JP4765149B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は重荷重用空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、トレッド部が３層構造の耐摩耗性及び発熱耐久性の改良された重荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
重荷重用タイヤにおいては、近年耐摩耗性向上を目的として、天然ゴム（ＮＲ）単独またはポリブタジエンゴム（ＢＲ）／スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）に超微粒子系カーボンブラックを配合したキャップがトレッド部に多用されている。しかしながら、耐摩耗性と耐久性の両立や氷上性能と耐摩耗性の両立など二律背反する性能を両立させることは１層のトレッド部では難しいため、２層構造又は３層構造のトレッド部を用いることが提案され、そのための配合及び構造に関して多くの特許出願が提出されている。しかしながら、２層構造のトレッドではその性能をさらに向上させようとすると、成形時の作業性が悪化したり、ベルト部との接着性が悪化したりするという問題が生じるおそれがある。
【０００３】
特開平１１−６０８１０号公報には３層構造のトレッド部を用いて耐摩耗性、発熱耐久性及び耐ワンダリング性を改良した重荷重用タイヤが記載されている。また特開平６−８７０８号公報には、３層構造のトレッド部の内側の層ほど発泡率を大きくしたゴム層を用いて摩耗の中期以降の氷上性能を改良したスタッドレスタイヤが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前記した従来技術の現状に鑑み、耐摩耗性及び発熱耐久性の両性能を改良した重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、トレッド部がタイヤ表面からキャップ−Ａ，キャップ−Ｂ及びベース−Ｃの３層構造から成り、かつキャップ−Ａ層に溝底が位置するトレッド部を有する重荷重用空気入りタイヤにおいて、
ショルダー部及びクラウンセンター部でのＡ層／Ｂ層／Ｃ層のゲージ比が３５〜８０／６０〜２０／２〜２０（合計１００％とする）で、
キャップ−Ａ層が天然ゴム／ポリブタジエンゴム／スチレンブタジエン共重合体ゴム＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０（重量％比）（合計１００％とする）から構成され、
キャップ−Ｂ層およびベース−Ｃ層がそれぞれ天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムから構成され、そして
キャップ−Ａ層及びキャップ−Ｂ層の１００℃におけるｔａｎδ（Ａ）及びｔａｎδ（Ｂ）が以下の関係：
ｔａｎδ（Ａ）＞ｔａｎδ（Ｂ） … （Ｉ）
ｔａｎδ（Ｂ）≦０．６ｔａｎδ（Ａ） … （II）
を満足する重荷重用空気入りタイヤが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前記目的を解決すべく、研究をすすめた結果、３層構造のトレッド部を採用し、第１層に耐摩耗性の改良を指向したコンパウンドを、第２層にチッピング性の改良を配慮した低発熱性のコンパウンドを、第３層に高粘着性のコンパウンドを、それぞれ、配置することにより、耐摩耗性を向上させながら、発熱耐久性を向上させた重荷重用空気入りタイヤを得ることに成功し、本発明をするに至った。以下、更に詳細に説明する。
【０００７】
図１に示すように、本発明に従った重荷重用空気入りタイヤはトレッド部１をキャップ−Ａ層２、キャップ−Ｂ層３及びベース−Ｃ層４の３層構造とし、以下に説明するように、Ａ，Ｂ及びＣの３層のショルダー部５及びクラウンセンター部６のゲージ厚並びにＡ，Ｂ及びＣの構成ゴムを特定化することにより前記目的を達成したものである。なお、図１に示すように、本発明に従ったトレッド部１の溝底７はキャップ−Ａ層２に位置する。
【０００８】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のショルダー部及びクラウンセンター部でのＡ層／Ｂ層／Ｃ層のゲージ比はそれぞれ３５〜８０／６０〜２０／２〜２０（合計で１００％とする）、好ましくはそれぞれ４０〜７０／５０〜３０／３〜１０とする必要がある。
【０００９】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のＡ，Ｂ及びＣ層を構成するゴムは従来からタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）を単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１０】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のキャップ−Ａ層はＮＲ／ＢＲ／ＳＢＲ＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０（重量％比）（合計１００％）、好ましくはＮＲ／ＢＲ／ＳＢＲ＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０で構成され、かつ、下記ｔａｎδ（１００℃）の関係を満足しなければならない。
【００１１】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のキャップ−Ｂ層及びベース−Ｃ層は、それぞれ、ＮＲ及び／又はＩＲ、好ましくはＮＲ単独で構成され、且つ下記ｔａｎδ（１００℃）の関係を満足しなければならない。
【００１２】
本発明に従った空気入りタイヤのトレッド部の層Ａ及びＢのそれぞれのｔａｎδ（１００℃）の値ｔａｎδ（Ａ）及びｔａｎδ（Ｂ）は本発明の目的を達成するためには以下の関係を有する必要がある。
ｔａｎδ（Ａ）＞ｔａｎδ（Ｂ） … （Ｉ）
ｔａｎδ（Ｂ）≦０．６ｔａｎδ（Ａ） … （II）
【００１３】
上記１００℃のｔａｎδ（Ａ）の値がｔａｎδ（Ｂ）の値より大きくない場合には初期から中期にかけての耐摩耗性が十分に発現されないので好ましくなく、また１００℃のｔａｎδ（Ｂ）の値が上記（II）の関係を満たさない場合には本発明におけるタイヤトレッド全体の発熱低減効果が不十分となるので好ましくない。
【００１４】
本発明のＡ，Ｂ及びＣ層においては前記したゴムにカーボンブラックを配合する。本発明で使用するカーボンブラックとしては従来から重荷重用空気入りタイヤに使用されているカーボンブラックを用いることができる。
【００１５】
本発明に係る空気入りタイヤ用トレッド部のＡ，Ｂ及びＣ層を構成するゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、他のカーボンブラック、シリカなどの補強剤（フィラー）、加硫剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などの従来から空気入りタイヤ用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１７】
実施例１〜４及び比較例１〜３
表Ｉに示す構成のトレッド層Ａ−１又はＡ−２、Ｂ−１又はＢ−２及びＣ−１又はＣ−２層を調製した。使用したゴム及びカーボンブラックは以下の通りである。
ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ ３号）
ＢＲ：日本ゼオン製 ＢＲ，Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＳＢＲ：日本ゼオン製 ＳＢＲ Ｎｉｐｏｌ １５０２
カーボンブラックＳＡＦ：東海カーボン製 シースト９
カーボンブラックＩＳＡＦ：昭和キャボット製 ショウブラックＮ２２０
【００１８】
トレッド構成層Ａ−１〜Ｃ−２の各層を構成するゴム組成物には以下の添加剤を共通に配合した（配合量はゴム１００重量部当りの重量部である）。
【００１９】
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロール混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を調製し、加硫物性を評価した。結果を表Ｉに示す。
【００２０】
各例において得られた組成物の評価物性の試験方法は以下の通りである。
ｔａｎδ（１００℃）：（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、温度１００℃で測定した。
耐摩耗性指数：ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して、荷重５kg、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件での摩耗減量を指数として示した。この指数は大きい程望ましい。
【００２１】
【表１】
【００２２】
次に、上で得たタイヤトレッド用ゴム組成物Ａ−１〜Ｃ−２を表IIに示す組み合せ及びゲージ比で用いて３層構造のタイヤトレッド部を製造した。
今回は３色押出機を用いて一体押出で実施したが、Ａ／Ｂ／Ｃをそれぞれ単独押出を圧着成形したもの、或いはＡ／Ｂ一体押出、−Ｃ単独押出（或いはＡ単独、−Ｂ／Ｃ一体押出）を圧着成形しても構わない。
【００２３】
【表２】
【００２４】
得られた３層構造のタイヤトレッドの物性を以下の方法で評価し、結果を表IIに示した。
トレッドｔａｎδ（１００℃）：Ａ／Ｂ／Ｃ各々のゲージ比率とｔａｎδ（１００℃）をそれぞれ掛け合わせた値の総和をトレッド全体のｔａｎδ（１００℃）とした。
発熱指数：トレッドｔａｎδ（１００℃）の比較例１の値を１００℃とした指数で示した。低い程、発熱が低く、発熱耐久性上好ましい。
トレッド耐摩耗指数：溝底から上部に位置するトレッドに占める各々Ａ／Ｂ／Ｃのゲージ比率を表Ｉで示した。耐摩耗性指数の積の和をトレッド耐摩耗性指数とした大ほど耐摩耗性が良好であることを示す。
【００２５】
耐チッピング性：溝底からのトレッド残溝が新品時の１５％時点での表面状態を目視確認し、トレッド部分の欠け（チッピング）の大きさより、耐チッピング性良否を判断した。
成形作業性：押出日から３日後にトレッドを成形使用し、成形ドラム上でトレッドを巻付ける作業で、トレッド先端の剥がれ落ちの有無から成形作業性良否を判断した。
【００２６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に従えば、耐摩耗性と摩耗の中期以降の耐チッピング性を向上させながら耐熱性を向上させることにより耐発熱耐久性を向上させることができる。また、天然ゴム単独またはＢＲ・ＳＢＲブレンドからなるＡで耐摩耗性確保および溝底クラック防止を狙い、Ｂ／Ｃは天然ゴム主体によりタック確保を図った。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る重荷重用空気入りタイヤのトレッド部の構造の一例を示す図面である。
【符号の説明】
１…トレッド部
２…キャップ−Ａ層
３…キャップ−Ｂ層
４…ベース−Ｃ層
５…ショルダー部
６…クラウンセンター部
７…溝底
【発明の属する技術分野】
本発明は重荷重用空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、トレッド部が３層構造の耐摩耗性及び発熱耐久性の改良された重荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
重荷重用タイヤにおいては、近年耐摩耗性向上を目的として、天然ゴム（ＮＲ）単独またはポリブタジエンゴム（ＢＲ）／スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）に超微粒子系カーボンブラックを配合したキャップがトレッド部に多用されている。しかしながら、耐摩耗性と耐久性の両立や氷上性能と耐摩耗性の両立など二律背反する性能を両立させることは１層のトレッド部では難しいため、２層構造又は３層構造のトレッド部を用いることが提案され、そのための配合及び構造に関して多くの特許出願が提出されている。しかしながら、２層構造のトレッドではその性能をさらに向上させようとすると、成形時の作業性が悪化したり、ベルト部との接着性が悪化したりするという問題が生じるおそれがある。
【０００３】
特開平１１−６０８１０号公報には３層構造のトレッド部を用いて耐摩耗性、発熱耐久性及び耐ワンダリング性を改良した重荷重用タイヤが記載されている。また特開平６−８７０８号公報には、３層構造のトレッド部の内側の層ほど発泡率を大きくしたゴム層を用いて摩耗の中期以降の氷上性能を改良したスタッドレスタイヤが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前記した従来技術の現状に鑑み、耐摩耗性及び発熱耐久性の両性能を改良した重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、トレッド部がタイヤ表面からキャップ−Ａ，キャップ−Ｂ及びベース−Ｃの３層構造から成り、かつキャップ−Ａ層に溝底が位置するトレッド部を有する重荷重用空気入りタイヤにおいて、
ショルダー部及びクラウンセンター部でのＡ層／Ｂ層／Ｃ層のゲージ比が３５〜８０／６０〜２０／２〜２０（合計１００％とする）で、
キャップ−Ａ層が天然ゴム／ポリブタジエンゴム／スチレンブタジエン共重合体ゴム＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０（重量％比）（合計１００％とする）から構成され、
キャップ−Ｂ層およびベース−Ｃ層がそれぞれ天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムから構成され、そして
キャップ−Ａ層及びキャップ−Ｂ層の１００℃におけるｔａｎδ（Ａ）及びｔａｎδ（Ｂ）が以下の関係：
ｔａｎδ（Ａ）＞ｔａｎδ（Ｂ） … （Ｉ）
ｔａｎδ（Ｂ）≦０．６ｔａｎδ（Ａ） … （II）
を満足する重荷重用空気入りタイヤが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前記目的を解決すべく、研究をすすめた結果、３層構造のトレッド部を採用し、第１層に耐摩耗性の改良を指向したコンパウンドを、第２層にチッピング性の改良を配慮した低発熱性のコンパウンドを、第３層に高粘着性のコンパウンドを、それぞれ、配置することにより、耐摩耗性を向上させながら、発熱耐久性を向上させた重荷重用空気入りタイヤを得ることに成功し、本発明をするに至った。以下、更に詳細に説明する。
【０００７】
図１に示すように、本発明に従った重荷重用空気入りタイヤはトレッド部１をキャップ−Ａ層２、キャップ−Ｂ層３及びベース−Ｃ層４の３層構造とし、以下に説明するように、Ａ，Ｂ及びＣの３層のショルダー部５及びクラウンセンター部６のゲージ厚並びにＡ，Ｂ及びＣの構成ゴムを特定化することにより前記目的を達成したものである。なお、図１に示すように、本発明に従ったトレッド部１の溝底７はキャップ−Ａ層２に位置する。
【０００８】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のショルダー部及びクラウンセンター部でのＡ層／Ｂ層／Ｃ層のゲージ比はそれぞれ３５〜８０／６０〜２０／２〜２０（合計で１００％とする）、好ましくはそれぞれ４０〜７０／５０〜３０／３〜１０とする必要がある。
【０００９】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のＡ，Ｂ及びＣ層を構成するゴムは従来からタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）を単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１０】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のキャップ−Ａ層はＮＲ／ＢＲ／ＳＢＲ＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０（重量％比）（合計１００％）、好ましくはＮＲ／ＢＲ／ＳＢＲ＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０で構成され、かつ、下記ｔａｎδ（１００℃）の関係を満足しなければならない。
【００１１】
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のキャップ−Ｂ層及びベース−Ｃ層は、それぞれ、ＮＲ及び／又はＩＲ、好ましくはＮＲ単独で構成され、且つ下記ｔａｎδ（１００℃）の関係を満足しなければならない。
【００１２】
本発明に従った空気入りタイヤのトレッド部の層Ａ及びＢのそれぞれのｔａｎδ（１００℃）の値ｔａｎδ（Ａ）及びｔａｎδ（Ｂ）は本発明の目的を達成するためには以下の関係を有する必要がある。
ｔａｎδ（Ａ）＞ｔａｎδ（Ｂ） … （Ｉ）
ｔａｎδ（Ｂ）≦０．６ｔａｎδ（Ａ） … （II）
【００１３】
上記１００℃のｔａｎδ（Ａ）の値がｔａｎδ（Ｂ）の値より大きくない場合には初期から中期にかけての耐摩耗性が十分に発現されないので好ましくなく、また１００℃のｔａｎδ（Ｂ）の値が上記（II）の関係を満たさない場合には本発明におけるタイヤトレッド全体の発熱低減効果が不十分となるので好ましくない。
【００１４】
本発明のＡ，Ｂ及びＣ層においては前記したゴムにカーボンブラックを配合する。本発明で使用するカーボンブラックとしては従来から重荷重用空気入りタイヤに使用されているカーボンブラックを用いることができる。
【００１５】
本発明に係る空気入りタイヤ用トレッド部のＡ，Ｂ及びＣ層を構成するゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、他のカーボンブラック、シリカなどの補強剤（フィラー）、加硫剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などの従来から空気入りタイヤ用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１７】
実施例１〜４及び比較例１〜３
表Ｉに示す構成のトレッド層Ａ−１又はＡ−２、Ｂ−１又はＢ−２及びＣ−１又はＣ−２層を調製した。使用したゴム及びカーボンブラックは以下の通りである。
ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ ３号）
ＢＲ：日本ゼオン製 ＢＲ，Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＳＢＲ：日本ゼオン製 ＳＢＲ Ｎｉｐｏｌ １５０２
カーボンブラックＳＡＦ：東海カーボン製 シースト９
カーボンブラックＩＳＡＦ：昭和キャボット製 ショウブラックＮ２２０
【００１８】
トレッド構成層Ａ−１〜Ｃ−２の各層を構成するゴム組成物には以下の添加剤を共通に配合した（配合量はゴム１００重量部当りの重量部である）。
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロール混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を調製し、加硫物性を評価した。結果を表Ｉに示す。
【００２０】
各例において得られた組成物の評価物性の試験方法は以下の通りである。
ｔａｎδ（１００℃）：（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、温度１００℃で測定した。
耐摩耗性指数：ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して、荷重５kg、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件での摩耗減量を指数として示した。この指数は大きい程望ましい。
【００２１】
【表１】
次に、上で得たタイヤトレッド用ゴム組成物Ａ−１〜Ｃ−２を表IIに示す組み合せ及びゲージ比で用いて３層構造のタイヤトレッド部を製造した。
今回は３色押出機を用いて一体押出で実施したが、Ａ／Ｂ／Ｃをそれぞれ単独押出を圧着成形したもの、或いはＡ／Ｂ一体押出、−Ｃ単独押出（或いはＡ単独、−Ｂ／Ｃ一体押出）を圧着成形しても構わない。
【００２３】
【表２】
得られた３層構造のタイヤトレッドの物性を以下の方法で評価し、結果を表IIに示した。
トレッドｔａｎδ（１００℃）：Ａ／Ｂ／Ｃ各々のゲージ比率とｔａｎδ（１００℃）をそれぞれ掛け合わせた値の総和をトレッド全体のｔａｎδ（１００℃）とした。
発熱指数：トレッドｔａｎδ（１００℃）の比較例１の値を１００℃とした指数で示した。低い程、発熱が低く、発熱耐久性上好ましい。
トレッド耐摩耗指数：溝底から上部に位置するトレッドに占める各々Ａ／Ｂ／Ｃのゲージ比率を表Ｉで示した。耐摩耗性指数の積の和をトレッド耐摩耗性指数とした大ほど耐摩耗性が良好であることを示す。
【００２５】
耐チッピング性：溝底からのトレッド残溝が新品時の１５％時点での表面状態を目視確認し、トレッド部分の欠け（チッピング）の大きさより、耐チッピング性良否を判断した。
【発明の効果】
以上の通り、本発明に従えば、耐摩耗性と摩耗の中期以降の耐チッピング性を向上させながら耐熱性を向上させることにより耐発熱耐久性を向上させることができる。また、天然ゴム単独またはＢＲ・ＳＢＲブレンドからなるＡで耐摩耗性確保および溝底クラック防止を狙い、Ｂ／Ｃは天然ゴム主体によりタック確保を図った。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る重荷重用空気入りタイヤのトレッド部の構造の一例を示す図面である。
【符号の説明】
１…トレッド部
２…キャップ−Ａ層
３…キャップ−Ｂ層
４…ベース−Ｃ層
５…ショルダー部
６…クラウンセンター部
７…溝底
Claims (1)
- トレッド部がタイヤ表面からキャップ−Ａ，キャップ−Ｂ及びベース−Ｃの３層構造から成り、かつキャップ−Ａ層に溝底が位置するトレッド部を有する重荷重用空気入りタイヤにおいて、
ショルダー部及びクラウンセンター部でのＡ層／Ｂ層／Ｃ層のゲージ比が３５〜８０／６０〜２０／２〜２０（合計１００％とする）で、
キャップ−Ａ層が天然ゴム／ポリブタジエンゴム／スチレンブタジエン共重合体ゴム＝１００〜５０／０〜４０／０〜４０（重量％比）（合計１００％とする）から構成され、
キャップ−Ｂ層およびベース−Ｃ層がそれぞれ天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムから構成され、そして
キャップ−Ａ層及びキャップ−Ｂ層の１００℃におけるｔａｎδ（Ａ）及びｔａｎδ（Ｂ）が以下の関係：
ｔａｎδ（Ａ）＞ｔａｎδ（Ｂ） … （Ｉ）
ｔａｎδ（Ｂ）≦０．６ｔａｎδ（Ａ） … （II）
を満足する重荷重用空気入りタイヤ。
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