JP4950592B2 - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部内のエアー入り不良を抑制しながら、リム着脱時におけるビードトウ部分でのチェーファゴムの剥離損傷を抑制しうる重荷重用タイヤに関する。

高荷重、高内圧下といった過酷な条件で使用されるトラック・バス用などの重荷重用タイヤでは、ビード部に大きな繰り返し変形が作用するため、このビード部に損傷が集中しやすい傾向がある。そこで、従来においては、図３に示すように、ビード部ａに、ビードコアｂの廻りをカーカスｃを介してＵ字に包み込むスチールコードプライからなるビード補強層ｄを設け、ビード部ａを補強している。

なお図中の符号ｅは、リムずれ防止用のチェーファゴムであり、ビード底面で露出するベース部ｅ１のタイヤ内腔面側には、ビードトウ部分から半径方向外側にのびる内の立上げ部ｅ２を小高さで立ち上げている。この内の立上げ部ｅ２は、空気不透過性ゴムからなるインナーライナｆの半径方向内方部を被覆保護し、リム着脱時に、このインナーライナｆがリムフランジと擦れて損傷するのを防止する。

特開２００１−１０３１２号公報

しかし従来のビード構造では、前記ビード補強層ｄが、曲げ剛性の大きいスチールコードプライで形成されているため、Ｕ字状に曲げられたビード補強層ｄに曲げ戻り力が強く発生する。そのため、生タイヤ形成時、ビード補強層ｄのうちのタイヤ軸方向内側の内片部ｄ１が、カーカスｃから離間し、この部分にエアー入り不良を発生させるという問題がある。なおビード補強層ｄのうちの外片部ｄ２は、ゴム厚さが大なチェーファゴムｅの外の立上げ部ｅ３で覆われて拘束されるため、薄いインナーライナｆで覆われる内片部ｄ１に離間が発生する。

このような状況に鑑み、本発明者が研究した結果、前記内片部ｄ１を削除してビード補強層ｄをＬ字状とすることにより曲げ戻り力を減じることができ、前記エアー入り不良を抑制しうることを見出し得た。しかし本発明者のさらなる研究の結果、前記内片部ｄ１を削除した場合、リム着脱時にビードトウ部分ａｔがリムフランジに引っ掛かった際のビードトウ部分ａｔの変形が大きくなる。その結果、リム着脱時、前記チェーファゴムｅの内の立上げ部ｅ２が、接着性の悪いインナーライナｆから捲れて剥離しやすくなるという新たな問題が生じることが判明した。この剥離は、チェーファゴムが走行とともに硬質化することでより顕著となる。

そこで本発明は、ビード補強層の内片部を削除するとともに、チェーファゴムにおける内の立上げ部を従来よりも高く形成することを基本として、ビード部内のエアー入り不良を抑制しながら、リム着脱時におけるビードトウ部分でのチェーファゴムのインナーライナからの剥離損傷を抑制しうる重荷重用タイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部に、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返す折返し部を一連に設けたカーカスと、前記本体部と折返し部との間に、前記ビードコアから半径方向外方に向かってのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴム８と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面に配されるインナーライナと、リムずれ防止用のチェーファゴムとを具える重荷重用タイヤであって、前記ビード部に、前記ビードコアの半径方向内側を通って前記折返し部に沿う底片部と、この底片部に連なり前記折返し部のタイヤ軸方向外側面に沿って半径方向外側にのびる外片部とからなり、かつスチールコードを用いたビード補強層を設け、かつ前記チェーファゴムは、ゴム硬度Ｈｓ１が７０〜８５の硬質のゴムからなり、前記底片部の半径方向内側に位置しかつビード底面で露出するベース部と、このベース部に連なりビードヒール部分からタイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部と、前記ベースに連なりビードトウ部分からタイヤ内腔面側を半径方向外側にのびしかも前記インナーライナの半径方向内方部を被覆する内の立上げ部とを有するとともに、前記内の立上げ部の半径方向外端のビードベースラインからの半径方向高さＨｐを、リムのフランジ高さＨｆの０．４〜２．２倍とし、前記チェーファゴムは、前記外の立上げ部の半径方向外方部分が、前記サイドウォール部の外面をなすサイドウォールゴムの半径方向内方部分とは、このサイドウォールゴムのタイヤ軸方向外側で隣接するとともに、該サイドウォールゴムのゴム硬度Ｈｓ２を５０〜６０とし、前記サイドウォールゴムと前記折返し部との間に、該折返し部のタイヤ半径方向外端を越えて外側にのびる外の緩衝ゴムを具え、かつ前記折返し部と前記エーペックスゴムとの間に、前記折返し部のタイヤ半径方向外端を越えて外側にのびる内の緩衝ゴムを具え、前記外の緩衝ゴム及び内の緩衝ゴムは、前記サイドウォールゴム及び前記エーペックスゴムよりも軟質のゴムからなることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ビード補強層は、前記底片部のタイヤ軸方向内端とビードトウ端との間のタイヤ軸方向の距離Ｌｓを、３〜１０ｍｍの範囲としたことを特徴としている。

なお本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、非リム組状態において、タイヤサイズで規定されるリム巾に合わせてビード部を保持したときに特定される値とする。又前記「ビードベースライン」とは、タイヤが基づく規格で定められるリム径位置を通るタイヤ軸方向線として定義される。又ゴム硬度Ｈｓは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより測定したデュロメータＡ硬さである。

本発明は叙上の如く、ビード補強層を底片部と外片部とで形成し、従来の内片部を削除したＬ字状としている。従って、ビード補強層の曲げ戻り力を減じ、ビード部内のエアー入り不良を抑制しうる。又チェーファゴムにおいて、内の立上げ部の半径方向高さを、リムのフランジ高さＨｆの０．４〜２．２倍と、従来よりも高く設定している。これにより、インナーライナとの接着面積自体を高めるとともに、内の立上げ部の外端とリムフランジとの擦れを防ぎ、リム着脱時における内の立上げ部の剥離損傷を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の重荷重用タイヤを示す断面図、図２はそのビード部を拡大して示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の重荷重用タイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面に配されるインナーライナ１０と、硬質のゴムからなりかつビード部４に配されるリムずれ防止用のチェーファゴム１２とを具える。

前記カーカス６は、ビードコア５、５間を跨る本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折返す折返し部６ｂを設けた１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０°の角度で配列したいわゆるラジアル構造をなし、カーカスコードとしてナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミド等の有機繊維コード、或いはスチールコードが好適に使用される。

又前記カーカス６の本体部６ａの外側かつトレッド部２の内部には、ベルトコードとしてスチールコードを用いた２枚以上のベルトプライからなるベルト層７が配される。このベルト層７として、本例では、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１０°程度の角度で配列した最内のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して３０°以下の小角度で配列したベルトプライ７Ｂ、７Ｃ、７Ｄとの４層構造をなすものを例示している。なおベルト層７は、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けることによりベルト剛性を高め、トレッド部２のほぼ全巾を強固に補強する。

又前記カーカス６の本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外方に向かってのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴム８が配されるとともに、ビード部４には、前記折返し部６ｂを覆う断面略Ｌ字のビード補強層９が設けられる。なお前記ビードコア５は、例えばスチール製のビードワイヤを巻回してなるリング状をなし、本例では、断面横長の偏平六角形状のものを例示するとともに、その半径方向内面がビード底面４Ｓに沿ってのびることにより、リムとの嵌合力を広範囲に亘って高めている。

前記ビードエーペックスゴム８は、タイヤ半径方向外方に向かってタイヤ軸方向内側に傾く斜面Ｓ１を有する断面小三角形状をなす半径方向内側のエーペックス部８ａと、前記斜面Ｓ１からタイヤ半径方向外方にのびる半径方向外側のエーペックス部８ｂとからなる２層構造をなす。内側のエーペックス部８ａは、ゴム硬度Ｈｓが８０〜９５の硬質のゴムからなり、又外側のエーペックス部８ｂは、ゴム硬度を５０〜７０とした軟質のゴムから形成される。そして、この内側のエーペックス部８ａのビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨａをビードエーペックスゴム８の全高さＨ０の４０〜６０％の範囲とすることで、乗り心地性と操縦安定性とを高次で両立させている。又タイヤ変形時、カーカス６の折返し部６ｂ外端に作用する圧縮応力を、軟質の外側のエーペックス部８ｂが緩和し損傷を抑制する。

前記ビード補強層９は、スチールコードである補強コードをタイヤ周方向に対して例えば１５〜６０゜の角度で配列したスチールコードプライからなり、前記ビードエーペックスゴム８と協働してビード部４を補強し、ビード耐久性及び操縦安定性を向上させる。このビード補強層９は、図２に示すように、前記ビードコア５の半径方向内側を通って前記カーカス折返し部６ｂに沿う底片部９Ａと、この底片部９Ａに連なり前記カーカス折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に沿って半径方向外側にのびる外片部９Ｂとからなる略Ｌ字状に形成される。そしてビード補強層９では、リム組み時、前記底片部９Ａがビードコア５とリムシートＲｓ（図１に示す）との間に挟まれることにより、リムＲとの嵌合力が高く確保される。そのために本例では、前記底片部９Ａが、ビードコア５の半径方向内面と略平行な直線状をなす好ましい場合を例示している。又ビード補強層９では、前記底片部９Ａがビードコア下で途切れた断面Ｌ字状をなすため、ビード補強層９の曲げ戻り力を減じることができ、タイヤ形成時のエアー入り不良を防止することができる。

ここで前記外片部９ＢのビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈ１は、前記カーカス折返し部６ｂの半径方向高さｈ２よりも小、かつ１５〜４０ｍｍの範囲が好ましい。この範囲を上回ると、タイヤ変形時、外片部９Ｂの外端に作用する圧縮応力が大となり、この外端を起点とした損傷が起こりやすくなる。又前記範囲を下回ると、ビード補強層９による補強効果が不充分なものとなる。又前記高さｈ１、ｈ２の差ｈ２−ｈ１を５ｍｍ以上、さらには８ｍｍ以上確保するのが、応力集中を緩和させる上で好ましい。

次に、前記カーカス６の本体部６ａの内側には、タイヤ内腔面の略全体を形成するインナーライナ１０が、第２のインスレーションゴム層１１を介して配される。

前記インナーライナ１０は、例えばゴム成分１００質量部中に、ブチルゴム（又はその誘導体）を８０質量部以上配合させたブチル系ゴムなどの空気不透過性ゴムからなり、１．０〜２．０ｍｍのゴム厚さを有してビード部４、４間を連続してのびる。なおブチル系ゴムでは、ブチルゴム（又はその誘導体）以外の残部ゴムとして、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のジエン系ゴムを用いることができ、またブチルゴムの誘導体としては、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等のハロゲン化ブチルゴムが挙げられる。なお前記空気不透過性ゴムとして、前記ブチルゴム（又はその誘導体）に代えて、イソブチレン・パラメチルスチレン共重合体のハロゲン化物を用いることもできる。

このインナーライナ１０では、その半径方向内方部がビードベースラインＢＬよりも半径方向内側で終端している。これにより、タイヤ内腔内の充填空気に含まれる水分等がビード部４内に浸入するのを抑制する。

又前記第２のインスレーションゴム層１１は、前記インナーライナ１０とカーカス６との間に介在することにより、両者間の接着力を高めて層間剥離を防ぐとともに、加硫成形時のゴム流れに起因するインナーライナ１０とカーカスコードとの接触を抑制する。そのために、この第２のインスレーションゴム層１１では、接着性に優れることが重要であり、本例では、例えばゴム成分１００質量部中に、天然ゴム（ＮＲ）を７０質量部以上配合させたＮＲ系ゴムを採用している。なお残部ゴムとして、イソプレンゴム（ＩＲ）或いはブタジエンゴム（ＢＲ）が好適に使用しうる。

この第２のインスレーションゴム層１１は、前記インナーライナ１０の全長に亘って該インナーライナ１０に接して半径方向内外に延在するとともに、その半径方向内端は、前記ビード補強層９における底片部９Ａのタイヤ軸方向内端に連なる略直線状の下面１１Ｓで終端している。この下面１１Ｓは、本例では、前記ビードコア５の半径方向内面とほぼ平行をなす。

次に、前記チェーファゴム１２は、前記底片部９Ａの半径方向内側に位置しかつビード底面４Ｓで露出するベース部１２Ａと、このベース部１２Ａに連なりビードヒール部分Ｂｈからタイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部１２Ｂと、前記ベース部１２Ａに連なりビードトウ部分Ｂｔからタイヤ内腔面側を半径方向外側に先細状にのびる内の立上げ部１２Ｃとを有する。

前記外の立上げ部１２Ｂは、少なくともリムフランジと接触するフランジ接触領域でタイヤ外面に露出し、ビード底面４Ｓの全面で露出する前記ベース部１２Ａと協働して、走行時のリムずれを防止する。

又前記内の立上げ部１２Ｃは、前記インナーライナ１０の半径方向内方部を被覆し、リム着脱時、インナーライナ１０の半径方向内方部がリムフランジと直接擦れて損傷するのを防止する。ここで、チェーファゴム１２は、ゴム欠け、圧縮によるゴムの潰れ（へたり）、摩耗損傷などを防止するため、ゴム硬度Ｈｓが７０〜９０の範囲の硬質のゴムで形成される。このとき、ゴム成分として、ゴム成分１００質量部中に、天然ゴム（ＮＲ）を２０〜６０質量部、及びブタジエンゴム（ＢＲ）を８０〜４０質量部を配合したブレンドゴムが、耐磨耗性、反発弾性、耐老化性等の観点から好適に採用しうる。

しかしながら、前記ビード補強層９の底片部９Ａがビードコア下で途切れる場合には、ビードトウ部分Ｂｔの剛性が減じるため、リム着脱時に、ビードトウ部分ＢｔがリムフランジＲｆに引っ掛かった際、ビードトウ部分Ｂｔの変形が大きくなる。そのため、チェーファゴム１２の内の立上げ部１２Ｃが、接着性の悪いインナーライナ１０から捲れて剥離しやすくなるという問題が生じる。

そこで本実施形態の重荷重用タイヤ１では、前記内の立上げ部１２Ｃの半径方向外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨｐを、リムフランジ高さＨｆの０．４〜２．２倍の範囲に高めている。これにより、内の立上げ部１２Ｃとインナーライナ１０との接着面積を増大させるとともに、内の立上げ部１２Ｃの外端位置を高くして、この外端でのリムフランジとの擦れを減じ前記剥離損傷を防止することが可能となる。前記高さＨｐとリムフランジ高さＨｆとの比Ｈｐ／Ｈｆが０．４未満では、剥離抑制効果が不充分となる。逆に２．２を超えるとチェーファゴム１２のエッジがたわみの大きい領域となるためチェーファゴム１２の剥離が発生するという問題がある。従って、前記比Ｈｐ／Ｈｆの下限値は０．５以上、さらには０．７以上が好ましく、又上限値は１．８以下、さらには１．５以下が好ましい。

又前記ビード補強層９の底片部９Ａがビードコア下で途切れる場合には、前記インナーライナ１０がビードベースラインＢＬを半径方向内側に越えて下方に延在するとはいえ、タイヤ内腔内の充填空気に含まれる水分等が、前記底片部９Ａのタイヤ軸方向内端から浸入して、補強コードの腐食やコードルース等の損傷を招く恐れも生じる。そこで本例では、前記底片部９Ａのタイヤ軸方向内端とビードトウ端との間のタイヤ軸方向の距離Ｌｓを、３〜１０ｍｍの範囲に規制している。３ｍｍ未満では、補強コードの腐食損傷などが充分抑制できない。逆に１０ｍｍを越えると、水分等がカーカス６に浸入しカーカスコードの腐食損傷を招く恐れが生じ、又リムＲとの嵌合力を減じる傾向も招く。

又前記ビード補強層９の底片部９Ａがビードコア下で途切れる場合、Ｕ字状の従来的ビード補強層に比してビード剛性が低くなる。そのため、カーカス折返し部６ｂ、及びビード補強層９における底片部９Ａの各外端に作用する応力が高まり、損傷を招く傾向がある。

そこで本例では、サイドウォール部３の外面をなすサイドウォールゴム３Ｇを、ゴム硬度Ｈｓが５０〜６０の軟質のゴムとするとともに、前記外の立上げ部１２Ｂの半径方向外方部分１２Ｂｅを、前記サイドウォールゴム３Ｇの半径方向内方部分３Ｇｅのタイヤ軸方向外側で隣接させている。即ち、従来とは逆に、境界面Ｓ２のタイヤ軸方向内側に、サイドウォールゴム３Ｇの前記内方部分３Ｇｅを、又境界面Ｓ２のタイヤ軸方向外側に、チェーファゴム１２の前記外方部分１２Ｂｅを配置している。便宜上、この構造をチェーファゴム・オーバー・サイドウォールゴム（ＣＯＳ）と呼び、従来的な構造をサイドウォールゴム・オーバー・チェーファゴム（ＳＯＣ）と呼ぶ。このＣＯＳ構造では、前記境界面Ｓ２の半径方向内端点を、前記ビード補強層９の外片部９Ｂ上に位置させている。従って、前記カーカス折返し部６ｂ及び外片部９Ｂの各外端を、それぞれ軟質のサイドウォールゴム３Ｇで覆うことができ、各外端に作用する応力を緩和し、損傷を抑えることが可能となる。

本発明では、前記サイドウォールゴム３Ｇとカーカス折返し部６ｂとの間に、この前記カーカス折返し部６ｂの外端を越えてのびる外の緩衝ゴム２３、及び前記カーカス折返し部６ｂと外側のエーペックス部８ｂとの間に、前記カーカス折返し部６ｂの外端を越えてのびる内の緩衝ゴム２４を配している。この緩衝ゴム２３、２４は、前記サイドウォールゴム３Ｇ及び外側のエーペックス部８ｂよりも軟質のゴムからなり、カーカス折返し部６ｂの外端を被覆保護してその損傷を防止している。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１のタイヤ構造をなすタイヤサイズ１０Ｒ２２．５の重荷重用タイヤを、表１の仕様で試作するとともに、各試供タイヤのビード耐久性、リム着脱時のチェーファゴムの剥離性、タイヤ形成時のビード部でのエアー入り不良の発生率を測定し、互いに比較した。なお各試供タイヤにおいて、タイヤ断面高さは２２３mm、リムのフランジ高さＨｆは１２．７mm、チェーファゴムのゴム硬度は７５、サイドウォールゴムのゴム硬度は５３で、それぞれ実質的に同一である。

（１）ビード耐久性：
ドラム試験機を用い、リム（２２．５×７．５０）、内圧（７２５ｋＰａ）、縦荷重（４７．４ｋＮ：規格荷重の２倍）の条件下で、ドラム上を速度２０ｋｍ／ｈで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を測定した。評価は、比較例１の走行時間を１００とした指数で表示した。数値が大きい程良好である。

（２）リム着脱時のチェーファゴムの剥離性：
リム（２２．５×７．５０）、内圧（７２５ｋＰａ）、縦荷重（２３．７ｋＮ）の条件下で、ドラム上を速度８０ｋｍ／ｈで１．５万ｋｍ走行させた後のタイヤに対して、油圧式タイヤチエンジャーを用いてリム外しテストを行い、ビードトウ部分におけるチェーファゴムの捲れの有無を検査した。

（３）エアー入り不良：
タイヤ形成時にビード部でエアー入り不良が発生した発生率を、比較例１を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど不良が少なく良好である。

本発明の一実施例のタイヤの断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 従来のビード構造を拡大して示す断面図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
３Ｇ サイドウォールゴム
４ ビード部
４Ｓ ビード底面
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ 本体部
６ｂ 折返し部
９ ビード補強層
９Ａ 底片部
９Ｂ 外片部
１０ インナーライナ
１２ チェーファゴム
１２Ａ ベース部
１２Ｂ 外の立上げ部
１２Ｃ 内の立上げ部
Ｂｈ ビードヒール部分
Ｂｔ ビードトウ部分
ＢＬ ビードベースライン

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部に、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返す折返し部を一連に設けたカーカスと、
   前記本体部と折返し部との間に、前記ビードコアから半径方向外方に向かってのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴムと、
   空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面に配されるインナーライナと、
   リムずれ防止用のチェーファゴムとを具える重荷重用タイヤであって、
   前記ビード部に、前記ビードコアの半径方向内側を通って前記折返し部に沿う底片部と、この底片部に連なり前記折返し部のタイヤ軸方向外側面に沿って半径方向外側にのびる外片部とからなり、かつスチールコードを用いたビード補強層を設け、
   かつ前記チェーファゴムは、ゴム硬度Ｈｓ１が７０〜８５の硬質のゴムからなり、前記底片部の半径方向内側に位置しかつビード底面で露出するベース部と、このベース部に連なりビードヒール部分からタイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部と、前記ベースに連なりビードトウ部分からタイヤ内腔面側を半径方向外側にのびしかも前記インナーライナの半径方向内方部を被覆する内の立上げ部とを有するとともに、
   前記内の立上げ部の半径方向外端のビードベースラインからの半径方向高さＨｐを、リムのフランジ高さＨｆの０．４〜２．２倍とし、
   前記チェーファゴムは、前記外の立上げ部の半径方向外方部分が、前記サイドウォール部の外面をなすサイドウォールゴムの半径方向内方部分とは、このサイドウォールゴムのタイヤ軸方向外側で隣接するとともに、
   該サイドウォールゴムのゴム硬度Ｈｓ２を５０〜６０とし、
   前記サイドウォールゴムと前記折返し部との間に、該折返し部のタイヤ半径方向外端を越えて外側にのびる外の緩衝ゴムを具え、
   かつ前記折返し部と前記エーペックスゴムとの間に、前記折返し部のタイヤ半径方向外端を越えて外側にのびる内の緩衝ゴムを具え、
   前記外の緩衝ゴム及び内の緩衝ゴムは、前記サイドウォールゴム及び前記エーペックスゴムよりも軟質のゴムからなることを特徴とする重荷重用タイヤ。
2. 前記ビード補強層は、前記底片部のタイヤ軸方向内端とビードトウ端との間のタイヤ軸方向の距離Ｌｓを、３〜１０ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤ。

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