JP4462936B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、タイヤ騒音、とくにロードノイズを低く維持しつつ、転がり抵抗およびフラットスポットのそれぞれを有効に低減させた空気入りタイヤに関するものである。

車両、なかでも乗用車においては、近年、低振動化、低燃費化、低公害化に関する改良が急激に進みつつあり、それに対応して、タイヤについても、ロードノイズに代表される騒音、転がり抵抗およびフラットスポットを従来に比してより一層低減させることが強く要求されるに至っている。

従来からのロードノイズの低減方法としては、最も基本的には、（１）タイヤのトレッド部のゴムを軟化させること、（２）タイヤカーカスの形状を変化させてベルトの張力を高めること、（３）層間でコードが相互に交差する交差ベルト層の全幅または両端部分を、周方向に延在するコード、たとえばナイロンコードのゴムコーティング層よりなる補強層でホールドしてベルトの周方向剛性を高めること、および、該補強層のジョイント部を取り除くために、特開平６−２４２０８号公報に開示されているように、コードのゴムコーティングストリップを、タイヤ幅方向に螺旋状に巻回することを挙げることができる。

しかるに、これらの方法は、長所と短所をそれぞれ併せ持つため、現実には、目的に応じて各方法を選択したり、組み合わせたりして適用しており、特に上記（３）の方法は、ロードノイズの低減のためよりもむしろ高速耐久性を向上させる方法として広く知られており、現在の高性能、高品質タイヤにおいては、特に主流となりつつある補強構造である。

すなわち、上記（１）の方法は、トレッドゴムを軟化させることによってロードノイズを低減させることはできても、トレッドの耐摩擦性が大きく低下し、また操縦安定性も大幅に悪化するため実用性に乏しく、（２）の方法は、タイヤのベルト張力を高めることはできても、タイヤの横剛性およびコーナリング性能が低下し、トレッド部以外の部分までも接地することになるという、タイヤの基本性能上の不都合があり、そして、（３）の方法は、高速耐久性の向上の他、ロードノイズの低減に幾分の効果はあるものの、この程度のものでは依然として満足できるものではなかった。

これに対し、特開平９−６６７０５号公報に開示されているように、「ベルト層の外周側にベルト補強層をトレッド部全体及び／又は両端部に配設し、ベルト補強層が繊維コードを複数本含むゴム引きされた狭幅のストリップをコードがタイヤ周方向に実質上平行になるように螺旋状にエンドレスに巻きつけられ、またベルト補強層のコードが有機繊維コードからなり、さらにこの繊維コードは５０±５℃、１．４ｇ／ｄ荷重下の伸度が２．７％以下、かつ１７０±５℃、０．７ｇ／ｄ荷重下の伸度が１．５〜６．０％」であるラジアルタイヤによれば、「トレッド部全体及び／又はトレッド部の両端のサイド部に近い位置に、ベルト補強層をラセン状に巻きつけ、さらにこの補強層に用いるコードのモジュラスを高めて、タイヤ周方向の張力の高いバリヤー状補強層が配置されることによって、トレッド部の周方向の張力剛性が大きくなり、ベルトのいわゆるタガ効果が高まるため、タイヤ走行中時の路面の大小の凹凸の振動をトレッド面でひろいにくく、タイヤサイド部−リム部−ホイールへと伝達されて車内に伝わる振動が減少し、つまりロードノイズが低減される」ことになり、また、「ベルト補強層の有機繊維コードは通常のタイヤ走行時にベルト補強層の受ける温度すなわち５０±５℃において、１．４ｇ／ｄ荷重下の伸度が２．７％以下としていることによって、路面の凹凸によるベルトの振動を低減することができ」、さらに、「ベルト補強層の繊維コードはタイヤ加硫成型時にコードの受ける温度すなわち１７０±５℃において、０．７ｇ／ｄ荷重下の伸度が１．５〜６．０％であることによってタイヤの加硫成型性は良好となり、ベルト補強層の性状は均一となり、接地性も均一となるため、タイヤのロードノイズ性、操縦安定性、耐偏磨耗性は優れたものとなる。」従って、このタイヤでは、従来タイヤに比して、ロードノイズおよび転がり抵抗のそれぞれをバランスよく低減させることが可能となる。

しかるに、タイヤに対する要求性能の基準は年々厳しくなる傾向にあり、かかる基準をクリアするためには、ロードノイズおよび転がり抵抗のより一層の改善が必要となる。その上、近年においては、これらに加えて、フラットスポットの低減、すなわち、走行に伴って加熱されたタイヤを、荷重下で放置した場合に、冷えたタイヤに発生する変形の低減もまた重要視されるに至っている。

かかる状況の下で、転がり抵抗の低減を目的として、ナイロンコードのような低弾性低ロスコードを、ベルト補強層に用いた場合には、ロードノイズおよびフラットスポットの増加が余儀なくされるという問題があった。

この発明の主たる目的は、転がり抵抗とフラットスポットとのそれぞれの低減のためには、ベルト補強層の使用コード量を減少させることが有効であるとの知見に基き、補強コードのゴムコーティング層としてのベルト補強層の弾性率は、先の公開公報に開示されたものとほぼ同等としつつ、とくにコード径を小さくすることで、その公開公報に記載されたラジアルタイヤに比し、ロードノイズをそれと同等程度に維持しつつ、転がり抵抗およびフラットスポットのそれぞれを有効に低減させた空気入りタイヤを提供するにあり、他の目的は、ベルト補強層それ自体の耐久性を大きく向上させた空気入りタイヤを提供するにある。

この発明に係る空気入りタイヤ、とくには空気入りラジアルタイヤは、トロイド状に延びるカーカスのクラウン域の外周側に、層間でコードが相互に交差する二層以上のコード層からなるベルトを配設するとともに、このベルトの外周側に、実質的にタイヤ周方向に延びる補強コードのゴムコーティング層からなり、ベルト幅のおよそ全体および、ベルトの各側部域の少なくとも一方を覆う一層以上のベルト補強層を配設したものであり、前記補強コードを、トータル太さが２４００ｄｔｅｘ以下のポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維コードにて構成し、ゴムコーティング補強コードの、常温下での、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．０〜２．０％、より好適には１．３〜１．７％、５０±５℃での、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜３．５％、より好適には２．０〜３．０％そして、１７０±５℃での、０．７×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜３．０％としたものである。

このタイヤでは、特開平９−６６７０５号公報に記載されたラジアルタイヤと同等の低ロードノイズ化を実現するべく、ベルト補強層の引張り弾性率、いいかえれば周方向張力をそのタイヤと同等に維持しつつ、補強コードの体積を低減させることによって、転がり抵抗とフラットスポットとの両者をともに有効に低減させることができる。

すなわち、この発明は、ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維よりなる補強コードを用いて、上記公開公報に記載されたラジアルタイヤと同等の低ロードノイズ化、ひいては、ベルト補強層の周方向張力を維持しつつ、補強コードの径を小さくすることについての検討を行った結果、撚り係数を大きくすることでそれを容易に実現できるとの知見に基いてなされたものである。

この発明に係る他のタイヤは、とくに、前記補強コードを、太さが１０００〜１２００ｄｔｅｘの二本の糸を撚り係数が０．３５〜０．４５で撚り合わせてなるポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維コードにより構成したものである。

撚り係数をこのように大きくすることで、上記公開公報における、ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維よりなるベルト補強層コードと同等のコード打込み数で、低ロードノイズ化を実現することができ、この結果として、タイヤ内のコード体積が大きく低減されるので、転がり抵抗およびフラットスポットが有効に減少されることになる。

ここで、撚り係数を０．３５未満としたときは、コーティングゴムの接着性の低下が著しくなり、一方、０．４５を越える値としたときは、引張り弾性率が低くなって目標とする低ロードノイズ化の実現が困難になる。

ところで、このタイヤおよび先のタイヤにおいては、ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維コードのトータル太さを２４００ｄｔｅｘ以下とすることで、コード体積を十分に低減させて、転がり抵抗および、フラットスポットの低減を有効に実現することができる。これに対し、単位原糸の太さが１０００ｄｔｅｘ未満では、引張り弾性率を、特開平９−６６７０５号公報に開示されたコードのそれと同等に保つことが難しくなる。これらのタイヤにおいて好ましくは、補強コードのコーディングゴムの、２５℃での１００％モジュラスを２．０〜４．０ＭＰａ、より好適には２．５〜３．５ＭＰａとするとともに、２５℃での反発弾性率を６０％以上とする。

ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維コードは比較的高弾性であることから、このコードのコーティングゴムを低弾性のものとしたときは、コードの変形量に対してコーティングゴムの変形量が相対的に大きくなりすぎて、コーティングゴムの発熱に起因するそれの早期の熱劣化のおそれがあり、また、変形量の差に直接的に起因するコードのセパレーションのおそれがあることから、ここでは、コーディングゴムを相対的に高モジュラスのものとして、それとコードとの変形量の差を有利に緩和し、併せて、コーティングゴムの反発弾性率を６０％以上としてコーディングゴムの自己発熱を有利に抑制し、これにより、コーティングゴムの熱劣化および、それからのコードのセパレーションを有効に防止して、ベルト補強層それ自体の耐久性の十分なる向上を担保する。

さらに好ましくは、ゴムコーティング補強コードの、常温下での、２．８×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜２．５％より好適には１．７〜２．３％とする。

ここでは、ゴムコーティング補強コードの、常温下の伸長を１．０〜２．０％の範囲とすることにより、タイヤ成型時の作業性を高めることができ、補強コードの、ベルトへの食い込み等を防ぐことができる。

また、一般に、タイヤの負荷転動時のベルト補強層の加熱温度である、５０±５℃での伸度を１．５〜３．５％の範囲とすることにより、自動車の走行中の低ロードノイズ化を実現できる。

なお上記の両伸度において、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重を基準とするのは、タイヤ中のコードへの入力がおよそ１．４×９．８ｍＮ／ｄであることによるものである。

そして、タイヤの加硫時のベルト補強層の加熱温度である、１７０±５℃での伸度を１．５〜３．０％とすることにより、タイヤの寸法安定性を更に高めることができる。

ここにおけるこの伸度につき、０．７×９．８ｍＮ／ｄの荷重を基準とするのは、加硫時のコード拡張力が０．７×９．８ｍＮ／ｄの近傍にあることによる。

また、このようなタイヤにおいて、補強コードの５０ｍｍ幅当たりの打込み本数は４０〜７０本、より好適には４５〜６０本とする。打込み本数を増やした場合には、ベルト補強層の弾性率が高くなるので、ロードノイズの一層の低減は可能となるも、転がり抵抗およびフラットスポットに対しては不利になるので、ここでは、それを、４０〜７０本の範囲とし、これにより、ロードノイズを低く保ってなお、転がり抵抗およびフラットスポットの有効なる低減を実現する。

なお、打込み本数を４０本未満としたときは、幅方向の剛性（弾性率）が低下し、ロードノイズが悪化することになる。

ところで、ベルト補強層は、一本以上の補強コードに、０．８５〜１．０ｍｍの厚みでゴムコーティングを施してなる、ベルト補強層の配設幅より狭幅のリボン状ストリップにより構成することが好ましい。

すなわち、補強コードをゴムコーティングしてなるリボンストリップの巻回構造等になるベルト補強層を形成する場合、コーティングゴムの厚みが薄すぎると、グリーンタイヤの加硫時のそれの拡張変形に際して補強コードがベルトに食い込む傾向があり、製品タイヤにおいて、その食い込み部分を核としてベルトのセパレーションが発生するおそれがある。そこで、コーティングゴムの厚みを種々に変化させて、そのセパレーションの発生の有無を調べたところ、ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維からなる補強コードを用いた場合には、コーティングゴムの厚みが０．８５〜１．０ｍｍの範囲にあれば、補強コードの、ベルトへの食い込みを有利に抑制し得ることが確認できた。

なおここで、１．０ｍｍの厚みを上限値とするのは、それを越える厚さにすると、タイヤ重量が増加し、転がり抵抗が大きくなることによる。

また好ましくは、ベルト補強層を、補強コードをゴムコーティングしてなる狭幅のリボン状ストリップの、タイヤ幅方向への螺旋巻回構造体により構成する。

これによれば、ベルト補強層から、トレッド部円周上でそれの幅方向に延びる接合部を排除して、ベルト補強層を全周にわたって十分均質なものとすることができ、また、補強コードに、その物性に由来する機能を十分に発揮させることができる。

この発明によれば、上記実施例からも明らかなように、ベルト補強層の構造にかかわらず、とくに、ベルト補強層を構成する補強コードを、太さが２４００ｄｔｅｘ以下のポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維のコードにて形成することにより、ＰＥＮの３３４０ｄｔｅｘコードやナイロンの２８００ｄｔｅｘコードを使用した場合に比し、ロードノイズ、転がり抵抗、フラットスポットのそれぞれを大幅に低減させることができる。また、補強コードのコーティングゴムの物性を特定することで、タイヤの高速耐久性を大きく向上させることができる。

図１に示すところでは、全体としてトロイド状に延びる図示しないラジアルカーカスのクラウン域の外周側に、二層の、コード層としてのベルト層１，２からなり、コードが、層間で相互に交差して、たとえばタイヤ赤道面に対して逆方向に延びるベルト３を配設するとともに、このベルト３の外周側に、実質的にタイヤ周方向に延びる補強コード４のゴムコーティング層からなり、ベルト３をその幅Ｗの全体にわたって覆う一層のベルト補強層、いわゆるキャップ層５および、同様に延びる補強コード４のゴムコーティング層からなって、ベルト３の各側部域だけを覆う、他の一対のベルト補強層、いわゆるレイヤ層６を順次に配設し、これらのキャップ層５およびレイヤ層６の補強コード４を、太さが１０００〜１２００ｄｔｅｘのポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維糸の二本撚りになる、撚り係数が０．３５〜０．４５のコードにより構成する。従って、補強コード４は、２４００ｄｔｅｘ以下のトータル太さを有することになる。

ここで、このコード４は、下撚りした原糸を二本合わせて逆方向に上撚りしたものであり、Ｔ＝Ｎ×（０．１３９×Ｄ／ρ）１／２×１０−３［但し、Ｎ：コードの撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ：コードの実測トーテルデシテックス数、ρ：コードの比重］で定義される撚り係数Ｔが０．３５〜０．４５のものである。

なお、このような繊維糸の製造は、通常のタイヤコードを用途とする繊維の製造方法によればよく、特に制限されるものではない。

このように構成してなる補強コード４は、それのゴムコーティング下で、弾性率の尺度としての、常温下での、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度が１．０〜２．０％で、５０±５℃での、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度が１．５〜３．５％で、１７０±５℃での、０．７×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度が１．５〜３．０％、であることが好ましく、より好ましくは、これに加えて、常温下での、２．８×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜２．５％とする。

そして、このような補強コード４の、５０ｍｍ幅当りの打込み本数は４０〜７０本の範囲とすることが好ましい。

そしてまた、補強コード４に対するコーティングゴムの物性は、２５℃での１００％モジュラスが２．０〜４．０ＭＰａ、なかでも２．３〜３．５ＭＰａであって、２５℃での反発弾性率が６０％以上であることが、先に述べた理由により好適である。

以上のようなゴムコーティング補強コード４からなるキャップ層５およびレイヤ層６は、一本以上の補強コード４に、コーティングゴムを０．８５〜１．０ｍｍの厚みでコーティングしてなる、キャップ層５およびレイヤ層６の配設幅より狭幅のリボン状ストリップを巻回することによって構成することが好ましく、より好ましくは、リボン状ストリップの、タイヤ幅方向への螺旋状巻回構造体によってそれらのキャップ層５およびレイヤ層６を構成する。

このように構成してなる空気入りタイヤによれば、とくにはキャップ層５およびレイヤ層６の作用下で、先にも述べたように、ロードノイズの発生を有効に抑制しつつ、転がり抵抗およびフラットスポットのそれぞれを有利に低減させることができる。

図２は他の実施形態を示す図１と同様の図であり、これは、ベルト３のそれぞれの側部域の外周側に、前述したレイヤ層６と同様に構成してなる二層ずつのレイヤ層７，８を配設したものである。

これによっても、先の場合とほぼ同様の作用効果をもたらすことができる。以上この発明の実施の形態を図面に示すところに基いて説明したが、キャップ層だけを二層以上設けること、または、図２に示すところにキャップ層を付加すること等も可能である。

また、この発明に係る空気入りタイヤへの、充填気体は、通常の空気とできることはもちろん、酸素分率を変えた空気、窒素その他の不活性なガスとすることもでき、また、それらの混合気体とすることも可能である。

以下にこの発明を、実施例によりさらに詳細に説明する。しかしながら、この発明は、この実施例に何ら限定されるものではない。この実施例でいうキャップ層およびレイヤ層の補強コードのうち、ナイロンコードは東レデュポン社製の６，６ナイロン（商品名：Ｔｙｐｅ７２８）を、そしてポリエステルコードはポリエチレン−２，６−ナフタレートコードをそれぞれ使用した。また、この実施例では、コードのｄｔｅｘ数、打込み数、補強コードコーティングゴムの物性、ベルト補強層の構造等をパラメータとして、ロードノイズ、転がり抵抗、フラットスポットおよび高速耐久性を評価した。

実施例タイヤおよび比較タイヤはいずれも、サイズが１９５／６５Ｒ１４で、カーカスコードとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードを用いたものであり、タイヤの製造は、加硫条件を１６７℃×１２分、ポストキュアインフレーション条件を内圧２５０ｋＰａで、２３分に設定して行った。

製造したタイヤはすべて同一のチューブレス構造とし、ベルト３は、二層のスチールコードベルト層１，２（内層側ベルト層１の幅：１５０ｍｍ、外層側ベルト層２の幅：１４０ｍｍ）で構成され、それらのベルト層１，２に用いられるスチールコードは１×５×０．２３構造、打込み数は３４．０本／５ｃｍとし、内層側ベルト層１のコード角度はタイヤの正面視で左上がり２２度、外層側ベルト層２のコード角度は、同正面視で右上がり２２度として、ベルト３を交差ベルトとした。

〔試験方法〕
タイヤについてのロードノイズ、転がり抵抗およびフラットスポットは、以下に述べる試験方法に従って評価した。

ロードノイズ試験
６Ｊ−１４のリムを組付け、２００ｋＰａの空気圧を充填したタイヤを、排気量２０００ｃｃのセダンタイプの乗用車の四輪に適用し、二名乗車してロードノイズ評価路のテストコースで６０ｋｍ／ｈの速度で走行し、運転席の背もたれの部分の中央側に取付けた集音マイクにより、周波数１００〜５００Ｈｚの全音圧（デシベル）を測定し、この測定値からロードノイズを評価した。

転がり抵抗試験
転がり抵抗は、スチール平滑面を有する、外径が１７０７．６ｍｍ、幅が、試験タイヤの最大幅以上である寸法を有し、回転速度を一定に制御できる回転ドラムを用い、４００×９．８Ｎの荷重の作用下で、０〜１８０ｋｍ／ｈの速度で回転させた時の惰行法をもって減速度を測定し、この測定値から転がり抵抗を評価した。

フラットスポット試験
フラットスポット性は、タイヤを実車に装着し、一定時間走行させて十分高温となったそのタイヤに負荷をかけて、完全に冷えるまで放置した後のタイヤの変形を、真円度の変化をもって測定して評価した。すなわち、負荷の前後における真円度をそれぞれ測定して、その差をフラットスポット量として検出した。

高速耐久性
６Ｊ−１４のリムを組付け、２００ｋＰａの空気圧を充填したタイヤに、５２０ｋｇの質量を負荷して、１５０ｋｍ／ｈの速度で３０分間走行させ、故障が無ければ速度を６ｋｍ／ｈずつ上げていき、故障が発生した時点で試験を打ち切って限界速度を求めた。なおここで、ベルト補強層を構成する補強コードの物性は、ＪＩＳＬ１０１７の規定に従い、オートグラフ（島津製作所製）にて、測定条件の雰囲気温度下で、ゴムコーティング補強コードの荷重−伸び曲線を測定し、５０±５℃、１．４×９．８ｍＮ／ｄ荷重下の伸度と、１７０±５℃、０．７×９．８ｍＮ／ｄ荷重下の伸度とを求め、その値を弾性率の尺度とした。

また、コーティングゴムの２５℃での１００％モジュラスは、ＪＩＳ３号試験片を用い、それの１００％伸長時の応力を測定することにより求め、そして、このコーティングゴムの２５℃での反発弾性率は、ＪＩＳＫ６２５５の規定に則り、トリプソ式反発弾性試験装置を用い、試験片をタイプ１として、反発高さを測定することにより求めた。

これらの評価結果を表１および２に示す。尚、表１中のロードノイズ、転がり抵抗、フラットスポットおよび高速耐久性の数値はいずれも、比較タイヤ１を１００としたときの指数値であり、表２中はいずれも比較タイヤ３を１００としたときの指数値である。これらの数値はいずれも大きいほど良好（低ロードノイズ、低転がり抵抗、低フラットスポットおよび高耐久性）であることを意味する。

表１および２によれば、実施例タイヤ１〜６はいずれも、ロードノイズと転がり抵抗が小さく、フラットスポット性能も向上していることが明らかである。

また、コーティングゴムの１００％モジュラスを２．５および３．０ＭＰａとし、それの反発弾性率を６０および６５％とした実施例タイヤ３および４のそれぞれによれば、高速耐久性をとくに大きく高め得ることが解かる。

この発明の実施の形態をタイヤの要部について示す略線横断面図である。 この発明の他の実施形態を示す図１と同様の図である。

Claims (7)

1. トロイド状に延びるカーカスのクラウン域の外周側に、層間でコードが相互に交差する二層以上のコード層からなるベルトを配設するとともに、このベルトの外周側に、実質的にタイヤ周方向に延びる補強コードのゴムコーティング層からなり、ベルト幅のおよそ全体および、ベルトの各側部域の少なくとも一方を覆う一層以上のベルト補強層を配設してなる空気入りタイヤであって、前記補強コードを、トータル太さが２４００ｄｔｅｘ以下のポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維コードにて構成し、
   ゴムコーティング補強コードの、常温下での、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．０〜２．０％、５０±５℃での、１．４×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜３．５％そして、１７０±５℃での、０．７×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜３．０％としてなる空気入りタイヤ。
2. 前記補強コードを、太さが１０００〜１２００ｄｔｅｘの糸の二本を撚り係数０．３５〜０．４５で撚り合わせてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 補強コードのコーティングゴムの、２５℃での１００％モジュラスを２．０〜４．０ＭＰａとするとともに、２５℃での反発弾性率を６０％以上としてなる請求の範囲１もしくは２に記載の空気入りタイヤ。
4. ゴムコーティング補強コードの、常温下での、２．８×９．８ｍＮ／ｄの荷重による伸度を１．５〜２．５％としてなる請求の範囲１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 補強コードの、５０ｍｍ幅当りの打込み本数を４０〜７０本としてなる請求の範囲１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. ベルト補強層を、一本以上の補強コードに、コーティングゴムを０．８５〜１．０ｍｍの厚みでゴムコーティングしてなる、ベルト補強層の配設幅より狭幅のリボン状ストリップにより構成してなる請求の範囲１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. ベルト補強層を、補強コードをゴムコーティングしてなる狭幅のリボン状ストリップの、タイヤ幅方向への螺旋巻回構造体により構成してなる請求の範囲１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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