CN107778588A - 一种轿车轮胎及其轮胎配方 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轿车轮胎及其配方，该轮胎包括胎面上设有中央沟槽的轮胎本体，中央沟槽的两侧均设有多条弧形主排水沟槽，相邻两弧形主排水沟槽之间形成花纹块，每个花纹块上均设有第一辅助排水沟槽；相邻两第一辅助排水沟槽之间形成花纹块单体。该轿车配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20‑60份、改质溶聚丁苯橡胶40‑80份、碳黑5‑6份、奈米级矽化合物50‑80份、矽烷偶联剂4‑6.5份、软化油10‑30份、氧化锌3‑3.5份、硬脂酸2‑2.2份、防老剂3‑3.5份、促进剂1‑1.2份、硫磺1‑1.5份，该轮胎发热性低、拉伸强度高、抗撕裂强度高、干湿地抓地性强。

Description

一种轿车轮胎及其轮胎配方
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种轿车轮胎，同时还涉及该轮胎的配方。
背景技术
众所周知，轮胎是汽车上必不可少的重要部件之一，现阶段，轿车上所用到的轮胎大多是针对干燥路面来设计的，同时，具有一定的排水能力和防滑能力，来应对阴雨天气和突发状况。
但是，随着近年来地球的暖化，导致极端气候时常发生，所以，轮胎能否应对各种极端气候越来越受到各个国家和轮胎厂商的重视，因此，需设计一轿车用的轮胎来保证在湿滑路面和冰雪路面上具有良好的抓地性，进而保证车辆在湿滑路面和冰雪路面上均具有良好、稳定的操控性，同时能保证驾驶舒适性和降低噪音的产生。这对中国的轮胎制造业产生了较大影响，是挑战亦是机遇，企业均在加大力度引进和使用新材料、新配方来生产满足市场需求的新型轮胎，但是在生产实施过程中遇到相当多的困难：
1、目前轮胎配方是溶聚丁苯+高分散的白炭黑+偶联剂，实施的成本较高；
2、轮胎生产因配方中大量使用炭黑，所以轮胎生产过程中工艺执行和加工难度很大，产品均一性和稳定性差；
3、现有国内轮胎企业要达到标签法规定的较高水平，如双B级轮胎(滚动阻抗和抗湿滑均达B级)仍然很难。
另外，现有的轮胎大多能够使用的最佳温度范围较窄，很难在四季中均发挥最佳性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轿车轮胎，以达到在湿滑路面和冰雪路面上均具有良好的抓地性、且能有效降低噪音产生，来保证驾驶舒适性的目的。
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种轿车轮胎配方，该轮胎的滚动阻抗小、耗油低、生热低并且适用于四季，既能耐高温，又能耐低温。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种轿车轮胎，包括轮胎本体，所述轮胎本体的胎面上设有中央沟槽，所述中央沟槽沿所述轮胎本体的周向延伸、并位于所述轮胎本体宽度方向上的中心位置；
所述中央沟槽的两侧均设有多条沿所述轮胎本体周向布置的弧形主排水沟槽，所述弧形主排水沟槽的一端与所述中央沟槽连通、另一端向所述轮胎本体的胎侧延伸，所述弧形主排水沟槽的宽度自靠近所述中央沟槽一端开始向另一端逐渐变宽；
相邻两所述弧形主排水沟槽之间形成花纹块，每个所述花纹块上均设有多条第一辅助排水沟槽，所述第一辅助排水沟槽相对于所述中央沟槽倾斜设置；相邻两所述第一辅助排水沟槽之间形成花纹块单体，每个所述花纹块单体上均设有多条第二辅助排水槽，所述第二辅助排水槽与所述第一辅助排水沟槽或所述弧形主排水沟槽相互连通，所述第二辅助排水槽的宽度小于所述第一辅助排水沟槽的宽度。
作为一种改进，位于所述中央沟槽两侧的所述弧形主排水沟槽相互错开设置。
作为进一步的改进，位于所述中央沟槽两侧的所有所述花纹块单体上均设有竖向设置的凹槽，所述凹槽与所述中央沟槽相互连通。
作为再进一步的改进，所述凹槽与其相对侧的所述弧形主排水沟槽对应设置。
作为又进一步的改进，除位于所述轮胎本体两侧的所述花纹块单体外，其余所有所述花纹块单体上的所述第二辅助排水槽均与所述第一辅助排水槽平行设置、并与所述弧形主排水沟槽相互连通。
作为更进一步的改进，所述第二辅助排水槽设置为阶梯式结构。
作为更进一步的改进，位于所述轮胎本体两侧的所述花纹块单体上的所述第二辅助排水槽设置为弧形、并与所述弧形主排水沟槽平行设置，弧形的所述第二辅助排水槽一端与所述第一辅助排水沟槽相互连通，另一端与外界连通。
作为更进一步的改进，位于所述轮胎本体两侧的所述花纹块单体上均设有胎侧排水沟槽，所述胎侧排水沟槽倾斜设置、且与所述第一辅助排水沟槽的倾斜方向相反；所述胎侧排水沟槽的两端与所述第二辅助排水槽相连通。
作为更进一步的改进，多条所述弧形主排水沟槽沿所述轮胎本体的周向环形阵列设置。
由于采用了上述技术方案，本发明所提供的一种轿车轮胎的有益效果如下：
由于该轿车轮胎包括轮胎本体，轮胎本体的胎面上设有中央沟槽，中央沟槽沿轮胎本体的周向延伸、并位于轮胎本体宽度方向上的中心位置；中央沟槽的两侧均设有多条沿轮胎本体周向布置的弧形主排水沟槽，弧形主排水沟槽的一端与中央沟槽连通、另一端向轮胎本体的胎侧延伸，弧形主排水沟槽的宽度自靠近中央沟槽一端开始向另一端逐渐变宽；相邻两弧形主排水沟槽之间形成花纹块，每个花纹块上均设有多条第一辅助排水沟槽，第一辅助排水沟槽相对于中央沟槽倾斜设置；相邻两第一辅助排水沟槽之间形成花纹块单体，每个花纹块单体上均设有多条第二辅助排水槽，第二辅助排水槽与第一辅助排水沟槽或弧形主排水沟槽相互连通，第二辅助排水槽的宽度小于第一辅助排水沟槽的宽度，基于上述结构，该轿车轮胎在实际使用中，通过相连通的中央沟槽和弧形主排水沟槽、以及相连通的弧形主排水沟槽和第一辅助排水沟槽、以及相连通的第二辅助排水槽和第一辅助排水沟槽或弧形主排水沟槽来进行排水，排水性能好，排水效率高，同时，在行驶中与地面接触产生的声音会在各个槽内流动，有助于降低噪音的产生，而且通过宽度变化的弧形主排水沟槽，有利于释放压力和水的流速，同样有助于降低噪音；通过弧形主排水沟槽，使位于中央沟槽两侧花纹块呈弧形放射状延伸，与地面的接触面积大，大大提高了在湿滑路面和冰雪路面上的抓地能力，不易发生打滑或水漂现象；通过宽度小于第一辅助排水沟槽的第二辅助排水槽，不仅不会影响花纹块单体的结构强度，而且降低了花纹块单体的刚度，缓冲性能和吸收振动能力好，有利于提高驾驶舒适性；此外，通过中央沟槽两侧对称设置的花纹块，保证了操控性和直线行驶的稳定性。
综上所述，采用该轿车轮胎，不仅在干燥路面上具有良好的抓地性和舒适性，而且在湿滑路面和冰雪路面上均具有良好的排水性和抓地性，排水性能好，排水效率高，为应对极端气候的变化提供了保障；同时，在行驶中产生的噪音小、驾驶和乘坐舒适度高、直线行驶的稳定性强，为驾驶员提供了稳定的驾驶条件和操控条件；此外，该轿车轮胎在一年四季均可使用。
由于位于中央沟槽两侧的弧形主排水沟槽相互错开设置，从而增加了花纹块与地面的接触性，轮胎本体行走时的能量损失小，进一步提高了在湿滑路面或冰雪路面上行驶的抓地力。
由于位于中央沟槽两侧的所有花纹块单体上均设有竖向设置的凹槽，凹槽与中央沟槽相互连通，从而通过该结构，增加了中央沟槽的面积，大大增加了排水性能。
由于凹槽与其相对侧的弧形主排水沟槽对应设置，通过该结构有助于积水的及时外排。
由于除位于轮胎本体两侧的花纹块单体外，其余所有花纹块单体上的第二辅助排水槽均与第一辅助排水槽平行设置、并与弧形主排水沟槽相互连通，从而通过该结构，在保证正常排水的基础上，大大减少了行驶阻力，有利于节油。
由于第二辅助排水槽设置为阶梯式结构，从而通过该结构，增加了第二辅助排水槽设置长度，大大提高了排水效率，同时，增加了每个花纹块单体的抓地性能；此外，还能起到消音作用，大大降低了噪音的产生。
由于位于轮胎本体两侧的花纹块单体上的第二辅助排水槽设置为弧形、并与弧形主排水沟槽平行设置，弧形的第二辅助排水槽一端与第一辅助排水沟槽相互连通，另一端与外界连通，从而通过该弧形的第二辅助排水槽，便于将位于轮胎本体下方的积水及时、顺利的排至外界。
由于位于轮胎本体两侧的花纹块单体上均设有胎侧排水沟槽，胎侧排水沟槽倾斜设置、且与第一辅助排水沟槽的倾斜方向相反；胎侧排水沟槽的两端与第二辅助排水槽相连通，从而通过该胎侧排水沟槽来对轮胎本体两侧的积水进行疏导(因为轮胎在使用中，与地面接触的地方会被压扁，压扁处的积水通过胎侧排水沟槽来疏导)，之后，通过与胎侧排水沟槽连通的第二辅助排水槽排出，避免积水对轮胎本体的两侧造成冲击而影响直线行驶的稳定性；由于胎侧排水沟槽倾斜设置，从而增加了胎侧排水沟槽的长度，增加了对积水的疏导效率和排水效率。
由于多条弧形主排水沟槽沿轮胎本体的周向环形阵列设置，通过该结构便于加工制造、且美观性高；同时能避免车辆在行驶中产生颠簸感。
为了解决上述另一个技术问题，本发明的技术方案是：提供一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20-60份、改质溶聚丁苯橡胶40-80份、碳黑5-6份、奈米级矽化合物50-80份、矽烷偶联剂4-6.5份、软化油10-30份、氧化锌3-3.5份、硬脂酸2-2.2份、防老剂3-3.5份、促进剂1-1.2份、硫磺1-1.5份。
其中优选的，所述矽烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69或Si-75。
其中优选的，高顺丁橡胶20份、改质溶聚丁苯橡胶80份、碳黑5份、奈米级矽化合物50份、矽烷偶联剂4份、软化油10份、氧化锌3.1份、硬脂酸2份、防老剂3.5份、促进剂1.2份、硫磺1份。
其中优选的，高顺丁橡胶20份、改质溶聚丁苯橡胶80份、碳黑6份、奈米级矽化合物80份、矽烷偶联剂6.5份、软化油30份、氧化锌3份、硬脂酸2.2份、防老剂3份、促进剂1份、硫磺1.5份。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20-60份、改质溶聚丁苯橡胶40-80份、碳黑5-6份、奈米级矽化合物50-80份、矽烷偶联剂4-6.5份、软化油10-30份、氧化锌3-3.5份、硬脂酸2-2.2份、防老剂3-3.5份、促进剂1-1.2份、硫磺1-1.5份，该轮胎配方中高顺丁橡胶的添加使得轮胎耐寒性增加、发热性降低、滚动阻抗降低，使用改质的溶聚丁苯橡胶，可减少橡胶间之磨擦生热，降低发热性，同时因其玻璃态转化温度较高，因而能够提供优良的干湿地抓地性，奈米级矽化合物的添加，取代传统碳黑高发热性的缺点，奈米级矽化合物与橡胶间的紧密结合，达到大幅降低发热性、提升湿地抓地性以及省油的目的，该轮胎的滚动阻抗小、耗油低、发热性低、拉伸强度高、抗撕裂强度高、干湿地抓地性强并且适用于四季。
关于主要组分的说明如下：
高顺丁橡胶(化学式(C4H6)n)，具有极低的玻璃态转化温度，随使用量增加，轮胎耐寒性增加、发热性降低、滚动阻抗降低。
改质溶聚丁苯橡胶Solution SBR(化学式(C12H14)n)，具有较高的玻璃态转化温度，随使用量增加，轮胎发热性增加，抓地性提升。
奈米级矽化合物SILICA(化学式SiO2)，随使用量增加，轮胎的抓地性提升。
矽烷偶联剂(化学式C18H42O6S4Si2)，主要具有亲油及亲水官能团，可将亲油的橡胶及亲水性的SILICA结合，提高分散性降低滚动阻抗，使橡胶的物理和机械性能得到改善，拉伸强度、抗撕裂强度强度均得以明显提高，永久变形得以降低，同时还可以降低胶料粘度、提高加工性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A的放大图；
图中，1-轮胎本体；2-中央沟槽；3-弧形主排水沟槽；4-花纹块；401-花纹块单体；402-凹槽；5-第一辅助排水沟槽；6-第二辅助排水沟槽；7-胎侧排水沟槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
为了便于说明，定义：同一车桥上两轮胎相互靠近的一侧为轮胎的内侧，两轮胎相互远离的一侧为轮胎的外侧。
如图1和图2共同所示，一种轿车轮胎，包括轮胎本体1，该轮胎本体1的胎面上设有一条中央沟槽2，该中央沟槽2沿轮胎本体1的周向延伸、并位于轮胎本体1宽度方向上的中心位置；该中央沟槽2的两侧均设有多条沿轮胎本体1周向阵列布置的弧形主排水沟槽3，该弧形主排水沟槽3的一端与中央沟槽2连通、另一端向轮胎本体1的胎侧延伸，该弧形主排水沟槽3的宽度自靠近中央沟槽2一端开始向另一端逐渐变宽；相邻两弧形主排水沟槽3之间形成花纹块4，每个该花纹块4上均设有多条第一辅助排水沟槽5，该第一辅助排水沟槽5相对于中央沟槽2倾斜设置；相邻两第一辅助排水沟槽5之间形成花纹块单体401，每个花纹块单体401上均设有多条第二辅助排水槽6，该第二辅助排水槽6与第一辅助排水沟5槽或弧形主排水沟槽3相互连通，该第二辅助排水槽6的宽度小于第一辅助排水沟槽5的宽度。
作为优选，位于中央沟槽2两侧的弧形主排水沟槽3相互错开设置；位于中央沟槽2两侧的所有花纹块单体401上均设有竖向设置的凹槽402，该凹槽402与中央沟槽2相互连通，该凹槽402与其相对侧的弧形主排水沟槽3对应设置。
在本方案中，除位于轮胎本体1两侧(轮胎本体1的内侧和外侧)的花纹块单体401外，其余所有花纹块单体401上的第二辅助排水槽6均与第一辅助排水槽5平行设置、并与弧形主排水沟槽3相互连通；该第二辅助排水槽6设置为阶梯式结构。
位于轮胎本体1两侧的花纹块单体401上的第二辅助排水槽6设置为弧形、并与弧形主排水沟槽3平行设置，弧形的第二辅助排水槽6一端与第一辅助排水沟槽5相互连通，另一端与外界连通。
位于轮胎本体1两侧的花纹块单体401上均设有胎侧排水沟槽7，该胎侧排水沟槽7倾斜设置、且与第一辅助排水沟槽5的倾斜方向相反；该胎侧排水沟槽7的两端与第二辅助排水槽6相连通。
本实施例还公开了一种轿车轮胎配方，一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20-60份、改质溶聚丁苯橡胶40-80份、碳黑5-6份、奈米级矽化合物50-80份、矽烷偶联剂4-6.5份、软化油10-30份、氧化锌3-3.5份、硬脂酸2-2.2份、防老剂3-3.5份、促进剂1-1.2份、硫磺1-1.5份。
通常情况下，所述矽烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69，化学名为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，当然，矽烷偶联剂还可以选用为硅烷偶联剂Si-75，化学名称：双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物。顺丁橡胶顺式结构的含量分为高顺丁橡胶(顺式结构占97－99％)、中顺丁橡胶(顺式结构占90－95％)和低顺丁橡胶(顺式结构占32－40％)三种。
实施例2
一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20份、改质溶聚丁苯橡胶80份、碳黑5份、奈米级矽化合物50份、矽烷偶联剂4份、软化油10份、氧化锌3.1份、硬脂酸2份、防老剂3.5份、促进剂1.2份、硫磺1份。
实施例3
一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶40份、改质溶聚丁苯橡胶60份、碳黑5.5份、奈米级矽化合物50份、矽烷偶联剂4份、软化油10份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂3份、促进剂1份、硫磺1份。
实施例4
一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶60份、改质溶聚丁苯橡胶40份、碳黑5份、奈米级矽化合物50份、矽烷偶联剂4份、软化油10份、氧化锌3份、硬脂酸2.2份、防老剂3份、促进剂1份、硫磺1份。
实施例5
一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20份、改质溶聚丁苯橡胶80份、碳黑6份、奈米级矽化合物80份、矽烷偶联剂6.5份、软化油30份、氧化锌3份、硬脂酸2.2份、防老剂3份、促进剂1份、硫磺1.5份。
实施例6
一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶40份、改质溶聚丁苯橡胶60份、碳黑5份、奈米级矽化合物80份、矽烷偶联剂6.5份、软化油30份、氧化锌3.5份、硬脂酸2份、防老剂3.1份、促进剂1、硫磺1份。
实施例7
一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶60份、改质溶聚丁苯橡胶40份、碳黑5份、奈米级矽化合物80份、矽烷偶联剂6.5份、软化油30份、氧化锌3份、硬脂酸2份、防老剂3份、促进剂1份、硫磺1份。
上述实施例1至实施例6中各组分所占的重量份数对比如下表：
实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
高顺丁橡胶 20 40 60 20 40 60
改质溶聚丁苯橡胶 80 60 40 80 60 40
碳黑 5 5.5 5 6 5 5
奈米级矽化合物 50 50 50 80 80 80
矽烷偶联剂 4 4 4 6.5 6.5 6.5
软化油 10 10 10 30 30 30
氧化鋅 3.1 3 3 3 3.5 3
硬脂酸 2 2 2.2 2.2 2 2
防老剂 3.5 3 3 3 3.1 3
促进剂 1.2 1 1 1 1 1
硫磺 1 1 1 1.5 1 1
上述实施例1至实施例7中轮胎的制备过程如下：混炼在1.8升小型密炼机进行，分为三段炼胶，第一段炼胶首先将高顺丁橡胶、改质溶聚丁苯橡胶、奈米级矽化合物及矽烷偶联剂一同混入，并控制混炼温度在145～155℃之间，维持5分钟后卸料；第二段炼胶为在上述第一段的母炼胶中加入碳黑、软化油、氧化锌、硬脂酸及防老剂，卸料温度控制在140～150℃之间；第三段炼胶在滚筒上加入促进剂及硫磺。
新型轮胎采用上述实施例1至实施例7的配方所对应的轮胎性能参数对比如下：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轿车轮胎，包括轮胎本体，其特征在于，所述轮胎本体的胎面上设有中央沟槽，所述中央沟槽沿所述轮胎本体的周向延伸、并位于所述轮胎本体宽度方向上的中心位置；
所述中央沟槽的两侧均设有多条沿所述轮胎本体周向布置的弧形主排水沟槽，所述弧形主排水沟槽的一端与所述中央沟槽连通、另一端向所述轮胎本体的胎侧延伸，所述弧形主排水沟槽的宽度自靠近所述中央沟槽一端开始向另一端逐渐变宽；
相邻两所述弧形主排水沟槽之间形成花纹块，每个所述花纹块上均设有多条第一辅助排水沟槽，所述第一辅助排水沟槽相对于所述中央沟槽倾斜设置；
相邻两所述第一辅助排水沟槽之间形成花纹块单体，每个所述花纹块单体上均设有多条第二辅助排水槽，所述第二辅助排水槽与所述第一辅助排水沟槽或所述弧形主排水沟槽相互连通，所述第二辅助排水槽的宽度小于所述第一辅助排水沟槽的宽度。
2.根据权利要求1所述的轿车轮胎，其特征在于，位于所述中央沟槽两侧的所述弧形主排水沟槽相互错开设置，位于所述中央沟槽两侧的所有所述花纹块单体上均设有竖向设置的凹槽，所述凹槽与所述中央沟槽相互连通，所述凹槽与其相对侧的所述弧形主排水沟槽对应设置。
3.根据权利要求1或2所述的轿车轮胎，其特征在于，除位于所述轮胎本体两侧的所述花纹块单体外，其余所有所述花纹块单体上的所述第二辅助排水槽均与所述第一辅助排水槽平行设置、并与所述弧形主排水沟槽相互连通，所述第二辅助排水槽设置为阶梯式结构。
4.根据权利要求3所述的轿车轮胎，其特征在于，位于所述轮胎本体两侧的所述花纹块单体上的所述第二辅助排水槽设置为弧形、并与所述弧形主排水沟槽平行设置，弧形的所述第二辅助排水槽一端与所述第一辅助排水沟槽相互连通，另一端与外界连通。
5.根据权利要求4所述的轿车轮胎，其特征在于，位于所述轮胎本体两侧的所述花纹块单体上均设有胎侧排水沟槽，所述胎侧排水沟槽倾斜设置、且与所述第一辅助排水沟槽的倾斜方向相反；所述胎侧排水沟槽的两端与所述第二辅助排水槽相连通。
6.根据权利要求1所述的轿车轮胎，其特征在于，多条所述弧形主排水沟槽沿所述轮胎本体的周向环形阵列设置。
7.一种轿车轮胎配方，包括下列重量份数的组分：高顺丁橡胶20-60份、改质溶聚丁苯橡胶40-80份、碳黑5-6份、奈米级矽化合物50-80份、矽烷偶联剂4-6.5份、软化油10-30份、氧化锌3-3.5份、硬脂酸2-2.2份、防老剂3-3.5份、促进剂1-1.2份、硫磺1-1.5份。
8.如权利要求7所述的一种轿车轮胎配方，其特征在于：所述矽烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69或Si-75。
9.如权利要求8所述的一种轿车轮胎配方，其特征在于：高顺丁橡胶20份、改质溶聚丁苯橡胶80份、碳黑5份、奈米级矽化合物50份、矽烷偶联剂4份、软化油10份、氧化锌3.1份、硬脂酸2份、防老剂3.5份、促进剂1.2份、硫磺1份。
10.如权利要求8所述的一种轿车轮胎配方，其特征在于：高顺丁橡胶20份、改质溶聚丁苯橡胶80份、碳黑6份、奈米级矽化合物80份、矽烷偶联剂6.5份、软化油30份、氧化锌3份、硬脂酸2.2份、防老剂3份、促进剂1份、硫磺1.5份。
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