CN115519932A - 一种非充气轮胎轮辐及应用该轮辐的非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明属于非充气轮胎技术领域，具体涉及一种非充气轮胎轮辐，包括若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组；其特征在于，所述轮辐单元组包括第一支撑件以及嵌套于所述第一支撑件上的第二支撑件；且所述第一支撑件和所述第二支撑件的端部上凸设有支撑体，用于在轮辐承受载荷时，与相邻的支撑件或轮辐单元组相抵，以增强轮辐整体的刚性和载荷强度、提高轮辐整体的稳定性。本发明提供了一种非充气轮胎轮辐，可增强轮辐整体的刚性和承载强度，可有效的减缓轮辐因受力而产生形变的程度，从而有效的提高轮辐整体的稳定性。本发明还提供了一种应用该非充气轮胎轮辐组装而成的非充气轮胎。

Description

一种非充气轮胎轮辐及应用该轮辐的非充气轮胎

技术领域

本发明属于非充气轮胎技术领域，具体涉及一种非充气轮胎轮辐及应用该轮辐的非充气轮胎。

背景技术

近年来，随着车辆速度的提高，行驶环境的扩展以及人们对安全性要求的提高，传统充气轮胎的局限性逐步显现出来，如需要维持合适的内部空气压力、需要进行定期维护、制造工艺复杂、易爆胎，且爆胎后可能引发一系列致命事故；因此，非充气轮胎应运而生。

非充气轮胎为结构承载轮胎，其结构一般包括轮毂、轮辐和外胎面；除了对与地面接触的外胎面有刚度和强度的要求之外，轮辐的设计是影响非充气轮胎性能的最关键部分之一，连接外胎面和轮毂的轮辐一方面需要将载荷传递给胎面和轮毂，同时自身也需要承载一部分载荷，另一方面还需要和充气轮胎的内部气压类似，为轮胎提供支撑、减震、抗冲击之用。轮辐的设计多种多样，包括机械弹性环、负泊松比结构的V形支撑体结构、正六边形3D打印的热塑性聚氨酯材料以及弹性金属网面等，其中，应用最广泛的是V形支撑体结构。

现有技术中，轮辐中依次嵌套的V形支撑体结构一般为两侧边厚度一致的设计，当轮辐承受载荷时，V形支撑体结构的两侧边会产生较大的形变，直至其与相邻V形支撑体结构的两侧边相抵，因此，轮辐的刚度和支撑载荷主要由V形支撑体结构的中间连接部分来决定，不仅整体的刚度和承载强度受限，而且轮辐整体的抗形变能力和稳定性也较差，由此制备而成的非充气轮胎的安全性、稳定性和舒适性也同样会受影响。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种非充气轮胎轮辐，通过若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组组装而成；其中，轮辐单元组包括第一支撑件以及嵌套于第一支撑件上的第二支撑件，且第一支撑件和第二支撑件的端部上凸设有支撑体；当轮辐承受载荷时，第一支撑件的两端部往中部发生弹性弯曲变形，此时位于第一支撑件端部的支撑体，会与嵌套于第一支撑件上的第二支撑件相抵，以增强轮辐整体的刚性和承载强度，可有效的减缓轮辐因受力而产生形变的程度，从而有效的提高轮辐整体的稳定性。本发明还提供了一种应用该非充气轮胎轮辐组装而成的非充气轮胎，不仅可有效的提高轮胎整体的刚性和承载强度，增强轮胎的抗形变能力，而且可有效的提高轮胎整体的稳定性，使乘坐者拥有更舒适、更安全的乘坐体验。

本发明所要达到的技术效果通过以下技术方案来实现：

本发明中的非充气轮胎轮辐，包括若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组；其中，所述轮辐单元组包括第一支撑件以及嵌套于所述第一支撑件上的第二支撑件；且所述第一支撑件和所述第二支撑件的端部上凸设有支撑体，用于在轮辐承受载荷时，与相邻的支撑件或轮辐单元组相抵，以增强轮辐整体的刚性和载荷强度、提高轮辐整体的稳定性。

作为其中的一种优选方案，所述支撑体包括承受第一载荷时与相邻支撑件的端部进行抵压的第一抵压部，以及承受第二载荷时与相邻支撑件的中部抵压的第二抵压部；其中第二载荷大于第一载荷。

作为其中的一种优选方案，所述第一抵压部为凸设于支撑件端部的弧形凸起结构或波浪形凸起结构。

作为其中的一种优选方案，所述第二抵压部与所述第一抵压部过渡连接，凸设于支撑件上的高度低于所述第一抵压部的高度。

作为其中的一种优选方案，所述支撑体为截面呈四边形结构或五边形结构的柱状支撑体。

作为其中的一种优选方案，所述支撑体远离支撑件中部的一角上开设有凹槽。

作为其中的一种优选方案，所述支撑体邻近轮胎胎心一侧的截面积小于远离轮胎胎心一侧的截面积。

作为其中的一种优选方案，所述第一支撑件和第二支撑件的中部设有结合体，用于在轮辐承受载荷时，减缓轮辐受力变形的程度。

作为其中的一种优选方案，所述结合体的截面为扇形结构、三角形结构、四边形结构或五边形结构。

作为其中的一种优选方案，所述第一支撑件和第二支撑件的中部包裹有鼻部增强部，用于进一步增强轮辐整体的刚性和抗弯曲强度。

作为其中的一种优选方案，所述第一支撑件和第二支撑件的截面呈V形结构、弧形结构或弓形结构。本发明中的非充气轮胎，包括如上所述的非充气轮胎轮辐，用于为非充气轮胎提供支撑和缓冲；轮毂，设于所述非充气轮胎轮辐的内圆周面一侧上，用于实现非充气轮胎整体与车轴的连接；以及外胎面，连于所述非充气轮胎轮辐外圆周面一侧上，用于实现非充气轮胎轮辐的进一步连接，以及对非充气轮胎轮辐的保护。

综上所述，本发明至少具有以下有益之处：

1、本发明的非充气轮胎轮辐，通过若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组组装而成；其中，轮辐单元组包括第一支撑件以及嵌套于第一支撑件上的第二支撑件，且第一支撑件和第二支撑件的端部上凸设有支撑体，当轮辐承受载荷时，支撑体会与相邻的支撑件或轮辐单元组相抵，不仅可有效的增强轮辐整体的刚性和承载强度，而且可有效的提高轮辐的抗形变能力和稳定性。

2、本发明的非充气轮胎轮辐，在压缩的过程中，可有效的减少对粘接面的拉拔作用，大大的降低轮辐粘接面因拉拔效应而导致粘接失效的可能性，从而进一步有效的提高轮辐与轮胎其余部件连接的稳定性，进而提高轮胎的寿命。3、本发明的非充气轮胎，利用上述的非充气轮胎轮辐与轮毂和外胎面组装而成，不仅可有效的提高轮胎整体的刚性和承载强度，增强轮胎的抗形变能力，而且可有效的提高轮胎整体的稳定性，使乘坐者拥有更舒适、更安全的乘坐体验。

附图说明

图1是本发明实施例中轮辐单元组的结构示意图(非充气轮胎轮辐承受较小载荷时)；

图2是本发明实施例中轮辐单元组的结构示意图(非充气轮胎轮辐承受较大载荷时)；

图3是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(支撑体为弧形分体结构)；

图4是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(支撑体为波浪形分体结构)；

图5是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(截面呈四边形结构的柱状支撑体)；

图6是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(截面呈五边形结构的柱状支撑体)；

图7中(a)是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(结合体为扇形结构)；

图7中(b)是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(结合体为三角形结构)；

图7中(c)是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(结合体为四边形结构)；

图7中(d)是本发明实施例中第一支撑件和第二支撑件的结构示意图(结合体为五边形结构)；

图8是本发明实施例中非充气轮胎的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一较佳实施例中的非充气轮胎轮辐10，包括若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组；请参阅附图1和2，轮辐单元组包括第一支撑件11以及嵌套于第一支撑件11的上的第二支撑件12，且第一支撑件11和第二支撑件12的端部上凸设有支撑体111；当轮辐承受载荷时，第一支撑件11的两端部往中部发生弹性弯曲变形，此时位于第一支撑件11端部上的支撑体111，会与嵌套于第一支撑件11上的的第二支撑件12相抵，以抵抗轮辐的变形，不仅可有效的降低轮辐因受力而产生形变的程度，而且可有效的增强轮辐整体的刚性和载荷强度，从而提高轮辐整体的稳定性。

第一支撑件11和第二支撑件12均包括弹性支撑体，以及包裹于弹性支撑体外部的纤维树脂复合层；由于第一支撑件11和第二支撑件12为轮辐的主体部分，用于承受轮辐的大部分载荷，起主要的支撑作用，因此，在作为第一支撑件11和第二支撑件12主体的弹性支撑体外部包裹纤维树脂复合层，可有效的增强弹性支撑体的抗弯刚度，使第一支撑件11和第二支撑件12在一定范围内可以弹性弯曲，起到良好的支撑、承载作用。优选地，纤维树脂复合层的纤维为玻璃纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、芳纶、芳香族聚酯纤维、高强聚乙烯纤维中的一种或几种；纤维树脂复合层的树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或几种。进一步优选地，纤维树脂复合层的纤维为玻璃纤维和芳香族聚酯纤维加捻后得到的连续纤维，纤维树脂复合层的树脂为环氧树脂；具体地，将玻璃纤维和芳香族聚酯纤维加捻后得到的混合纤维浸渍到环氧树脂中，充分浸渍后经过塑形孔，通过热固化的方式即可得到最终的纤维树脂复合材料；其中，玻璃纤维和芳香族聚酯纤维加捻后得到混合纤维的密度为1200tex，塑形孔用于限定纤维树脂复合材料的截面，具体的形状和尺寸可根据实际的需要进行选定，在此不作限定；纤维树脂复合材料中纤维的重量分数为60-80wt％，纤维树脂复合材料的拉伸断裂伸长率为3-6％。

进一步地，第一支撑件11和第二支撑件12的截面呈V形结构、弧形结构或弓形结构，折弯型的结构设计不仅能有效的保证相邻支撑件间相互嵌套的稳定性，而且当支撑件受力时，能有效的保证支撑件的两端部朝着支撑件的同一侧发生形变，进一步提高轮辐整体的稳定性。在此，第一支撑件11和第二支撑件12的具体结构不作限定，可根据产品的实际需要进行设计，只要能实现对非充气轮胎的弹性支撑即可。

请进一步参阅附图3，支撑体111包括承受第一载荷时与相邻支撑件的端部进行抵压的第一抵压部101，以及承受第二载荷时与相邻支撑件的中部抵压的第二抵压部102，其中，第二载荷大于第一载荷；优选地，第一抵压部101为凸设于支撑件端部的弧形凸起结构，第二抵压部102与第一抵压部101过渡连接，凸设于支撑件上的高度低于第一抵压部101的高度。当轮辐承受载荷时，较高的第一抵压部101首先与相邻嵌套于其上的支撑件的端部相抵(如附图1所示)，为轮胎提供支撑，由于第一抵压部101的弧形凸起结构，因此当其与相邻的支撑件的端部相抵时，两相邻支撑件的受力接触点会沿着第一抵压部101顶端移动，可有效的避免轮辐粘接面处受到较大的拉应力，防止轮辐粘接面处因受拉应力而断裂；当轮辐继续承受更大载荷时，第二抵压部102会继续与相邻支撑件的中部相抵(如附图2所示)，为轮胎提供进一步的支撑，因此，支撑体111不同高度凸起，且较高凸起为弧形的设计，可使轮辐在压缩过程中有效的减少对粘接面的拉拔作用，大大的降低轮辐粘接面因拉拔效应而导致粘接失效的可能性，从而进一步有效的提高轮辐与轮胎其余部件连接的稳定性。

进一步地，由于轮辐邻近轮胎胎心一侧上的直径一般较小、远离轮胎胎心一侧上的直径一般较大，因此，优选支撑体111邻近轮胎胎心一侧的截面积小于远离轮胎胎心一侧的截面积，可轮辐以及轮胎整体的设计相适配，有效的保证轮辐整体的稳定性。而且支撑体111与轮毂的连接端面为弧心与支撑的中部分别位于连接端面两侧上的凹弧面结构,支撑体111与外胎面的连接端面为弧心与支撑的中部位于连接端面同一侧上的凸弧面结构，可使轮辐与轮毂的外圆周面，以及外胎面的内圆周面紧密的结合，进一步有效的提高轮辐整体的稳定性。

实施例2：

本实施例中的非充气轮胎轮辐10与实施例1相同，均包括若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组；请参阅附图1和2，轮辐单元组包括第一支撑件11以及嵌套于第一支撑件11上的第二支撑件12，且第一支撑件11和第二支撑件12的端部上凸设有支撑体111；其主要区别在于：

请进一步参阅附图4，支撑体111包括承受第一载荷时与相邻支撑件的端部进行抵压的第一抵压部101，以及承受第二载荷时与相邻支撑件的中部抵压的第二抵压部102，其中，第二载荷大于第一载荷；优选地，第一抵压部101为凸设于支撑件端部的波浪形凸起结构，第二抵压部102与第一抵压部101过渡连接，凸设于支撑件上的高度低于第一抵压部101的高度。当轮辐承受载荷时，较高的第一抵压部101首先与相邻的嵌套于其上的支撑件的端部相抵，为轮胎提供支撑，当继续承受更大载荷时，第二抵压部102继续与相邻的支撑件的中部相抵，为轮胎提供进一步的支撑，由于承受载荷时，波浪形凸起结构的相邻凸起之间存在间隙，因此，轮辐在压缩过程中具有一定的形变空间，可有效的减少对粘接面的拉拔作用，大大的降低轮辐粘接面因拉拔效应而导致粘接失效的可能性，从而进一步有效的提高轮辐与轮胎其余部件连接的稳定性。

实施例3：

本实施例中的非充气轮胎轮辐10与实施例1相同，均包括若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组；请参阅附图1和2，轮辐单元组包括第一支撑件11以及嵌套于第一支撑件11上的第二支撑件12，且第一支撑件11和第二支撑件12的端部上凸设有支撑体111；其主要区别在于：

支撑体111为截面呈四边形结构(如附图5所示)或五边形结构(如附图6所示)的柱状支撑体，可使支撑件与轮毂和外胎面结合的部分较宽，有效的提高轮辐整体与轮毂和外胎面结合的稳定性。优选地，支撑体111远离支撑件中部的一角上开设有凹槽，不仅可有效的减少支撑体111整体的大小，而且可有效的减少轮辐在压缩过程中对粘接面的拉拔作用，大大的降低轮辐粘接面因拉拔效应而导致粘接失效的可能性，从而进一步有效的提高轮辐与轮胎其余部件连接的稳定性。

实施例4：

本实施例中的非充气轮胎轮辐10在实施例1-3任一实施例的基础上，对第一支撑件11和第二支撑件12进行进一步设计，其设计如下：

请参阅附图1-6，第一支撑件11和第二支撑件12的中部设有结合体112，在轮辐承受载荷时，第一支撑件11和第二支撑件12的两端部往中部发生弹性弯曲变形，当支撑件变形至一定程度时，其中部往往会承受较大的载荷，因此在支撑件的中部加设结合体112，可有效的提高支撑件的结构刚性和结构强度，从而减缓轮辐因受力而产生变形的程度，进一步有效的提高轮辐整体的稳定性。结合体112的截面为邻近支撑件折弯处的厚度，大于远离支撑件折弯处的厚度的扇形结构(如附图7中(a)所示)、三角形结构(如附图7中(b)所示)、四边形结构(如附图7中(c)所示)或五边形结构(如附图7中(d)所示)，可使非充气轮胎轮辐10同时适应压缩和拉伸两种情况；优选地，结合体112中部为向支撑件中部一侧凸出的设计，当非充气轮胎轮辐10是预压缩装载到轮胎中时，结合体112中部较厚的设计，可以在压缩的时候提供更大的压缩力，当非充气轮胎轮辐10是预拉伸装载到轮胎中时，结合体112中部凸出的设计，与中部凹进去的设计相比，可以承受更大的拉伸应变，避免在拉伸的过程中支撑件的侧边产生较大的变形。

考虑到轮胎行驶过程中的稳定性和舒适性，结合体112和支撑体111选用为模量低于第一支撑件11和第二支撑件12的聚氨酯材料、橡胶材料、聚酰胺树脂材料或聚酯材料；优选地，结合体112和支撑体111的拉伸模量为4-20MPa。

实施例5：

本实施例中的非充气轮胎轮辐10在实施例1-4任一实施例的基础上，对第一支撑件11和第二支撑件12进行进一步设计，其设计如下：

请参阅附图1-6，第一支撑件11和第二支撑件12的中部包裹有鼻部增强膜113，在轮辐承受载荷时，鼻部增强膜113的设置可进一步有效的提高支撑件整体的拉伸强度，从而有效的提高轮辐整体的承载力，进一步减缓轮辐因受力而产生变形的程度，更进一步有效的提高轮辐整体的稳定性。优选地，鼻部增强膜113包括包裹于支撑件中部上的弹性膜体，以及穿设于弹性膜体上的帘线，其中，帘线为聚酯纤维、人造丝、芳香族聚酰胺、尼龙、棉中的一种或几种；帘线的长度、数量、直径、排布方式和排列密度可以根据轮辐的不同承载性能进行调整；同样的，帘线的层数也可根据轮辐的不同需求设计为一层或多层，且当帘线的层数为一层以上时，至少有一层需定位在轮胎的径向方向上。

实施例6：

请参阅附图8，本实施例中的非充气轮胎，包括实施例1-5中的任一非充气轮胎轮辐10、设于非充气轮胎轮辐10的内圆周面一侧上的轮毂20，以及连于非充气轮胎轮辐10外圆周面一侧上的外胎面30；其中，非充气轮胎轮辐10用于为非充气轮胎提供支撑和缓冲，轮毂20用于实现非充气轮胎整体与车轴的连接，外胎面30用于实现非充气轮胎轮辐10的进一步连接，以及对非充气轮胎轮辐10的保护。

本实施例中的非充气轮胎，利用实施例1-5中的任一非充气轮胎轮辐10与轮毂20和外胎面30组装而成，不仅可有效的提高轮胎整体的刚性和承载强度，增强轮胎的抗形变能力，而且可有效的提高轮胎整体的稳定性，使乘坐者拥有更舒适、更安全的乘坐体验。

从上述实施例的技术方案可以看出，本发明提供了一种非充气轮胎轮辐，不仅具有良好的刚性和承载强度，而且具有良好的抗形变能力和稳定性。本发明还提供了一种应用该非充气轮胎轮辐组装而成的非充气轮胎，不仅可有效的提高轮胎整体的刚性和承载强度，增强轮胎的抗形变能力，而且可有效的提高轮胎整体的稳定性，使乘坐者拥有更舒适、更安全的乘坐体验。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种非充气轮胎轮辐，包括若干沿着轮胎周向方向依次设置的轮辐单元组；其特征在于，所述轮辐单元组包括：

第一支撑件以及嵌套于所述第一支撑件上的第二支撑件；

且所述第一支撑件和所述第二支撑件的端部上凸设有支撑体，用于在轮辐承受载荷时，与相邻的支撑件或轮辐单元组相抵，以增强轮辐整体的刚性和载荷强度、提高轮辐整体的稳定性。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述支撑体包括承受第一载荷时与相邻支撑件的端部进行抵压的第一抵压部，以及承受第二载荷时与相邻支撑件的中部抵压的第二抵压部；其中第二载荷大于第一载荷。

3.根据权利要求2所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述第一抵压部为凸设于支撑件端部的弧形凸起结构或波浪形凸起结构。

4.根据权利要求2所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述第二抵压部与所述第一抵压部过渡连接，凸设于支撑件上的高度低于所述第一抵压部的高度。

5.根据权利要求1所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述支撑体为截面呈四边形结构或五边形结构的柱状支撑体。

6.根据权利要求5所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述支撑体远离支撑件中部的一角上开设有凹槽。

7.根据权利要求1所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述支撑体邻近轮胎胎心一侧的截面积小于远离轮胎胎心一侧的截面积。

8.根据权利要求1所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述第一支撑件和第二支撑件的中部设有结合体，用于在轮辐承受载荷时，减缓轮辐受力变形的程度。

9.根据权利要求8所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述结合体的截面为扇形结构、三角形结构、四边形结构或五边形结构。

10.根据权利要求1所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述第一支撑件和第二支撑件的中部包裹有鼻部增强膜，用于进一步增强轮辐整体的刚性和抗弯曲强度。

11.根据权利要求1所述的非充气轮胎轮辐，其特征在于，所述第一支撑件和第二支撑件的截面呈V形结构、弧形结构或弓形结构。

12.一种非充气轮胎，其特征在于，包括：

如权利要求1-11任一所述的非充气轮胎轮辐，用于为非充气轮胎提供支撑和缓冲；

轮毂，设于所述非充气轮胎轮辐的内圆周面一侧上，用于实现非充气轮胎整体与车轴的连接；

以及外胎面，连于所述非充气轮胎轮辐外圆周面一侧上，用于实现非充气轮胎轮辐的进一步连接，以及对非充气轮胎轮辐的保护。

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