JP2005528258A - 容積制御でタイヤ補強構造物を製造する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】略円環形状のフォーム(1)の表面上に所望軌道に沿ってコードのアーチを一端から反対端まで配置しながら、互いに略平行なコードを有する補強構造物を順次構築していく、上記フォーム(1)と共同してタイヤの補強構造物を製造する装置。
【解決手段】コード(2)を受ける入口と、ゴム被覆チャンバ(50)と、このゴム被覆チャンバ中へエラストマー組成物を送る容積形ポンプと、エラストマー組成物によって互いに接合されたコードを有する細帯体の出口とを有するアセンブラ(5)と、フォーム(1)を既知の所定位置に配置するためのフレームを有する細帯体の取付ヘッド(4)とを有する。

Description

本発明はタイヤの製造方法、より正確にはタイヤ補強構造物を構成するコードの取付け方法に関するものである。
本発明は特に、タイヤの内部空洞形状すなわち略円環状と同じまたはそれに近い形状を有するフォーム上にタイヤ素材を支持しながらタイヤ補強構造物を製造する手段を提供する。
タイヤ組立て時にタイヤ補強材を同時に製造する方法および装置は既に公知である。この方法では補強プライのような中間製品を用いるのではなく、リールから一本のコードを引き出して、タイヤ製造時に補強材をその場で製造する。
下記文献に記載のこの方法および装置では一本のコードから補強構造物を製造する。
米国特許第4,804,436号明細書
この特許に記載の方法では特にトレッドの下側の補強構造物が製造できる。
一方、ゴム、その他のエラストマー組成物中に埋め込んだ互いに平行な補強コードを有する細帯体(bandelette)からタイヤ用補強構造物を製造する方法も公知である。この場合には細帯体を切断して得られた細帯体部分をタイヤ組立て支持体上に所望構造に従って互いに隣接して配置してタイヤ設計者が望んだタイヤ補強構造物を製造する。種々提案されている細帯体からの製造方法の中では特に下記文献を挙げることができる。
米国特許第1,728,957号明細書
この特許では、細帯体を作り、切断し、切断した細帯体部分中の互いに隣接するコード間のピッチができるだけ一定に維持されるようにして、細帯体部分を略円環状のフォーム上に配置する。
しかし、細帯体から補強構造物を製造する方法はプライから製造する方法ほどの生産性がなく、しかも、一本一本のコードから製造する技術ほどの柔軟性と精度がないため、工業的な用途はあまりない。タイヤ製造時に未加硫素材の成形(conformation)をほとんどあるいは全く行わない技術でタイヤを製造する場合に最も重要なことは、補強構造物とタイヤを構成する未加硫ゴムを、組立て用フォーム上での取り付け位置と材料の量の両方で、極めて高い精度で配置できることである。
本発明の目的は、極めて高い取付精度および高効率で、しかも、できるだけ単純な手段を用いて工業的に使用可能な頑丈さで、組立フォーム(タイヤの内部空洞形状に近い形状が有利である)上にタイヤ補強構造物を取り付けて製造することができる方法および装置を提供することにある。
本発明は、略円環状のフォーム上へ補強構造物を順次取り付けることによって略平行に延びたコードを含む補強構造物を有するタイヤを製造する方法において、下記の(a)〜(c):
(a) 互いに略平行に配置された複数のコードの群を作り、
(b) エラストマー組成物によってコードを接合して細帯体を作り、
(c) 得られた細帯体をフォームの表面上に所定軌道に沿って取付ける、
段階を有し、タイヤ製造時にフォーム上に取り付けた後の細帯体の単位長さが占める部分の関数で決まるエラストマー組成物の単位量を用いて単位長さの細帯体を作ることを特徴とする方法を提供する。
本発明はさらに、略円環形状のフォームの表面上に所望軌道に沿ってコードのアーチを一端から反対端まで配置しながら、互いに略平行なコードを有する補強構造物を順次構築していく、上記フォームと共同してタイヤの補強構造物を製造する装置において、下記(a)と(b)を有することを特徴とする装置を提供する:
(a) コードを受ける入口と、ゴム被覆チャンバと、このゴム被覆チャンバ中へエラストマー組成物を送る容積形ポンプと、エラストマー組成物によって互いに接合されたコードを有する細帯体の出口とを有するアセンブラ、
(b) 細帯体のガイドとフォームと共同運動するローリングダウン装置とを有する細帯体の取付ヘッドであって、この取付ヘッドは基準となるフレームを有し、上記フォームはこのフレームに対して既知の所定位置に配置され、フレームに対して取付ヘッドを案内するための少なくとも1つのアクチュエータを有する取付ヘッド。
本発明の一実施例では、本発明装置によってフォーム上に配置される細帯体を1つの層から次の層へ方向転換できる。
「コード(fil)」という用語は一般的な意味を有し、モノフィラメント、マルチフィラメント、ケーブルのような集合体または撚糸または少数のひとまとめにされたケーブルまたは撚糸を含み、材料の種類は任意である。この「コード」がゴムで被覆されていてもいなくてもよいということは理解できよう。
「細帯体(bandelette)」という用語は平行な複数のコードの集合体を意味する。細帯体の「部分(trancon)」という用語は細帯体を所定長さに切断して作った細帯体の断片を指すのに用いられる。1つの細帯体部分で複数のコードをアーチ状に取り付けることができる。
「アーチ(arceau)」とはという用語は加硫した完成品タイヤ上の1点から他点まで延びた長さが制限されたコードを意味する。
「軌道(trajectory)」という用語は完成品タイヤのアーチの正確な軌跡を意味する。タイヤの全周に一組のアーチを取り付けたものが補強構造物を形成する。上記定義に従うアーチはカーカス、クラウン補強材、その他任意の補強構造物の一部をなすことができる。
本発明は基本的に、最終製品の形状にできるだけ近い形態にコード細帯体部分を順次取付けていくものであり、補強構造物を完成させるのにフォームを連続回転させるか否か、順次取り付けた細帯体部分を隣接して配置するか、逆に一定の間隔をあけて配置するかは重要ではない。組立フォーム上への細帯体部分の取付は所望の軌道に従って行われる。外側表面がタイヤの内側表面を規定し、タイヤの内部空洞を規定するフォームの場合(本発明はこれに限定されない)には、細帯体部分の取付軌道がタイヤのコードアーチの軌道と一致する。
「放射方向、軸線方向、円周方向」という用語で位置、方向、向きを表す場合または半径を表す場合には、タイヤが作られるフォームまたはタイヤ自身が基準になり、基準の幾何学軸線はフォームの回転軸線である。
本発明方法の一つの観点から、上記単位量は容積の制御で行われ、単位長さが占める部分は単位長さが占める容積の関数で推定される。従って、容積形の押出機を用いるのが好ましい。変形例では重量を観察し、重量の寄与で制御することもできる。制御ユニットを用いることによって使用する組成物の単位量とフォーム上への細帯体の単位長さの取付とを同期して制御できる。細帯体の作成は空間内で位置が固定された部材で行い、得られた細帯体を取付ヘッドへ送り、この取付ヘッドの少なくとも1つの取付け出口をフォームに対して可動にするのが有利である。この可動部材は重くないので容易に移動させることができる。また、上記単位量を細帯体の形成部と取付ヘッドとの間に蓄積した細帯体の長さを考慮に入れて制御するのが好ましいということは理解できよう。
本発明方法の別の観点から、フォームを連続回転し、フォームの回転軸線を含む面内で取付ヘッドを動かすことによって補強構造物を順次作ることができる。フォーム表面に細帯体を取付けるのに必要な全ての相対移動を得るためには取付出口をフォームの軸線に対して横断方向および平行に相対移動させ且つフォームをその軸線を中心に回転させ、これらの運動を正しく組み合わせる。組成物の上記単位量の制御は取付出口とフォームとの間の上記の相対運動または上記とは逆の相対運動によって行うことができる。上記単位量の制御はフォームの回転で制御するのが有利である。好ましくは、一定断面の細帯体を作り、上記の単位長さが占める容積がフォーム表面上の取付け半径とフォーム表面で単位長さが占めるアーチの角度との関数で求めるのが好ましい。
本発明の他の特徴から、形成チャンバを有するアセンブラ中にコードを互いに平行に導入し、また、形成チャンバにエラストマー組成物を供給し、アセンブラの出口からエラストマー組成物によって接合されたコードを有する細帯体を取り出すことができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
以下、添付図面を参照して本発明の全ての観点を詳細に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
[図1]にはフォーム(型)1が見える。タイヤの全構成要素はこのフォーム上にタイヤ構造で要求される順番に従って配置される。フォーム1はほぼ剛体であり、例えば、下記特許文献に記載のような複数の部品からなるリジッドな金属コアにすることができる。
欧州特許第1,075,928号公報
補強コード2は本発明装置の上流側で例えばリール上に貯蔵されている。各リールは細帯体内のコードと同じ数のコードリールを貯蔵するためのラックの一部であるスピンドルに取り付けられている。コード2はその繰り出し装置(図を繁雑にしないために示していない)によってタイヤ補強構造物製造装置まで送られる。コード2繰り出し装置はリールと同じ数のモータを有し、各モータが各コード2を送るようになっているのが好ましい。コード2の繰り出し装置は制御された張力、できるだけ小さい張力でコード2を繰り出すようになっている。
本発明装置は基本的にアセンブラ5と取付ヘッド4とを有している。アセンブラ5はコード2の入口51([図3]参照)と、タイヤで細帯体として用いられる未加硫ゴム組成物のリボン30の供給口53とを有している。各コード2は入口51まで別々に送られてくる([図1][図3][図4]に概念的に示す)。[図1]にはリボン30が巻き付けられたリール3も示されている。リボン30はアセンブラ5の供給口53に挿入される。アセンブラ5は容積型(a caractere volumetrique)の送り出し装置すなわち容積型形ポンプ54を有している。
本発明の1つの特徴は細帯体を作るための組成物の量がフォーム上の細帯体の位置に応じて変化するように積極的に制御できることである。図示した実施例ではこの制御が容積型の機械的ポンプを用いて行なわれる。この容積型形ポンプ54は図示した歯車ポンプやピストンポンプにすることができる。ピストンポンプは下記文献に記載されている。
米国特許第5,655,891号明細書
未加硫ゴム30は送り出し装置(「容積形ポンプ」)54によって細帯体20の形成チャンバへ送られる。アセンブラ5は細帯体20の出口52と、細帯体20が巻き付けられる2つのローラ56とを有している。ローラ56の少なくとも一方はモータ57によって回転駆動される。
取付ヘッド4はフォーム1に対向して配置されている。取付ヘッド4はフレーム40を有し、このフレーム40に揺動台41(機構は以下で説明する)が取り付けられている。この揺動台41はピボット42を介してキャリッジ43に取り付けられている。このピボット42があるので、揺動台41は[図6]に示す角度φを取ることができる。取付ヘッド4は少なくとも一つのローラ47(細帯体を確実に把持するためには2つのローラが好ましい)を有するローリングダウン装置49をさらに有している。このローリングダウン装置49は軸線YYを中心とした角度δを揺動できる。ローリングダウン装置は一定圧力で細帯体20をフォーム1上に押圧する。キャリッジ43はフォーム1の回転軸XXとほぼ平行なガイド44に取り付けられている。このガイド44は2つのスライド45を介して互いに平行な(ガイド44にほぼ直角な)2本のレール46上に取り付けられている。
揺動台41には2つの軸受60を介してフレーム6がに取り付けられている。各軸受60はその軸線を通る溝61を有している。細帯体20はこの溝61の中を通過できる。この溝61は細帯体21の案内道の役目をする。フレーム6は揺動台41に対して少なくとも180°回転できる。すなわち、揺動台41に取り付けられたフレーム6は方向転換機構を形成する。これは取付ヘッドを介してフォームと接触する細帯体の面を逆にする細帯体方向転換機構を有する細帯体取付装置の一つの実施例であるが、本発明がこれに限定されるものではない。
フレーム6(従って、取付ヘッド4)には細帯体の切断部材48(例えばギロチン、裁断具)が一体化されている。[図6]に示す切断刃では対向刃は図示していない。
フォーム1はハブ支持体10上に支持されている。このハブ支持体10はハブを有し、このハブ上にフォーム1が取り付けられる。ハブ支持体10はフォーム1を所定の方位(azimut)αで回転駆動するのに必要な駆動部を有している。少なくとも取付操作中はフレーム40はハブ支持体10に対して固定される(ここではフォーム1の取付および離脱の方法は説明しない)。
揺動台41はフォーム1に対して所望の任意の位置を取ることができる([図1][図2][図4][図5])。すなわち、揺動台41はフォーム1に対して放射方向(矢印F2)に移動でき、フォーム1に対して横断方向(矢印F1)へ摺動でき、フォーム1に対して軸線YYを中心に傾ける(角度δ)ことができ、角度φの方向に向けることができる。従って、フォーム1に対して細帯体20を所望の任意の位置を取らせることができる。従って、フォーム1の回転運動と組み合せることで細帯体20を所望する任意の取付に軌道に従って確実に配置することができる。すなわち、子午線面CPに対して細帯体20を任意の角度βに取り付けることができ、従って、補強構造物を所望する種々の任意の角度βに形成することができる。
以下、本発明装置の動作について説明する。
本発明の一つの観点から、本発明装置はフォームの回転運動を制御し、フレームと容積形ポンプに対するヘッドの移動を制御するユニットを有している。このユニットは容積形ポンプによって形成チャンバ中へ挿入される組成物の量(例えば、細帯体の単位長さ当たりの重量)がフォームに取り付けた後に細帯体の単位長さが占める位置の関数となるように制御する。
本発明装置は特に、フォームの回転運動とフレームおよび容積形ポンプに対するヘッドの移動とを制御するためのユニットを有し、このユニットは容積形ポンプによって形成チャンバ中に挿入された組成物の細帯体の単位長さ当たりの体積がフォームに取り付けられた後に細帯体の単位長さが占める体積の関数となるように制御する。
[図1]ではこれから作られるタイヤの右側ショルダー部の近傍に取付ヘッド41がある。このタイヤの形状はリジッドなコア1(この上にタイヤが組み立てられる)から理解できよう。予め切断された細帯体の自由端が角度βでフォームの表面上に配置され、タイヤのショルダー領域の所望位置にローラ47によって保持される。細帯体20が押圧される部材の材料は細帯体20が接着状態を維持できるようなものにしなければならないということは理解できよう。一般に、フォームは未加硫ゴムで既に被覆されているので、未加硫ゴム組成物30とは自然と接着状態が維持される。
未加硫ゴム組成物(エラストマー組成物)は送り出し装置54によって形成チャンバ50へ送られる。未加硫ゴムは送り出し装置54によって所定の圧力で形成チャンバ5中へ導入され、形成チャンバはゴムで完全に充填される。コード2の束が形成チャンバ50中を通過する間に、所定容積の未加硫ゴムが形成チャンバ50中へ導入される。上記の制御ユニットの制御の基本パラメータはフォーム1の回転である。また、フォーム1に対して取付ヘッド4を移動させる手段(その動作は後で説明する)自体は製造すべきタイヤ構造に従った所定の取付軌道を描くように制御される。従って、全ての瞬間での細帯体が取り付けられる半径が分るので、細帯体の構成(タイヤの設計構造で規定される)が分れば、フォーム上に載置するゴムの容積を計算することができる。また、補強コード自体が占める容積も分る。
すなわち、上記制御ユニットは、フォーム1が回転した時に、取付ヘッド4の幾何形状(予め分っている)とその運動とを考慮し、与えられる素材(形成チャンバ50と細帯体がフォーム1と合う位置との間に存在する細帯体のストック)を考慮して、形成チャンバ50中に導入すべきゴムの容積を決定する。一方、こと同量のゴムが形成チャンバ50からコード2によって取り出される。すなわち、押出口52から出た細帯体20では、全てのコード2が互いに平行で且つ制御された量のゴム30で含浸されている。細帯体20自体はローラ56およびモータ57によって駆動され、形成チャンバ50からほぼ一定の張力で引き出される。
アセンブラ5と取付ヘッド4との間には補償区域がある。この領域中には所定長さ(予め分っている)の細帯体が蓄積されている。これによってアセンブラ5の基本的に連続的な動作と取付ヘッド4の基本的に不連続な動作とを衝撃を与えずに確実に行うことができ、従って、フォーム1の速度変化に対して細帯体の形成を滑らかにすることができる。この速度変化は上記制御ユニットによって制御される基本パラメータである。
動作変動の悪影響を避けるために、作るべき細帯体の長さを常時計算している上記の制御パラメータとは別に、実際に用いる細帯体の長さを測定するのが有利である。そのためには測定ローラ(好ましくはローラ47とは別のローラ)(図示せず)にフォーム1に取り付けられる細帯体の長さを常時正確に知るためのコーダ(codeur)を取りつける。そうすることによってフォーム1に実際に取り付けられる細帯体の量に合わせて細帯体を製造することができる。
フォーム1は回転駆動(角度α)され、揺動台41はこのフォームに対して可動である。揺動台41は右から左へ(矢印F1)並進移動し、破線で示された位置へ戻る。これらの運動は全て同期して行われる。タイヤトレッドの下側に製造される補強構造物の幅に対応する幅だけ揺動台41が移動する間に、フォーム1はアーチαに沿って回転駆動される。この移動中、細帯体20はローリングダウンローラ47によってフォーム1上に押圧される。この移動の終了地点近くになると、取付ヘッドと一体なギロチン(裁断具)が細帯体を切断する。その切断角度は細帯体のエッジに与えたい角度に従って決まる。この角度は次の細帯体部分のエッジに形成される角度に対応する。従って、この互いに連続する2つの細帯体部分の間で材料が無駄にならない。
自動化できるようにするために、細帯体は常に取付ヘッド4中に引き取られる。切断後の細帯体を自動的で前進させる装置(図示せず)によって、切断後に細帯体の自由端が再びローリングダウン装置49と係合して、フォーム1上に新たに供給され、その上に押圧できるようになっている。
所望の数の細帯体をフォーム上に例えば互いに隣接した状態で一本づつ取付け、フォームの全周を徐々に覆っていく。細帯体は上記のようにして形成されるので、細帯体内での全てのコード間のピッチは一定である。2つの異なる細帯体から来る互いに隣接するコード間でのピッチが同じピッチまたは異なるピッチとなるように配置することができる。
上記の細帯体20部分の取り付け操作によって、細帯体部分の数と同じ回数だけフォーム1を一回転させることで完全な補強構造物を作ることができる。すなわち、取付ヘッドがタイヤの左側ショルダー部に達すると取付ヘッドは反対側のショルダー部へ戻され、この間、フォーム1の回転は中断しない。従って、取付ヘッドが右側ショルダー部へ到達した時には別の細帯体部分が取り付けられる状態になっている。従って、一連の回転によって取り付けられる細帯体部分の全部の数に合わせて2つの細帯体部分の間に隙間を決めるだけでよい。
本発明の特に有利な特徴から、1つの層から次の層へ移動する(換言すれば、1つのプライから次のプライへ移動する)ための方向転換装置が取付ヘッドには一体化されている。実際にはフレーム6を180°回動させだけで細帯体20は次の層の取付が行える状態になっているので、右から左へ行う動作を左から右への動作に代えて上記の運動を繰り返せばよい。これは[図4]に示されている。
本発明の1つの用途では、細帯体を切断して作った細帯体部分を取り付けることによって多数のコードアーチからなる補強構造物が製造できる。本発明の別の用途では、上記補強構造物がトレッドの下側のベルトの一部を成す。さらに別の例では、補強構造物が少なくともビードまで延びるカーカスの一部を成す。
本発明は、細帯体から補強構造物を製造する現在の方法よりも高い取付精度で補強コードをグループにして1つの細帯体を形成して取り付けることができる。さらに、本発明の提案する細帯体方向転換装置を用いることによって、補強コードが成す角度を変えて1つの層から次の層へ変える操作を装置の製造速度を全く減速せず、しかも、材料の無駄無しに、極めて迅速に行うことができる。
本発明装置の斜視図。 図1の矢印Bの方向から見た図。 図1の参照番号5で示した部材の拡大詳細図。 図1で示した装置と同じ装置の別の動作段階にある斜視図。 図4の矢印Cの方向から見た図。 図1の参照番号41で示した部材の拡大詳細図。

Claims (15)

  1. 略円環状のフォーム上へ補強構造物を順次取り付けることによって略平行に延びたコードを含む補強構造物を有するタイヤを製造する方法において、
    下記の(a)〜(c):
    (a) 互いに略平行に配置された複数のコードの群を作り、
    (b) エラストマー組成物によってコードを接合して細帯体を作り、
    (c) 得られた細帯体をフォームの表面上に所定軌道に沿って取付ける、
    段階を有し、タイヤ製造時にフォーム上に取り付けた後の細帯体の単位長さが占める部分の関数で決まるエラストマー組成物の単位量を用いて単位長さの細帯体を作ることを特徴とする方法。
  2. 上記単位量を容積を基にして求め、上記の単位長さが占める部分を単位長さが占める容積を関数にして推定する請求項1に記載の方法。
  3. 一定断面を有する細帯体を作り、上記の単位長さが占める容積をフォーム表面上の取付け半径とフォーム表面上で単位長さが占めるアーチの角度とを関数にして求める請求項1または2に記載の方法。
  4. 空間内の固定位置にある部材によって細帯体が作られ、得られた細帯体を取付ヘッドに送り、この取付ヘッドの少なくとも一つの取付出口をフォームに対して可動にし、細帯体の作成部と取付ヘッドとの間に蓄積した細帯体の長さを考慮に入れて上記単位量を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. フォームを回転し、フォームの回転軸線を含む面内で取付ヘッドを動かし、フォームの回転に合わせて上記単位量を制御して補強構造物を順次構築する請求項4に記載の方法。
  6. 形成チャンバを有するアセンブラにコードを互いに平行に導入し、形成チャンバにエラストマー組成物を供給し、アセンブラの出口からエラストマー組成物によって接合されたコードを有する細帯体を取り出す請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 補強構造物が、細帯体を切断して得られる細帯体部分を順次取り付けて得られる複数のコードのアーチを有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 補強構造物がトレッド下側のベルトの一部を成す請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 補強構造物がカーカスの一部を成す請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  10. 略円環形状のフォーム(1)の表面上に所望軌道に沿ってコードのアーチを一端から反対端まで配置しながら、互いに略平行なコードを有する補強構造物を順次構築していく、上記フォーム(1)と共同してタイヤの補強構造物を製造する装置において、下記(a)と(b)を有することを特徴とする装置:
    (a) コード(2)を受ける入口と、ゴム被覆チャンバ(50)と、このゴム被覆チャンバ中へエラストマー組成物を送る容積形ポンプと、エラストマー組成物によって互いに接合されたコードを有する細帯体の出口とを有するアセンブラ(5)、
    (b) 細帯体のガイドとフォーム(1)と共同運動するローリングダウン装置(49)とを有する細帯体の取付ヘッド(4)であって、この取付ヘッド(4)は基準となるフレーム(40)を有し、上記フォーム(1)はこのフレームに対して既知の所定位置に配置され、フレームに対して取付ヘッドを案内するための少なくとも1つのアクチュエータを有する取付ヘッド(4)。
  11. フォーム(1)の回転運動とフレームに対する取付ヘッドの運動と上記容積形ポンプとを制御する制御ユニットを有し、この制御ユニットは上記容積形ポンプによって形成チャンバ中に挿入されたエラストマー組成物の細帯体の単位長さ当たりの量がフォーム(1)上に配置される細帯体の単位長さが占める位置の関数となるように制御する請求項10に記載の装置。
  12. フォーム(1)の回転運動とフレームに対する取付ヘッドの運動と上記容積形ポンプとを制御する制御ユニットを有し、この制御ユニットは上記容積形ポンプによって形成チャンバ中に挿入されたエラストマー組成物の細帯体の単位長さ当たりの容積がフォーム(1)上に配置される細帯体の単位長さが占める容積の関数となるように制御する請求項10に記載の装置。
  13. アセンブラ(5)と取付ヘッド(4)との間に細帯体の長さを補償する補償領域が設けられている請求項10に記載の装置。
  14. 細帯体を取付けるための装置が細帯体を切断するための部材(48)を有する請求項10に記載の装置。
  15. 取付ヘッドによってフォーム(1)と接触するように運ばれた細帯体の表面を逆にする細帯体の方向転換機構を有する請求項13に記載の装置。
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