JP2854432B2 - 空気入りタイヤ用トレッド - Google Patents

空気入りタイヤ用トレッド

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気入りラジアルタイ
ヤ用のトレッドに関する。
【0002】
【従来の技術】空気入りタイヤのトレッド部分は、一般
にエラストマー質の材料で成り、その中で複数の溝をも
っており、それらの溝が、接地するゴム要素の形状を限
定している。これら要素の個々の場合の寸法や形状はタ
イヤの全体としての性能にかなりの影響を及ぼす。タイ
ヤは一般に、例えば冬期用とか、高牽引力用とか高速用
のように、特定の性能をもつように設計されるけれど、
ある特定の性能特性を得ることと他の性能特性を得るこ
とは矛盾する。例えば、良好な冬期性能を達成するため
には良好な乗心地を犠牲にしなければならないし、タイ
ヤの乾状態での良好な牽引力は、冬期性能の低下によっ
て得られる。
【0003】暖かい季節に用いられるタイヤに要求され
る乗心地、騒音およびハンドリング上の特性を維持しつ
つ、タイヤの許容範囲内のオールシーズン性能を備える
トレッドパターンは、例えば欧州特許出願第01396
06号に開示されている。オールシーズン型のタイヤ特
性を達成するためには、周方向剛性が低くなるようなト
レッドのデザインを選定するのが普通である。何故なら
ば、そうすることにより、季節が異なっても、一層一様
な挙動をするタイヤが得られるからである。しかし、低
剛性のトレッドデザインは、トレッドのブロック要素が
広範囲の横方向および周方向の力のもとで作動しなけれ
ばならない制動時およびコーナーリング時において前輪
軸に高荷重移動を発生する前輪駆動車輌には特に不都合
である。高摩擦の表面上で、前輪駆動車輌の高荷重移動
の挙動と結合して生ずる、オールシーズン型トレッドデ
ザインのブロックの大きな変形の故に、公知のオールシ
ーズン型のタイヤは、高摩擦の表面上では、少しだけ夏
季用タイヤに向かない性能をもつ。
【0004】フランス特許第1214717号には、高
さを高くしたブロック要素を備えたトレッドパターンを
設けることによって路面への粘着性を改善する方法が教
示されている。高くされたブロック要素は、弾性的な、
強く圧縮された突起部として働き、それらが路面にある
小さな穴に食込み、それによってタイヤのグリップを改
善すると説明されている。
【0005】また、トレッドの軸方向中央の部分を、側
方のトレッド要素よりも軟らかでより弾力性のあるゴム
で作ることが知られている。米国特許第1,664,3
52号に開示されているように、そのような構造は路面
との接触をより良くさせると主張されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、運転
状態が広い範囲で変化する間、より均一なハンドリング
応答をもつオールシーズン型のタイヤトレッドを創生す
ることにある。本発明の他の目的は、低摩擦の路面上で
のグリップを許容範囲内に維持すると共に、高摩擦の路
面上において優れたグリップをもつトレッドを提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は、添付の特許
請求の範囲の中に記載されているとおりのタイヤトレッ
ドによって達成される。トレッドの剛性は、タイヤの公
称の荷重条件の下におけるフットプリントで測定され、
その測定は、一般に周方向の剛性(縦方向剛性)の測
定、または軸方向の剛性(横方向剛性)の測定である。
「高剛性」のトレッド要素の剛性は、夏季用タイヤのト
レッド要素の剛性に等しく、「低剛性」のトレッド要素
の剛性よりも3倍ないし6倍高い。そして、低剛性のト
レッド要素は冬季用タイヤのトレッド要素の剛性に等し
い。目下の説明のために、縦方向剛性だけを考慮する。
冬季用タイヤのトレッド要素の縦方向剛性は、通常は1
50ないし300kg・F/mであるのに対し、夏季用タイヤ
のトレッド要素の縦方向剛性は、通常は800ないし
1,500kg・F/mである。従来技術によるオールシーズ
ン型タイヤのトレッド要素の縦方向剛性は300ないし
800kg・F/mであり、通常、約500kg・F/mの近辺にあ
る。
【0008】本発明によって、路面の状態に無関係に最
も一様に挙動する空気入りタイヤが提供される。そのた
めに、高剛性のトレッド要素と低剛性のトレッド要素が
組合わされて1つのトレッドパターンを形成している。
トレッド表面上で高剛性の要素と低剛性の要素を分布さ
せる場合には次のことが配慮されなければならない。す
なわち、フットプリントにおける圧力分布はフットプリ
ントの幅にわたって変化し、換言すれば圧力はショルダ
ー部において概して高く、タイヤの中央部では幾分低
く、そして中間部では最も低くなる。したがって、低剛
性のトレッド要素を中間部に配置してそれらのトレッド
要素に高さを高くしたプロフィルを付与すると、フット
プリントにおける圧力分布がさらに一様になる。ストレ
ートおよびフリーローリングのタイヤのトレッドの摩耗
を支配する要素は多数あるが、トレッドの摩耗は、タイ
ヤの面と路面の間で最も大きい相対運動が生ずる場所に
おいて重要である。本発明のタイヤは、従来のタイヤに
比べ圧力が一様に分布する結果、すべり運動が少くな
り、したがってトレッドの摩耗が遅くなる。
【0009】ショルダー領域における高い圧力は、トレ
ッドバンドとサイドウォールの間の移行状態から生ず
る。これら領域には高剛性のトレッド要素が配置されて
いるので、摩擦の大きな路面上では、半径方向および縦
方向の力の大部分がこれらの要素によって負担され、一
方、高くされた低剛性のブロック要素は曲がってタイヤ
の全体としてのグリップおよびハンドリング特性にはず
っと小さな影響しか与えない。しかし、摩擦の少ない路
面上では、高くされた可撓性の要素が充分なグリップを
維持してタイヤの挙動の大勢を支配する。
【0010】本発明のさらに一層の改良は、ブロック要
素中のスロットの方向にある。制動、牽引および横方向
加速の動作中における荷重移動特性を改善するために、
スロットの方向は、赤道面に対して傾斜していて赤道面
となす角度が30°ないし60°の範囲にあるのが望ま
しい。赤道面EPは、タイヤの回転軸に対して垂直であ
ってタイヤのトレッドの中心を通る面であると定義され
る。
【0011】さらに、低剛性のブロック要素の剛性の範
囲を拡大するために、同じブロック要素の中の、隣接す
るスロットの間の間隔を、例えばブロックの中央部のス
ロットがブロックの縁部近くに位置しているスロットよ
りも接近して配置されるように変化させることができ
る。また、隣接するブロック要素に異なるスロット間隔
をもたせることも可能である。その結果得られる利点
は、騒音レベルがより低くなるだけでなく、タイヤの挙
動がより一様になることである。
【0012】タイヤの全寿命期間にわたり、高剛性の要
素と低剛性の要素の摩耗が同等になることを確実にする
ことによって、このタイヤの特性の利点を十分に活用す
るために、タイヤを、牽引力が前車軸と後車軸の間で均
等に分配される車両、すなわち4輪駆動の車両に取付け
ることが望ましい。本発明に最も密接に関係する当業者
に知って貰うために、望ましい幾つかの実施例を添付の
図面を用いて以下説明する。これらの実施例は説明のた
めのもので、特許請求の範囲で定義される本発明の理念
や範囲内で種々の変更を施すことができる。
【0013】
【実施例】この実施例および特許請求の範囲において
は、赤道面とはタイヤの回転軸に対して垂直であってタ
イヤのトレッドの中心を通る面を意味する。「半径方向
の」、「半径方向に」という用語は、タイヤの回転軸に
対して垂直な方向を指し、「軸方向の」、「軸方向に」
という用語は、ここではタイヤの回転軸に平行な方向の
直線を指し、横方向という用語は、タイヤの一方のサイ
ドウォールからタイヤの他方のサイドウォールに向う方
向を指す。
【0014】「溝」とは、トレッドの中で、周方向また
は横方向に、真直、曲線またはジグザグの形で延びてい
る細長いボイド領域を意味する。以下に説明するパター
ンの周方向に延びる溝と横方向に延びる溝は、共通部分
をもつことがある。溝は、広い溝、狭い溝およびスロッ
トに分類される。広い溝の幅は普通にはトレッドの幅の
3%より大きいのに対して、狭い溝の幅はトレッドの幅
の約0.8%から3%までの範囲内にある。スロット
は、幅がトレッド幅の約0.2%から0.8%までの範
囲内にある溝である。スロットは、通常は、鋳造され、
または機械加工された型の中に挿入された鋼のブレード
によって形成される。それらは幅が狭いので図では一本
の線で示されている。トレッド幅TWは、タイヤがそれ
の設計通りのリムに取付けられ、設計荷重を受け、その
荷重に対する設計圧力になるまでタイヤがふくらまされ
たときに、タイヤのフットプリントから測られた、トレ
ッドを横切る最大の軸方向距離として定義される。
【0015】本実施例および特許請求の範囲において用
いられるその他のタイヤの寸法のすべては、仕様どおり
のリムに取付けられ無荷重状態で仕様どおりの膨張圧力
までふくらまされたタイヤに関してである。しかし、本
発明が新しいタイヤやトレッドを更新したタイヤに適用
されると共に、少くとも部分的に加硫されて、溝と高く
された要素が一体となっているストリップ形のタイヤト
レッドにも適用されることを知っておくべきである。
【0016】図1、図2においては、本発明による空気
入りタイヤと、トレッドの一部が示されている。タイヤ
1は、ラジアル形構造のもので、乗用車用として設計さ
れている。トレッド2の接地部分は、周方向に延びる4
本の真直な溝4,5,6,7と、周方向に延びる真直な
スロットの2つの系列3,8を含んでいる。これら種々
の溝とスロットは、トレッドの表面上に軸方向に間隔を
置いて設けられ、トレッドを周方向に延びるブロックの
列9,10,11と14,15,16、および周方向に
延びる中央リブ12に分割する。周方向に延びるスロッ
ト3,8は、低剛性のブロックの列10,15を、トレ
ッド2の側面を限定する高剛性のショルダーブロックの
列9,16から分離する。トレッド2はそれらの高剛性
のショルダーブロックの列を経て、トレッドから半径方
向内方へと延び、それぞれビード13で終る1対のサイ
ドウォール17へ接続されている。
【0017】最も中央にあって周方向に延びる2本の溝
5,6は高剛性の中央リブ12を区画し、この中央リブ
12は、軸方向幅RWをもち、かつ、赤道面EPの両側
の実質的に等しい幅を占めている。中央リブ12の幅R
Wは、接地するトレッド部分のトレッド幅TWの約7%
から25%までの範囲内にある。中央リブ12には、一
方が閉じた(semi-blind)形の横断方向を向く複数の狭
い溝19が設けられ、その狭い溝19は、最も中央にあ
って周方向に延びている2本の溝5,6から出発して中
央リブの一部のみを横切って延びている。周方向に延び
る溝5,6の一方から出発する横断方向の狭い溝19
は、周方向に延びる他方の溝から出発する横断方向の狭
い溝と周方向で互い違いになっている。
【0018】中央リブ12の両側には、周方向に延びる
ブロックの列11,14があって、それら列はそれぞれ
ブロック要素22,23で成っており、列の中のブロッ
ク要素は、横断方向に延びる一連の溝32,33によっ
て相互に分離されており、それらの溝32,33は、ブ
ロックの列11,14の境界を定めて周方向に延びる溝
4と5、6と7のそれぞれを連結する。それら横断方向
に延びる溝は、タイヤのまわりを周方向に反復的に配置
され、それら溝の幅と傾斜は、騒音抑制のためにこの業
界で実施されているように、ピッチの変化に依存して変
化する。例えば、図1および図2に示されているよう
に、横断方向に延びる溝31,32,33,34の各々
は3つの区間をもつジグザグ溝で、第1と第3の区間は
赤道面に対して30°と60°の間の角度をなし、第2
の区間は赤道面に平行であることができる。中間のブロ
ックの列11,14のブロック要素22,23は、高さ
を高くされた低剛性のブロック要素であって、その軸方
向幅LWは、トレッド幅TWの8%から20%迄の範囲
にある。ブロック要素の剛性は、多数の平行なスロット
によって調節され、その平行なスロットの表面密度は、
半径方向最外側のブロック表面の1cm2 当り1.5cmな
いし2.5cmのスロット長さであり、そして平行なスロ
ットの体積密度は、ブロックの体積1cm3 当り3.5cm
2 ないし6cm2 のスロットの面積である。これらスロッ
トが赤道面となす角度は30°ないし60°の間にあ
る。
【0019】高剛性の中央リブ12の半径方向高さに対
する低剛性のブロック要素の半径方向高さの相違は、8
%ないし18%で、望ましくは約12%(図3参照)で
ある。換言するならば、望ましい実施例では高剛性の中
央リブは、低剛性のブロック要素の半径方向高さの約8
8%の半径方向高さをもつ。図2に示されている実施例
においては、スロットは赤道面EPと約45°の角度を
なしている。車両の荷重移動、主として制動、牽引およ
び横方向加速を行う場合の荷重移動を改善するために
は、スロットの方向は、赤道面と30°ないし60°の
間の角度をなしているべきである。
【0020】低剛性のブロックの中間の列11,14
と、高剛性のショルダーブロックの列9,16の間に
は、周方向に延びる低剛性のブロックの第2の列10,
15が位置している。種々のブロック要素21,24
が、周方向に延びる溝4,7とスロット3,8によっ
て、さらに横断方向に延びる溝31,34によって区画
されている。周方向に延びるスロット3,8の深さは、
周方向に延びる溝4,5,6,7の深さの40%から6
0%までの範囲内にある。図2に示してある実施例にお
いては、周方向に延びるブロックの列の第2の列10,
15のブロック要素21,24は、周方向に延びるブロ
ックの第1の列11,14中のブロック要素22,23
とほぼ同様の軸方向幅LWおよびレイアウトをもってい
る。
【0021】ショルダーブロックの列9と16は、それ
ぞれブロック要素20,25を含み、各列9,16のそ
れらブロック要素20,25は、横断方向に延びる溝3
0,35によって分離されている。それら溝30,35
はタイヤの赤道面EPと約60°ないし90°、望まし
くは75°ないし85°の角度をなしている。高剛性の
ブロック要素20,25の各々の幅HWは、トレッド幅
TWの10%ないし25%の範囲内にある。
【0022】周方向に延びる狭い溝36,37が、トレ
ッドの軸方向の各端縁に位置していて、高剛性のブロッ
ク要素20,25をショルダー部から分離する。高剛性
のブロック要素20,25の各々は、その中に1本のス
ロット38,39を含んでいて、そのスロット38,3
9は、容認されるハンドリングと摩耗特性が維持される
ように、ブロック要素20,25の一方の周縁のエッジ
のみに延びている。横断方向のスロット38と39は、
それぞれ、周方向に延びる狭い溝36,37から出発
し、横断方向に延びる溝30,35の相隣る溝のほぼ中
央に位置するのが望ましい。
【0023】図2に示されている高剛性のブロック要素
および低剛性のブロック要素の分布によって、中間の要
素に作用する力が減少し、したがってタイヤの中央部と
ショルダー部の高剛性の要素に加わる荷重が増し、それ
により、改善された荷重移動感度が達成される。図4に
は、本発明の教示によって作られた方向性をもつトレッ
ドパターンをもつタイヤのトレッド部が示されている。
2本の、周方向に延びる溝41,42が、2つの高剛性
のショルダーブロックの列44,45から高さを高くさ
れた低剛性の中央部43を分離している。このトレッド
は、横方向に延びる一連の溝46,47を備え、溝46
と47の合体する部分は、組になってジグザグ形の中央
溝48を形成している。横方向に延びているこれらの溝
46,47は、ショルダーブロックの列44,45を貫
通して延びていて、赤道面からの軸方向距離が大きくな
ると共に赤道面に対する角度が漸次に大きくなる方向に
向く経路をとる。低剛性の中央部43は、ジグザグ形の
溝48によって、低剛性のブロックの第1、第2の列4
9A、49Bに分れていて、それら低剛性のブロックの
列は、その中に多数のスロットをもっている。ブロック
の第1の列49Aのブロックの中のスロットは、ブロッ
クの第2の列49Bのブロックの中のスロットと、70
°ないし90°の角度をなしている。
【0024】図5においては、ダイヤモンド形のブロッ
ク要素51,52,53の配列で成るトレッド部が示さ
れている。隣接するブロックの横方向のエッジが、トレ
ッドを横切って斜めに延びる第1と第2の溝の系列5
4,55を形成する。第1系列の溝54は、第2系列の
溝55と60°ないし90°の角度をなしている。図5
に示した実施例においては、真中の列のブロック51に
も横方向で隣接する2つの列のブロックにも、その中に
多数の平行なスロットが設けられている。真中の列のブ
ロックのスロットは、隣接する2つの列のブロックのス
ロットと60°ないし90°の角度をなしている。トレ
ッドのショルダー部にある列は、高剛性のブロック要素
52,53を含んでいて、それらブロック要素は、低剛
性のブロック要素51に比べて約10%小さい半径方向
高さをもっている。
【0025】トレッド要素の剛性を減少させるために、
スロットは真直である必要はなく、図6に示しているよ
うに、波形であってもよい。同様に、相隣るスロットや
2つのスロットの相隣る部分は互に平行である必要はな
い。1つのブロックの中に、等間隔またはそうでない互
に平行なスロットの2つ以上の組が含まれてもよい。例
として、2組のスロットを含んだデザインが図7に示さ
れている。このデザインはタイヤにおよぼす横方向の力
に関して、更に中立的なブロック要素の挙動を生ずる。
【0026】上記で開示された本発明の望ましい実施例
は、多数のスロットを用いて得られる低剛性のブロック
要素を含んでいるが、本発明を実施するために、ゴムの
ブロック要素の剛性を低下させグリップを改善させる他
の方法を用いることができる。例として図8は、円形の
断面をもつ複数の穴を含んだ低剛性のゴムのブロック要
素を示している。穴の密度、すなわちブロック全体の容
積当りの穴の容積は8%から15%の間にあるのが望ま
しい。穴の直径は1mmから3mmの範囲内にあればよい。
【0027】図9に示されている他の実施例において
は、穴は横長形の、例えば楕円形の断面をもっている。
これらの穴の断面の長軸は、タイヤの赤道面に対して3
0°ないし60°の傾きをもつことができる。隣接する
ブロック要素の穴の断面の長軸は同一の傾きをもたない
のが望ましい。1つのブロック要素の中の穴の長軸の赤
道面に対する傾きは、例えば、そのブロック要素の、赤
道面からの距離が増加すると共に増加させることができ
る。また、1つのブロック要素の穴の長軸の傾きが、隣
接するブロック要素の穴の長軸の傾きに対して45°な
いし90°の角度をなすことができる。
【0028】以上、説明した本発明の実施例において
は、低剛性および高剛性のブロック要素が、基本的に同
じ組成をもつ材料から作られ、ブロック要素の物理的性
質に要求される違いは、もっぱらモールドマトリックス
の適当なデザインによって得られている。トレッドの中
に相異なるエラストマー質のコンパウンドを用いても、
本発明の範囲から外れないのはもちろんである。例え
ば、加硫された状態でショアA硬度が50ないし60の
範囲にあるエラストマー質コンパウンドを、モールドマ
トリクス中の、低剛性のブロック要素がデザインされて
いる未加硫タイヤ上の位置に配置すると共に、加硫され
た状態でショアA硬度が65ないし75の範囲にあるエ
ラストマー質コンパウンドを、モールドマトリクス中
の、高剛性のブロック要素がデザインされている未加硫
タイヤ上の位置に配置することができる。この実施例に
よって加硫されたタイヤの組立てを能率的に行うことが
できるためには、高剛性の要素が、周方向に延びる真直
な溝によって低剛性の要素から分離されるトレッドデザ
インが望ましい。
【0029】本発明の別の実施例は、低剛性のブロック
要素に所要の物理的性質を与え、かつ、高剛性のブロッ
ク要素が形成されるエラストマー質材料中に金属または
非金属の繊維を埋め込むように、ショアA硬度が50な
いし60の範囲にあるエラストマー質コンパウンドを選
択することを含んでいる。望ましい実施例においては、
エラストマー質のマトリックス材料はその中に、小繊維
付きの短かい繊維が分散されている。小繊維付きの繊維
は、幹部分と、幹部分から外方に延びる複数の小繊維か
ら成り、該小繊維はそれが分岐している幹部分よりも実
質的に小さい直径をもっている。望ましい繊維は、平均
の長さが2mmないし5mmの範囲内のアラミド繊維であ
る。そのような小繊維付きの繊維を含むタイヤトレッド
についての詳細は、本出願人が所有する米国特許第4,
871,004号に充分に詳細に記されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって作られたトレッドを実施したタ
イヤの斜視図である。
【図2】図1のトレッドの一部を拡大して示す部分図で
ある。
【図3】図2のトレッドパターンの III−III 矢視断面
図である。
【図4】本発明によって作られた、変形したトレッドパ
ターンを拡大して示す部分図である。
【図5】本発明によって作られた、変形したトレッドパ
ターンを拡大して示す部分図である。
【図6】本発明の他の実施例によって作られたタイヤの
ブロック要素を拡大して示す図である。
【図7】本発明の他の実施例によって作られたタイヤの
ブロック要素を拡大して示す図である。
【図8】本発明の他の実施例によって作られたタイヤの
ブロック要素を拡大して示す図である。
【図9】本発明の他の実施例によって作られたタイヤの
ブロック要素を拡大して示す図である。
【符号の説明】
1 タイヤ 2 トレッド 3,8 スロット 4,5,6,7 溝 9,16 ショルダーブロックの列 10,11,14,15 低剛性のブロックの列 12 中央リブ 13 ビード 17 サイドウォール 19 溝(狭い) 20 高剛性のブロック要素 21,22,23,24 低剛性のブロック要素 25 高剛性のブロック要素 30,35 溝 31,32,33,34 溝 36,37 溝(狭い) 38,39 スロット 41,42 溝 43 中央部 44,45 ショルダーブロックの列 46,47,48 溝 49A,49B 低剛性のブロックの列 51,52,53 ブロック要素 54,55 溝
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B60C 11/00 B60C 11/00 F 11/12 11/12 C (73)特許権者 590002976 1144 East Market Str eet,Akron,Ohio 44316 −0001,U.S.A. (56)参考文献 特開 昭59−209903(JP,A) 特開 平4−191104(JP,A) 特開 平4−85108(JP,A) 特開 平3−208705(JP,A) 特開 平3−186403(JP,A) 特開 平3−178808(JP,A) 特開 平3−167009(JP,A) 特開 昭63−106113(JP,A) 実開 平2−13804(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60C 11/11 B60C 11/12 B60C 11/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部分と2つの横方向部分を有し、各
    横方向部分は、その中に、周方向に延びる少くとも1つ
    の高剛性のブロックの列を区画する溝を有し、前記中央
    部分は、周方向に延びる少くとも1つの低剛性のブロッ
    クの列を区画する溝を含んでいて、前記低剛性のブロッ
    クは、前記高剛性のブロックの半径方向高さよりも8%
    ないし18%高い半径方向高さをもつ、エラストマー質
    の材料を含んで成る空気入りタイヤ用トレッド。
  2. 【請求項2】 各横方向部分は、1つの高剛性のブロッ
    クの列と、1つの低剛性のブロックの列を含み、高剛性
    のブロックは赤道面から軸方向に遠い側にあって、周方
    向に延びる1本の真直なスロットまたは溝によって隣接
    する低剛性のブロックから隔たれており、 中央部分は、赤道面の横方向両側に延びる高剛性の中央
    リブと、周方向に延びる真直なスロットまたは溝によっ
    て前記中央リブと前記横方向部分から分離されていて中
    央リブの両側にある低剛性のブロックの列を有し、 中央部分の軸方向の幅はトレッド幅の20%ないし50
    %の範囲にある、 請求項1に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
  3. 【請求項3】 低剛性のブロックは、加硫された状態に
    おいて50から60までの間のショアA硬度をもつエラ
    ストマー質材料で作られており、高剛性のブロックは、
    加硫された状態において65から75までの間のショア
    A硬度をもつエラストマー質材料で作られている、請求
    項1に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
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