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第4回船外活動は、国際宇宙ステーション（ISS）からスペースシャトルへの電力供給装置（Station-Shuttle Power Transfer System: SSPTS）が正常に動作することが確認されたため、ドッキング期間が延長され、実施されることになりました。
NASAは、ミッション中の飛行管制を行うNASAジョンソン宇宙センター（JSC）にハリケーン「ディーン」が接近する可能性があるため、着陸を1日早めることができるように、スペースシャトル「エンデバー号」のISSからの分離を1日早めることを決定しました。これに伴い、当初の予定から第4回船外活動の実施時間を短くするため、実施内容が見直され、デブリシールドの固定作業とS3トラスへワイヤレスビデオ送信機（WETA）の設置作業は見送られました。
OBSSの固定機構の設置（イメージ）
国際宇宙ステーション（ISS）にセンサ付き検査用延長ブーム（Orbiter Boom Sensor System: OBSS）を固定するための機構をS1トラスに設置します。OBSSは、搭載スペースなどの問題により、STS-124（1J）ミッションの打上げ時に搭載できなくなるため、そのひとつ前のSTS-123（1J/A）ミッションでISSに残していく予定です。そのための機構を今回のミッションで設置します。
WETAの設置（イメージ）
船外活動クルーのヘルメットカメラからの映像をISSに中継するために使われるワイヤレスビデオ送信機（Wireless Video System External Transceiver Assembly: WETA）1基をS3トラスに設置します。ISSにはすでに2基のWETAが設置されています。
EWISアンテナの設置場所（イメージ）
外部ワイヤレス計測システム（External Wireless Instrumentation System: EWIS）アンテナ2個をデスティニーに設置します。EWISアンテナは、各トラスで計測された加速度データを無線で収集するためのアンテナです。
テザーにより仮固定されたデブリシールド
STS-117ミッションで仮固定された、デスティニーと「ユニティ」（結合モジュール1）に設置されているデブリシールドの固定作業を実施します。
以下の作業は第3回船外活動で実施される予定でしたが、第3回船外活動中にリチャード・マストラキオ宇宙飛行士の船外活動ユニット（Extravehicular Mobility Unit: EMU）のグローブに傷が確認され、予定より1時間ほど早く船外活動が終了されたため、実施されませんでした。そのため、第4回船外活動で実施されることになりました。
クエストに設置されているMISSE-3、-4
STS-121ミッションで運搬し、2006年8月にクエストに設置されたふたつの材料曝露実験装置3、4（Materials ISS Experiment: MISSE-3、4）を回収します。
Z1トラスに保管されている故障したSバンドアンテナのジンバルロックのボルト締めを行います。このSバンドアンテナは次のスペースシャトルミッション、STS-120（10A）ミッションで回収される予定です。
（写真、画像は全てNASA提供）
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