JP4436166B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部の耐久性を向上しうる空気入りタイヤに関する。

図４には、従来の空気入りタイヤのビード部ａの一般的な構造が示されている。ビード部ａには、ビードコアｃの周りで折り返されて係止された１ないし複数枚のカーカスプライｂ１、ｂ２と、ビードコアｃの外面からタイヤ半径方向に先細状でのびるビードエーペックスｄとが設けられている。負荷走行時、ビード部ａは、リムフランジｆと接触して大きな曲げ変形が生じるため、ビードエーペックスｄやカーカスプライｂ１、ｂ２において剥離等が生じやすい。

この対策として、従来、ビードエーペックスｄに、より硬度の大きなゴム材を用いることが提案されている。しかしながら、このような対策は、乗り心地の悪化やロードノイズを大きくするといった欠点を伴う。また、硬度の大きいビードエーペックスｄは、ビード部４の曲げ変形を減じるのには役立つものの、ビードエーペックスｄとサイドウォールゴムｅとの剛性差が大きくなってしまい、ビードエーペックスｄの外端部ｄｔの近傍などに応力が集中し損傷が生じやすくなる。また図５に略示されるように、ビードエーペックスｄをタイヤ半径方向内側の硬質なゴムｄｉと、その外側に配された柔軟なゴムｄｏで構成することが下記特許文献１の図４に記載されているが、この構造についてもさらなる改善の余地がある。即ち、図５のビードエーペックスは、タイヤ半径方向外側の柔軟なゴムｄｏにより乗心地やノードノイズを向上し得たとしても、ビードコアｃに当接するゴムｄｉは硬いため上記効果も充分ではない。

特開２００３−２９１６１３号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、ビードエーペックスを、タイヤ半径方向内側に位置する内側ゴム部と、タイヤ半径方向外側に位置する外側ゴム部と、これらの間の中間ゴム部とから構成し、かつ前記外側ゴム部と前記内側ゴム部とは互いに接することなく配されるとともに中間ゴム部のＪＩＳＡ硬さを外側ゴム部及び内側ゴム部よりも大とすることを基本として、耐久性と乗り心地さらには操縦安定性をもバランス良く向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なりビードコアの周りで折り返された折返し部とを有する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス、及び前記本体部と折返し部の間に配されかつ前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面からタイヤ半径方向外側に先細状でのびるビードエーペックスを具えた空気入りタイヤであって、前記ビードエーペックスは、タイヤ半径方向内側に位置する内側ゴム部と、タイヤ半径方向外側に位置する外側ゴム部と、これらの間の中間ゴム部とから構成され、かつ前記外側ゴム部と前記内側ゴム部とは互いに接することなく配されるとともに、中間ゴム部は、前記外側ゴム部及び前記内側ゴム部よりもＪＩＳＡ硬さが大きいことを特徴としている。

また請求項２記載の発明は、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填するとともに正規荷重を負荷した負荷状態におけるタイヤ子午線断面において、前記中間ゴム部は、前記正規リムのリムフランジとビード部の外面とが接触する最もタイヤ半径方向外側の点であるリム離反点から前記カーカスプライの本体部に立てた法線と交わる位置に配されていることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記外側ゴム部及び前記内側ゴム部は、前記法線と交わらない位置に配されていることを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記中間ゴム部は、ＪＩＳＡ硬さが９０〜９９゜であり、かつ前記外側ゴム部及び内側ゴム部のＪＩＳＡ硬さが７５〜８８゜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記中間ゴム部は、そのタイヤ半径方向の外端までの高さがビードエーペックスの高さの４０〜７０％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項６記載の発明は、前記中間ゴム部は、タイヤ軸方向の内側面が前記本体部に、かつ、タイヤ軸方向の外面が前記折返し部にそれぞれ接触するとともに、前記内面と前記本体部との接触部分のタイヤ半径方向の長さが３〜１０mmであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、ＪＩＳＡ硬さが大きい中間ゴム部により、ビードエーペックスの主たる曲げ剛性を確保し、リムフランジとの接触による過度の曲げ変形を抑制する。これは、操縦安定性及び耐久性の向上に役立つ。また中間ゴム部のタイヤ半径方向内、外に配された柔軟な内側ゴム部と外側ゴム部とによって周囲の剛性差を緩和して耐久性をさらに高め、かつ乗り心地やロードノイズの向上を図り得る。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態における右半分断面図、図２にはそのビード部４の部分拡大図がそれぞれ示されている。ここで「正規状態」とは、タイヤの姿勢を一義的に定めるもので、正規リムＪにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の状態とし、以下、特に言及しない場合にはタイヤの各部の寸法等は、この正規状態で測定された値とする。

また「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。さらに「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るラジアル構造のカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配置されたベルト層７と、前記ビードコア５のタイヤ半径方向の外面からタイヤ半径方向外側に先細状でのびるビードエーペックス８とを具えたチューブレスタイプのものが例示される。またこの実施形態の空気入りタイヤ１は、例えば乗用車用タイヤであって、とりわけその中でも４ＷＤ車などに用いられ比較的大きな荷重が負荷されるものが例示される。

前記カーカス６は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコアに至る本体部６ａと、この本体部６ａに連なりビードコア５の周りで折り返された折返し部６ｂとを有する少なくとも１枚、この例では複数枚（２枚）のカーカスプライ６Ａ、６Ｂで構成されたものが例示される。各カーカスプライ６Ａ、６Ｂの折返し部６ｂは、例えばタイヤ最大幅となる最大幅位置Ｍをタイヤ半径方向外側に超えた位置まで折り返されている。

各カーカスプライ６Ａ、６Ｂは、平行に配列されたカーカスコードをトッピングゴムにて被覆して形成され、カーカスコードにはナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミドなどの有機繊維が好適に用いられる。カーカスコードは、本実施形態では、タイヤ赤道Ｃに対して８０〜９０度、より好ましくは８５〜９０度の角度で傾けて配列されたラジアル構造である。

前記ベルト層７は、本例ではスチールからなるベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜３５゜程度で傾けて配列した２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成されている。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、前記ベルトコードが互いに交差するように重ね合わされる。これにより、ベルト層７は、カーカス６を強くタガ締めしてトレッド部２の剛性を増し、ラジアルタイヤとしての利点を発揮させる。また前記ベルトコードは、スチール材料以外にも、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。

前記ビードエーペックス８は、カーカスプライ６Ａ、６Ｂの本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配されている。ビードベースラインＢＬからビードエーペックス８の外端８Ｔまでのタイヤ半径方向の高さであるビードエーペックスの高さｈａは、特に限定はされないが、小さすぎると基本的なビード部４の曲げ剛性が得られず、逆に大きすぎてもビードエーペックス８の外端８Ｔが走行時の歪の大きな最大幅位置Ｍに接近しやすくなる。このような観点より、ビードエーペックスの高さｈａは、タイヤ断面高さＨの１０％以上、より好ましくは２０％以上が望ましく、上限については７０％以下、より好ましくは６０％以下が望ましい。

またビードエーペックス８は、タイヤ半径方向内側に位置する内側ゴム部９と、タイヤ半径方向外側に位置する外側ゴム部１１と、これらの間に位置する中間ゴム部１０とを用いて構成される。

図２に示されるように、本実施形態の内側ゴム部９は、そのタイヤ半径方向の内面９ｉがビードコア５の外面５ｏの実質的全域に接して配されている。また内側ゴム部９は、内面９ｉで最も大きい厚さを有し、そこからタイヤ半径方向外側に向かって徐々に厚さが漸減する断面先細状で形成されている。内側ゴム部９のタイヤ軸方向の内面は、カーカスプライ６Ｂの本体部６ａに接してかつこれに沿ってのびている。また内側ゴム部９のタイヤ軸方向の外面は、タイヤ軸方向外側に向かってタイヤ半径方向内側に傾く斜面をなし、そこには中間ゴム部１０が接続されている。

また外側ゴム部１１は、ビードエーペックス８の外端８Ｔを構成するとともに、本実施形態では、タイヤ軸方向外側に向かってタイヤ半径方向外側に傾く内面１１ｉで終端している。この内面１１ｉには、中間ゴム部１０が接続されている。また外側ゴム部１１のタイヤ軸方向の内面１１ａはカーカスプライ６Ｂの本体部６ａに接触するとともに外面１１ｂは折返し部６ｂに接している。

中間ゴム部１０は、カーカスプライ６Ｂの本体部６ａに接触したタイヤ軸方向の内面１０ａと、カーカスプライ６Ｂの折返し部６ｂに接触したタイヤ軸方向の外面１０ｂと、前記内側ゴム部９のタイヤ軸方向の外面に接続されたタイヤ半径方向の内面１０ｃと、前記外側ゴム部１１の内面１１ｉに接続された外面１０ｄとを有している。これにより、外側ゴム部１１と内側ゴム部９とは、その間には中間ゴム部１０が介在し両者は互いに接することなく配される。また中間ゴム部１０は、そのタイヤ半径方向の内端１０ｉが先細状で前記ビードコア５までのびている。

また中間ゴム部１０は、外側ゴム部１１及び内側ゴム部９よりもＪＩＳＡ硬さが大きいゴム組成物により構成される。図３に示されるように、荷重の負荷走行時において、ビード部４はリムフランジＪｆを支点として大きな曲げ変形が生じるが、本実施形態の空気入りタイヤ１では、ＪＩＳＡ硬さの大きい前記中間ゴム部１０がこの部分の曲げ剛性を効果的に高め、曲げ変形量を小さく抑制する。これにより、負荷走行時のビード部４の発熱が抑制され、ゴム剥離やカーカスコードの破断等を防止して耐久性が向上しうる。またビード部４の横剛性が向上するため操縦安定性が高められる。

また、ビードエーペックス８の外端８Ｔないしその近傍を構成する外側ゴム部１１や、ビードコア５に広い面積で接している内側ゴム部９は、中間ゴム部１０よりもＪＩＳＡ硬さが小さいゴム組成物からなる。このため、外側ゴム部１１はその周囲に配されている柔軟なサイドウォールゴム３Ｇとの剛性差を減じることができ、前記部位に応力ないし歪が集中するのを効果的に防止する。また内側ゴム部９は、トレッド部２から入力された走行時の振動ないし衝撃をビードコア５の手前で効率良く緩和、吸収し、リムＪへの振動伝達を妨げるのに役立つ。これは、乗り心地の向上とロードノイズの低減に特に有効である。

上述の作用をより効果的に発揮させるために、例えば図３に示されるように、正規状態から正規荷重を負荷してタイヤ１を平面に接地させた負荷状態におけるタイヤ子午線断面において、中間ゴム部１０は、リム離反点Ｐからカーカスプライ６Ａ、６Ｂの本体部６ａに立てた法線Ｎと交わる位置に配されていることが特に望ましい。ここで、「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"とするが、タイヤが乗用車用の場合には、それらの値の０．８８倍の値とする。また、「リム離反点」とは、リムＪのリムフランジＪｆとビード部４の外面とが接触する最もタイヤ半径方向外側の点であり、通常、接地面の近傍でこの位置が得られる。

タイヤの負荷走行時では、前記法線Ｎを中心としてビード部４に曲げが生じるため、この法線Ｎと交わる位置にＪＩＳＡ硬さの大きな中間ゴム部１０を配することにより、曲げ強度をより一層効果的に高めることができる。言い換えれば、外側ゴム部１１及び内側ゴム部９は、前記法線Ｎと交わらない位置に配されるのが望ましい。

特に好ましい態様としては、図３に示される負荷状態におけるリム離反点Ｐを含むタイヤ子午線断面において、前記法線Ｎによってタイヤ半径方向内、外に区分される中間ゴム部１０のタイヤ半径方向の内側の面積Ａｉと、外側の面積Ａｏとが３０：７０〜７０：３０、より好ましくは４０：６０〜６０：４０の比率で形成されるのが望ましい。これにより、中間ゴム部１０がよりバランス良く走行時のビード部４の曲げ変形を抑制し、耐久性と操縦安定性とを向上させることができる。

また中間ゴム部１０のＪＩＳＡ硬さＨｃは、好ましくは９０゜以上、より好ましくは９２゜以上であるのが望ましく、上限については好ましくは９９゜以下、より好ましくは９７゜以下であるのが望ましい。即ち、中間ゴム部１０のＪＩＳＡ硬さＨｃが９０゜未満であると、ビード部４の曲げ剛性を向上する効果が十分に得られず、ひいては操縦安定性や耐久性が低下する傾向があり、逆に前記ＪＩＳＡ硬さＨｃが９９゜を超えると、ビード部４の剛性が著しく大きくなってしまい乗り心地の悪化を招く傾向がある。

また外側ゴム部１１のＪＩＳＡ硬さＨｏ及び内側ゴム部９．０のＪＩＳＡ硬さＨｉは、７５゜以上、より好ましくは８０゜以上であるのが望ましく、上限については好ましくは８８゜以下、より好ましくは８６゜以下であるのが望ましい。前記ＪＩＳＡ硬さＨｏ及びＨｉが、７５゜未満になると、中間ゴム部１０との剛性差が大きくなり、ゴム界面で歪の集中が生じて耐久性が低下しやすい傾向があり、逆に８６゜を超えると、乗り心地が悪化する傾向があるほか、外側ゴム部１１の外端部近傍においてサイドウォールゴム３Ｇとの剛性差が大きくなり、この部分に損傷が生じやすくなる。なお本実施形態では、内側ゴム部９と外側ゴム部１１とはＪＩＳＡ硬さが同一のゴムが用いられているが、違えても良い。好ましくは、外側ゴム部１１のＪＩＳＡ硬さＨｏは、内側ゴム部９のＪＩＳＡ硬さＨｉよりも小さいことが望ましい。外側ゴム部１１は、走行時のノイズ性能や乗心地性能への寄与が大きいため、その硬さＨｏを小として乗心地等を向上することが望ましい。一方、内側ゴム部９はビードコア５と接触しているため、中間ゴム部１０よりも小としつつ、外側ゴム部１１よりも大として操縦安定性を高めるのが望ましい。

また中間ゴム部１０のＪＩＳＡ硬さＨｃと外側ゴム部１１のＪＩＳＡ硬さＨｏとの差（Ｈｃ−Ｈｏ）、又は、中間ゴム部１０のＪＩＳＡ硬さＨｃと内側ゴム部９のＪＩＳＡ硬さＨｉとの差（Ｈｃ−Ｈｉ）は、特に限定はされないが、小さすぎると操縦安定性又は乗り心地のいずれかが低下しやすい傾向があり、逆に大きすぎると、各ゴム部の接合部の界面において歪が集中しやすくなる。このような観点より、前記ＪＩＳＡ硬さの差（Ｈｃ−Ｈｏ）又は（Ｈｃ−Ｈｉ）は２〜２４゜、より好ましくは７〜２２゜が望ましい。

また好ましい態様として、ビードエーペックス８の各ゴム部９、１０及び１１の高さなどは次のように定めることが望ましい。先ずビードベースラインＢＬから内側ゴム部９の外端９Ｔまでのタイヤ半径方向の高さｈ１は、前記ビードエーペックスの高さｈａの２０〜８０％、より好ましくは２５〜７５％であるのが望ましい。前記高さｈ１がビードエーペックスの高さｈａの２０％未満であると、内側ゴム部９のゴムボリュームが十分に確保できないため、乗り心地やロードノイズ性能の悪化が生じやすくなり、逆に８０％を超えると、操縦安定性が低下する傾向がある。

またビードベースラインＢＬから中間ゴム部１０のタイヤ半径方向の外端１０Ｔまでの高さｈ２は、前記高さｈ１よりも大であるが、特に好ましくはビードエーペックスの高さｈａの４０〜７０％、より好ましくは５０〜６０％であるのが望ましい。前記高さｈ２が４０％未満であると、中間ゴム部１０のゴムボリュームが低下し、操縦安定性や乗り心地が悪化する傾向があり、逆に７０％を超えると、外側ゴム部１１のゴムボリュームが低下し、ビードエーペックス８の外端８Ｔの近傍における歪の緩和能力が低下し損傷が生じやすくなる。

また中間ゴム部１０のタイヤ軸方向の内面１０ａとカーカスプライの本体部６ａとの接触部のタイヤ半径方向の長さＬｉも特に限定はされないが、この長さＬｉが小さいと、図３からも明らかなように、負荷走行時において本体部６ａのカーカスコードが中間ゴム部１０の内面１０ａを支点として局部的に大きな曲げが生じやすく、その結果、カーカスコードの破断や周囲ゴムとの剥離が生じやすくなる。このような観点より、前記長さＬｉは、３mm以上、より好ましくは５mm以上が望ましく、上限については１０mm以下が望ましい。

また中間ゴム部１０は、この実施形態のように、タイヤ軸方向の内面１０ａのタイヤ半径方向の長さＬｉよりもタイヤ軸方向の外面１０ｂのタイヤ半径方向の長さＬｏを大とすることが望ましい。そして、タイヤ半径方向の内面１０ｃ及び外面１０ｄの各斜面によって、中間ゴム部１０は断面略三日月状を呈し、負荷走行時の曲げ変形に対して効果的な強度を発揮しうる。

上記実施形態では、２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂでカーカス６を構成した例を示したが、１枚のカーカスプライで構成することもできる。また前記実施形態では、乗用車用のタイヤを例にあげて説明したが、これに限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。

サイズが２６５／６５Ｒ１７の４ＷＤ車用の空気入りタイヤを表１の仕様により試作するとともに、各タイヤについてビード耐久性、操縦安定性及び乗り心地についてテストし性能を比較した。テストの方法は次の通りである。

＜ビード耐久性＞
各供試タイヤをリム（１７×８．０）に装着し内圧１９０ｋＰａを充填するとともに、縦荷重１２．７ｋＮ、速度７０km／Ｈで直径１．７ｍのドラムを３万km走行させ、目視にて確認可能な損傷が発生するまでの走行距離を測定した。結果は、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。

＜操縦安定性＞
排気量２４００ｃｃの国産四輪駆動車に各供試タイヤを４輪装着するとともに、内圧 ｋＰａを充填してドライアスファルト路面のテストコースをドライバー１名乗車で走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により評価した。結果は、比較例１を６．０とする１０点法で評価した。数値が大きいほど良好である。

＜乗り心地＞
前記と同様のテスト車両を用いてドライアスファルト路面の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関して官能評価を行い、比較例１を６．０とする１０点法で評価した。数値が大きいほど良好である。

＜ロードノイズ＞
上記テスト車両にて、スムース路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席左耳許位置にて１／３オクターブの２５０Hzバンドの騒音レベル（ｄＢ）を測定した。評価は、比較例１を基準とした増減値で表示している。
テストの結果等を表１〜２に示す。

テストの結果より、実施例のタイヤは、比較例に比べてビード耐久性が向上されていることが確認できる。また同時に、操縦安定性、乗り心地及びロードノイズについても比較例を上回る結果が確認できた。

本発明の実施形態を示す正規状態の空気入りタイヤの右半分断面図である。 そのビード部の部分拡大図である。 その荷重負荷状態の部分断面図である。 従来のビード部の構造を示す部分断面図である。 従来のビード部の構造を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
９ 内側ゴム部
１０ 中間ゴム部
１１ 外側ゴム部

Claims (6)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なりビードコアの周りで折り返された折返し部とを有する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス、
   及び前記本体部と折返し部の間に配されかつ前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面からタイヤ半径方向外側に先細状でのびるビードエーペックスを具えた空気入りタイヤであって、
   前記ビードエーペックスは、タイヤ半径方向内側に位置する内側ゴム部と、タイヤ半径方向外側に位置する外側ゴム部と、これらの間の中間ゴム部とから構成され、
   かつ前記外側ゴム部と前記内側ゴム部とは互いに接することなく配されるとともに、中間ゴム部は、前記外側ゴム部及び前記内側ゴム部よりもＪＩＳＡ硬さが大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填するとともに正規荷重を負荷した負荷状態におけるタイヤ子午線断面において、
   前記中間ゴム部は、前記正規リムのリムフランジとビード部の外面とが接触する最もタイヤ半径方向外側の点であるリム離反点から前記カーカスプライの本体部に立てた法線と交わる位置に配されていることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記外側ゴム部及び前記内側ゴム部は、前記法線と交わらない位置に配されていることを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記中間ゴム部は、ＪＩＳＡ硬さが９０〜９９゜であり、かつ前記外側ゴム部及び内側ゴム部のＪＩＳＡ硬さが７５〜８８゜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記中間ゴム部は、そのタイヤ半径方向の外端までの高さがビードエーペックスの高さの４０〜７０％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記中間ゴム部は、タイヤ軸方向の内面が前記本体部に、かつ、タイヤ軸方向の外面が前記折返し部にそれぞれ接触するとともに、前記内面と前記本体部との接触部分のタイヤ半径方向の長さが３〜１０mmであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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