DE102006058079A1 - Illumination apparatus e.g. reading lamp, for use as reading light in aircraft, has light-guiding element axially displaceably arranged in such manner that free-radiation region is provided between light source and light input surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lichtquelle mit vorzugsweise mindestens einer Leuchtdiode sowie ein Lichtleitelement zur Beleuchtung eines Objektes aufweist.The The invention relates to a lighting device comprising a light source preferably with at least one light emitting diode and a light guide for Has illumination of an object.
Bekannt sind mobile Lichtquellen aus dem Dentalbereich, bei denen eine Lichtquelle, beispielsweise eine LED-Beleuchtungseinheit, mit einem flexiblen oder starren Lichtleiter fest verbunden ist. Derartige Lichtquellen werden u.a. zum Aushärten von Zahnfüllungen verwendet.Known are mobile light sources from the dental field, where a light source, for example, an LED lighting unit, is firmly connected to a flexible or rigid optical fiber. Such light sources are u.a. for curing dental fillings used.
Die
Die
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die einerseits kompakt aufgebaut ist und andererseits eine flexible Ausleuchtung von Objekten gewährleistet. Um eine ausreichend hohe Beleuchtungsstärke zu gewährleisten, sollen leistungsstarke Lichtquellen einsetzbar sein.task the invention is to provide a lighting device, on the one hand compact and on the other hand a flexible Ensuring illumination of objects. To ensure a sufficiently high illuminance, powerful Be used light sources.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung gelöst, die die Eingangs erwähnten Merkmale und/oder die folgenden Merkmale beinhaltet. Diese Merkmale beinhalten auch bevorzugte Ausführungsformen. Im folgenden weist das Symbol auf besondere Vorteile der beschriebenen Ausführungsform hin.The The object of the invention is achieved by a lighting device which the entrance mentioned Features and / or the following features includes. These features also include preferred embodiments. In the following, the symbol has particular advantages of the described embodiment out.
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
wird das Licht einer Lichtquelle (
Zwischen der Lichtquelle und der Lichteinkoppelfläche kann ein Freistrahlbereich bestehen, derart dass die Lichtquelle gegebenenfalls von der Lichteinkoppelfläche entfernt angeordnet sein kann, so dass sich zwischen beiden in der Regel ein Luftspalt befindet.Between the light source and the light coupling surface can be a free jet area exist, so that the light source optionally removed from the light input surface can be arranged, so that between both usually an air gap is located.
Das
Lichtleitelement ist um einen Schwenk-Kipp-Punkt (
Durch die Umlenkung des von der Lichtquelle stammenden Lichts mittels des Lichtleitelements wird es möglich, die Beleuchtungsvorrichtung besonders kompakt auszubilden. Würde die Lichtquelle direkt zur Beleuchtung eingesetzt werden, wären insbesondere bei der Verwendung von leistungsstarken Lichtquellen in oder an dieser auch Mittel zum Kühlen der Lichtquelle nötig, welche damit auch in unmittelbarer Nähe des Beleuchtungsortes anzubringen wären. Bei insbesondere aus Flugzeugen bekannten LED-Leselampen hieße das, dass der Beleuchtungskopf, in den die LEDs integriert sind, entsprechend groß ausfallen müsste. Die Verwendung eines Lichtleitelements jedoch gestattet die Trennung des Austrittsort des beleuchtenden Lichts von der Lichtquelle selbst, welche nahe oder direkt an einer, vorzugsweise passiven, Wärmesenke angeordnet sei kann.By the deflection of the light originating from the light source by means of the light-guiding element makes it possible make the lighting device very compact. Would the Light source used directly for lighting would be particular when using powerful light sources in or on this also means for cooling the Light source necessary, which thus also in the immediate vicinity of the lighting place to install would. For LED reading lights known in particular from aircraft, this would mean that the lighting head, in which the LEDs are integrated, be correspondingly large would. However, the use of a light guide allows separation the exit location of the illuminating light from the light source itself, which close or directly to a, preferably passive, heat sink can be arranged.
Der
dem Lichtleitelement zugeordnete Schwenk-/Kipp-Punkt (
Bevorzugt ist das Lichtleitelement um dessen Lichtleitachse drehbar gelagert. Dadurch kann der Benutzer sowohl durch Verkippen als auch durch Verdrehen das Licht an die Stellen leiten, an die er dies wünscht, insbesondere wenn das Lichtleitelement schräg zu einem Hauptabschnitt der Lichtleitachse emittiert. Hierzu kann das Lichtleitelement zwei Schenkel, einen längeren und einen kürzeren aufweisen, welche miteinander verbunden aber relativ zu einander verkippt angeordnet sind. Das in dem längeren Schenkel, somit im Hauptabschnitt des Lichtleitelements geführte Licht wird durch den Übergang in den verkippt angeordnete kürzeren Schenkel ebenfalls in die verkippte Richtung des kürzeren Schenkels geleitet.Prefers the light guide is rotatably mounted about the Lichtleitachse. This allows the user both by tilting and by twisting in particular, direct the light to the places he wishes it to if the light guide obliquely emitted to a main portion of the light guide axis. This can be the Light guide have two legs, one longer and one shorter, which are connected but tilted relative to each other tilted are. That in the longer Leg, thus guided in the main portion of the light guide light is through the transition in the tilted arranged shorter Leg also in the tilted direction of the shorter leg directed.
Der
Schwenk-/Kipp-Winkel beträgt
vorzugsweise weniger als 40°,
vorzugsweises 30°.
Das Lichtleitelement (
Das
Lichtleitelement (
Besonders
bevorzugt ist die Lichtleitachse (
Das
Lichtleitelement (
Das
Lichtleitelement (
Das
Lichtleitelement (
Besonders bevorzugt werden Faserstäbe aus einem Glas verwendet, welche eine NA von etwa 0,5 aufweisen. Mit dieser numerische Apertur sind Akzeptanzwinkel von etwa 30° möglich, d.h. der Schwenk/Kipp-Winkel kann maximal etwa 30° betragen, ohne dass die Lichtausbeute in unakzeptablen Maß sinkt.Fiber rods are particularly preferably used from a glass having a N A of about 0.5. With this numerical aperture acceptance angle of about 30 ° are possible, ie the pan / tilt angle can be a maximum of about 30 °, without the light output decreases to unacceptable levels.
Die Faserstäbe bestehen bekanntermaßen aus mehreren Lichtleitfasern aus einem Kernglas, von denen jede einzelne aus einem Mantel aus Glas umgeben ist, welches in der Regel einen kleineren Brechungsindex als das Kernglas aufweist.The fiber rods are known to exist several optical fibers made of a core glass, each one of which surrounded by a glass shell, which is usually a having a smaller refractive index than the core glass.
Ebenfalls sind Faserstäbe verwendbar, welche aus einer Mehrzahl von Lichtleitfasern aus einem Kernglas gebildet werden, die nicht einzeln von einem Mantel umhüllt sind, sondern bei welchen der Mantel den gesamten Faserstab umhüllt. Auch Mischformen dieser beiden beschriebenen Ausführungsformen können bevorzugt eingesetzt werden.Also are fiber rods usable, which consists of a plurality of optical fibers of a core glass are formed, which are not individually covered by a coat, but in which the coat envelops the entire fiber rod. Also mixed forms these two described embodiments can are preferably used.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung Faserstäbe als Lichtleitelement verwendet, welche ein NA von etwa 1 aufweisen. Diese wird durch die Verwendung besonderer Glassorten in dem Faserstab erreicht und ermöglicht Akzeptanzwinkel von etwa 90°, welche Schwenk/Kipp-Winkel von bis zu beinahe 90° ermöglicht.In a further particularly preferred embodiment, in the lighting device according to the invention fiber rods are used as light-guiding element, which have an N A of about 1. This is achieved by using special types of glass in the fiber rod and allows acceptance angles of about 90 °, which allows pan / tilt angles of up to almost 90 °.
Besonders bevorzugt werden Faserstäbe mit Lichtleitfasern mit den Kern jeweils umhüllenden Mantelgläsern eingesetzt, wobei der Faserstab zusätzlich einen den Stab mit seinen seitlichen Flächen umhüllenden Mantel aufweist. Dieser äußere Mantel kann farblos sein, für bestimmte Anwendungen aber auch gefärbt. Bei Verwendung des farblosen äußeren Mantels kann dieser die Lichtausbeute zusätzlich erhöhen, da dieser dafür sorgt, dass zusätzlich aus den Lichtleitfasern vagabundierendes Licht zum Beleuchtungsort geleitet werden kann. Diese Mantelleitung kann vorteilhaft zu einer Erhöhung des Akzeptanzwinkel für Lichtleitelemente beitragen, vorzugsweise bei Lichtleitelementen deren NA ungleich 1 ist.Particular preference is given to using fiber rods with optical fibers with the cladding glasses enveloping the core in each case, wherein the fiber rod additionally has a jacket which encloses the rod with its lateral surfaces. This outer coat can be colorless, but also dyed for certain applications. When using the colorless outer shell this can additionally increase the light output, as this ensures that in addition from the optical fibers vagabonding light can be directed to the illumination. This sheath line can advantageously contribute to an increase in the acceptance angle for light-guiding elements, preferably in the case of light-guiding elements whose N A is not equal to 1.
Wird anstatt eines Faserstabes ein aus einem Teil bestehendes Lichtleitelement verwendet, beispielsweise ein massiver Glasstab, kann dieser zur Homogenisierung des von der Lichtquelle stammenden Lichtprofils beitragen, da insbesondere auch durch Mehrfachreflexion an den Wänden des Lichtleitelements eine Mischung des Lichts stattfinden kann.Becomes instead of a fiber rod one consisting of a part of light guide used, for example, a massive glass rod, this can for Homogenization of the light profile originating from the light source, in particular by multiple reflection on the walls of the Lichtleitelements a mixture of light can take place.
Anstatt
gerader Lichtleitelemente können
bevorzugt auch abgewinkelte Lichtleitelemente verwendet werden.
Dabei weist das Lichtleitelement (
Auch Kombinationen von flexiblen und starren Elementen sind als Lichtleitelement bzw. Lichtleitelemente möglich.Also Combinations of flexible and rigid elements are used as a light guide or light-guiding elements possible.
Durch die Verkippung des Lichtleitelements kann es zu Reflexionen des von der Lichtquelle emittierten Lichts an der Lichteintrittsfläche kommen. Das reflektierte Licht geht für die Beleuchtung verloren und kann so die Lichtausbeute der Beleuchtungsvorrichtung senken. Daher ist die Lichteintrittsfläche des Lichtleitelements bevorzugt poliert und/oder entspiegelt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse, in welchem das Lichtleitelement und die Lichtquelle montiert werden, und/oder zumindest ein Teil des Gehäuses zwischen Lichtquelle und Lichteintrittsfläche des Lichtleitelements, verspiegelt. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung im Freistrahlbereich verspiegelt.By the tilting of the light guide element can lead to reflections of the come from the light source emitted light at the light entry surface. The reflected light goes for the lighting is lost and so can the light output of the lighting device reduce. Therefore, the light entry surface of the light guide is preferred polished and / or anti-reflective. In a further preferred embodiment the housing, in which the light-guiding element and the light source are mounted, and / or at least a part of the housing between the light source and the light entry surface of the Light-guiding element, mirrored. Particularly preferably, the housing is the Illuminating device in the free-jet area mirrored.
Das
Lichtleitelement (
Andere Winkel der Lichtauskoppelfläche sind natürlich ebenfalls möglich. Sämtliche Winkel zwischen 10° und 110° sind bei der Verwendung von faseroptischen Bauteilen vorteilhaft realisierbar. Der Durchmesser eines faseroptischen Lichtleitelements beträgt besonders bevorzugt zwischen 5 und 8 mm. Größere Durchmesser sind je nach Anwendung ebenfalls möglich, sofern für den entsprechenden Anwendungszweck weniger Ansprüche an die Kompaktheit gestellt werden. Für entsprechende Anwendungen sind selbstverständlich auch kleinere Durchmesser realisierbar.Other Angle of the light output surface are Naturally also possible. All Angle between 10 ° and 110 ° are advantageous in the use of fiber optic components. The diameter of a fiber optic light guide is particularly preferably between 5 and 8 mm. Larger diameters are depending on Application also possible provided for the corresponding application made less demands on the compactness become. For corresponding applications are of course also smaller diameters realizable.
Besonders
bevorzugt werden als Lichtquelle (
Die
Lichtauskoppelfläche
(
Die
Lichteinkoppelfläche
(
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat das Lichtelement seitenemittierende Eigenschaften. Dies bedeutet, es kann Licht an seinen Seitenwänden auskoppeln. Dies kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass die äußere Wandung des Lichtleitelements aufgeraut und/oder mit Streuzentren versehen werden kann, so dass Licht im wesentlichen senkrecht zur Lichtleitachse ausgekoppelt werden kann.In a further preferred embodiment the light element has side emitting properties. This means, it can light on its sidewalls couple out. This can be achieved, inter alia, that the outer wall of the Roughened light guide and / or provided with scattering centers can, so that light is substantially perpendicular to the light guide axis can be disconnected.
Die
Lichtquelle (
Die
Platine (
Zusätzlich kann
auf der Platine (
Die
Platine (
In Verbindung mit dreifarbigen RGB-LEDs ist auch ein Farbwechsel realisierbar.In Connection with three-color RGB LEDs is also a color change feasible.
Bei der Verwendung von Weißlicht-LEDs ist es bekannt, dass die LEDs aufgrund ihrer Herstellung ebenfalls eine mehr oder minder stark voneinander abweichende Farbtemperatur besitzen. Daher werden entweder elektronische Schaltungen verwendet, um eine bestimmte Farbtemperatur zu erreichen, oder LEDs aus einem sogenannten Bin ausgewählt, welche dann eine recht ähnliche Farbtemperatur aufweisen. Durch die geeignete Wahl von Materialien (z.B. Gläsern) des Lichtleitelements, die entsprechende spektrale Transmissionsprofile besitzen, ist eine Anpassung der Farbtemperatur der LEDs möglich. Das Glas wirkt dabei gezielt als Farbfilter. Wird beispielsweise ein Glasstab mit das Strahlprofil homogenisierenden Eigenschaften als Lichtleitelement eingesetzt, der in Transmission eine, Warmtönung des durchgeleiteten Lichts bewirkt, kann ein Cluster von Weißlicht-LEDs als Lichtquelle verwendet werden, das üblicherweise eher eine zu kalte Farbtemperatur aufweist, und am Beleuchtungsort wird dennoch eine neutrale Farbtemperatur erreicht.When using white light LEDs, it is known that the LEDs also have a more or less different color temperature due to their production. Therefore, either electronic circuits are used to achieve a certain color temperature, or LEDs are selected from a so-called bin, which then have a fairly similar color temperature. By the appropriate choice of materials (eg glasses) of the light guide having appropriate spectral transmission profiles, an adjustment of the color temperature of the LEDs is possible Lich. The glass acts specifically as a color filter. If, for example, a glass rod with properties homogenizing the beam profile is used as the light guide, which causes the transmitted light to heat up in transmission, a cluster of white light LEDs can be used as the light source, which usually has too cold a color temperature, and the lighting location nevertheless becomes reached a neutral color temperature.
Die
Wärmesenke
(
Das
Lichtleitelement (
Das
Verhältnis
der Oberfläche
der Lichteinkoppelfläche
(
Die
Lichtauskoppelfläche
(
Folgende
Verwendungen sind unter anderem mit der Beleuchtungsvorrichtung
vorteilhaft möglich:
Verwendung
der Beleuchtungseinrichtung (
Use of the illumination device (
Verwendung
der Beleuchtungseinrichtung (
Verwendung
der Beleuchtungseinrichtung (
Verwendung
der Beleuchtungseinrichtung (
Verwendung
der Beleuchtungseinrichtung (
Verwendung
der Beleuchtungseinrichtung (
Für diesen Anwendungszweck kommt insbesondere der Vorteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zum tragen, dass diese ausgesprochen kompakt ausgeführt werden kann. Dadurch sind insbesondere Effektbeleuchtungen an Stellen möglich, die zuvor nicht mit entsprechenden Beleuchtungseffekten bedacht werden konnten. Da der Innenausbau mittlerweile ein gewichtiges Verkaufsargument insbesondere für Flugzeuge darstellt, weist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile gegenüber bisher bekannten Beleuchtungsvorrichtungen auf.For this Application is in particular the advantage of the illumination device according to the invention to bear that they are executed very compact can. As a result, in particular effect lighting in places are possible, the previously not be considered with appropriate lighting effects could. As the interior is now a major selling point especially for Aircraft represents, the lighting device according to the invention also significant economic advantages over previously known lighting devices on.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen detaillierter und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The Invention will be described below with reference to preferred embodiments in more detail and with reference to the accompanying drawings described.
Hierbei zeigenin this connection demonstrate
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description preferred embodiments
Bei
einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, welche in den
Als
Lichtleitachse wird diejenige Achse oder Richtung des Lichtleitelementes
(
Das
Lichtleitelement (
Der
Schwenk-Kipp-Punkt (
Ferner
ist das Lichtleitelement (
Der Schwenk-Kipp-Winkel beträgt bei dieser bevorzugten Ausführungsform weniger als 40°, vorzugsweise weniger als 30°.Of the Swing-tilt angle is in this preferred embodiment less than 40 °, preferably less than 30 °.
Bei
der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung
ist das Lichtleitelement (
Bevorzugt
ist die Lichtleitachse (
Das
Lichtleitelement (
In
alternativer Ausgestaltung ist das Lichtleitelement (
In
nochmals weiterer alternativer Ausgestaltung ist das Lichtleitelement
(
Das
Lichtleitelement (
In
weiterer Ausgestaltung kann das Lichtleitelement (
Die
Lichtauskoppelfläche
(
Die
Oberfläche
der Lichteinkoppelfläche
(
In
weiterer Ausgestaltung kann das Lichtleitelement (
Die
Lichtquelle (
Bevorzugt
sind die Lichtstrahlen auf eine Fokusfläche (
Als reeller oder virtueller Brennpunkt wird dabei derjenige Ort verstanden, aus welchem kommend sich Lichtstrahlen im wesentlichen parallel zur Lichtleitachse des Lichtleitelementes weiter ausbreiten. Als im wesentlichen parallel werden Abweichungen von der tatsächlichen Richtung der Lichtleitachse von bis zu 20°, bevorzugt bis zu 10° und am bevorzugtesten von bis zu 5° angesehen.When real or virtual focal point is understood as that place from which light rays come substantially parallel continue to propagate to the light guide axis of the light guide. When Essentially parallel will be deviations from the actual Direction of the light guide axis of up to 20 °, preferably up to 10 ° and most preferably viewed from up to 5 °.
Durch
durch den spektralen Verlauf der Absorption des Materials des Lichtleitelements
(
Vorzugsweise
ist die Weißlicht-LED
an einer Platine (
In
alternativer Ausgestaltung ist die Ansteuerungselektronik (
Hierzu
kann in weiterer Ausgestaltung die Platine (
Die
Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Wärmesenke (
Mit
der thermischen Ankopplung (
Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
nimmt das Lichtleitelement (
Das
Verhältnis
der Oberfläche
der Lichteinkoppelfläche
(
Die
Lichtauskoppelfläche
(
Die vorstehend beschriebene Beleuchtungseinrichtung ist vorteilhaft als Sitzbeleuchtung und/oder Leselicht für Flugzeugsitze und/oder für Sitze in Schienenfahrzeugen und/oder in Kraftfahrzeugen verwendbar.The The illumination device described above is advantageous as seat lighting and / or reading light for aircraft seats and / or for seats usable in rail vehicles and / or in motor vehicles.
Auch die Verwendung als Arbeitsleuchte, die in Decken oder Wänden integrierbar ist bringt aufgrund der kompakten Bauform wesentliche Vorteile. Gleiches gilt für die Verwendung der Beleuchtungseinrichtung in Möbeln, insbesondere in Küchenmöbeln oder auch als Objektbeleuchtung in Vitrinen.Also the use as a work lamp, which can be integrated in ceilings or walls is due to the compact design significant advantages. The same applies to the use of the lighting device in furniture, especially in kitchen furniture or also as object lighting in showcases.
Vorteilhaft ist ferner auch die Verwendung der Beleuchtungseinrichtung als blendfreie, ggf. versenkbare Instrumenten-Beleuchtung in PKWs, insbesondere auch als Effektbeleuchtung vor allem für Flugzeuge.Advantageous Furthermore, the use of the illumination device as glare-free, possibly retractable instrument lighting in cars, in particular also as effect lighting especially for airplanes.
Verwendung der Beleuchtungseinrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche als integrierte Mikroskopbeleuchtung.use the lighting device according to at least one of the preceding claims as integrated microscope illumination.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist insbesondere den Vorteil auf, dass die kompakt bauend ist und es trotzdem ermöglicht, effizient Licht über ein schwenk- und/oder kippbares Lichtleitelement, das noch dazu in Richtung der Lichtquelle verschiebbar ist, an den Ort zu leiten, der beleuchtet werden soll.The Lighting device according to the invention has the particular advantage that the compact is building and it still allows efficient light over a pivotable and / or tiltable light-guiding element, which in addition in the direction of the light source is displaceable, to guide to the place to be illuminated.
Durch
die Schwenk-/Kipplagerung des Lichtleitelementes (
Da die mindestens eine Leuchtdiode auf einer Platine befestigt ist, welche vorzugsweise mittels einer thermischen Ankopplung fest mit einer feststehenden Wärmesenke verbunden ist, kann selbst bei hoher Lichtleistung auf eine aktive, Energie benötigende Kühleinrichtung verzichtet werden.There the at least one light-emitting diode is mounted on a circuit board, which preferably fixed by means of a thermal coupling with a fixed heat sink can be connected to an active, even at high light output, Energy requiring cooling device be waived.
- 11
- Beleuchtungsvorrichtunglighting device
- 99
- FreistrahlbereichFree jet area
- 1010
- Lichtquellelight source
- 1111
- Leuchtdiodeled
- 1212
- Fokussierelementfocusing
- 1313
- Strahlachsebeam axis
- 1414
- Fokusflächefocus area
- 1515
- Platinecircuit board
- 1616
- Ansteuerungselektronikcontrol electronics
- 1717
- Schalterswitch
- 1818
- Thermische Ankopplungthermal coupling
- 2020
- Lichtleitelementlight guide
- 2121
- Schenkelleg
- 2222
- Lichtleitachseguiding axis
- 2323
- Lichteinkoppelflächelight injection
- 2424
- Schenkelleg
- 2525
- Lichtleitachseguiding axis
- 2626
- Lichtauskoppelflächelight coupling
- 2727
- Biegebereichbending area
- 2828
- Schwenk-Kipp-PunktSwivel-tipping point
- 2929
- Beleuchtungskegellighting cone
- 3030
- Objektobject
- 4040
- Wärmesenkeheat sink
Claims (34)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110729 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |