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Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Matten aus
Fasermaterial für die Verwendung zur Bewässerung im Gartenbau.
Genauer gesagt leiten die erfindungsgemäßen Matten die
Bewässerungslösung bei der Gewächshausauf zucht von
verschiedenen Blumen oder Pflanzen der Basis der Auf zuchtmedien, und
insbesondere von Töpfen, zu.
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Bewässerungsmatten für den Gartenbau auf Basis von
Fasermaterialien wurden vormals schon vorgeschlagen. Es handelt
sich hier zum Beispiel um Verbundprodukte mit
Zellulosefaserabfällen. Es handelt sich ebenfalls um Produkte aus
Abfällen von synthetischen Textilfasern. Diese Produkte
entsprechen nicht iinmer den gewünschten Eigenschaften.
Zellulosefasern etwa weisen den Nachteil auf, daß sie sich im
Laufe längerer Anwendungszeiten zersetzen.
Kunstfasermaterialien wiederum sind beständig, "leiten" die
Bewässerungslösungen aber aufgrund ihrer im allgemeinen hydrophoben
Eigenschaft schlecht.
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In der EP-A-0 155 143 wurde auch vorgeschlagen,
Bewässerungsanlagen zu erstellen, welche eine mit einer Folie
vereinigte Mineralfasermatte aufweisen, wobei sie mit Kanälen
versehen ist, die sich über die gesamte zu bewässernde
Fläche erstrecken, und die Lösung durch die Kanäle verteilt
wird.
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Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Bewässerungsmatte
zur Verfügung zu stellen, die sowohl nicht-faulend und gut
hydrophil ist, als auch neben der Matte selbst keine
weiteren Mittel erfordert. Die erfindungsgemäßen Matten setzen
sich zusammen aus Glasfaservliesen oder -"bahnen", die aus
in begrenzter Länge vorliegenden, nicht gewebten Fasern
bestehen und zur Verstärkung bestimmter Materialien
eingesetzt werden. Im folgenden finden sich diejenigen besonderen
Eigenschaften, welche die erfindungsgemäßen Produkte
aufweisen müssen, da nicht alle "Bahnen" diesen Bedingungen
entsprechen. Im allgemeinen sind diese Bahnen dadurch
gekennzeichnet, daß lange Glasfasern mit Hilfe eines
Bindemittels zu einer Bahn mit geringer Dicke gebunden sind.
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Die Wahl relativ langer Fasern bietet zumindest zwei
Vorteile. Der erste hängt zusammen mit der Widerstandsfähigkeit
der Bahn. Da es sich um ein "leichtes" Material handelt,
welches des weiteren in Form von Teilen mit groben
Abmessungen (z.B. 1 bis 2 m Breite auf 5 bis 10 in Länge) eingesetzt
werden soll, ist es im Lauf der Aufstellung ebenso wie
späterhin im Zuge der Aufzucht nötig, dar sie eine gute
Zerreißfestigkeit aufweist. Die Länge der Fasern verbessert
bei anderweitig unveränderten Umständen die
Widerstandsfähigkeit. Der zweite Vorteil bezieht sich auf die
Bindemittelmenge, welche nötig ist, um den Zusammenhalt der Matte
insgesamt zu bewahren. Bei langen Fasern kann eine relativ
geringe Bindemittelmenge ausreichen, was günstig ist, um dem
Produkt einen stark hydrophilen Charakter zu bewahren, wie
man noch sehen wird.
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Die erfindungsgemäße Bewässerungsmatte hat eine geringe
Dicke. Sie ist nicht stärker als 10 mm. Größere Dicken sind
zwar ebenfalls verwendbar, aber nicht beabsichtigt. Sie
würden nicht den Anforderungen entsprechen, welche mittels
dieser Bewässerungsmatten erfüllt werden sollen. In dieser
Hinsicht ist es an dieser Stelle angebracht, die Rolle der
Matten zu betonen. Auch wenn sie eine gewisse Menge
Nährlösung beinhalten, sind sie nicht das eigentliche
"Reservoir", sondern das Mittel, mit dem diese Lösung an jeden
Punkt einer Fläche, welche sehr groß sein kann, befördert
und verteilt wird. Die in der Matte enthaltene Lösungsmenge
muß ausreichen, um eine permanente Bewässerung aller über
die Oberfläche dieser Matte verteilten Töpfe zu
gewährleisten. Genausowenig sind die Matten der Ort, an dem sich
die Wurzeln der Pflanzen entwickeln, für deren Aufzucht sie
eingesetzt werden. Aus diesen Gründen ist der "Rauminhalt"
der Matte, abgesehen von der Lösungsmenge, welche in ihm
zurückgehalten werden kann, kein unmittelbares Kriterium für
den Nutzen dieses Produkttyps. Im übrigen ist ein möglichst
geringes Volumen aus naheliegenden Gründen der Lagerung und
des Transports vorteilhaft.
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Die bei diesen Bewässerungsmatten am schwierigsten
miteinander zu vereinbarenden Eigenschaften sind einerseits
Hydrophilie in Verbindung mit Nicht-Toxizität, und andererseits
der Umstand, dar sie sich nicht für das Wurzelwachstum
eignen sollen. Diese beiden Eigenschaften sollen etwas näher
betrachtet werden.
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Die Rolle der "Bewässerung" muß ganz klar von derjenigen
unterschieden werden, welche gewisse, auch aus Glasfasern
bestehende "Aufzucht"-Materialien spielen, zum Beispiel die
in der Patentschrift des Standes der Technik EP-A-201 426
beschriebenen. In diesem letzteren Fall senkt die Pflanze
ihre Wurzeln in das Material selbst. Aus diesem Grund ist
eine gute Entwicklung der Pflanze normalerweise durch ein
Volumen bedingt, welches ihr die Möglichkeit bietet, ihre
Wurzeln auszustrecken. Gleichzeitig ist ein Volumen
vonnöten, das sich an demjenigen des Wurzelsystems bemißt, sowie
ein Medium, das die Durchdringung mit Wurzeln fördert.
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Einfach ausgedrückt kann man sagen, dar die Porosität oder
der Hohlraumgehalt des Materials ausreichen muß, damit die
Wurzeln sich in das Material einfügen und einen groben Teil
seiner Poren ausfüllen können.
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Im Falle der Bewässerungsmatten sind die erfüllten
Funktionen sehr unterschiedlich, auch wenn es sich im Grunde
ebenfalls um ein Gebilde von miteinander verbundenen Glasfasern
handelt. Es kommt bei diesen Produkten nämlich darauf an,
über eine für die Beförderung der Lösung durch
Kapillarwirkung ausreichende Porosität zu verfügen, wobei diese
Porosität jedoch vorteilhaft dermaßen sein sollte, daß sie
das Eindringen der Wurzeln nicht begünstigt. Dies ist
einfacher zu verstehen, wenn man bedenkt, daß es am Ende der
Aufzuchtperiode auf der Bewässerungsmatte nötig ist, die
Töpfe oder die Medien, auf denen die Aufzucht vor sich geht,
wieder zu entfernen, ohne dabei das Wurzelsystem zu
zertrennen. Hierfür dürfen die Wurzeln nicht aus dem Aufzuchtmedium
in die Bewässerungsmatte übergegangen sein.
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Die Mittel, von denen die Fähigkeit des Materials, sich dem
Eindringen der Wurzeln zu widersetzen, abhängt, stehen in
direktem Zusammenhang mit seinem hydrophilen Charakter. Es
handelt sich hierbei um die eigentliche Struktur der Bahnen.
Sie werden mit herkömmlichen Verfahren, insbesondere auf
trockenem Wege, hergestellt, zum Beispiel dem in der
französischen Patentschrift Nr. 2 519 036 dargestellten Verfahren.
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Bei diesem letzteren Verfahren werden die unmittelbar nach
dem Ausziehen auf einem durchlässigen Förderband gesammelten
Fasern mit einer Bindemittellösung überzogen, welche
kontinuierlich in Form eines sich über die gesamte Breite des
Förderbandes erstreckenden Vorhangs vergossen wird. Auf
diese Weise werden die Fasern sozusagen in die
Bindemittellösung oder -Suspension "getaucht". Die angewandte Art des
Auftrags erklärt, warum sich das Bindemittel nicht
ausschließlich punktförmig auf den Fasern und insbesondere an
ihren Berührungspunkten miteinander lokalisiert. Die
Bindemittellösung kann den von einigen Fasern abgegrenzten Raum
durch die Ausbildung einer Art von Kapsel, welche aus einem
Bindemittelhäutchen besteht, verschließen. Bildlich gesehen
kann man sich die Oberfläche der Bahn als eine Anhäufung von
Fasern vorstellen, deren Porosität durch das Vorhandensein
des Bindemittels herabgesetzt ist.
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Die Tatsache, daß die Oberflächenporosität herabgesetzt ist,
bringt indessen keine Beeinträchtigung der Hydrophilie des
Produkts mit sich. Zum einen sollte man betonen, dar die im
vorhergehenden besprochene Verteilung des Bindemittels nicht
notwendigerweise gleichbedeutend ist mit erhöhtem
Bindemittelgehalt. Es handelt sich weniger um eine Veränderung des
Massenverhältnisses zwischen den Fasern und dem Bindemittel
als um eine Art der Verteilung (eher eine Bildung von sehr
feinen Filmen als von Tröpfchen). Die Porosität der
Fasermasse insgesamt, und damit ihre Fähigkeit, die
Bewässerungslösung aufzunehmen, verändert sich also nicht im Verhältnis
zu derjenigen von Fasermatten, welche mit anderen Verfahren
als diese Bahnen hergestellt und gebunden werden. Zum
zweiten hängt die mehr oder weniger stark ausgeprägte
Hydrophilie der Bahnen nicht nur vom Bindemittelgehalt, sondern auch
und vor allem von der Art des Bindemittels ab. Eine
Bindemittelzusammensetzung mit hydrophilem Charakter kann in
relativ großer Menge zugesetzt werden, ohne deswegen die
Hydrophilie der Bahn zu beeinträchtigen.
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Auch wenn auf dem Gebiet der Glasfilze für Dämmzwecke die
Bindemittel für die Bahnen praktisch immer auf Basis von
Phenol-Formaldehyd- oder Harnstoff-Formaldehydharzen sind,
so sind ihre Zusammensetzungen doch sehr variabel. Viele der
Zusammensetzungen beinhalten Amidon in einem Verhältnis, das
bis 80% und höher sein kann. Das Amidon wird wegen seiner
relativ geringen Kosten im Vergleich zu den anderen
Bestandteilen gewählt wie auch wegen seiner Wasserlöslichkeit,
welche seine Anwendung erleichtert. Obwohl aber Bahnen mit
hohem Amidongehalt für herkömmliche Anwendungen befriedigend
sind, ist dies bei der gemäß der vorliegenden Erfindung
beabsichtigten Verwendung nicht der Fall. Genau wie die
Fasern selbst muß nämlich auch das Bindemittel nicht-faulend
sein, was auf die Bindemittel mit sehr hohem Amidongehalt
nicht zutrifft. Hierdurch ist die Verwendung von
Bindemitteln mit einem relativ niedrigen Amidongehalt, z.B.
weniger als 40%, nicht ausgeschlossen. Bei solchen Bindemitteln
stabilisiert gemeinsame Anwendung mit anderen Bestandteilen
das Amidon auf ausreichende Weise, insbesondere wenn diese
mit dem Amidon reagieren, sodaß das Produkt alles in allem
als nicht-faulend angesehen werden kann.
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Die verwendeten Bahnen werden hergestellt, indem man die
Fasern mit einem nicht-faulenden Bindemittel bindet, das
vorzugsweise wasserlöslich oder zumindest emulgierbar ist.
Die Verwendung von Latex ist für diese Anwendung von Nutzen.
Mit Latex gebundene Bahnen weisen eine mechanische
Festigkeit und eine Nachgiebigkeit auf, die zugleich ihre Lagerung
und ihre Anwendung erleichtern. Auch wenn Latizes
normalerweise hydrophob und dadurch den gewünschten Eigenschaften
für Bewässerungsprodukte abträglich sind, kann man
feststellen, dar die Art der Anwendung dieser Produkte zu Bahnen
führt, welche ihren hydrophilen Charakter behalten haben.
Latizes werden nämlich in Emulsionen angewendet. Es scheint,
daß man, um die Stabilität dieser Emulsionen
aufrechtzuerhalten, der wäßrigen Zusammensetzung Tenside beisetzt, die
sich gleichzeitig mit dem Latex auf den Fasern anlegen,
sodaß die resultierenden Produkte gut hydrophil bleiben. In
allen Fällen bleibt der Benetzungsmittelgehalt jedoch gering
und liegt sehr viel niedriger als der Toxizitätsgrenzwert,
den dieses Hilfsmittel in einem gegebenen Falle aufweisen
kann.
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Beispielsweise liegt unter den "trockenen" Bestandteilen des
Bindemittels der Benetzungsmittelanteil bei ca. 2 bis 5
Gew.-%, oder, wenn man das Gewichtsverhältnis des
Bindemittels zur Gesamtmasse der Bahn in Betracht zieht, bei 0,1 bis
0,7% der Gesamtmasse. Die bei der Zubereitung der
Bindemittel
verwendeten Benetzungsmittel, welche zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Bewässerungsmatte dienen, sind
vorzugsweise insofern vom nicht-ionogenen Typ, als viele dieser
Hilfsmittel für ihre gute Pflanzenverträglichkeit bekannt
sind.
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Bei den erfindungsgemäßen Bewässerungsmatten liegt der
Bindemittelgehalt normalerweise zwischen 5 und 20 Gew.-%,
und vorzugsweise zwischen 5 und 15 Gew.-%. Der
Bindemittelgehalt hängt teilweise vom Flächengewicht der Bahn ab.
Allgemein lädt sich sagen, dar der Bindemittelgehalt umso
höher ist, je geringer das Flächengewicht ist, oder anders
ausgedrückt, je feiner die Fasern bei anderweitig
gleichbleibenden Proportionen sind, und umgekehrt.
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Gemäß der Erfindung vorteilhafte Latizes sind solche auf
Basis von Styrol-Butadien. Andere Bindemittel, auf welche
die Eigenschaften der Nicht-Toxizität und der
Nicht-Hydrophobie (zumindest bei Vorhandensein geringer Tensidmengen)
zutreffen, sind ebenfalls verwendbar, insbesondere
Bindemittel auf Basis von Acrylharzen, Bindemittelmischungen aus
Latex/Phenolformaldehydharz, Latex/Phenolharnstoff,
Polyester/Amidon.
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Die Wahl des Bindemittels ist nicht der einzige Faktor,
welcher der Fähigkeit der Fasern zum Eindringen in die
Bewässerungsmatte entgegenwirkt. Das Netz der Fasern, welche
die Bahn bilden, ist gleichermaßen ein wichtiger Faktor.
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Die Glasfasern, welche diese Bahnen bilden, haben einen
typischen Durchmesser in der Größenordnung von 10 bis 16 um.
Sie sind in einem leicht schwellfähigen Ganzen verblockt,
jedoch auf einer Dicke, von der bereits gesagt wurde, daß
sie normalerweise 10 mm nicht überschreitet und im häuf
igsten Fall zwischen 2 und 5 mm liegt. Eine größere Dicke ist
zwar möglich, verteuert das Produkt aber im Verhältnis zur
Menge der zusätzlichen Fasermenge, welche sie enthält, ohne
daß sich seine bewässerungsspezifischen Eigenschaften
verbessern würden.
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Die Bahn soll ein genügend dichtes Netzwerk aufweisen, um
ihre Formbeständigkeit zu gewährleisten, vor allem jedoch,
um jene Porosität zu bieten, welche die Kapillarwirkung
begünstigt und sich dennoch dem Eindringen der Wurzeln
widersetzt. Die pro Oberflächeneinheit benötigte Fasermenge
ist so, dar die Bahn ein Flächengewicht zwischen 50 g/m² und
300 g/m² aufweist. Der untere Wert ist von den oben
angezeigten Erfordernissen bestimmt: Festigkeit und
Kapillarwirkung; der obere Wert ist mehr von Kostenüberlegungen
bestimmt.
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Die Bewässerungsmatten werden traditionell auf gut
waagerechten Auflagen verwendet, soweit nur irgend möglich. Dies
ist umso nötiger, je schlechter die Eignung der Bahn zur
Kapillarität ist. Wenn nämlich die Kapillaraszension der
Lösung in der Bahn unzureichend ist, wirkt sich ein ungenaue
waagerechte Ausrichtung als "Austrocknung" der Bahn in ihren
am höchsten gelegenen Partien aus. Durch ihre gute
Kapillarität erlauben die erfindungsgemäßen Bewässerungsmatten
Betrieb auf einer Unterlage, welche einige Abweichungen von
der Horizontallage aufweist. Die bevorzugten
Bewässerungsmatten bieten eine Kapillaraszension, welche nicht weniger
als 30 mm und vorzugsweise mindestens 40 mm beträgt.
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Der Einsatz vollzieht sich gewöhnlich auf großen Tischen in
Arbeitshöhe. Es handelt sich nämlich meistens um Arbeiten,
welche im Verlauf der Aufzucht zahlreiche Eingriffe
erfordern. Nichtsdestoweniger kann die Bewässerungsmatte selbst
auf dem Boden ausgelegt werden, wenn die Aufzuchtbedingungen
sich hierzu eignen.
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Die Versorgung mit Bewässerungslösung, insbesondere auf den
aus synthetischen, wenig hydrophilen Fasern bestehenden
herkömmlichen Bahnen, vollzieht sich unter Verwendung von
Tropfvorrichtungen. Von diesen Vorrichtungen hinweg wird die
Lösung in die Nähe der Pflanzen, der Töpfe, oder, allgemein
gesprochen, der die Pflanzen tragenden Kultursubstrate
geleitet. Überschüssige Lösung wird durch Ableitung
beseitigt.
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Diese Ernährungsweise bedingt eine relativ komplizierte
Anlage, insbesondere aufgrund der Vielzahl der
Zubringepunkte der Lösung. Der Einsatz der erfindungsgemäßen
Bewässerungsmatte, welche wegen der starken Kapillarität der
verwendeten Bahn eine gute Verteilung der Lösung ermöglicht,
erlaubt eine viel weiträumigere Tropfernährung.
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Es ist ebenso möglich, durch Nutzbarmachung der
Kapillarphänomene, die Matte wie einen Docht anzuwenden. In diesem
Fall ist eine Seite der Matte in einen Kanal oder eine Rinne
entlang des Arbeitstisches oder der Ebene, auf der die Bahn
aufliegt, getaucht. Der Kanal ist mit der Bewässerungslösung
gefüllt, welche sich etwas unterhalb der Tischebene
befindet.
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Durch diese Mittel richtet sich die Versorgung der Bahn nach
dem Verbrauch, ohne dar es nötig wäre, überschüssige Lösung
umzuwälzen. Diese Anordnung erfordert wohlgemerkt eine gut
homogene Bahn und eine Oberfläche, welche im Verhältnis zum
Flüssigkeitsstand der Lösung nicht höher liegt als die Höhe
der für diese Bahn gemessenen Kapillarwirkung, andernfalls
könnten die "höhergelegenen" Partien nicht auf
ordnungsgemäße Art und Weise versorgt werden.
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In der Praxis werden die Bewässerungsmatten vorrangig für
die Aufzucht von Setzlingen in Töpfen eingesetzt, aber
dieses Verfahren kann in all den Gartenbauverfahren
eingesetzt
werden, in denen die Kultur auf einem Substrat mit
geringen Ausmaßen durchgeführt wird, welches in der Lage
ist, die Bewässerungslösung durch seine Basis abzunehmen.
Die Berührung zwischen der Basis des Kultursubstrats und der
Bewässerungsmatte muß ausreichen, um es der Lösung zu
ermöglichen, daß sie durch Kapillarwirkung in dem Substrat
aufsteigt. Wenn man die Kultur auf Töpfen durchführt, ist es
nötig, dar ihre Böden genügend "geöffnet" sind. Die Kultur
kann auch auf künstlichen Substraten gezogen werden,
insbesondere auf den als "Blöcke" bezeichneten. Diese "Blöcke"
bestehen insbesondere aus Mineralfasern von Steinwolle oder
Glaswolle, welche passend ausgewählt und gestaltet sind. Das
"Block"-Substrat kann auch ein Polymerschaumstoff sein,
insbesondere Phenolschaumstoff. Es kann sich auch um Blöcke aus
natürlichem Material handeln, wie solchen aus Torf. Im Fall
dieser Blöcke ist die Bodenfläche des Substrats in Kontakt
mit der Bewässerungsmatte. Insbesondere da die
Berührungsfläche in diesem Fall relativ grob ist, ist es vorteilhaft,
wie oben angegeben so vorzugehen, dar die Wurzeln nicht aus
dem Substrat in die Bewässerungsmatte übergehen.
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Die erfindungsgemäße Bewässerungsmatte ist auch in den
Kulturverfahren einsetzbar, welche man "NFT"(Nährstoffilm)-
Verfahren nennt. Bei diesen Verfahren werden die Pflanzen
auf Blöcken aufgezogen, welche auf einen "Hydrokanal"
gestellt sind, in welchem die Bewässerungslösung zirkuliert.
Der Kanal ist von einer länglichen, in Längsrichtung leicht
geneigten Fläche gebildet. Diese Fläche ist von einem
undurchlässigen Film bedeckt, auf dem die Lösung
ununterbrochen herabrinnt. Die Aufzuchtblöcke sind auf dieser
Fläche verteilt und nehmen die Lösung an ihrer Basis auf.
Damit alle Blöcke gut bewässert werden, ist es nötig, eine
Lösung zu haben, welche die gesamte zu bewässernde Fläche
bedeckt. Diese Verteilung ist in der Tat schwierig
aufrechtzuerhalten, da die Lösung dazu tendiert, sich in
unregelmäßige Rinnsale auf zuteilen. Die Bereitstellung einer
erfindungsgemäßen
Bewässerungsmatte auf dem "Hydrokanal"
ermöglicht es, eine zufriedenstellende Verteilung zu erreichen.