JP2011168638A - Rubber composition for tire inner liner, and pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、空気入りタイヤのインナーライナーとして用いられるゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition used as an inner liner of a pneumatic tire, and a pneumatic tire using the rubber composition.
チューブレス空気入りタイヤにおいては、気密性を確保するために、タイヤ内面にインナーライナーと呼ばれる空気透過性の低いゴム層が設けられている。かかるインナーライナーには、トレッドやサイドウォールなどを構成する通常のゴム層に比べて空気透過性の低いハロゲン化ブチルゴムが使用されている(例えば下記特許文献1参照)。 In a tubeless pneumatic tire, in order to ensure airtightness, a rubber layer having a low air permeability called an inner liner is provided on the inner surface of the tire. For such an inner liner, a halogenated butyl rubber having a low air permeability as compared with a normal rubber layer constituting a tread, a sidewall or the like is used (for example, see Patent Document 1 below).
ところで、タイヤの耐久性を向上させるため、インナライナーには優れた耐屈曲疲労性が要求される。耐屈曲疲労性を改良するための手法として、一般にオイルを配合する手法があるが、オイルを配合すると耐空気透過性が悪化してしまう。そのため、耐空気透過性を損なうことなく、耐屈曲疲労性を向上させることが求められる。 By the way, in order to improve the durability of the tire, the inner liner is required to have excellent bending fatigue resistance. As a method for improving the bending fatigue resistance, there is generally a method of blending oil, but when oil is blended, the air permeation resistance deteriorates. Therefore, it is required to improve the bending fatigue resistance without impairing the air permeation resistance.
なお、下記特許文献2には、ホウ酸亜鉛を配合したゴム組成物が開示されている。しかしながら、この文献は、主としてタイヤトレッドを対象としたものであり、そのため、ゴム成分としても、主としてスチレンブタジエンゴムなどのジエン系ゴムが用いられている。また、この文献は、ゴム成分に、シリカ、シランカップリング剤及びホウ酸亜鉛を配合することにより、シランカップリング剤の反応効率を向上させて、気泡の発生を抑制すると同時に、耐摩耗性の向上及び転がり抵抗の低減を図るものである。すなわち、ホウ酸亜鉛は、シランカップリング剤の反応効率を向上させて、気泡の発生を抑制するために配合されており、本発明の作用効果を何ら開示するものではない。 Patent Document 2 below discloses a rubber composition containing zinc borate. However, this document is mainly intended for tire treads, and therefore, diene rubber such as styrene butadiene rubber is mainly used as a rubber component. In addition, this document improves the reaction efficiency of the silane coupling agent by adding silica, a silane coupling agent, and zinc borate to the rubber component, and suppresses the generation of bubbles, while at the same time improving the wear resistance. It is intended to improve and reduce rolling resistance. That is, zinc borate is blended to improve the reaction efficiency of the silane coupling agent and suppress the generation of bubbles, and does not disclose any effects of the present invention.
また、下記特許文献3には、ジエン系ゴムに特定の窒素吸着比表面積を持つシリカと、シランカップリング剤と、ホウ酸亜鉛を含有するスチールコード被覆用ゴム組成物が開示されている。この文献も、ホウ酸亜鉛を配合することにより、シランカップリング剤の反応性を向上させて、ブリスター(気泡)の発生を抑制するものであり、本発明の作用効果を何ら示唆するものではない。 Patent Document 3 below discloses a rubber composition for coating a steel cord, which contains silica having a specific nitrogen adsorption specific surface area in a diene rubber, a silane coupling agent, and zinc borate. This document also improves the reactivity of the silane coupling agent by adding zinc borate and suppresses the generation of blisters (bubbles), and does not suggest any effect of the present invention. .
本発明は、耐空気透過性を損なうことなく、耐屈曲疲労性を向上させることができるタイヤインナーライナー用ゴム組成物を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the rubber composition for tire inner liners which can improve bending fatigue resistance, without impairing air permeation resistance.
本発明に係るタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴム及び/又はブチルゴムからなるブチル系ゴム成分100質量部に対して、ホウ酸亜鉛を0.5〜5質量部含有するものである。 The rubber composition for a tire inner liner according to the present invention contains 0.5 to 5 parts by mass of zinc borate with respect to 100 parts by mass of a butyl rubber component composed of halogenated butyl rubber and / or butyl rubber.
本発明に係る空気入りタイヤは、かかるゴム組成物からなるインナーライナーを備えたものである。 The pneumatic tire according to the present invention includes an inner liner made of such a rubber composition.
本発明によれば、ハロゲン化ブチルゴム及び/又はブチルゴムにホウ酸亜鉛を配合することにより、耐空気透過性を損なわずに、耐屈曲疲労性を向上させることができ、よって、チューブレス空気入りタイヤの気密性を確保しつつ、耐久性を向上することができる。 According to the present invention, by adding zinc borate to the halogenated butyl rubber and / or butyl rubber, the bending fatigue resistance can be improved without impairing the air permeation resistance. Durability can be improved while ensuring airtightness.
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.
本発明のゴム組成物に用いられるブチル系ゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴム及び/又はブチルゴム(IIR)からなる。ハロゲン化ブチルゴムとしては、臭素化ブチルゴム(BIIR)、塩素化ブチルゴム(CIIR)などが挙げられ、これらを用いることによりインナーライナーの耐空気透過性を向上することができる。より好ましくは、ブチル系ゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴムの単独、又は、ハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドゴムからなり、ハロゲン化ブチルゴムのブチル系ゴム成分中に占める比率は60重量%以上であることが好ましい。 The butyl rubber component used in the rubber composition of the present invention comprises halogenated butyl rubber and / or butyl rubber (IIR). Examples of the halogenated butyl rubber include brominated butyl rubber (BIIR) and chlorinated butyl rubber (CIIR). By using these, the air permeability of the inner liner can be improved. More preferably, the butyl rubber component is composed of a halogenated butyl rubber alone or a blend rubber of a halogenated butyl rubber and a butyl rubber, and the proportion of the halogenated butyl rubber in the butyl rubber component is 60% by weight or more. preferable.
本発明に係るゴム組成物には、ホウ酸亜鉛が配合される。ホウ酸亜鉛を配合することにより、耐空気透過性を損なうことなく、耐屈曲疲労性を向上することができる。その理由は、必ずしも明らかではないが、ゴムマトリックス中に分散したホウ酸亜鉛の粒子が空気の透過を邪魔することにより耐空気透過性を維持しながら、ホウ酸亜鉛が亜鉛原子を含むことで亜鉛華によるハロゲン化ブチルゴムの架橋反応に関与することにより耐屈曲疲労性が向上するものと推測される(但し、これによって本発明が限定されるものではない)。 Zinc borate is blended in the rubber composition according to the present invention. By blending zinc borate, the bending fatigue resistance can be improved without impairing the air permeation resistance. The reason is not necessarily clear, but zinc borate contains zinc atoms, while zinc borate particles dispersed in the rubber matrix maintain air permeation resistance by interfering with air permeation. It is presumed that the bending fatigue resistance is improved by participating in the cross-linking reaction of the halogenated butyl rubber by white (however, the present invention is not limited thereby).
ホウ酸亜鉛としては、ホウ酸亜鉛3.5水和物(2ZnO・3B2O3・3.5H2O)、四ホウ酸亜鉛(ZnB4O7)、メタホウ酸亜鉛(Zn(BO2)2)、塩基性ホウ酸亜鉛(ZnB4O7・2ZnO)などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ホウ酸亜鉛3.5水和物(2ZnO・3B2O3・3.5H2O)が特に好ましく用いられる。 The zinc borate, zinc borate 3.5 hydrate (2ZnO · 3B 2 O 3 · 3.5H 2 O), tetraborate zinc (ZnB 4 O 7), zinc metaborate (Zn (BO 2) 2 ), basic zinc borate (ZnB 4 O 7 · 2ZnO) and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. Among these, zinc borate 3.5 hydrate (2ZnO · 3B 2 O 3 · 3.5H 2 O) is particularly preferably used.
ホウ酸亜鉛の粒径は特に限定されないが、粒径が大きいほど耐空気透過性が向上する傾向がある一方で、粒径が大きくなりすぎると耐屈曲疲労性の向上効果が小さくなり、却って耐屈曲疲労性が損なわれるおそれがあるので、好ましくは平均粒子径が0.1〜200μmであり、より好ましくは0.5〜50μmである。ここで、平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定される値である。 The particle size of zinc borate is not particularly limited, but as the particle size increases, the air permeability resistance tends to improve. On the other hand, if the particle size becomes too large, the effect of improving bending fatigue resistance decreases, and on the contrary, Since there is a possibility that the bending fatigue property may be impaired, the average particle diameter is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 0.5 to 50 μm. Here, the average particle diameter is a value measured by a laser diffraction scattering method.
ホウ酸亜鉛は、上記ブチル系ゴム成分100質量部に対して0.5〜5質量部にて配合される。ホウ酸亜鉛の配合量が0.5質量部未満であると、耐屈曲疲労性の向上効果が得られない。逆に、配合量が5質量部を超えると、耐屈曲疲労性が却って損なわれてしまう。より好ましい配合量は、ブチル系ゴム成分100質量部に対して1〜4質量部である。 Zinc borate is blended at 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the butyl rubber component. When the blending amount of zinc borate is less than 0.5 parts by mass, the effect of improving the bending fatigue resistance cannot be obtained. On the other hand, if the blending amount exceeds 5 parts by mass, the bending fatigue resistance is impaired. A more preferable blending amount is 1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the butyl rubber component.
本発明のゴム組成物には、通常、亜鉛華(ZnO)が配合される。亜鉛華は、ハロゲン化ブチルゴムの加硫剤(架橋剤)として配合されるものであり、その配合量は、上記ブチル系ゴム成分100質量部に対して1〜5質量部であることが好ましく、より好ましくは2〜4質量部である。 The rubber composition of the present invention is usually blended with zinc white (ZnO). Zinc flower is blended as a vulcanizing agent (crosslinking agent) for halogenated butyl rubber, and the blending amount is preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the butyl rubber component, More preferably, it is 2-4 mass parts.
本発明のゴム組成物には、粘着付与剤が配合されることが好ましい。粘着付与剤は、ゴム組成物に粘着性を付与する添加剤であり、タッキファイヤーとも称される。粘着付与剤を配合することにより、グリーンタイヤ成形後の加硫までの間にインナーライナーのジョイント部での接着性を高めてジョイント部の開きを抑制することができ、またカーカスプライに対するインナーライナーの接着性も向上することができる。 The rubber composition of the present invention preferably contains a tackifier. The tackifier is an additive that imparts tackiness to the rubber composition, and is also referred to as a tackifier. By adding a tackifier, the adhesiveness at the joint part of the inner liner can be increased before the vulcanization after the green tire is molded, and the opening of the joint part can be suppressed. Adhesiveness can also be improved.
粘着付与剤としては、アルキルフェノール系樹脂や炭化水素樹脂などを用いることができるが、耐空気透過性の点から炭化水素樹脂を用いることが好ましい。炭化水素樹脂としては、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族/芳香族共重合系石油樹脂が挙げられる。脂肪族系石油樹脂は、炭素数4〜5個相当の石油留分(C5留分)であるイソプレンやシクロペンタジエンなどの不飽和モノマーをカチオン重合することにより得られる樹脂であり(C5系石油樹脂とも称される。)、水添したものであってもよい。芳香族系石油樹脂は、炭素数8〜10個相当の石油留分(C9留分)であるビニルトルエン、アルキルスチレン、インデンなどのモノマーをカチオン重合することにより得られる樹脂であり(C9系石油樹脂とも称される。)、水添したものであってもよい。脂肪族/芳香族共重合系石油樹脂は、上記C5留分とC9留分を共重合することにより得られる樹脂であり(C5/C9系石油樹脂とも称される。)、水添したものであってもよい。特に好ましくはC5成分を主成分とする石油樹脂である。 As the tackifier, an alkylphenol-based resin, a hydrocarbon resin, or the like can be used, but a hydrocarbon resin is preferably used from the viewpoint of air permeability resistance. Examples of the hydrocarbon resin include aliphatic petroleum resins, aromatic petroleum resins, and aliphatic / aromatic copolymer petroleum resins. The aliphatic petroleum resin is a resin obtained by cationic polymerization of unsaturated monomers such as isoprene and cyclopentadiene, which are petroleum fractions corresponding to 4 to 5 carbon atoms (C5 fraction) (C5 petroleum resins). It may also be hydrogenated. An aromatic petroleum resin is a resin obtained by cationic polymerization of monomers such as vinyltoluene, alkylstyrene, and indene, which are petroleum fractions (C9 fraction) having 8 to 10 carbon atoms (C9 petroleum). It may also be referred to as a resin) and may be hydrogenated. The aliphatic / aromatic copolymer petroleum resin is a resin obtained by copolymerizing the C5 fraction and the C9 fraction (also referred to as C5 / C9 petroleum resin), and is hydrogenated. There may be. Particularly preferred is a petroleum resin mainly composed of a C5 component.
該粘着付与剤、好ましくは炭化水素樹脂の配合量は、上記ブチル系ゴム成分100質量部に対して、2〜15質量部であることが好ましく、より好ましくは3〜10質量部である。 The amount of the tackifier, preferably a hydrocarbon resin, is preferably 2 to 15 parts by mass, more preferably 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the butyl rubber component.
本発明のゴム組成物には、フィラーとしてカーボンブラックを配合することができ、カーボンブラックは、上記ブチル系ゴム成分100質量部に対して30〜70質量部にて配合されることが好ましく、より好ましくは40〜60質量部である。カーボンブラックの配合量が30質量部未満では、未加硫ゴム組成物の収縮が大きく、加工性が損なわれるおそれがある。逆に、配合量が70質量部を超えると、未加硫ゴム組成物の粘度が大きくなり加工性が損なわれるおそれがある。 In the rubber composition of the present invention, carbon black can be blended as a filler, and the carbon black is preferably blended in an amount of 30 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the butyl rubber component. Preferably it is 40-60 mass parts. When the blending amount of the carbon black is less than 30 parts by mass, the unvulcanized rubber composition has a large shrinkage and the workability may be impaired. On the other hand, if the blending amount exceeds 70 parts by mass, the viscosity of the unvulcanized rubber composition may increase and the processability may be impaired.
上記カーボンブラックとしては、特に限定されず、種々のグレードのものを適宜選択して使用することができるが、ヨウ素吸着量が15〜55mg/gであり、かつDBP(ジブチルフタレート)吸油量が75〜125cm3/100gであるものが好ましく用いられる。具体的には、GPF級に属するカーボンブラックを用いることが好ましい。ヨウ素吸着量が大きすぎると、粘着性が損なわれる。ここで、ヨウ素吸着量(IA)は、JIS K6217−1に準拠して測定される値であり、また、DBP吸油量は、JIS K6217−4に準拠して測定される値である。 The carbon black is not particularly limited, and various grades can be appropriately selected and used. The iodine adsorption amount is 15 to 55 mg / g and the DBP (dibutyl phthalate) oil absorption amount is 75. What is -125cm < 3 > / 100g is used preferably. Specifically, it is preferable to use carbon black belonging to GPF class. If the iodine adsorption amount is too large, the adhesiveness is impaired. Here, the iodine adsorption amount (IA) is a value measured in accordance with JIS K6217-1, and the DBP oil absorption is a value measured in accordance with JIS K6217-4.
本発明のゴム組成物には、上述した各成分の他、ステアリン酸などの加硫助剤、老化防止剤、加工助剤、カーボンブラック以外の充填剤、加硫剤、加硫促進剤など、インナーライナーのゴム組成物に通常配合される各種添加剤を配合することができる。 In the rubber composition of the present invention, in addition to the components described above, vulcanization aids such as stearic acid, anti-aging agents, processing aids, fillers other than carbon black, vulcanization agents, vulcanization accelerators, etc. Various additives usually blended in the rubber composition of the inner liner can be blended.
以上よりなるゴム組成物は、常法に従ってロールや押出機などでシート状に押し出し、押し出したシート状物をトレッドやサイドウォールなどを構成するゴムの内側に貼り付けられた状態で加硫成形することにより、タイヤ内面に薄いゴム層よりなるインナーライナーを備えるチューブレス空気入りタイヤが形成される。なお、インナーライナーの厚みは、タイヤサイズなどにより異なるが、通常は0.5〜3.0mmである。 The rubber composition comprising the above is extruded into a sheet shape by a roll or an extruder according to a conventional method, and the extruded sheet material is vulcanized in a state where it is attached to the inside of the rubber constituting the tread, sidewall, etc. Thus, a tubeless pneumatic tire having an inner liner made of a thin rubber layer on the inner surface of the tire is formed. In addition, although the thickness of an inner liner changes with tire sizes etc., it is 0.5-3.0 mm normally.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合に従い、実施例1〜4及び比較例1〜7のインナーライナー用ゴム組成物を調製した。表1の各成分の詳細は以下の通りである。 Using a Banbury mixer, rubber compositions for inner liners of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 were prepared according to the composition shown in Table 1 below. The detail of each component of Table 1 is as follows.
・BIIR:エクソンモービル社製の臭素化ブチルゴム「ブロモブチル2222」
・IIR:エクソンモービル社製のブチルゴム「ブチル268」
・カーボンブラック:GPF(東海カーボン(株)製「シーストV」、ヨウ素吸着量=26mg/g、DBP吸油量=87cm3/100g)
・オイル:(株)ジャパンエナジー製「JOMOプロセスP200」
・ホウ酸亜鉛:2ZnO・3B2O3・3.5H2O、平均粒子径(日機装社製の粒径分析器「Microtrac HRA」を用いて測定)=2μm、ボラックス社製「フャイヤーブレイクZB EF」
・メタホウ酸バリウム:n(BaO・B2O3・H2O)、堺化学工業(株)製「BUSAN 11−M1」
・ホウ酸アルミニウム:9Al2O3・2B2O3、四国化成工業(株)製「アルボライト PF03」
・ホウ酸マグネシウム:2MgO・3B2O3・nH2O、富田製薬(株)製
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華3号」
・ステアリン酸:花王(株)製「ステアリン酸」
・炭化水素樹脂:エクソンモービル社製「エスコレッツ1102」(C5成分を主成分とする石油樹脂)
・加工助剤:ストラクトール社製「ストラクトール40MSF」
BIIR: Brominated butyl rubber “Bromobutyl 2222” manufactured by ExxonMobil
IIR: Butyl rubber “Butyl 268” manufactured by ExxonMobil
Carbon black: GPF (Tokai Carbon Co., Ltd. "SEAST V", iodine adsorption = 26mg / g, DBP oil absorption = 87cm 3 / 100g)
・ Oil: “JOMO Process P200” manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
- zinc borate: 2ZnO · 3B 2 O 3 · 3.5H 2 O, ( measured using Nikkiso Co. particle size analyzer "Microtrac HRA") Average particle diameter = 2 [mu] m, Borax Inc. "Fuya ear Break ZB EF "
· Barium metaborate: n (BaO · B 2 O 3 · H 2 O), manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd. "BUSAN 11-M1"
· Aluminum borate: 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3, manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd. "arbovirus Light PF03"
・ Magnesium borate: 2MgO ・ 3B 2 O 3・ nH 2 O, manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd. ・ Zinc flower: “Zinc flower 3” manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Stearic acid” manufactured by Kao Corporation
・ Hydrocarbon resin: “Escollet 1102” manufactured by ExxonMobil (petroleum resin mainly composed of C5 component)
・ Processing aid: “Stractol 40MSF” manufactured by Straktor
得られた各ゴム組成物について、耐屈曲疲労性と耐空気透過性を評価した。評価方法は次の通りである。 About each obtained rubber composition, the bending fatigue resistance and the air permeation resistance were evaluated. The evaluation method is as follows.
・耐屈曲疲労性:JIS K6260に準拠し、160℃×30分で加硫した試験片について、デマチャ屈曲試験機を用い、亀裂成長回数を測定した。比較例1の亀裂成長回数を100とした際の指数で表示し、数値が大きいほど耐屈曲疲労性に優れることを示す。 Flexural fatigue resistance: The number of crack growth was measured for a test piece vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes in accordance with JIS K6260 using a demachic bending tester. It displays with the index | exponent when the crack growth frequency of the comparative example 1 is set to 100, and it shows that it is excellent in bending fatigue resistance, so that a numerical value is large.
・耐空気透過性:160℃×30分で加硫した厚み1mmの加硫ゴムシートについて、ガス透過率試験器(東洋精機製作所製「BT−3」)を用いて空気透過率を測定し、比較例1の値を100とした指数で表示した。数値が小さいほど耐空気透過性に優れることを示す。 -Air permeability resistance: For a vulcanized rubber sheet having a thickness of 1 mm vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes, the air permeability was measured using a gas permeability tester (“BT-3” manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) It was displayed as an index with the value of Comparative Example 1 being 100. It shows that it is excellent in air permeation resistance, so that a numerical value is small.
結果は表1に示す通りであり、コントロールである比較例1に対して、比較例2ではオイルを添加したことにより、耐屈曲疲労性は向上したものの、耐空気透過性が大幅に悪化した。 The results are as shown in Table 1. Compared to Comparative Example 1 as a control, in Comparative Example 2, the oil resistance was significantly deteriorated, although the bending fatigue resistance was improved by adding oil.
これに対し、本発明に係る実施例1〜4では、コントロールである比較例1に対し、所定量のホウ酸亜鉛を配合したことにより、耐空気透過性を損なうことなく、耐屈曲疲労性が顕著に改善されており、よって、チューブレス空気入りタイヤの気密性を確保しつつ、耐久性を向上することができるものであった。 On the other hand, in Examples 1 to 4 according to the present invention, by adding a predetermined amount of zinc borate to Comparative Example 1 as a control, the bending fatigue resistance is reduced without impairing the air permeability. Thus, the durability was improved while ensuring the airtightness of the tubeless pneumatic tire.
なお、比較例3では、ホウ酸亜鉛の配合量が少なすぎて、耐屈曲疲労性の向上効果は得られなかった。逆に、比較例7では、ホウ酸亜鉛の配合量が多すぎて、耐屈曲疲労性が却って悪化していた。また、ホウ酸亜鉛の代わりにメタホウ酸バリウムを配合した比較例4や、ホウ酸アルミニウムを配合した比較例5や、ホウ酸マグネシウムを配合した比較例6では、いずれも耐屈曲疲労性が悪化していた。このことから、耐屈曲疲労性の向上効果は、ホウ酸塩の中でもホウ酸亜鉛を用いた場合特有の効果であり、本発明による有利な効果である。
本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる大型タイヤ(重荷重用タイヤ)、二輪車用タイヤなどの各種のチューブレス空気入りタイヤに利用することができる。 The rubber composition for a tire inner liner of the present invention can be used for various tubeless pneumatic tires such as tires for passenger cars, large tires (heavy duty tires) used for trucks and buses, and tires for motorcycles.
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