「瞬間」の場合にはどれだけ???
    https://jp.rs-online.com/web/p/mosfets/7545421/

    こちら↓のブログを拝見すると
    https://www.soundmac.co.jp/blog/3007/
    Accuphaseはプロテクションからスピーカー端子までの経路にコネクタの接点すら嫌って?コネクタを使っていない事が見てとれて凄いかも。(一般的なコネクタの公称接触抵抗は乱暴に紹介すると10mΩ以下。電子うさぎ.comさんのブログ?↓
    https://xn--p8jqu4215bemxd.com/archives/397)

    bynightwish_daisu at2020-05-20 14:10

  13. ケンさん、

    ありがとうございます。

    「メーカー側」のメーカーとは半導体屋さん?それともAccu〇haseでしょうか?

    半導体屋さんの心配だとするとスイッチングがゆっくり行われた時のMOSFETの消費電力の問題かなぁ?

    もし資料などが見つかりましたら別途メッセージいただけると嬉しいです。
    ちょっと気になります。

    私やCENYAさんの改造はリレーの置き換えなのでMOSFETをONさせるためのPhotoVolの駆動にはリレーのコイルに印加する電圧を用いています。
    ですから電源ON/OFFや異常検出などスピーカー保護のためのタイミングはアンプにお任せです。

    byK&K at2020-05-20 14:11

  14. リレーやMOS-FETのメーカーサイドに立って考えると・・・

    スピーカーは重箱の隅をつつくようなイジワルな見方をすれば誘導負荷(普通、そんな風に考えませんが)。誘導負荷、要はコイルだとかモートル(こっちが普通)といった負荷をON-OFFする場合の定格は、過渡期に大きな電圧が生じたり大きな電流が流れたりで、抵抗負荷に比べて安全をみなければいけないというか、定格を小さく見積もらないといけないとかいう事情があったように記憶しています。

    ボイスコイルのほか、スピーカーケーブルもコイルに見立てられますので、それによってアンプが不安定にならないようにするパーツが、アンプの出力段でよく見られる・・・太い銅線で10~20ターン程巻かれたコイルと抵抗から構成される「アイソレーター」という部品だったように記憶しています。

    コイル(ケーブル)相手に急な動作(ON-OFF)すると「設計時の想定よりも」大きな電圧あるいは大きな電流が発生して?リレーあるいはMOS-FETに負担となるので、ボリューム絞っておいてほしいという話に繋がっていくのかな・・・と想像しました。

    bynightwish_daisu at2020-05-20 14:29

  15. nightwish_daisuさん、こんにちは!

    さすがお詳しい。
    それにしてもアキュは凄いですね〜。
    アンプ以降のコネクタは本当に撤去して直ハンダにしたいです。
    今以上に産毛が見えるようになると思うと、、、うっとり。

    >太い銅線で10~20ターン程巻かれたコイルと抵抗から構成される「アイソレーター」という部品だったように記憶

    なるほど〜
    現状はこれらが付いているのですよ、やっぱバイパスにしちゃいますか。
    自分が注意してONOFFすれば良いだけの話ですもんね。

    byCENYA at2020-05-21 12:37

  16. CENYAさん レスありがとうございます

    アイソレーターは悪さしない発振対策なので置いておきましょう。
    スピーカーケーブルが15mとか長くなる場合にはMUSTだったような気がするのでそうでない現状なら・・・と思うのですが、そこの判断できるのはかないまるさんですのでお問い合わせをm(__)m
    改めて情報を検索すると容量性負荷対策でもあるようで。
    高周波はコイルで堰止められるのでNFBに外部から高周波が入り込まないようにする働きもあるのだとか。

    わたしの勉強していたUticd(ウチカド)さんのホームページはジオシティーズのサービス終了で跡形もなく消え去っていました(汗)

    bynightwish_daisu at2020-05-21 19:29

  17. CENYAさん すみません 帰宅して確認しましたら・・・

    ●Zobelが誘導性負荷対策
    ●Isolatorが容量性負荷対策

    でした。私のレスat2020-05-20 14:29はあべこべの認識で
    書いていたので正しくありませんでした。スミマセン。

    Uticd(ウチカド)さんのジオシティーズ時代のBackupが
    自宅から見つかりましたので後程連投させてください。

    bynightwish_daisu at2020-05-21 19:53

  18. 【Zobelについて】geocities.co.jp/Technopolis/4999/main/LM3886old.htmlより

    R9はC5とともにいわゆるZobelネットワークと呼ばれるアンプの安定度を高めるための回路網を作っています。スピーカーの高域でのインピーダンス上昇に対する補償であり、エミッタフォロワの安定化のためにも働きます。エミッタフォロワが発振しやすいのは有名な話で、ベースに直列抵抗を加える、エミッタに直列抵抗を加える、といおう対策が良くされますが、それらの方法では出力インピーダンスが大きくなりがちです。それに対して、エミッタフォロワの出力に適切なZobelネットワークを加えると、出力インピーダンスを高くすることなしに安定度を高めることができます。エミッタフォロワが不安定になる原因は、寄生容量などで負荷が容量性に見えるとき、BE間寄生容量やベースからみた配線のL成分等とあわせて発振回路を構成してしまうからですが、ZobelネットワークがあるとZobelに使われたCより充分小さな容量は無視できて、かつ直列のRによって負荷を抵抗性に見せることができるため、発振回路が構成されず安定度が向上します。

    bynightwish_daisu at2020-05-21 20:00

  19. 【Isolatorについて】geocities.co.jp/Technopolis/4999/main/LM3886old.htmlより

    L1はR10とともに、容量性負荷対策のアイソレータ(isolator)を構成します。Zobelが比較的小さ目の容量への負荷対策を請け負っているとすれば、こちらは大容量向けの補償ということになります。アイソレータ、すなわち”分離器”という名前になっていますが、実際は容量負荷が繋がるとRでダンプされたLC直列共振回路となります。共振点より低い周波数では位相が遅れていきますが、共振点より充分高い周波数では位相が戻ってくることで回路を安定化します。共振点ではインピーダンスが低くなりますが、Rの値が小さくQが低いのでそれほど問題になりません。R10はL1とともにアイソレータを構成します。L1をダンピングする抵抗です。この抵抗がないと容量負荷においてQの高い共振回路を構成してしまうことになるので危険です。

    nightwish_daisuによる引用はここまで m(_ _)m
    ※冒頭、誤記と思われる個所をオリジナルから修正しています(誤:L1はR9とともに,正:L1はR10とともに)

    bynightwish_daisu at2020-05-21 20:06

  20. nightwish_daisuさん、こんばんは!

    ZOBELフィルターとアイソレーター!
    負荷並列接続のCR直列回路と負荷直列接続のLR並列回路。
    誘導性負荷と容量性負荷への対策
    目的はアンプの発信防止
    いや〜勉強になりました。

    TA-DA5800ESにはZOBELフィルターが全てのスピーカー出力に対して付いていました。
    アイソレーターはおそらくサラウンドバックのみで、有ったり無かったりするのが不思議。。。
    スピーカーコードが一番長くなるであろう設置の状況を踏まえている?

    私の場合はスピーカーユニット直駆動(ネットワーク無し)なのでインピーダンス特性はユニット固有の変動が大きいものになる?ので、これらのフィルターが有った方が安全なのだと理解しました。

    アンプを製作される方は当たり前の知識なのかもしれませんが
    私にとっては初めての知識だったので紹介頂きとても有難いです。
    回路の目的が分かってくると自作改善すべきポイントが見えてきてとても面白いですね。

    アイソレーターのコイルをオーグラインで作り直す?
    抵抗を高音質なものにに交換する、vishyとか?
    ふと頭をよぎりました。

    byCENYA at2020-05-22 01:39

  21. ん?
    BTLだったら関係ないのかな?
    なんかそんな気がしてきました。。。
    音声信号はGNDに落ちてないですもんね。
    やっぱりバイパスにしてみようかしら。
    迷宮に戻ってしまった。(泣)

    byCENYA at2020-05-22 01:54

  22. CENYAさん

    回路図のGNDの記号は実際には、無くす事ができます。
    ケーブルというか導線の取り回しがGNDの記号のある図には表現されないので知的財産的なものが守れるといいますか。
    とりあえず、
    回路図をGND無しで描き直すと・・・BTLの場合、HOT側とCOLD側のあいだにZobelが2個直列に繋がっている様子が見えてきます。

    おもしろいのはアンプの近くにあるのでZobelと表現していますが抵抗とコンデンサ、そしてコイルの組み合わせってマルチウェイスピーカーのネットワークそっくりなんですよね。狙いこそ違えど、最終的にはアンプとスピーカーは導線で「直接」接続されるので、
    一般にスピーカー本体にあるコンデンサー・コイル・抵抗と、アンプ出力部のコンデンサー・コイル・抵抗は無関係ではいられなくなる訳で・・・。当然、音質にも影響が?。

    よく、スピーカーのネットワークの素子にはキラキラした高級品をズラズラと・・・採用するのはもはや常識みたいになっていますが、それと直接繋がるアンプ側のZobelのコンデンサーの銘柄をEROやMundorfにしようとする行為は「邪道」とされています。極端な人になるとZobelで音は変わらない(変わったとしたそのアンプは発振していたんだ!)と人に教えています。いやいや、コンデンサー繋いでるんだから逆に音が変わらない方がオカシイだろう?と、思うのですが・・・。そんなわけでZobelを高級品にするとバッシングを受ける可能性も無くはありません。

    「スピーカー  インピーダンス補正回路」でネット検索すると、Zobelのそっくりさんがズラズラと出てきます。
    長くなりましたのでこの位にしておきます m(_ _)m

    bynightwish_daisu at2020-05-22 05:36

  23. 誤:回路図をGND無しで描き直すと
    正:回路図をGND記号無しで描き直すと

    bynightwish_daisu at2020-05-22 05:38

  24. nightwish _daisuさん、こんにちは。

    邪道ですか。。。

    Zobelもアイソレーターも可聴帯域よりも2桁くらい高い高周波を狙ってカットオフさせるフィルターなので、可聴帯域では音に変化はないでしょ。
    ≒音は変わらない

    使う素子のグレードが変われば(悪ければ)音の産毛がなくなるでしょ。
    ≒音は変わる

    どちらも正解という事なのでしょう。
    私は後者の人間なので邪道上等です。笑

    アンプ弄り、私の今年度のメイン活動になりそうです。
    勉強します。

    byCENYA at2020-05-22 12:30

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