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Vorrichtung an einem für Betten, gepolsterte Liege- oder Sitzmöbel u. dgl. bestimmten, federnden Boden
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an einem für Betten, gepolsterte Liege- oder Sitzmöbel u. dgl. bestimmten, federnden Boden, der aus einem Rahmen und zwischen den Längsseiten desselben angeordneten, parallelen, voneinander getrennten, in ihrer Querrichtung steifen, bandähnlichen Gliedern besteht, wobei jedes Glied aus an den Längsseiten des Rahmens angeordneten und mit diesen verbundenen, gebogenen Stahlfedern und einem Band aus schlechterem Material, z. B. Eisenband, das die Stahlfedern vereinigt, besteht.
Es ist bekanntlich von grösster Bedeutung, dass der Körper während des Schlafs die richtige Lage einnimmt. Mehrere schmerzhafte Krankheiten, z. B. Lumbago, können durch eine fehlerhafte Lage der Wirbelsäule während der Ruhe verursacht werden. Mehrere Vorschläge zum Herstellen eines Bettbodens, auf welchemderkörper eine natürliche Lage während der Ruhe einnimmt, wurden bereits gemacht. Man hat z. B. vorgeschlagen, eine verhältnismässig dicke Matratze aus weichem Material, z. B. Schaumgummi, auf harte Unterlage anzubringen. Derartige Matratzen sind aber verhältnismässig kostspielig, sie sind daher nicht zur allgemeinen Verwendung gekommen.
Da moderne Wohnungen oft verhältnismässig klein sind, ist man in diesen darauf angewiesen, gewisse Möbel als Sitzmöbel bei Tage und als Betten bei Nacht zu verwenden. In solchen Fällen ist es beinahe ausgeschlossen, Matratzen aus Schaumgummi zu verwenden, da diese beim Zusammenfalten allzu grossen Raum einnehmen. In derartigen Möbeln werden die Federn des Bodens sehr grossen Beanspruchungen ausgesetzt und werden verschlissen oder sie verlieren bald ihre federnde Wirkung.
Durch die Erfindung werden die obenerwähnten Nachteile dadurch vermieden, dass das die Stahlfedern verbindende Band bei der dem Zweck bestimmten Belastung und Raumtemperatur bzw. von der Bettwärme herrührenden Temperatur in seiner Längsrichtung undehnbar und im unbelasteten Zustand eben ist, wobei die Längsseitenteile des Rahmens auf ihrer oberen Seite mit sich nach innen erstreckenden konvexen Flächen ausgestattet sind, die unter den die federnde Beanspruchung bei der Belastung der Bänder aufnehmenden Stahlfedern liegen, welche dabei jeweils eine in Abhängigkeit von der Krümmung der Seitenteile stehende Krümmung aufweisen.
Die Krümmung der Federn wirkt mit der konvexen Fläche der
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vom aussen undinnen aufwärts an die konvexe Fläche der Seitenteile gebracht werden ohne die Elastizitätsgrenze der gebogenen Stahlfedern zu überschreiten, so dass beim Biegen unter Belastung die freie Länge sich vermindert und den Enden der Stahlfedern an den Verbindungspunkten mit dem Band eine vorherbestimmte Bewegung nach innen beigebracht werden, wodurch der Abstand zwischen diesen Enden abgekürzt wird und das Band abwärts gebogen wird und einer Parabel folgt.
Durch die unabhängig voneinander federnden, quergehenden Bänder richtet sich der Bettboden leicht nach den Konturen des Körpers ein und die Wirbelsäule erhält bei der Ruhe des Körpers eine waagrechte Lage. Nach Verwendung nimmt das federnde Band des Bettbodens seine ursprüngliche Lage wieder ein und das Bett bzw. das Möbel erhält, wenn es nicht verwendet wird, ein ästhetisch angenehmes Äusseres. Sollte, z. B. wegen eines Herstellungsfehlers, ein Bruch in einem der Bänder entstehen, kann man dasselbe ohne Demontieren des ganzen Bettbodens leicht auswechseln. Die Herstellungskosten sind verhältnismässig klein und durch die Erfindung ist es also für die minderbemittelten Leute möglich sich ein gesundes Bett zu verschaffen.
Die Erfindung wird mit Hinweis auf die Zeichnung näher erklärt. Es zeigen beispielsweise Fig. 1 eine Teilansicht eines für Betten u. dgl. bestimmten, federnden Bodens nach der Erfindung, Fig. 2 einen Quer-
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schnitt durch einen Seitenteil des Bettrahmens, vor dem Zusammenbau, Fig. 3 eine Teilansicht zweier naheliegender Enden der Stahlfeder und des Eisenbandes, von oben gesehen, Fig. 4 einen Querschnitt der- selben Teile, nach der ersten Stufe der Verbindung der beiden Teile miteinander, Fig. 5 eine entspre- chende Ansicht, nachdem die beiden Teile endgültig miteinander verbunden worden sind, Fig. 6 einen T eilschnitt durch die eine Seite des Bettbodens mit Stahlfeder und Eisenband in unbelastetem Zustand, Fig.
7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Seitenteiles'eines'unbelasteten Bettbodens, Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht, aber in belastetem Zustand des Bettbodens, Fig. 9 einen Schnitt durch einen aus einem Rohr bestehenden Seitenteil des Bettrahmens, Fig. 10 einen Schnitt durch eine wei- tere Ausführungsform, Fig. 11 einen Querschnitt durch den Hauptteil des Bettrahmens teils in unbelaste- tem Zustand, teils in belastetem Zustand, Fig. 12 einen Querschnitt durch den ganzen Bettboden in unbe- lastetem Zustand, und Fig. 13 eine entsprechende Ansicht, aber mit dem Bettboden in belastetem Zu- stand.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht der Bettboden aus bandähnlichen Federelementen 1, die aus an den Seitenteilen 2 des Bodenrahmens angeordneten Stahlfedern 3 und diese paarweise verbindenden, zwischen denselben liegenden Eisenbändem 4 bestehen. Die Seitenteile 2 sind an ihren Enden gegenseitig mittels Bettkopfenden und Bettfussenden 2a verbunden. Jedes federnde Glied besteht also aus drei Elementen, d. h. aus zwei gebogenen Stahlfedern 3 und einem diese Federn verbindenden Band aus schlechterem Material, z. B. Eisenband. Die Seitenteile 2 sind mit Längsnuten 6 (Fig. 2) versehen, die sich auf der Aussenseite der erwähnten Seitenteile 2 erstrecken. Jede Stahlfeder 3 ist mit einem winkelgebogenen Teil 5 versehen, der mit einem Loch 8 versehen ist.
Der gebogene Teil 5 wird in die Nute 6 eingeführt und durch Holzschrauben 7 befestigt, welche in den Rahmenteil 2 durch die Löcher 8 hindurch eingeschraubt werden. Das innere Ende 9 jeder Stahlfeder wird an dem einen Ende des Eisenbandes 4 befestigt.
Die Enden des Bandes 4, von denen nur eines in der Zeichnung gezeigt ist, sind mit je einem abwärtsgebogenen Endteil 10 versehen. Innerhalb des abwärtsgebogenen Endteiles 10 weist das Band 4 eine abwärtsgebogene Zunge 11 auf. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist also das Band 4 mit zwei in einiger Entfernung voneinander liegenden, winkelrecht abwärtsgebogenen Zungen 10, 11 versehen. Der Endteil 9 jeder Stahlfeder ist mit einem sich in der Querrichtung erstreckenden Langloch 12 versehen, das etwas innerhalb der Endfläche der erwähnten Feder liegt und dessenBreite etwas grösser als die Breite des Bandes 4 ist. Das Ende der Feder 3 ist mit einer Ausnehmung 13 versehen, deren Breite etwas grösser als die Breite der Zunge 11 ist.
Das Zusammensetzen des Bettbodens erfolgt auf folgende Weise : Nachdem die Stahlfedern 3 mit den Seitenteilen 2 verbunden sind, werden die gebogenen Enden 10 des Eisenbandes 4 in die Langlöcher 12 der Stahlfedern 3 eingeführt, wobei die Zungen 11 in den A Ausnehmungen. 13'anliegen. Vor dem Einführen der Enden 10 in die Langlöcher 12 müssen natürlich die Stahlfedern 3 einigermassen nach innen gebogen werden. Die Zungen 11 verhindern durch ihre Lage in den Ausnehmungen 13, dass das Band 4 seitwärts verschoben wird. Der abwärts gebogene Endteil 10 wird danach so gebogen, dass er an der Unterseite der Stahlfeder 3 zwischen dem Langloch 12 und der Ausnehmung 13 anliegt. Die Zunge 11 wird danach vorwärts zum Anliegen an den Endteil 10 (Fig. 5) gebogen.
Bei einer solchen Verbindung können die zwischenliegenden Bänder 4 bedeutenden Belastungen ausgesetzt werden, ohne dass die Verbindung zwischen den erwähnten Bändern 4 und der Stahlfeder 3 gebro - chen wird. Ferner kann, wenn notwendig, ein Austausch entweder vonrsiher Stahlfeder 3 oder von einem
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be 7 zuerst gelockert werden.
Jede-, Stahlfeder 3 kann mit einem konvex aufwärtsgebogenen Teil 15 versehen sein. Das Ende 14 dieses gebogenen Teiles 15 kann so eingestellt werden, dass es bei voller Belastung an der oberen gebogenen Fläche 16 des Rahmenteiles 2 zum Anliegen kommt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird der kon- vexe Teil 15 ausgestreckt, wenn er einer kräftigen Belastung ausgesetzt wird, und diese Streckung bewirkt eine Streckung der Feder 3. Wenn die Belastung entfernt wird, kehrt der Teil 15 in seine ursprüngliche Form wieder zurück.
In den obenerwähnten Ausführungsbeispielen sind Rahmenteile 2 aus Holz verwendet. Wenn erwünscht, können rohrförmige Seitenteile g'l (Fig. 9) verwendet werden, die mit Langlöchern 18 versehen sind, in welche die Enden der Stahlfedern 3'eingeführt werden. Diese Federn 3'sind mit einem abwärtsgebogenen Ende 17 versehen, das nach dem Einführen in das Langloch 18 des Rohres 2'an der inneren Fläche desselben anliegt. Demnach wird das gebogene Ende 17 bei der Belastung des Bettbodens in dem Rohr 2' bleiben.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, in welcher das Biegen der Stahlfedern durch verhältnismässig schwache Schraubenfedern 19 gesteuert wird, die unter den Federn 3 und Ansätzen auf der Innenseite der
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Rahmenteile 2 angeordnet sind, Die unteren Enden der Schraubenfedern 19 sind dabei zweckmässig in Vertiefungen 20 der erwähnten Ansätze gelagert. Die Schraubenfedern sind ferner so angeordnet, dass sie winkelrecht zu den Stahlfedem 3 in dem Punkt 21 an ihrem oberen Ende wirken.
Fig. l1 zeigt einen Seitenteil 2 mit dessen Aufrollfläche 16. Das Verhältnis zwischen dem Halbmesser R der Stahlfeder 3 vor dem Zusammensetzen und dem Halbmesser r der Fläche wird durch die erlaubte, maximale Beanspruchung a zul nach der Formel
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bestimmt, in welcher Formel t die Stärke der Stahlfeder und E der Elastizitätsmodul des Materiales ist, c. er zweckmässig zwischen 2028500 und 2202000 kg/cm2 liegen soll.
Die strichpunktierte Kurve BC in Fig. 11 zeigt, wie das Ende der Stahlfeder 3 bei Belastung zuerst nach innen um einen gewissen Abstand A verschoben wird, wodurch der Abstand zwischen zwei Stahlfedern 3 eines Paares sich vermindert, so dass das Eisenband 4 abwärts zu einer Parabel gebogen werden kann, (Fig. 13). Bei dem Punkt C, wo der Kontaktpunkt zwischen der Feder 3 und der Fläche 16 in Höhe des oberen Endes der Stahlfeder 3 liegt, kann beim weiteren Niederdrücken das Ende des Bandes nach aussen gezwungen werden, was aber nicht ohne Ausstrecken der Parabel und ein Heben der Last geschehen kann. Also wird in der Nähe des Punktes C ein weich wirkenderHalt gegen ferneres Niederdrücken der Tragebene ohne einen hörbaren Anschlag der verschiedenen Teile erhalten. Eine erhöhte Belastung bewirkt nur eine schwache Streckung.
Auch jetzt bleibt eine gewisse Nachgiebigkeit bestehen, da bei Änderung der Belastung, z. B. wenn eine auf der Tragfläche ruhende Person sich wendet, diese Bewegung der Parabel eine unregelmässige Form gibt.
Damit die tragende Fläche sich der Körperform weich anpasst, soll die Breite der Stahlfedern 3 nicht grösser als 8 cm sein. Damit ferner die Matratze in dem Raum zwischen den verschiedenen federnden Gliedern 1 nicht festgeklemmt wird, sollen ihre Längskanten nicht allzu weit voneinander liegen. Jedes Band soll bis zu 20 kg tragen können, ehe es seine Bodenlage erreicht. Wenn eine Person an der einen Seite der Tragfläche sitzt, soll jedes Stahlband zwischen 10 und 15 kg tragen können. Um den Boden weich federnd nennen zu können, soll die Niederbiegung o der Seite der Tragfläche wenigstens 2-3 cm sein, Die maximale Tiefe der Parabel soll, nachdem die Stahlfedern 3 ihre Endlage erreicht haben, ungefähr 8 cm sein, damit die Tragfläche bequem wird.
Diese Zahlwerte, die natürlich in Übereinstimmung mit den Wünschen der Kunden und des Herstellers variieren können, bestimmen die Ausbildung der Konstruktion. Die Tiefe f der Parabel (Fig. 13), wird von den Werten A und L nach der Formel :
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bestimmt, wobei A derjenige Abstand ist, in der Horizontale gemessen, umdenderobereTeilderStahlfe- der bei Belastung nach innen unter Anliegen an dem Seitenteil 2 verschoben wird und L die Länge eines Bandes 4 ist, das die Stahlfedern 3 verbindet, wobei A zwischen 2, 5 und 13 mm und L zwischen 250 und 1000 mm gewählt wird. Bei der gewöhnlichen Breite eines Bettes, etwa 90 cm, ist der Wert von A also etwa 9 mm und die Tiefe der Parabel wird etwa 8 cm.
Der Winkel a zwischen der Ausstreckungsrichtung des Bandes und der Horizontale in einem Belastungspunkt in der Mitte der Tragfläche wird bei jeder Niederdrucklage nach der Formel :
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erhalten.
Wenn die Streckungskraft der Stahlfeder mit Dr und die Belastung mit P, die etwa in der Mitte des federnden Gliedes 1 angebracht wird, bezeichnet werden, so ist
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und das Biegungsmoment des Stahlbandes
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wobei a der Normalabstand von dem Punkt, wo die Stahlfeder die gebogene Fläche 16 des Tragteiles 2 verlässt, zu der mit 7'bezeichneten Linie in Fig. 11, die die Richtung der Kraft Dr in dem Punkt C angibt, ist. Wenn eine Person an der einen Seite der Tragfläche sitzt, wird die Tragkapazität in der Endlage
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Teiles des Stahlbandes zuerst langsam wachsen,'bis die ; Maximalbeanspruchung einen Wert erreichte der durch das Verhältnis zwischen dem Halbmesser r und dem Halbmesser R bestimmt wird, wenn das aufrollende Anliegen an die obere Fläche des Tragteiles 2 anfängt.
Nachdem der azul.-Wert durch das Verhältnis zwischen dem Halbmesser r und dem Halbmesser R gleichwie die Verkürzung der Stahlfeder dadurch bestimmt worden ist, wieviel derselben, das zum Anliegen an der oberen Fläche der längsgehenden Rahmenteile gebracht worden ist, was für jede Last berechnet werden kann, wird durch obenerwähnte Formeln 1) und 2) derjenige t-Wert erhalten, der der Tragfläche ihre gewünschten Eigenschaften beibringt. Durch die Formel 3) kann man die Länge der Stahlbäneer erhalten, so dass die gewünschte Weichheit bei der Seite der Matratze erhalten wird.
Die Länge d (Fig. 11) des freien Endes der Stahlfeder, d. h. der Teil derselben, der zwischen ihrem freien Ende und ihrem ersten Kontaktpunkt liegt, kann durch Vergrösserung der Halbmesser r und R im Verhältnis zu der Länge der Stahlfeder bestimmt werden.
Die vollzogene Linie durch den Punkt B zeigt die Streckung der Stahlfeder'in unbelastetem Zustand.
Da die durch obenerwähnte BerechnungensrhaltenenWertemodifizrt werden. Können, besonders, der A-Wert, ist es möglich die Tragkapazität der Stahlfeder während des ersten Teiles ihres Niederdrücken bei einer gewählten Stärke t der Stahlfeder festzustellen und dadurch die Form der Belastungskurve zu beeinflussen.
Es gibt auch andere Möglichkeiten die Weichheit und die Federung binnen engen Grenzen durch Drehen der Seitenteile 2 um ihre Längsachsen zu steuern und also die Linie D-E (Fig. 11), welche Linie immer senkrecht zu der Horizontale ist, entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zu verschieben, um in Übereinstimmung mit dem, was in Fig. 11 gezeigt wird, den Kontaktpunkt des, Stahlfederendes mit der Trag-
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Diese Möglichkeit ist aber begrenzt, da sie zu einem zu grossen A-Wert im Verhältnis zu dem gewünschten o-Wert (Niederdrücken) führen kann.
Durch die Erfindung wird in einer sehr einfachen Weise eine Tragfläche mit federnden Seiten oberhalb eines verhältnismässig steifen Bodenrahmens erhalten. Ferner wird ein Tragrahmen geschaffen, der nach den Wünschen des Herstellers und der Kunden eingestellt werden kann. Die Federung ist vollständig geräuschlos und es besteht keine Gefahr, dass die Stahlfedern unter verhältnismässig abnormalen Belastungsverhältnissen deformiert oder erschöpft werden, Eine verhältnismässig schwere Person kann auf einem einzigen, quergehenden Band stehen ohne den Bruch oder eine bleibende Deformierung desselben zu verursachen. Ein bedeutender Vorteil der Erfindung besteht in der weichen und nachgiebigen Begrenzung des Niederdrückens, das ohne Schläge zwischen verschiedenen Teilen erhalten wird.
Da die federnden Bandelemente 1 an dem Rahmen, unabhängig voneinander, befestigt sind, können sie ganz oder teilweise in einer sehr einfachen Weise ausgetauscht werden.
Wie schon oben erwähnt ist, sollen die Stützen derart sein, dass bei Belastung der Elemente 1 die Stahlfedem zum rollenden Eingriff mit erwähnter Tragfläche gebracht werden, ohne die Elastizitätsgrenze des Materiales der erwähnten Stahlfedern zu überschreiten. Da die Stahlfedern aber einer gewissen Erschöpfungsbeanspruchung ausgesetzt werden, ist es zweckmässig die Stahlfedern so zu bemessen, dass sie auf die Tragflächen aufgerollt werden ohne die Variation, der Maximalstreckung der Stahlfedem zu überschreiten zwecks Vermeidung der Erschöpfung dieser Federn bei Belastung.
Die Erschöpfungsgefahr bezieht sich hauptsächlich auf eine solche Variation, die entsteht, weil die Bauart so gewählt werden soll, dass die maximal erlaubte Abwärtsstreckung erreicht wird, wenn die Stahlfedern während der Verbindung mit den Eisenbändern 4 ausgestreckt werden. Somit wird diese maximal erlaubte A bwärtsstreckung wäh, rend der Verwendung nicht verändert, wenn die Stahlfedern gegen die Fläche 16 aufgerollt werden, son--
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dem nur der Teil, in dem die Stahlfeder Streckungsbeanspruchungen ausgesetzt wird, wird aufwärts längs der Tragfläche verschoben, je nachdem das Stahlband zur rollenden Berührung mit dieser Fläche gebracht wird.
Ferner soll hervorgehoben werden, dass die Erfindung auch eine Ausführungsform umfasst, bei der die Seitenteile 2 durch Scharniere od. dgl. vereinigt sind, so dass die Hälfte der federnden Tragfläche über die andere gelegt werden kann. Das heisst mit andern Worten, dass die Erfindung auch bei solchen Möbeln wie Bettsofas oder Schlafsofas verwendet werden kann, bei welchen die federnde Fläche, bestehend aus den bandähnlichen Gliedern 1 und dem Seitenrahmen, zusammengeklappt werden kann. Es kann also der Rahmen in eine erwünschte Anzahl Teile aufgeteilt werden, die miteinander gelenkig verbunden sind.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung begrenzen nicht dieselbe, sondern im Rahmen derselben können mehrere Ausführungsbeispiele gedacht werden. Nach Belieben kann das eine Ende jedes Bandes 4 durch Bolzen mit der einen der Stahlfedern 3 vereinigt werden und das entgegengesetzte Ende des Bandes 4 mit den abwärtsgebogenen Teilen 10 und 11 versehen werden, so dass somit nur die eine Stahlfeder 3 mit einem Langloch 12 und einer Ausnehmung 13 versehen wird.
Hier unten soll ein zweckmässiges Ausführungsbeispiel von bandähnlichen Elementen 1 im Verhältnis zu ihrer gebogenen Tragfläche angeführt werden, welches Beispiel für ein Bett mit einer Breite von etwa 90 cm, von den äusseren Seiten des linken und rechten Seitenteiles 2 gemessen, bestimmt ist.
Die Stahlfedern 3 werden aus Federstahl mit einem Elastizitätsmodul E = 2028500 kg/cm'.-. einer Zug-
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Ganze <SEP> Länge <SEP> der <SEP> Stahlfeder <SEP> = <SEP> 10 <SEP> cm
<tb> Breite <SEP> der <SEP> Stahlfeder <SEP> = <SEP> 6 <SEP> cm <SEP>
<tb> Stärke <SEP> des <SEP> Stahlbandes <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> cm <SEP>
<tb> Halbmesser <SEP> R <SEP> (Fig. <SEP> 11) <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 05 <SEP> cm
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Das Band 4 wird aus kaltgewalztem Bandeisen mit 0, 20 C hergestellt.
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Ganze <SEP> Länge <SEP> des <SEP> Eisenbandes <SEP> 4 <SEP> = <SEP> 80 <SEP> cm
<tb> Breite <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> 4 <SEP> = <SEP> 3, <SEP> 15 <SEP> cm
<tb> Stärke <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> 4 <SEP> = <SEP> 0, <SEP> cm
<tb> Halbmesser <SEP> r <SEP> (Fig. <SEP> ll) <SEP> der <SEP> Kurve <SEP> der <SEP> Tragfläche <SEP> der <SEP> Seitenteile <SEP> = <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> cm
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