WO2016129595A1 - ゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

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有里子 森
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Definitions

  • the present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles and a pneumatic tire using the steel cord (hereinafter, also simply referred to as “steel cord” and “tire”, respectively).
  • the present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles and a pneumatic tire using the same.
  • Patent Document 1 proposes a steel cord having a compact structure using a predetermined steel filament.
  • a two-layer twist structure in which a plurality of filaments are twisted into two layers, for example, a core composed of one core filament, and six sheaths around the core.
  • a steel cord having a two-layer twisted 1 + 6 structure is used in which a filament is arranged and twisted to form a sheath (outer layer).
  • Dump truck tires tend to cause belt cut failures because they run on rough terrain. For this reason, in order to increase the resistance against the damage input, that is, the cut resistance, the steel cord used for each layer of the belt is required to have a large shear load. However, in a conventional steel cord having a compact twist structure and a steel cord having a 1 + 6 structure, the current situation is that the cut resistance has not been sufficiently studied.
  • an object of the present invention is to provide a steel cord for reinforcing rubber articles, which is superior in cut resistance, and a pneumatic tire using the same.
  • the present inventors have made the core of the layered steel cord a predetermined structure, so that the cross section of the steel cord is deformed at the time of cut input, and the cut input can be relaxed. As a result, it has been found that the above problems can be solved, and the present invention has been completed.
  • the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention has a layer twist structure comprising a core composed of two core filaments and a sheath formed by twisting seven or eight sheath filaments around the core.
  • the two core filaments constituting the core are twisted together.
  • the gap area S1 of the sheath and the sum S2 of the cross-sectional areas of the sheath filaments are expressed by the following formula (1), 40 ⁇ S1 / S2 ⁇ 100 ⁇ 120 (1) It is preferable to satisfy the relationship represented by these.
  • the sheath clearance area S1 is preferably 0.30 mm 2 or more.
  • the strength F1 of the core filament and the strength F2 of the sheath filament are expressed by the following formula (2), F1 / F2 ⁇ 100 ⁇ 90 (%) (2) It is preferable to satisfy the relationship represented by these.
  • the strength F2 of the sheath filament is 150 N or more.
  • the said sheath filament is eight pieces.
  • the pneumatic tire of the present invention is characterized by using the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a steel cord for reinforcing rubber articles according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the steel cord 20 of the present invention is formed by twisting a core 11 composed of two core filaments 1 and seven or eight, preferably eight sheath filaments 2 around the core 11. It has a layer twist structure made of a sheath 12.
  • the two core filaments 1 constituting the core 11 are twisted together. By setting it as this structure, it becomes a thing excellent in cut resistance rather than the steel cord formed by twisting together the conventional three core filaments. The reason will be described below.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a steel cord according to a preferred embodiment of the present invention, (a) is a cross-sectional view before cutting input, and (b) is a cross-sectional view at the time of cutting input.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a steel cord having a 1 ⁇ 3 + 8 structure, (a) is a cross-sectional view before cutting input, and (b) is a cross-sectional view at the time of cutting input.
  • the steel cord 20 having the core 11 obtained by twisting the two core filaments 1 has many gaps in the core 11. For this reason, the sheath filament 2 can sink into the gap portion of the core 11 when a cut is input, and the cross section can be deformed into a flat shape. Therefore, the cut input can be relaxed and the shear load is increased.
  • the steel cord having the core 11 in which the three core filaments 1 are twisted has no gap for the sheath filament 2 to sink into the core 11 at the time of the cut input.
  • the cross section cannot be deformed into a flat shape.
  • the cut input cannot be relaxed and the shear load is relatively small.
  • the core filament is one or four steel cords, there is no gap in which the sheath filament sinks into the core. Therefore, in the steel cord 20 of the present invention, the core 11 is formed by twisting two core filaments 1 together. Further, since the sheath filament can be smoothly subducted, it is preferable to use a straight filament as the core filament and the sheath filament.
  • the number of sheath filaments 2 is 7 or 8. If the number of sheath filaments is less than 7, the amount of steel per unit area of the steel cord is small, so that the shear load is reduced. On the other hand, when there are more than eight sheath filaments, the gap between the sheath filaments becomes small and cannot be flattened, resulting in a low shear load. In addition, the gap between the sheath filaments is reduced, which is not preferable because the rubber is less likely to penetrate.
  • the gap area S1 of the sheath 12 and the sum S2 of the cross-sectional areas of the sheath filament 2 are expressed by the following formula (1), 40 ⁇ S1 / S2 ⁇ 100 (%) ⁇ 120 (1) It is preferable to satisfy the relationship represented by these.
  • the gap area S1 of the sheath 12 refers to a portion indicated by oblique lines in FIG. By setting S1 / S2 ⁇ 100 (%) to 40 or more, the gap area of the sheath 12 can be sufficiently secured, and the steel cord is easily deformed into a flat shape at the time of cutting input.
  • the rubber has excellent permeability, and it is possible to satisfactorily prevent a separation failure caused by water entering from cut flaws and corroding the steel cord.
  • S1 / S2 ⁇ 100 (%) the amount of steel in the sheath 12 can be secured, and the cut resistance as a reinforcing material can be sufficiently secured.
  • the gap area S1 of the sheath 12 can be obtained by the following formula (3).
  • S1 (r 1 + r 2 ) 2 ⁇ -r 1 2 ⁇ -r 2 2 ⁇ ⁇ N / 4 (3)
  • r 1 Core filament diameter
  • r 2 Sheath filament diameter
  • N Number of sheath filaments
  • the clearance gap area S1 of the sheath 12 is 0.30 mm ⁇ 2 > or more.
  • the diameters of the core filament 1 and the sheath filament 2 may be set as appropriate within the range used in ordinary steel cords.
  • the wire diameters of the core filament 1 and the sheath filament 2 are the same.
  • the diameter of the core filament 1 and the diameter of the sheath filament 2 are adjusted so that the gap area S1 of the sheath 12 is 0.30 mm 2 or more. An effect can be obtained.
  • the core filament strength F1 and the sheath filament strength F2 are represented by the following formula (2): F1 / F2 ⁇ 100 ⁇ 90 (%) (2) It is preferable to satisfy the relationship represented by these.
  • strength is also required for the belt layer. If this is insufficient, it will not be able to withstand internal pressure and load, and burst durability will be reduced.
  • the steel filament is thickened to increase the strength, the penetration rate of rubber into the steel cord will deteriorate.
  • the shear load is deteriorated.
  • the strength F2 of the sheath filament is 150 N or more, but considering the shear load, the upper limit of F1 and F2 is 580 N or less.
  • the steel cord 20 of the present invention is only important to have a core 11 formed by twisting two core filaments 1 and a sheath 12 formed by seven or eight sheath filaments 2 twisted by the core 11.
  • the other structures are not particularly limited.
  • the twisting pitch of the core filament 1 and the sheath filament 2 may be set as appropriate within the range conventionally employed, and the twisting pitch of the core filament 1 and the twisting pitch of the sheath filament 2 are different even if they are the same. May be.
  • the material of the steel filament used for the steel cord 20 of this invention Any can be used if it is conventionally used, but the carbon component is 0.80 mass% or more. Carbon steel is preferred. The effect of the present invention can be obtained satisfactorily by making the filament material a high carbon steel having a high hardness carbon component of 0.80% by mass or more. On the other hand, if the carbon component exceeds 1.5% by mass, the ductility is lowered and the fatigue resistance is inferior.
  • the surface of the steel cord 20 of the present invention may be plated.
  • the composition of the surface of the steel cord 20 is not particularly limited, but is preferably brass plating made of copper and zinc, and more preferably has a copper content of 60% by mass or more. . Thereby, the adhesiveness of a steel filament and rubber can be improved.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view in the width direction of a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention.
  • the tire 100 of the present invention includes a bead core 101 provided on a pair of right and left bead portions 106, and extends from the crown portion to both bead portions 106 via both sidewall portions 105, and is wound around the bead core 101 to bead.
  • the reinforcing material for heavy duty pneumatic tires such as dump trucks, in particular, the outermost layer belt 103c and the outermost layer belt layer 103c in the tire radial direction. It is suitable as a reinforcing material for a belt reinforcing layer (not shown) disposed outside.
  • the tire 100 of the present invention there are no particular limitations on the details of the structure and the material of each member, and the tire 100 can be appropriately selected from conventionally known ones.
  • a tread pattern is appropriately formed on the surface of the tread portion 104, a bead filler (not shown) is disposed outside the bead core 101 in the tire radial direction, and an inner liner is disposed in the innermost layer of the tire 100.
  • an inert gas such as nitrogen.
  • Examples 1 to 10 Conventional Example and Comparative Examples 1 to 6>
  • Two-layered steel cords having the structures shown in Tables 1 to 3 below were produced.
  • the values of the clearance area S1 of the sheath of the sheath filament, the sum S2 of the cross-sectional area, the value of S1 / S2 ⁇ 100, the strength F1 of the core filament, the strength F2 of the sheath filament, and F1 / F2 ⁇ 100 are also shown in the same table.
  • the obtained steel cord was evaluated for shear fracture resistance.
  • the evaluation method is as follows.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Tires In General (AREA)

Abstract

 従来よりも、耐カット性に優れたゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用 いた空気入りタイヤを提供する。 2本のコアフィラメント1からなるコア11と、コア11の周りに7本または8本のシースフィラメント2が撚り合わされてなるシース12からなる層撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコード20であり、コア11を構成する2本のコアフィラメント1が撚り合わされてなる。

Description

ゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤ
 本発明は、ゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤ(以下、それぞれ、単に「スチールコード」および「タイヤ」とも称す)に関し、詳しくは、従来よりも、耐カット性に優れたゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤに関する。
 一般に、ダンプトラック用タイヤは、破砕岩石が散乱する路面の走行を余儀なくされる。そのため、補強材としてのスチールコードには、耐疲労性の向上が求められてきた。このような要望に対して、例えば、特許文献1では、所定のスチールフィラメントを用いたコンパクト構造のスチールコードが提案されている。
 また、コンパクト撚り構造のスチールコード以外にも、複数本のフィラメントを内外2層に撚り合わせた2層撚り構造、例えば、1本のコアフィラメントからなるコアと、そのコアの周りに6本のシースフィラメントを配置し、撚り合わせてシース(外層)とした2層撚りの1+6構造のスチールコードが使用されている。
特開平8-218281号公報
 ダンプトラック用タイヤは、荒地走行を行うためベルトのカット故障が生じやすい。そのため、この外傷入力に対する抵抗力、すなわち、耐カット性を高めるため、ベルトの各層に使用するスチールコードには、せん断荷重が大きいことが求められる。しかしながら、従来用いられてきたコンパクト撚り構造のスチールコードや、1+6構造のスチールコードにおいては、必ずしも、耐カット性について十分な検討がなされていなかったのが現状である。
 そこで、本発明の目的は、従来よりも、耐カット性に優れたゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
 本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、層撚りのスチールコードのコアを所定の構造とすることにより、カット入力時にスチールコード断面が変形し、カット入力を緩和することができ、その結果、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、2本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周りに7本または8本のシースフィラメントが撚り合わされてなるシースと、からなる層撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードにおいて、
 前記コアを構成する前記2本のコアフィラメントが撚り合わされてなることを特徴とするものである。
 本発明のスチールコードにおいては、前記シースの隙間面積S1と前記シースフィラメントの断面積の総和S2とが下記式(1)、
 40≦S1/S2×100≦120  (1)
で表される関係を満足することが好ましい。また、本発明のスチールコードにおいては、前記シースの隙間面積S1が0.30mm以上であることが好ましい。さらに、本発明のスチールコードにおいては、前記コアフィラメントの強力F1と、前記シースフィラメントの強力F2とが下記式(2)、
  F1/F2×100≧90(%)   (2)
で表される関係を満足することが好ましい。さらにまた、本発明のスチールコードにおいては、前記シースフィラメントの強力F2は、150N以上であることが好ましい。また、本発明のスチールコードにおいては、前記シースフィラメントが8本であることが好ましい。
 また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードが用いられてなることを特徴とするものである。
 本発明によれば、従来よりも、耐カット性に優れたゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の一好適な実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係るスチールコードの断面図であり、(a)はカット入力前の断面図であり、(b)はカット入力時の断面図である。 1×3+8構造のスチールコードの断面図であり、(a)は、カット入力前の断面図であり、(b)はカット入力時の断面図である。 本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。
 以下、本発明のゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤについて、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の一好適な実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。図示するように、本発明のスチールコード20は、2本のコアフィラメント1からなるコア11と、コア11の周りに7本または8本、好適には8本のシースフィラメント2が撚り合わされてなるシース12からなる層撚り構造を有している。本発明のスチールコード20においては、コア11を構成する2本のコアフィラメント1が撚り合わされてなる。かかる構成とすることで、従来の3本のコアフィラメントが撚り合わされてなるスチールコードよりも、耐カット性に優れたものになる。以下、その理由について説明する。
 図2は、本発明の一好適な実施の形態に係るスチールコードの断面図であり、(a)はカット入力前の断面図であり、(b)はカット入力時の断面図である。また、図3は、1×3+8構造のスチールコードの断面図であり、(a)は、カット入力前の断面図であり、(b)はカット入力時の断面図である。スチールコード20にカットが入ると、図2(a)、図3(a)に示す断面を有するスチールコード20は、それぞれ、図2、図3の(b)に示すように、コアフィラメント1およびシースフィラメント2の位置が変化する。ここで、図2(b)、3(b)中の矢印はカット入力の方向を表している。
 図2(b)と図3(b)とを比較すると、図2(b)のように、2本のコアフィラメント1を撚り合わせたコア11を有するスチールコード20は、コア11に隙間が多いため、カット入力時にシースフィラメント2がコア11の隙間部分に沈み込み、断面が扁平形状に変形することができる。そのため、カット入力を緩和することができ、せん断荷重が高くなる。一方、図3(b)のように、3本のコアフィラメント1を撚り合わせたコア11を有するスチールコードは、カット入力時にシースフィラメント2がコア11に沈み込む隙間がないため、カット入力があっても断面が扁平形状に変形することができない。そのため、カット入力を緩和することができず、せん断荷重が相対的に小さい。コアフィラメントが1本または4本のスチールコードの場合も同様に、コアにシースフィラメントが沈み込む隙間がない。したがって、本発明のスチールコード20においては、コア11は2本のコアフィラメント1が撚り合わされてなるものとしている。また、シースフィラメントの沈み込みがスムーズにできるため、コアフィラメントおよびシースフィラメントは真直性を有するフィラメントを使用することが好ましい。
 また、本発明のスチールコードは、シースフィラメント2の本数は7または8本である。シースフィラメントが7本未満であると、スチールコードの単位面積当たりのスチール量が少ないため、せん断荷重が低下してしまう。一方、シースフィラメントが8本を超えると、シースフィラメント間の隙間が小さくなってしまい、扁平につぶれることができず、やはりせん断荷重が低くなってしまう。また、シースフィラメント間の隙間も小さくなり、ゴムが浸透しにくくなり好ましくない。
 本発明のスチールコード20においては、シース12の隙間面積S1とシースフィラメント2の断面積の総和S2とが下記式(1)、
 40≦S1/S2×100(%)≦120  (1)
で表される関係を満足することが好ましい。ここで、シース12の隙間面積S1とは、図1中の斜線で示した部分をいう。S1/S2×100(%)を40以上とすることで、シース12の隙間面積が十分に確保でき、カット入力時にスチールコードが扁平形状に変形しやすくなる。また、シース12の隙間が大きくなるため、ゴムの浸透性にも優れ、カット傷から水が浸入してスチールコードを腐食することに起因するセパレーション故障も良好に防止することができる。一方、S1/S2×100(%)を120以下とすることで、シース12中のスチール量を確保し、補強材としての耐カット性を十分に確保することができる。
 なお、シース12の隙間面積S1は下記式(3)で求めることができる。
  S1=(r+rπ-r π-r π×N/4  (3)
 r:コアフィラメントの直径
 r:シースフィラメントの直径
 N:シースフィラメントの本数
 また、本発明のスチールコード20においては、シース12の隙間面積S1は0.30mm以上であることが好ましい。本発明のスチールコードにおいては、コアフィラメント1およびシースフィラメント2の径については、通常のスチールコードで用いられている範囲で適宜設定すればよく、コアフィラメント1およびシースフィラメント2の線径は、同径であっても異径であってもよいが、シース12の隙間面積S1は0.30mm以上となるようにコアフィラメント1の径とシースフィラメント2の径を調整することで、本発明の効果を得ることができる。
 本発明のスチールコードにおいては、コアフィラメントの強力F1と、シースフィラメントの強力F2とが下記式(2)、
  F1/F2×100≧90(%)   (2)
で表される関係を満足することが好ましい。空気入りタイヤにおいては、ベルト層に対しては強度も要求される。これが不十分であると、内圧や荷重に耐えられず、バースト耐久性を低下させてしまう。しかしながら、強度を高めるためにスチールフィラメントを太くすると、スチールコードへのゴムの浸透率が悪化してしまう。また、強度を高めるためにスチールフィラメントの強力を高くすると、せん断荷重が悪化してしまう。そこで、本発明のスチールコードにおいては、上記式(2)を満足させることで、好適にはF1=F2とすることで、かかる問題を回避してスチールコードの強度を向上させている。好ましくは、シースフィラメントの強力F2は150N以上であるが、せん断荷重を考慮するとF1、F2の上限は580N以下である。
 本発明のスチールコード20は、2本のコアフィラメント1が撚り合わされてなるコア11と、このコア11に撚り合わされてなる7本または8本のシースフィラメント2からなるシース12を有することのみが重要で、それ以外の構造については、特に制限はない。例えば、コアフィラメント1およびシースフィラメント2の撚りピッチは、従来から採用されてきた範囲で適宜設定すればよく、コアフィラメント1の撚りピッチとシースフィラメント2のよりピッチは、同じであっても異なっていてもよい。
 また、本発明のスチールコード20に用いるスチールフィラメントの材質についても特に制限は無く、従来用いられているものであれば何れでも用いることができるが、炭素成分が0.80質量%以上である高炭素鋼であることが好ましい。フィラメントの素材を高硬度である炭素成分が0.80質量%以上の高炭素鋼とすることで本発明の効果を良好に得ることができる。一方、炭素成分が1.5質量%を超えると、延性が低くなり耐疲労性が劣るので好ましくない。
 本発明のスチールコード20は、その表面にめっき処理が施されていてもよい。スチールコード20の表面のめっきの組成としては、特に限定されるものはないが、好適には銅と亜鉛からなるブラスめっきであり、より好適には、銅の含有率が60質量%以上である。これによりスチールフィラメントとゴムとの接着性を向上させることができる。
 次に、本発明の空気入りタイヤについて説明する。
 本発明の空気入りタイヤは、本発明のスチールコードが用いられてなるものである。図4に、本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図を示す。図示例では、本発明のタイヤ100は、左右一対のビード部106に設けられたビードコア101と、クラウン部から両サイドウォール部105を経て両ビード部106に延び、ビードコア101に巻回されてビード部106に係留されたラジアルカーカス102と、ラジアルカーカス102のクラウン部タイヤ径方向外側に配置された、少なくとも3層のベルト層103a、103b、103cからなるベルトと、で強化されたトレッド部104を備えている。本発明のスチールコードは、上述のとおり、耐カット性に優れているため、ダンプトラック等の重荷重用空気入りタイヤの補強材、特に、最外層ベルト103cや、最外層ベルト層103cのタイヤ径方向外側に配置されるベルト補強層(図示せず)の補強材として好適である。
 なお、本発明のタイヤ100においては、構造の詳細や各部材の材質等については特に制限はなく、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。例えば、トレッド部104の表面には適宜トレッドパターンが形成され、ビードコア101のタイヤ半径方向外側にはビードフィラー(図示せず)が配置され、タイヤ100の最内層にはインナーライナーが配設される。さらにまた、本発明のタイヤ100において、タイヤ100内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または窒素等の不活性ガスを用いることが可能である。
 以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
<実施例1~10、従来例および比較例1~6>
 下記表1~3に示す構造の2層撚りのスチールコードを作製した。シースフィラメントのシースの隙間面積S1、断面積の総和S2、S1/S2×100の値、コアフィラメントの強力F1、シースフィラメントの強力F2およびF1/F2×100の値を同表に併記する。得られたスチールコードにつき、耐せん断破壊特性について評価を行った。評価方法は下記のとおりである。
<耐カット性>
 得られたスチールコードについてシャルピー衝撃試験機を用い、耐せん断破壊性を評価した。得られた結果を、従来例のスチールコードを100として指数表示した。この数値が大なる程、結果が良好である。得られた結果を表1~3に併記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
                       
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記表1~3より、本発明のスチールコードは、従来のスチールコードと比較して、耐カット性に優れていることがわかる。
  1 コアフィラメント
  2 シースフィラメント
  11 コア
  12 シース
  20 スチールコード
  100 空気入りタイヤ
  101 ビードコア
  102 ラジアルカーカス
  103 ベルト層
  104 トレッド部
  105 サイドウォール部
  106 ビード部

Claims (7)

  1.  2本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周りに7本または8本のシースフィラメントが撚り合わされてなるシースと、からなる層撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードにおいて、
     前記コアを構成する前記2本のコアフィラメントが撚り合わされてなることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
  2.  前記シースの隙間面積S1と前記シースフィラメントの断面積の総和S2とが下記式(1)、
     40≦S1/S2×100(%)≦120  (1)
    で表される関係を満足する請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
  3.  前記シースの隙間面積S1が0.30mm以上である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
  4.  前記コアフィラメントの強力F1と、前記シースフィラメントの強力F2とが下記式(2)、
      F1/F2×100≧90(%)   (2)
    で表される関係を満足する請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
  5.  前記シースフィラメントの強力F2が、150N以上である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
  6.  前記シースフィラメントが8本である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
  7.  請求項1記載のゴム物品補強用スチールコードが用いられてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
PCT/JP2016/053827 2015-02-13 2016-02-09 ゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤ WO2016129595A1 (ja)

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