DE1646767A1 - Annular magnetic core and process for its manufacture - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. ΗΌ^η·Τ AUuDipl.-Ing. ΗΌ ^η · Τ AUu

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Anmeldung vorn« 23. März 1965 ,—*-""*"*^P^ ^PHN'Registration in front of «March 23, 1965, - * -""*" * ^P ^ ^PHN '

"Ringförmiger Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung¹·"Annular magnetic core and process for its manufacture ¹ ·

Die Erfirdung betrifft einen ringförmigen Magnetkern zur Verwendung in magnetischen Speichern und ein Verfahren zur Herateilung eines solchen Magnetkernes.The invention relates to an annular magnetic core for use in magnetic memories and a method for dividing such a magnetic core.

Bekanntlich fir.den magnetische Speicher gegenwärtig allgemein Anwendung in elektronischen Rechenmaschiren. Dabei besteht aas Bestreben nach möglichst geringen Abmessungen der Magnetkerne (siehe z.B. W,K. Westmijze, "Eigenschaften und Anwendungen vnn Magnetkernen ir. der Messwertverarbeitung", Elektrotechnische Zeitschrift - A, Band 81, Nr. 22, Seiten 779-783, insbesondere Seite 781, 24. Oktober 1964, und Q.W. Simkens, "The State of the Art of Magnetic Memories¹⁴, Journal of Applied Physics, Zusatz zum Band 23, Nr.. 3» Seiten 1020-1024, insbesondere Seite 1020, März 1962). Die Erfindung bezieht sich auch auf ringförmige Magnetkerne mit einem kleineren Auasendurchmesser als 0,9 mm, einem Innendurchmesser wenigstens gleich der Hälfte des Ausaendurchmessers und einjer Höhe von 0,2 - 0,3 nim.It is known that magnetic memories are currently used in general in electronic computing machines. There is a desire to keep the magnetic cores as small as possible (see, for example, W, K. Westmijze, "Properties and Applications of Magnetic Cores ir 781, October 24, 1964, and QW Simkens, "The State of the Art of Magnetic Memories ¹⁴ , Journal of Applied Physics, Addendum to Volume 23, No. 3" pages 1020-1024, especially page 1020, March 1962). The invention also relates to ring-shaped magnetic cores with an outer diameter smaller than 0.9 mm, an inner diameter at least equal to half the outer diameter and a height of 0.2-0.3 nm.

Die Erfindung betrifft insbesondere Ferritkerne mit Eigenschaften, welche sie besonders zur Verwendung in groasen Speichern geeignet machen (unter einem "grossen" Speicher ist hier ein Speicher mit wenigstens 1 Million Kernen zu verstehen), die nach einem sogenannten "Wort-organisierten" System arbeiten, bei dem die Information in Koinzidenz eingeschrieben wird,The invention relates in particular to ferrite cores having properties which make them particularly suitable for use in industrial environments Make saving suitable (under a "large" memory is to understand here a memory with at least 1 million cores), which work according to a so-called "word-organized" system, in which the information is written in coincidence,

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jedoch das Auslesen mittels nur eines Impulses auf einer bestimmten Zeile erfolgt. Bisher wurden hierfür sogenannte "Trommelspeicher¹¹ verwendet. Diese sind aber gegenüber Kernenapeichern um einen Paktor 100 langsamer.however, the reading takes place by means of only one pulse on a certain line. So-called "drum ^{stores 11" have been} used for this up to now. However, these are slower by a factor of 100 compared to core stackers.

Aus dem Vorhergehenden ist einleuchtend, dass, wenn aus dem soeben erwähnten Grunde ein Kernenspeicher verwendet werden soll, die Herstellungskosten der Kerne niedrig liegen müssen wegen der beträchtlichen Zahl von für.den Aufbau eines Speichers erforderlichen Kernen. Dies darf aber nicht auf Kosten der Güte der dynamischen Kennlinien (Impulskennlinien) der Speicherkerne erfolgen. Sie werden daher stets der Anforderung entsprechen müssen, dads ein grosser Unterschied zwischen dem Maximalwert, uV1, des ungestörten 1-Signals und dem Maximalwert, d\/z, dee gestörten O-Signals besteht (bekanntlich sind bei einem guten Speicherelement der Wert uVi und der Wert r/1, das ist der Maximalwert des gestörten 1-Signals, nur wenig voneinander verschieden).From the foregoing it is evident that if, for the reason just mentioned, a core memory is to be used, the manufacturing cost of the cores must be low because of the considerable number of Cores required for building a memory. this but must not be at the expense of the quality of the dynamic characteristics (pulse characteristics) of the storage cores. she will therefore always have to meet the requirement, dads a big difference between the maximum value, uV1, of the undisturbed 1-signal and the maximum value, d \ / z, dee disturbed There is a 0 signal (as is well known, with a good memory element the value uVi and the value r / 1, that is the maximum value of the disturbed 1-signal, only slightly different from each other).

Um die Kosten der Apparatur möglichst niedrig zu halten, müssen zum Steuern der Speicher Schaltkerne benutzt werden, die ihrerseits wieder von billigen Transistoren gesteuert werden. Dies bringt es mit sich, dass man bei der Wahl des Steuerstromes der Speicherkerne in der Praxis etwa an ein Maximum von etwa 200 mA. gebunden ist. Um unter diesen Verhältnissen, ohne Verwendung besonders teurer Leseverstärker, •dennoch einen deutlichen Unterschied zwischen dem obenerwähnten 1-Signal und dem obenerwähnten O-Signal wahrnehmen zu können, muss an die betreffenden Speicherkerne die susätz- In order to keep the cost of the apparatus as low as possible, switching cores must be used to control the memory, which in turn are controlled by cheap transistors. This means that when choosing the control current for the memory cores, in practice a maximum of about 200 mA is required. is bound. In order to be able to perceive a clear difference between the above-mentioned 1-signal and the above-mentioned 0-signal under these conditions, without using particularly expensive sense amplifiers, the additional memory cores must be

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liehe Anforderung gestellt werden, dass die Ausgangsspannung des 1-Signals wenigstens 18 mV beträgt.borrowed requirement that the output voltage of the 1 signal is at least 18 mV.

Die Erfindung schafft.eine neue Klasse von Ferritkernen, die sich durch besonders niedrige Herstellungskosten auszeichnen und weiterhin folgenden Bedingungen entsprechen: uV1 J^ 13 mVThe invention creates a new class of ferrite cores, which are characterized by particularly low production costs and continue to meet the following conditions: uV1 J ^ 13 mV

TT~ S>' 5 (bei einem Störverhältnis von 0,55 und einer Anstiegzeit "^* von 0,2 Mikrosekunde). TT ~ S>'5 (with an interference ratio of 0.55 and a rise time "^ * of 0.2 microseconds).

Unter der Anstiegzeit, ?^_r, wird hier das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten verstanden, in denen der Steuerstrom eine Stärke von 10?», bzw. SQfi seines Maximalwertes erreicht. In diesem Zeitintervall nimmt die Stärke des Steuerstromes in nahezu linearem Verhältnis mit der Zeit-zu.The rise time,? ^ _R , is understood here to be the time interval between the times at which the control current reaches a strength of 10? », Or SQfi of its maximum value. In this time interval, the strength of the control current increases in an almost linear relationship with time.

Die Messungen der dynamischen Kennlinien der vorliegenden Ferritkerne wurden stets bei 4O⁰C durchgeführt; diese Temperatur ist unter den gegebenen Verhältnissen als Messtemperatur aus praktischen Gründen am meisten vorzuziehen.The measurements of the dynamic characteristics of the ferrite cores present were always at 4O ⁰ C; this temperature is most preferable as the measuring temperature under the given conditions for practical reasons.

Die Magnetkerne nach der Erfindung können wie folgt hergestellt werden. Ein Ausgangsgemisch feinverteiler Oxyde von Eisen, Mangan, Kupfer und Zink (diese Oxyde können völlig oder teilweia-e durch eine gleichwertige Menge einer oder mehreren Verbindungen desselben Metalles ersetzt werden, die bei starker Erhitzung in das betreffende Oxyd übergehen), wobei in diesem Ausgangsgemisch die relativen Mengen an Eisen .(umgerechnet auf Fe₂O,), Mangan (umgerechnet auf MnO), Kupfer (umgerechnet auf CuO) und Zink (umgerechnet auf ZnO)The magnetic cores according to the invention can be manufactured as follows. A starting mixture of finely divided oxides of iron, manganese, copper and zinc (these oxides can be completely or partially replaced by an equivalent amount of one or more compounds of the same metal, which are converted into the oxide in question when heated up) relative amounts of iron (converted to Fe ₂ O,), manganese (converted to MnO), copper (converted to CuO) and zinc (converted to ZnO)

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-4- PHN. 171-4- PHN. 171

39-41 Mol.* Fe₂O₃ 39-41 moles. * Fe ₂ O ₃

49-51 Mol.* MnC49-51 moles. * MnC

4 - 6 Mol.* CuO4-6 moles. * CuO

und 4-6 Mol.* ZnOand 4-6 moles. * ZnO

betragen, wird durch Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 600⁰C und 700⁰C vrrgesintert. Das Vorsinterprrdukt wird anschliessend pulverisiert und dann mit Hilfe eines organischen Bindemittels granuliert. Aus dem Granulat wird darauf durch Sieben eine Fraktion mit einer KorngrÖsse zwischen 50 und 120 Mikron abgesondert. Aus dieser Fraktion werden dann Ringe gepresst, die innerhalb von 60 Sekunden an Luft oder einem Luftsauerstoffgemisch auf einer Unterlage aus hcchschmelzendem Metall oder einer hochschmelzenden Metallegierung (z.B. Platin, Rhodium, Iridium oder einer Legierung von wenigstens zwei dieser Metalle) auf eine Temperatur von 1350-137O⁰C erhitzt werden. Die so erhitzten Ringe werden anschliessend mit einer Geschwindigkeit von höchstens 30°C/Min. auf eine Temperatur von 93O-975°C abgekühlt und schliesslich in Luft von Zimmertemperatur abgeschreckt.is vrrsintered by heating to a temperature between 600 ⁰ C and 700 ^{0 C.} The pre-sintered product is then pulverized and then granulated with the aid of an organic binder. A fraction with a particle size between 50 and 120 microns is then separated from the granulate by sieving. Rings are then pressed from this fraction, which within 60 seconds in air or an air-oxygen mixture on a base made of high-melting metal or a high-melting metal alloy (e.g. platinum, rhodium, iridium or an alloy of at least two of these metals) to a temperature of 1350- 137O ⁰ C are heated. The rings heated in this way are then at a rate of no more than 30 ° C / min. cooled to a temperature of 930-975 ° C. and finally quenched in air at room temperature.

Das nachfolgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung,
BEISPIEL:The following example serves to explain the invention,
EXAMPLE :

Ein feinverteiltes Gemisch von 5 Mol.* CuO, 5 Mol.* ZnO, 55 Mol.* MnC und 40 Mol.* Ρβο^Ι wurde zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 625⁰C vorgesintert und dann abgekühlt und pulverisiert. 100 Gramm des Pulvers wurden in einem ._u"j\ erA finely divided mixture of 5 Mol. * CuO, 5 mol. * ZnO, 55 mol. * MnC and 40 mol. * ^ Ρβο Ι was pre-sintered for two hours at a temperature of 625 ⁰ C and then cooled and pulverized. 100 grams of the powder were in one. _u "j \ er

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mit 50 ecm einer 6#-Lösung von Polyvinylalkohol im Wasser zu einem Brei gerührt. Dieser Brei wurde bei 80°C auf ein Gewicht von 110—118 g. eingedampft. Die so entstandene trockne Masse wurde pulverisiert und durch mehrere Siebe mit stets kleineren Maschenweiten, nämlich nacheinander 600, 200, 100 und 75 Mikron, gesiebt. Die Fraktion 100-75 Mikron wurde 16 Stunden lang bei 80⁰C getrocknet und auf zwei Sieben mit Maschenweiten v<"»n 100 bzw. 75 Mikron nachgesiebt. Das durch das letzte Sieb gelaufene Material wurde zu Ringen mit einer Pressdichte von etwa 2,.7 g/ccm gepresst. Der Aussendurchmesser der Ringe betrug O_t97 mm, der Innendurchmesser 0,61 mm und die Höhe 0,3 mm. Die Ringe wurden in Luft auf einer aus einer Platin-Rhodium-Legierung bestehenden Sinterunterlage wie folgt behandelt. Sie wurden mit solcher Geschwindigkeit in den Ofen eingeschoben, dass sie in 45 Sekunden die heisseste Ofenzone erreichten. Die Temperatur in dieser Zone betrug 1365°C. Nachdem sie 10 Minuten lang dieser Temperatur ausgesetzt gewesen waren, wurden sie innerhalb und mit dem Ofea d.h. mit einer Geschwindigkeit von etwa 14°C/Min. auf eime Temperatur von 955°C abgekühlt und schiiesslieh in Luft vo» Zimmertemperatur abgeschreckt. Die Abmessungen der Rimge waren dann: Aussendurchmesser 0,81 mm, Innendurchmesser 0,50 mm und Höhe 0,24 mm.stirred to a paste with 50 ecm of a 6 # solution of polyvinyl alcohol in water. This slurry was aged at 80 ° C to a weight of 110-118 g. evaporated. The resulting dry mass was pulverized and sieved through several sieves with smaller and smaller mesh sizes, namely one after the other 600, 200, 100 and 75 microns. The fraction 100-75 microns was rescreened for 16 hours at 80 ⁰ C and dried on two sieves with mesh sizes v <"» n 100 and 75 microns. The passed through the last sieve material, into rings with a press density of about 2 .7 g / ccm pressed. The outer diameter of the rings was O _t 97 mm, the inner diameter 0.61 mm and the height 0.3 mm. The rings were treated in air on a sintered base made of a platinum-rhodium alloy as follows They were pushed into the oven at such a speed that they reached the hottest oven zone in 45 seconds The temperature in this zone was 1365 ° C. After being exposed to this temperature for 10 minutes, they were heated inside and with the oven Cooled at a rate of about 14 ° C./min. to a temperature of 955 ° C. and finally quenched in air from room temperature The dimensions of the rim were then: outer diameter 0.81 mm, inner diameter 0.50 mm and Height 0.24 mm.

Zum Messen der Impulskennlinien wurde ein Steuerstrom mit einer Stärke von V)O mA angewendet. Das Störverhältnis betrug 0,55» die Messtemperatur 40⁰C und die Anstiegzeit_f t 0,2 Mikrosekunde. Die Mesaergebnisse waren wie folgt:A control current with a strength of V) O mA was used to measure the pulse characteristics. The interference ratio was 0.55 ", the measurement temperature is 40 ⁰ C and the rise time t _f 0.2 microsecond. The mesa results were as follows:

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-6- PHN. 171-6- PHN. 171

uV1 « 21,5 mV
rV1 = 20,3 mV. ^a¥z
dVz = 3,4 mVuV1 «21.5 mV
rV1 = 20.3 mV. ^{a ¥ z}
dVz = 3.4 mV

Eine zweite Partie ringförmiger Presskörper, auf gleiche Weise hergestellt wie vorstehend beschrieben, wurde einer Sinterbehandlung unterworfen, die von der oben beschriebenen etwas verschieden war. Der Einschiebezeit war gleich, jedoch die Sintertemperatur betrug jetzt 136O⁰C; diese Temperatur wurde auch wieder 10 Minuten lang aufrechterhalten. Schlieeelich wurden die fertig gesinterten Ringe innerhalb und mit dem Ofen auf 965⁰C abgekühlt (also wieder mit einer Geschwindigkeit von etwa 14ⁿC/Min.) und dann in Luft voa Zimmertemperatur abgeschreckt.A second batch of annular compacts prepared in the same manner as described above was subjected to a sintering treatment slightly different from that described above. The insertion time was the same, but the sintering temperature was now 136O ⁰ C; this temperature was again maintained for 10 minutes. Schlieeelich the final sintered rings were cooled within and with the oven at 965 ⁰ C (ie, again at a rate of about 14 ⁿ C / min.) And then quenched in air VOA room temperature.

Die Messverhältnisse (Störverhältnis, Anstiegzeit, Messtemperatur) waren dieselben, wie vorstehend erwähnt. Die Messergebnisse waren jetzt:
uV1 = 21,5 m/The measurement conditions (noise ratio, rise time, measurement temperature) were the same as mentioned above. The measurement results were now:
uV1 = 21.5 m /

rV1 = 20 mV $± = 9,3 dVz = 2,3 mVrV1 = 20 mV $ ± = 9.3 dVz = 2.3 mV

Eine dritte Partie ringförmiger Presskörper, die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt waren, wurde folgender Siaterbehandlung unterworfen. Die EinschiebezeitA third batch of annular compacts that are placed on were prepared in the manner described above, was subjected to the following Siater treatment. The insertion time

** O** O

betrug wieder 45 Sek., die Sintertemperatur 1350 C und die Sinterdauer war wieder 10 Minuten. Die Ringe wurden innerhalb und mit dem Ofen auf 955⁰C abgekühlt (also wieder mit eimer Geschwindigkeit voa etwa 14°C/Min.) und schliesslich in luft von Zimmertemperatur abgeschreckt.was again 45 seconds, the sintering temperature 1350 C and the sintering time was again 10 minutes. The rings were cooled within and with the oven at 955 ⁰ C (ie again with bucket speed VOA about 14 ° C / min.) And finally quenched in air at room temperature.

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-7- PHN.-7- PHN.

Unter den vorstehend erwähnten Messverhältnissen wurden jetzt folgende Messergebnisse erzielt: uV1 = 21,4 mV rV1 = 20,3 mV ^l = 6,9 dVz * 3,1 mVThe following measurement results have now been achieved under the above-mentioned measurement conditions: uV1 = 21.4 mV rV1 = 20.3 mV ^ l = 6.9 dVz * 3.1 mV

109837/124?109837/124?

Claims (2)

-8- PHN. 171 FATENTANSPRUECHE;-8- PHN. 171 CLAIMS; 1. Ringförmiger Magnetkern mit einem kleineren Auseen-<-durchmesser als 0,9 mm, einem Innendurchmesser wenigstens gleich der Hälfte des Aussendurchmessers und einer Höhe von 0,2 - 0,3 mm, einem Wert von uV1J> 13 mV und einem Wert des Quotienten1. Annular magnetic core with an outer diameter smaller than 0.9 mm, at least equal to an inner diameter half of the outer diameter and a height of 0.2 - 0.3 mm, a value of uV1J> 13 mV and a value of the quotient ^j~^ 5t ^>ei einem Störverhaltnia von 0,55 und einer Anatieg-^ j ~ ^ 5t ^> with a disturbance behavior of 0.55 and an zeit* T' , von 0,2 Mikrosekunde, hergestellt durch Warmebehandlung des Vorsinterpmduktes eines Gemisches von Oxyden von Eisen, Mangan, Kupfer und Zink, wobei die Oxyde vSllig oder teilweise durch eine gleichwertige Menge einer oder mehrerer anderer Verbindungen des betreffenden Metalles ersetzbar sind die bei der Wärmebehandlung in das betreffende Oxyd Übergehen können, wobei im Gemisch die relativen Mengen an Eisen (umgerechnet auf Pe₂O), Mangan (umgerechnet auf MnO). Kupfer (umgerechnet auf CuO) uad Zink (umgerechnet auf ZnO):time * T ', of 0.2 microseconds, produced by heat treatment of the pre-sintered product of a mixture of oxides of iron, manganese, copper and zinc, the oxides being fully or partially replaceable by an equivalent amount of one or more other compounds of the metal in question during the heat treatment in the oxide in question, the relative amounts of iron (converted to Pe ₂ O), manganese (converted to MnO) in the mixture. Copper (converted to CuO) and zinc (converted to ZnO): 39-41 Mol.* Pe₂O₃ 39-41 moles. * Pe ₂ O ₃ 49-51 Mol.Jl MnO 4-6 McI.* CuO49-51 moles Jl MnO 4-6 McI. * CuO und 4-6 Mol.* XnO betragen.and 4-6 moles. * XnO be. 109837/1243 _{BAD 0RlelNAL} 109837/1243 _{BAD 0RlelNAL} -9- PHH, 171-9- PHH, 171 2. Verfahren zur Herstellung eines ringfHrmigen Magnetkernes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! dass eia Auagangsgemiseh feinverteilter Oxyde voa Eisen, Hangan, Kupfer und Zi»k («obei die Oxyde völlig oder teilweise durch eine gleichwertige Menge einer nder mehrerer Verbindungen desselben Metalles ersetzbar sind, die bei starker Erhitzung in das betreffende Oxyd Übergehen können) und wobei i» Gemisch did relative« Mengen an Eisen (umgerechnet auf Pe,-_;O-,), Mangan (umgerechnet auf MnO)Kupfer(umgerechnet auf CuO), und Zink (umgerechnet auf ZnO);2. A method for producing an annular magnetic core according to claim 1, characterized in that! that eia starting mixture of finely divided oxides of iron, hangan, copper and zinc (“whether the oxides can be completely or partially replaced by an equivalent amount of one or more compounds of the same metal, which can pass into the oxide in question when heated strongly) and where i "Mixture did relative" amounts of iron (converted to Pe, - _; O-,), manganese (converted to MnO), copper (converted to CuO), and zinc (converted to ZnO); 39-41 Mol.# Fe₂O₃ 39-41 moles. # Fe ₂ O ₃ 49-51 Mol.?* MnO49-51 moles? * MnO 4-6 Mol. £ CuO4-6 moles. £ CuO und 4-6 Mol.$> ZnOand 4-6 moles. $> ZnO betragen, durch Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 600⁰C und 700⁰C vergesintert, däa Yürainterproüukt pulverisiert und anschlieasend mit Hilfe sinus organischen 3i:idsmittels granuliert wird, aus dem Granulat durch Sieben «iae Fraktion mit einer Korngr'osse zwid-ahen 5-0 usad 120 Mikron abgesondert wird, aua dieser Praktirm Hi«»?« ^i/^reast werde«, dt« Innerhalb von 60 Ssk. in Luft odax- -un-.a Γ.αί tstaioratorfgsiDiafÄ auf einer Unterlage aus hoohaehai3i j-sn-l^a Metall oiisu^j ^inar fc«ohschmelzenden Metallegteiniiriy awl sir.« Tempelatiu» von 1350-137O⁰O erhitzt werden, und di>3 j*% ^rhitaiöii Rin^» mit f rier Geschv/lnd.igkeit <f->n hHchstena 'vPO/Mlru -^f **Uie Tei5?er-:iiur ^:?-ϊΐ 93ν)-ΐ>70^οΰ fc und achiiö.;.·ll;h ■ *· "uft vnn _iii-J2Virtß:i-;-s?ⁱ:;tuiⁱ ttl;_;e~amount, vergesintert by heating to a temperature between 600 ⁰ C and 700 ⁰ C, pulverized and DAEA Yürainterproüukt anschlieasend using sinusoidal organic 3i: idsmittels is granulated, from the granulate by sieving "iae fraction having a Korngr'osse ZWiD-5- Ahen 0 usad 120 microns is segregated, aua this Praktirm Hi «»? «^ I / ^ reast«, dt «within 60 Ssk. in air odax- -un-.a Γ.αί tstaioratorfgsiDiafÄ on a base of hoohaehai3i j-sn-l ^ a metal oiisu ^j ^ inar fc «ohmelting metallegeiniiriy awl sir.« Tempelatiu »can be heated from 1350-137O ^{0 O, and} di> 3 j *% ^ rhitaiöii Rin ^ » with free speed <f-> n hHchstena 'vPO / Mlru - ^ f ** Uie Tei5? er: iiur ^:? -ϊΐ 93ν) -ΐ> 70 ^{ο ΰ} fc and achiiö · ll h ■ * · "runs vnn _i ii-J2Virtß: i -; - s ^i:..; tui ⁱ ttl; _e ~? BAD ORIGINALBATH ORIGINAL