DE69701838T2 - Luftreifen - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Reifen, und insbesondere einen pneumatischen Reifen, der als hervorragender stollenloser Reifen eingesetzt wird, und der eine geringe Änderung des Anfahrverhaltens/ der Bremsfähigkeit und der Kontrollierbarkeit auf eis- und schneebedeckten Straßenoberflächen zwischen Beginn und Ende der Einsatzdauer des Reifens zeigt.
- In einem herkömmlichen pneumatischen Reifen wird die Fläche des Reifens, die mit den eis- oder schneebedeckten Straßenoberflächen in Kontakt steht, durch Verringerung der Härte der Lauffläche des Reifens erhöht, um die Anfahr- /Bremsfähigkeit und Kontrollierbarkeit des pneumatischen Reifens auf eis- oder schneebedeckten Straßenoberflächen zu erzielen. Speziell wird ein Polymer, das eine geringe Glasübergangstemperatur aufweist, in der Kautschukzusammensetzung der Lauffläche verwendet, ein Weichmacher zur Kautschukzusammensetzung der Lauffläche gefügt oder ein geschäumter Kautschuk in der Lauffläche eingesetzt. Für den Fall, dass ein geschäumter Kautschuk als Reifenlauffläche eingesetzt wird, wurde festgestellt, dass ein zufriedenstellendes Verhalten auf eis- oder schneebedeckten Straßenoberflächen am Ende der Einsatzdauer des Reifens nicht immer vorliegt, da die Kautschukzusammensetzung der Lauffläche während des Fahrens härtet und die Fläche, die mit den eis- oder schneebedeckten Straßenoberflächen in Kontakt steht, verringert wird, obwohl die Verringerung weniger deutlich ist als in einer Lauffläche, in der kein geschäumter Kautschuk eingesetzt wird. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 58-87138 ist offenbart, dass in einem herkömmlichen Reifen eine Kautschukzusammensetzung, die einen speziellen Vulkanisationsbeschleuniger und ein spezielles Antioxidationsmittel enthält, am Ende der Einsatzdauer eine Verbesserung hinsichtlich der Härtung unter Erwärmung, und hinsichtlich des Erscheinungsbildes des Reifens zeigt. Bezüglich eines Reifens, der eine geschäumte Lauffläche aufweist, und des Verhaltens eines Reifens, der eine geschäumte Lauffläche aufweist, auf Eis und Schnee, ist jedoch nichts erwähnt.
- EP-A-0 673 792 beschreibt einen pneumatischen Reifen, der eine geschäumte Kautschukschicht aufweist, die gute Bodenhaftungs- und Bremseigenschaften und eine gute Kontrollierbarkeit auf schneebedeckten, vereisten und nassen Straßenoberflächen aufweist. Der Festphasenkautschukanteil des geschäumten Kautschuks umfasst zusätzlich zu einem Vulkanisationsbeschleuniger, der mindestens einen Beschleuniger vom Thiazol- und Sulfenamidtyp einschließt, eine geeignete Menge Siliciumdioxid und Dienkautschuk.
- Als Hauptfaktor bezüglich des Härtens wurde die zusätzliche Vernetzungsreaktion erkannt, die durch Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger, die im Kautschuk verbleiben, verursacht wird. In der herkömmlichen Technologie wurde es als schwierig angesehen, die durch die zusätzliche Vernetzungsreaktion in der geschäumten Lauffläche eines Reifens verursachte Härtung zu unterdrücken, und zur Unterdrückung der Verschlechterung des Verhaltens am Ende der Einsatzdauer des Reifens sind keine Mittel bekannt.
- Da eine solche Verschlechterung des Verhaltens stattfindet, wurde bisher das Verhalten auf Eis oder Schnee am Ende der Einsatzdauer des Reifens durch eine weitere Verbesserung des Verhaltens zu Beginn des Einsatzes aufrechterhalten, um die Verschlechterung zu kompensieren. Zu diesem Zweck wird eine große Menge eines Polymers, das eine geringe Glasübergangstemperatur aufweist, wie Polybutadien, zur Verringerung der Härte zu Beginn des Einsatzes eingesetzt. Dieses Verfahren verursacht jedoch das Entstehen einer ungleichmäßigen Abnutzung am Ende der Einsatzdauer des Reifens und eine Abnahme der Fläche, die mit den vereisten und schneebedeckten Oberflächen in Kontakt steht, und das stellt einen weiteren Grund für die Verschlechterung des Verhaltens auf Eis oder Schnee am Ende der Einsatzdauer des Reifens dar.
- Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter den obengenannten Umständen mit der Aufgabe getätigt, die Härtung der Kautschukzusammensetzung der Lauffläche selbst am Ende der Einsatzdauer des Reifens durch Unterdrückung der zusätzlichen Vernetzungsreaktion zu unterdrücken und einen pneumatischen Reifen für den Einsatz als stollenloser Reifen zur Verfügung zu stellen, der eine hervorragende Anfahr- /Bremsfähigkeit und Kontrollierbarkeit am Ende der Einsatzdauer des Reifens aufweist.
- Durch Analyse des Härtungsphänomens geschäumter Kautschuke in den Laufflächen von Reifen wurde das neue Wissen erworben, das der Hauptfaktor, der das Härten verursacht, das zusätzliche Vernetzen, verursacht durch Schwefel, ist, und dass dieses zusätzliche Vernetzen mit dem Verhalten auf Eis und Schnee in Beziehung steht, und es wurde auf der Grundlage dieses Wissens entdeckt, dass die Probleme durch die nachstehend erklärten Mittel beseitigt werden können. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Entdeckung vollendet.
- Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen pneumatischen Reifen zur Verfügung, der eine Reifenlauffläche umfasst, worin eine geschäumte Kautschukschicht zumindest in dem Teil, der im wesentlichen mit der Straßenoberfläche in Kontakt steht, vorliegt, und die genannte geschäumte Kautschukschicht, die geschlossene Zellen aufweist, ein Ausdehnungsverhältnis von 2 bis 50% aufweist, und die feste Kautschukphase in der genannten geschäumten Kautschukschicht einen Vulkanisationsbeschleuniger, der durch eine der folgenden allgemeinen Formeln dargestellt wird, in einem Anteil von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente enthält:
- oder
- worin R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Atom oder eine Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, Alkylgruppen und Arylgruppen, darstellen, mit Ausnahme des Falles, in dem jeweils R¹ und R² gleichzeitig ein Wasserstoffatom darstellen.
- Das obige Ausdehnungsverhältnis Vs eines geschäumten Kautschuks kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
- Vs = {(ρ&sub0; - ρg) / (ρ&sub1; - ρg) - 1} · 100 (%) ...(1)
- worin ρ&sub1; die Dichte des geschäumten Kautschuks (g/cm³) darstellt, ρ&sub0; die Dichte des Anteils der festen Kautschukphase im geschäumten Kautschuk (g/cm³) darstellt, und ρg die Dichte des Gases, das in den Zellen des geschäumten Kautschuks enthalten ist, (g/cm³) darstellt.
- Der geschäumte Kautschuk ist aus einem Anteil einer festen Kautschukphase und Hohlräumen (geschlossenen Zellen), die durch den Anteil der festen Kautschukphase gebildet werden, d. h. Anteile eines Gases in den Zellen, zusammengesetzt.
- Die Dichte des Gases, das in den Zellen enthalten ist, ist sehr gering, d. h. im wesentlichen Null, und ist auch im Vergleich mit der Dichte des Anteils der festen Kautschukphase ρ&sub0; vernachlässigbar klein. Daher entspricht die Gleichung (1) im wesentlichen der folgenden Gleichung:
- Vs = (ρ&sub0;/ρ&sub1; - 1) · 100 (%) ...(2)
- Das Ausdehnungsverhältnis beträgt 2 bis 50%, bevorzugt 10 bis 40%. Wenn das Ausdehnungsverhältnis weniger als 2% beträgt, kann ein ausreichender Verbesserungseffekt des Verhaltens auf Eis oder Schnee nicht ausgebildet werden. Wenn das Ausdehnungsverhältnis 50% überschreitet, wird die Abriebbeständigkeit verringert, darüber hinaus wird die Fähigkeit des geschäumten Kautschuks, einen Spannungszustand abzubauen, verschlechtert, so dass eine Verringerung der sogenannten dauerhaften Verformungsbeständigkeit verursacht wird, und weiterhin ist es schwierig, während der Herstellung eine stabile Form zu erhalten.
- Der geschäumte Kautschuk, der in der Lauffläche des erfindungsgemäßen pneumatischen Reifens eingesetzt wird, wird durch Anwendung von Wärme und Druck auf eine Kautschukzusammensetzung, die ein Schäumungsmittel enthält, gemäß einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Reifens gebildet.
- Beispiele des Schäumungsmittels schließen Azoverbindungen wie Azodicarbonsäureamid und Azobisisobutyronitril; Nitrosoverbindungen wie Dinitrosopentamethylentetramin; und Sulfonylhydrazidverbindungen wie Benzolsulfonylhydrazid, Toluolsulfonylhydrazid, andere aromatische Sulfonylhydrazide, Derivate dieser Verbindungen und p,p'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid) ein. Unter diesen Verbindungen ist Dinitrosopentamethylentetramin im Hinblick auf die Kontrolle des Zelldurchmessers bevorzugt. Harnstoff kann z. B. als zusätzliches Schäumungsmittel eingesetzt werden.
- Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die Kombination eines Schäumungsmittels und des Vulkanisationsbeschleunigers, der in der vorliegenden Erfindung spezifiziert ist, der Zelldurchmesser und das Ausdehnungsverhältnis in der geschäumten Kautschukschicht in der Lauffläche auf optimale Werte eingestellt werden kann, und das Verhalten des Reifens, der die geschäumte Kautschukschicht aufweist, auf Eis oder Schnee verbessert werden kann.
- Es ist notwendig, dass der geschäumte Kautschuk 0,5 bis 5 Gewichtsteile eines Vulkanisationsbeschleunigers, der durch eine der oben erwähnten allgemeinen Formeln dargestellt wird, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukzusammensetzung in der festen Phase, umfasst. Wenn die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers weniger als 0,5 Gewichtsteile beträgt, ist die Wirkung der Unterdrückung der Härtung der Lauffläche gering, und eine Verschlechterung des Verhaltens am Ende der Einsatzdauer des Reifens kann nicht unterdrückt werden. Wenn der Vulkanisationsbeschleuniger in einer Menge, die 5 Gewichtsteile überschreitet, eingesetzt wird, wird kein weiterer Anstieg in der Wirkung festgestellt, und eine Menge, die größer als der obengenannte Bereich ist, ist aus ökonomischer Sicht auch nicht effektiv.
- In den obengenannten allgemeinen Formeln, die den Vulkanisationsbeschleuniger der vorliegenden Erfindung darstellen, stellen R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe dar, mit Ausnahme des Falles, in dem jeweils R¹ und R² gleichzeitig ein Wasserstoffatom darstellen. R¹ und R² stellen bevorzugt jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, oder eine Arylgruppe, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist, dar, und besonders bevorzugt stellen sie unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe oder eine Phenylgruppe dar.
- Beispiele des Vulkanisationsbeschleunigers schließen 2-Mercapto-4-methylbenzothiazol, 2-Mercapto-4-ethylbenzothiazol, 2-Mercapto-5-methylbenzothiazol, 2-Mercapto-5-ethylbenzothiazol, 2-Mercapto-6-methylbenzothiazol, 2-Mercapto-6-ethylbenzothiazol, 2-Mercapto-4,5-dimethylbenzothiazol, 2-Mercapto-4,5-diethylbenzothiazol, 2-Mercapto-4-phenylbenzothiazol, 2-Mercapto-5-phenylbenzothiazol, 2-Mercapto-6-phenylbenzothiazol, Bis(4-methylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(4-ethylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(5-methylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(5-ethylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(6-methylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(6-ethylbenzothiazolyl-2-)disulfid, Bis(4,5-dimethylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(4,5-diethylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(4-phenylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(5-phenylbenzothiazolyl-2)disulfid und Bis(6-phenylbenzothiazolyl-2)disulfid ein. Unter diesen Verbindungen sind Bis(monoalkylbenzothiazolyl-2)disulfide und 2-Mercaptomonoalkylbenzothiazole bevorzugt, und Bis(4-methylbenzothiazolyl-2)disulfid, Bis(5-methylbenzothiazolyl-2)disulfid, 2-Mercapto-4-methylbenzothiazol und 2-Mercapto-5-methylbenzothiazol sind besonders bevorzugt. Alle diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zweien oder mehreren eingesetzt werden.
- Das Verfahren zur Herstellung des Vulkanisationsbeschleunigers ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann der Vulkanisationsbeschleuniger einfach gemäß dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 49-93361 beschriebenen Verfahren und dergl. hergestellt werden.
- Im erfindungsgemäßen pneumatischen Reifen weist die Schicht aus geschäumten Kautschuk in der Laufschicht zu Beginn der Einsatzdauer des Reifens bevorzugt eine JIS-A-Härte von 65 oder weniger auf. Wenn die Härte 65 übersteigt, nimmt die Fläche, die mit vereisten oder schneebedeckten Straßenoberflächen in Kontakt steht, ab, so dass eine Verschlechterung des Verhaltens auf Eis oder Schnee zu Beginn der Einsatzdauer des Reifens verursacht wird.
- In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der festen Kautschukphase können Bestandteile, die im allgemeinen in Kautschukzusammensetzungen für Reifen eingesetzt werden, in geeigneter Weise in Kombination mit den obigen wesentlichen Bestandteilen in einem Bereich enthalten sein, in dem die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflusst wird. Solche Bestandteile schließen einen Kautschukbestandteil wie natürlichen Kautschuk, synthetische Kautschuke, wie Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Butylkautschuk (einschließlich halogeniertem Butylkautschuk) und Ethylen-Propylenkautschuk; einen verstärkenden Füllstoff wie Ruß oder Siliciumdioxid; Zinkoxid; Stearinsäure, Antioxidationsmittel; Wachse; Silankupplungsmittel; Öle und Vulkanisierungsmittel ein.
- Schwefel kann als Vulkanisierungsmittel eingesetzt werden. Die Menge des Vulkanisierungsmittels beträgt 0,1 bis 5 Gewichtsteile, bevorzugt 0,5 bis 2 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente. Wenn die Menge weniger als 0,1 Gewichtsteile beträgt, sind die Bruchfestigkeit und die Abriebbeständigkeit des vulkanisierten Kautschuks verringert. Wenn die Menge 5 Gewichtsteile übersteigt, geht die Kautschukelastizität verloren.
- Die erfindungsgemäße Kautschukzusammensetzung kann durch Mischen der Bestandteile unter Einsatz einer Mischvorrichtung, wie einer Walze, eines Innenmischers und eines Bambury-Mischers erhalten werden. Die Kautschukzusammensetzung wird nach der Formgebung und Vulkanisierung für eine Reifenlauffläche verwendet, und somit für den erfindungsgemäßen pneumatischen Reifen eingesetzt.
- Die Erfindung wird detaillierter durch die nachstehenden Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
- Verschiedene Messungen wurden gemäß den folgenden Verfahren durchgeführt.
- Ein Testreifen wurde an einen Personenkraftwagen, der einen Zylinderinhalt von 1.800 cm² aufwies, montiert, und das Auto wurde auf einer gewöhnlichen öffentlichen Straße über eine Entfernung von 500 km gefahren. Für den Test wurde, nachdem der Testreifen am Personenkraftwagen, der einen Zylinderinhalt von 1.800 cm² aufwies, montiert war, die Bremsstrecke auf Eis bei einer Außenlufttemperatur von -5ºC gemessen, indem die Bremse des Autos bei einer Geschwindigkeit von 20 km/h betätigt wurde. Das Ergebnis wird als Index mit Bezug auf den im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Wert, der auf 100 festgelegt wurde, ausgedrückt. Je höher der Wert ist, desto besser ist die Bremsfähigkeit.
- Ein Testreifen wurde an einen Personenkraftwagen, der einen Zylinderinhalt von 1.800 cm² aufwies, montiert, und das Auto wurde auf einer gewöhnlichen öffentlichen Straße über eine Entfernung von etwa 10.000 km über einen Zeitraum von etwa 6 Monaten gefahren. Der Bremstest auf Eis mit dem obigen Testreifen nach 10.000 km Fahrleistung wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie oben unter (1) beschrieben, durchgeführt. Das Ergebnis wird als Index mit Bezug auf den Wert zu Beginn der Einsatzdauer, der in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, und der auf 100 festgelegt wurde, ausgedrückt. Je höher der Wert ist, desto höher ist die Bremsfähigkeit.
- Die JIS-A-Härte wurde unter Einsatz des Typs A des gefederten Härtetesters gemäß JIS K-6301-1995 an 5 zufällig ausgewählten Stellen der Lauffläche des Testreifens gemessen, und der Durchschnitt der erhaltenen Werte wurde verwendet.
- Die Bestandteile wurden gemäß den in Tabelle 1 gezeigten Formulierungen vermischt. Unter Einsatz der erhaltenen Kautschukzusammensetzungen für die Laufflächen wurden stollenlose Reifen, die eine Größe von 185/70R14 aufwiesen, hergestellt, und die physikalischen Eigenschaften des geschäumten Kautschuks wurden gemessen. Auf diese Reifen wurde ein Innendruck von 0,2 MPa gepresst, und die Bremsfähigkeit der Reifen auf Eis wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
- *1: ISAF
- *2: CZ: N-Cyclohexyl-2-benzothiazyl-1-sulfenamid
- *3: DM: Dibenzothiazyldisulfid
- *4: DNPT: Dinitrosopentamethylentetramin
- *5: 4M-DM: Bis(4-methylbenzothiazolyl-2)disulfid
- *6: 5M-DM: 5M-DM: Bis(5-methylbenzothiazolyl-2)disulfid
- *7: N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin
- Polybutadienkautschuk: BR01 (Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.)
- Wie in Tabelle 1 gezeigt, konnte in den erfindungsgemäßen pneumatischen Reifen, die als stollenlose Reifen eingesetzt wurden, die Verschlechterung des Verhaltens auf Eis und. Schnee am Ende der Einsatzdauer des Reifens im Vergleich zum Verhalten auf Eis und Schnee zu Beginn der Einsatzdauer des Reifens unterdrückt werden. Wie aus dem Vergleichsbeispiel ersehen werden kann, zeigte der pneumatische Reifen, der ohne Einsatz des in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Vulkanisationsbeschleunigers hergestellt wurde und als stollenloser Reifen eingesetzt wurde, eine Verschlechterung im Verhalten auf Eis oder Schnee am Ende der Einsatzdauer des Reifens im Vergleich zum Verhalten auf Eis und Schnee zu Beginn der Einsatzdauer des Reifens.
- Der erfindungsgemäße pneumatische Reifen weist die hervorragende Wirkung auf, dass die Verschlechterung des Verhaltens auf vereisten oder schneebedeckten Oberflächen am Ende der Einsatzdauer des Reifens im Vergleich zum Verhalten zu Beginn der Einsatzdauer des Reifens durch den Einsatz der obigen Zusammensetzung unterdrückt werden kann.
Claims (9)
1. Pneumatischer Reifen, umfassend eine Reifenlauffläche,
worin zumindest in dem Teil, der im wesentlichen mit
der Straßenoberfläche in Kontakt steht, eine geschäumte
Kautschukschicht vorliegt, und worin die genannte
geschäumte Kautschukschicht, die geschlossene Zellen
aufweist, ein Ausdehnungsverhältnis von 2% bis 50%
aufweist, und die feste Kautschukphase in der genannten
geschäumten Kautschukschicht einen
Vulkanisationsbeschleuniger, dargestellt durch eine der
folgenden allgemeinen Formeln, in einer Menge von 0,5
bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des
Kautschukbestandteils enthält:
oder
worin R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander ein Atom
oder eine Gruppe, ausgewählt aus einer Gruppe,
bestehend aus einem Wasserstoffatom, Alkylgruppen und
Arylgruppen, darstellen, mit Ausnahme des Falles, dass
jeweils R¹ und R² gleichzeitig ein Wasserstoffatom
darstellen.
2. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 1, worin die
Alkylgruppe, die in der allgemeinen Formel durch R¹ und
R² dargestellt wird, aus Alkylgruppen, die 1 bis 6
Kohlenstoffatome aufweisen, ausgewählt wird.
3. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 2, worin die
Alkylgruppe eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe
ist.
4. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 1, worin die
Arylgruppe, die in der allgemeinen Formel durch R¹ und
R² dargestellt wird, aus Arylgruppen, die 6 bis 10
Kohlenstoffatome aufweisen, ausgewählt wird.
5. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 4, worin die
Arylgruppe eine Phenylgruppe ist.
6. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 1, worin der
Vulkanisationsbeschleuniger mindestens ein Typ,
ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus
Bis(monoalkylbenzothiazolyl-2)disulfiden und
2-Mercapto-monoalkylbenzothiazolen ist.
7. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 6, worin das
Bis(monoalkylbenzothiazolyl-2)disulfid mindestens ein
Typ, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Bis(4-
methylbenzothiazolyl-2)disulfid und
Bis(5-methylbenzothiazolyl-2)disulfid ist.
8. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 6, worin das
2-Mercapto-monoalkylbenzothiazol mindestens ein Typ,
ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus 2-Mercapto-
4-methylbenzothiazol und 2-Mercapto-5-
methylbenzothiazol ist.
9. Pneumatischer Reifen gemäß Anspruch 1, worin die JIS-A-
Härte (gemäß JIS K-6301-1995) der Schicht aus
geschäumten Kautschuk in der Lauffläche zu Beginn der
Einsatzdauer des Reifens 65 oder weniger beträgt.
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