JPS6315708A - タイヤ加硫の制御方法 - Google Patents

タイヤ加硫の制御方法

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JPS6315708A
JPS6315708A JP61160580A JP16058086A JPS6315708A JP S6315708 A JPS6315708 A JP S6315708A JP 61160580 A JP61160580 A JP 61160580A JP 16058086 A JP16058086 A JP 16058086A JP S6315708 A JPS6315708 A JP S6315708A
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tire
temperature
tyre
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英雄 久冨
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業−1−の利用分野) 本発明はタイヤ加硫の制御方法、詳しくはタイヤ加硫工
程にお+ノるタイヤ内部の加硫度分布から加硫終了時間
を決定し加硫工程を制御するタイヤ加硫の制御方法に関
する。
(従来の技術とその問題点) 従来、タイヤを含むゴム製品の加硫工程の制御は、モー
ル1゛側温度を一定温度に制御し、かつタイヤ内側の内
圧側の圧力および温度を一定値に制御することにより事
前に設定された加硫時間で加硫する方法となっている。
この場合、加硫中の温度の変動および未加硫タイヤ、ブ
ラダ温度の口内、0間、季節変動は、変動があるものと
予測して、変動した場合でも加硫不足とならない余裕時
間を加えた長い加硫時間を設定時間として設定せざるを
えない。このため、往々にして望ましい加硫時間より大
幅に長い時間加熱され、タイヤの品質の低下を招くとい
う問題点がある。
これらの問題を解決するために、タイヤ加硫中のタイヤ
内部の特定点の温度履歴を出し入れできる温度センサー
により検出し、加硫状態を判定し制<IIする方法のも
のが考案されている。しかしながら、この方法では製品
に温度センサーの傷がつき、まバ、温度センサーを挿入
することによる真イ1ηとの誤差が生し、また加硫の最
遅点は境界温度履歴によりその位置が変動するが、これ
に対応できないという精度上の問題点があるばかりでな
く、細い温度センサーを毎回機械的に出入れさせるので
耐久性に難点があり、汎用性がある方法ではない。
そこで、本発明は、加硫中の温度の変動および未加硫タ
イヤの温度の変動等がある場合においても、最適のタイ
ヤの品質、性能が得られる加硫時間を、タイヤを傷つけ
ることなくかつ精度良く確実に決定でき、さらに、安価
で実用性のあるタイヤ加硫の制御方法を提供することを
目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本願の゛第1発明に係るタイヤ加硫の制御方法は、その
基本概念図を第1図、第2図(’a )に示すように、
タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイヤ内部の温度
分布をタイヤのゲージ方向に予測するステップS1と、
タイヤ内部の温度分布のデータから加硫度分布を計算す
るステップS2と、前記加硫度分布より最小加硫値を計
算するステップS、と、加硫を終了させる設定目標値と
最小加硫値を比較するステ・2プS、と、最小加硫値が
加硫終了さセる設定目標値をこえたら加硫終了のステッ
プへ移行する信号を出力するステップS5と、を包含す
るものからなり、前記予測するステップS1が、 a)予測する部分の加硫中のタイヤの形状として、モー
ルド、タイヤおよび内圧媒体の放射外側に境膜層を設定
し、タイヤおよび境膜層相当の各ゲージを人力する、 b)加硫前のタイヤの温度を入力する、C)モールドと
タイヤの境界の境界温度および内圧媒体の放射外側の温
度の温度検出を連続的に実施する、 d)予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およびり−
ジとタイヤパターンの形状に対応した平均熱拡散係数を
算出する、 e)前記a)〜d)のデータより微小時間Δt経過毎ζ
、ニタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要素法に
よりゃ測するという、 各要素から構成されることを特徴としている。
こ、二に、タイヤのゲージ方向とはタイヤの予測する部
分において、タイヤの厚さが最も大きい方向をいう。ま
た、境膜層とは内圧媒体である、例えば温水、スチーム
等の加圧、加熱された熱媒体がタイヤに接触する境界で
熱波11シに影響する薄膜の層状部分をいう。
また、タイヤの内側にブラダを用いて加硫する場合にば
、要素a)においては、タイヤ、ブラダおよび境膜層の
各ケージを入力する。要素b)においては、加硫前のタ
イヤの温度およびブラダの初期温度を入力する。要素C
)においては、モールドとタイヤの境界の境界温度およ
び内圧媒体のhり耐外側ずなわちブラダ内圧側の温度の
温度検出を連続的に実施する。
(作用) 本発明に係るタイヤ加硫の制御力法はタイヤの温度分布
を予測するステップにおいて、加硫中のタイヤの形状と
してモールド、り・イヤに加えて境膜層が設定され、タ
イヤ内側の状態に対応した境膜層のゲージを設定し、こ
の熱拡11(係数が算出されているので、タイヤ内側の
熱媒体の状態を変化させる場合(例えば、熱媒体の温水
を圧入した状態から循環さ−Uる状態に変える場合)、
熱媒体の状態の変化に対応して境膜層相当ケージを変化
させて入力することにより対応できる為、タイヤ内部の
温度分布及び加硫の最遅点を求める計神精度が向上し、
更に内圧側の熱媒体の種類及び条件の変化に対応ができ
汎用性の高いものである。
また、加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温度が
入力されているので、加硫時間は未加硫タイヤおよびブ
ラダの温度の変動に対応して余裕時間を加える必要はな
く、従来より短い加硫時間の設定時間となる。
また、干−ルト−とタイヤの境界の境界温度お上びブラ
ダ内圧側の温度検出が連続的に実施されるので、従来の
ように、タイヤ内部の特定点の温度履歴を検出するため
の温度センサーにより、製品が傷ついたり、温度の真値
との誤差が生したり、温度センサーの耐久性を問題とす
る必要はない。
ごのため、境界温度および内圧側の温度の検出温度は連
続的かつ高い精度で行われる。
また、熱拡散係数が、前述の境膜層を考慮するとともに
、部材のケージおよびタイヤパターンの形状を考慮した
平均熱拡散係数が算出されているので、タイヤのパター
ン形状にかかわらず精度のよい加硫制御となる。
また、タイヤ内部の温度分布の予測か微小時間を経過毎
に予測され、これを基に加硫度の最小加硫値を計算し、
設定目標値に比較してタイヤ加硫の制御が行われるので
、タイヤ加硫の制御が高い積度で行われる。
本願の第2発明に係るタイヤ加硫の制御方法は、その基
本概念図を第1図、第2図(b)に示すように、夕・イ
ヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイヤ内部の温度分布
をタイヤのノr−ジ方向に予測するステップS1と、タ
イヤ内部の温度分布のデータから加硫度分布を計算する
ステップS2と、前記加硫度分布より最小加硫値を計算
するステップS3と、加硫を終了させる設定目標値と最
小加硫値を比較するステップS4と、最小加硫値が加硫
終了さセる設定l」標値をこえたら加硫終了のステップ
へ移行する信号を出力するステップS5と、を包含する
ものからなり、前記予測するステップSlが、 a)予測する部分の加硫中のタイヤの形状とj−で、モ
ールド、タイヤ、ブラダおよび内圧媒体の放射りl側に
境膜層を設定し、タイヤ、ブラダおよび境膜層相当の各
ゲージを入力する、 b)加硫前のタイヤの温度およびブラダの籾量温度を入
力する、 C)モールドとタイヤの境界の境界温度およびブラダ内
圧側の温度の温度検出を連続的に実施する、 d)予測する部分の各部月毎の熱拡散係数、お上びゲー
ジとタイヤパターンの形状に対応した平均熱拡散係数を
算出する、 e)前記a)〜d)のデータより微小時間Δt経過毎に
タイヤ内部の温度分布を差分法または有限要素法により
予測するという、 各要素から構成されることを特徴としている。
(作用) 本発明に係るタイヤ加硫の制御方法は、タイヤを加硫す
る際、タイヤの放射内側にブラダを用いて加硫する場合
であり、作用は本願の第1発明とほぼ同じである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
加硫中のタイヤはタイヤの放射内側に直接に加熱内圧媒
体を設ける本願の第1発明の場合と、タイヤの放射内側
にブラダを介して加熱内圧媒体を設ける本願の第2発明
の場合とがある。ここでは本願の第2発明に係る場合に
つき説明する。
第3図は本願の第2発明に係るタイヤ加硫の制御 側方法を実施するだめの一実施例としての制御装置1を
示す図であり、第4〜9図により説明する。
まず、構成について説明する。第3図において、1t、
1制御装置であり、制御装置]’!;I丁rントロール
ユニソト3と、り(部データを入力する入力手段(例え
ばキーポー1)4と、第4し目こ示ず加硫ψ置2内に■
v付Uられコントロールユニット3に信号を入力する温
度センサー1つおよび20を有している。加硫装置2は
タイヤ5を収納するモールド(金型)6と、タイヤ5の
放射内側に配置されるブラダ7とを有している。ブラダ
7内には高圧高温のpp、 ll、体(例えば、スチー
ムおよび温水)8がパイプ9を介して循環され、加硫装
置2のプラテン部12の空洞12a内にし、1熱媒体1
0がパイプ11を介して循環される。タイヤ5はブラダ
7内の高圧の熱媒体8によりブラダ7の内側からモール
)’ 6 (jjllに押圧され、かつブラダ7を介し
て伝達される熱とモー゛ルト′6を介して伝達される熱
により加熱、加硫される。
以下、本発明に係るタイヤ加硫の制御方法を実施するス
テップ81〜S、および各要素a)〜e)につき説明す
る。(第1.2図(b))(第1ステップS、) 加硫中のタイヤ5のショルダ(タイヤ内部の予測する部
分)5aの温度分布をタイヤのゲージ方向(全厚さが最
も大きい方向)Aに予測するに際し、ショルダ5aへの
熱伝達は、第5図に示すように、タイヤの形状からモー
ルド6、タイヤ5、ブラダ(加硫がブラダを用いて行う
場合)7および境膜層13から構成される部材14間に
起こるとする。
要素a)二部杯pゲージ(寸法)エリの入力予測に必要
なタイヤ5およびブラダ7のゲージI5は加硫中のそれ
ぞれのゲージ15を実測または計算で求める。また、境
膜層13のゲージ15は、ブラダ内側の高圧の熱媒体側
、すなわち内圧側8aについて内圧側の熱媒体8を強制
的に攪拌した場合と攪拌しない場合の熱伝達量の解析に
より熱媒体8の種類(例えば、蒸気、ガス、温水)およ
びその供給条件(例えば、供給の時間、混合比等)毎に
定める。これらの部材のゲージ151J制御装置1のコ
ントロールユニット3に入力手段4を介して人力する。
要素b):然拡−鷹保数109−算IW六入力熱拡散係
数16の算出は必要なデータ16a (後述)を予め入
力したコントロールユニット3により算出する。すなわ
ち、ショルダ5aを構成する各部材毎の熱拡散係数A+
を測定し、次いでゲージ、タイヤパターン形状を考慮し
た平均熱拡散係数Aを算出し、コントロールユニット3
に入力する。平均熱拡散係数Aの算出法は次式 により行う。但し、 Xiは部材毎のゲージ Aiは部材毎の熱拡散係数 Kiは部材毎の熱伝導度・・・・・・16a゛ρiは部
材毎の密度・・・・・・・・・・・・16a〔2p3は
部(イ毎の比熱・・・・・・・・16a要永C):初期
条(′1温境17(第1図)を検出−ζ入力 初1111条(4温度17を入力手段4を介してコンI
・ロール7Lニツト3に入力する。具体的には加硫前の
未加硫タイヤ5および加硫後のモールl” 6を釜開時
のブラダ7の表面温度を、赤外線方式温度計又は接触温
度計により測定し、予測計算開始時の初U、++温度条
(′1としてタイヤ5およびブラダ7の温度と(−2人
力Jる。
要素d):境界茹慶1回第別し1)−馴−検出タイヤ5
のショルダ(予測する部分)5aの境界温度(J、第5
図に示すように、1つはモールドとタイヤの境界温度を
モール1−表面温度検出するモールド温度センサー(例
えば、白金製の測温抵抗体)19をモール]−表部6b
に取り付LJるごとにより、また、他の1つ(、tブラ
ダと内圧側の熱媒体の境界温度をブラダ表部7bにゾラ
ダ温測センサー20を取り付けるか、または境界温度と
等価な温度が検出できる部分に取り(=j−L:lた等
価温測センサ−21により、第6図に示すように、加硫
の初めから終わν)まで連続的に検出する。これらの境
界温度C1tそれぞれ(8号C1およびC2としてコン
トロール−1’i−ニット3に入力する。
要素e):タイ」−内6Iケー恭度分−布−Q予測前記
要素a)〜d)のデータを基にしてタイi−内部(ショ
ルダ)5aの温度分布を二1ントロールユユノ]・3に
より初出し、予測する。具体的には、差分法または有限
要素法により行う。
(差分法)差分法に3Lる場合につき説明jる。
タイヤのショルダ内部(予測する部分)F+aの形状は
、dI算時間を短縮するために、1次元化したモデルと
し、第7図に示Jように、任意の有限長さΔXで分割U
7た点X (図には0印で示している)のゲージ方向へ
の温度計4jから微小時間Δa後の点Xの温度t  (
x、  a→Δa)l;を次式1式%) )] : : : により計算する。
この計算の初回条件には、予めコン]・じJ−ルユニノ
ト3に入力されている前iホの要素a)〜C)に述べた
、部材のゲージ15、熱拡散係数16および加硫時毎に
測定するタイヤ5およびブラダ7の初期条件の温度17
のデータを用いる。また、境界温度18は要素d)で述
べ、第6図に示したものを用いる。これらを用いて前述
の差分法により8計算したタイヤのショルダ5aの温度
分布は、第8図(a)〜(C)に示すように、加硫開始
直後および微小時間Δa後にはそれぞれ第8図(a)お
よび(b)の太線のようになり、微小時間Δa毎に算出
すると、第8図(C)のように時間a、 −a6に示す
ようになる。
(有限要素法) タイへ・内部の温度分布の予測しJ前iJcの初期条件
の温度を用い、有限要素法によっても行うことができる
。その結果は前述の差分法の場合とほぼ同じである。
ここで、タイヤ内部(ショルダ)5aの温度分布I、を
予測する第1ヌテ、ブS1が終了する。
(第2ステツプS2) ごの第2ステツプS2において目、第1ステツプSlの
温度分布の演算データからコン1「2−ルユニノ13に
よりタイヤ内部の加硫回分4jを計算する。すなわち、
タイヤ内部のショルダ(予測1する部分)5aの各点X
において、第1ステツプS1により計算された温度と微
小時間Δa毎の温度履歴とにより、アレニュウスの代に
基ついて加硫度を8計算する。この結果、第81”IF
(a)〜(C)に示したショルダ5aのケージ方向の温
度分布のデータに対応して、第9図(、I)〜(C)に
示すように、ショルダ5aのケージ方向の加硫度分布M
を得る。第9図において、横軸はショルダ部のゲージ方
向であり、縦軸は加硫度である。
第9図に、加硫開始直後(a)、l小時間Δa後(b)
、および36時間後(C)のそれぞれの加硫度分布曲線
Mを示す。
(第3ステツプS3) この第3ステツプS3においては、第2ステツプS2の
加硫度分布より最小加硫値をコントロールユニット3に
より演算し、計算する。すなわち、ショルダ5aのゲー
ジ方向において、加硫度分布の曲線Mが最小となる。最
小加硫点25とこの点の温度履歴より最小加硫値Nを計
算する。
(第4ステツプ34) この第4ステツプS4においては、予めコントロールユ
ニット3に人力されている加硫を終了させる設定目標値
と最小加硫値Nと比較する。すなわち、第3ステツプで
計算した最小加硫値Nと予め設定され、コントロールユ
ニット3中に人力された加硫を終了させる設定目標値N
。と比較する。
(第5ステツプSS) この第5ステツプS5においては、最小加硫値Nが加硫
の設定目標値N。を超えたら加硫終了のステップへ移行
する信号を出力する。この出力信号C3はコントロール
ユニット3から加硫終了手段27に出力され加硫が終了
する。
コントロールユニット3は第1〜第5ステツプS1〜S
5および要素a)〜e)においてなされた手段、すなわ
ち入力された予測に必要なデータの記憶手段、演算手段
、データの比較手段および出力信号の発生手段の機能を
有している。CPU(演算)31、ROM (プログラ
ム)32、RAM(記4!!> 33オヨびA/Dif
A器34オヨびI10ポート35により構成される。C
PU31はROM32に書き込まれているプログラムに
従ってI10ボート35から必要な外部データを取り込
んだり、また、RAM33との間でデータの授受を行っ
たりしながらタイヤの加硫制御に必要な処理値を演算処
理し、必要に応じて処理したデータをI10ボート35
へ出力する。A/D変換器34はCP U31の命令に
従ってI10ポート35に入力された外部信号をA/D
変換する。また、ROM32はCP U31における作
動プロ′グラムを格納し、RAM33は演算に使用する
プログラムおよびデータをマツプ等の形で記憶している
。予測に必要なデータ15〜17はI10ボート35を
介してRAMに記憶される。加硫装置2からの温度セン
サ19および20からの出力信号C1およびC2はI1
0ボート35を介して記憶および演算に用いられる。
次に、2種類のタイヤ加硫の制御方法(実施例と比較例
)によりタイヤ(タイヤザイズPSR175SRI4)
を加硫して性能を比較したので説明する。
実施例のタイヤ加硫の制御方法およびその加硫装置は前
述の第1〜3図に示すものであり、比較例は従来のタイ
ヤ加硫の制御方法によるものであり、制御方法以外は同
じである。タイヤは同じ構成であり、加硫以外は同じよ
うに製造した。
試験はタイヤの生産性、タイヤの品質性能(ヘルド耐久
性能、カーカス耐久性能)につき実施した。タイヤの生
産性は加硫時間の長短を比較した。
タイヤの品質として、ベルト耐久性能は、室内の通常の
ドラム試験機を用い、一定荷重、一定速度で一定の走行
距離を走行した後に、タイヤのベルト端に発生ずる剥離
故障の有無および故障の大きさにより比較した。また、
カーカス耐久性能は、同様な耐久試験を実施し、タイヤ
のカーカスプライ端に発生する剥離故障の有無および故
障の大きさにより比較した。試験結果は表1に示した。
比較例によるタイヤの性能を100として指数表示した
。数値は大きい方が優れていることを示す。
表  1 イー・のL1産1ノ1は比較例によるタイへ・の4ト産
性より大幅に向1−. しており、か1)実施例による
タイヤの品質1ノ1能し月り軸側に。Lるタイヤに比較
して大幅に1ii1 i−し、ている。
なお、nii述の実施例では内圧側のJJII熱媒体か
スチ−1、および温水の場合について説明したが、本発
明においてはこの実施例に限らず、加熱媒体は温水のみ
、ス千−!、およびガス等j市常用いる熱媒体であって
もよい。
(効果) 以十説明したように、本願の第1発明によれば、加硫中
の加熱媒体の温度の変vJおよび加硫夕・イヤの温度の
変動がある場合においても、最適のタイヤ加硫時間が、
タイヤを傷つけることなく精度良く薙実に決定でき、か
つ加硫時間は短縮でき、タイヤのη゛産性大幅に向上で
き、タイヤの品質性能も大幅に向上できる。また、この
制御方法は安価でかつ実用性がある。また、本願の第2
発明によば、タイヤがブラダを介して加熱されるので第
1発明の効果に加えタイヤの品質性能はさらに向−1す
る。
4 、 rgl 曲(7) in 1ii−ir 説明
第1〜9図i;t A、< IQ、iの第1発明に係る
タイヤ加硫の制御Jj曾ノ、の一実施例を示J図であり
、第1図はその全体構成図、第21図(a)ε、1その
第1ステツプの各要素の構成図、第3図はその方法を実
施するだめの装置の全体ブlコノクド1、第4図G、l
第3図に示ず力11硫装置2の全体断面Iンl、第5図
は第4図の要部拡大断面図、第6図はその境界温度を示
すグラフ、第7図はその差分法を説明する図、第8図(
a)−(c)はそれぞi、(a)加6Mi開始直後、(
b)iA&小時間Δa後、(c)a6時間後のその温度
分布を示すグラフ、第9図(a)〜(C)はそれぞれ第
8図(a)〜(C)に対応するその加硫度分布およびそ
の最小加硫稙を示すグラフである。第2図(b)目本願
の第2発明に係るタイヤ加硫の制御方法の第1ステツプ
の各要素の構成図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイヤ内部
    の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測するステップと
    、タイヤ内部の温度分布のデータから加硫度分布を計算
    するステップと、前記加硫度分布より最小加硫値を計算
    するステップと、加硫を終了させる設定目標値と最小加
    硫値を比較するステップと、最小加硫値が加硫終了させ
    る設定目標値をこえたら加硫終了のステップへ移行する
    信号を出力するステップと、を包含するものからなるタ
    イヤ加硫の制御方法において、前記予測するステップが
    、 a)予測する部分の加硫中のタイヤの形状として、モー
    ルド、タイヤ、および内圧媒体の放射外側に境膜層を設
    定し、タイヤおよび境膜層相当の各ゲージを入力する、 b)加硫前のタイヤの温度を入力する、 c)モールドとタイヤの境界の境界温度および内圧媒体
    の放射外側の温度の温度検出を連続的に実施する、 d)予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およびゲー
    ジとタイヤパターンの形状に対応した平均熱拡散係数を
    算出する、 e)前記a)〜d)のデータより微小時間Δt経過毎に
    タイヤ内部の温度分布を差分法または有限要素法により
    予測するという、 各要素から構成されることを特徴とするタイヤ加硫の制
    御方法。
  2. (2)タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイヤ内部
    の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測するステップと
    、タイヤ内部の温度分布のデータから加硫度分布を計算
    するステップと、前記加硫度分布より最小加硫値を計算
    するステップと、加硫を終了させる設定目標値と最小加
    硫値を比較するステップと、最小加硫値が加硫終了させ
    る設定目標値をこえたら加硫終了のステップへ移行する
    信号を出力するステップと、を包含するものからなるタ
    イヤ加硫の制御方法において、前記予測するステップが
    、 a)予測する部分の加硫中のタイヤの形状として、モー
    ルド、タイヤ、ブラダおよび内圧媒体の放射外側に境膜
    層を設定し、タイヤ、ブラダおよび境膜層相当の各ゲー
    ジを入力する、 b)加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温度を入
    力する、 c)モールドとタイヤの境界の境界温度およびブラダ内
    圧側の温度の温度検出を連続的に実施する、 d)予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およびゲー
    ジとタイヤパターンの形状に対応した平均熱拡散係数を
    算出する、 e)前記a)〜d)のデータより微小時間Δt経過毎に
    タイヤ内部の温度分布を差分法または有限要素法により
    予測するという、 各要素から構成されることを特徴とするタイヤ加硫の制
    御方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH079457A (ja) * 1993-06-29 1995-01-13 Bridgestone Corp 加硫制御方法及び加硫システム
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JP2011526848A (ja) * 2008-06-30 2011-10-20 ミシュラン ルシェルシュ エ テクニーク ソシエテ アノニム 発熱体の配設場所の最適化
JP2017193079A (ja) * 2016-04-19 2017-10-26 横浜ゴム株式会社 タイヤ加硫方法
JP2018012206A (ja) * 2016-07-19 2018-01-25 横浜ゴム株式会社 タイヤ用ブラダー

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