JP2018520057A - 走行ノイズを改善した重車両タイヤ用トレッド - Google Patents

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Abstract

重車両タイヤ用のトレッド(10)であって、トレッドは、幅Wを有し、このトレッドは、トレッドの全幅Wの15%〜25%の幅の中央領域を画定する全体として周方向の向きの2本の主要溝(2,3)を有し、これら主要溝は、トレッドの摩耗可能な厚さを実質的に定める深さPを有し、トレッドは、中央領域(C)の各側に設けられた側方領域(L1,L2)を有し、これら側方領域の各々は、長い側部(41,42)および短い側部(43,44)を有する複数の細長い隆起要素(4)に分割され、これら細長い隆起要素(4)は、周方向に対して35°〜55°の平均角度(A)をなして傾けられた斜めの補助溝(5)によって画定され、これら斜めの補助溝(5)は深さPの30%〜60%の深さP5を有し、側方領域(L1,L2)の各細長い隆起要素(4)は、斜めの補助溝(5)に平行に延びていてこの細長い隆起要素(4)を2つの細長い隆起要素半部に分割する斜めの切れ目(6)を有し、各斜めの切れ目(6)は、サイプ(61)によって形成され、サイプの延長部として内部カナル(62)が設けられ、この内部カナル(62)は、どんなに遅くても斜めの補助溝(5)が完全に見えなくなる前にトレッドが部分的にいったん摩耗すると新たな溝を形成するようになっていることを特徴とするトレッド。

Description

本発明は、重車両タイヤ用のトレッド、特にこれらトレッドのトレッドパターンデザインおよび走行中に放出されるノイズ(騒音)の観点における性能を向上させると同時にウェットグリップ性能の高いレベルを維持するかかるトレッドを備えたタイヤに関する。
公知のように、重車両用のタイヤは、トレッドを備え、このトレッドは、そのトレッド表面を介して走行中路面に接触するようになっている。車両にグリップ性能を提供しなければならないこの同じトレッドは、これがドライにおいてであれウェットにおいてであれあるいは雪で覆われた路面上においてであれいずれにせよ、運転上の安全性にとって極めて重要である。
走行条件がどのようなものであってもこのロードホールディング(路面保持)および方向安定性能を向上させるため、トレッド表面にトレッドパターンデザインを提供することが慣例である。このトレッドパターンデザインは、見栄えに加えて、技術的観点を更に有し、一般的に言って、トレッドの成形中またはそれどころかタイヤの成型中に作られる複数の切れ目で構成される。本明細書において切れ目という用語は、溝、サイプまたはより一般的に言って、エッジコーナー部を生じさせる任意形式のボイドおよび雨天において路上に存在する可能性のある水を集めるのに利用できる容積部の形態をとることができる任意形式の空所である。
タイヤが路面に沿って走行しているとき、トレッドの構成要素は、上述の路面に接触し、この接触の繰り返しのために、多くの高調波に分解できる走行ノイズを生じさせ、これら高調波のうちの幾つかは、トレッドパターンのデザインの直接的な関数である。
本明細書においてトレッドパターンのデザインという表現は、溝によって画定されるとともにホイールが回転しているときに繰り返しパターンを形成する材料の隆起要素(例えば、トレッドブロックおよびリブ)の配列体である。
走行ノイズを制限するため、特に乗用車向きタイヤの場合、トレッドパターンデザインの基本的パターンの長さをホイール周りで変化させることが慣例であり、可変ピッチ(マルチピッチ)と呼ばれているこの技術では、互いに異なる周方向長さの一連のパターンを順次用いる。
重車両タイヤの分野において、この技術は、広範に用いられているとは言えず、用いられるトレッドパターンデザインは、一般に、ノイズがトレッドパターンのデザインと関連した高調波によって特徴付けられるモノピッチである。
本発明の目的は、トレッドパターンのデザインと関連した励振、すなわち隆起要素とタイヤの走行する路面が互いに接触する現象の振幅を減少させることによって高調波の振幅を減少させることにある。
重車両タイヤにより放出されるノイズは、タイヤが路面に接触する接触パッチにトレッドパターン要素が入ったときにトレッドパターン要素の衝撃によりタイヤに伝えられる機械的励振パワーによって特徴付けられる。
極めて簡単に言えば、トレッドパターン要素の先導エッジまたは前縁が接触パッチに入るときに関与するメカニズムおよびこの事象が起こる時間は、周期Tおよびパルス幅aTの信号のスペクトルまたは単一の方形パルスの形態で表現でき、このパルス幅は、トレッドの隆起要素の先導エッジの全体に関する接触時間を表わしている。
かかる信号の時間ドメインおよび周波数ドメインの記載が本明細書の図1Aおよび図1Bに概略的に示されている。
定義
タイヤの赤道中間面:これは、タイヤの回転軸線に垂直でありかつこの回転軸線から見て半径方向最も遠くに位置するタイヤの箇所を通る平面である。
半径方向は、本明細書においてはタイヤの回転軸線に垂直な方向(この方向は、トレッドの厚みの方向に一致している)を意味するものと理解されたい。
横方向または軸方向は、タイヤの回転軸線に平行な方向を意味するものと理解されたい。
周方向は、中心が回転軸線上に位置する任意の円の接線の方向を意味するものと理解されたい。この方向は、軸方向と半径方向の両方向に垂直である。
トレッドの全厚は、このトレッドを備えたタイヤの赤道面上で、タイヤが新品であるときのトレッド表面とクラウン補強材の半径方向最も外側の部分との間で測定される。
トレッドは、走行中に摩耗可能な材料の最大厚さを有し、材料のこの最大摩耗可能厚さは、トレッドの全厚未満である。
タイヤに関する通常の走行条件または使用の条件は、特に、欧州における走行に関するE.T.R.T.O 規格によって定められた条件であり、これら使用条件は、そのロードインデックス(負荷能力指数)およびその速度定格によって示されるタイヤの耐荷力に対応した基準インフレーション圧力を特定している。これら使用条件は、「公称条件」または「作動条件」とも呼ばれることがある。
切れ目は、総称として、溝かサイプかのいずれかを示し、切れ目は、向かい合うとともに互いにゼロではない距離(「切れ目の幅」と呼ばれる)のところに位置する材料の壁によって画定された空間に相当している。サイプを溝から区別するものは、正確に言えばこの距離であり、サイプの場合、この距離は、サイプを画定している向かい合った壁が、少なくともタイヤが路面と接触状態にある接触パッチ内にサイプが入ったときに少なくとも部分的に互いに接触することができるのに適した距離である。溝の場合、この溝の壁は、例えばE.T.R.T.O 規格によって定められた通常の走行条件下において互いに接触することはあり得ない。
本発明は、走行ノイズのレベルをかなり改良すると同時に摩耗度とは無関係に良好な摩耗およびグリップ性能を維持する重車両タイヤのトレッドのためのトレッドパターンデザインに関する。
本発明のトレッドは、新品時に路面に接触するようになったトレッド表面を有し、このトレッドは、幅Wを有する。
このトレッドは更に、
‐トレッドを幅が等しい2つの半部に分割する中間平面を有し、
‐トレッドの全幅Wの15%〜25%の幅の中央領域を画定する全体として周方向の向きの2本の主要溝を有し、主要溝は、トレッドの摩耗可能な厚さを実質的に定める深さPを有し、
‐中央領域の各側に設けられた側方領域を有し、側方領域の各々は、長い側部および短い側部を有する複数の細長い隆起要素に分割され、細長い隆起要素は、周方向主要溝中に開口した斜めの補助溝によって画定され、斜めの補助溝は、35°〜55°の平均角度だけ傾けられており、平均角度は、周方向に対して測定されている。
本発明のトレッドは、斜めの補助溝が全体として周方向の向きの溝の深さPの30%〜60%の深さP5を有し、側方領域の各細長い隆起要素が斜めの補助溝に平行に延びていて細長い隆起要素を画定するとともに細長い隆起要素を2つの細長い隆起要素半部に分割する斜めの切れ目を有し、各斜めの切れ目が細長い隆起要素の短い側部上に開口し、各斜めの切れ目が周方向の主要溝の深さの少なくとも75%に等しい全深さを有し、タイヤの新品時にトレッド表面からトレッドの内部に向かって、各斜めの切れ目がサイプによって形成され、サイプの延長部として内部カナル(管状部)が設けられ、どんなに遅くても斜めの補助溝が完全に見えなくなる前にトレッドが部分的にいったん摩耗すると内部カナルが新たな溝を形成するようになっており、内部カナルが斜めの補助溝の平均幅に少なくとも等しい平均幅を有し、各斜めの補助溝および細長い隆起要素の各斜めの切れ目のトレッドの中央領域内への延長部として、追加の切れ目が設けられ、追加の切れ目が内部カナルの形態をしてトレッドの厚み中に延びるサイプで形成され、中央領域内に形成された追加の切れ目が各側方領域の斜めの補助溝と同一の向きを維持するとともに赤道中間平面までかかる維持を行っていることを特徴とする。
本発明のトレッドにより、接触パッチに入る隆起要素の各パルス時間aTを長くし、かくして減衰信号の周波数を減少させてこの周波数よりも高い周波数を最小限に抑えると同時にトレッド摩耗のレベルとは無関係にウェットグリップの面での良好な性能を維持することが一度に可能である。
衝撃時間は、この場合、周方向に対する隆起要素の傾斜角の選択より変更され、これは、隆起要素の先導エッジの長さを増大させ、したがって接触パッチにおける路面に接触するのに要する全時間を増大させる作用効果を有する場合がある。先導エッジコーナー部という用語は、走行中、接触パッチにおいて路面に最初に接触すべき隆起要素のエッジコーナー部を意味している。これとは対照的に、先導エッジコーナー部後に接触するエッジまたはエッジコーナー部は、隆起要素の後続エッジコーナー部と呼ばれる。
隆起要素のかかる向きにより、トレッドは、「のこ歯」形の摩耗に対して敏感になり、これは、重車両用タイヤ上の隆起要素の通常の高さと比較して、隆起要素の高さの減少によって相殺される。細長い要素が特に新品状態において中央領域の高さよりも低い限定された高さを有することにより、隆起要素について選択された傾斜角Aが摩耗に関してもたらす衝撃を減少させることができる。
さらに、ウェットグリップ性能は、摩耗とともに進展するトレッドパターンデザインの存在により維持され、かかるトレッドパターンデザインは、部分摩耗に続く新たな溝の出現を生じさせることができる。
本発明により、摩耗レベルがどのようなものであってもグリップのレベルが最適なので、走行ノイズ性能とウェットグリップ性能と耐久性とのバランスをシフトさせることができる。
有利には、そして走行ノイズを更にいっそう減少させるため、トレッドの一方の側方領域の斜めの溝は、他方の側方領域の斜め溝に対して周方向にオフセットしている。
本発明の有利な変形形態では、側方領域または部分の斜めの溝は、方向性トレッドパターンデザイン、すなわち優先的な走行方向を有するトレッドパターンデザインを生じさせるよう差し向けられる。
本発明の別の変形形態によれば、各細長い隆起要素は、全体として周方向の向きの切れ目を更に有し、この切れ目は、サイプで形成され、サイプの厚み中への延長部として、どんなに遅くても斜めの補助溝が完全に消える前に溝がいったん部分的に摩耗すると新たな溝を形成するようになったカナルが設けられている。
有利には、各細長い隆起要素は、50〜60mm(ミリメートル)の長さの短い側部を有する。
記号(°)で表わされた斜めの溝および斜めの追加の切れ目の平均傾斜角度Aは、以下の不等式、すなわち、
Figure 2018520057
を満たすよう選択され、
上式において、
‐Dは、その使用条件(圧力および負荷)下において走行中に測定されるタイヤの丸1回転によって進む距離であり、
‐WLは、側方部分の軸方向幅であり(この軸方向幅は、斜めの隆起要素の先導エッジコーナー部の長さの軸方向上に投影された長さに等しい)、
‐Nは、ホイールの1周に沿って設けられた斜めの補助溝の本数であり、
‐nは、減少またはなくされるべきノイズの高調波である(nは、値1,2,3,……をとる)。
本発明の別の特徴および別の利点は、添付の図面を参照して行われる以下の説明から明らかになろう。なお、添付の図面は、非限定的な実施例により本発明の内容の実施形態を示している。
走行中における重車両タイヤ用トレッドの繰り返しパターンにより放出されるノイズ(騒音)に対応した信号の時間ドメインを示す図である。 走行中における重車両タイヤ用トレッドの繰り返しパターンにより放出されるノイズ(騒音)に対応した信号の周波数ドメインを示す図である。 本発明の重車両タイヤのトレッドの部分図である。 図3のIII‐IIIに沿って見た断面平面における図3に示されているトレッドの断面図である。 図3のIV‐IVに沿って見た断面平面における図3に示されているトレッドの断面図である。
図を理解しやすくするため、同一の参照符号が本発明の変形例を示すために用いられており、かかる変形例では、これらの参照符号は、構造的であれまたは機能的であれいずれにせよ、同じ種類の要素を示している。
図1は、走行中における重車両タイヤ用トレッドの繰り返しパターンにより放出されるノイズ(騒音)に対応した信号の時間ドメインを示す図であり、図2は、走行中における重車両タイヤ用トレッドの繰り返しパターンにより放出されるノイズ(騒音)に対応した信号の周波数ドメインを示す図である。極めて簡単に言えば、トレッド要素の先導エッジまたは前縁が接触するときに関与するメカニズムおよびこの接触が起こる時間を周期Tおよびパルス幅または持続時間aTの単一の方形パルスのスペクトルの形態で表わすことができる。周波数スペクトルは、周波数Qfでのスペクトル線を有し、この場合、Qは、整数1,2,3,……をとり、その振幅は、次の形式、すなわち、
Figure 2018520057
の関数として周波数fにつれて変化する。
このスペクトルの包絡線は、パルス幅の逆数の倍数、すなわち、
Figure 2018520057
である周波数でゼロを通る。
パルス幅時間aTを増大させることによって、減衰信号の周波数を減少させ、かくしてこれよりも高い周波数を最小限に抑えることができる。パルス幅時間のこの増大は、図2以下の裏付けによって説明する本発明のトレッドパターンを用いて得られる。
図3は、本発明の重車両タイヤ用のトレッド10の実施例の外面の部分図であり、このタイヤは、サイズ315/70R22.5のものである。
このトレッド10は、トレッド表面100および最適性能レベルを、ウェット路面上を走行しているときに達成することができると同時に走行中に放出されるノイズをかなり減少させることができるよう定められたトレッドパターンデザインを有する。トレッド表面は、走行中、路面に接触するようになったトレッドパターンデザインの接触フェースによって形成される。
このトレッドは、中央部分Cを画定していて、赤道中間平面(このトレッドを備えたタイヤを2つの等しい半部に分割する平面)の各側で延びる全体として周方向の向きの2本の主要溝2,3を有する。中央部分は、この場合46mmに等しい軸方向幅Wcを有する。この赤道中間平面は、線XX′を用いて図2の平面内でその線によって表わされている。
周方向主要溝2,3は、5mmに等しい平均幅および14mmに等しい深さを有する(この深さは、タイヤを交換する必要のある前にまたはそのトレッドをリトレッド(更生)によって新たにされる前に、摩耗することができる材料の厚さに一致している)。中央部分Cの幅は、この場合、18%に等しい(トレッドの幅Wは、選択されたタイヤサイズについて254mmに等しい)。
トレッドは、中央領域Cの各側に位置した側方領域L1,L2を有し、これら側方領域の各々は、長い側部41,42および短い側部43,44を有する複数の細長い隆起要素4に分割され、これら細長い隆起要素4は、周方向主要溝2,3中に開口するとともにこの場合45°に等しい平均角度Aだけ傾けられた斜めの補助溝5によって画定され、この平均角度は、線XX′に平行な周方向に対して測定されている。かくして、斜めの要素の長い側部41,42は、周方向に対して45°だけ傾けられている。
この角度Aは、以下の不等式、すなわち、
Figure 2018520057
を満たすよう定められ、
上式において、
‐D=3152mm。Dは、タイヤがE.R.T.O.規格で定められた圧力および負荷のその使用条件を受けた状態で、走行中に測定されるサイズ315/70R22.5のタイヤの1回転によって進む距離である。
‐WL=100mm。WLは、側方部分の軸方向幅に等しい。
‐Nは、ホイールの1周に沿って設けられた斜めの補助溝の本数であり、この場合、この数は、48に等しい。
‐nは、減少させるべきまたはなくすべきノイズの高調波であり、この場合、n=1である。
計算により、角度Aは、33.3°を超える必要がある。
細長い隆起要素4を画定する斜めの補助溝5は、この場合、周方向主要溝2,3の深さの55%に等しい深さを有する。
さらに、側方領域の各細長い隆起要素4に関し、この細長い隆起要素を確定する斜めの補助溝5に平行に延びかつこの隆起要素を2つの細長い要素半部に分割する斜めの追加の切れ目6が形成され、各斜めの追加の切れ目6は、隆起要素4の短い側部43,44上に開口している。この斜めの追加の切れ目6は、周方向主要溝の深さに等しい全深さを有し、この斜めの追加の切れ目は、タイヤが新品であるときのトレッド表面から始まってトレッドの内側に向かって進んで、小さい幅のサイプ61(このことは、その材料の対向したフェースが、タイヤが路面と接触関係をなす接触パッチ内にあるときに、互いに接触することができることを意味している)で構成され、このサイプ61の延長部として内部カナルまたは管状部62が設けられ、この内部カナル62は、周方向主要溝2,3の深さPの45%を占める部分トレッド摩耗後に新たな溝を形成するようになっている。
この内部カナル62は、斜めの補助溝5の平均幅に少なくとも等しい平均幅を有し、各斜めの補助溝5および細長い隆起要素の各斜めの追加の切れ目6のトレッドの中央領域中への横方向の延長部として、斜めの切れ目7が設けられ、この斜めの切れ目7は、トレッド表面から始まって、サイプ71で構成され、このサイプ71のトレッドの厚み中への延長部として、内部カナル72が設けられ、中央領域Cに形成されたこの斜めの切れ目7は、側方領域の斜めの補助溝5と同一の向きを維持し、そして中間平面XX′までかかる維持を行っている。寸法的に、これらの切れ目7は、側方部分に形成された切れ目6と同一である。
図4は、図2の線IV‐IVで示された平面における断面図である。この断面図は、同じ深さP5の2つの斜めの補助溝5によって画定された細長い要素4を示しており、この細長い要素4は、トレッド表面100上に開口したサイプ61によって形成されている切れ目6によって2つに切断されており、このサイプ61の延長部として、補助溝の幅に等しい幅を有するカナルが設けられている。カナル62は、部分摩耗が周方向主要溝の深さPの55%に達したときに新たな溝を形成するよう開口する。切れ目6の全深さP6は、説明する変形形態では、周方向主要溝の深さPに等しい。
図5は、図2の線V‐Vで示された平面における断面図である。この断面図は、トレッド表面100上に開口した切れ目7を備えた中央部分Cを示しており、この切れ目は、サイプ71から成り、このサイプの延長部として、部分摩耗後に新たな斜めの溝を形成するようになったカナル72が設けられている。この断面は、切れ目7が周方向主要溝3の深さPに等しい深さP7を有することを示している。
説明している実施例では、トレッドパターンデザインは、方向性を有し、このことは、トレッドを備えたタイヤが重車両に取り付けられると、優先的な回転方向を示すことを意味している。細長い斜めの要素のエッジコーナー部は、新品時、中間平面の最も近くに位置するこれらの箇所(図2に示されている)を介して接触パッチに入ることが有利である。
本発明の変形形態では、細長い隆起要素は、小さな幅のサイプ(このことは、その材料の対向したフェースが、タイヤが路面に接触する接触パッチ内にあるときに互いに接触することができるということを意味している)によって軸方向(軸方向は、互いの回転軸線に平行な方向であることを意味している)に分割され、このサイプは、タイヤが新品であるときにトレッド表面上に開口するとともに隠されたカナルを形成する幅が広げられた部分としてトレッド中に延びている。トレッドが部分摩耗状態になったときに新たな溝を形成するようになったこの隠されたカナルは、主要溝の深さまでトレッドの厚み中に延びている。この変形形態では、斜めの補助溝の深さは、これらの補助溝が赤道中間平面の近くに位置しているかどうかに応じて様々な場合がある。同様に、特許請求の範囲に記載されている不等式関係を満たす先導エッジコーナー部の傾斜角Aは、これらが中間平面の近くに位置するかあるいはトレッドのエッジの近くに位置するかに応じて差がつけられるのが良い。
本発明は、説明した実施例には限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、かかる実施例に種々の改造を行うことができる。

Claims (6)

  1. 重車両タイヤ用のトレッド(10)であって、前記トレッドは、新品時、路面に接触するようになったトレット表面(100)を有し、前記トレッドは、幅Wを有し、前記トレッドは、
    ‐前記トレッドを幅が等しい2つの半部に分割する中間平面を有し、
    ‐前記トレッドの全幅Wの15%〜25%の幅の中央領域(C)を画定する全体として周方向の向きの2本の主要溝(2,3)を有し、前記主要溝は、前記トレッドの摩耗可能な厚さを実質的に定める深さPを有し、
    ‐前記中央領域(C)の各側に設けられた側方領域(L1,L2)を有し、前記側方領域の各々は、長い側部(41,42)および短い側部(43,44)を有する複数の細長い隆起要素(4)に分割され、前記細長い隆起要素(4)は、前記周方向主要溝(2,3)中に開口した斜めの補助溝(5)によって画定され、前記斜めの補助溝は、35°〜55°の平均角度(A)だけ傾けられており、前記平均角度は、周方向に対して測定されている、トレッドにおいて、
    前記斜めの補助溝(5)は、全体として周方向の向きの前記主要溝(2,3)の深さPの30%〜60%の深さP5を有し、前記側方領域(L1,L2)の各細長い隆起要素(4)は、前記斜めの補助溝(5)に平行に延びていて前記細長い隆起要素(4)を画定するとともに前記細長い隆起要素を2つの細長い隆起要素半部に分割する斜めの切れ目(6)を有し、各斜めの切れ目(6)は、前記細長い隆起要素の前記短い側部(43,44)上に開口し、
    各斜めの切れ目(6)は、前記周方向の主要溝(2,3)の深さの少なくとも75%に等しい全深さを有し、各斜めの切れ目(6)は、前記タイヤの新品時に前記トレッド表面から前記トレッドの内部に向かって、サイプ(61)によって形成され、前記サイプの延長部として内部カナル(62)が設けられ、前記内部カナル(62)は、どんなに遅くても前記斜めの補助溝(5)が完全に見えなくなる前に前記トレッドが部分的にいったん摩耗すると新たな溝を形成するようになっており、前記内部カナル(62)は、前記斜めの補助溝(5)の前記平均幅に少なくとも等しい平均幅を有し、各斜めの補助溝(5)および前記細長い隆起要素(4)の各斜めの切れ目(6)の前記トレッドの前記中央領域(C)内への延長部として、追加の切れ目(7)が設けられ、前記追加の切れ目(7)は、内部カナル(72)の形態をして前記トレッドの厚み中に延びるサイプ(71)で形成され、前記中央領域(C)内に形成された前記追加の切れ目(7)は、各側方領域(L1,L2)の前記斜めの補助溝(5)と同一の向きを維持するとともに赤道中間平面までかかる維持を行っている、トレッド。
  2. 前記トレッドの一方の側方領域の前記斜めの補助溝は、他方の側方領域の前記斜めの補助溝に対して周方向にオフセットしている、請求項1記載のトレッド。
  3. 前記側方領域の前記斜めの補助溝は、方向性パターンを生じさせるよう差し向けられている、請求項1または2記載のトレッド。
  4. 各細長い隆起要素は、全体として周方向の向きの切れ目を更に有し、該切れ目は、サイプで形成され、前記サイプの前記厚み中への延長部として、どんなに遅くても前記斜めの補助溝(5)が完全に消える前に新たな溝を形成するようになったカナルが設けられている、請求項1〜3のうちいずれか一に記載のトレッド。
  5. 各細長い隆起要素は、50〜60mmの長さの短い側部を有する、請求項1〜4のうちいずれか一に記載のトレッド。
  6. 次の不等式、すなわち、
    Figure 2018520057
    が満たされ、上式において、Aは、記号(°)で表わされた前記斜めの補助溝および前記斜めの切れ目の平均傾斜角度であり、Dは、前記タイヤの使用条件下における走行中に測定された前記タイヤの丸1回転で進む距離であり、Wcは、前記側方領域の軸方向幅であり、Nは、ホイールの一回りに設けられている斜めの補助溝の本数であり、nは、なくされるべきノイズの高調波である、請求項1〜5のうちいずれか一に記載のトレッド。
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