JP2008013037A - 建設車両用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 建設車両用空気入りタイヤ１の耐摩耗性を向上させつつ、ヒートセパレーション等の故障を防止すること。
【解決手段】
細溝５，７，９の溝幅が５．０〜２０．０mmになってあって、全ての細溝５，７，９の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％以上になってあって、細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さが７０〜２００ｍｍになってあって、ネガティブ率が３．０〜１７．５％になってあって、細溝５，７，９の溝底Ｆにおける端部領域Ｆｂの曲率半径が８〜２０ｍｍになっていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばショベルローダー、ダンプトトラック等の建設車両に用いられる建設車両用空気入りタイヤに関する。

ラグパターンを有した従来の建設車両用空気入りタイヤについて、図５を参照して説明する。

ここで、図５は、ラグパターンを有した従来の建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。

図５に示すように、建設車両用空気入りタイヤ１０１おけるトレッド１０３の一方側（図５において左方側）には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた複数の第１ラグ溝１０５がタイヤ周方向Ｃに間隔を置いて設けられており、各々の第１ラグ溝１０５の片端は、一方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。同様に、トレッド１０３の他方側（図５において右方側）には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた複数の第２ラグ溝１０７がタイヤ周方向Ｃに間隔を置いて設けられており、各々の第２ラグ溝１０７の片端は、他方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。そして、トレッド１０３における溝（第１ラグ溝１０５、第２ラグ溝１０７）以外の部分が陸部１０９になっている。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に示すものがある。
特開平１１−３４８５０９号公報 ＷＯ２００２／１００６６４号公報 特開２００５−２９７９０９号公報

ところで、建設車両用空気入りタイヤ１０１の耐摩耗性能を向上させるためには、トレッド１０３の肉厚を厚くして、トレッド１０３の摩耗ボリューム（トレッドボリューム）を増加させる必要がある。

一方、トレッド１０３の肉厚を厚くすると、タイヤ負荷転動時において、トレッド１０３のセンター付近のゴム温度が高くなって、ヒートセパレーション等の故障を招くことがある。特に、建設車両の大型化に伴う建設車両用空気入りタイヤ１０１の大型化、扁平化、及び重荷重化が進むにつれて、前述の問題はより顕著になる。

そこで、本発明は、トレッドの摩耗ボリュームを十分に確保しつつ、トレッドの放熱作用を効果的に発揮させることがことができる、新規な構成の建設車両用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の発明者は、前述の目的を達成するため、種々の実験を行った結果、２本又は３本の細溝（溝幅２０ｍｍ以下）によって、同じ溝深さで同じ延長長さの１本のラグ溝（溝幅８０〜１４０ｍｍ）による放熱作用と同等の放熱作用を発揮するという、新規な知見を得ることができ、本発明を完成するに至った。

本発明の第１の特徴（請求項１に記載の発明の特徴）は、トレッドに細溝が設けられた建設車両用空気入りタイヤにおいて、前記細溝の溝幅が５．０〜２０．０mmになってあって、全ての前記細溝の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％以上になっていることである。

ここで、前記細溝の溝幅を５．０mm以上としたのは、前記細溝の溝幅が５．０mm未満であると、走行風が前記細溝の溝底に届き難くなって、前記トレッドの放熱作用を効果的に発揮させることができないからである。なお、前記細溝の溝幅を２０．０mm以下としたのは、前記細溝の溝幅が２０．０mmを越えると、接地時に前記細溝が閉じないで、転動による剪断力をバランスよく受け持つという、前記細溝本来の効果を発揮しなくなるからである。

また、全ての前記細溝の総延長長さを全ての溝の総延長長さの７５％以上としたのは、全ての前記細溝の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％未満であると、ラグ溝、主溝等の太溝によって前記トレッドの摩耗ボリュームを十分に確保できないからである。

第１の特徴によると、前述の新規な知見を踏まえつつ、前記細溝の溝幅が５．０〜２０．０mmになってあって、全ての前記細溝の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％以上になっているため、前記トレッドの摩耗ボリュームを十分に確保しつつ、前記トレッドの放熱作用を効果的に発揮させることができる。

本発明の第２の特徴（請求項２に記載の発明の特徴）は、第１の特徴に加えて、全ての前記細溝の総延長長さが全ての前記溝の総延長長さの１００％になっていることである。

本発明の第３の特徴（請求項３に記載の発明の特徴）は、第１の特徴又は第２の特徴に加えて、前記細溝の溝底の最も深い溝深さが７０〜２００ｍｍになっていることである。

本発明の第４の特徴（請求項４に記載の発明の特徴）は、第１の特徴から第３の手段のうちのいずれかの特徴に加えて、前記トレッドの全表面積に対する全ての前記溝の総面積の割合（ネガティブ率）が３．０〜１７．５％になっていることである。

本発明の５の特徴（請求項５に記載の発明の特徴）は、第１の特徴から第４の特徴のうちのいずれかの特徴に加えて、前記細溝の溝断面が溝断面の中心線を基準として対称になってあって、前記細溝の溝底における中央領域の曲率中心を通る直線と前記細溝の溝断面の中心線とのなす角度をθとしたときに、４５°＜θ＜９０°の範囲で特定される前記細溝の溝底における端部領域の曲率半径が８〜２０ｍｍになっていることである。

請求項１から請求項５のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記トレッドの摩耗ボリュームを十分に確保しつつ、前記トレッドの放熱作用を効果的に発揮させるこができるため、前記建設車両用空気入りタイヤの耐摩耗性を向上させつつ、タイヤ負荷転動時において前記トレッドのセンター付近のゴム温度が高くなることを抑えて、ヒートセパレーション等の故障を防止することができる。

（第１実施形態）
第１実施形態について図１（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。

ここで、図１（ａ）は、第１実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図、図１（ｂ）は、細溝の断面図、図１（ｃ）は、溝の総延長長さに関する説明図である。

図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ１におけるトレッド３のセンター部及び一対のショルダー部には、タイヤ周方向Ｃへ延びた周方向細溝５がそれぞれ設けられている。また、トレッド３の一方側（図１（ａ）において左方側）には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた第１幅方向細溝７がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第１幅方向細溝７の片端は、一方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。同様に、トレッド３の他方側（図１（ａ）において右方側）には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた第２幅方向細溝９がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第２幅方向細溝９の片端は、他方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。そして、トレッド３における溝（周方向細溝５、第１幅方向細溝７、第２幅方向細溝９）以外の部分が陸部１１になっている。

次に、第１実施形態の要部、主として溝の特徴部分について説明する。

第１実施形態の要部は、２本又は３本の細溝（溝幅２０ｍｍ以下）によって、同じ溝深さで同じ延長長さの１本のラグ溝（溝幅８０〜１４０ｍｍ）による放熱作用と同等の放熱作用を発揮するという、新規な知見に基づくものであって、第１実施形態の要部の内容は、次のようになる。

即ち、図１（ａ）（ｂ）に示すように、細溝（周方向細溝５、第１幅方向細溝７、第２幅方向細溝９）の溝幅は、５．０〜２０．０mmになっている。

ここで、細溝５，７，９の溝幅を５．０mm以上としたのは、細溝５，７，９の溝幅が５．０mm未満であると、走行風が細溝５，７，９の溝底Ｆに届き難くなって、トレッド３の放熱作用を効果的に発揮させることができないからである。なお、細溝５，７，９の溝幅を２０．０mm以下としたのは、細溝５，７，９の溝幅が２０．０mmを越えると、接地時に細溝５，７，９が閉じないで、転動による剪断力をバランスよく受け持つという、細溝５，７，９本来の効果を発揮しなくなるからである。

全ての細溝５，７，９の総延長長さは、全ての溝の総延長長さの１００％になっているが、全ての溝の総延長長さの７５％以上（好ましくは８０％以上であって、より好ましくは８５％以上）であれば構わない。

ここで、全ての細溝５，７，９の総延長長さを全ての溝の総延長長さの７５％以上としたのは、全ての細溝５，７，９の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％未満であると、ラグ溝、主溝等の太溝によってトレッド３の摩耗ボリュームを十分に確保できないからである。なお、全ての溝とは、細溝５，７，９の他に、ラグ溝、主溝等の太溝（第１実施形態には太溝が存在していない）を含む意である。また、全ての溝の総延長長さとは、全ての溝の延長長さの総和のことであって、溝の延長長さとは、溝の中心線に沿った溝の全長のことをいう（図１（ｃ）参照）。

細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さは、７０〜２００ｍｍになっていることである。

ここで、細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さを７０ｍｍ以上としたのは、細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さが７０ｍｍ未満であると、走行風が細溝５，７，９の溝底Ｆに届いても、トレッド３の放熱作用をより効果的に発揮させることができないからである。一方、細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さを２００ｍｍ以下としたのは、細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さが２００ｍｍを越えると、陸部１１の欠け等が発生し易くなるからである。

トレッド３の全表面積に対する全ての溝の総面積の割合（ネガティブ率）は、３．０〜１７．５％になっていることである。

ここで、ネガティブ率を３．０％以上としたのは、ネガティブ率が３．０％に満たないと、トレッド３の放熱作用をより効果的に発揮させることができないからである。一方、ネガティブ率を１７．５％以下としたのは、ネガティブ率が１７．５％を越えると、トレッド３の摩耗ボリュームをより十分に確保できないからである。

細溝５，７，９の溝断面は、溝断面の中心線Ｌ１を基準として対称になってあって、細溝５，７，９の溝底Ｆにおける中央領域Ｆａの曲率中心（中央領域Ｆａの曲率半径Ｒａ）を通る直線Ｌ２と細溝５，７，９の溝断面の中心線とのなす角度をθとしたときに、４５°＜θ＜９０°の範囲で特定される細溝５，７，９の溝底Ｆにおける端部領域Ｆｂの曲率半径Ｒｂは、８〜２０ｍｍになっていることである。

ここで、細溝５，７，９の溝底Ｆにおける端部領域Ｆｂの曲率半径Ｒｂを８ｍｍ以上としたのは、細溝５，７，９の溝底Ｆにおける端部領域Ｆｂの曲率半径Ｒｂが８ｍｍ未満であると、細溝５，７，９の溝底Ｆにおける端部領域Ｆｂの応力集中の度合いが大きくなって、細溝５，７，９のクラックの発生を十分に抑制することができないからである。一方、細溝５，７，９の溝壁Ｐにおける端部領域Ｆｂの曲率半径Ｒａを２０ｍｍ以下としたのは、細溝５，７，９の溝底Ｆの端部領域Ｆｂの曲率半径Ｒａが２０ｍｍを越えると、細溝５，７，９の溝底Ｆと溝壁Ｐをスムーズに繋げることができず、細溝５，７，９のクラックの発生の原因になるからである。

なお、建設車両用空気入りタイヤ１にあっては、扁平率が９０％以下になってあって、ＴＲＡに規定されているタイヤの荷重負荷能力対応表の最高速度に応じた計数が１．４以上になっている。

次に、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

前述の新規な知見を踏まえつつ、細溝５，７，９の溝幅が５．０〜２０．０mmになってあって、全ての細溝５，７，９の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％以上になっているため、トレッド３の摩耗ボリュームを十分に確保しつつ、トレッド３の放熱作用を効果的に発揮させることができる。特に、細溝５，７，９の溝底Ｆの最も深い溝深さが７０〜２００ｍｍになってあって、ネガティブ率が３．０〜１７．５％になっているため、陸部１１の欠け等の発生を抑制しつつ、前述の作用を高めることができる。

細溝５，７，９の溝底Ｆにおける端部領域Ｆｂの曲率半径Ｒａが８〜２０ｍｍになっているため、細溝５，７，９のクラックの発生を十分に抑制することができる。

従って、第１実施形態によれば、トレッド３の摩耗ボリュームをより十分に確保しつつ、トレッド３の放熱作用をより効果的に発揮させることができるため、建設車両用空気入りタイヤ１の耐摩耗性を向上させつつ、タイヤ負荷転動時においてトレッド３のセンター付近のゴム温度が高くなることを抑えて、ヒートセパレーション等の故障を防止することができる。

また、陸部１１の欠け等の発生及び細溝５，７，９のクラックの発生を抑制して、建設車両用空気入りタイヤ１の耐久性を向上させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。

ここで、図２（ａ）（ｂ）は、第２実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。

図２（ａ）に示すように、第２実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ１３におけるトレッド１５のセンター部及び一対のショルダー部には、タイヤ周方向Ｃへ延びた周方向細溝１７がそれぞれ設けられている。また、トレッド３には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた幅方向細溝１９がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の幅方向細溝１９の一端は、一方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してあって、各々の幅方向細溝１９の他端は、他方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。更に、トレッド１５における溝（周方向細溝１７、幅方向細溝１９）以外の部分が陸部２１になっている。

なお、図２（ｂ）に示すように、各々の幅方向細溝１９の一端を一方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口する代わりに、トレッド１５の一方のショルダー部に対応する幅方向細溝１９の一端に連通した第１太溝（第１ラグ溝）２３がタイヤ周方向Ｃに間隔を置いて設けられ、各々の第１太溝２３の片端が一方のトレッド端縁Ｅに開口するようにしても構わない。同様に、各々の幅方向細溝１９の他端を他方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口する代わりに、トレッド１５の他方のショルダー部に対応する幅方向細溝１９の他端に連通した第２太溝（第２ラグ溝）２５がタイヤ周方向Ｃに間隔を置いて設けられ、各々の第２太溝２５の片端が他方のトレッド端縁Ｅに開口するようにしても構わない。

そして、第２実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ１３においても、第１実施形態の要部と同様の要部を有しており、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態について図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。

ここで、図３（ａ）（ｂ）は、第２実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、第３実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ２７におけるトレッド２９のセンター部には、タイヤ周方向Ｃへ延びた周方向細溝３１がそれぞれ設けられている。また、トレッド２９の一方側（図３（ａ）（ｂ）において左方側）には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた第１幅方向細溝３３がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第１幅方向細溝３３の片端は、一方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。同様に、トレッド２９の他方側（図３（ａ）（ｂ）において右方側）には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた第２幅方向細溝３５がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第２幅方向細溝３５の片端は、他方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。

図３（ａ）に示すように、トレッド２９の一方側には、対応する第１幅方向細溝３３の途中に連通した複数の第１分岐細溝３７がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第１分岐細溝３７の片端は、一方のトレッド端縁Ｅに開口してある。同様に、トレッド２９の他方側には、対応する第２幅方向細溝３５の途中に連通した複数の第２分岐細溝３９がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第２分岐細溝３９の片端は、他方のトレッド端縁Ｅに開口してある。なお、図３（ｂ）に示すように、複数本の第１分岐細溝３７が同じ第１幅方向細溝３３に連通したり、複数本の第２分岐細溝３９が同じ第２幅方向細溝３５に連通したりするようにしても構わない。更に、トレッド２９における溝（周方向細溝３１、第１幅方向細溝３３、第２幅方向細溝３５、第１分岐細溝３７、第２分岐細溝３９）以外の部分が陸部４１になっている。

そして、第３実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ２７においても、第１実施形態の要部と同様の要部を有しており、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態について図４を参照して説明する。

ここで、図４は、第４実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。

図４に示すように、第４実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ４３におけるトレッド４５のセンター部及び一対のショルダー部には、タイヤ周方向Ｃへ延びた周方向細溝４７がそれぞれ設けられている。また、トレッド４５には、タイヤ幅方向Ｗへ延びた幅方向細溝４９がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の幅方向細溝４９の一端は、一方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してあって、各々の幅方向細溝４９の他端は、他方のトレッド端縁Ｅにそれぞれ開口してある。

トレッド４５の一方側（図４において左方側）には、対応する幅方向細溝４９の途中に連通した複数の第１分岐細溝５１がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第１分岐細溝５１の片端は、一方のトレッド端縁Ｅに開口してある。同様に、トレッド４５の他方側（図４において右方側）には、対応する幅方向細溝４９の途中に連通した複数の第２分岐細溝５３がタイヤ周方向Ｃへ間隔を置いて設けられており、各々の第２分岐細溝５３の片端は、他方のトレッド端縁Ｅに開口してある。更に、トレッド４５における溝（周方向細溝４７、幅方向細溝４９、第１分岐細溝５１、第２分岐細溝５３）以外の部分が陸部５３になっている。

そして、第４実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ４３においても、第１実施形態の要部と同様の要部を有しており、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

実施例について簡単に説明する。

図１（ａ）に示す第１実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤ１（細溝５，７，９の溝幅１８．５ｍｍ、細溝５，７，９の溝深さ１１０ｍｍ）を発明タイヤとして、図５に示す従来の建設車両用空気入りタイヤ１０１（ラグ溝１０７，１０９の溝幅１０５ｍｍ、ラグ溝１０７，１０９の溝深さ１１０ｍｍ）を従来タイヤとして、発明タイヤ及び従来タイヤについて発熱試験及び摩耗試験を行った。なお、発明タイヤにおける各々の細溝５，７の延長長さと従来タイヤにおける各々のラグ溝１０７，１０９の延長長さは同じであって、発明タイヤにおける細溝５，７の本数は従来タイヤにおけるラグ溝１０７，１０９の本数の２倍である。

発熱試験：発明タイヤ（従来タイヤ）をＴＲＡの正規リムに組み付け、正規荷重及び正規内圧の条件の下で２４時間走行後、陸部中央に予め設けられた細穴（タイヤ周方向に６箇所）に熱電対を挿入し、ベルト最外層上の温度を測定して、測定値を平均化した。そして、発熱試験結果をまとめると、後記の表１に示すようになる。なお、発熱試験結果は、従来タイヤついての測定値を基準とした温度差で示している。

摩耗試験：発明タイヤ（従来タイヤ）をＴＲＡ正規リムに組み付け、正規荷重及び正規内圧の条件の下で１９０トンのダンプトラックの前輪に装着し、速度１０ｋｍ／ｈ略等速で１０００時間走行した後、トレッドを幅方向に８分割した各々の位置での残溝の深さ測定により、走行に要したゲージの平均値を摩耗量として算出した。そして、摩耗試験結果をまとめると、後記の表１に示すようになる。なお、摩耗試験結果は、摩耗量を走行時間で割った値を耐摩耗値として指数表示してあって、指数の数値が大きいほど耐摩耗性能が高いこと示している。

即ち、発熱試験結果及び摩耗試験結果から、発明タイヤの方が従来タイヤに比べて、耐摩耗性を向上させつつ、トレッドの発熱を抑制することが確認できた。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図、図１（ｂ）は、細溝の断面図、図１（ｃ）は、溝の総延長長さに関する説明図である。 図２（ａ）（ｂ）は、第２実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。 図３（ａ）（ｂ）は、第３実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。 第４実施形態に係る建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。 ラグパターンを有した従来の建設車両用空気入りタイヤの一部分の平面展開図である。

符号の説明

１ 建設車両用空気入りタイヤタイヤ
３ トレッド
５ 周方向細溝
７ 第１幅方向細溝
９ 第２幅方向細溝
１３ 建設車両用空気入りタイヤ
１５ トレッド
１７ 周方向細溝
１９ 幅方向細溝
２７ 建設車両用空気入りタイヤ
２９ トレッド
３１ 周方向細溝
３３ 第１幅方向細溝
３５ 第２幅方向細溝
３７ 第１分岐細溝
３９ 第２分岐細溝
４３ 建設車両用空気入りタイヤ
４５ トレッド
４７ 周方向細溝
４９ 幅方向細溝
５１ 第１分岐細溝
５３ 第２分岐細溝

Claims (5)

1. トレッドに細溝が設けられた建設車両用空気入りタイヤにおいて、
   前記細溝の溝幅が５．０〜２０．０mmになってあって、全ての前記細溝の総延長長さが全ての溝の総延長長さの７５％以上になっていることを特徴とする建設車両用空気入りタイヤ。
2. 全ての前記細溝の総延長長さが全ての前記溝の総延長長さの１００％になっていることを特徴とする請求項１に記載の建設車両用空気入りタイヤ。
3. 前記細溝の溝底の最も深い溝深さが７０〜２００ｍｍになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建設車両用空気入りタイヤ。
4. 前記トレッドの表面積に対する全ての前記溝の総面積の割合が３．０〜１７．５％になっていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載の建設車両用空気入りタイヤ。
5. 前記細溝の溝断面が溝断面の中心線を基準として対称になってあって、前記細溝の溝底における中央領域の曲率中心を通る直線と前記細溝の溝断面の中心線とのなす角度をθとしたときに、４５°＜θ＜９０°の範囲で特定される前記細溝の溝底における端部領域の曲率半径が８〜２０ｍｍになっていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の建設車両用空気入りタイヤ。

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