JP4972425B2 - タイヤ加硫成形金型及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫成形金型と、そのタイヤ加硫成形金型を用いたタイヤ製造方法とに関する。

タイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫成形金型は、複数の型部を組み合わせて構成されており、その分割形態に基づいて２ピースタイプとセグメンテッドタイプとに大別される。後者では、タイヤのトレッド面に当接する環状型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターで構成されており、各セクターの内周面に、溝部形成用の骨部と、その骨部により区分される陸部形成用の凹部とが設けられる。各セクターは、型開き状態では相互に離間しており、型締め状態では寄り集まって円環状をなす。

ところで、上記のセクターには、その内周側部分が一体的に形成された一体鋳造型のセクターと、バックセグメントの内周側に複数のピースを組み込んで構成した分割型のセクターとがある。分割型のセクターでは、下記特許文献１〜３に記載されているように、ピース間の隙間の調整が大変重要となる。即ち、ピース間の隙間が均一に形成されず偏りを生じると、隙間が過大な箇所でゴムがオーバーフローし、成形後のトレッド面にバリを生じてしまう。また、隙間が過小な箇所では、セクターの内周面とトレッド面との間に存在するエアが適切に排出されず、ベアと呼ばれる凹み傷が発生してしまう。

そこで、従来は、ピースのタイヤ周方向端面間に板バネやコイルバネ等の弾性体を介在させ、それによってピース間の隙間を調整できるようにしている。下記特許文献１〜３には、弾性体の付勢力によってピースが相互に隔離された型開き状態と、その弾性体の付勢力に抗してピースが相互に近接した型締め状態とが記載されており、金型の開閉動作に伴ってピース間の隙間を均一に増減させることで、当該隙間を調整しながらタイヤを製造することが開示されている。

しかしながら、これらのタイヤ加硫成形金型では、開閉動作の度に各ピースがタイヤ周方向に摺動するため、ピース間での摩擦やピースとバックセグメントとの間での摩擦により、各ピースが早期に摩滅して型寿命を縮めてしまうことが判明した。また、ピースが摺動する際にかじりを生じると、隙間が適切に調整されず、上述した不具合を起こす場合があった。なお、かじりとは、ピースが、隣接するピース又はバックセグメントに引っ掛かって留まる現象を言う。
特開２００６−１５９６６９号公報 国際公開ＷＯ２００３／００８１６９号公報 特開平７−１８６３０３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピース間の隙間を適切に調整でき、しかもピースの早期の摩滅やかじりの発生を防止することができるタイヤ加硫成形金型とタイヤ製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係るタイヤ加硫成形金型は、タイヤのトレッド面に当接する環状型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターで構成されているタイヤ加硫成形金型において、前記セクターが、タイヤ周方向に分割された複数のピースと、その複数のピースを支持するバックセグメントと、前記ピースのタイヤ周方向端面間に介在する弾性体とを備え、加硫成形前の非加熱状態では、前記ピースと前記バックセグメントとの間にクリアランスが設けられていて、前記ピースがタイヤ周方向に摺動可能であり、加硫成形時の加熱状態では、前記ピースの熱膨張により前記クリアランスが減少して、前記ピースが前記バックセグメントに固定されるものである。

本発明に係るタイヤ加硫成形金型によれば、加硫成形前の非加熱状態では、ピースとバックセグメントとの間にクリアランスが設けられていて、ピースがタイヤ周方向に摺動可能であるため、各ピースを弾性体により相互に隔離する方向に付勢して、ピース間の隙間を均一で偏りがない状態に容易に調整することができる。なお、この段階でのピース間の隙間は、ゴムのオーバーフローを防止できない程度に大きくても構わない。

タイヤを加硫成形する際には、タイヤ加硫成形金型が適切な加硫温度（例えば１６０℃前後）にまで加熱される。本発明では、加硫成形時の加熱状態において、ピースの熱膨張により上記クリアランスが減少し、ピースがバックセグメントに固定されて摺動できないように構成されている。これによって、ピース間の隙間は、弾性体により均一で偏りがない状態を保持しつつ、非加熱状態から加熱状態に移行する過程でピースの熱膨張によって小さくなり、膨張が収まると同時にその大きさが確定する。

タイヤの加硫成形は、ピース間の隙間の大きさが確定した状態で行われ、この段階でのピース間の隙間は、非加熱状態における上記クリアランスや、ピース及びバックセグメントの熱膨張率などを考慮して適宜に調整できる。そのため、加硫成形時には、ゴムのオーバーフローを防ぎつつ、エアの排出を適切に確保することができる。また、加熱状態にある期間中は、各ピースがバックセグメントに固定されているため、金型の開閉動作の度にピースがタイヤ周方向に摺動することがなく、ピースの早期の摩滅やかじりの発生を防止することができる。

上記において、前記バックセグメントが前記ピースをタイヤ幅方向外側から支持する腕部を有し、加硫成形時の加熱状態では、前記ピースが前記腕部により挟持されて固定されるものが好ましい。かかる構成によれば、複数のピースをバックセグメントで安定的に支持固定でき、加熱状態におけるピースの摺動を確実に停止して、ピースの摩滅やかじりの発生を適切に防止することができる。かかる場合、腕部と隣接していないピースの周辺、例えばピースのタイヤ径方向外側には、加熱状態においてバックセグメントとの間にクリアランスが確保されていても構わない。

上記において、前記バックセグメントのタイヤ周方向両端面に設けられ、前記ピースの摺動面から、前記複数のピースのうち前記セクターのタイヤ周方向両端に配された端部ピース側に突出するストッパー部材を備え、前記端部ピースに、前記ストッパー部材が進入可能な凹部が形成されているものが好ましい。

かかる構成によれば、端部ピースの、セクターのタイヤ周方向端面側への摺動を規制して、そのセクターで支持している各ピースの摺動範囲を制限できるため、非加熱状態におけるピース間の隙間の調整をセクター単位で容易に行うことができる。また、非加熱状態において、各ピースを弾性体により相互に隔離する方向に付勢した際のピース間の隙間が安定するため、加熱状態におけるピース間の隙間が適切に調整される。なお、ストッパー部材が進入可能な凹部が端部ピースに形成されていることから、セクターのタイヤ周方向端面同士を当接する際に該ストッパー部材が障壁になることはない。

上記において、前記ピースがアルミニウム材により形成されており、前記バックセグメントが前記アルミニウム材よりも熱膨張率が小さい素材により形成されているものが好ましい。これにより、ピースとバックセグメントとの熱膨張量の差を利用して、ピースをバックセグメントに簡便に固定することができる。また、アルミニウム材により形成したピースでは、摩滅の進行速度が比較的速いうえ、かじりを生じた際に変形するおそれがあることから、ピースの早期の摩滅やかじりの発生を効果的に防止することができる本発明が特に有用となる。

また、本発明に係るタイヤ製造方法は、タイヤのトレッド面に当接する環状型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターで構成されていて、前記セクターが、タイヤ周方向に分割された複数のピースと、その複数のピースを支持するバックセグメントと、前記ピースのタイヤ周方向端面間に介在する弾性体とを備える、タイヤ加硫成形金型を用いて、加硫成形前の非加熱状態にあるときに、前記バックセグメントとの間にクリアランスを設けて支持されている前記複数のピースを、前記弾性体により相互に隔離する方向に付勢する付勢工程と、前記タイヤ加硫成形金型を加熱して加硫成形可能な状態にしつつ、その加熱に伴う前記ピースの熱膨張により前記クリアランスを減少させて、前記ピースを前記バックセグメントに固定する加熱工程と、型開き状態にある前記タイヤ加硫成形金型内に未加硫タイヤをセットするセット工程と、前記タイヤ加硫成形金型を型締めし、前記未加硫タイヤのトレッド面に前記環状型部を当接させて加硫成形を行う加硫工程と、前記タイヤ加硫成形金型を型開きして加硫済みタイヤを脱型する脱型工程とを備え、前記脱型工程後に前記セット工程以降の工程を繰り返すことで、タイヤの加硫成形を引き続いて行うものである。

本発明に係るタイヤ製造方法によれば、上記の如きタイヤ加硫成形金型を用いて、次のようにしてタイヤを加硫成形することができる。まず、加硫成形前の非加熱状態にあるときに、バックセグメントとの間にクリアランスを設けて支持されている各ピースを弾性体により相互に隔離する方向に付勢する（付勢工程）。これにより、ピース間の隙間が均一で偏りがない状態となるよう、各ピースをタイヤ周方向に摺動させて容易に調整することができる。なお、この段階でのピース間の隙間は、ゴムのオーバーフローを防止できない程度に大きくても構わない。

次に、タイヤ加硫成形金型を加熱して加硫成形可能な状態にする（加熱工程）。本発明では、この加熱に伴うピースの熱膨張により上記クリアランスを減少させ、各ピースをバックセグメントに固定して摺動できないようにする。ピース間の隙間は、弾性体により均一性を保持して偏りがない状態を保持しつつ、非加熱状態から加熱状態に移行する過程において、ピースの熱膨張によって小さくなり、膨張が収まると同時にその大きさが確定する。

その後、未加硫タイヤを型内にセットして（セット工程）、型締めし、そのタイヤのトレッド面に環状型部を当接させて加硫成形を行い（加硫工程）、型開きして加硫済みタイヤを脱型する（脱型工程）。かかる一連の工程は、タイヤ加硫成形金型が加熱状態にあり、ピース間の隙間の大きさが確定した状態で行われる。この段階でのピース間の隙間は、非加熱状態における上記クリアランスや、ピース及びバックセグメントの熱膨張率などを考慮して適切に調整できるため、ゴムのオーバーフローを防ぎつつ、エアの排出を確保することができる。

脱型工程後は、セット工程以降の工程を繰り返すことで、タイヤの加硫成形が引き続いて行われる。加硫成形時の加熱状態にある期間中は、各ピースがバックセグメントに固定されているため、金型の開閉動作の度にピースがタイヤ周方向に摺動することがなく、ピースの早期の摩滅やかじりの発生を防止することができる。

上記において、前記ピースがアルミニウム材により形成されているとともに、前記バックセグメントが前記アルミニウム材よりも熱膨張率が小さい素材により形成されていて、前記加熱工程では、前記ピースと前記バックセグメントとの熱膨張量の差を利用して前記クリアランスを減少するものが好ましく、これによりピースをバックセグメントに簡便に固定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るタイヤ加硫成形金型の一例を概略的に示す縦断面図であり、型締め状態を示している。図中において、未加硫タイヤ（不図示）はタイヤ軸方向が上下になるようにセットされる。即ち、図１の上下方向がタイヤ幅方向となり、右方向がタイヤ径方向内側、左方向がタイヤ径方向外側となる。図２は、このタイヤ加硫成形金型が備える環状型部の平面図である。

このタイヤ加硫成形金型は、タイヤのトレッド面が当接する環状型部１と、下方のサイドウォール部が当接する下型部２と、上方のサイドウォール部が当接する上型部３とを備えるセグメンテッドモールドである。下型部２及び上型部３のタイヤ径方向内側にはビードリング４が設けられており、タイヤのビードを嵌合可能に構成されている。

環状型部１は、図２に示すように、タイヤ周方向に分割された複数のセクター５で構成されている。各セクター５は、型開き状態では放射状に相互に離間しているが、型締め状態では寄り集まってタイヤ周方向端面同士を圧接して円環状に連なる。本実施形態では、環状型部１が７分割され、各セクター５の周長が略同等である例を示すが、本発明では環状型部１の分割数は特に限られるものではなく、各セクター５の周長は互いに異なっていても構わない。各セクター５の内周面（環状型部１の内周面１ａ）には、溝部形成用の骨部と、その骨部により区分される陸部形成用の凹部とからなる凹凸面が設けられている。

図１に示すように、環状型部１はコンテナー２１の側面に、下型部２はプレート状のコンテナー２２の上面に、上型部３はプレート状のコンテナー２３の下面にそれぞれ取り付けられている。コンテナー２１は、分割されたセクター５ごとに設けられており、昇降可能に構成されたコンテナー２３の下面に、タイヤ径方向に沿って摺動可能に取り付けられている。コンテナー２１のタイヤ径方向外側の斜面には摺動レール２５が設けられており、コンテナー２４がその傾斜方向に沿って摺動可能に嵌合されている。コンテナー２４は、ガイドプレート２６に取り付けられており、ガイドプレート２６は昇降自在のアーム２７に支持されている。コンテナー２４は、コンテナー２３に対して相対的に昇降可能に構成されている。

したがって、図１に示す状態からコンテナー２４を上昇することで、コンテナー２１をタイヤ径方向外側に移動させ、各セクター５を下型部２及び上型部３から離間することができ、更にコンテナー２３を上昇することで、セクター５及び上型部３を下型部２から離間して、型開き状態に移行することができる。型開き状態から型締め状態への移行は、上記動作を逆に行えばよい。

図３は、セクター５の斜視図であり、図４は、そのセクターの平面図である。セクター５は、タイヤ周方向に分割された複数のピース６と、その複数のピース６を支持するバックセグメント７と、ピース６のタイヤ周方向端面間に介在する弾性体８とを備える。なお、図示を省略しているが、各ピース６の内周面には上述した凹凸面が設けられている。本実施形態では、セクター５が７つのピース６を備え、それらの周長が互いに異なるものを含んでいる例を示すが、本発明はこれに限られるものではない。

各ピース６は、バックセグメント７の内周面側に形成された凹陥部７ａに嵌め込まれており、バックセグメント７の腕部７ｂによってタイヤ幅方向外側から支持されている。加硫成形前の非加熱状態（常温）では、各ピース６とバックセグメント７との間に、図５に示すようなクリアランスＣ１〜Ｃ３が設けられており、ピース６がタイヤ周方向に摺動可能に構成されている。バックセグメント７の周長は各ピース６の周長の合計よりも長く、ピース６間には小さな隙間Ｇが形成されている。

弾性体８は、ピース６を相互に隔離する方向に付勢し、それにより各ピース６間の隙間Ｇを均一で偏りがない状態に容易に調整することができる。本実施形態では、弾性体８としてコイルバネを使用した例を示すが、本発明では板バネやゴム状弾性体なども使用可能である。該ゴム状弾性体としては、ゴムにシリコン樹脂やフッ素樹脂を混合させたものなど、耐熱性及び耐摩耗性に優れたものが好ましい。各弾性体８は、ピース６のタイヤ周方向端面に設けられた収容孔９内に収容されている。

バックセグメント７のタイヤ周方向両端面には、ピース６の摺動面１１から端部ピース６ａ側に突出するストッパー部材１０が設けられている。本実施形態のストッパー部材１０は、タイヤ幅方向に間隔を空けて配された一組の矩形金属板であり、固定ボルト１２によってバックセグメント７に固定されている。端部ピース６ａには、ストッパー部材１０が進入可能な凹部１３が形成されており、セクター５のタイヤ周方向端面同士を当接する際にストッパー部材１０が障壁になることはない。なお、端部ピース６ａは、複数のピース６のうちセクター５のタイヤ周方向両端に配されたピースである。

端部ピース６ａは、ストッパー部材１０によってセクター５のタイヤ周方向端面側への摺動が規制され、それによりバックセグメント７からの脱落が防止される。また、ストッパー部材１０が設けられていることによって、各ピース６の摺動範囲が制限され、非加熱状態における隙間Ｇの調整をセクター５単位で容易に行うことができる。

ピース６の素材としてはアルミニウム材が例示される。このアルミニウム材は、純アルミ系の素材のみならず、アルミニウム合金を含む概念であり、例えばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系が挙げられる。一方、バックセグメント７には、ピース６を形成するアルミニウム材よりも熱膨張率が小さい素材が用いられ、スチール材が例示される。

このタイヤ加硫成形金型は、タイヤを加硫成形するに際して加硫温度（例えば１６０℃前後）にまで加熱されるが、その加硫成形時の加熱状態において、ピース６の熱膨張によりクリアランスＣ１〜Ｃ３が減少し、ピース６がバックセグメント７に固定されて摺動できないように構成されている。なお、加熱に伴ってバックセグメント７も熱膨張するが、バックセグメント７がピース６よりも熱膨張率が小さい素材により形成されていることから、それらの熱膨張量の差を利用してクリアランスＣ１〜Ｃ３を減少することができる。

本実施形態では、ピース６がバックセグメント７の腕部７ｂにより挟持されることで固定されるように構成している。即ち、加熱状態では、タイヤ幅方向のクリアランスＣ１がピース６の熱膨張により減少し、図６に示す如く腕部７ｂに密着するように構成されている。かかる構成は、ピース６の熱膨張量とバックセグメント７の熱膨張量との差が、クリアランスＣ１と同等以上になるように設定すればよい。なお、ここで言うクリアランスＣ１は、反対側（図５左側）の腕部７ｂにてタイヤ幅方向のクリアランスを０にした状態で測定されるものである。

ピース６間の隙間Ｇは、弾性体８により均一で偏りがない状態を保持しつつ、加硫成形前の非加熱状態から加硫成形時の加熱状態に移行する過程で、ピース６の熱膨張によって小さくなり、膨張が収まると同時にその大きさが確定する。この確定後の隙間は、非加熱状態におけるクリアランスＣ１や、ピース６及びバックセグメント７の熱膨張率などを考慮して適宜に調整でき、加硫成形時にゴムのオーバーフローを防ぎつつ、セクター５の内周面とトレッド面との間に存在するエアを適切に排出できるように設定される。

以下、この金型を用いたタイヤ製造方法について説明する。まず、加硫成形前の非加熱状態にあるときに、各ピース６を弾性体８により相互に隔離する方向に付勢して（前記付勢工程に相当する。）、ピース６間の隙間Ｇが均一で偏りがない状態に調整する。非加熱状態では、ピース６とバックセグメント７との間にクリアランスＣ１〜Ｃ３が設けられていて、各ピース６がタイヤ周方向に摺動可能であるため、かかる調整は容易に行われる。なお、この段階でのピース６間の隙間Ｇは、ゴムのオーバーフローを防止できない程度に大きくても構わない。

次に、タイヤ加硫成形金型を適切な加硫温度にまで加熱して、加硫成形可能な状態にする（前記加熱工程に相当する。）。通常は、１時間以上かけて型温度を上昇させ、加硫条件やタイヤの仕様などに応じた加硫温度（一般的には１３０〜１７０℃程度）に加熱保持する。この加熱に伴い、各ピース６がバックセグメント７に固定されて摺動できなくなるとともに、ピース６間の隙間Ｇが小さくなる。型温度が所望の加硫温度に達して保持されると、ピース６等の膨張が収まり、それと共にピース６間の隙間の大きさが確定する。この確定したピース６間の隙間は、加硫成形時にゴムのオーバーフローを防ぎつつ、エアの排出を確保することができるように調整されている。

続いて、未加硫タイヤを型内にセットする（前記セット工程に相当する。）。この未加硫タイヤは、図１においてタイヤ軸方向が上下になるようにセットされる。未加硫タイヤをセットした後、型締めし、その未加硫タイヤのトレッド面に環状型部１を当接させて加硫成形を行う（前記加硫工程に相当する。）。トレッド面には、上述した凹凸面に対応したトレッドパターンが形成される。

加硫を終えると、型開きして加硫済みタイヤを脱型する（前記脱型工程に相当する。）。脱型後は、新たな未加硫タイヤを型内にセットし、上述した工程を繰り返すことで、タイヤの加硫成形を引き続いて行うことができる。かかる一連の工程では、タイヤ加硫成形金型が加熱状態にあり、その期間中は各ピース６がバックセグメント７に固定されていて摺動しない。そのため、ピース６間の隙間を適切な大きさで保持したままタイヤの加硫成形を安定して行うことができ、また、金型の開閉動作の度にピース６がタイヤ周方向に摺動することがないため、ピース６の早期の摩滅やかじりの発生を防止することができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、ピースやバックセグメントの形状などは適宜に変更することができる。したがって、例えば、図７に示すような単一のストッパー部材１５を採用し、これを２本の固定ボルト１６によりバックセグメント７に固定することで、端部ピース６ａのタイヤ周方向端面側への摺動を規制するようにしてもよい。

本発明に係るタイヤ加硫成形金型の一例を概略的に示す縦断面図 タイヤ加硫成形金型が備える環状型部の平面図 セクターの斜視図 セクターの平面図 非加熱状態におけるセクターのタイヤ周方向端面を示す図 加熱状態におけるセクターのタイヤ周方向端面を示す要部拡大図 本発明の別実施形態に係るセクターのタイヤ周方向端面を示す図

符号の説明

１ 環状型部
５ セクター
６ ピース
６ａ 端部ピース
７ バックセグメント
７ａ 凹陥部
７ｂ 腕部
８ 弾性体
１０ ストッパー部材
１１ 摺動面
１３ 凹部
Ｃ１ クリアランス
Ｃ２ クリアランス
Ｃ３ クリアランス

Claims (6)

1. タイヤのトレッド面に当接する環状型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターで構成されているタイヤ加硫成形金型において、
   前記セクターが、タイヤ周方向に分割された複数のピースと、その複数のピースを支持するバックセグメントと、前記ピースのタイヤ周方向端面間に介在する弾性体とを備え、
   加硫成形前の非加熱状態では、前記ピースと前記バックセグメントとの間にクリアランスが設けられていて、前記ピースがタイヤ周方向に摺動可能であり、
   加硫成形時の加熱状態では、前記ピースの熱膨張により前記クリアランスが減少して、前記ピースが前記バックセグメントに固定されることを特徴とするタイヤ加硫成形金型。
2. 前記バックセグメントが前記ピースをタイヤ幅方向外側から支持する腕部を有し、加硫成形時の加熱状態では、前記ピースが前記腕部により挟持されて固定される請求項１記載のタイヤ加硫成形金型。
3. 前記バックセグメントのタイヤ周方向両端面に設けられ、前記ピースの摺動面から、前記複数のピースのうち前記セクターのタイヤ周方向両端に配された端部ピース側に突出するストッパー部材を備え、
   前記端部ピースに、前記ストッパー部材が進入可能な凹部が形成されている請求項１又は２記載のタイヤ加硫成形金型。
4. 前記ピースがアルミニウム材により形成されており、前記バックセグメントが前記アルミニウム材よりも熱膨張率が小さい素材により形成されている請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤ加硫成形金型。
5. タイヤのトレッド面に当接する環状型部が、タイヤ周方向に分割された複数のセクターで構成されていて、前記セクターが、タイヤ周方向に分割された複数のピースと、その複数のピースを支持するバックセグメントと、前記ピースのタイヤ周方向端面間に介在する弾性体とを備える、タイヤ加硫成形金型を用いて、
   加硫成形前の非加熱状態にあるときに、前記バックセグメントとの間にクリアランスを設けて支持されている前記複数のピースを、前記弾性体により相互に隔離する方向に付勢する付勢工程と、
   前記タイヤ加硫成形金型を加熱して加硫成形可能な状態にしつつ、その加熱に伴う前記ピースの熱膨張により前記クリアランスを減少させて、前記ピースを前記バックセグメントに固定する加熱工程と、
   型開き状態にある前記タイヤ加硫成形金型内に未加硫タイヤをセットするセット工程と、
   前記タイヤ加硫成形金型を型締めし、前記未加硫タイヤのトレッド面に前記環状型部を当接させて加硫成形を行う加硫工程と、
   前記タイヤ加硫成形金型を型開きして加硫済みタイヤを脱型する脱型工程とを備え、
   前記脱型工程後に前記セット工程以降の工程を繰り返すことで、タイヤの加硫成形を引き続いて行うタイヤ製造方法。
6. 前記ピースがアルミニウム材により形成されているとともに、前記バックセグメントが前記アルミニウム材よりも熱膨張率が小さい素材により形成されていて、前記加熱工程では、前記ピースと前記バックセグメントとの熱膨張量の差を利用して前記クリアランスを減少する請求項５記載のタイヤ製造方法。

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