ES2198456T3 - Banda de rodadura de neumatico para recauchutado. - Google Patents
Banda de rodadura de neumatico para recauchutado.Info
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Abstract
BANDA DE RODADURA PREVULCANIZADA (1, 10) QUE LLEVA UN VERTICE (2) Y DOS ALAS (3, 20, 30) LATERALES, DE MODO QUE CADA EXTREMO LATERAL DE DICHAS ALAS (3, 20, 30) SE ACABE POR UNA PESTAÑA (4, 21, 31) DE MATERIAL ELASTOMERICO CON UN ESPESOR SUSTANCIAL EN LA ZONA DE CONEXION PREVISTA CON UNA CARCASA DE NEUMATICO.
Description
Banda de rodadura de neumático para
recauchutado.
La presente invención tiene por objeto una banda
de rodadura de neumático prevulcanizada para recauchutado y, de
manera más precisa, el perfil de los bordes de la banda de
rodadura. La invención tiene también por objeto un neumático
obtenido al utilizar esta banda de rodadura.
Se sabe que un neumático está constituido por una
carcasa flexible que tiene aproximadamente la forma de un toro
abierto por el lado del eje, y por una banda de rodadura menos
flexible que rodea la periferia de la carcasa y que asegura el
contacto del neumático con el suelo. Así pues, la banda de rodadura
está sometida a un desgaste más rápido que el de la carcasa y,
desde hace mucho tiempo, se ha pensado en reemplazar esta banda de
rodadura cuando está desgastada, con objeto de reconstituir el
neumático a un coste inferior al de un neumático nuevo.
Esta reconstitución, denominada recauchutado en
el caso más general, en el que ésta se refiere a la banda de
rodadura sola, recurre a varios tipos de productos y de
procedimientos; así, la nueva banda de rodadura puede ser utilizada
cruda o prevulcanizada:
- -
- en el primer caso, la nueva banda de rodadura, cruda, aplicada previamente sobre la carcasa, se vulcaniza en un molde semejante al que es utilizado para fabricar el neumático nuevo;
- -
- en el segundo caso, denominado recauchutado ``en frío'', se aplica la banda de rodadura prevulcanizada sobre la carcasa, con interposición de una capa de goma vulcanizable de unión; a continuación, se rodea el conjunto, habitualmente, en todo o en parte, con una membrana estanca, y después se coloca a presión un autoclave para la vulcanización de la goma de unión; esta membrana tiene por objeto garantizar, durante toda o parte de la vulcanización, una aplicación regular de una presión de varios bares, especialmente en la zona crítica de unión entre la banda de rodadura y la carcasa.
La presente invención se refiere a este segundo
tipo de recauchutado.
La banda prevulcanizada puede presentarse en
diferentes formas; se pueden preparar bandas de gran longitud,
planas o preformadas (curvadas transversalmente, por ejemplo), las
cuales son cortadas a la longitud deseada en el momento del
recauchutado, o bien anillos de longitud determinada:
- -
- las bandas planas permiten un recauchutado simple, seguro y eficaz, pero presentan varios inconvenientes: reducción de la anchura de la banda de rodadura con relación a la del neumático nuevo, aspecto mediocre, aparición de fisuras durante la rodadura;
- -
- las bandas con ``baberos'' están provistas, lateralmente, de prolongaciones afiladas, que se llaman también ``alas'', destinadas a envolver (parcial o completamente) los hombros del neumático; se mejora así el aspecto final del neumático recauchutado, pero estas bandas presentan un grave inconveniente: durante la rodadura, aparecen fisuras en la zona de empalme de la banda de rodadura con la carcasa, y estas fisuras progresan peligrosamente, bien en forma de zonas despegadas de la banda de rodadura, o bien como roturas profundas de la carcasa;
- -
- los anillos permiten una mejor aplicación sobre la carcasa y evitan la unión de los dos extremos de la banda de rodadura, pero necesitan medios de colocación más sofisticados, y no impiden la aparición de las fisuras en la zona de empalme.
Se ha probado a evitar la aparición de las
fisuras proponiendo alas de bandas de rodadura lo más afiladas
posible (documento EP 0492048, página 6, líneas 15 a 20) o
repartiendo las tensiones en la zona de empalme de la banda de
rodadura con la carcasa, practicando, por ejemplo, ranuras
circunferenciales en los lados externos de la banda de rodadura
(documento JP 6/191225). Esta última solución ha disminuido la
rigidez en flexión de las alas y ha facilitado así su aplicación
sobre los hombros de las carcasas de neumáticos, pero no ha
implicado una reducción significativa de los agrietamientos en la
zona crítica de empalme con la carcasa.
El documento
FR-A-2192907, conforme al preámbulo
de la reivindicación 1, describe una banda de rodadura
prevulcanizada, en la cual cada ala lateral va seguida por un talón
para impedir la entrada de aire entre la banda de rodadura y la
superficie de la carcasa dispuesta contra esta banda de
rodadura.
Se ha probado también a mejorar la calidad del
pegado en esta zona crítica entre la banda de rodadura y la carcasa
después de haber constatado que la goma de unión dispuesta entre la
carcasa y la banda de rodadura podía fluir durante su vulcanización
hasta recubrir una parte de la superficie exterior del ala de la
banda de rodadura, parte no preparada para adherirse sólidamente a
esta goma de unión. Por ejemplo, el documento US 5313745 propone
amolar los dos bordes interior y exterior de las alas de las bandas
de rodadura para mejorar su pegado con la goma de unión. Esta
solución ha mejorado de manera sensible la resistencia al
agrietamiento o formación de fisuras de la zona crítica, pero este
problema de las fisuras subsiste y perjudica el desarrollo de la
técnica del recauchutado en frío, aunque, por otra parte, ésta sea
muy interesante.
Así pues, la presente invención pretende mejorar
la calidad y la fiabilidad de la unión de la banda de rodadura con
la carcasa en las dos zonas circunferenciales de empalme de los
bordes de la banda de rodadura con la carcasa.
En lo que sigue, se entiende por:
- -
- ``banda de rodadura prevulcanizada'' una banda de rodadura que ha experimentado ya un ciclo de vulcanización, haya conducido este ciclo a una vulcanización total, o parcial;
- -
- ``carcasa'' un neumático al cual le falta solamente la banda de rodadura, bien sea este neumático nuevo, o desgastado.
Según la invención, una banda de rodadura
prevulcanizada comprende una corona y dos alas laterales, con una
base cuyo perfil transversal es plano o cóncavo y una superficie
exterior, presentando cada ala lateral, a partir de la corona, una
zona de adelgazamiento progresivo seguida de un talón o reborde,
constituido exclusivamente de material elastómero, tal que el
perfil transversal del extremo lateral del citado talón es convexo
y se separa progresivamente del perfil transversal plano o cóncavo
de la base, de tal manera que, en el punto B del citado perfil del
extremo lateral del talón en el que la tangente es perpendicular a
la tangente en el extremo lateral del perfil de la base, la
distancia que separa el citado punto B de la citada tangente en el
extremo lateral del perfil de la base sea superior o igual al
espesor mínimo del ala en la zona de adelgazamiento progresivo.
Ventajosamente, el talón es adyacente a una
garganta longitudinal, y el talón y la garganta están dimensionados
para producir un desacoplamiento entre el talón y el cuerpo del ala
comprendido entre la corona y la garganta con objeto de sustraer el
citado talón a los esfuerzos que se ejercen sobre el cuerpo del
ala.
Preferentemente, el espesor mínimo del ala está
situado a nivel de la garganta longitudinal y el espesor máximo del
talón es superior o igual al doble del espesor mínimo del ala. Este
espesor mínimo es, ventajosamente, inferior a 3 mm.
Así, al contrario que en la práctica del experto
en la técnica, el cual se esfuerza en dar al neumático recauchutado
el mismo perfil que el del neumático nuevo, la solicitante ha
constatado que, reemplazando el empalme afilado progresivo del ala
de la banda de rodadura por una garganta seguida por un talón
dotado de un espesor substancial en la zona de empalme entre la
banda de rodadura y la carcasa, se disminuye de manera muy señalada
la solicitación mecánica de la zona de empalme y se mejora, así,
considerablemente la resistencia a la formación de fisuras de la
zona crítica.
La presencia del talón tiene también la ventaja
de garantizar durante toda la fase de vulcanización en autoclave,
que las presiones de unión de los extremos laterales de las alas
contra la carcasa son elevadas y reproducibles, lo que mejora la
calidad y la fiabilidad del pegado en la zona crítica.
En un primer modo de realización, el extremo
lateral del talón tiene un perfil transversal en forma de
semicírculo de radio superior o igual al espesor mínimo del
ala.
En un segundo modo de realización de la
invención, el extremo lateral del talón tiene un perfil transversal
convexo sensiblemente rectilíneo y forma con el perfil transversal
del extremo lateral de la base un ángulo \alpha cuya medida está
comprendida entre 90 y 140 grados y, preferentemente, entre 110 y
130 grados.
Según una característica complementaria, el
perfil transversal de la superficie exterior de la banda de
rodadura, a nivel del talón, es sensiblemente rectilíneo y forma,
con el perfil sensiblemente rectilíneo del extremo lateral del
talón, un ángulo \beta cuya medida es inferior o igual a
sensiblemente 90 grados.
La geometría del talón según la invención, y
especialmente en estos dos modos de realización de la invención,
tiene la ventaja de definir, de manera muy precisa, hasta dónde va
a fluir la goma de unión. En efecto, la cavidad prevista para esta
fluencia está delimitada por el extremo lateral del talón, la
membrana que se apoya sobre la superficie exterior del ala y el
perfil de la carcasa más allá de la zona de empalme. La presión que
se aplica sobre la membrana durante la vulcanización es tal que la
goma de unión no puede infiltrarse entre la membrana y la
superficie exterior del talón más allá de la cavidad prevista. Así
pues, estas soluciones implican la presencia de un cordón de goma
de unión delimitado netamente en la superficie exterior del
neumático recauchutado, el cual proporciona a este neumático un
aspecto muy estético.
Se va a describir un ejemplo de realización de la
invención, dado como no limitativo, refiriéndose a los dibujos
anejos, en los cuales:
- la figura 1 es un semicorte transversal de una
banda de rodadura prevulcanizada en anillo de acuerdo con la
invención;
- la figura 2 es una vista en corte transversal,
a escala mayor, de un primer modo de realización del borde del ala
de la banda de rodadura de la figura 1, después de su aplicación
sobre la carcasa;
- la figura 3 es una vista similar a la figura 2
de un segundo modo de realización del borde del ala de la banda de
rodadura de la figura 1;
- la figura 4 presenta una banda de rodadura
plana con baberos constituida por dos materiales;
- las figuras 5(a) y 5(b) son
cortes agrandados de los modos primero y segundo de realización de
talones de alas de bandas de rodadura.
En la figura 1 se ve una semisección transversal
de banda de rodadura prevulcanizada 1 en anillo que comprende una
parte central rígida denominada corona 2 y una parte lateral más
delgada 3 denominada ``babero'' o ``ala''. El ala 3 comprende una
zona de adelgazamiento progresivo 8 seguida lateralmente por un
talón 4. Esta banda de rodadura 1 presenta también una base 11
destinada a ser aplicada contra la superficie exterior 16 de una
carcasa 5 de neumático con interposición de una goma vulcanizable
de unión 6. Esta base 11 termina lateralmente en la arista A, en la
que el perfil del ala 3, después de la aplicación sobre la carcasa,
se separa del perfil de la carcasa 5. La base 11, a nivel de la
corona 2, está destinada a ser aplicada contra la corona de la
carcasa del neumático y, a nivel del ala, a ser aplicada contra el
hombro, así como, eventualmente, contra la parte superior de los
flancos de la carcasa. La banda de rodadura 1 comprende, también,
una superficie exterior 12 destinada, después de su aplicación
sobre una carcasa de neumático, a constituir la superficie exterior
del neumático. Dicho corte de banda de rodadura corresponde,
también, a una banda plana curvada transversalmente. La invención se
aplica igualmente a las bandas planas cuya base tiene un perfil
transversal completamente plano (véanse las figuras 4 y 5).
La presente invención se refiere al perfil del
talón 4 del ala 3, el cual va a ser descrito más en detalla
refiriéndose a las figuras 2, 3 y 5.
En esta figura 2 se encuentra de nuevo el talón 4
del ala 3 de la banda de rodadura 1, después de su aplicación sobre
la carcasa 5; una capa de goma de unión 6 ha sido interpuesta entre
la carcasa y la banda de rodadura 1 con objeto de asegurar su
adherencia después de la vulcanización, en autoclave por ejemplo,
de esta goma de unión 6.
Previamente a esta vulcanización, y después del
montaje de la banda de rodadura 1 sobre la carcasa 5, se coloca
alrededor de este conjunto una membrana flexible 7 que reviste el
perfil exterior del conjunto, después se coloca el conjunto así
preparado en un autoclave cuya presión interior es llevada a 5 ó 6
bares (500 ó 600 kPa), y la temperatura a aproximadamente 115EC
durante un tiempo del orden de dos horas. La membrana 7 se fija de
modo estanco, de tal manera que se pueda establecer entre la
membrana y el neumático un vacío relativo que obligue a este último
a adaptarse perfectamente al perfil exterior del conjunto y asegurar
durante todo el tiempo de la vulcanización una fuerte presión
eficaz de aplicación de la banda de rodadura 1 sobre la carcasa 5,
especialmente en la zona crítica de empalme.
Según la invención, en las figuras 1, 2 y
5(a) se ve, partiendo de la corona 2, que el perfil del ala
3 de la banda de rodadura 1 comprende, sucesivamente, una zona de
adelgazamiento progresivo 8, una garganta circunferencial 9 de
espesor mínimo e_{min} y después un talón circunferencial 4.
Preferentemente, el espesor máximo e_{max} del talón 4 es, al
menos, igual al doble del espesor mínimo del ala 3 a nivel de la
garganta circunferencial 9. El espesor mínimo e_{min} es inferior
a 3 mm, del orden de 1 a 2 mm, incluso menos si es posible.
La garganta circunferencial 9 es así un medio de
desacoplamiento mecánico, el cual, a causa del espesor del talón 4,
es muy eficaz y permite efectivamente limitar las tensiones de
tracción generadoras de las fisuras experimentadas durante la
rodadura a nivel de la zona de empalme entre el ala 3 y la carcasa
5. Preferentemente, este medio de desacoplamiento es una sola
garganta circunferencial 9 de perfil muy redondeado. El radio de
esta garganta puede ser así, ventajosamente, superior a 5 veces el
espesor mínimo del ala.
En el modo de realización de las figuras 2 y
5(a), el talón 4 tiene una sección recta cuyo extremo
lateral 13 tiene una forma convexa redondeada. El punto B
corresponde al punto del perfil transversal del extremo lateral 13
del talón 4 en el que la tangente T_{B} es perpendicular a la
tangente T_{A} en el extremo lateral A del perfil de la base 11.
La distancia d que separa B de esta tangente T_{A} debe ser
superior o igual al espesor mínimo del ala, el cual se encuentra a
nivel de la garganta longitudinal 9. Así pues, este talón según la
invención tiene un espesor substancial en la zona de empalme entre
la carcasa y la banda de rodadura.
Aquí, el perfil del extremo lateral tiene
sensiblemente la forma de un semicírculo. Y el radio r de este
semicírculo es notablemente superior al espesor mínimo e_{min} de
la garganta 9.
El extremo lateral 13 del talón 4, el perfil
exterior de la carcasa 5, y la base de la membrana 7, definen una
cavidad 14, la cual es llenada durante la vulcanización por la goma
de unión 6 hecha fluida por el calor. En razón a la presión
aplicada por la membrana 7 sobre el talón 4, la goma de unión 6 no
puede infiltrarse entre la membrana 7 y el talón 4, en
consecuencia, la zona de fluencia de la goma de unión 6 está bien
controlada y da lugar a una zona de empalme muy estética después de
la retirada de la membrana 7.
Las figuras 3 y 5(b) presentan un segundo
modo de realización de un ala 20 según la invención. En este caso,
el ala comprende, como anteriormente, una garganta 9 de
desacoplamiento mecánico, seguida de un talón 21. El extremo lateral
22 del talón 21 se empalma en A con la base 11 y en B con la
superficie exterior 12 de la banda de rodadura. Este extremo
lateral 22 tiene un perfil transversal sensiblemente rectilíneo
entre los puntos A y B, formando en A con el perfil transversal del
extremo lateral de la base 11 del talón 21 un ángulo \alpha cuya
medida está comprendida entre 90 y 140 grados y, preferentemente,
entre 110 y 130 grados. En esta gama de valores preferentes, este
ángulo \alpha favorece una presión de aplicación reproducible
transmitida por la membrana 7 a la zona de empalme entre la carcasa
y la banda de rodadura, alrededor de A, durante todo el tiempo de
estancia en autoclave del conjunto de la carcasa con la banda de
rodadura. El perfil transversal de la superficie exterior 12 de la
banda de rodadura a nivel del talón 21 es, en este ejemplo,
sensiblemente rectilíneo y forma en B con el extremo lateral 22 del
talón un ángulo \beta de medida inferior o igual a 90 grados.
Este perfil transversal de la superficie exterior a nivel del talón
es, aquí, sensiblemente paralelo a la base 11. En consecuencia, hay
una fuerte presión de aplicación de la membrana 7 sobre la
superficie exterior 12 a nivel del talón 21 hasta la arista B y,
así, una definición particularmente precisa de la zona de empalme
entre la goma de unión 6, después de su fluencia durante la
vulcanización, y el talón 21. Este segmento de recta 22 forma así
una especie de talud en donde la goma de unión 6 puede fluir
libremente sin poder infiltrarse más allá. De ello resulta, como
anteriormente, un aspecto estético muy apreciable de la zona de
empalme entre el ala 20 de la banda de rodadura y la carcasa 5.
De acuerdo con la invención, la distancia d que
separa B de la tangente T_{A} del perfil del extremo lateral de
la base 11 en A, es notablemente superior al espesor mínimo del ala
e_{min}, y el espesor máximo e_{max} del talón 21, es superior
al doble de este espesor mínimo e_{min}.
Estas dos geometrías de alas 3, 20, menos
frágiles, implican, también, que las bandas de rodadura según la
invención son mucho más fáciles de manipular durante todas las
operaciones de fabricación y de montaje que las bandas de rodadura
con alas afiladas. Además, se facilitan también las preparaciones
de la base y del extremo lateral de los talones 4, 21 para un
pegado con la goma de unión. Estas preparaciones pueden ser
realizadas, por ejemplo, por cepillado o amolado.
La figura 4 presenta una banda de rodadura 10
plana con babero según la invención realizada con dos materiales
elastómeros diferentes. Se encuentran de nuevo la garganta de
desacoplamiento 9 y el talón 31 de geometrías próximas a las de la
figura 3. La corona 2 está realizada como anteriormente con un
material elastómero constituyente, habitualmente, de las bandas de
rodadura. En cambio, las alas 30 están realizadas con un material
elastómero de composición y de dureza similares a los de los
flancos exteriores de los neumáticos. La superficie de separación
32 entre los dos materiales está situada sensiblemente a nivel de
la zona de unión entre las alas y la corona. En consecuencia, se
reduce la rigidez mecánica de las alas 30, así como las tensiones
experimentadas por la zona crítica de empalme entre el extremo
lateral de la alas y la carcasa, y se mejora también la resistencia
a la formación de fisuras.
Naturalmente, esta solución puede ser aplicada a
todos los tipos de bandas de rodadura prevulcanizadas.
La solicitante ha efectuado ensayos con
neumáticos de dimensiones 275/70 R 22,5 y 315/70 R 22,5 (camiones
de gran tonelaje) que habían sido recauchutados con bandas de
rodadura prevulcanizadas que comprenden, respectivamente, alas
afiladas de un tipo conocido, y alas que comprenden un talón según
la invención. Estos ensayos han demostrado una mejora muy sensible
de la resistencia a la formación de fisuras en la zona crítica de
empalme entre la banda de rodadura y la carcasa y, así, una
ganancia importante en la resistencia a la fatiga para el neumático
recauchutado.
El procedimiento de recauchutado descrito
anteriormente comprende la utilización de una membrana flexible
durante la fase de vulcanización. Se puede, también, no emplear
membrana estanca. Se habla entonces de vulcanización ``sin
membrana''. Este procedimiento es más delicado que el precedente y
necesita tomar disposiciones particulares durante el montaje de la
banda de rodadura con la carcasa, para garantizar la estanqueidad
en la zona crítica de empalme, pero tiene la ventaja de ser menos
costoso. La nueva geometría de bandas de rodadura según la
invención da, así, excelentes resultados con este procedimiento sin
membrana, aunque la extensión de la fluencia de la goma de unión
está peor controlada.
Naturalmente, las bandas de rodadura según la
invención pueden ser utilizadas, también, para realizar neumáticos
nuevos a partir de carcasas nuevas vulcanizadas
Claims (12)
1. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) que
comprende una corona (2) y dos alas (3, 20, 30) laterales, con una
base (11) cuyo perfil transversal es plano o cóncavo y una
superficie exterior (12), presentando cada ala lateral (3, 20, 30),
a partir de la corona (2), una zona de adelgazamiento progresivo (8)
seguida de un talón (4, 21, 31) constituido exclusivamente de
material elastómero, caracterizada porque el perfil
transversal del extremo lateral (13, 22) del citado talón (4, 21,
31) es convexo y se separa progresivamente del perfil transversal
plano o cóncavo de la base (11), de tal manera que, en el punto B
del citado perfil del extremo lateral (13, 22) del talón (4, 21, 31)
en el que la tangente es perpendicular a la tangente en el extremo
lateral del perfil de la base (11), la distancia que separa el
citado punto B de la citada tangente del extremo lateral del perfil
de la base (11) es superior o igual al espesor mínimo del ala (3,
20, 30) en la zona de adelgazamiento progresivo (8).
2. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
la reivindicación 1, en la cual la zona de unión entre la zona de
adelgazamiento progresivo (8) y el talón (4, 21, 31) es una
garganta longitudinal (9).
3. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
la reivindicación 2, en la cual el espesor mínimo del ala (3, 20,
30) está situado a nivel de la garganta longitudinal (9).
4. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
la reivindicación 3, en la cual el espesor máximo del talón (4, 21,
31) es superior o igual al doble del espesor mínimo del ala (3, 20,
30) a nivel de la garganta longitudinal (9).
5. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
una de las reivindicaciones 2 a 4, en la cual el radio de la
garganta longitudinal (9) es superior o igual a 5 veces el espesor
mínimo del ala (3, 20, 30).
6. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
una de las reivindicaciones 1 a 5, en la cual el espesor mínimo de
las alas (3, 20, 30) es inferior a 3 mm.
7. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
una de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual el extremo lateral
(13) del talón (4) tiene un perfil transversal en forma de
semicírculo de radio superior o igual al espesor mínimo de cada ala
(3).
8. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
una de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual el extremo lateral
(22) del talón (21, 31) tiene un perfil transversal sensiblemente
rectilíneo y forma con el perfil transversal del extremo lateral de
la base (11) un ángulo \alpha cuya medida está comprendida
sensiblemente entre 90 y 140 grados.
9. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según
la reivindicación 8, en la cual el ángulo \alpha tiene una medida
comprendida entre 110 y 130 grados.
10. Banda de rodadura prevulcanizada (1, 10)
según una de las reivindicaciones 8 o 9, en la cual el perfil
transversal de la superficie exterior (12), a nivel del talón, (21)
es sensiblemente rectilíneo y forma con el extremo lateral (22)
sensiblemente rectilíneo del perfil del talón (21, 31) un ángulo
\beta cuya medida es inferior o igual a sensiblemente 90
grados.
11. Banda de rodadura prevulcanizada (10) según
una de las reivindicaciones 1 a 10, en la cual la corona (2) y las
alas (30) están realizadas con dos materiales elastómeros
diferentes, de composiciones y durezas similares a las de los
materiales elastómeros constituyentes, respectivamente, de las
bandas de rodadura y de los flancos exteriores de los
neumáticos.
12. Neumático obtenido por montaje de una carcasa
(5) y de una banda de rodadura prevulcanizada (1, 10) según una de
las reivindicaciones 1 a 11.
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