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BREVET D'INVENTION. "Perfectionnement apportéa aux moyens pour le guidage d'ar- bres ou semblables, notamment à ceux pour le guidage d'arbres reliant, dans lea aéronefs, un arbre moteur à une hélioe ".
L'invention, est relative aux moyens, pour le guidage d'arbres ou semblables, et elle concerne plus parti entièrement (parce que a'eat dasn leur cas que son application paraît de- voir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi lesdits moyens, ceux pour le guidage d*arbrea reliant, dans les aéronefs. un arbre moteur à une hélice.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces. moyens, tels, qu'ils répondent, mieux que jusqu"ici, aux desiderata de la pratique*
Elle consiste, principalement, -- et en même temps qu'à supporter lea arbres. du genre en question, par un système de paliera --, à entourer, au moins certaines portions de la partie dès- dits arbres que l'on se propose de guider, par une enveloppe., propre à contenir un liquide et à. coagir. lors de la rotation
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de l'arbre, de manière telle, avec les susdites partions,' que,,
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lorsque eallea-ci tendent à B.excentret elles provoquent, en se rapprachant de l'enveloppe, une surpression locale du susdit liquide, dont 1*effet tend à. les recentrer..
Elle consiste,, mise à. part cette disposition princi-
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pale, en certaines autres dispositions qui autiiiaent de pré- férence en marne temps et dont il sera plus explicitement parlé
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ai-aprèa.
Elle na.. plus- particulièrement un certain mode d'ap- plia*tien, ainai que oertaina modes de réaiioation, desdites dixpooitionai et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produit% industriels nouveaux,, les diapoaitifs dU. genre en question comportant application, de ces. mêmes diapûsi- tions., les éléments, epéaiaux proprea â leur 6tablissement, ain- si que les arbres. les transmissions, les machines,, les mo- teura, lea ensembles et les installations, fixes au mobiles, notamment les aéronefa, comportant de semblables dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprime à l'aide du complément de description, qui suit, ainsi que du dessin ai-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien
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entendu, donnés surtout â.. titre dt>nica.tion.
Les fige 1 et 2 de ce dessine montrent, en coupes respectivement longitudinale et transversale, un arbre guidé conformément a. un premier mode de réalisation de l'invention*
La fig. 3, montre, à plus grande échelle, en coupe transversale, une position du susdit arbre au cours de son fonctionnements
La fig. 4, montre-.,, également en coupe transversale,, un arbre guidé- conformément à un autre mode de réalisation de
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1'invertiorr.
Les fige 5 et 6, enfin, montrent, semblablement aux fige 1, et 2, un arbre guidé: conformément à un quatrième mode
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de réalisation de l'inventan.
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Selon I*IïM-6ntÏ.oB.,, et plua par1dcuJ:tèr.-ement oelen
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celui de aea modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de guider un arbre propre à transmettre, dans un aéroplane, le mouvement de l'arbre moteur à une hélice, on a*y prend comme suit, ou de façon analogue..
On constitue, tout d'abrod. ledit arbre A (fig. 1 et 2) tant pour ce qui est de sa matière, de son diamètre, de aa. longueur, que pour ce qui est de son dispositif de support et de butée à chacune de sea extrémités, de toute façon appropriée
Mais, pour ce qui concerne les moyens pour assurer le guidage dudit arbre sur sa portion de longueur libre, on les réalise en entourant ladite portion par une enveloppe, propre à contenir un liquide et à aoagir,, lors de la rotation de l'ar- bre, de manière telle, avec la susdite portion-, que lorsque celle-ci tend à s'excentrer, elle provoque, en se rapprochant de l'enveloppe, une surpression locale du susdit liquide, dont l'effet tend à la reoentrer.
A cet effet, par exemple, on dispose,autour de l'ar- bre a et, par exemple, sur la plus grande partie de aa lon- gueur, un tube b, concentrique à. l'état de repas audit arbre a, les parois internes dudit tube b étant distantes de la sur- face latérale de l'arbre a. de, par exemple, trois ou. quatre millimètres.
On supporte ce tube, en des endroits appropriés c. par exemple, en le solidarisant, par tous dispositifs jugés con- venables(encastrements, supports, eto.) avec la structure de 1 aéroplane, cela de façon à assurer une quasi-indéformabilité audit tutie.
On prévoit, à opaque extrémité du tube b, des moyens propres à. clore l'espace constitué par la couronne cylindrique comprise entre le bube k et l'arbre a On a pour cela recours à des organes a tels qua presse-étoupe. garnitures, disques ajustés, etc.
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En;fin on emplit la susdite couronne cylindrique, de capacité'. ainsi bien déterminée, d'un liquide d, par exemple d'un lubrifiant, d*adhérence et de viscosité naturellement appropriées à la vitesse de l'arbre à réaliser, aux matières constitutives dudit arbre et du tube b, aux efforts supportée ou à transmettre, etc.
On prévoit avantageusement pour réaliser ce remplie- sage, un orifice approprié.dans le tube b.
Quand on est bien sur que tout l'espace libre est empli de lubrifiant, on interrompt le remplissage et on a ain- si interposée entre l'arbre a et le tube b et sur la plus gran- de partie de leur longueur, une pellicule de lubrifiant.
On peut, bien entendu, avoir recoure, entr'autres mo- des de réalisation de 1*invention, à celui représenté, fig. 4, selon lequel on fait comporter, à l'arbre a, des cannelures al de profil approprié..
On peut également, au lieu de guider pareillement l'arbre a; aur la, majeure partie de sa longueur, disposer, par- ticulièrement aux ventres dea oscillations qui tendent à se produire, comme il sera expliqua plus loin., des manchons ou petits tubes 1 (fig.- 5 et 6), de relativement faible longueur, en communication avec le rente,du tube et laissant, entre leurs parois internes et dea douilles a2, solidaires deadita arbres, un intervalle étroit où- peut venir n'interposer un film de lubrifiant.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisa- tion adapté., on a- réalisé un dispositif dont le fonctionnement et les avantagea sont les suivants...
A l'état de repos, l'arbre a est, aus si rigoureuse- ment que possible, centré= dans le tube b.
Dans les arbres minces et flexibles usuels, quel que soit le soin avec lequel on ait rectifié, l'arbre, il arrive inévitablement que ce: dernier ne se trouve pas équilibra ate- tiquement ou dynamiquement dans toutes séa sections. L'arbre
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présente alors -- et avec dautant plus d'importance que sa longueur est plus grande par rapport à sa section -- un 'ba- lourda, dont la flèche maxima dépend, de la vitesse de rota- tion, suivant la théorie, bien connue, des arbres flexibles., Il se produit alors une série d'oscillations, de battements et l'arbre a tourne en prenant la forme d'un fuseau,
dont le ventre varie de dimensions suivant une fonction sensiblement
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s.in uso tda.l,e:.
Si l'arbre est maintenu en différents points .de aa Longueur, on constate des noeuds et des ventres, diaprés le
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phénomène bien connn des Tibra-tions...
Tous ce* phénomènes paraaitee correspondent naturel- lement à. une perte à'énergie dans la transmission. Il peut' même se produire des phénomènes d''interférenee ou de résonance aux- effets désagréables et souvent dangereux*
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Dans le dispasitif ayant été décrit plus haut, les phénomènes qui interviennent semblent a expliquer ainsi qu'il suit.
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Si l'arbre Q ec tendance à s'excentrer par rapport à son- axe de rotation a (fig. 3), le film de lubrifiant prend, en section transversale, la forme d'un croissant, le
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lubrifiant ct continuant naturellement sa a1:.r:C1Üation autour de l'arbre a, dans le sens de la rotation dudit arbreà l'inté- rieur du tube b.
Il se forme alors,, aux portions de l'arbre il.
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les. plus voisines du tube à, deux sortes de "'coins à'huile', lesquels onttendanoe z recentrer automatiquement l'arbre a; en effet, tant que la vitesse périphérique de l'arbre est aupérieure à la vitesse périphérique moyenne du lubrifiant au- tour du même arbre, l'un. de ces coins d'huile, celui que l'ar- bre a va "attaquer" dans son mouvement, réagit par inertie, tandis que l'autre, celui qui .suit* l'arbre, agit par énergie
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ciné-tiquel ai, au contraire, la première vitesse eat inférieu- re à la seconde, les deux. coins d'huile travaillent de façon inverse.
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De toute façon, et particulièrement aux vitesses de rotation très élevées, on est assuré que l'arbre a est oonve- nablement centre dans son tube de guidage b.
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Tous les phénomènes de flexion parasite, dl'interf'ê- rences, de vibrations, de résonance sont ainsi évités et on échappe à tous les incidents au accidents qui pourraient ré-
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sulter de ces dâaiàerata. Dans le cas où ,on fait aogpar%er à l'arbre n des can- nelures a1,on a observé que cette disposition assure également un bon centrage de l'arbre en rotation; cela sembler pouvoir
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a"aliquer par le fait que lesdites cannelures facilitent la formation dea coina.d hu11.8 ,en leur donnant une configuration bien déterminée), ce qui. permet auxdits aointa de bien a*opposer aux. efòrta parasites quils sont appelés à supporter.
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Dans. le cas du dispositif r8pr&Sent par lea fig. 5 et 6, le fonctionnement reste bien entendu le m3ma,. ia,. en raison de la plus grande vitesaer périphérique des fn one e et de la plus- grande quantité de lubrifiant au contact des man- chnas. les. efforts de centrage de l'arbre en mouvement, due à
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la formation des: coins d'huifo, se trouvent ¯1ntensifié'a..
Cette plus grande quantité de lubrifiant, interposée entre pièces mobile> et p1èoeB fixoa, forme dta111eura. ma-te- las,, ce qui r4: uit- enoCU'1J 1"amplîtude dea osotllations passi- blea, et elle est sujette à un moindre e,'chauffement,, en cours d" opération. ' On aura ptrtiaul.i¯éement recours à. ce mode de réali- station- quand la vitesse périphérique de l'arbre a --- cest-à.- dixa soit sa vitesse angulaire, soit son diamètre -- ne permet- tra pas d'obtenir des efforts de centrage suffisamment impor- tanta.
Comme il va. de soi, et comme il ressort d'ailleurs
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déjà- de ce qui- pré.oède,. l*'invention ne se limite aucunement à celui de sea modes d.application, non plua qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses, parties ayant été- plus spéciale -
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ment indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les va- riantes, notamment:
celles où on prévoirait, de préférence à l'aide d'une pompe, une circulation continue du lubrifiant interposé entre l'arbre a et les organes de guidage, en assurant au cours de la circulation, un moyen de refroidissement, par exemple à l'ai- de d'un aimple radiateur, du lubrifiant dont la température peut n'élever notablement eu cours du fonctionnement, celles où on réunirait, par exemple, à l'aide de deux conduits b1 et b2 (fig. a) la capacité déterminée entre l'ar- bre et les pièces fixes l'entourant, aux tuyauteries de air- culation générale de lubrifiant, celles où on ferait application de la présente invention à d'autres arbres que ceux d'aéronefs, par exemple à des arbres de turbines, des arbres de machines électriques, etc..
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PATENT. "Improvement will bring to the means for guiding trees or the like, in particular those for guiding shafts connecting, in aircraft, a drive shaft to a helicopter".
The invention relates to the means for guiding trees or the like, and it relates more fully (because a'eat in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among said means, those for guiding a connecting tree, in aircraft. a motor shaft with a propeller.
It aims, above all, to make these. means, such, that they respond, better than up to here, to the desiderata of the practice *
It consists mainly - and at the same time of supporting trees. of the kind in question, by a system of paliera -, to surround at least certain portions of the part of said trees which it is proposed to guide, by an envelope., suitable for containing a liquid and. coact. when rotating
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of the tree, in such a way, with the aforesaid partions, 'that ,,
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when eallea these tend to B.excentret they cause, by approaching the envelope, a local overpressure of the aforesaid liquid, the effect of which tends to. refocus them ..
It consists of, setting. apart from this main provision
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pale, in certain other provisions which are usually preferable in time and which will be more explicitly discussed.
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have-after.
It has .. more- particularly a certain mode of applica * tien, as well as oertaina modes of réaiioation, of the said tenpooitionai and it targets more particularly still, and this as a new industrial product, the slides of the. genre in question involving application, of these. same slideshows., the elements, epeaials suitable for their establishment, as well as the trees. transmissions, machines, engines, assemblies and installations, fixed to mobile, in particular aircraft, comprising similar devices.
And it can, in any case, be well compressed with the aid of the additional description, which follows, as well as the accompanying drawing, which complement and drawing are, of course.
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of course, given above all as a nica.tion.
Figs 1 and 2 of this drawing show, in longitudinal and transverse sections respectively, a shaft guided in accordance with a. a first embodiment of the invention *
Fig. 3, shows, on a larger scale, in cross section, a position of the aforesaid shaft during its operation
Fig. 4, shows -. ,, also in cross section ,, a guided shaft according to another embodiment of
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1'invertiorr.
Finally, figs 5 and 6 show, similar to figs 1 and 2, a guided tree: in accordance with a fourth mode
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of carrying out the inventory.
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According to I * IïM-6ntÏ.oB. ,, and more par1dcuJ: tèr.-ement oelen
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that of aea modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing, for example, to guide a specific tree to be transmitted, in an airplane, the movement of the motor shaft to a propeller, we * take as follows, or analogously ..
One constitutes, all abrod. said tree A (fig. 1 and 2) both in terms of its material, its diameter, aa. length, as regards its supporting device and stopper at each of its ends, in any appropriate way
But, as regards the means for guiding said shaft over its portion of free length, they are carried out by surrounding said portion by a casing, suitable for containing a liquid and to act ,, during the rotation of the ar - bre, in such a way, with the aforesaid portion, that when it tends to be offset, it causes, by approaching the envelope, a local overpressure of the aforesaid liquid, the effect of which tends to re-enter it .
For this purpose, for example, a tube b, concentric with, is placed around the shaft a and, for example, over the greater part of aa length. the state of eating at said tree a, the internal walls of said tube b being distant from the lateral surface of tree a. of, for example, three or. four millimeters.
This tube is supported in suitable places c. for example, by securing it, by any devices deemed suitable (embeddings, supports, etc.) with the structure of the airplane, this so as to ensure quasi-undeformability in said tutie.
Provision is made, at the opaque end of the tube b, for means specific to. close the space formed by the cylindrical ring between the bube k and the shaft a. For this, recourse is had to members such as a stuffing box. linings, fitted discs, etc.
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Finally, the aforesaid cylindrical crown is filled with capacity '. thus well determined, of a liquid d, for example a lubricant, of adhesion and viscosity naturally appropriate to the speed of the shaft to be produced, to the constituent materials of said shaft and of the tube b, to the forces supported or to transmit, etc.
In order to achieve this filling, an appropriate orifice is advantageously provided in the tube b.
When we are of course sure that all the free space is filled with lubricant, we stop filling and we have thus interposed between the shaft a and the tube b and over most of their length, a film lubricant.
It is, of course, possible to have recourse, among other embodiments of the invention, to that shown, FIG. 4, according to which one makes comprise, at the shaft a, grooves al of appropriate profile.
We can also, instead of similarly guiding the tree a; at the most of its length, have, particularly in the stomachs oscillations which tend to occur, as will be explained later., sleeves or small tubes 1 (fig. 5 and 6), relatively weak length, in communication with the annuity, of the tube and leaving, between their internal walls and bushings a2, integral with the shafts, a narrow gap where- can come not interpose a film of lubricant.
As a result, whatever the suitable embodiment, a device has been produced whose operation and advantages are as follows ...
In the state of rest, the tree a is, as strictly as possible, centered = in the tube b.
In the usual thin and flexible shafts, no matter how carefully one has rectified the shaft, it inevitably happens that the latter is not physically or dynamically balanced in all its sections. The tree
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presents then - and with all the more importance as its length is greater in relation to its section - a 'ba- lourda, whose maximum deflection depends, on the speed of rotation, according to the well-known theory , flexible shafts., There then occurs a series of oscillations, beats and the shaft a turns taking the shape of a spindle,
whose belly varies in size depending on a function
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s.in uso tda.l, e :.
If the tree is maintained at different points of aa length, there are knots and bellies,
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well-known phenomenon of Tibra-tions ...
All these * paraaitee phenomena naturally correspond to. loss of energy in transmission. It can even occur interference or resonance phenomena with unpleasant and often dangerous effects *
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In the device having been described above, the phenomena which intervene seem to be explained as follows.
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If the shaft Q ec tends to be eccentric with respect to its axis of rotation a (fig. 3), the film of lubricant takes, in cross section, the shape of a crescent, the
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lubricant ct naturally continuing its a1: .r: C1Üation around the shaft a, in the direction of rotation of said shaft inside the tube b.
It is then formed, in portions of the tree there.
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the. closer to the tube, two kinds of "'oil wedges', which tend to automatically recenter the shaft a; in fact, as long as the peripheral speed of the shaft is greater than the average peripheral speed of the lubricant at turn of the same tree, one of these wedges of oil, the one that the tree has will "attack" in its movement, reacts by inertia, while the other, the one that follows * the tree , acts by energy
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On the contrary, the first speed is lower than the second, both. Oil wedges work in reverse.
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In any case, and particularly at very high rotational speeds, it is ensured that the shaft a is properly centered in its guide tube b.
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All the phenomena of parasitic bending, interference, vibrations, resonance are thus avoided and all incidents of accidents which could be caused are avoided.
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follow these dâaiàerata. In the case where the shaft n is made to have splines a1, it has been observed that this arrangement also ensures good centering of the rotating shaft; it seems to be able
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alique by the fact that said grooves facilitate the formation of the coina.d hu11.8, by giving them a well-determined configuration), which. allows said aointa to oppose the parasitic efòrta which they are called upon to withstand.
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In. the case of the device shown by fig. 5 and 6, the operation remains of course the m3ma ,. ia ,. due to the greater peripheral speed of the ends and the greater quantity of lubricant in contact with the sleeves. the. centering forces of the moving shaft, due to
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the formation of: huifo wedges, are found ¯1intensified'a ..
This greater quantity of lubricant, interposed between moving parts> and p1èoeB fixoa, forms dta111eura. ma-te- las, which makes the amplitude of the osotllations passable, and it is subject to less heating, during operation. 'We will have recourse to. this mode of realization - when the peripheral speed of the shaft has --- that is - dixa either its angular speed or its diameter - will not make it possible to obtain sufficiently high centering forces tanta.
As it goes. of oneself, and as it emerges elsewhere
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already- from what- pre.oed ,. the invention is by no means limited to that of its modes of application, not more than to those of the embodiments of its various, parts having been - more special -
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indicated; on the contrary, it embraces all the variants, in particular:
those where provision would be made, preferably with the aid of a pump, for a continuous circulation of the lubricant interposed between the shaft a and the guide members, while ensuring during the circulation, a cooling means, for example at the 'using a radiator magnet, lubricant, the temperature of which may not rise appreciably during operation, those where one would join, for example, by means of two conduits b1 and b2 (fig. a) the capacity determined between the shaft and the fixed parts surrounding it, to the general air-circulation pipes for lubricant, those where the present invention would be applied to shafts other than those of aircraft, for example to shafts of turbines, shafts of electrical machines, etc.