JP7775830B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
スチレンブタジエンゴムおよびイソプレン系ゴムをゴム成分として含有すると共に、樹脂成分を含有するゴム組成物によってトレッド部が形成されており、
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量をQ(質量部)とし、
正規リムに組み込まれ、内圧を250kPaとした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)としたとき、
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量Q(質量部)が、25質量部超であり、
下記(式1)および(式2)を満足することを特徴とする空気入りタイヤである。
1600≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4 (式1)
Q/Wt≧0.26 ・・・・・・・・・・・・・・・(式2)
最初に、本開示に係るタイヤの特徴について説明する。
サイド部の熱放出性を向上させることができ、十分な低燃費性を発揮することができる。
Technical Organisation)であれば「STANDARDS MANUAL」に記載されている“Measuring Rim”、TRA(The Tire and Rim Association, Inc.)であれば「YEAR BOOK」に記載されている“Design Rim”を指す。そして、規格に定められていないタイヤの場合には、リム組み可能であって、内圧が保持できるリム、即ちリム/タイヤ間からエア漏れを生じさせないリムの内、最もリム径が小さく、次いでリム幅が最も狭いものを指す。
本開示に係るタイヤは、以下の態様を取ることにより、さらに大きな効果を得ることができる。
本開示に係るタイヤは、扁平率が40%以上のタイヤであることが好ましく、これにより、タイヤのサイド部の高さを大きくして、タイヤの局所的な変形を抑制することができるため、タイヤの耐久性をさらに高めることができる。
(Ht/Wt)×100(%)
本開示に係るタイヤにおいて、正規リムに組み込み、内圧を250kPaとした際、具体的な外径Dt(mm)としては、例えば、515mm以上であることが好ましく、558mm以上であるとより好ましく、585mm以上であるとさらに好ましく、658mm以上であると特に好ましく、673mm以上であると最も好ましい。一方、843mm未満であることが好ましく、802mm以下であるとより好ましく、725mm未満であるとさらに好ましく、719mm以下であるとさらに好ましく、707mm未満であるとさらに好ましく、700mm以下であるとさらに好ましく、685mm未満であると特に好ましい。
V=[(Dt/2)2-{(Dt/2)-Ht}2]×π×Wt
以下、実施の形態に基づいて、本開示を具体的に説明する。
本実施の形態において、トレッドゴム組成物は、以下に記載するゴム成分、樹脂成分、およびその他の配合材料から得ることができる。
本実施の形態において、前記したように、トレッドゴム組成物は、ゴム成分として、SBRおよびイソプレン系ゴムを含有している。ゴム成分100質量部中におけるSBRおよびイソプレン系ゴムの含有量は、全体として60質量部以上であることが好ましく、この内、SBRは50質量部超、80質量部以下であることが好ましい。
スチレンブタジエンゴムとしては、重量平均分子量が、例えば、10万以上、200万以下であるSBRが好ましく使用される。これにより、SBR相の歪みや応力に対する強度の向上を図ることができるため、タイヤの破壊強度を向上させることができる。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられるが、これらのうちでも、NRが好ましく使用される。
トレッドゴム組成物は、必要に応じて、ゴム成分として、さらに、ブタジエンゴム(BR)を含んでいてもよく、BRを含む場合、ゴム成分100質量部中のBRの含有量は、例えば40質量部以下である。BRの重量平均分子量は、例えば、10万以上、200万以下である。BRのビニル結合量は、例えば1質量%以上、30質量%以下である。BRのシス含量は、例えば1質量%以上、98質量%以下である。BRのトランス含量は、例えば1質量%以上、60質量%以下である。
また、その他のゴム成分として、必要に応じて、ニトリルゴム(NBR)などのタイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を含んでもよい。
(a)樹脂成分
本実施の形態において、トレッドゴム組成物は、粘着性付与の観点から樹脂成分を含有している。含有量は、前記したように、ゴム成分100質量部に対して25質量部超であり、断面幅Wt(mm)に対するQ(質量部)の比率(Q/Wt)が0.1を超える量(質量部)とする。そして、Q(質量部)は30質量部超であるとより好ましく、40質量部超であるとさらに好ましい。また、(Q/Wt)は、前記したように、0.12以上であると好ましく、0.15以上であるとより好ましく、0.15超であるとさらに好ましく、0.17以上であるとさらに好ましく、0.20以上であるとさらに好ましく、0.20超であるとさらに好ましく、0.24以上であるとさらに好ましく、0.26以上であるとさらに好ましい。一方、0.35未満であることが好ましい。なお、これらの樹脂成分は熱可塑性であるため、後述するオイルと共に、軟化剤としても機能する。
本実施の形態において、ゴム組成物は、充填剤を含有することが好ましい。具体的な充填剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカなどが挙げられ、この内でも、低転がり抵抗性を発揮させるという観点から、シリカが、補強用充填剤として好ましく使用でき、シランカップリング剤と併用することが好ましい。また、必要に応じて、補強用充填剤として、カーボンブラックを使用することも好ましい。
シリカのゴム成分100質量部に対する含有量としては、40質量部以上であることが好ましい。なお、上限は、ゴム組成物の混錬ができる限り、特に限定はされないが、例えば、200質量部程度が好ましい。これにより、シリカがNRやSBRいずれかに偏在することなく、ゴム系全体に分散されるため、耐摩耗性や耐スリップ性の向上を図ることができる。
ゴム組成物は、シリカと共にシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、例えば、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、Momentive社製のNXT、NXT-Zなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのグリシドキシ系、3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシランなどのクロロ系などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トレッドゴム組成物は、カーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部以上、200質量部以下である。
ゴム組成物には、上記したカーボンブラック、シリカの他に、タイヤ工業において一般的に用いられている、例えば、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等の充填剤をさらに含有してもよい。これらの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
トレッドゴム組成物は、オイル(伸展油を含む)や液状ゴム等を軟化剤として含んでもよい。これらの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して1質量部超が好ましく、10質量部未満が好ましい。なお、オイルの含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
トレッドゴム組成物は、老化防止剤を含むことが好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部以上、10質量部以下である。
トレッドゴム組成物は、ステアリン酸を含んでもよい。ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上、10.0質量部以下である。ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
トレッドゴム組成物は、酸化亜鉛(亜鉛華)を含んでもよい。酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上、10質量部以下である。酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
トレッドゴム組成物は、ワックスを含むことが好ましい。ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5~20質量部、好ましくは1.0~15質量部、より好ましくは1.5~10質量部である。
トレッドゴム組成物は、硫黄等の架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、10.0質量部以下である。
トレッドゴム組成物には、前記成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている添加剤、例えば、脂肪酸金属塩、カルボン酸金属塩、有機過酸化物、グラファイト等を更に配合してもよい。これらの添加剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
トレッドゴム組成物は、一般的な方法、例えば、ゴム成分とシリカやカーボンブラック等のフィラーとを混練するベース練り工程と、前記ベース練り工程で得られた混練物と架橋剤とを混練する仕上げ練り工程とを含む製造方法により作製される。
本開示のタイヤは、前記仕上げ練り工程を経て得られた未加硫ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、未加硫ゴム組成物を、トレッドの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材と共に、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、まず、未加硫タイヤを作製する。
最大負荷能力(kg)=0.000011×V+175
V:タイヤの仮想体積(mm3)
最初に、トレッド用ゴム組成物の製造を行った。
まず、以下に示す各配合材料を準備した。
(イ)NR:RSS#3
(ロ)SBR:JSR(株)製のNS116
(スチレン含量:20質量%)
(ハ)BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B
(イ)カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220
(N2SA:111m2/g、DBP:115ml/100g)
(ロ)シリカ:デグッサ社製のウルトラシルVN3
(N2SA:175m2/g)
(ハ)シランカップリング剤:デグッサ社製のSi69
(ビス3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
(ニ)プロセスオイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX-140
(アロマオイル)
(ホ)樹脂成分:クレイトン社製のSylvatraxx4401
(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体)
(ヘ)亜鉛華:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
(ト)ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
(チ)老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
(N-1,3-ジメチルブチル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン)
(リ)ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
(ヌ)架橋剤および加硫促進剤
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤-1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ
(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤-2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD
(N,N’-ジフェニルグアニジン)
樹脂成分を除いた各配合材料の配合量(質量部)を表1に示す。そして、樹脂成分の配合量(質量部)は、表2~表4に示す量とした。
次に、得られた混練物に、硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、トレッドゴム組成物を得た。得られたトレッドゴム組成物を用いてトレッドを成形し、他のタイヤ部材と共に貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で10分間プレス加硫して、サイズが、155タイプ(表2)、205タイプ(表3)、245タイプ(表4)の各試験用タイヤを製造した。
(1)試験方法
各試験用タイヤを車輌(国産のFF車、排気量2000cc)の全輪に装着させて、内圧が250kPaとなるように空気を充填した後、湿潤路面のテストコース上を、40km/hおよび120km/hで走行し、走行速度を変えたことによるハンドリング性の変化を、1(大幅な変化を感じる)から5(殆ど変化を感じない)までの5段階で、ドライバーが官能にて評価した。そして、20人のドライバーによる評価の合計点を算出した。
Wet操縦安定指数
=[(試験用タイヤの結果)/(評価基準タイヤの結果)]×100
表2にサイズ155タイプにおける評価結果を、表3にサイズ205タイプにおける評価結果を、表4にサイズ245タイプにおける評価結果を示す。
スチレンブタジエンゴムおよびイソプレン系ゴムをゴム成分として含有すると共に、樹脂成分を含有するゴム組成物によってトレッド部が形成されており、
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量をQ(質量部)とし、
正規リムに組み込まれ、内圧を250kPaとした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)としたとき、
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量Q(質量部)が、25質量部超であり、
下記(式1)および(式2)を満足することを特徴とする空気入りタイヤである。
1600≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4 (式1)
Q/Wt≧0.26 ・・・・・・・・・・・・・・・(式2)
前記ゴム成分100質量部中におけるスチレンブタジエンゴムの量をR1(質量部)、前記イソプレン系ゴムの量をR2(質量部)としたとき、
下記(式3)、(式4)を満足することを特徴とし、本開示(1)に記載の空気入りタイヤである。
R1+R2≧60 ・・・・・・・・・・・・・・・・(式3)
50<R1≦80 ・・・・・・・・・・・・・・・・(式4)
下記式を満足することを特徴とし、本開示(1)または本開示(2)に記載の空気入りタイヤである。
1865≦(Dt2×π/4)/Wt
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量Q(質量部)が、30質量部超であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(3)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
下記(式6)を満足することを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(4)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
Q/Wt<0.35・・・・・・・・・・・・・・・・(式6)
前記スチレンブタジエンゴムの重量平均分子量が、10万以上、200万以下であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(5)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記スチレンブタジエンゴムが、変性溶液重合スチレンブタジエンゴムであることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(6)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記スチレンブタジエンゴム中におけるスチレン含有量が、5質量%以上、25質量%以下であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(7)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記ゴム組成物中におけるスチレン含有量が、1質量%以上、5質量%以下であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(8)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部中に、さらに、ブタジエンゴムを、40質量部以下含有していることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(9)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記樹脂成分が、C5系樹脂、C5-C9系樹脂、C9系樹脂、テルペン系樹脂、テルペン-芳香族化合物系樹脂、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、アルキルフェノール系樹脂の群から選択される樹脂成分であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(10)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して、40質量部以上のシリカを含有していることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(11)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記シリカのBET比表面積が、180m2/g以上、300m2/g以下であることを特徴とし、本開示(12)に記載の空気入りタイヤである。
前記シリカ100質量部に対して、3質量部超、15質量部未満のシランカップリング剤が含有されていることを特徴とし、本開示(12)または本開示(13)に記載の空気入りタイヤである。
扁平率が、40%以上であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(14)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記外径Dt(mm)が、843mm未満であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(15)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
前記断面幅Wt(mm)が、305mm未満であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(16)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
正規リムに組み込み、内圧を250kPaとした際のタイヤの外径をDt(mm)、タイヤの断面高さをHt(mm)としたとき、(Dt-2×Ht)が、430(mm)以上であることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(17)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
正規リムに組み込まれ、内圧を250kPaとした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)、断面高さをHt(mm)としたとき、
タイヤが占める空間の仮想体積V(mm3)と、前記Wtとが、下式を満足することを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(18)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
[(V+1.5×107)/Wt]≦4.02×105
下式を満足することを特徴とし、本開示(19)に記載の空気入りタイヤである。
[(V+2.0×107)/Wt]≦4.02×105
下式を満足することを特徴とし、本開示(20)に記載の空気入りタイヤである。
[(V+2.5×107)/Wt]≦4.02×105
乗用車用空気入りタイヤであることを特徴とし、本開示(1)ないし本開示(21)のいずれかとの任意の組合せの空気入りタイヤである。
Claims (22)
- スチレンブタジエンゴムおよびイソプレン系ゴムをゴム成分として含有すると共に、樹脂成分を含有するゴム組成物によってトレッド部が形成されており、
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量をQ(質量部)とし、
正規リムに組み込まれ、内圧を250kPaとした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)としたとき、
前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量Q(質量部)が、25質量部超であり、
下記(式1)および(式2)を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
1600≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4 (式1)
Q/Wt≧0.26 ・・・・・・・・・・・・・・(式2) - 前記ゴム成分100質量部中におけるスチレンブタジエンゴムの量をR1(質量部)、前記イソプレン系ゴムの量をR2(質量部)としたとき、
下記(式3)、(式4)を満足することを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
R1+R2≧60 ・・・・・・・・・・・・・・・・(式3)
50<R1≦80 ・・・・・・・・・・・・・・・・(式4) - 下記式を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ。
1865≦(Dt2×π/4)/Wt - 前記ゴム成分100質量部に対する前記樹脂成分の含有量Q(質量部)が、30質量部超であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 下記(式6)を満足することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
Q/Wt<0.35・・・・・・・・・・・・・・・・(式6) - 前記スチレンブタジエンゴムの重量平均分子量が、10万以上、200万以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記スチレンブタジエンゴムが、変性溶液重合スチレンブタジエンゴムであることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記スチレンブタジエンゴム中におけるスチレン含有量が、5質量%以上、25質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物中におけるスチレン含有量が、1質量%以上、5質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部中に、さらに、ブタジエンゴムを、40質量部以下含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記樹脂成分が、C5系樹脂、C5-C9系樹脂、C9系樹脂、テルペン系樹脂、テルペン-芳香族化合物系樹脂、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、アルキルフェノール系樹脂の群から選択される樹脂成分であることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して、40質量部以上のシリカを含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記シリカのBET比表面積が、180m2/g以上、300m2/g以下であることを特徴とする請求項12に記載の空気入りタイヤ。
- 前記シリカ100質量部に対して、3質量部超、15質量部未満のシランカップリング剤が含有されていることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の空気入りタイヤ。
- 扁平率が、40%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記外径Dt(mm)が、843mm未満であることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記断面幅Wt(mm)が、305mm未満であることを特徴とする請求項1ないし請求項16のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 正規リムに組み込み、内圧を250kPaとした際のタイヤの外径をDt(mm)、タイヤの断面高さをHt(mm)としたとき、(Dt-2×Ht)が、430(mm)以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 正規リムに組み込まれ、内圧を250kPaとした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)、断面高さをHt(mm)としたとき、
タイヤが占める空間の仮想体積V(mm3)と、前記Wtとが、下式を満足することを特徴とする請求項1ないし請求項18のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
[(V+1.5×107)/Wt]≦4.02×105 - 下式を満足することを特徴とする請求項19に記載の空気入りタイヤ。
[(V+2.0×107)/Wt]≦4.02×105 - 下式を満足することを特徴とする請求項20に記載の空気入りタイヤ。
[(V+2.5×107)/Wt]≦4.02×105 - 乗用車用空気入りタイヤであることを特徴とする請求項1ないし請求項21のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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