JP2006069283A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】急激な剛性差を減少させて耐久性を向上する空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】この空気入りタイヤ１は、トレッド部５のタイヤ径方向内側にあるカーカス層２の外周側に、コードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材６を有する。当該環状コア材６の周りには、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻される。上記ループベルト層７のタイヤ半径方向外側には、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層８を有する。上記環状コア材６のコード、またはループベルト層７に用いられるコードは、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるような部材（ハイエロンゲーションコード）とするのがよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤ断面におけるいわゆるベルト層に工夫を加えることにより耐久性を向上させる空気入りタイヤに関するものである。

従来、重荷重用の空気入りタイヤでは、カーカスのタイヤ半径方向外側を３枚ベルトや４枚ベルトで引き締め補強する構造が一般的となっている。しかし、中には、単純にベルト層を重ねて補強するのではなく、タイヤ周方向に対して角度をもったコードをコアとなるベルトの周りに螺旋状に巻き付けるタイプのものもある（例えば、特許文献１〜５）。これらは、ユニフォミティ向上や、高速耐久性向上を図るという特徴がある。

特開昭５３−２２２０５号公報 特開昭６０−２５５５０４号公報 特開２０００−２８０７１０号公報 特開平１１−１３９１１１号公報 特開平８−２８２２１０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、螺旋状にコードを巻いて補強するので、そうでない場合に比べれば強さという点で耐久性は向上するが、強固に巻くことによってベルト構造体全体のしなやかさは失われてしまう。つまり、ベルト構造とその他のゴム部分とで強度が著しく異なってしまうので、その境界部分からベルト層が劣化してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ベルトおよびベルト周辺構造に工夫を加えることにより、ベルト構造にしなやかさをも持たせ、更なる耐久性向上を図る空気入りベルトを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る空気入りタイヤは、トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるコードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、前記環状コア材の周りに、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻されるループベルト層と、前記ループベルト層のタイヤ径方向外側に、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層と、を有するようにしたものである。

また、請求項２に係る空気入りタイヤは、トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、コードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、前記環状コア材の回りに、引張り荷重１５０〜２００Ｎを負荷させたときの伸びが２．０〜３．５％となるコード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻されるループベルト層と、前記ループベルト層のタイヤ径方向外側に、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層と、を有するようにしたものである。

また、請求項３に係る空気入りタイヤは、トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるコードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、前記環状コア材の回りに、引張り荷重１５０〜２００Ｎを負荷させたときの伸びが２．０〜３．５％となるコード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻されるループベルト層と、前記ループベルト層のタイヤ径方向外側に、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層と、を有するようにしたものである。

上記発明は、環状コア材、ループベルト層を構成するコード、または双方のコードを適切な大きさの伸びを有するものとして、ベルト端部においてベルト部とゴム部との急激な剛性差を減少させる。これにより、ベルト構造自体の頑丈さを保ちつつ、走行時のタイヤの変形に当該ベルト構造が追従しやすくなり、全体としてベルト部の耐久性の向上が可能となる。

また、請求項４に係る空気入りタイヤは、トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるコードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、前記環状コア材の回りに、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対する角度を変えながら螺旋巻きされるループベルト層と、を有するようにしたものである。

また、請求項５に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤにおいて、前記ループベルト層は、タイヤ幅方向における端部と中央部とで前記角度が変わり、タイヤ周方向に対する当該端部の角度は、当該中央部の角度よりも大きくしたものである。

また、請求項６に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤにおいて、前記ループベルト層は、前記環状コア材の回りに、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対する角度を変えながら螺旋巻きされるようにしたものである。

ループベルト層を構成するコードの巻き付け角度を変化させると、当該ループベルト層の所定の位置で、ベルト剛性の大小を変化させることができる。これを利用すると、中央部よりも端部において、剛性を相対的に小さくすることができ、ベルト部とその周りのゴム部との剛性の急激な差を緩和することができる。

また、請求項７に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤにおいて、前記ループベルト層のタイヤ幅方向端部であって少なくとも外側表面に有機繊維から成る補強層を配置したものである。

また、請求項８に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤにおいて、前記ループベルト層のタイヤ幅方向端部を覆うゴムを周囲のゴムよりもモジュラスを高くしたものである。

ループベルト端部に、有機繊維から成る補強層を設けると、ベルト部とその周りのゴム部との剛性の急激な差を緩和することができる。また、タイヤ幅方向端部を覆うゴムを周囲のゴムよりもモジュラスを高くすると、劣化や破損しやすいベルト部端部において、段階的に剛性が変化することになり、剛性の急激な差を緩和することができる。

また、請求項９に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤにおいて、前記環状コア層の幅を前記ループベルト層の幅の７０〜１００％としたものである。

環状コア層の幅を前記ループベルト層の幅よりも小さな所定の大きさにすると、ベルト層の端部で剛性が相対的に小さくなり、ベルト部とその周りのゴム部との剛性の急激な差を緩和することができる。

本発明にかかる空気入りタイヤは、ベルト層端部とゴム部との剛性差を減少させることで、ベルト層に強さとしなやかさを併せ持たせることで、耐久性を向上させることができる。

以下に、本発明にかかる空気入りタイヤの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施例１に係る空気入りタイヤを示す断面分解図である。この空気入りタイヤ１は、トレッド部５のタイヤ径方向内側にあるカーカス層２の外周側に、コードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材６を有する。この環状コア材６は、コードそのものでもよいし、ゴム被覆されたものでもよい。そして、当該環状コア材６の周りには、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻される。これをループベルト層７と称する。当該所定角度は、１５度〜４０度とする。したがって、当該ループベルト層７は、環状コア材６の表と裏でコードが交差するように形成される。

上記ループベルト層７のタイヤ半径方向外側には、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層８を有する。これは、タイヤ走行時にゴム部４を通じてタイヤ内部に発生する外部応力に対抗するために用いられ、ループベルト層７の耐外傷性を向上させる。なお、上記所定角度は、１５度〜４０度とするのがよい。

図２−１は、この発明の実施例１に係る空気入りタイヤの構成を示す断面図である。図１で説明したように、断面でみると、この空気入りタイヤは、内側からカーカス層２、環状コア材６の周りを螺旋状に巻いたループベルト層７、保護ベルト層８、およびゴム部４（トレッド５）の順に重ねられる。

上記環状コア材６のコードは、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるような部材（ハイエロンゲーションコード）とするのがよい。これは、カーカスを締め付ける効果と同時にしなやかさをも併せ持たせるためである。また、ループベルト層７に用いられるコードも、同じく、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるような部材にするとよい。これらの部材は、環状コア材６、ループベルト層７のどちらか一方に適用してもよいし、両方に適用してもよい。

図２−２は、環状コア層の幅を変化させたときの空気入りタイヤを示す断面図である。
この空気入りタイヤは、環状コア層６の幅をａ、ループベルト層７の幅をｂとしたときに、ａがｂの７０〜１００％としたものである。このように、環状コア層６の幅をループベルト層７の幅に比べて小さくすると、当該ループベルト層７の端部において、剛性が減少する。そして、このことによって剛性の大きなループベルト層７から相対的に剛性の小さなゴム部４へ剛性が急激に変化することを防止することができる。

図７は、この実施例１におけるサイズ２７５／７０Ｒ２２．５の空気入りタイヤの効果を調べた結果を示す表である。実験は、ドラム径１７００ｍｍでＪＡＴＭＡ規定の内圧・荷重で、５０ｋｍ／ｈｒ毎加速してタイヤが破壊するまで行う方法をとった。評価は、比較例１の走行距離を１００としたときの指数で行い、数値が大きい方が優れていることを示す。この表の実験例１を見ると明らかなように、環状コア材のコードを、その伸びが引張り荷重１５０〜２００Ｎ時に２％となるような大きさとなる部材とすると、従来のベルト構造を有する比較例１に比べてベルト耐久性が向上する。

これは、ループベルト構造の芯となる環状コア材が強固すぎると、タイヤの変形に対し追従しきれず、伸び率を大きくしてベルト構造体がある程度しなやかに追従させることができれば、タイヤの耐久性を向上させることができることを示している。また、これにより、成形、加硫時においてリフトに追従しやすくなるという効果も生ずる。また、接地踏面での環状コア層コードの座屈が抑制でき、全体としてベルト部の耐久性を向上させることができる。なお、環状コア材の引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びを２．０％未満とすると、効果が低減することがわかった。また、当該伸びを３．５％よりも大きくすることは、コードの構造上、製作が困難となる。

また、実験例２を見ると明らかなように、ループベルト層に用いるコードも、その伸びが引張り荷重１５０〜２００Ｎ時に２％となるような大きさとなる部材にしても、さらにベルト耐久性が向上した。

これは、上記環状コア材の場合と同様に、ループベルト構造が強固すぎると、タイヤの変形に対し追従しきれず、伸び率を大きくしてベルト構造体がある程度しなやかに追従させることができれば、タイヤの耐久性を向上させることができることを示している。また、これにより、成形、加硫時においてリフトに追従しやすくなるという効果も生ずる。また、タイヤの走行時、特に車両がコーナリングする際にベルト幅が変化しようとする動きを吸収でき、全体としてベルト部の耐久性を向上させることができる。なお、ループベルト層の引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びを２．０％未満とすると、効果が低減することがわかった。また、当該伸びを３．５％よりも大きくすることは、コードの構造上、製作が困難となる性質がある点、上記環状コア材の場合と同様である。

また、実験例３を見ると明らかなように、ループベルト層の幅に対する環状コア層の幅を７０％としたときには、上記実験例１、２よりもさらにベルト耐久性が向上した。

また、この実験で、ループベルト層の幅に対する環状コア層の幅を７０％未満（たとえば６０％）とすると、ベルトの周方向剛性低下が大きくなり過ぎることがわかった（図７の比較例２）。なお、端部とループベルト層で囲まれるゴム領域において、ループベルト層のコートゴムのモジュラスよりＪＩＳ＿Ｋ６２５１のゴム物理試験方法における１００％伸び付与時のモジュラスを低くすると尚よい。コア層のエンドが不均一である構造の場合も同様である。このように本発明に係る空気入りタイヤは、ベルト端部においてベルト部とゴム部との急激な剛性差を減少させることで更なるベルト部耐久性の向上が可能となる。

図３は、この発明の実施例２に係る空気入りタイヤを示す平面図である。この平面図は、タイヤ周方向に巻き付けられるベルト構造のみを平面に展開したものである。同図に示すように、この空気入りタイヤでは、環状コア材６の回りに、ループベルト層を構成するコード１０がタイヤ周方向に対する角度を変えながら螺旋巻きされることが特徴である。さらに具体的には、ループベルト層を構成するコード１０が、タイヤ幅方向における端部１１、１３と中央部１２とで巻付け角度が変わり、タイヤ周方向に対する当該端部の角度は、当該中央部の角度よりも大きくした（ハイアングル化）ことが特徴である。なお、当該コード１０のハイアングル化は、同図に示すように、屈曲させる場合のみならず、ゆるやかにカーブをなしてタイヤ周方向とのなす角度を小さくするようにしてもよい。

上記ループベルト層を構成するコード１０方は、各コードを折り曲げながら巻き付けられる。この際、所定の形状をしたゲージをあてて行うようにすると便利である。ループベルト層のコードを上記のように構成すると、図７の実験例４に示すように、従来ベルト構造の比較例１に比べてベルト耐久性が大きく向上する。また、コードの伸びや環状コア材の幅を考慮した実験例１〜３の結果と比べても、ベルト耐久性は向上する。これは、ループベルト層のコード１０をベルト端部においてハイアングル化することによって、当該ベルト端部の剛性が減少し、ベルトエッジ部とゴム部の剛性差を低減できるからである。これにより、ベルト部の耐久性の向上が可能となる。なお、ここで端部とは、従来の３枚プライ、４枚プライのベルト構造のクロスプライ部分にベルトクッションが挟設される部分をいう。

ループベルト層のコードのハイアングル化は、既述した実施例１における技術と組み合わせることも可能である。すなわち、環状コード材または／およびループベルト層のコードの伸びを所定の大きさにして、かつベルト端部において、コードのハイアングル化を行うことも可能である。この場合でもベルト部の耐久性が向上する。

図４−１〜図４―４は、この発明の実施例３に係る空気入りタイヤの構造を示す断面図である。この発明では、ループベルト層７のタイヤ幅方向端部であって少なくとも外側表面にアラミド、ナイロン、ポリエステル等の有機繊維から成る補強層１５、１６を配置したことが特徴である。図４−１では、ループベルト層７のタイヤ幅方向端部であって外側表面から、カーカスに沿う方向に当該有機繊維から成る補強層１５が配置される場合である。図４−２では、ループベルト層７のタイヤ幅方向端部であって外側表面から、当該ループベルト層７に沿って内側まで有機繊維から成る補強層１６が配置される場合である。また、図４−３では、当該補強層１５は、図４−１の場合と同様にして、環状コア材６の幅をループベルト層７の幅に対して７５％〜９５％の範囲内になるようにしたものである。また、図４−４では、当該補強層１６は、図４−２の場合と同様にして、環状コア材６の幅をループベルト層７の幅に対して７５％〜９５％の範囲内になるようにしたものである。

図７における実験例５は、ループベルト層を構成するコードのベルト端部をハイアングル化し、かつ上記有機繊維の補強層を設けた場合の結果である。実験例４の場合と比べてわかるように、補強層を設けた場合は、設けない場合と比べてベルト耐久性が向上している。これは、ベルト端部において環状コア材とループベルト層から成るベルト部とゴム部との剛性差が減少する事でベルト部のしなやかさが付加されるからである。なお、この補強層は、既述の実施例１で説明した発明と組み合わせてもよい。

図５−１〜図５−４は、補強層の別の態様を示す断面図である。図５−１は、保護ベルト層８の外側からループベルト層７のタイヤ幅方向端部外側表面を経て、カーカスに沿う方向に有機繊維から成る補強層１７が配置される場合である。図５−２では、保護ベルト層８の外側からループベルト層７のタイヤ幅方向端部外側表面を経て、当該ループベルト層７に沿って内側まで有機繊維から成る補強層１８が配置される場合である。また、図５−３では、当該補強層１７は、図５−１の場合と同様にして、環状コア材６の幅をループベルト層７の幅に対して７５％〜９５％の範囲内になるようにしたものである。また、図５−４では、当該補強層１８は、図５−２の場合と同様にして、環状コア材６の幅をループベルト層７の幅に対して７５％〜９５％の範囲内になるようにしたものである。

有機繊維から成る補強層１７、１８を上記のようにしても、やはりベルト構造端部における剛性が、徐々に変化するようになり、ベルト構造にしなやかさを付加し、ベルトループ構造による頑丈さと共にベルト耐久性を向上させることができる。

図６−１は、この発明の実施例４に係る空気入りタイヤを示す断面図である。基本的な構造は、実施例１〜３と同様で、ベルト構造は、環状コア材６の周りをループベルト層７が螺旋状に巻かれ、その外側に保護ベルト層８を巻いたものである。この発明の実施例４に係る空気入りタイヤは、ループベルト層７のタイヤ幅方向端部を覆うゴム２０を周囲のゴム部４のゴムよりもモジュラスを高くしたことが特徴である。

ここで、モジュラスは、ゴム弾性体に、一定のひずみを与えたときの応力のことをいう。つまり、上記ゴム２０は、ループベルト層７のタイヤ幅方向端部における剛性を急激に変化させることなく、徐々に変化させ、当該ループベルト層７の頑丈さにしなやかさを付加するものである。図６−２は、環状コア材６のタイヤ幅方向の幅をループベルト層の幅の７０％〜１００％としたときの断面図である。このような構成の場合でも、上記ゴム２０の設置は有効であり、さらに、ループベルト層７を構成するコードのハイアングル化したもの、環状コア材６または／およびループベルト層７のコードの伸びを所定の大きさにしたものと組み合わせることにより、ベルト全体にしなやかさを付加することができる。

図７の実験例６を見ると明らかであるように、上記ゴム２０のモジュラスを７．５Ｍｐａと実験例５の２．５ＭＰａよりも大きくすると、ベルト端部においてベルトとゴム部との剛性差が減少し、更なるベルト部耐久性の向上が可能となる。当該ゴムのモジュラスは、ＪＩＳ＿Ｋ６２５１のゴム物理試験方法における１００％伸び付与時のモジュラスを５．０〜１０．０ＭＰａとし、ベルト構造体端部を覆うゴムの断面積を５０〜１００ｍｍ²とするのが好ましい。なお、ベルト構造体端部を覆う、とはベルト構造体の径方向外側であって、且つベルト構造体端部よりタイヤ幅方向に少なくとも５ｍｍ以上を覆うことを指す。

以上のように、本発明にかかる空気入りタイヤは、耐久性向上に有用であり、特に、重荷重用タイヤの耐久性向上に適している。

実施例１に係る空気入りタイヤを示す断面分解図である。 実施例１に係る空気入りタイヤの構成を示す断面図である。 環状コア層の幅を変化させたときのタイヤを示す断面図である。 実施例２に係る空気入りタイヤを示す平面図である。 実施例３に係る空気入りタイヤの構造を示す断面図である。 実施例３に係る空気入りタイヤの構造を示す断面図である。 実施例３に係る空気入りタイヤの構造を示す断面図である。 実施例３に係る空気入りタイヤの構造を示す断面図である。 実施例３の補強層の別態様を示す断面図である。 実施例３の補強層の別態様を示す断面図である。 実施例３の補強層の別態様を示す断面図である。 実施例３の補強層の別態様を示す断面図である。 実施例４に係る空気入りタイヤを示す断面図である。 環状コア材の幅をループベルト層の幅より小さくしたときの断面図である。 本発明にかかる空気入りタイヤの効果を調べた結果を示す図表である。

符号の説明

１ タイヤ
２ カーカス層
４ ゴム部
５ トレッド部
６ 環状コア材
７ ループベルト層
８ 保護ベルト層
１０ コード
１１ 端部
１２ 中央部
１５、１６、１７、１８ 補強層
２０ ゴム

Claims (9)

1. トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるコードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、
   前記環状コア材の周りに、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻されるループベルト層と、
   前記ループベルト層のタイヤ径方向外側に、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層と、
   を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、コードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、
   前記環状コア材の回りに、引張り荷重１５０〜２００Ｎを負荷させたときの伸びが２．０〜３．５％となるコード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻されるループベルト層と、
   前記ループベルト層のタイヤ径方向外側に、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層と、
   を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
3. トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるコードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、
   前記環状コア材の回りに、引張り荷重１５０〜２００Ｎを負荷させたときの伸びが２．０〜３．５％となるコード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度を有して螺旋巻されるループベルト層と、
   前記ループベルト層のタイヤ径方向外側に、コードまたはゴム被覆コードがタイヤ周方向に対して所定角度傾斜して環状に巻き付けられる保護ベルト層と、
   を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
4. トレッド部のタイヤ径方向内側にあるカーカス層の外周側に、引張り荷重１５０〜２００Ｎ時の伸びが２．０〜３．５％であるコードがタイヤ周方向に対して略０度の角度でジョイントレスとして連続的に巻かれた環状コア材と、
   前記環状コア材の回りに、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対する角度を変えながら螺旋巻きされるループベルト層と、
   を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 前記ループベルト層は、タイヤ幅方向における端部と中央部とで前記角度が変わり、タイヤ周方向に対する当該端部の角度は、当該中央部の角度よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ループベルト層は、前記環状コア材の回りに、コード又はゴム被覆コードがタイヤ周方向に対する角度を変えながら螺旋巻きされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ループベルト層のタイヤ幅方向端部であって少なくとも外側表面に有機繊維から成る補強層を配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ループベルト層のタイヤ幅方向端部を覆うゴムを周囲のゴムよりも、モジュラスを高くしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記環状コア層の幅を前記ループベルト層の幅の７０〜１００％としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の空気入りタイヤ。

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