JP2007076003A - タイヤのシーリング・ポンプアップ装置及び逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シーリング剤の保存性を確保するとともに、安定した速度でシーリング剤を空気入りタイヤ内へ供給するタイヤのシーリング・ポンプアップ装置を提供すること。
【解決手段】 シーリング剤３２を収容し、アルミシール３１で密封して気密性と液密性を確保した液剤容器１８と、液剤容器１８に融着した加圧給液室４０を備えた注入ユニット２０と、液剤容器１８側に圧縮空気を供給するエア供給手段と、その通路であるエア供給路と、加圧給液室４０から空気入りタイヤ１４内にシーリング剤３２及び圧縮空気を供給する気液供給路と、エア供給路内に設けられて圧縮空気の圧力により移動してアルミシール３１を突き破るピストン６０と、突き破った後で、ピストン６０の液剤容器１８側への移動を制限する制限手段と、液剤容器１８内にエア供給路側から圧縮空気を流入させるピストン６０を通る連通路６８とで構成されるタイヤのシーリング・ポンプアップ装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パンクした空気入りタイヤをシールするためのシーリング剤を空気入りタイヤ内へ注入すると共に、空気入りタイヤ内に圧縮空気を供給して空気入りタイヤの内圧を昇圧するタイヤのシーリング・ポンプアップ装置及び、通路内を通る液体の逆流を防止する逆流防止装置に関する。

近年、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という。）がパンクした際に、タイヤ及びホイールを交換することなく、タイヤをシーリング剤により補修して所定の基準圧まで内圧をポンプアップするタイヤのシーリング・ポンプアップ装置（以下、単に「シーリング装置」という。）が普及している。

上記のようなシーリング装置としては、例えば、液状のシーリング剤を収容する液剤容器と、この液剤容器が着脱自在に取付けられる注入ユニットとを備えたシーリング装置がある。このシーリング装置では、液剤容器の内部スペースを介してエアコンプレッサ等のエア供給源に接続可能なエア供給路とシール対象物である空気入りタイヤに接続可能な気液供給路とが相互に導通されており、これらのエア供給路及び気液供給路がそれぞれ注入ユニットに配設されている。

このシーリング装置でパンクした空気入りタイヤを修理する際に、エアコンプレッサ等のエア供給源を作動させると、圧縮空気がエア流入口からエア供給路を介して液剤容器内に導かれ、かつシーリング剤を通り抜けてシール剤境界面の上方側のスペース（空気層）に集合する。これにより、空気層内の圧縮空気によりシーリング剤が加圧され、この加圧されたシーリング剤が気液供給路を通って空気入りタイヤ内へ注入され、規定量のシーリング剤を注入した後、液剤容器及び気液供給路を通してタイヤ内へ圧縮空気を供給してタイヤをポンプアップする。なお、シーリング剤を収容する着脱自在の液剤容器は、未使用時には、注入ユニットとの連結部にキャップを取付けてシーリング剤の液密性及び気密性を高めて保存性を確保している。

また、液剤容器と注入ユニットとを融着により一体成形する場合には、液剤容器にキャップを取付けられないため、注入ユニットのエア供給路と気液供給路との液剤容器連結側の夫々の開口に一体型の中栓を取付けてシーリング剤の液密性及び気密性を確保している。ここで、この中栓は、エアコンプレッサ等からエア供給路へ圧縮空気が供給されると、液剤容器の内側に中栓が押し出されて外れ、エア供給路と気液供給路とが開放される構造となっている。

しかし、融着による一体成形の場合は、融着作業時に発生する振動や熱により、中栓が弛んだり、外れる虞がある。仮に、中栓が弛んだり、外れた場合には、液剤容器内あるいは、その周辺部でシーリング剤が硬化し、使用できなくなる虞があり、また、シーリング剤がエア供給路と気液供給路とを通って外部に流出する虞もある。しかも、液剤容器と注入ユニットとが融着されているため、中栓が弛んだり、外れても検査によって確認することは非常に困難である。
また、中栓が弛んだり、外れないようにエア供給路及び気液供給路の夫々の内径より大きい外径を有する中栓を嵌め込んだならば、エア供給路に圧縮空気を供給しても中栓が外れない虞がある。このため、中栓の製作には非常に精度が要求される。

一方、特許文献１には、前述の問題を解決できる発明が開示されている。特許文献１に開示されているシーリング装置は、図１３（特許文献１に記載）に示されるように、シーリング剤４を収容する容器３と、この容器３と着脱自在な空気シリンダ４１とを備え、容器３には、シーリング剤４を封入するシーリング３８が具備され、空気シリンダ４１の上側の開口部に取付けられている。

空気シリンダ４１内には、プランジャ４６’が配設され、プランジャ４６’は、空気シリンダ４１の内壁に沿って可動できるようにガイド装置６０にガイドされる。また、プランジャ４６’の上部のチャンバ４３’には、シーリング剤４及び圧縮空気を空気入りタイヤに供給するための第５の導管３０が接続され、下部のチャンバ４４’には、圧縮空気を供給するための第４の導管２９が接続される。また、プランジャ４６’は、軸方向に流導管５６’を有し、下部には開口部５９を有するピン５７を備え、上端部には容器３のシーリング３８を破るナイフ、または尖頭５３’を有する。流導管５６’に設けられた逆止め弁６１は、チャンバ４４’からチャンバ４３’へ圧縮空気が流れ込むときには、流れに沿って容器３の方へ開き、また、チャンバ４３’からチャンバ４４’へシーリング剤４及び圧縮空気が流れ込もうとすると流導管５６’を閉じてシーリング剤４及び圧縮空気が、チャンバ４４’及び第４の導管２９を介してコンプレッサ等のエア供給源に流れ込むのを阻止する働きをする。また、空気シリンダ４１内にはスリーブ５８があり、使用の際そのスリーブ５８は、プランジャ４６’の尖頭５３’がシーリング３８内部に到達するまでピン５７をガイドする。

このシーリング装置でパンクした空気入りタイヤを修理する際に、エアコンプレッサ等のエア供給源を作動させた直後では、図１３（特許文献１）に示すように、圧縮空気がチャンバ４４’に供給されていないため、プランジャ４６’は最も低い位置にあり、ピン５７の開口部５９はスリーブ５８で閉止されている。次に、図１４（特許文献１）に示すように、圧縮空気が第４の導管２９を介して下部チャンバ４４’に供給されると、チャンバ４３’とチャンバ４４’との圧力差によりプランジャ４６’はガイド装置６０にガイドされながら上方に移動を始める。そして、プランジャ４６’が最も高い位置にあるときには、プランジャ４６’の尖頭５３’がシーリング３８に穴を開け、同時にピン５７の開口部５９がスリーブ５８の閉止から外れるため開口部５９に圧縮空気が流れ込み、流導管５６’を通って容器３に流入する。その結果、圧縮空気により容器３からシーリング剤４が押し出され、第５の導管３０を通ってパンクしたタイヤへと流入する。
特表２００４−５１８５６０公報（図１３）、（図１４）

ところで、特許文献１に記載のシーリング装置で用いられる空気シリンダは、上部チャンバと下部チャンバとがプランジャに掛ける圧力の差でプランジャを上下させているため、容器のシーリングに穴を開けるまでは、圧縮空気が流入する下部チャンバの圧力が高くプランジャは上昇を続け、容器のシーリングに穴を開けると、流導管を通って圧縮空気が容器内に流入して容器上部に空気層を形成し、その空気層が大きくなることでシーリング剤は、上部チャンバ側へと押し出される。また、シーリング剤は、空気層による押し出しに加えて、自重により上部チャンバへと流れ込む。そして、シーリング剤は、上部チャンバに押し出されたあと、圧縮空気による加圧で第５の導管を通って空気入りタイヤへと流入する。このとき、上部チャンバと下部チャンバとがプランジャに掛ける圧力は、ほぼ等しく、プランジャはほぼ静止状態となる。

しかしながら、仮に、プランジャが上昇し過ぎて第５の導管を閉ざした場合、シーリング剤の流出は止まり、そして、その状態で上部チャンバと下部チャンバとが圧力均衡になると、プランジャは静止し、シーリング剤の流出は停滞する虞がある。また、圧力均衡状態になっても、自重によりシーリング剤が上部チャンバに流れ込めば、圧力均衡状態を打開できる可能性もあるが、少なくとも安定した速度でシーリング剤を空気入りタイヤに供給することはできない。
ここで、シーリング剤の保存性を確保し、また、安定した速度で空気入りタイヤ内にシーリング剤を供給することが期待される。
また、シーリング装置では、エアコンプレッサの作動を停止させるとタイヤからの空気圧で容器内のシーリング剤がエアコンプレッサ内へ逆流して、エアコンプレッサを故障させる虞があるため、シーリング剤（液体）がエアコンプレッサ側へ逆流するのを防止する
ことが期待されている。

本発明の目的は、上記事実を考慮して、シーリング剤の保存性を確保するとともに、安定した速度でシーリング剤を空気入りタイヤ内へ供給するタイヤのシーリング・ポンプアップ装置を提供することを目的とする。
また、本発明の目的は、上記事実を考慮して、通路内への液体の逆流を防止する逆流防止装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置は、パンクした空気入りタイヤ内に液状のシーリング剤を注入すると共に、該空気入りタイヤ内へ圧縮空気を供給して該空気入りタイヤの内圧を昇圧するタイヤのシーリング・ポンプアップ装置であって、前記シーリング剤を内部に収容できると共に、該シーリング剤を吐出する吐出口に設けた蓋部により該内部を密封することができる液剤容器と、前記液剤容器に固着され、前記蓋部が破られると前記吐出口を通して前記液剤容器内と連通し、該液剤容器内から前記シーリング剤が流入できる加圧給液室を備えた注入ユニットと、一端部が、前記加圧給液室内に配設された前記蓋部に面して開口するように前記注入ユニットに接続されたエア供給路と、前記エア供給路の他端部から前記エア供給路内に圧縮空気を供給するエア供給手段と、一端部が、前記加圧給液室内に面して開口するように前記注入ユニットに接続されると共に、他端部が前記空気入りタイヤに接続されて前記加圧給液室を該空気入りタイヤ内に連通する気液供給路と、前記エア供給路内に設けられ、前記エア供給手段により前記圧縮空気が該エア供給路内に供給されて該エア供給路内が加圧されるに従って、該エア供給路に沿って前記液剤容器側に押出移動し、先端部で前記蓋部を突き破るピストンと、前記ピストン内の軸方向に延設され、前記先端部側と反先端部側とに夫々開口を有する通路である連通路と、前記ピストンが前記蓋部を突き破った後で、前記ピストンの前記液剤容器側への押出移動を制限する制限手段と、を備えることを特徴とする。

次に、請求項１に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置の作用効果について説明する。例えば、液剤容器が上部で、注入ユニットが下部に設けられた状態で、エア供給手段によりエア供給路の他端側からエア供給路内に圧縮空気が供給されると、エア供給路内が加圧され、その加圧量に従って、ピストンはエア供給路に沿って、液剤容器側に押出移動させられる。そして、ピストンの先端部が液剤容器の蓋部に当たり、蓋部を突き破る。蓋部が突き破られると液剤容器内の液密性及び気密性が開放され、シーリング剤は自重により液剤容器内から加圧給液室内に流れ出し始める。ここで、蓋部を破ったあと、エア供給路内からピストンの連通路を通って圧縮空気が液剤容器内に流入する。液剤容器内に流入した圧縮空気は、液剤容器内の上側に空気層を形成し、その圧力（空気圧）とシーリング剤の自重とで液剤容器内のシーリング剤が、加圧給液室内に押し出される。次に、加圧給液室内に溜まったシーリング剤及び圧縮空気が、該圧力（空気圧）により気液供給路に押し出され、気液供給路内を通って、空気入りタイヤ内へ供給される。また、蓋部を破ったあと、ピストンが、液剤容器内に飛び出さないように制限手段により、液剤容器側への押出移動が制限される。ここで、本願発明は、特許文献１のシーリング装置のように、移動体により気液供給路を閉じてしまう虞が無い構成であるため、安定した速度でシーリング剤を空気入りタイヤに供給できる。

また、液剤容器にシーリング剤を密封するための蓋部を設けたことにより、従来の中栓でシーリング剤の気密性、液密性を保持していたシーリング装置より、融着作業時に発生する振動や熱によるシーリング剤の気密性、液密性の低下を防ぐことができる。
また、蓋部による液剤容器の密封性（主に気密性、液密性）の検査を融着作業直前まで行うことができる。
また、中栓のように、エア供給手段からエア供給路に圧縮空気を供給しても、中栓がエア供給路及び気液供給路から外れない虞がないため、確実に圧縮空気を液剤容器内に流入することができる。

従って、シーリング剤の保存性を確保するとともに、安定した速度でシーリング剤を空気入りタイヤに供給できる。

本発明の請求項２に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置は、請求項１に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置において、前記制限手段は、前記エア供給路の前記一端部の開口部分に設けられ、前記エア供給路の内径より小径である小孔を有する段差部と、前記ピストンの反先端部側に設けられ、前記エア供給路の前記段差部の内径より、外径が大きいフランジ部と、を備えることを特徴とする。

次に、請求項２に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置の作用効果について説明する。ピストンが蓋部を突き破った後、エア供給路に設けられた段差部の反液剤容器側とフランジ部の液剤容器側とが当接し、ピストンの液剤容器側への押出移動が制限される。ここで、ピストンの反先端部側をフランジ部としたことにより、ピストン全体の外径が大きくなるため、圧縮空気から受ける圧力が向上し、ピストンの押出移動をする力も向上し、蓋部を突き破り易くなる。

本発明の請求項３に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置は、請求項２に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置において、前記ピストンの前記連通路の前記先端部側の開口は、前記ピストンの軸方向と直交する方向に配設され、前記ピストンの前記先端部側の開口より先端部側の外周に設けられ、前記段差部の内径より、外径が大きい弾性変形できる環状のシール部材と、前記段差部と前記フランジ部との間に設けられ、前記ピストンを反液剤容器側に付勢する弾性体と、を備えることを特徴とする。

次に、請求項３に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置の作用効果について説明する。エア供給手段によりエア供給路の他端部側からエア供給路内に圧縮空気が供給されると、エア供給路内が加圧される。ピストンは、弾性体により反液剤容器側に付勢されているが、エア供給路内の加圧量が高まり、弾性体の付勢力を上回ると、ピストンはエア供給路に沿って液剤容器側に押出移動する。このとき弾性体は、ピストンのフランジ部と段差部とにより挟まれて圧縮変形させられる。そして、ピストンが蓋部を突き破った後で、ピストンは制限手段により液剤容器側への押出移動が制限され、ピストンの連通路を通して、エア供給路内の圧縮空気が、液剤容器内に流入する。ここで、エア供給路側の圧力が、液剤容器側の圧力と弾性体の付勢力との総和より高ければ、ピストンは、液剤容器側への押出移動を制限されながら圧縮空気を液剤容器内に流入するが、エア供給路側の圧力が、液剤容器側の圧力と弾性体の付勢力との総和と同等又は、それ以下になると、ピストンは反液剤容器側に引戻移動させられる。引戻移動中に、段差部の小孔をシール部材が塞ぐため、エア供給路内が密閉され、シーリング剤及び圧縮空気が気液供給路を通って逆流しても、エア供給路内への流入を阻止することができる。

本発明の請求項４に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置において、前記ピストンの前記先端部は、尖形形状であることを特徴とする。

次に、請求項４に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置の作用効果について説明する。ピストンの先端部が尖形形状のため、蓋部を突き破り易くなる。

本発明の請求項５に係る逆流防止装置は、一端部から他端部へ内部を貫通する通路を備える通路部材と、前記通路部材の一端部の開口部分に設けられ、前記通路の内径より小径である小孔を有する段差部と、前記通路部材内に設けられ、前記小孔の内径よりも小径であると共に、基端部側に前記小孔の内径よりも大径であるフランジ部を備え、前記通路部材内を移動可能なピストンと、前記ピストンの先端部側の外周に設けられ、前記小孔の内径より大径であると共に、前記ピストンの前記通路部材内での初期位置では、前記小孔内で圧縮変形して前記小孔と前記ピストンとの間をシールするシール部材と、前記通路部材内の前記フランジ部と前記段差部との間に設けられ、前記ピストンを前記通路の他端部側へ付勢する弾性体と、を備えることを特徴とする。

次に、請求項５に記載の逆流防止装置の作用効果について説明する。例えば、ピストンが初期位置にある状態、即ちシール部材が圧縮変形して小孔内にある状態では、通路部材の通路内が密閉されているため、通路部材の他端部側から通路内を加圧すると、ピストンはその加圧力により通路部材の一端部側に向けて通路部材内を移動し始める。このピストンの移動には、少なくともピストンを付勢する弾性体の付勢力と、通路部材の外界の圧力と、シール部材と小孔との間の摩擦力との総和を上回る加圧力が必要となる。そして十分な加圧力を加えて、ピストンを一端部側に移動させ、シール部材が小孔内から外れると、ピストンの先端部側が通路部材の外界に移動するため、通路内がピストンと小孔との間の隙間を介して通路部材の外界と連通し、通路内を加圧していた物質がこの隙間を通って通路部材の外界へ流出を始める。この後、ピストンの通路部材の外界への移動は、所定の位置で制限される。また、所定の位置とは、ピストンは弾性体により通路部材の他端側へ付勢されているため、通路内の加圧力と、弾性体の付勢力と通路部材の外界の圧力との総和と、が均衡状態になるとピストンの移動は静止され、通路内の加圧力より該付勢力と外界の圧力との総和が上回ると、ピストンは通路内に引き戻される。そして、ピストンが、引き戻されている際に、シール部材が小孔とピストンとの間を塞ぐと、通路内に液体などが進入（逆流）するのを防止できる。

本発明の請求項６に係る逆流防止装置は、請求項５に記載の逆流防止装置において、前記ピストンの前記フランジ部より前記通路部材内の他端部側に設けられ、前記通路の内径を前記フランジ部の外径より小径とさせると共に、前記弾性体により前記通路の他端部側へ付勢された前記ピストンの移動を前記初期位置で制限する突起部を備えることを特徴とする。

次に、請求項６に記載の逆流防止装置の作用効果について説明する。ピストンを初期位置に配置する場合に、突起部にフランジ部が当接する位置を目安にできるので、ピストンの初期位置への設定が簡単になる。また、弾性体の付勢力が強すぎたとしても、フランジ部が突起部に当接すると、ピストンはそれ以上の通路部材の他端部側への移動が制限されるため、ピストンが通路部材の他端部側へ移動し過ぎて小孔からシール部材が通路内に抜け落ちてしまうことが防止される。

本発明の請求項７に係る逆流防止装置は、請求項６に記載の逆流防止装置において、前記通路部材の他端部側から前記通路部材内に気体を供給することによって前記通路部材内を加圧可能な加圧手段を備え、前記通路部材の一端部を内部に液体を収容した容器の吐出口を塞ぐ蓋部に対向させることを特徴とする。

次に、請求項７に記載の逆流防止装置の作用効果について説明する。加圧手段によって通路部材の他端部側から通路部材内に気体が供給されると、通路内が加圧されてピストンは、通路部材の一端部側に移動を始める。通路部材の一端部は、液体を収容した容器の蓋部に対向して配設されているので、ピストンの先端部側が通路部材の外界に移動すると、ピストンの先端部が蓋部に突き当たり、蓋部を突き破る。蓋部が突き破られた容器からは、例えば、容器の吐出口がピストンの下側に位置していれば、液体が自重によって吐出口から容器の外界へ流れ出す。従って、この逆流防止装置は、容器の蓋部をピストンで突き破って開封することができる。

本発明の請求項８に係る逆流防止装置は、請求項７に記載の逆流防止装置において、前記ピストンの先端部が尖形形状とされる。

次に、請求項８に記載の逆流防止装置の作用効果について説明する。ピストンの先端部が尖形形状のため、容器の蓋部を突き破り易くなる。

本発明の請求項９に係る逆流防止装置は、請求項７又は８に記載の逆流防止装置において、前記ピストン内には、前記基端部から先端部側へ貫通する連通路を備えると共に、該連通路の前記ピストンの先端部側の開口は、前記シール部材よりも基端部側であることを特徴とする。

次に、請求項９に記載の逆流防止装置の作用効果について説明する。ピストンが、蓋部を突き破った後で、例えば、容器内に収容されていた液体の粘度が高く、自重によって容器から流れ出し難くい場合でも、通路部材の他端部から供給される気体が、連通路を介して容器内に供給されると、この気体は容器内の上側に気体層を形成し、気体が容器に供給され続けると、気体層は拡大して容器内の圧力が高まり、液体は容器の吐出口から押し出される。

本発明のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置は、シーリング剤の保存性を確保するとともに、安定した速度でシーリング剤を空気入りタイヤ内へ供給できる。
また、本発明の逆流防止装置は、通路内への液体の逆流を防止できる。

［第１実施形態］以下、本発明の第１実施形態に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置について説明する。
(タイヤのシーリング・ポンプアップ装置の構成)図１には、本発明の第１実施形態に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置（以下、単に「シーリング装置」という。）が示されている。シーリング装置１０は、自動車等の車両に装着された空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という。）がパンクした際、そのタイヤ及びホイールを交換することなく、タイヤをシーリング剤により補修して所定の基準圧まで内圧を再加圧（ポンプアップ）するものである。

図１に示されるように、シーリング装置１０はコンプレッサユニット１２を備えており、このコンプレッサユニット１２には、その内部にモータ、エアポンプ、電源回路等が配設されると共に、電源回路からユニット外部へ延出する電源ケーブル（図示省略）が設けられている。この電源ケーブルの先端部に設けられたプラグを、例えば、車両に設置されたシガレットライターのソケットに差込むことにより、車両に搭載されたバッテリにより電源回路を通してモータ等へ電源が供給可能になる。ここで、コンプレッサユニット１２は、そのエアポンプにより修理すべきタイヤ１４の種類毎に規定された基準圧よりも高圧（例えば、３ｋｇｆ／ｃｍ²以上）の圧縮空気を発生可能とされている。

シーリング装置１０には、シーリング剤３２（図２参照）を収容した液剤容器１８及び、この液剤容器１８が融着される注入ユニット２０が設けられている。液剤容器１８は、図２に示されるように、高さ方向（矢印Ｈ方向）に沿った一端側に径方向に沿った断面積が略一定とされた断面が円形、長円状又は楕円状とされた胴部２２が形成されると共に、この胴部２２の他端側から断面積が徐々に縮小する肩部２４を介して高さ方向に沿って突出する略円筒状の首部２６が一体的に形成されている。首部２６の内周側の空間は、シーリング剤３２を容器外部へ吐出するための吐出口３０とされている。この吐出口３０には、シーリング剤３２を液剤容器１８内に密封するためのアルミシール３１が配設されている。

ここで、液剤容器１８は、ガス遮断性を有する各種の樹脂材料やアルミ合金等の金属材料を素材として成形されている。また液剤容器１８内には、シーリング装置１０により修理すべきタイヤ１４の種類、サイズ等に応じた規定量（例えば、２００ｇ〜４００ｇ）よりも若干多めのシーリング剤３２が充填されている。この規定量よりも多めのシーリング剤３２を収容した状態で、液剤容器１８内には、図２に示されるようにシーリング剤３２の上側に空気層Ｇが形成される。但し、シーリング剤３２の酸化、窒化等による変質を防止するため、出荷時にはＡｒ等の不活性ガスをシーリング剤３２共に液剤容器１８内へ封入するようにしても良く、また液剤容器１８内にシーリング剤３２を隙間なく充填するようにしても良い。

図２に示されるように、注入ユニット２０には、略円筒状に形成されたユニット本体３４及び、このユニット本体３４の下端部から外周側へ延出するプレート状の脚部３６が設けられている。ユニット本体３４には、上部側外周面に液剤容器１８の首部２６を嵌合できるように嵌合部３８が形成されている。ユニット本体３４の首部２６を液剤容器１８の嵌合部３８へ押し込み、融着することにより、ユニット本体３４と液剤容器１８とが互いに連結される。ここで、この連結は、融着によるものなので液剤容器１８とユニット本体３４と一体成型した場合とほぼ同じ強度を得る事ができる。

ユニット本体３４内には、アルミシール３１が突き破られると吐出口３０を通して液剤容器１８の内部と連通する略円柱状の加圧給液室４０が設けられている。具体的には、加圧給液室４０の形状は、図２で示すように、加圧給液室４０の中心よりジョイントホース５４側の反円柱部分では、反対側の反円柱部分よりも深く成型されている。

シーリング装置１０では、図２に示されるように、液剤容器１８を注入ユニット２０の上側に直立した状態にすると、液剤容器１８内のシーリング剤３２が自重により、液剤容器１８のアルミシール３１に押し付けられた状態となる。

また、シーリング装置１０には、図１に示されるように、コンプレッサユニット１２から延出する耐圧ホース４４が設けられると共に、図２に示されるように、注入ユニット２０から延出し、ジョイントカプラ４６を介して耐圧ホース４４に着脱可能に接続される圧力配管４８が設けられている。耐圧ホース４４は、その基端部がコンプレッサユニット１２内におけるエアポンプに接続されており、その内部をコンプレッサユニット１２の作動時にはエアポンプが発生した圧縮空気を耐圧ホース４４側へ供給する。また圧力配管４８の先端部は、ユニット本体３４の周壁部を貫通して、加圧給液室４０内の略中央に設けられ、開口がアルミシール３１に面している円筒状のシリンダ５６の高さ方向下側に接続されている。

ここで、耐圧ホース４４、圧力配管４８及びシリンダ５６は、液剤容器１８内へ圧縮空気を供給するためのエア供給路を構成しており、コンプレッサユニット１２（エアポンプ）の作動時には、耐圧ホース４４、圧力配管４８及びシリンダ５６を通してエアポンプから供給された圧縮空気を液剤容器１８内へ吹き込む。

また、シーリング装置１０には、基端部がニップル５２を介してユニット本体３４に接続されたジョイントホース５４が設けられている。このジョイントホース５４は、図２に示されるように、ニップル５２を介して加圧給液室４０内へ連通している。また図１に示されるように、ジョイントホース５４の先端部には、タイヤ１４のタイヤバルブ１６に着脱可能に接続されるバルブアダプタ７６が設けられている。ここで、ジョイントホース５４は、タイヤ１４内にシーリング剤３２及び圧縮空気を供給するための気液供給路として構成されている。

また、図２に示すように、シリンダ５６の液剤容器１８側の開口部分には、シリンダ５６の内径よりも小径である小孔を有する略円筒状のシーリング部材５８が嵌め込まれている。ここで、シーリング部材５８の小孔を小孔５８Ａとする。また、シリンダ５６の内部には略円柱状のピストン６０が設けられている。

ピストン６０は、液剤容器１８側の先端部６２と、略円柱状の胴部６４と、先端部６２とは反対側の端部であるフランジ部６６とからなる。先端部６２の外形形状は、ナイフのように尖った尖形形状である。胴部６４の外径は、シーリング部材５８の小孔５８Ａの内径より小さい。フランジ部６６の外径は、小孔５８Ａの内径より大きく、その外周部は、シリンダ５６の内壁にほぼ密着している。また、ピストン６０の胴部６４の外周には、シール部材である円環状のオーリング７０が設けられている。オーリング７０は、先端部６２側に配設され、外径は小孔５８Ａの内径より大きい。また、ピストン６０には、軸方向に沿って圧縮空気の通り道である連通路６８が設けられている。連通路６８の開口はフランジ部６６の軸方向略中央に設けられる開口６８Ａと、胴部６４の先端部６２側で且つオーリング７０より下側に設けられる開口６８Ｂとがある。また、シリンダ５６とピストン６０との間には、ピストン６０に巻き付くコイルバネ７２が設けられている。コイルバネ７２の一端は、シーリング部材５８の反液剤容器１８側に配設され、他端は、フランジ部６６の液剤容器１８側に配設されている。

また、図２に示すように、シリンダ５６の内壁には、シリンダ５６の内径をフランジ部６６の外径よりも狭めるように突起するストッパ７４が設けられている。このストッパ７４にフランジ部６６の反液剤容器側が接触する位置を初期位置とし、この初期位置では、小孔５８Ａ内にピストン６０に配設されたオーリング７０が、圧縮変形されて挿入された状態となる。なお、シーリング装置１０の出荷時には、ピストン６０は、初期位置に配置されている。また、初期位置では、コイルバネ７２は負荷をほとんど受けていない状態であるが、その他の実施形態においてはコイルバネ７２が初期位置で負荷を受けている構成であっても良い。また、ストッパ７４は、本実施形態では円筒形状であるが、その他の実施形態においては、突起していれば何れの形状でも良く、例えば、多角形状などがあり、また、複数に分割された形状であっても良い。

また、ピストン６０を高さ方向上側（液剤容器１８側）に押し出す圧力をＦｐ、ピストン６０がアルミシール３１を突き破るのに必要な力をＦａ、コイルバネ７２を縮めるのに必要な力をＦｓ、シーリング部材５８とオーリング７０との間に発生する摩擦力をＦｏ、アルミシール３１が受けているシーリング剤３２の水圧（ここでは自重による圧力）をＦｗとしたとき、Ｆｐ-Ｆａ-Ｆｓ-Ｆｏ-Ｆｗ＞０（式１）で且つ、Ｆｐ、Ｆａ≫Ｆｓ、Ｆｏ、Ｆｗ（式２）の関係が成り立つ。

（シーリング・ポンプアップ装置の作用）次に、本実施形態に係るシーリング装置１０を用いてパンクしたタイヤ１４を修理する作業手順を説明する。

タイヤ１４にパンクが発生した際には、先ず、作業者は、ジョイントホース５４のバルブアダプタ７６をタイヤ１４のタイヤバルブ１６にねじ止めし、ジョイントホース５４を通して加圧給液室４０をタイヤ１４内へ連通させる。

次いで、作業者は、図１に示されるように、注入ユニット２０の上側に液剤容器１８が位置するように注入ユニット２０及び液剤容器１８を保持しつつ、コンプレッサユニット１２を作動させる。図３−Ａ（Ａ）に示すように、コンプレッサユニット１２により発生した圧縮空気が、耐圧ホース４４、圧力配管４８及びシリンダ５６に供給される。ここでピストン６０は、圧縮空気が供給される前は初期位置にあり、初期位置では、シーリング部材５８の小孔５８Ａ内にオーリング７０が圧縮変形して挿入されている状態のため、耐圧ホース４４、圧力配管４８及びシリンダ５６内は密閉状態となり、圧縮空気が供給されることにより、耐圧ホース４４、圧力配管４８及びシリンダ５６内は加圧されていく。ここで、ピストン６０を液剤容器１８側に移動させるには、シリンダ５６内の加圧力が、液剤容器１８側の圧力と、フランジ部６６とシーリング部材５８との間に設けられているコイルバネ７２を圧縮変形させる力と、オーリング７０と小孔５８Ａの内壁との摩擦力と、の総和を上回る必要があり、加圧力がこの総和を上回ると、ピストン６０が初期位置から液剤容器１８側に押し出され始める。このとき、コイルバネ７２は、フランジ部６６とシーリング部材５８とで挟まれて圧縮変形を始める。そして小孔５８Ａからオーリング７０が抜けると、小孔５８Ａとオーリング７０との間で発生していた摩擦力が消失し、勢いよく飛び出したピストン６０は、コイルバネ７２を更に圧縮変形させながら、アルミシール３１に突き当たり、シーリング剤３２の自重を受けているアルミシール３１を尖形形状の先端部６２で突き破る。アルミシール３１が突き破られると液剤容器１８内の液密及び気密性が開放され、シーリング剤３２は自重により液剤容器１８内から加圧給液室４０内に流れ出し始める。また、開口６８Ａから連通路６８を通って開口６８Ｂまで来ていた圧縮空気が、小孔５８Ａからオーリング７０が外れると共に、流出を始めてピストン６０がアルミシール３１を突き破ると、液剤容器１８内に圧縮空気を流入させる。それから、ピストン６０のフランジ部６６とシーリング部材５８とが当接する近傍までコイルバネ７２が圧縮変形するが、コイルバネ７２の圧縮変形が限界に達すると、ピストン６０の高さ方向上側（液剤容器１８側）へのピストン６０の移動を制限する。

図３−Ａ（Ｂ）には、ピストン６０から連通路６８を通して液剤容器１８内へ吹き込まれる圧縮空気の流れが模式的に示されている。圧縮空気が矢印Ｆで示されるように、吐出口３０を通して液剤容器１８内へ直接流入する。この液剤容器１８内へ流入した圧縮空気は、シーリング剤３２内を浮上し、図２に示されるように、液剤容器１８内におけるシーリング剤３２の上側に形成された空気層Ｇに吸収される。

空気層Ｇの圧力（空気圧）と、シーリング剤３２の自重とで液剤容器１８内のシーリング剤３２は、加圧給液室４０内に押し出される。次に、加圧給液室４０内に溜まったシーリング剤３２は、空気層Ｇの圧力でジョイントホース５４に押し出され、ジョイントホース５４内を通って空気入りタイヤ１４内へ供給される。

この後、液剤容器１８内から略全量のシーリング剤３２が吐出され、ジョイントホース５４を通して規定量のシーリング剤３２がタイヤ１４内へ注入完了すると、耐圧ホース４４及び圧力配管４８が加圧給液室４０及び液剤容器１８の内部空間を介してジョイントホース５４へ連通し、コンプレッサユニット１２により発生した圧縮空気はタイヤ１４内へ供給開始される。

次に、作業者は、コンプレッサユニット１２に設けられた圧力ゲージ７８によりタイヤ１４の内圧が規定圧になったことを確認したならば、コンプレッサユニット１２を停止し、バルブアダプタ７６をタイヤバルブ１６から取り外す。

作業者は、タイヤ１４の膨張完了後一定時間内に、シーリング剤３２が注入されたタイヤ１４を用いて一定距離に亘って予備走行する。これにより、タイヤ１４内部にシーリング剤３２が均一に拡散し、シーリング剤３２がパンク穴に充填されてパンク穴を閉塞する。予備走行完了後に、作業者は、タイヤ１４の内圧を再測定し、必要に応じて再びジョイントホース５４のバルブアダプタ７６をタイヤバルブ１６にねじ止めし、コンプレッサユニット１２を再作動させてタイヤ１４を規定の内圧まで加圧する。これにより、タイヤ１４のパンク修理が完了し、このタイヤ１４を用いて一定の距離範囲内で一定速度以下（例えば、８０Ｋｍ／ｈ以下）での走行が可能になる。

以上説明した本発明の実施形態に係るシーリング装置１０では、コンプレッサユニット１２が耐圧ホース４４及び圧力配管４８を通してシリンダ５６に圧縮空気を供給することにより、ピストン６０が液剤容器１８側に押出移動し、アルミシール３１を突き破る。そして連通路６８を通って、液剤容器１８内に圧縮空気が流入する。このとき、ピストン６０のフランジ部６６とシーリング部材５８とが当接しピストン６０の高さ方向上側（液剤容器１８側）への移動が制限される。圧縮空気は、液剤容器１８内におけるシーリング剤３２の上側に空気層Ｇを形成して、その圧力とシーリング剤３２の自重とで液剤容器１８内からシーリング剤３２を加圧給液室４０内に押し出し、その圧力で、シーリング剤３２をジョイントホース５４に押し出す。従って、従来例のように、移動体（ここではピストン６０）がジョイントホース５４を閉じてしまう虞が無く、安定した速度でシーリング剤３２を空気入りタイヤ１４内へ供給できる。

また、液剤容器１８内にシーリング剤３２を密封するためのアルミシール３１を設けたことにより、従来の中栓でシーリング剤の気密性、液密性を保持していたシーリング装置より、融着作業時に発生する振動や熱によるシーリング剤３２の気密性、液密性の低下を防ぐことができる。更に、アルミシール３１による液剤容器１８内の密封性（主に気密性、液密性）の検査を融着作業直前まで行うことができる。また、従来使用していた中栓と異なり、確実に圧縮空気を液剤容器１８内に流入させることができる。

従って、シーリング剤３２の保存性を確保するとともに、安定した速度でシーリング剤３２を空気入りタイヤ１４に供給できる。

また、ピストン６０の先端部６２が尖形形状のため、アルミシール３１を突き破り易くなるとともに、液剤容器１８内から押し出されてきたシーリング剤３２の重量から受ける圧力も軽減することができる。

また、エアポンプの作動を停止させた際に、タイヤ１４からの空気圧により液剤容器１８内のシーリング剤３２がエアポンプ内へ逆流すると、コンプレッサユニット１２の故障原因となるが、図３−Ｂ（Ｃ）に示すように、ピストン６０は、シリンダ５６側の圧力と、液剤容器１８側の圧力とコイルバネ７２の復元力との総和が、ほぼ同じか、シリンダ５６側の圧力が低くなると、シリンダ５６内に引き戻される。このとき、オーリング７０は、シーリング部材５８の小孔５８Ａを塞ぐように引っかかり、ピストン６０の引戻移動は静止される。また、オーリング７０が小孔５８Ａ内に圧縮変形して入り込んだとしても、ピストン６０は、フランジ部６６とストッパ７４とが当接する位置、即ち、初期位置より反液剤容器側への引戻移動がストッパ７４により制限される。これにより、シーリング剤３２が逆流しても、オーリング７０によって、シリンダ５６内への侵入が阻止されるためコンプレッサユニット１２が故障する虞がない。なお、エアポンプをもう一度作動させれば、シリンダ５６内が再加圧されてピストン６０は高さ方向上側（液剤容器１８側）に移動する。以上のことから、このピストン６０の構造を用いれば、シーリング装置にシーリング剤の逆流防止のために、わざわざ逆止弁を設ける必要がなく、逆止弁を設けているシーリング装置と比較すると経済的で且つシーリング装置の小型化が可能となる。

また、シーリング部材５８の小孔５８Ａにオーリング７０を圧縮変形して挿入したことにより、耐圧ホース４４、圧力配管４８及びシリンダ５６内は密閉状態となるため、圧縮空気供給時にピストン６０に掛かる圧力が向上する。仮に、液剤容器１８のアルミシール３１が破れたとしても、シリンダ５６内へシーリング剤３２が入り込むことはない。

Ｆｐ-Ｆａ-Ｆｓ-Ｆｏ-Ｆｗ＞０（式１）で且つ、Ｆｐ、Ｆａ≫Ｆｓ、Ｆｏ、Ｆｗ（式２）の関係が成り立つと、ピストン６０でアルミシール３１を破ることが可能となる。具体的には、Ｆｐの値は、他の力の合計を上回らないとアルミシール３１を破る事ができない。ここで、Ｆｐを大きくするには、シーリング部材５８とオーリング７０との密着率を上げて圧縮空気の漏れを最小限にして圧力を高めることが有効であり、シリンダ５６が圧力を受けるフランジ部６６の面積を大きくして受ける圧力を高めることも有効である。また、その他に、Ｆａを小さくすることも（式１）を成り立たせるには有効である。例えば、ピストン６０の先端部６２をより尖形にすることが有効であり、アルミシール３１を薄くすることも有効であり、アルミシール３１に切り込みを入れることも有効である。これに基づきシーリング装置１０を設計することで、確実にピストン６０でアルミシール３１を突き破ることができる。

［その他の実施形態］第１実施形態では、液剤容器１８と注入ユニット２０とが融着により取り付けられているが、その他の実施形態では、液剤容器１８と注入ユニット２０との結合部は、例えば、ねじ締結でもよく、接着による結合でも良いものとする。
また、第１実施形態では、弾性体をコイルバネ７２としているが、その他の実施形態では、弾性変形できれば良いものとする。例えばゴムなどがある。
また、第１実施形態では、シール部材をオーリング７０としているが、その他の実施形態では、オーリングと同様に、弾性変形できれば良いものとする。
また、第１実施形態では、オーリング７０が弾性変形しているが、その他の実施形態では、シーリング部材５８が弾性変形する構成であっても良いものとする。
また、第１実施形態では、シーリング剤３２を内部に収容した液剤容器１８を用いたが、その他の実施形態では、容器の中身は液体であれば何れのものでもよいもとする。
また、ピストン６０でアルミシール３１を突き破り、シーリング剤３２のシリンダ５６内への逆流を防止する逆流防止装置は、シーリング装置以外の装置にも使用できるものである。

［試験例］本発明の効果を確かめるために、従来例のシーリング装置を１種類、本発明の適用された実施例のシーリング装置を１種類用意し、下記の評価項目について評価を行った。

従来例のシーリング装置は、注入ユニットに設けられたエア供給路と気液供給路とを中栓で密閉し、シーリング剤が収容された液剤容器と注入ユニットとを融着にて一体成形したシーリング装置。
実施例のシーリング装置は、第１実施形態と同様に液剤容器をアルミシールで密閉し、注入ユニットと液剤容器とを融着にて一体成形したシーリング装置。

・保存性：液剤容器に密閉したパンクシーリング剤を、雰囲気温度８０℃にて４６日保存した。保存後、ゲル化物が存在するか目視し、ゲル化物が存在しない場合を○とし、ゲル化物が存在した場合を×として評価し、その結果を表１に示した。

・機能性：シーリング装置のコンプレッサ等のエア供給源を動作させ、圧縮空気を供給し、エア供給路を加圧する。従来例、実施例ともに加圧が一定量に達したとき、従来例であれば中栓が外れ、実施例であればピストンが移動しアルミシールが突き破られ、そして、液剤容器内に圧縮空気が流入し、気液供給路を通り空気入りタイヤにパンクシーリング剤が供給された場合を○とし、圧縮空気又はパンクシーリング剤の流路が確保されなかった場合を×として評価し、その結果を表１に示した。

表１の結果から、従来例のシーリング装置では、中栓潰し代を一定量以下にすると液剤容器内の密封性が不完全となり、パンクシーリング剤の保存性が低減することが明らかである。また、中栓潰し代を一定量以上にすれば、パンクシーリング剤の保全性は向上するが、中栓が外れ難くなり、パンクシーリング剤又は圧縮空気の流路が確保されないことも明らかである。
また、実施例のシーリング装置は、アルミシールにより液剤容器内が完全に密封されているので、パンクシーリング剤の保存性は高く、ピストンの移動により確実にアルミシールを突き破り、液剤容器内に圧縮空気を流入させ、気液供給路を通して空気入りタイヤにパンクシーリング剤を供給できることが明らかである。
従って、本発明が適用された実施例のシーリング装置は、従来例のシーリング装置よりもシーリング剤の保存性及び、確実に空気入りタイヤにパンクシーリング剤を供給することができる機能性において、優れていることが明確である。

本発明の第１実施形態に係るタイヤのシーリング・ポンプアップ装置の構成を示す構成図である。 図１に示されるタイヤのシーリング・ポンプアップ装置における液剤容器及び注入ユニットの構成を示す側面断面図である。 （Ａ）は図１に示されるタイヤのシーリング・ポンプアップ装置における加圧給液室内に圧力配管から圧縮空気を吹き込んだ状態を模式的に示す側面断面図、（Ｂ）は図１に示されるタイヤのシーリング・ポンプアップ装置における液剤容器の蓋部をピストンが突き破り連通路を通った圧縮空気が、液剤容器内に流入する状態を模式的に示す側面断面図である。 （Ｃ）は図１に示されるタイヤのシーリング・ポンプアップ装置における気液供給路からシーリング剤が逆流したときに、ピストンがエア供給路側に移動して逆流を阻止する状態を模式的に示す側面断面図である。

符号の説明

１０ シーリング装置（タイヤのシーリング・ポンプアップ装置）
１２ コンプレッサユニット（エア供給手段）
１４ タイヤ（空気入りタイヤ）
１８ 液剤容器
２０ 注入ユニット
３１ アルミシール（蓋部）
３２ シーリング剤
４０ 加圧給液室
４４ 耐圧ホース（エア供給路）
４６ ジョイントカプラ（エア供給路）
４８ 圧力配管（エア供給路）
５４ ジョイントホース（気液供給路）
５６ シリンダ（エア供給路）
５８ シーリング部材（段差部）
５８Ａ 小孔
６０ ピストン
６２ 先端部
６６ フランジ部
６８ 連通路
７０ オーリング（シール部材）
７２ コイルバネ（弾性体）

Claims (9)

1. パンクした空気入りタイヤ内に液状のシーリング剤を注入すると共に、該空気入りタイヤ内へ圧縮空気を供給して該空気入りタイヤの内圧を昇圧するタイヤのシーリング・ポンプアップ装置であって、
   前記シーリング剤を内部に収容できると共に、該シーリング剤を吐出する吐出口に設けた蓋部により該内部を密封することができる液剤容器と、
   前記液剤容器に固着され、前記蓋部が破られると前記吐出口を通して前記液剤容器内と連通し、該液剤容器内から前記シーリング剤が流入できる加圧給液室を備えた注入ユニットと、
   一端部が、前記加圧給液室内に配設された前記蓋部に面して開口するように前記注入ユニットに接続されたエア供給路と、
   前記エア供給路の他端部から前記エア供給路内に圧縮空気を供給するエア供給手段と、
   一端部が、前記加圧給液室内に面して開口するように前記注入ユニットに接続されると共に、他端部が前記空気入りタイヤに接続されて前記加圧給液室を該空気入りタイヤ内に連通する気液供給路と、
   前記エア供給路内に設けられ、前記エア供給手段により前記圧縮空気が該エア供給路内に供給されて該エア供給路内が加圧されるに従って、該エア供給路に沿って前記液剤容器側に押出移動し、先端部で前記蓋部を突き破るピストンと、
   前記ピストン内の軸方向に延設され、前記先端部側と反先端部側とに夫々開口を有する通路である連通路と、
   前記ピストンが前記蓋部を突き破った後で、前記ピストンの前記液剤容器側への押出移動を制限する制限手段と、
   を備えることを特徴とするタイヤのシーリング・ポンプアップ装置。
2. 前記制限手段は、前記エア供給路の前記一端部の開口部分に設けられ、前記エア供給路の内径より小径である小孔を有する段差部と、
   前記ピストンの反先端部側に設けられ、前記エア供給路の前記段差部の内径より、外径が大きいフランジ部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置。
3. 前記ピストンの前記連通路の前記先端部側の開口は、前記ピストンの軸方向と直交する方向に配設され、
   前記ピストンの前記先端部側の開口より先端部側の外周に設けられ、前記段差部の内径より、外径が大きい弾性変形できる環状のシール部材と、
   前記段差部と前記フランジ部との間に設けられ、前記ピストンを反液剤容器側に付勢する弾性体と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置。
4. 前記ピストンの前記先端部は、尖形形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のタイヤのシーリング・ポンプアップ装置。
5. 一端部から他端部へ内部を貫通する通路を備える通路部材と、
   前記通路部材の一端部の開口部分に設けられ、前記通路の内径より小径である小孔を有する段差部と、
   前記通路部材内に設けられ、前記小孔の内径よりも小径であると共に、基端部側に前記小孔の内径よりも大径であるフランジ部を備え、前記通路部材内を移動可能なピストンと、
   前記ピストンの先端部側の外周に設けられ、前記小孔の内径より大径であると共に、前記ピストンの前記通路部材内での初期位置では、前記小孔内で圧縮変形して前記小孔と前記ピストンとの間をシールするシール部材と、
   前記通路部材内の前記フランジ部と前記段差部との間に設けられ、前記ピストンを前記通路の他端部側へ付勢する弾性体と、
   を備えることを特徴とする逆流防止装置。
6. 前記ピストンの前記フランジ部より前記通路部材内の他端部側に設けられ、前記通路の内径を前記フランジ部の外径より小径とさせると共に、前記弾性体により前記通路の他端部側へ付勢された前記ピストンの移動を前記初期位置で制限する突起部を備えることを特徴とする請求項５に記載の逆流防止装置。
7. 前記通路部材の他端部側から前記通路部材内に気体を供給することによって前記通路部材内を加圧可能な加圧手段を備え、
   前記通路部材の一端部を内部に液体を収容した容器の吐出口を塞ぐ蓋部に対向させることを特徴とする請求項６に記載の逆流防止装置。
8. 前記ピストンの先端部が尖形形状とされる請求項７に記載の逆流防止装置。
9. 前記ピストン内には、前記基端部から先端部側へ貫通する連通路を備えると共に、該連通路の前記ピストンの先端部側の開口は、前記シール部材よりも基端部側であることを特徴とする請求項７又は８に記載の逆流防止装置。

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