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Sprungschaltwerk Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches
Sprungschaltwerk mit mindestens einer zwischen ein zugeordnetes Xontaktpaar hineinragenden,
unter Bederwirkung stehenden Kontaktzunge, die von einem in beliebiger Weise zu
betätigenden Organ über einen ebenfalls unter Federwirkung stehenden, begrenzt schwenkbaren
Kipphebel steuerbar ist, der zwei beiderseits und damit außerhalb der Totpunktlage
der Kontaktzunge befindliche Totpunktlagen aufweist.
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Bei den allgemein üblichen Schaltsprungwerken, ob diese nun durch
ein mechanisch, thermisch oder auch pneumatisch zu betätigendes Organ gesteuert
werden, besteht der Nachteil, daß die von diesem Organ ausgeübte Betätigungskraft
direkt oder indirekt so in das Sprungschaltwerk eingeführt wird, daß in Abhängigkeit
von der jeweiligen Stellung des besagten Betätigungaorganes, insbesondere in der
Nähe der Sprungwerktotpunktlage, die betreffende Komponente des Sprungwerkfederelementes
und damit auch der durch diese Komponente bewirkte Kontaktdruck abfällt, wodurch
wieder der elektrische Ubergangswiderstand an der betreffenden Kontaktstelle analog
erhöht wird. Die zeitliche Dauer des abnehmenden Kontaktdruckes und
des
damit zunehmenden elektrischen Übergangswiderstaandest s') dabei wieder direkt abhängig
von der Geschwindigkeit, mit der das Betätigungßorgan bewegt wird. Die Abnahme des
Kontaktdruckes bis zum Zeitpunkt des Trennens der Kontakte und das dadurch bedingte
Ansteigen des elektrischen Übergangswiderstandes aber fuhrt zur Lichtbogenbildung
und zum Kontaktabbrand, was, von der Verminderung der Gerätelebensdauer abgesehen,
oftmals auch ein Festschweißen der Kontakte und damit den vollständigen Ausfall
des betreffenden Gerätes zur Folge hat.
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Im Zusammenhang mit der Lösung dieses allgemein bestehenden Problemes
ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 291 399 ein elektrischer Tastschalter mit
Doppelschnappfunktion bekannt geworden, bei dem sich die unter der Wirkung einer
Zugfeder stehende Kontaktzunge an einem Kipphebel abstützt, der mit seinem einen
Ende an der Kontaktzunge und seinem anderen Ende an einem durch einen Stößel zu
betätigenden schwenkbaren Betätigungshebel angelenkt ist. Die Kontaktzunge und dieser
Kipphebel bilden dabei ein Kniegelenk, das nach einer ausreichenden Schwenkbewegung
des Betätigungshebels seine Strecklage einnimmt und infolge der auf die Kontaktzunge
einwirkenden Zugfeder umschnappt, sobald das zwischen dem Betätigungshebel und dem
Kipphebel befindliche Gelenk über diese Strecklage hinausgeschwenkt wird. Da nun
diese Strecklage mit der Wirklinie der auf die Kontakt zunge einwirkenden Zugfeder
einen Winkel bildet, ist auch beim Erreichen dieser Strecklage immer noch ein ausreichender,
durch die betreffende Komponente der Zugfeder bewirkter Kontaktdruck gewährleistet.
Schnappt der Kipphebel zusammen mit der Kontakt zunge um, so wird die Kontaktzunge
nunmehr durch die durch die beiden Anlenkpugkte der Zugfeder bestimmte Totpunktlage
hindurch in ihre gegenüberliegende Kontakt stellung geschwenkt. Damit also ist die
Geschwindigkeit der Kontaktöffnung und der Kontaktgabe völlig unabhängig von der
Geschwindigkeit, mit der das betreffende Betätigungsorgan bewegt wird.
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Trotz dieser grundsätzlich vorteilhaften Bauart ist dieses vorbekannte
Sprungschaltwerk Jedoch insofern immer noch für hohe
Stromdurchgänge
ungeeignet, als der Strompfad von der Kontaktzunge aus über den besagten Kipphebel
zu dem Betåtigungshebel verläuft und sich in diesem mindestens drei Gelenke befinden,
die, um die Gelenkreibung auf ein Minimum herabsusenken, als Schneidenlager ausgebildet
sein müssen. Derartige Schneidenlager aber sind nur bedingt geeignet für die Ubertragung
des elektrischen Stromes und stellen hohe elektrische Übergangswiderstände dar,
die einen hohen Stromdurchgang unmöglich machen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, ein insbesondere
für hohe Stromdurchgänge geeignetes Sprungschaltwerk zu schaffen, bei dem einerseits
die Vorteile des zuvor behandelten vorbekannten Sprungschaltwerkes verwirklicht
sind, andererseits aber auch ein hoher Stromdurchgang gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Kontakt
zunge unmittelbar an einem den Strom zuführenden oder abführenden Gegenlager und
sich der Kipphebel wechselweise an zwei mittels des 3etätigungsorganes verstellbaren
Gegenlagers abstützt. Durch diese erfindungsgemäße Bauart sind das elektrische Sprungschaltsyßtem
und das diesem vorgeschaltete mechanische Sprungschaltsystem völlig voneinander
getrennt, wobei ein einwandfreier, praktisch keinerlei elektrische Widerstände enthaltender
Stromdurchgang gewährleistet ist. Darüberhinaus können die einzelnen Bauteile des
mechanischen Sprungachaltsystemes auch aus einem elektrisch isolierenden und selbstschmierenden
Kunststoff gefertigt sein, wodurch eine weitere Sicherheit des erfindungsgemäßen
Schaltsprungwerkes gegeben ist.
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Durch die Verwendung von zwei mittels des Betätigungsorganes verstellbaren
Gegenlagern ist außerdem ein sehr schnelles und damit auch sicheres Umschnappen
des Kipphebels gewährleistet, unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit nun
das auf den Kipphebel einwirkende Betätigungsorgan gegen den Kipphebel bewegt wird.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist der Kipphebel
als einen vorzugsweise spitzen Winkel einschließender Winkelhebel ausgebildet, der
sich mit seinen beiden freien Schenkelenden wechselweise an den beiden verstellbaren
Gegenlagern und in seiner Ruhestellung mit seinem Scheitel an seinem Schwenkbereich
begrenzenden, feststehenden Anschlägen abstützt.
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Damit sich beim Umschnappen des Kipphebels dessen Schenkelenden leicht
von den diesen zugeordneten Gegenlagern zu lösen vermögen, sind diese Gegenlager
zweckdienlich als gegenüber den Schenkelenden des Kipphebels hin offene Schalen
od. dgl.
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ausgebildet. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die dem Eipphebel
zugeordneten Gegenlager auf einer Kreisbahn verschiebbar sind. Hierbei sind die
dem Kipphebel zugeordneten Gegenlager zweckmäßig an den freien Enden eines um eine
zur Schwenkachse des Kipphebels parallele Achse schwenkbaren Winkelhebels angeordnet,
wobei dann beispielsweise die einen stumpfen Winkel einschließenden Schenkel des
Winkelhebels zwischen dessen Drehachse und dem Betätigungsorgan angeordnet und gegen
dieses gerichtet sein können. Desgleichen ist es aber auch möglich, daß die Schenkel
des Winkelhebels einen spitzen Winkel einschließen, an der dem Betätigungsorgan
abgekehrten Seite der Hebelachse angeordnet sind und gegen die feststehenden Kontakte
vorstehen. Als Verbindung zwischen diesem Winkelhebel und dem Betätigungsorgan dient
dabei vorteilhaft eine Kurbel od. dgl.
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Um nun den Kipphebel aus seiner Ruhelage in seine derselben Jeweils
benachbarte Totpunktlage zu verschieben, weist das Betätigungsorgan zweckdienlich
zwei auf den Kipphebel wechselweise einwirkende Mitnehmer auf. Zu dem gleichen Zweck
kann der Kipphebel aber auch mit zwei beiderseits gegen die feststehenden, seinen
Schwenkbereich begrenzenden Anschläge vorstehende Vorsprünge, Nocken od. dgl. ausgestattet
sein.
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Weiterhin können die Kontaktfeder und der Kipphebel auch unter
der
Wirkung einer gemeinsamen Zugfeder stehen, die dann einerseits an dem zwischen das
Kontaktpaar hineinragenden Ende der Kontaktfeder und andererseits an dem Scheitel
des Kipphebels angreift.
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Schließlich ist es noch denkbar, daß die Kontakt zunge auch in ihrer
Längsrichtung elastisch und über einen festen Lenker mit dem Scheitel des Kipphebels
verbunden ist, Diese Gestaltung der Kontaktzunge ist insofern besonders vorteilhaft,
als beim Schwenken des Kipphebels gleichzeitig auch das Ende der Kontaktzunge gegenüber
den diesem zugeordneten Kontakten verschoben wird, was eine ständige Reinigung der
Kontakte zur Folge hat.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beachreibung verschiedener, auf der Zeichnung dargestellter Ausfdhrungsbeispiele
sowie der nachgestellten Patentansprüche.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Diagramm Kontaktdruck/Weg des Betätigungsorganes,
Fig. 2 bis 5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform in verschiedenen
Schaltstellungen, Fig. 6 und 7 eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Darstellung einer
zweiten AusftlhrungafaMn und Fig. 8 und 9 eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Darstellung
einer dritten Ausführungsform.
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In dem in der Fig. 1 dargestellten Diagramm ist der Kontakt druck
über dem Weg des Betätigungsorganes aufgetragen. Der durch die Linie 1 gekennzeichnete
Kontaktdruck wird dabei bis zum Zeitpunkt des Umschaltens vollständig aufrechterhalten,
um dann nach dem Umschalten in anderer Richtung sofort wieder in voller Größe vorhanden
zu sein. Bei den allgemein üblichen Sprungschaltwerken nimmt dieser Kontaktdruck
Jedoch schon vor dem eigentlichen tflnschalten ab, und zwar in direkter Abhängigkeit
von der Betätigungsgeschwindigkeit.
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Bei der in den Fig. 2 bis 5 schematisch dargestellten ersten usführungsform
ist das Gehäuse mit 3 und die beiden in das Gehäuseinnere 4 hineinragenden elektrischen
Kontakte mit 5 und 6 bezeichnet. Zwischen diese beiden Kontakte 5 und 6 ragt das
einen Gegenkontakt 7 tragende freie Ende 8 einer mit 9 bezeichneten Kontaktzunge
hinein, dessen anderes Ende 10 mittels einer nicht besonders dargestellten Niete
oder dergleichen mit einem feststehenden, ebenfalls in das Gehäuseinnere 4 hineinragenden
elektrischen Anschlußteil 11 verbunden ist. Der Stromdurchgang erfolgt dabei von
diesem Anschlußteil 11 über die Kontaktzunge 9 und den Gegenkontakt 7 zu den Kontakten
5 oder 6.
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Benachbart zu diesem Anschlußteil 11 ist eine feststehende, senkrecht
zur Schwenkebene der Kontakt zunge 9 gerichtete Schwenkachse 12 angeordnet, die
der Lagerung eines mit 13 bezeichneten Winkelhebels dient. Besteht diese Schwenkachse
12 aus einem elektrisch leitenden Material, so kann sie gegebenenfalls gleichzeitig
auch die Funktion des dann zu entbehrenden elektrischen Anschlußteiles 11 übernehmen,
wobei sich das Ende 10 der Kontaktzunge 9 dann direkt an dieser Schwenkachse abstützen
würde.
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Der Winkelhebel 13 selbst besteht aus den beiden einen stumpfen Winkel
von beispielsweise 1400 einschließenden Schenkel 14 und 15 und ist über eine fest
mit ihm verbundene Kurbel 16 im Punkt 17 an einem als Betätigungsorgan dienenden
Stößel 18 angelenkt, der längsverschiebbar in zwei in dem Gehäuse 3 befindlichen
Bohrungen 19 gelagert ist.
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Weiterhin laufen die freien Enden der beiden Schenkel 14 und 15 Jeweils
in schalenähnliche Gegenlager 20 bzw. 21 aus, die der Lagerung eines aus den beiden
einen spitzen Winkel JJ von beispielsweise 230 einschließenden Schenkeln 22 und
23 bestehenden Kipphebels 24 dienen. An dem Scheitel 25 dieses Kipphebels 24 ist
eine nur schematisch dargestellte, mit 26 bezeichnete Schraubenzugfeder eingehängt,
die mit ihrem anderen Ende an dem Ende 8 der Kontaktzunge 9 angreift.
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Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ruhelage drückt die gespannte
Schraubenzugfeder 26 einerseits den Scheitel 25 des Kipphebels 24 gegen den einen
von zwei in das Gehäuseinnere 4 hineinragenden, den Schwenkbereich dieses Kipphebels
25 begrenzenden festen Anschlägen 27 und 28 und andererseits die Kontakt zunge 9
mit ihrem Gegenkontakt 7 fest gegen den feststehenden Kontakt 5, wobei die Größe
des bestehenden Kontaktdruckes durch die jeweilige Zugkraft der Feder 26 und dem
zwischen deren Wirklinie und der Kontaktzunge 9 liegenden Winkeln bestimmt ist.
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Soll nunmehr die Kontakt zunge 9 umgeschaltet werden, so ist hierzu
eine Verschiebung des Stößels 18 entgegen der auf diesen einwirkenden Schraubendruckfeder
29 in Richtung des Pfeiles 30 auszuSEhren. Durch diese Bewegung erfährt über die
Kurbel 16 der Winkelhebel 13 eine Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles 31 um
etwa 400, wobei die beiden Gegenlager 21 und 22 auf der Kreisbahn 32 verschoben
werden. Gleichzeitig werden mit dem Stößel 18 auch zwei an diesem befestigte Mitnehmer
33 und 34 vorgeschoben, von denen der Mitnehmer 33 sich an den Schenkel 22 des Kipphebels
24 anlegt und diesen in die seine in der Fig. 3 dargestellte Totpunktlage drückt,
in der dieser Hebelschenkel 22 und die Wirklinie der Schraubenzugfeder 26 in einer
Geraden liegen. In dieser Totpunktlage hat der Winkeln zwar eine kleine Verringerung
erfahren, Jedoch ist gleichzeitig auch der Schenkel 22 des Kipphebels 24 in horizontaler
Richtung um das Maß a verschoben worden, was wieder eine größere Vorspannung der
Schraubenzugfeder 26 zur Folge hat. Damit aber bleibt der Kontaktdruck mindestens
in seiner bisherigen Größe aufrechterhalten.
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Bei einem weiteren Vorschub des Stößels 18 überschreitet der Schenkel
22 des Kipphebels 24 seine Totpunktlage, so daß der sich nur mehr allein an dem
Gegenlager 20 abstützende Kipphebel 24 infolge der auf ihn einwirkenden Federkraft
nunmehr unabhängig von der weiteren Schwenkbewegung des Winkelhebels 13 schlagartig
um
das Gegenlager 20 eine Schwenkbewegung soweit in Richtung des Pfeiles 35 ausführt,
bis er mit seinem Scheitel 25 in der in der Fig. 5 gezeigten Ruhestellung an dem
anderen festen Gegenanschlag 28 anliegt. Bei dieser schlagartigen Schwenkbewegung
des Kipphebels 24 passiert die Wirklinie der Schraubenzugfeder 26 auch die Längsachse
der Kontaktzunge 9, so daß diese, sobald deren Totpunktlage überwunden ist, in Richtung
des Pfeiles 36 umschnappt und in der in der Fig. 5 dargestellten Weise mit ihrem
Gegenkontakt 7 fest an dem anderen feststehenden Kontakt 6 anschlägt.
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In der in der Fig. 5 gezeigten Ruhelage bestehen wieder die gleichen
Verhältnisse, wie diese bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschrieben worden
sind, wobei durch die Spannung der Schraubenzugfeder 26 und den Winkeln wieder der
Kontaktdruck bestimmt ist.
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Wird nunmehr der Stößel 18 wieder freigegeben, so wird dieser durch
die Schraubendruckfeder 29 wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgedrückt und
eine Schwenkbewegung des Winkelhebeis 13 entgegen der Richtung des Pfeiles 31 bewirkt,
wobei nunmehr der andere Mitnehmer 34 den Schenkel 23 des Kipphebels 24 mitnimmt
und der Kipphebel 24, sobald dieser seine der Fig. 3 analoge Totpunktlage überschritten
hat, entgegen der Richtung des Pfeiles 35 umkippt, was ein erneutes Umschnappen
der Kontakt zunge 9 sowie ein Anlegen des Kipphebels 24 an dem Anschlag 27 zur Folge
hat.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Variante der zuvor besprochenen Ausführungsform,
bei der die gleichen Bauteile durch die gleichen Bezugs zeichen gekennzeichnet und
an dem Scheitel 25 des Eipphebels 24 beiderseits jeweils gegen die feststehenden
Anschläge 27 und 28 vorstehende Nocken 37 und 38 angeformt sind.
Wird
bei dieser Ausführungsform durch ein Schwenken des Winkelhebels 13 in Richtung des
Pfeiles 31 dem Kipphebel 24 ein horizontaler Schub um das Maß a erteilt, so gleitet
der Scheitel 25 des Kipphebels 24 längs der Nockenkurve 39 an dem Anschlag 27, was
eine Schwenkbewegung des Kipphebels 24 um das Gegenlager 20 in Richtung des Pfeiles
35 und damit ein Verschieben des Kipphebels 24 in seine in der Fig. 7 dargestellte
Totpunktlage zur Folge hat. In dieser Totpunktlage schnappt der Kipphebel 24 in
der gleichen Weise uB, wie dieses schon im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform
ausführlich erläutert worden ist.
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Die weiteren Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform, bei
der wiederum die gleichen Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. In diesem Fall sind die beiden dem Kipphebel 24 zugeordneten Gegenlager 40
und 41 auf der dem Stößel 18 abgekehrten Seite der Kreisbahn 32 gelagert, wobei
dann die beiden Schenkel 42 und 43 des Winkelhebels 44 nunmehr einen spitzen Winkel
einschließen.
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Wird bei dieser Ausführungsform durch ein Verschieben des Stößels
18 dem Winkelhebel 44 eine Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles 31 erteilt, so
werden auch in diesem Fall die Gegenlager 40 und 41 auf der Kreisbahn 52 verschoben,
wobei Jedoch das Gegenlager 40 nicht, wie bei den beiden zuvor behandelten Ausführungsformen
abgesenkt, sondern soweit angehoben wird, daß es durch die Wirklinie der Schraubenzugfeder
26 hindurchtritt.
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Sobald das Gegenlager 40 diese Wirklinie der Schraubenzugfeder 26
passiert, ist die Totpunktlage des Kipphebels 24 erreicht, so daß dieser nunmehr
in der oben bereits angegebenen Weise in Richtung des Pfeiles 35 umkippt und anschließend
das Umschalten der Kontaktzunge 9 bewirkt.
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Diese dritte Ausführungsform ist insofern besonders bedeutsam, als
hier Jede Reduzierung des den Kontak-tdruck mitbestimmenden Nrinkelsß unterbleibt,
dennoch eine Zunahme der Spannung der
Schraubenzugfeder 26 erfolgt,
wenn der Kipphebel 24 in die in der Fig. 9 gezeigte Totpunktlage gedrückt wird.
Bei dieser Gestaltung des erfindungsgemäßen Sprungschaltwerkes alsq4ird unmittelbar
vor dem Umsohnappen der Kontakt zunge 9 der Kontaktdruck noch verstärkt.
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Ist eine Selbstreinigung der Kontakte 5 bis 7 durch ein Verschieben
derselben gegeneinander erwünscht, so läßt sich dieser bei allen drei zuvor behandelten
Ausführungsformen dadurch erreichen, daß die Schraubenzugfeder 26 durch einen steifen
Lenker ersetzt ist und die Kontaktzunge 9 in der in der Fig. 9 gestrichelt dargestellten
Weise aus einem zum Teil quergewellten Federmaterial besteht, das sowohl eine Schwenkbewegung
in Richtung des Pfeiles 36 als auch eine Verkürzung der Kontaktzunge 9 zuläßt.
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Zusammenfassend ist also festzustellen, daß bei allen drei Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Sprungschaltwerkes a) ein einwandfreier Stromdurchgang besteht,
b) der Kontaktdruck bis kurz vor dem Öffnen der Kontakte mindestens erhalten bleibt
bzw. verstärkt wird und c) das Umschnappen der Kontaktzunge 9 völlig unabhängig
von der Stellung des Betätigungsorganes und der Betätigungsgeschwindigkeit erfolgt.
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Damit aber wird ein Verlauf des Kontaktdruckes erreicht, wie dieser
in der Fig. 1 durch die Kurve 1 dargestellt ist.