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JP2010159527A - ゴム製品補強用スチールコード - Google Patents

ゴム製品補強用スチールコード Download PDF

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JP2010159527A JP2009004136A JP2009004136A JP2010159527A JP 2010159527 A JP2010159527 A JP 2010159527A JP 2009004136 A JP2009004136 A JP 2009004136A JP 2009004136 A JP2009004136 A JP 2009004136A JP 2010159527 A JP2010159527 A JP 2010159527A
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Abstract

【課題】車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコードを、超偏平で且つ耐疲労性に優れたものとする。
【解決手段】N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となるN本又は(N+1)本の素線を撚り合わせたN+N構造又はN+(N+1)構造のスチールコードを、芯の素線(1〜3)が全て互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶことによりコード断面が超偏平な形状となり、且つ、その芯の素線(1〜3)がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4を満たすことで、芯の素線(1〜3)が伸びやすくなって、芯の素線(1〜3)と側の素線(4〜6)に引張荷重が分散されるようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコードに関する。
タイヤやベルト等のゴム製品の補強材とするゴム製品補強用スチールコード(以下、単にスチールコードあるいはコードということもある。)として、複数本の素線からなる芯(コア)の周りに側(シース)となる複数本の素線を撚り合わせたスチールコードがある。そして、例えば、芯となる素線が2本で側となる素線が2本の2+2構造のスチールコードにおいて、芯となる2本の素線は略平行で相互に撚りがないものとし、側となる2本の素線は芯と側との撚り合わせの方向およびピッチと同じ方向およびピッチで相互にねじり合ったものとすることが従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。
2+2構造のスチールコードは、このように、芯となる2本の素線が略平行で相互に撚りがないものとし、側となる2本の素線は芯と側との撚り合わせの方向およびピッチと同じ方向およびピッチで相互にねじり合ったものとすることで、ゴム侵入性を確保することができ、また、芯となる略平行で相互に撚りが無い2本の素線がコード断面において一方向に並ぶ配置となり、それに、側となる2本の素線が撚り合わされることによって、コード断面が高さ方向に薄い偏平な形状となり、例えば複数本のコードを互いに平行に揃えてゴムシートに埋設しタイヤの補強材とする場合に、そのゴムシートの厚みを小さくすることができ、タイヤ成形の自由度が高まる。
芯となる複数本の素線が略並行で相互に撚りがなく、それら芯となる複数本の素線がコード断面において一方向に並ぶ配置となる場合に、それに側となる複数本の素線が撚り合わされることによって、コード断面が高さ方向に薄い偏平な形状となることは、2+2構造のスチールコードに限らない。芯となる素線が3本で側となる素線が2本の3+3構造や、芯となる素線が4本で側となる素線が5本の4+5構造のスチールコードの場合も、芯となる3本あるいは4本の素線が略平行で相互に撚りがなく、それら3本あるいは4本の芯となる素線がコード断面において略直線状に一方向に並ぶ配置となるよう構成すると、側となる3本(芯となる素線が3本の場合)あるいは5本(芯となる素線が4本の場合)の素線の撚り合わされることによって、コード断面形状が高さ方向に相対的に薄い超偏平な形状となる。つまり、N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となるN本あるいは(N+1)本の素線を撚り合わせたN+N構造あるいはN+(N+1)構造のスチールコードは、芯となるN本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶ構成とすることで、断面形状が超偏平なスチールコードとすることができる。
また、それとは別に、例えば3+3構造のスチールコードで、コード断面において芯となる3本の素線の中心を結ぶ仮想線が直線状または鈍角三角形状となる横並び配列とし、芯となる3本の素線の少なくとも1本に波付けを施すことで、コア内部へのゴムの侵入を促進するようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特公平2−29408号公報 特開平9−175112号公報
上述のように、N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となるN本あるいは(N+1)本の素線を撚り合わせたN+N構造あるいはN+(N+1)構造のスチールコードは、例えば3+3構造のコードの場合でいえば、芯となる3本の素線の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶ構成とすることで、断面形状が超偏平なスチールコードとすることができる。しかしながら、例えば3+3構造のコードで、芯となる3本の素線の全てが互いに略平行という場合、通常は、それら芯となる3本の素線は略ストレートな形状であって、これら3本の略ストレートな形状の素線からなる芯がコード長手方向に略真っ直ぐな状態で中心部に位置し、この略真っ直ぐな状態の芯の周りに側の素線が巻き付くように撚られた状態となる。この場合、コードは、芯の素線に比べて側の素線が伸びやすい状態となる。そのため、コードに引張荷重がかかり、コードが伸びると、芯の素線と側の素線に引張荷重が均等に分散されて作用するのではなく、芯の素線に偏って力(引張荷重)が作用することになり、耐疲労性が悪くなる。つまり、芯となる3本の素線がコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる2本の素線が撚り合わされた構成の超偏平なコードとすることはできても、耐疲労性を十分に高めることができない。
また、上述のように、例えば3+3構造のスチールコードで、コード断面において芯となる3本の素線の中心を結ぶ仮想線が直線状または鈍角三角形状となる横並び配列とし、芯となる3本の素線の少なくとも1本に波付けを施すことで、コア内部へのゴムの侵入を促進したりするようにしたものはあり、そうしたものでは、芯となる素線は少なくとも1本はストレート形状ではなくなって、その素線については引張荷重の偏りが緩和されると考えられるが、その場合でも、必ずしも、芯となる素線と側となる素線の全てに引張荷重が均等に分散されて作用するものとはならないし、また、ゴムの侵入を促進するために芯となる素線に施す波付けというのは、好ましくは波高の向きが、芯となる素線の横並び方向を横切る向きの波付けであって、その場合、コードの断面形状は偏平なものではなくなる。
また、コードに撚る前の素線の状態で芯の素線がストレートであっても、コードの撚りピッチを小さくすれば、コードの状態では芯の素線もねじられた形となり、そのため、引張荷重が掛かったときに芯の素線に偏ってかかる力が多少とも緩和されるが、それにも限度があり、また、撚りピッチを小さくすると、コードの生産性が悪化する。
本発明は、車両用タイヤや工業用ベルト等のゴム製品の補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコードを、偏平で且つ耐疲労性に優れたものとすることを目的とする。
本発明のゴム製品補強用スチールコードは、N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となるN本又は(N+1)本の素線を撚り合わせたN+N構造またはN+(N+1)構造のスチールコードであって、前記芯となるN本の素線が全て互いに平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、前記波形の振幅dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4を満たすことを特徴とする。
このスチールコードは、芯となるN(N=3〜4)本の全てが互いに平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となるN本又は(N+1)本の素線が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となるN本の素線がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4を満たすことにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。
d/D>2.4だと、芯の素線の波形の振幅dが大きすぎ、芯の素線が過剰に伸びやすくなって、引張荷重が側の素線に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなる。
また、d/D<1.1だと、芯の素線は波形の振幅dが小さ過ぎ、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張荷重が芯の素線に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されない。
本発明によれば、ゴム製品補強用スチールコードを偏平で且つ、撚りピッチを大きくして生産コストを低減しつつ、耐疲労性に優れたものとすることができる。そして、例えば複数本のコードを互いに平行に揃えてゴムシートに埋設したものをタイヤ等の補強材とする場合に、薄くて強力で耐疲労性に優れたゴムシートとすることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態の一例に係るもので、(a)はスチールコードの平面図、(b)はスチールコードの側面図、(c)はスチールコードの断面図であり、図2は図1に示すスチールコードの芯の素線のコード状態での波形を示す説明図である。
この実施形態のスチールコードは、車両用タイヤや工業用ベルト等の補強材として使用されるゴム製品補強用スチールコードであって、6本の素線(スチールフィラメント)1〜6から成り、それら6本の素線1〜6は、線径(素線径)が同じで、3本の素線1〜3が芯(コア)となり、その3本の素線1〜3からなる芯の周りに側となる3本の素線4〜6が撚り合わされた3+3構造のスチールコードである。6本の素線1〜6の線径は例えば0.20〜0.38mmである。また、コードの撚りピッチは例えば10〜20mmである。
そして、このスチールコードは、芯の素線(芯となる3本の素線)1〜3が全て、図1の(a)および(b)に示すようにコード状態において互いに略平行で、且つ、図1の(c)に示すようにコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、図1の(a)に示すようにコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈している。
芯の素線1〜3の波形は、図2に示すとおりで、波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4の関係を満たしている。
このスチールコードは、芯となる3本の素線1〜3の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる3本の素線4〜6が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となる3本の素線1〜3がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4を満たすことにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線1〜3と側となる素線4〜6がともに伸びて、芯となる素線1〜3と側となる素線4〜6に適度に引張荷重が分散されるとことなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなっている。
d/D>2.4だと、芯の素線1〜3の波形の振幅dが大き過ぎ、芯の素線1〜3が過剰に伸びやすくなって、引張荷重が側の素線4〜6に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなる。また、d/D<1.1だと、芯の素線1〜3は波形の振幅dが小さ過ぎ、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張荷重が芯の素線1〜3に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されない。
また、図示の例は3+3構造のスチールコードに適用した実施形態であるが、本発明は他に、3+4構造にも適用できる。その場合、スチールコード(図示省略)は、7本の素線(スチールフィラメント)からなり、それら7本の素線は、線径(素線径)が同じで、3本の素線が芯(コア)となり、その3本の素線からなる芯の周りに側素線となる4本の素線が撚り合わされた3+4構造のスチールコードである。7本の素線の線径は例えば0.20〜0.38mmである。また、コードの撚りピッチは例えば10〜20mmである。
さらに、本発明は、4+4構造にも適用できる。その場合、スチールコード(図示省略)は、8本の素線(スチールフィラメント)からなり、それら8本の素線は、線径(素線径)が同じで、4本の素線が芯(コア)となり、その4本の素線からなる芯の周りに側素線となる4本の素線が撚り合わされた4+4構造のスチールコードである。8本の素線の線径は例えば0.20〜0.38mmである。また、コードの撚りピッチは例えば10〜20mmである。
また、本発明は、4+5構造にも適用できる。その場合、スチールコード(図示省略)は、9本の素線(スチールフィラメント)からなり、それら9本の素線は、線径(素線径)が同じで、4本の素線が芯(コア)となり、その4本の素線からなる芯の周りに側素線となる5本の素線が撚り合わされた4+5構造のスチールコードである。9本の素線の線径は例えば0.20〜0.38mmである。また、コードの撚りピッチは例えば10〜20mmである。
そして、上記スチールコードは、芯の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈する。そして、芯の素線の波形はやはり図2に示すとおりであり、この場合、波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4の関係を満たす。
上記スチールコードは、芯となるN本の素線(N=3または4)の全てが互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並び、その周りに側となる素線(N本またはN+1本)が撚り合わされていることにより、コード断面が偏平な形状となり、また、その略平行で、且つ芯となるN本素線がコード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、その波形の振幅dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4を満たすことにより、コードに引張荷重がかかったときに、芯となる素線と側となる素線が共に伸びて、芯となる素線と側となる素線に適度に引張荷重が分散されることとなり、破断強度が大きく耐疲労性に優れたコードとなる。
この場合、d/D>2.4だと、芯の素線の波形の振幅dが大き過ぎ、芯の素線が過剰に伸びやすくなって、引張荷重が側の素線に偏り、そのため、コードの破断強度が低下し、耐疲労性が悪くなる。また、d/D<1.1だと、芯の素線は波形の振幅dが小さ過ぎ、略ストレートな形状に近くて、伸びにくく、引張荷重が芯の素線に偏って掛かるのを十分に緩和できないため、コードの破断強度は十分に大きくならず、耐疲労性は十分に改善されない。
本発明を適用した試料(実施例1−1〜1−4および実施例2−1〜2−4)を作成し、耐疲労性および形状(均一性)の評価を行った。その結果を、従来例並びに比較例1−1〜1−4及び比較例2−1〜2−4についての評価を対比して表1、表2に示す。
実施例1−1は、3+3構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.82であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例1−2は、3+3構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.20であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例1−3は、3+4構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.23mm、撚りピッチが14mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.75であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例1−4は、3+4構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.23mm、撚りピッチが14mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.35であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例2−1は、4+4構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.28mm、撚りピッチが18mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.22であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例2−2は、4+4構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.28mm、撚りピッチが18mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.35であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例2−3は、4+5構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.16であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
実施例2−4は、4+5構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mm、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.38であり、1.1≦d/D≦2.4を満たしている。
また、従来例は、2+2構造のスチールコードで、芯となる2本の素線は略平行で相互に撚りが無く(コード断面において一方向に並ぶ)、素線径が0.25mm、撚りピッチが14mmで、芯の素線の波形はコードの撚りによる緩やかな波形で、その振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係はd/D=0.3である。
比較例1−1は、3+3構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.04で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例1−2は、3+3構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.46で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例1−3は、3+4構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.23mm、撚りピッチが14mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.06で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例1−4は、3+4構造のスチールコードで、芯の3本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.23mm、撚りピッチが14mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.44で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例2−1は、4+4構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.28mm、撚りピッチが18mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.02で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例2−2は、4+4構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.28mm、撚りピッチが18mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.45で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例2−3は、4+5構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=1.05で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
比較例2−4は、4+5構造のスチールコードで、芯の4本の素線が全てコード状態において互いに略平行で、且つコード断面において略直線状に一方向(横方向)に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、素線径が0.25mm、撚りピッチが16mmである。但し、芯の素線の波形の振幅(コードの状態での芯の見かけの波高)dと素線径Dの関係がd/D=2.45で、1.1≦d/D≦2.4を満たさない。
耐疲労性は、複数本のコードをゴム材中に埋め込んで複合体シートを作成し、このシートを用いて2層ベルト疲労試験機により、フレッティング摩耗、座屈等を経てコードが破断するまでの繰り返し回数を求め、2+2構造の従来例を100として指数表示した。
形状(均一性)は、2+2構造の従来例を基準(均一)として、それより良好な場合を「均一」、そうでない場合を「不均一」とした。
この評価結果から、本発明を適用した試料である実施例1−1〜1−4及び実施例2−1〜2−4のスチールコードは、従来例および比較例1−1〜1−4および比較例2−4に比べ耐疲労性においてはるかに優れ、また、形状の均一性にも優れていることがわかる。
本発明の実施形態の一例に係るもので、(a)はスチールコードの平面図、(b)はスチールコードの側面図、(c)はスチールコードの断面図である。 図1に示すスチールコードの芯の素線のコード状態での波形を示す説明図である。
1、2、3 素線(芯となる素線)
4、5、6 素線(側となる素線)
d 波形の振幅
D 素線径

Claims (1)

  1. N(N=3〜4)本の素線からなる芯の周りに側となるN本又は(N+1)本の素線を撚り合わせたN+N構造またはN+(N+1)構造のスチールコードであって、
    前記芯となるN本の素線が全て互いに平行で、且つコード断面において略直線状に一方向に並ぶとともに、コード長手方向に相互に位相が揃った波形を呈し、
    前記波形の振幅dと素線径Dとが、1.1≦d/D≦2.4を満たすことを特徴とするゴム製品補強用スチールコード。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004323981A (ja) * 2003-04-21 2004-11-18 Bridgestone Corp ゴム物品補強用スチールコードおよびタイヤ
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