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ntALLIAGE A BASIE DE gû6 OAEËBDS B'BTES Travails mCANIQs'OE1iiJENT Bom. L' oBZflhoeI0ài DE m#uiTS FACOlqiIT11 POSSEDANT DES. 0.. Q3 I>. ;i , ,.,e .
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présents invention concenna des produits Q" niue façonnés ou travaiiléa mecaniquementc' tels. gue nina la.is.4 en feuilles ou en. banàes> et elle a pour objet- d'offried comme produit nouveau un astiele en Fine tolecül-l, améliorée Sous 'un aspect plus générez elle visé. 1.ôbtQfi- tion d "alliages à base de zinc capables dt tnauaillé3> .oa,i2iue poua la. fslbriaaticn de sine fü- çonnés possédant une résistance supëzieu2ze à ce gue 1"ôR appellera ici la fluenoe a, fxoid .
Le z.inoo de même que à"autres métaàxà point de fusiori'reltivement base subit une d@osB!Ëd;ioa plastique lente,, ou fluence à fxoido lorsqueil se tou. soumia aon,-
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tinuellement à des charges ne dépassant même pas un quart de la résistance extrême à la traction, mesurée par les méthodes ordinaires d'essai de rupture.
Tous les produits en zinc, façonnés ou travaillés mécaniquement, l'aits de Lé- tal de qualité supérieure, ou ordinaire, sont facilement su- jets à cette déformation plastique ou progressive et per- manente sous des charges, constantes et appliquées conti- nuellement, considérablement inférieures à la résistance extrême à la traction; c'est ce phénomène que l'on désignera ici sous le nom de fluence à froid. En d'autres termes, aux températures, ordinaires, une charge constante continuel- lement appliquée (bien inférieure à la résistance extrême à la. traction telle qu'elle est déterminée par les méthodes ordinaires) cause une déformation permanente dans les pro- duits en zinc façonnés, du commerce, dont on a pu aisposer jusqu'à présent.
Sous des charges continues suffisaient faibles,le degré de déformation progressive aevient assez petit pour n'être pas mesurable par les méthodes connues, si même il n'atteint pas réellement une valeur nulle, et ces charges faibles ou négligeables peuvent être interprétées comme des efforts de travail surs pour ces produits en zinc façonnés dont on a pu disposer jusqu'ici lorsqu'on en a fai't usage comme matériaux de construction, sous la forme par exemple de feuilles ondulées. Toutefois, du point de vue de l'ingénieur en bâtiment, ces produits en zinc façon- nés ne peuvent supporter qu'un effort de travail sûr si fai- ble, tel qu'il est déterminé par une expérience pratique ré- elle, que cela restreint sérieusement leur application in- dustrielle.
Un des buts de l'invention est d'offrir un produit en zinc façonné ou travaillé mécaniquement possédant une résistance supérieure à la fluence à froid. En d'autres termes, l'invention vise à offrir un produit en zinc faon-
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ne ou travaillé mécaniquement qui ne soit paS(.facilemel1t,'
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susceptible d'une déformation progressive et permanente sono
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une charge D constante et continuellement appliquëop bio3x supérieure à toute résistance de travail adre des. peduits.
en zina fa-,gonnés dont on a pu dispose jusque pses&at comme conséquence de cette résistance supérieue In ce à froide les produits en zinc de 1invent1on posoeèdfnfs des avantages économiques supérieurs ceux des psod.ui' es.' zinc,,> du mame typs général> dont on a pu diâoseE' jaaqB.ei Un autra but de est à o±f 1 de meilleure allLaw gea à base de zina opbJ.et> lorsquol'! les -txavij.l.e ôon- , venablement de donnes les'produits en zina fàçonBé±, osa-' liorés de leinventionc Dans la production de vine lminé qu>il ù9agiai<# de laminage en bande ou en paquetp les propriétés des;
Taàn'* des. ou feuilles laminée= finies dépendant de la aeùposi- tion du métal aussi bien que de la fagon dont le laminage est mis en pratiqua,,, S$inc,1> un zinc de qualité. x>péìfUk s tal que ceux des marques bien aonnuea "HOBe. hep-du or- et%- tres marques réputées:) donnent dans des aonàitioDU 1-&- minage appropi4es une bande ou feuille très ma.lloa.ble et, ductile,, D"un autre 06téD,Ieo qualités de zina plu. aom munesp comme, les qual1ûÓs bien connues. llBnins-vezteg;+ au autres qualités de métal commune auî sont des âlliage& iùG- turels de zinc±> de plomb et de cadmium contenant dèz. pom - centages de cadmium plus élevas que ceux qui e21îatynt dum du zinc de qualité supérieurep donnantd lo:c8quoa. les: la- mine dans des conditions appropriées D un produit rlum aide et plus dur que ceux que l'on obtient de zins de qualité.
. supérieure, La'bande ou feuille plus raide laminée de zina @g= dinaire- POssèdee POUX certains uxages, des avantagea dic- tincts sur le produit plus malléable laminé de inc de- 'qua-
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lité. supérieure, Par exemple,'un dea usages du zinc lamina -est celui qu'on en fait pour la fabrication de feuilles on- dulées pour toiturea et revêtements, sur des bâtiments.
Dans ce cas,la résistance à la fluence à froid estde grande importance puisqu'elle détermine l'épaisseur ae zinc nécessaire pour donner la force et la résistance adé- quates à une déformation plastique lorsque les feuilles sont posées sur les pannea du bâtiment.
Les recherches et expériencea de la demanderesse ont indiqué que l'accroissement dans la résistance à la fluence à froid que l'on peut assurer au moyen d'éléments d'alliages formant une solution solide, tels que le cad- mium. et le cuivre, est limité et la demanderesse a, par conséquent, fait des expériences avec des éléments d'al- liage qui introduisent un ou plusieurs constituants dur- cissants distincts dans l'alliage final à base ae zinc.
Elle a recherchée un trèsgrand nombre ae combinaisons d'al- @ liages à base de zinc sous la forme façonnée eta trouva que l'on peut augmenter très notablement la résistance à la fluence à froid en donnant à l'alliage à base de zinc une composition appropriée. Elle a, croit-elle, découvert le principe sur lequel des alliages à base de zinc doivent être composés pour les buts visés ici, et l'invention est, dans une large mesure, basée sur cette découverte.
On sait que la résistance à la fluence à froid de produits en zinc façonnés peut être augmentée dans une mesure faible et limitée par l'adjonction d'éléments qui forment une solution solide avec du zinc, dans des pour- centages qui entrent complètement en solution solide. Comme cela a été: dit ci-dessus, le cadmium qu'on trouve comme im- pureté naturelle dans le zinc ordinaire produit un tel effet.
On n'a trouvé aucun autre élément simple qui, en entrant en solution solide avec le zinc, produise un effet
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suffisamment plus 'grand pou2 avoiz une valeur indutiele0 il ne sembla pas non plus. qu'il y ait une combinaison qHsl. conque d'éléments quia loïsqu'on l'ajoute à du zinc ùang ¯ , des pourcentages aompi,dns des limites normal8& de Eio- lubilité. solide dans leusa systèmes binaires respaG'Gif±1>
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produire des améliorations économiquemant impoxtaa.tea dan : la résistance à la fluenaa à fnoiào Le, demanderesse a découvert queg par,- ls.deae.tiôn a un alliaga à base de zincd ayant un ou- plusieurs @ém@nt' métalliq.,ttes en solution Bolide!! dl'un (ou plusieu1?1!±} au% élément métallique eu une quantité supérieure à x@:
ea1ubi lité solide-dpns le in (c:tre6t=à=die en association M'-' naire avec la zina) à la. tempéxatma oraineiea des apPQtQ-1
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ments> on peut effectue une augmentation éoonomiquement importante dans la résistance à la fluence, à froid de 1.al-' liaga travaille méoaniquettto Le premier élément leu, premiers éléments) présent en solution solide d-nus le- pînc semble pioàuiie une légère augmentation dans la réaiat#.rM.!I@< , a la fluence à froid de 1'alliageo Cet élément' (on aei àém léments) peut être présent en quantité dépassant sa limite; de solubilité solide dans le zined mais. na pas né@S8ai Bernent besoin d'etre présent en cette quantité Le sa- cond élément.
(ou éléments) peut n'avoig qu'une SOÚ:fl;1ilit ' solide nulle ou limitée dans le zinc& mais doit dtze ssâ sent dans l"alliage à base de zinc en une quantité exoé- dant sa limite de solubilité sarlide dans le zinc, Le se cond élément (ou éléments) est présent dans con- me un second- constituant (ou constituants) dans leue1.11 peut gtre. combiné avec du zina, ou. avec le premieg 41t :
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ou avec les deux conjointement. Le râle de ce sac-onffi. (;;(1,00- ; tituant (ou constituants) semble àtre de produire uno au mentation très notable dans la résistance à là. fluelcae froid en empêchant un glissement daneg ou entre p len or;;s-
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taux.
L'invention comprend ainsi un alliage à base de zinc travaillé mécaniquement (ausai bien que l'alliage lui-même) possédant une résistance marquée à la fluence à froid, produite en alliant du zinc avec d'autres éléments métalliques dont un entre en solution solide avec le zinc à un degré mesurable et dont un autre est présent dans l'al- liage en une quantité plus grande que sa limite ae solu- bilité solide en association binaire avec le zinc, à la température ordinaire des appartements, soit 20 C. Pour les. buta de l'invention, il faut entendre par alliage de zinc un alliage consistant principalement en zinc, et ne contenant par exemple pas moins de 90 %, et de préférence pas moins de 95 %, de zinc.
L'élément (ou les éléments) métallique en solution solide dans le zinc peut être du cuivre ,du cadmium, du manganèse, de l'aluminium et pro- bablement d'autres métaux. La demanderesse a obtenu les résultats les plus satisfaisants avec le cuivre, le cadmium et le manganèse. Bien que l'aluminium produise l'augmenta- tion désirée dans la résistance à la fluence à froid, sa tendance à causer une oxydation intercristalline en vieil- lissant diminue son utilité pratique pour les buts de l'in- vention. Le métal présent en excès de sa limite de aolubi- lité solide dans le zinc peut être du magnésium, du lithium, du manganèse, du nickel et probablement d'autres.
Le tableau suivant indique la résistance supérieure à la fluence à froid d'un certain nombre de produits en zinc façonnés de l'invention, faits d'alliages à base de zinc ca- pables, lorsqu'ils sont convenablement travaillés ou fa- çonnés, de donner des. produits possédant cette résistance supérieure à la fluence à froid. Les éléments d'alliage spécifiés sont ceux. auxquels. l'alliage doit sa capacité d'imprimer une résistance marquée à la fluence à froid à
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àoa pioàuiYa fàgo;màm jsi ou s'est ài#Dv &e s'este éo 36 licoa J1 1 etcsât siss oùéincàùo eon%onanB o à& $ào eatl= mi#s Q $a 5 qL,C 10 gomkza ào @haâaa âoo niatEOc aÎmngea6# %aàt àu wé#mà do guuLà3d ;upà ieoov %%EEàfl# SompsiûloE ô McS.
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±=iiizo 1µù - 1 $ '3 @e<B)3, ùà3 u= 1 ao plas âe solofltk Alliage i" a 3 fl.3r' O>OE%ùsàvo p1U= à0E50+000' L±Ll1còo 5l W 0)lµà% Qàg 0)@#jÉ %ôooooooooooooooooEoE flués80 alliage '7 10 YlC'7 'f7 Lr' 0àz lr^' "'u'4o b0 O 0 O CS a00 pisa. tld 50*000 l,J AlliC.ge E 11 OOS%fl G3i l3jél ù 1ZS.oacSC>ooonaooooooob( 1@*606. ùliiaoù 1il S Oeg éTz#a, ooooooaoc ]9l!sa de ai,ooé B:
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traction statique.
Une méthode similaire pour mesurer le phénomène analogue de glissement dans de l'acier est dé- crite par French dans les "Technological Papera of the
Bureau of Standards- , N 296. Les chiffres numériques, de résistance à la traction statique donnés dans le tableau précédent sont exprimés comme le temps, en minutes, né- cessaire pour produire un allongement de 10 % dans une éprouvette normale à une température de 20 - 25 C., avec une charge morte calculée pour donner un effort de
700 kg. par cm2 sur la section originelle de l'éprouvette.
L'éprouvette normale'était un échantillon représentatif du produit en zinc façonné ( du zinc laminé en feuille dans ces caa) ayant un épaisseur de huit dixièmes de milli- mètre, une longueur de Jauge de 507 dixièmes de millimè- tre, une largeur ,dans. la section réduite ,de 127 dixiè- mes de millimètre, une largeur de 254 dixièmes de milli- mètre aux endroits où il était saisi et des filets ou bou- dins de 254 dixièmes -de millimètre de rayon.
Les pourçentages des éléments d'alliage présents dans l'alliage à base de zinc sont susceptibles de varia- tion sur une certaine gamme plutôt difficile à définir exactement. Bien qu'il soit essentiel que l'alliage con- tienne la quantité du constituant (ou des constituants ) durcissant qui introduira la résistance au glissement dé- sirée, une quantité excessive de tout constituant ue ce ,--en- re, qu'elle résulte d'unexcès du premier élément au-delà de sa limite de solubilité solide dans le zinc, ou d'une trop forte addition du second élément au-delà de sa limite de solubilité solide dans le zinc, peut affecter défavora- blement l'alliage quant à ses propriétés de travail mécani- que ou a sa résistance à la fluence à froid.
L'expérience de la demanderesse. particulièrement à l'égard du cuivre, lui a montré que l'on obtient habituellement les meilleurs ...
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résultats- en incorporant dans l'alliage un pourcentage tel
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du pyemieg élément qu'Ill entre entièrement en solution so- lide dans le zineo dans le cas de auivre et de cednium ce pourcentage est d'enviEon 1 D'autre part ont obtenu des alliages satisfaisants avec, somme premier élément D du manganèse présent considérablement en
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excès de sa limite de' solub:
Llit' solide dans le zinc> zout la résesTe de ces considérptiona 5, la.deuanàer sse CI?-oÎt gue 9 avec des mé"thodes, p,propriéeB, de travail méeaRiqe, les éléments d>alliage, mentionnés dans le tableau pée4dent ' peuvent varier dans les limites suivantes cuivre ou cad-
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mium. de Ogc,3 a 2 $9 etc peut-êtrae è, 5 %A nianganèsa, (comme premier élément dans la limite de solubilité. dans le zinc) de 0,01 à 0,1 % et (comme second élément excédant la limite de solubilité solide dans le zinc) de
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Opi à 2) %$1 magt,uSsi:m ou lithium!) de Op005 à O5 % et nickel de Qi) 0:
5 84 l %b Les alliages à base de zinc de l'invention peu-
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vent étre composés de toute manière appropriéeo On peut faire usage D coma zinc de basée soit dejzinc. de qualité, supérieure!) zelativement exempt de plomb et de cadmium, soit de zinc de qualité inférieure oontenant des quantités naturelles ou usuelles, de plomb et de cadmium. La teueur normale en plomb et 'en cadmium soit de zinc de qualité supérieure ou de zinc ordinaire n'affecte pas défavorz- blement celles des propriétés de 1 alliage auxquelles l'invention a particulièrement rapport.
Toutefois tout
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bien considéréa la demanderesse a trouvé que les meilleass résultats sont ordinairement obtenus lorsque le zinc de base est du zinc de qualité supérieure et elle a assuré. des propriétés de laminage extraordinairement satisfaisantes. avec des alliages dans lesquels le %zinc de base était un zinc de qualité trèn supérieure? contenant moins de 0,01 %
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dimpuretés totales.
Bien que les alliages à base de zinc de l'inven- tion puissent être façonnes, ou travailles mécaniquement, par les méthodes pratiquées Labituellement jusqu'à présent dans le travail mécanique de zinca de qualité supérieure et ordinaires, on a trouvé 'que ces façons de procéder ne don- nent pas , ordinairement, des produits en zinc façonnés de la résistance supérieure à la fluence à froid que ces alliages à base de zinc sont capables de développer avec des méthodes de travail mécanique plu,s convenables.
D'une façon générale , on peut dire que le travail Mécanique de l'alliage à base de zinc doit être conduit üe façon à ne causer aucun état notable de durcissement de travail dans le produit façonné fini si l'on veut développer la résis- tance maximum à la fluence à froid. A cet effet, la demanderesse a décrit , dans un brevet de même uate que le présent , ayant poux titre "Procédé d'obtention de pro- duits en zinc façonnés, possédant une résistance supérieure à la fluence à froide une méthode de développement de la résistance supérieure à la fluence à froid dans des produits en zinc façonnée faits des alliages à base de zinc de l'invention , qui implique le travail à chaud de l'alliage,
à des températures supérieures à 175 C. dans tout le trai- tement de travail ou durant les phases finales de ce traite- ment ,en vue d'empêcher sensiblement'tout état de dur- cissement de travail dans le produit façonné fini. Dans le cas où le travail mécanique de l'alliage à base de zinc cause un état notable ou inadmissible, quelconque, de dur- cissement de travail dans le produit façonné résultant, 'on peut faire disparaître cet état de durcissement de travail par le procédé de traitement thermique décrit dans un autre brevet ,de même date que le présent ,
ayant pour titre "Procédé d'amélioration des propriétés- physiques d'un
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produit en zinc âoaan4 fait d'un alliage à capable d'eatre travaillé en un produit fagOnUE'â PpBe"d=t une résistance marquée a. la 'FL9Gn froid,, ce
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ment thermique, est caractérisa pas' un chauffage rapide CLIC
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préférence en 20 secondes ou ingme moins) du psodMit OR zinc façonna (fait d'un alliage "a base de zinc dé lia vention) à la tompérp-t-ure élevée prédéterminer de tsaitc ment thermique (de pséfeBeaee a,u3s.
envisons de 3ÙÙ=ùp0' û) et par le maintienrdu pg0duit à ctta terpét 13éllilfLlit un temps'suffisant, pour faixe tout ét/%,àOE dax- cissemant de travail, dans ce produite Les produite en siaG.'fa,õnn4s de 1 invc,.a peuvent Étre faits ou fabriqués, par toute opération impliquent un / travail mécanique de lbaliiage à base de zineo li.t 'w z le travail mécanique peut %tre un laminagec un étiage S8. passage dans une presse-filiérep etco.. ou peut eoneistex es des opérations d"emboutissage a la presse ou de fo matlon telles qu"étirage travail va la presse-filièreee secouiez- ment> repoussage au tourd courbuxe> pliages eEoàoàBâno> la pratique'il arrive fréquement qu'une opération de tea- vail mécanique pmrtioulîèlce cause un état de duË&isaemcs de travail dans le produit, façonné résultante ce qpl.
cuffez te'défavorablement la résistance supérieures dés:Lréee a. le; fluence a. froid du- produite Dans des cas de ce gansez es peut avoir avantageusement recours au traitement theiwi<yL p décrit dans le second des deux autres brevets,, de, même date que le présent p précités, ce traitement Peut 94tra avantageusement appliqué à un produit en zinc fagonné de llinvention sans égard à son état de dumaissomr-n-1
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de travail dans le but d'améliorez certaines- propriétés .
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physiques D telles que la dusëilité dynamique> eswo(gtiellei à la bonne conduite de diverses opérations, de .SS3JMfis.e"3VGsY4TCûi'L.'9-1 ou de formation subséquentes telles que lemboutiSËago- a, 1
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presse±) etcoooe
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Les.
produits en zinc ae l'invention possedent aes propriétés physiques très supérieures en comparaison avec les produits, en zinc façonnés dont on a pu disposer indus- triellement , jusqu'à, présent. On à déjà fait ressortir plus. haut l'importance et les avantages économiques de la résistance supérieure à la fluence à froid. Cette proprié- té imprime aux produita de l'invention une résistance de travail sûre, sous une charge appliquée continuellement, très notablement supérieure à celle qu'il est possible d'obtenir avec n'importe quel produi,t en zinc façonné dont on a pu disposer jusqu'à présent.
Les Meilleures propriétés physiques dea produits en zinc de l'invention les rendent utiles dans bien des champs d'application, et pour bien dea usages. où l'on n'a pas employé les produits en zinc façonnés dont on a pu disposer jusqu'ici, aussi bien que grandement supérieurs aux produits en zinc façonnés dont on fait usage jusqu'à présent pour les toi- tures en zinc., etc... par exemple.
En Résuma. l'invention comprend :
1 . Un alliage à base de zinc, capable d'être travaillé mécaniquement pour l'obtention de produits fa- onnés possédant une résistance de travail sûre, sous une charge constante appliquée continuellement, notablement plus grande que celle qu'il est possible d'obtenir avec tout produit en zinc façonné industriel dont an a pu ais- poser jusqu'à présent , cet alliage consistant principale- ment en zinc allié avec d'autres métaux dont un est présent dans l'alliage en solution solide dans le zinc à un degre mesurable et dont un autre est présent en une quantité plus grande que aa limité de solubilité solide dans le zinc à 20 C., ledit alliage pouvant d'ailleurs être caractérisé , en outre ,par un ou plusieurs des points sui- vanta :
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a) le métal présent dans 1 alliage en solution solide dans le zinc à un degré mesurable est du cuivre, en quantité de 0,05 à 2 % b) le métal présent dans l'alliage en une quantité grande que sa limite de solubilité solide dans le zinc
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à 910 Il Co est du nwgnésiuxtl"" en quantité de o,,oü5 à u>5 /é c) le cuivre peut être remplacé en tout ou en partie par du cadmium et (ou) du manganèse; d) le magnésium peut 'être remplacé en tout ou en partie par du lithium et (ou) du manganèse et (ou) du nickel,
2 . Somme produit nouveau :
un article enzinc.
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façonné a ,ssédn.t une résistance supérieure à la fluence à froide et fait d'un alliage à base de zinc suivant 1 .