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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen
einem Mikroskopobjektiv und einem Mikroskoptisch. Im Besonderen
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen
einem Mikroskopobjektiv und einem Mikroskoptisch mit einem um eine Achse
drehbaren Excenter, der mit dem Mikroskoptisch oder dem Objektiv
in Wirkzusammenhang steht. Ferner ist mindestens ein mit der Achse
verbundener Betätigungsknopf
vorgesehen.
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Das
U.S. Patent 3,997,239 offenbart ein Mikroskop, das aus schalenförmigen Teilen
zusammengesetzt ist. Der Mikroskoptisch ist an einem Arm befestigt
und kann über
eine Excenterscheibe in Richtung der optischen Achse des Mikroskops
verfahren werden. Eine künstliche
Beleuchtung für
die Objekte auf dem Mikroskoptisch ist nicht vorgesehen. Ebenso ist
keine Feinverstellung des Mikroskoptisches offenbart.
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Das
U.S.-Patent 4,361,377 beschreibt ebenfalls ein tragbares und kompaktes
Mikroskop, das am Gehäuse
mit einer Vielzahl an Einstellelementen versehen ist. Durch einen
Schlitz im Gehäuse
wird die zu untersuchende Probe eingeführt. Die Beleuchtung erfolgt über mindestens
eine herkömmliche
Glühlampe,
die mit einer Batterie zur Stromversorgung verbindbar ist. Ein verstellbarer
Mikroskoptisch ist nicht vorgesehen.
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Die
deutschen Patentanmeldungen
DE 102 46 277 A1 und
DE 102 46 275 A1 offenbaren
ein Mikroskop dessen Stativ aus möglicht wenig Schalenteilen
aufgebaut ist. Hinzu kommt, dass das Mikroskop am Stativ einen Einstellknopf
für den
Fokus aufweist. Des Weiteren besitzt das Mikroskop gegenüber der
Höhe des
Stativs eine schmale Bauweise und die Zahl der Bedienelemente ist
auf ein Minimum reduziert. Das Mikroskop besitzt wenig Ecken und
Kanten, so dass die Gefahr einer Beschädigung erheblich reduziert
ist. Dennoch ist das Mikroskop mit keiner Verstelleinrichtung des
Mikroskoptisches versehen, das eine Fein- und Grobverstellung des
Mikroskoptisches ermöglicht.
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Das
Mikroskop „Leitz
HM" offenbart bereits eine
Grob- und Feinfokusverstellung mit einem einteiligen Bedienknopf.
Die Grob- und Feinfokusverstellung wird durch mehrere Getriebeelemente
realisiert. Von einer kostengünstigen
Lösung
kann hiervon nicht die Rede sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Veränderung
des Abstandes zwischen einem Mikroskopobjektiv und einem Mikroskoptisch
eines kostengünstigen
Mikroskops zu schaffen, die einfach herzustellen ist und ein Minimum
an beweglichen Teilen aufweist.
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Die
objektive Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Veränderung
des Abstandes zwischen einem Mikroskopobjektiv und einem Mikroskoptisch gelöst, die
die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Veränderung
des Abstandes zwischen einem Mikroskopobjektiv und einem Mikroskoptisch einen
um eine Achse drehbaren Excenter umfasst. Der Excenter steht mit
dem Mikroskoptisch oder dem Mikroskopobjektiv in Wirkzusammenhang
und besitzt mindestens einen mit der Achse verbundenen Bedienknopf.
Der Excenter ist derart ausgebildet, dass mit dem Excenter und einem
einteiligen Betätigungsknopf
eine Fein- und Grobabstandsverstellung des Mikroskoptisches ausführbar ist.
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Der
Excenter ist aus einem ersten Excenter und einem zweiten Excenter
aufgebaut. Über
den ersten Excenter ist die Grobabstandsverstellung ausführbar und über den
zweiten Excenter ist die Feinabstandsverstellung ausführbar. Dabei
steht lediglich der erste Excenter mit dem Mikroskoptisch in Wirkzusammenhang.
Der erste Excenter hat eine exzentrische Bohrung ausgebildet, in
der der zweite Excenter drehbar eingesetzt ist.
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Am
zweiten Excenter ist eine Nase ausgebildet, die mit zwei Anschlägen zusammenwirkt,
die am ersten Excenter vorgesehen sind.
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Der
erste Excenter besitzt eine größere Exzentrizität als der
zweite Excenter. Das Verhältnis
der Exzentrizität
des ersten Excenters zur Exzentrizität des zweiten Excenters liegt
zwischen 10 und 25. Die Anlage der Nase des zweiten Excenters an
einem der Anschläge
des ersten Excenters bewirkt eine Grobabstandsverstellung des Mikroskoptisches.
Die Bewegung der Nase des zweiten Excenters zwischen den Anschlägen des
ersten Excenters bewirkt eine Feinabstandsverstellung des Mikroskoptisches.
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Der
Mikroskoptisch besteht aus einem Probenauflageteil, einem Führungsteil
und einem Boden. Der erste Excenter ist dabei so angeordnet, dass
dessen Umfang gegen den Boden des Mikroskoptisches drückt.
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Der
erste Excenter und der zweite Excenter sind drehbar auf einer gemeinsamen
Achse gehaltert. Die Achse selbst ist in einem Montageblock eingesetzt.
Ein mit dem Montageblock verbundenes Drückstück wirkt auf eine Seitenfläche des
ersten Excenters ein. Das Drückstück verhindert
eine Rotation des ersten Excenters, wenn eine Rotation des zweiten
Excenters eine Feinverstellung bewirkt. Eine Kraft F ist vorgesehen,
die eine innere Umfangsfläche
des ersten Excenters immer gegen eine äußere Umfangsfläche des
zweiten Excenters drückt.
Das Führungsteil
des Mikroskoptisches gleitet in der durch einer Gehäuseschale
definierten Freisparung.
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Wirkt
der Excenter mit dem Mikroskoptisch zusammen, dann spricht man von
einer Grob- und einer Feinhöhenverstellung
des Mikroskoptisches relativ zu dem in der Arbeitsposition befindlichen
Objektiv. Wirkt der Excenter mit dem Mikroskopobjektiv zusammen,
dann spricht man von einer Grob- und einer Feinabstandsänderung
des Mikroskopobjektivs relativ zum Mikroskoptisch.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
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In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt
und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht des Mikroskops, das die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Höhenverstellung
umfasst;
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2 eine
perspektivische Innenansicht einer Gehäuseschale, in der die einzelnen
Bauteile des Mikroskops eingesetzt sind;
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3 einen
Querschnitt des Mikroskoptisches, um einen Einblick in das Innere
des Mikroskoptisches zu erlangen;
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4 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Höhenverstellung für den Mikroskoptisch;
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5a eine
schematische Darstellung des Funktionsprinzips der Höhenverstellung
für einen
Mikroskoptisch;
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5b eine
schematische Darstellung der Stellung des ersten Excenters und des
zweiten Excenters, die eine Höhenverstellung
wirkt; und
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5c eine
schematische Darstellung des ersten Excenters und des zweiten Excenters,
die eine Feinverstellung bewirkt.
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In 1 ist
das Mikroskop 2 perspektivisch dargestellt. Das Mikroskop 2 umfasst
ein Stativ 4, an dem ein Okularrohr 6, mindestens
ein Objektiv 8 und ein in der Höhe verstellbarer Mikroskoptisch 10 vorgesehen
sind. In der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist am Mikroskop 2 ein Revolver 9 vorgesehen,
der mehrere Objektive tragen kann. Durch den Revolver 9 kann
das jeweils vom Benutzer gewünschte
Objektiv 8 in eine vom Mikroskop 2 definierte
optische Achse 11 verbracht werden. In das Okularrohr 6 ist
ein Okular 7 eingesetzt. Ferner ist mindestens auf einer
Seite des Stativs 4 ein Verstellknopf 12 vorgesehen,
mit dem der Mikroskoptisch 10 in der Höhe relativ zum Objektiv 8 in
Richtung der optischen Achse 11 verstellt werden kann.
Ebenso ist an einer Seite des Stativs 4 eine Freisparung 14 vorgesehen,
durch die ein Potentiometerrad 13 hindurch greift. Über das
Potentiometerrad 13 kann der Benutzer die Helligkeit einer
im Stativ vorgesehenen Lichtquelle regeln. Das Stativ 4 des
Mikroskops 2 ist aus einer ersten Gehäuseschale 15, einer
zweiten Gehäuseschale 16 und
einem Bodenelement 17 aufgebaut.
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2 zeigt
eine perspektivische Innenansicht einer Gehäuseschale 15 des Stativs 4 des
Mikroskops 2. An der Gehäuseschale 15 ist der
Mikroskoprevolver 9 drehbar angeordnet, mit dem jeweils eins
von mehreren Objektiven 8 in eine durch das Mikroskop definierte
optische Achse 11 verbracht werden können. Oberhalb des Objektivrevolvers 9 ist
ein Prismenstuhl 20 vorgesehen. Der Prismenstuhl 20 trägt ein Prisma 21,
das die optische Achse 11 entsprechend in das Okular 7 umlenkt.
Die erste Gehäuseschale 15 trägt ebenfalls
den Mikroskoptisch 10. Der Mikroskoptisch 10 ist
in einer Führungshülse 22 geführt, so
dass er in eine Richtung entlang der optischen Achse 11 verstellbar
ist. Über
einen Sicherungsstift 23 wird gewährleistet, dass die Bewegung des
Mikroskoptisches 10 entlang der optischen Achse 11 begrenzt
ist und dass sogleich eine entsprechende Längsführung zur Verfügung gestellt
wird. Unterhalb der Führungshülse 22 für den Mikroskoptisch 10 ist
ein Montageblock 24 vorgesehen. Der Montageblock trägt mindestens
einen Betätigungsknopf 25,
der auf einer durch den Montageblock 24 verlaufenden Achse 26 angeordnet
ist. Ferner ist auf der Achse 26 ein Excenter 30 angeordnet, über den der
Mikroskoptisch in der Höhe,
also in Richtung der optischen Achse 11, verstellbar ist.
Ebenso ist im unteren Bereich des Excenters 30 ein Endschalter 27 vorgesehen,
der die Stromversorgung zu einer Beleuchtungsquelle (siehe 3)
unterbricht, wenn der Mikroskoptisch 10 abgesenkt ist.
Ebenso ist in der Gehäuseschale 15 ein
Potentiometer 32 vorgesehen, mit dem die Helligkeit der
Beleuchtungsquelle eingestellt werden kann. Das Potentiometer wird über ein
entsprechendes Rändelrad
von außerhalb der
Gehäuseschale 15 bedient.
Innerhalb der Gehäuseschale 15 sind
Halteelemente 34 für
einen Batteriehalter 35 ausgebildet. Wie bereits erwähnt, dient die
Batterie 35 zur Stromversorgung für die Lichtquelle, die im Mikroskop
vorgesehen ist.
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Der
Mikroskoptisch 10 ist im Detail in 3 dargestellt.
Der Mikroskoptisch 10 bildet eine Einheit und ist aus einem
Probenauflageteil 38 und einem zylinderförmigen Führungsteil 40 ausgebildet.
Das zylinderförmige Führungsteil 40 ist
an einer Seite durch einen Boden 42 und an der anderen
Seite durch das Probenauflageteil 38 verschlossen. In das zylinderförmige Führungsteil 40 ist
ein Halter für
ein Beleuchtungsmodul 39 eingesetzt. Das Beleuchtungsmodul 39 kann
die Elektronik und Lichtquelle umfassen. Als besonders vorteilhaft
hat sich die Verwendung einer LED als Lichtquelle herausgestellt. Das
Probenauflageteil 38, das zylinderförmige Führungsteil 40 und
der Boden 42 bilden eine Einheit. Dies gewährleistet
eine einfache und preiswerte Endmontage des gesamten Mikroskops 2.
Im Probenauflageteil 38 ist ein transparentes Element 38a vorgesehen.
Das transparente Element 38a ermöglicht den Durchtritt des vom
Beleuchtungsmodul 39 erzeugten Lichts. Hinzu kommt, dass
das transparentes Element 38a (Streuscheibe) ferner als
Schutz vor äußeren Einwirkungen
dient. Das Beleuchtungsmodul 39 dient zur Erzeugung von
weißem
Licht. Das weiße
Licht wird von mindestens einer Leuchtdiode 39a ausgesendet,
die auf dem Beleuchtungsmodul 39 angebracht ist. Die Streuscheibe
sorgt für
eine gleichmäßige Verteilung
der Beleuchtung. Das Beleuchtungsmodul 39 liegt an der
unteren umlaufenden Stufe 40b des Führungsteils 40 an.
Ebenso hat das Führungsteil 40 an
dem dem Boden 42 gegenüberliegenden
Ende ein Stufe 40a ausgebildet, die zum Verbinden des Probenauflageteils 38 mit
dem Führungsteil 40 dient.
Am Boden des Führungsteils 40 ist
eine Feder 43 vorgesehen, die für eine Rückstellkraft des Mikroskoptisches 10 sorgt.
Es ist selbstverständlich,
dass eine entsprechende Feder am Mikroskopobjektiv oder dem Mikroskoprevolver
vorgesehen sein muss, wenn die Veränderung des Abstandes zwischen
dem Mikroskoptisch und dem Mikroskopobjektiv durch eine alleinige
Bewegung des Mikroskopobjektivs oder des Mikroskoprevolvers entlang
der optischen Achse erfolgt. Am Boden 42 des Führungsteils 40 ist
ferner ein Gleitplättchen 44 vorgesehen,
das die Reibung zwischen dem Excenter 50 und dem Boden 42 reduziert.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Höhenverstellung
für den
Mikroskoptisch 10. Die Vorrichtung zur Höhenverstellung
umfasst ein Befestigungsmodul 24, das in der Gehäuseschale 15 befestigt
wird. Das Befestigungsmodul 24 trägt eine Achse 26,
die zu beiden Seiten des Befestigungsmoduls 24 jeweils
einen Betätigungsknopf 25 trägt. Über den
Betätigungsknopf 25 ist
die Achse 26 drehbar. Das Befestigungsmodul 24 ist
U-förmig
ausgebildet und trägt
im offenen Teil des Us einen Excenter 50. Der Excenter 50 hat
eine Außenfläche 51 ausgebildet,
die mit dem Boden 42 des Mikroskoptisches 10 in
Wirkzusammenhang beziehungsweise Kontakt ist. Der Excenter 50 besteht
aus einem ersten Excenter 501 und
einem zweiten Excenter 502 . Sowohl
der erste Excenter 501 als auch
der zweite Excenter 502 sind auf
der Achse 26 angeordnet. Am ersten Excenter 501 ist ein erster Anschlag 52 und
ein zweiter Anschlag 53 ausgebildet. Der erste Anschlag 52 und
der zweite Anschlag 53 wirken mit einer Nase 54 zusammen,
die am zweiten Excenter 502 ausgebildet
ist. Ebenso ist am Befestigungsmodul 24 ein verstellbares
Druckelement 56 vorgesehen, das auf den ersten Excenter 501 drückt.
Das Druckelement 56 hat die Funktion, die Drehbewegung
des ersten Excenters 501 in beide
Richtungen zu begrenzen. Dadurch bewirk die Drehung des zweiten
Excenters 502 lediglich eine Hubkraft
auf den ersten Excenters 501 und
somit die Feinhöhenverstellung
des Mikroskoptisches 10. Mit dem ersten Excenter 501 kann die Grobverstellung des Mikroskoptisches 10 durchgeführt werden.
Durch eine Drehbewegung des zweiten Excenters 502 kann
die Feinverstellung des Mikroskoptisches 10 durchgeführt werden.
Wenn die Nase 54 des zweiten Excenters 502 an
einem der Anschläge 52 oder 53 des
ersten Excenters 501 anliegt und die
Betätigungsknöpfe 25 gedreht
werden, erfolgt die Grobabstandsverstellung des Mikroskoptisches 10. Wenn
sich die Nase 54 des zweiten Excenters 502 frei
zwischen den beiden Anschlägen 52 und 53 des ersten
Excenters 501 bewegen kann, erfolgt
die Feinhöhenverstellung
des Mikroskoptisches 10.
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5a zeigt
den Excenter 50 in Wirkzusammenhang mit dem Boden 42 des
Mikroskoptisches 10. 5a ist
dabei eine Darstellung des Mikroskoptisches in der abgesenkten Position.
Der erste Excenter 501 besitzt
eine Umfangsfläche 51,
die ständig,
unabhängig
von der Position des Mikroskoptisches mit dem Boden 42 des
Mikroskoptisches in Kontakt ist. Der erste Excenter 501 hat eine Bohrung 55 ausgebildet,
in die der zweite Excenter 502 eingesetzt
ist. Der zweite Excenter 502 hat
eine Nase 54 ausgebildet, die sich zwischen einem ersten
Anschlag 52 und einem zweiten Anschlag 53 bewegen kann.
Der erste Anschlag 52 und der zweite Anschlag 53 sind
an einer Seitenfläche 60 des
ersten Excenters 501 ausgebildet.
Der Mikroskoptisch ist dabei durch eine Kraft F derart gegenüber dem
Excenter 50 vorgespannt, dass der Excenter 50 mit
seiner Umfangsfläche 51 ständig am
Boden 42 des Mikroskoptisches anliegt.
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5b zeigt
die Situation bei der durch eine Drehung des Excenters 50 eine
maximale Höhenverstellung 70 eingestellt
worden ist. Die maximale Höhenverstellung 70 wird
durch die Grobabstandsverstellung bewirkt. Zu Beginn der Grobabstandsverstellung
legt die Nase 54 des zweiten Excenters 502 an einem
der Anschläge 52 oder 53 des
ersten Excenters 501 an. Durch
eine weitere Drehung dreht sich der erste Excenter 501 um die Achse 26. Die maximale
durch den ersten Excenter 501 bewirkte
Grobabstandsverstellung wird durch den Grad der Exzentrizität des ersten
Excenters 501 bestimmt.
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5c zeigt
eine maximale Höhenverstellung 72 durch
die Feinhöhenverstellung.
Die Feinhöhenverstellung
wird durch die Bewegung der Nase 54 des zweiten Excenters 502 zwischen den Anschlägen 52 und 53 bewirkt.
Bewegt sich die Nase 54 zwischen den beiden Anschlägen 52 und 53,
so verhindert das Druckstück 56 (siehe 4)
eine Rotation des ersten Excenters 501 .
Da der erste Excenter 501 durch
die Kraft F immer leicht gegen den zweiten Excenter 502 gedrückt wird, ergibt sich somit
die relative kleine Höhenverstellung 72,
die ihrerseits spielfrei ausgeführt werden
kann.
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Nachfolgend
wird die Bemaßung
der Vorrichtung zur Höhenverstellung
offenbart. Es ist jedoch für einen
Fachmann selbstverständlich,
dass dies lediglich ein spezielles Ausführungsbeispiel darstellt, und dass
jegliche Änderungen
im herkömmlichen
Wissen des Fachmanns liegen. Wählt
man die Exzentrizität des
ersten Excenters 501 auf 1,8 mm,
so stellt sich bei einer Fertigungstoleranz von zum Beispiel +/– 0,1 mm
eine maximale Stellempfindlichkeit von ca. 0,033 mm/Grad ein. Damit
kann zum Beispiel bei einem vielfach vergrößernden Objektiv, wie z.B.
mit einem 4 × und
10 × Objektiv,
problemlos fokussiert werden. Nach einer Drehung des ersten Excenters 501 um 180° ist ein maximaler Hub von 3,6
mm +/– 0,2
mm möglich.
Bei einem sinnvollen Arbeitsbereich beziehungsweise Drehbereich des
ersten Excenters 501 von 0 bis
143° ergibt
sich eine Höhenverstellung 70 von
mindestens 3 mm. Beim Fokussieren mit einem 40-fach vergrößernden
Objektiv ist zu bedenken, dass der Benutzer sehr schnell mit dem
ersten Excenter 501 (beziehungsweise
Grobabstandsverstellung) aus der Schärfentiefe um schätzungsweise
ca. 5° herausfahren
kann. Die Hubdifferenz, die bei den 5° entsteht, soll nun mit dem
zweiten Excenter 502 zurückgefahren
werden können,
um ein bequemes Scharfstellen zu erhalten. Damit dieses bequeme Scharfstellen
erreicht wird, wird die Nase 54 des zweiten Excenters 502 zwischen den Anschlägen 52 und 53 bewegt.
Dies ist mit dem Pfeil A in 5c angedeutet.
Mit dem zweiten Excenter 502 müssen also im
ungünstigsten
Fall etwa 0,165 mm verfahren werden können. Erreicht wird dies, wenn
die Exzentrizität ca.
0,140 mm beträgt
und der Arbeitsbereich von 46° bis
136° festgelegt
wird. Die maximale Stellempfindlichkeit mit dem zweiten Excenter 502 beträgt dann ca. 2,3 μm/Grad. Die
Höhenverstellung 70 durch
den ersten Excenter 501 und die
Höhenverstellung 72 durch
den zweiten Excenter 502 addieren
sich zu einem Gesamthub von ca. 3,2 mm.