JP5076977B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤ構成部材のスプライス部における耐久性を向上させるようにした空気入りタイヤに関する。
一般に、タイヤ構成部材の多くはシート状であり、その端部同士をスプライスして組立てている。このようなスプライス部の接合方法には、タイヤ構成部材の端部同士を互いに重ね合わせるオーバーラップ方式と端部同士を突き合わせるバット方式とがある。
これらのタイヤ構成部材のうちインナーライナー層やカーカス層は、タイヤ成形ドラム上でタイヤ周方向に配置し、そのタイヤ周方向の端部同士をスプライスするようになっているため、この成形体を膨径させる成形時のリフト工程や未加硫タイヤを加硫金型内で膨径させる加硫時のリフト工程において、スプライス部のタイヤ周方向に大きなせん断力が加わる。したがって、インナーライナー層やカーカス層のスプライス部には、図6に示すように、タイヤ構成部材1の端部1a同士を互いに重ね合わせたオーバーラップ方式が採用され、このオーバーラップ幅xがせん断力により生ずるずれ量を十分に吸収し得る大きさに設定されている。
オーバーラップ幅xが小さいと、空気充填圧を高圧に保持する重荷重用空気入りタイヤにあっては、ショルダー部に大きな負荷がかかるため、ショルダー部におけるカーカス部材のスプライス部2が開口して、カーカス層の内周側に配置したインナーライナーゴムやタイゴムがスプライス部2に入り込み、やがてはトレッドゴムを破壊に至らせる所謂吹き抜け故障を発生させる原因となる。このようにカーカス部材のスプライス部2が開口する現象は、インナーライナー層のスプライス部分においても表れる。
しかし、スプライス部2の接着強度を確保するために端部1a同士のオーバーラップ幅xを大きくし過ぎると、スプライス部2における剛性が局部的に大きくなるため、タイヤ回転時の振動を大きくし、タイヤの均一性(ユニフォミティー)が悪化するという問題がある。そのため、耐久性と均一性とを両立させるために、端部1a同士のオーバーラップ幅xをどの程度に設定するかが重要な課題になっていた。
この問題を解消するために、カーカス層などのタイヤ構成部材の端部に厚さを約1/2に薄くした耳ゴムを突出形成させておき、この耳ゴム同士を重ね合わせてスプライスさせるようにした提案がある(例えば、特許文献1参照)。しかし、この提案では、端縁に耳ゴムを形成するための工程が必要になり生産性が低下すると同時に、スプライス作業時に薄肉の耳ゴムがバックリングを起こし易いためスプライス部にエアーを抱き込んで耐久性を低下させるという問題があった。
特開2001−322403号公報
本発明の目的は、上述する問題点を解消するもので、タイヤ構成部材のスプライス部における耐久性を向上させるようにした空気入りタイヤを提供することにある。本発明の他の目的は、タイヤのユニフォミティーを改善しながら、タイヤ構成部材のスプライス部における耐久性を向上するようにした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、シート状のタイヤ構成部材をタイヤ周方向に配置すると共に、そのタイヤ周方向の端部同士をスプライスさせた構成からなる空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ構成部材のスプライス部を端部同士が互いに突き合わせたバット方式にすると共に、該端部間の表面に跨るように熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜を被覆し、加硫後のタイヤにおける前記薄膜の厚さが10〜1500μmとなり、かつ前記スプライス部におけるタイヤ周方向に対する総被覆幅が20〜150mmとなるように加熱融着させたことを特徴とする。
さらに、上述する構成において、以下(1)〜(3)に記載するように構成することが好ましい。
(1)前記薄膜を前記端部間に挟み込むようにする。
(2)前記薄膜の表面に接着層を配置し、該接着層を前記タイヤ構成部材に対面させるようにする。
(3)前記タイヤ構成部材をインナーライナー層又はカーカス層にする。この場合において、前記インナーライナー層をブチル系ゴム組成物で構成するとよい。
本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤ構成部材のスプライス部をバット方式に突き合わせたうえで、その突き合わせ端部間の表面に跨るように熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜を被覆融着させたので、スプライス部における接合強度がこの薄膜の被覆により高められて、タイヤ成形時やタイヤ加硫時のリフト工程においてスプライス部における開口が抑制されると共に、融着時において熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物がスプライス部の空隙に流れ込み充填されるため、加硫後のタイヤではスプライス部の接着強度が一層強化されて、タイヤの耐久性を向上させることができる。
しかも、加硫後のタイヤでは、上述する薄膜の厚さが10〜1500μmとなり、スプライス部におけるタイヤ周方向に対する薄膜の総被覆幅が20〜150mmとなるようにしたので、スプライス部における接着強度を良好に確保しながら、タイヤのユニフォミティーを良好に改善することができる。
以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態による空気入りタイヤの一例について、加硫後の状態を示す半断面図である。
図1において、10はトレッド部、11はサイドウォール部、12はビード部である。タイヤの内側には、カーカス層13がトレッド部10からそれぞれ左右のサイドウォール部11を経てビード部12に延長すると共に、それぞれビード部12で両端部を折り返すように配置されている。このカーカス層13の内側には空気透過防止層としてインナーライナー層14が設けられ、また外周側には2層のベルト層15が設けられている。
上記タイヤ構成部材のうちカーカス層13はタイヤ周方向に略直交する方向に配列する複数のカーカスコードにコートゴムが被覆するように構成され、またインナーライナー層14はブチル系ゴム組成物のゴムシートから構成されている。これらタイヤ構成部材は、それぞれ1枚又は複数枚のシート状の材料がタイヤ周方向に沿って配列されると共に、タイヤ周方向の端部同士を互いにスプライスするように構成され、そのスプライス部が、以下に説明するように、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜により被覆融着されるように構成されている。
図2は本発明の実施形態によるタイヤ構成部材のスプライス部における構造を示すもので、上段は加熱処理前又は加硫前の状態を示し、下段は加熱処理後又は加硫後の状態を示している。すなわち、本発明の空気入りタイヤでは、図2の上段に示すように、タイヤ構成部材1、1の端部同士を互いに突き合わせたうえで、スプライス部2に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜3を被覆し、この薄膜3がスプライス部2の加熱処理又は加硫操作を通じて溶融して、図2の下段に示すように、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物がスプライス部2の空隙に流れ込んで充填することによりタイヤ構成部材1、1の端部同士を熱融着させるようにしている。
そして、加硫後のタイヤにおいて、薄膜3の厚さが10〜1500μmとなり、スプライス部2における薄膜3の総被覆幅w(上面及び下面を覆う最大幅)が20〜150mmとなるように調整している。
なお、図2上段の実施形態では、タイヤ構成部材1のスプライス部2における接合方式が、タイヤ構成部材1、1の端部同士を互いに突き合わるバット方式である場合について示したが、本発明の空気入りタイヤの参考形態としては、スプライス部2における接合方式を図4(a)に示すようにオーバーラップ方式にする場合もある。
本発明の空気入りタイヤは、後述するようにタイヤ成形ドラム上で、タイヤ構成部材1のスプライス部2に薄膜3を被覆しておくことにより、スプライス部2の接合強度を高めてタイヤ成形時のリフト工程におけるスプライス部2の開口を抑制するようにしているが、このリフト工程に先立って、あらかじめタイヤ成形ドラム上でスプライス部2を加熱することにより、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物を溶融してタイヤ構成部材1の端部同士を融着させておくとよい。これにより、リフト率の高いタイヤであっても、タイヤ成形時のリフト工程におけるスプライス部2の開口を確実に抑制させることができる。
しかも、このようにスプライス部2の接着強度が向上するため、スプライス部2をバット方式にすることが可能になり、またオーバーラップ方式とした場合であっても、重なり幅xを可及的に小さくすることができるため、タイヤのユニフォミティーを改善させることができる。
本発明において、スプライス部2における薄膜3の被覆形態は、特に限られるものではなく、上述するように図2上段及び図4(a)に示すようにタイヤ構成部材1の端部間の片側の表面に跨るように被覆するほか、図3(a)及び図4(b)に示すようにタイヤ構成部材1の端部間の両側の表面を跨るように被覆してもよい。また、図3(b)に例示するように、タイヤ構成部材1の端部をテーパ面に形成しておき、これらテーパ面を対面させるようにすることができる。
さらに、タイヤ構成部材1の端部同士を互いに突き合わせたバット方式にしたうえで、図3(c)〜(e)に例示するように、薄膜3を端部間に挟み込むようにしてもよい。これにより、スプライス部2における接着強度を一層向上させることができる。
上述する薄膜3を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂〔例えば、ナイロン6(N6)、ナイロン66(N66)、ナイロン46(N46)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン610(N610)、ナイロン612(N612)、ナイロン6/66共重合体(N6/66)、ナイロン6/66/610共重合体(N6/66/610)、ナイロンMXD6(MXD6)、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイロン66/PP共重合体、ナイロン66/PPS共重合体〕及びそれらのN−アルコキシアルキル化物、例えば、ナイロン6のメトキシメチル化物、ナイロン6/610共重合体のメトキシメチル化物、ナイロン612のメトキシメチル化物、ポリエステル系樹脂〔例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、PET/PEI共重合体、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸/ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル〕、ポリニトリル系樹脂〔例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS)、(メタ)アクリロニトリル/スチレン共重合体、(メタ)アクリロニトリル/スチレン/ブタジエン共重合体〕、ポリメタクリレート系樹脂〔例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル〕、ポリビニル系樹脂〔例えば、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール(PVA)、ビニルアルコール/エチレン共重合体(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン(PDVC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニル/塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン/メチルアクリレート共重合体、塩化ビニリデン/アクリロニトリル共重合体(ETFE)〕、セルロース系樹脂〔例えば、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース〕、フッ素系樹脂〔例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリクロルフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフロロエチレン/エチレン共重合体〕、イミド系樹脂〔例えば、芳香族ポリイミド(PI)〕等を好ましく用いることができる。
また、本発明で使用する熱可塑性エラストマー組成物は、上述した熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドして構成することができる。
熱可塑性エラストマー組成物を構成するエラストマーとしては、例えば、ジエン系ゴム及びその水添物〔例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR、高シスBR及び低シスBR)、ニトリルゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR〕、オレフィン系ゴム〔例えば、エチレンプロピレンゴム(EPDM、EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム(ACM)、アイオノマー〕、含ハロゲンゴム〔例えば、Br−IIR、CI−IIR、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物(Br−IPMS)、クロロプレンゴム(CR)、ヒドリンゴム(CHR)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、塩素化ポリエチレンゴム(CM)、マレイン酸変性塩素化ポリエチレンゴム(M−CM)〕、シリコンゴム〔例えば、メチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム〕、含イオウゴム〔例えば、ポリスルフィドゴム〕、フッ素ゴム〔例えば、ビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム〕、熱可塑性エラストマー〔例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ボリアミド系エラストマー〕等を好ましく使用することができる。
前記した特定の熱可塑性樹脂とエラストマーとの相溶性が異なる場合は、第3成分として適当な相溶化剤を用いて両者を相溶化させることができる。ブレンド系に相溶化剤を混合することにより、熱可塑性樹脂とエラストマーとの界面張力が低下し、その結果、分散層を形成しているゴム粒子径が微細になることから両成分の特性はより有効に発現されることになる。そのような相溶化剤としては、一般的に熱可塑性樹脂及びエラストマーの両方又は片方の構造を有する共重合体、或いは熱可塑性樹脂又はエラストマーと反応可能なエポキシ基、カルボニル基、ハロゲン基、アミノ基、オキサゾリン基、水酸基等を有した共重合体の構造をとるものとすることができる。これらは混合される熱可塑性樹脂とエラストマーの種類によって選定すればよいが、通常使用されるものには、スチレン/エチレン・ブチレンブロック共重合体(SEBS)及びそのマレイン酸変性物、EPDM、EPM、EPDM/スチレン又はEPDM/アクリロニトリルグラフト共重合体及びそのマレイン酸変性物、スチレン/マレイン酸共重合体、反応性フェノキシン等を挙げることができる。かかる相溶化剤の配合量には特に限定はないが、好ましくは、ポリマー成分(熱可塑性樹脂とエラストマーとの合計)100重量部に対して、0.5〜10重量部がよい。
熱可塑性エラストマー組成物において、特定の熱可塑性樹脂とエラストマーとの組成比は、特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂のマトリクス中にエラストマーが不連続相として分散した構造をとるように適宜決めればよいが、好ましい範囲は重量比90/10〜30/70である。
本発明において、薄膜3を構成する熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマー組成物には、薄膜3としての必要特性を損なわない範囲で前記した相溶化剤などの他のポリマーを混合することができる。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂とエラストマーとの相溶性を改良するため、材料の成型加工性をよくするため、耐熱性向上のため、コストダウンのため等があり、これに用いられる材料としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ABS、SBS、ポリカーボネート(PC)等を例示することができる。また、一般的にポリマー配合物に配合される充填剤(炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ等)、カーボンブラック、ホワイトカーボン等の補強剤、軟化剤、可塑剤、加工助剤、顔料、染料、老化防止剤等を薄膜3としての必要特性を損なわない限り任意に配合することもできる。
本発明において、薄膜3とタイヤ構成部材1との接着性を強固にするために、図5(a)に示すように、薄膜3の片面に接着層4を配置して、この接着層4をタイヤ構成部材1に対面させるようにするとよい。接着層4の材料は、タイヤ構成部材1の種類に応じてその都度選定するとよい。
さらに、薄膜3と周囲のゴムとの接着性を強固にするために、図5(b)に示すように、薄膜3の両面に接着層4を配置してもよい。これにより、スプライス部2における接着強度をより一層強固にすることができる。
本発明の空気入りタイヤでは、上述するように、加硫後のタイヤにおいて、薄膜3の厚さが10〜1500μmとなるようにしているが、さらに好ましくは500〜1000μmとなるように調整するとよく、さらに、スプライス部2における薄膜3の総被覆幅w(上面及び下面を覆う最大幅)が20〜150mmとなるようにしているが、さらに好ましくは30〜60mmとなるように調整するとよい。薄膜3の厚さが10μm未満ではスプライス部2における接着強度が不足することになり、1500μm超ではタイヤのユニフォミティーの改善効果が十分には得られなくなる。また、薄膜3の総被覆幅wが20mm未満では、上記と同様に、スプライス部2における強度が不足することになり、150mm超ではタイヤのユニフォミティーの改善効果が十分には得られなくなる。
また、本発明の空気入りタイヤでは、タイヤ構成部材1のうち、スプライス部2がタイヤ成形時のリフト工程において最も大きなせん断力を受けるインナーライナー層14及びカーカス層13に対して本発明を適用させることが好ましい。したがって、本発明の空気入りタイヤでは、少なくともインナーライナー層14及びカーカス層13のスプライス部2に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜3を被覆するとよい。
さらに、本発明はインナーライナー層14にブチル系ゴム組成物を使用した空気入りタイヤに対して好ましく適用される。その理由は、ブチル系ゴム組成物は汎用のジエン系ゴム組成物よりも接着性が劣るので、ブチル系ゴム組成物をインナーライナー層14に使用したタイヤではスプライス部2が開口し易くなるために、本発明を適用することによりインナーライナー層14のスプライス部2における開口が抑制されて、耐久性の向上効果が顕著に表れるからである。
また、本発明はインナーライナー層14に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物を使用した空気入りタイヤに対しても好ましく適用される。その理由は、本発明の空気入りタイヤでは、カーカス層13のスプライス部2に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜3を配置するため、この薄膜3の材料をインナーライナー層14を構成する熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物と同質の材料で構成することにより、カーカス層13のスプライス部2とインナーライナー層14とが融着して、スプライス部2における強固な接着力を確保することができるからである。
また、上述するように、スプライス部2におけるタイヤ故障は、タイヤ成形時におけるリフト率が大きいタイヤや、空気充填圧の高いタイヤほど顕著に表れるため、本発明をトラックやバス等の重荷重用の空気入りタイヤに適用した場合に、特に優れた効果を発揮する。
本発明の空気入りタイヤを製造するには、タイヤ成形ドラム上にインナーライナー層14を配置すると共に、インナーライナー層14のスプライス部2に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜3を被覆し、次いでインナーライナー層14の外周にカーカス層13を巻き付けると共に、カーカス層13のスプライス部2に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜3を挟み込んでつき合わせ接合した後、インナーライナー層14のスプライス部2とカーカス層13のスプライス部2とを加熱して、薄膜3を熱溶融させるとよい。
これにより、タイヤ成形時のリフト工程に先立って、インナーライナー層14及びカーカス層13のスプライス部2における強度を、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物の熱融着により、一層強固なものにすることができるため、リフト率の高いタイヤであってもリフト工程におけるスプライス部2の開口を確実に防止することができる。
したがって、カーカス層13のスプライス部2における突き合わせ間隔が1mm程度あったり、カーカス層13のスプライス部2における重なり幅xが1〜2mm程度であっても、タイヤ成形時のリフト工程においてスプライス部2の開口を確実に防止することができる。特にインナーライナー層14を熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物により構成した場合には、インナーライナー層14とカーカス層13のスプライス部とがより強固に一体化されるため耐久性をさらに向上させることができる。
タイヤサイズを275/80R22.5、タイヤ構造を図1、カーカス層13を除く全ての仕様を共通にして、カーカス層13のスプライス部2の構造、薄膜3の総被覆幅w、薄膜3の表面における接着層の有無、タイヤ成形時における薄膜3の熱溶融の有無、をそれぞれ表1のように異ならせて、スプライス部2に薄膜3を配置しない従来タイヤ(従来例)と、スプライス部2に薄膜3を配置した本発明タイヤ(実施例1〜7)とをそれぞれ製造した。なお、各タイヤのインナーライナー層14にはブチルゴムを使用し、本発明タイヤの薄膜3にはナイロン6/66とBr−IPMSとのブレンドからなる熱可塑性エラストマー組成物を使用して、その厚さを700μmとした。
これら8種類のタイヤについて、以下の試験方法によりカーカス層のスプライス部における開口状況(以下、スプライス部の目開きという)、ユニフォミティー及び耐久性の評価を行い、その結果を従来例を100とする指数により表1に表示した。数値が大きいほど優れていることを示している。
〔スプライス部の目開きの評価〕
各タイヤについて、カーカス層のスプライス部における開口状況(発生本数及び大きさ)を目視により観察し、その結果を以って接合部の目開きの評価とした。
〔ユニフォミティーの評価〕
各タイヤをリム組み(リムサイズ:22.5×7.50)すると共に、空気圧900kPaを充填して、JASO C607に準拠してユニフォミティー(RFV)を測定し、この結果を以ってユニフォミティーの評価とした。
〔耐久性の評価〕
各タイヤをリム組み(リムサイズ:22.5×7.50)すると共に、空気圧900kPaを充填して、室内ドラム試験機(ドラム径:1707mm)を使用して、負荷荷重を47.36kN、速度を45km/hとして、ショルダー部に吹き抜け故障が発生するまで走行させ、この走行距離を以って耐久性の評価とした。
Figure 0005076977
表1より、本発明タイヤは従来タイヤに比して、スプライス部における目開きが抑制されていると同時に、ユニフォミティー及び耐久性が向上していることがわかる。
本発明の実施形態による空気入りタイヤの一例を示す半断面図である。 本発明の実施形態によるタイヤ構成部材のスプライス部の加熱処理前又は加硫前と加熱処理後又は加硫後とにおける構造を説明する一部断面図である。 (a)〜(e)は、それぞれ本発明の他の実施形態によるタイヤ構成部材のスプライス部における加熱処理前又は加硫前の構造を示す一部断面図である。 (a)及び(b)は、それぞれ本発明の参考形態による図3に相当する一部断面図である。 (a)及び(b)は、それぞれ本発明の実施形態による薄膜と接着層との積層形態を示す一部断面図である。 従来のタイヤ構成部材のスプライス部における構造を示す一部断面図である。
符号の説明
1 タイヤ構成部材
2 スプライス部
3 薄膜
4 接着層
13 カーカス層
14 インナーライナー層

Claims (5)

  1. シート状のタイヤ構成部材をタイヤ周方向に配置すると共に、そのタイヤ周方向の端部同士をスプライスさせた構成からなる空気入りタイヤにおいて、
    前記タイヤ構成部材のスプライス部を端部同士が互いに突き合わせたバット方式にすると共に、該端部間の表面に跨るように熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなる薄膜を被覆し、加硫後のタイヤにおける前記薄膜の厚さが10〜1500μmとなり、かつ前記スプライス部におけるタイヤ周方向に対する総被覆幅が20〜150mmとなるように加熱融着させた空気入りタイヤ。
  2. 前記薄膜を前記端部間に挟み込むようにした請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記薄膜の表面に接着層を配置し、該接着層を前記タイヤ構成部材に対面させるようにした請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記タイヤ構成部材がインナーライナー層またはカーカス層である請求項1、2または3に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記インナーライナー層がブチル系ゴム組成物からなる請求項4に記載の空気入りタイヤ。
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