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Die Erfindung betrifft einen verschließbaren Zentrifugenbecher mit einem Becher und einem auf dessen Becherrand aufsetzbaren und die Becheröffnung verschließenden Deckel. Der Deckel ist mittels wenigstens eines Spannelementes mit seinem Deckelrand an dem Becherrand unter Spannung befestigbar. Derartige Zentrifugenbecher dienen beispielsweise zur Aufnahme von Zentrifugenröhrchen in einer Zentrifuge mit einem Ausschwenkrotor.
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Ein solcher Zentrifugenbecher ist beispielsweise in der
DE 10 2008 031 502 A1 der Anmelderin beschrieben. Der Deckel des Zentrifugenbechers weist in diesem Fall zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Spannelemente auf, die gemeinsam über einen Spannbügel betätigt werden können. Zur Befestigung am Becher besitzen die Spannelemente jeweils schwalbenschwanzförmige Spannnasen, die in zugehörige bogenförmige Nuten am oberen Rand des Bechers eingeführt werden können und den Deckel auf den Becherrand pressen. Zwischen Deckelrand und Becherrand ist eine ringförmige Dichtung angeordnet, die für einen aerosoldichten Verschluss zwischen beiden Teilen sorgt.
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Die oben beschriebene Konstruktion ist einfach zu bedienen und weist bei kleinen bis mittelgroßen Zentrifugenbechern eine gute Aerosoldichtigkeit auf. Bei sehr großen Zentrifugenbechern kann es jedoch vorkommen, dass der Deckelrand in den von den Spannelementen weiter entfernt gelegenen Bereichen nicht mehr mit ausreichender Spannung an den Becherrand gedrückt wird, so dass die Aerosoldichtigkeit nicht länger zufriedenstellend ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesen Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen und auch im Falle sehr großer Zentrifugenbecher für eine ausreichende Dichtigkeit zwischen Zentrifugenbecher und Zentrifugendeckel zu sorgen, ohne dabei die Konstruktion unnötig zu verkomplizieren.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem verschließbaren Zentrifugenbecher gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Einzelnen betrifft die Erfindung demnach einen verschließbaren Zentrifugenbecher mit einem Becher und einem auf den Becherrand aufsetzbaren und die Becheröffnung verschließenden Deckel. Der Deckel kann mittels wenigstens einen Spannelementes mit seinem Deckelrand an dem Becherrand unter Spannung befestigt werden. Der erfindungsgemäße Zentrifugenbecher ist dabei derart ausgebildet, dass der Spanndruck zwischen Deckelrand und Becherrand in einem von dem wenigstens einen Spannelement entfernt liegenden Bereich gegenüber dem Spanndruck im Bereich in der Nähe des wenigstens einen Spannelementes erhöht ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Becherrand oder eine im Bereich des Becherrandes angeordnete Dichtung in einem von dem wenigstens einen Spannelement in Umfangsrichtung des Becherrandes entfernt gelegenen Bereich weiter in Richtung auf den Deckelrand vorsteht als in einem näher an dem wenigstens einen Spannelement liegenden Bereich. Alternativ oder ergänzend zu dieser Maßnahme kann auch der Deckelrand oder eine im Bereich des Deckelrandes angeordnete Dichtung in einem von dem wenigstens einen Spannelement in Umfangsrichtung des Deckelrandes entfernt gelegenen Bereich weiter in Richtung auf den Becherrand vorstehen als in einem näher an dem wenigstens einen Spannelement liegenden Bereich.
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Durch diesen entfernt von dem Spannelement vorhandenen Überstand – nachfolgend auch als ”Überhöhung” bezeichnet – und die damit verbundene Annäherung der aufeinander zu liegenden Randbereiche des Bechers und Deckels des Zentrifugenbechers wird auf sehr einfache Art und Weise eine Erhöhung des Zusammenspanndruckes in einem von dem wenigstens einen Spannelement entfernt gelegenen Bereich erzielt und so einer Undichtigkeit an dieser Stelle entgegengewirkt, ohne dass weitere Spannelemente oder zusätzliche Teile bei der Herstellung des Zentrifugenbechers benötigt würden. Durch geeignete Wahl der Größe der Überhöhung kann dabei der gewünschte Zusammenspanndruck gezielt eingestellt werden. Dabei ist es möglich, den Überhöhungsabschnitt entweder ausschließlich im Becherrand oder ausschließlich im Deckelrand vorzusehen oder auch gleichzeitig in beiden Bereichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Überhöhung auch durch Variation der Dichtung selbst bewirkt werden, beispielsweise indem sich die Dicke der Dichtung in Umfangsrichtung ändert. Dann sollte allerdings zweckmäßig dafür Sorge getragen werden, dass sich die Dichtung in Umfangsrichtung im Becherrand oder Deckelrand nicht unbeabsichtigt verschieben kann. Auch hier ist es möglich, eine Dichtung entweder im Becherrand oder im Deckelrand oder in beiden Teilen gleichzeitig anzuordnen.
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In einer besonders bevorzugten Variante liegt die Dichtung in einer Nut ein, deren Tiefe sich in Umfangsrichtung ändert und in einem von dem wenigstens einen Spannelement entfernt gelegenen Bereich geringer ist als in einem näher an dem wenigstens einen Spannelement liegenden Bereich. In diesem Fall wird bevorzugt eine Dichtung verwendet, deren Dicke sich in Umfangsrichtung nicht ändert, sondern die allein aufgrund der sich ändernden Tiefe der Nut mehr oder weniger weit in Richtung auf das abzudichtende Gegenstück – also Becher oder Deckel – vorsteht.
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Der Anstieg in dem von dem Spannelement entfernt gelegenen Bereich kann in einer oder mehreren Stufen erfolgen oder auch, was bevorzugt ist, kontinuierlich und zwar besonders bevorzugt kontinuierlich bis zu dem von dem wenigstens einen Spannelement am weitesten entfernten Punkt hin. Ist in dem Zentrifugenbecher mehr als nur ein Spannelement vorhanden, ist bevorzugt zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Spannelementen ein überhöhter Abschnitt vorhanden. Besonders bevorzugt weist der erfindungsgemäße Zentrifugenbecher zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Spannelemente auf, wie dies bereits in der
DE 10 2008 031 502 A1 beschrieben ist.
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Die Erfindung kann dabei grundsätzlich auf alle Arten von Zentrifugenbechern angewendet werden, sei es solche mit rundem, ovalem, rechteckigem oder sonst irgendeinem Querschnitt. Auch das wenigstens eine Spannelement kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Es kann an Deckel, Becher oder beiden Teilen befestigt sein. Neben der bereits in der
DE 10 2008 031 502 A1 beschriebenen Spannvorrichtung können auch Spannklammern, den Deckel übergreifende Spannbügel oder sonstige Spannvorrichtungen verwendet werden. Die Erfindung erlaubt es jedoch, ihre Anzahl auf ein Mindestmaß zu reduzieren, da die überhöhten Abschnitte auch in weit von den Spannvorrichtungen entfernt gelegenen Bereichen für eine ausreichende Dichtigkeit zwischen Deckel und Becher sorgen. Auf diese Weise können die Kosten des Zentrifugenbechers und der Aufwand beim Öffnen und Verschließen minimiert werden. Grundsätzlich kann auch bereits ein einziges Spannelement, zum Beispiel im Zusammenwirken mit einem Halteelement – beispielsweise in Form eines Scharniers, zur dichten Befestigung von Deckel und Becher aneinander ausreichend sein.
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Auch hinsichtlich der Materialien, aus denen der erfindungsgemäße Zentrifugenbecher gefertigt ist, bestehen keine besonderen Beschränkungen. Vielmehr können die im Stand der Technik üblichen Materialien auch hier eingesetzt werden. Bevorzugt ist es allerdings, den Deckel aus Kunststoff zu fertigen und zwar derart, dass er zumindest im Bereich des Deckelrandes elastisch verformbar ist. Dies hat zur Folge, dass sich der Deckelrand in den Bereichen, in denen sich überhöhte Abschnitte befinden, also in den von den Spannelementen entfernt gelegenen Bereichen, beim Zusammenspannen von Deckel und Becher zurück biegen kann. Besonders bevorzugt ist es dabei, den Anstieg des überhöhten Bereiches an die Elastizität des Deckels anzupassen, und zwar vorzugsweise so, dass der Deckelrand sich soweit zurück biegt, dass in dem Zustand, in dem Deckel und Becher aneinander befestigt sind, zwei im Wesentlichen ebene Dichtflächen aufeinander zu liegen kommen und in allen Bereichen des Umfangs ein möglichst gleichmäßiger Zusammenspanndruck erzielt wird. Im Falle eines kontinuierlichen Anstieges haben sich dabei Neigungswinkel von 0,03 bis 1°, insbesondere 0,08° bis 0,8° und besonders bevorzugt von 0,2° bis 0,5° als geeignet erwiesen. Die Bezugsebene ist dabei eine Ebene, die senkrecht zur Längsmittelachse des Bechers liegt, welche wiederum durch den Mittelpunkt der Becheröffnung hindurchführt.
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Um ein gleichmäßiges Anziehen des wenigstens einen Spannelementes zu gewährleisten, kann es bevorzugt sein, im unmittelbar an das Spannelement angrenzenden Bereich von Becherrand und/oder Deckelrand noch keinen in Richtung auf das Gegenstück vorstehenden, ansteigenden Bereich vorzusehen, sondern vielmehr diesen Randbereich in einer Ebene, bei der es sich um eine eine senkrecht angeordnete Längsmittelachse des Zentrifugenbechers rechtwinklig schneidende waagerechte Ebene handelt, verlaufen zu lassen. Gleiches kann auch gelten, wenn die Überhöhung durch einen unterschiedlichen Überstand der Dichtung in Umfangsrichtung bewirkt wird. In diesem Fall verläuft dann also der Überstand der Dichtung im dem wenigstens einen Spannelement benachbarten Bereich mit gleichbleibender Höhe, und der vorstehende Rand der Dichtung liegt in diesem Umfangsabschnitt in einer Ebene.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen sind rein schematischer Natur, in ihnen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zentrifugenbechers.
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2 zeigt einen Teilquerschnitt durch den Zentrifugenbecher der 1 im Bereich eines Spannelementes.
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3 ist die Seitenansicht eines Deckels eines erfindungsgemäßen Zentrifugenbechers.
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4 ist die Seitenansicht eines Bechers eines erfindungsgemäßen Zentrifugenbechers.
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5 ist eine Draufsicht auf die Öffnungsfläche eines Bechers oder Deckels einer erfindungsgemäßen Zentrifugenbechers.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zentrifugenbechers
1, der einen Becher
2 und einen diesen verschließenden Deckel
3 aufweist. In seinem grundsätzlichen Aufbau entspricht der gezeigte Zentrifugenbecher
1 den Zentrifugenbechern, die bereits in der
DE 10 2008 031 502 A1 beschrieben sind. Der Becher
2 kann beispielsweise in einem Querschnitt senkrecht zur Längsmittelachse L des Bechers
2 einen runden oder eckigen Querschnitt aufweisen. Auch beliebige andere Querschnitte sind grundsätzlich denkbar. Der Verlauf des Deckelrandes
30 folgt dem Verlauf des Becherrandes
20, der die Becheröffnung umgibt, die im gezeigten Fall von dem Deckel
3 abgedeckt wird. Deckel
3 und Becher
2 können also mit ihren Rändern
20 und
30 passgenau aufeinander gesetzt werden. Zwischen beiden Teilen ist eine Dichtung
5 angeordnet, beispielsweise in Form eines O-Ringes aus elastomerem Kunststoff, die Deckel und Becher in aneinander befestigtem Zustand luft- und aerosoldicht gegeneinander abdichtet.
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Zum Festspannen des Deckels 3 auf dem Becher 2 dienen im gezeigten Fall zwei Spannelemente 4, von denen das eine auf der von dem Betrachter abgewandten Seite des Zentrifugenbechers 1 nicht sichtbar ist. Die beiden Spannelemente 4 sind mit einem Spannbügel 40 verbunden, mit dem beide Spannelemente gleichzeitig betätigt werden können. Um den Deckel 3 auf dem Becher 2 unter Spannung zu befestigen, wird der Spannbügel 40 in Richtung des Pfeiles nach unten gedrückt. 1 zeigt also einen Zustand, in dem der Deckel 3 noch nicht vollständig auf den Becher 2 gepresst ist.
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2 verdeutlicht die Funktionsweise der Spannelemente und zeigt den erfindungsgemäßen Zentrifugenbecher der 1 im Teilquerschnitt im Bereich eines Spannelementes 4 in einer Schnittebene, welche senkrecht zur Papierebene verläuft und die Längsmittelachse L einschließt. Gezeigt ist nun allerdings ein Zustand, in welchem der Deckel 3 vollständig auf den Becher 2 gepresst, der Spannbügel 40 also in seine waagerechte Endposition bewegt ist. Bei der Bewegung des Spannhebels 40 wird das Spannelement 4, welches eine keilförmige Spannnase 41 aufweist, die in Richtung auf die Außenwand des Bechers 2 vorsteht, in einer passenden bogenförmigen Nut 42 geführt und zieht dabei den Deckelrand 30 auf den Becherrand 20, wodurch die Dichtung 5, welche in einer Nut 6 des Deckelrandes 30 liegt, komprimiert und auf den Becherrand 20 gedrückt wird. Auf diese Weise werden Deckel 3 und Becher 2 luftdicht gegeneinander abgeschlossen.
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Von dem Zentrifugenbecher, der in der
DE 10 2008 031 502 A1 beschrieben ist, unterscheidet sind der erfindungsgemäßen Zentrifugenbecher
1 dadurch, dass sich die Tiefe T der Nut
6 in Umfangsrichtung des Deckelrandes
30 ändert. Konkret ist die Tiefe der Nut in den Umfangsabschnitten, die benachbart zu einem der Spannelemente
4 liegen, größer als in Umfangsabschnitten, die von den Spannelementen
4 weiter entfernt liegen. Als Folge davon steht die Dichtung
5, deren Durchmesser in Umfangsrichtung konstant ist, in den von den Spannelementen
4 weiter abgelegenen Umfangsbereichen mit größerer Höhe über den Deckelrand
30 vor als in den Bereichen, die nahe an den Spannelementen
4 liegen. Auf diese Weise kann der Verlust der Zusammenspannkraft, welche mit zunehmenden Abstand von den Spannelementen
4 geringer wird, ausgeglichen werden, so dass selbst bei sehr großen Durchmessern von Becher
2 und Deckel
3 eine gute Dichtigkeit zwischen diesen beiden Teilen erreicht werden kann.
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3 und 4 verdeutlichen alternative Ausgestaltungen von Deckel 3 und Becher 2 eines erfindungsgemäßen Zentrifugenbechers 1. 3 zeigt dabei einen Deckel 3, dessen Randkontur sich in Umfangsrichtung um die Deckelöffnung 31 derart ändert, dass der Deckelrand 30 mit zunehmendem Abstand von den Spannelementen 4, die sich erneut am Umfang des Deckels gegenüberliegen, weiter in Richtung auf den Becher 2 vorstehen, auf welchem der Deckel 3 befestigt werden soll. Der Deckelrand 30 selbst besitzt, wie in 2 dargestellt, eine ebene Auflagefläche, in welcher sich auch eine Nut 6 befinden kann, in die eine Dichtung 5 eingelegt ist, wie dies in 2 dargestellt ist, hier jedoch zur besseren Erkennbarkeit der anderen Teile weggelassen wurde. Alternativ könnte sich die Dichtung 5 aber auch am Becherrand 20 des Bechers 2 angeordnet befinden. Auch die Anordnung einer Dichtung sowohl im Deckel als auch im Becher wäre möglich.
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Der Höhenverlauf des Deckelrandes 30 ist zusätzlich auch in 5 verdeutlicht. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Deckelrand 30 und die von diesem umschlossene Deckelöffnung 31. Als Beispiel ist hier ein Deckel mit kreisförmigem Querschnitt gewählt, das Gesagte gilt jedoch in analoger Weise für andere Deckelquerschnitte. Wie erkennbar, unterteilt sich der Umfang des Deckelrandes in vier verschiedene Abschnitte, nämlich zwei Abschnitte 33, die sich zwischen den gestrichelten Linien benachbart zu den Spannelementen 4 befinden, und zwei von den Spannelementen 4 weiter entfernt gelegene Abschnitte 32. In den Bereichen 33, die den Spannelementen 4 benachbart liegen, verläuft der Becherrand 30 ohne Anstieg in Richtung auf den abzudichtenden Becherrand 20. Das heißt, der Deckelrand 30 verläuft in den Abschnitten 33 in einer Ebene, welche die durch den Mittelpunkt M senkrecht zur Papierebene verlaufende Längsmittelachse des Deckels senkrecht schneidet. Anschließend an die von den gestrichelten Linien begrenzten Bereiche 33 steigt der Deckelrand 30 in Richtung auf den Betrachter hin bis zu den von den Spannelementen 4 am weitesten entfernten Punkten P hin kontinuierlich in seiner Höhe an, wie dies durch die Pfeile verdeutlicht wird. An den Punkten P besitzt der Deckelrand 30 also die größte Überstandshöhe über die Ebene, welche den Deckelrand in den Bereichen 33 einschließt.
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Setzt man den in 3 gezeigten Deckel auf einen Becher 2 auf, dessen Becherrand 20 waagerecht in einer Ebene verläuft, führt dies dazu, dass der Zusammenspanndruck beim Anziehen der Spannelemente 4 in den von diesen weit abgelegenen Bereichen 33, insbesondere also im Bereich der Punkte P, größer ist als im Fall, dass der Deckelrand 30 in einer Ebene verlaufen würde.
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Auf diese Weise wird selbst in den von den Spannelementen 4 weit abgelegenen Bereichen eine gute Dichtigkeit zwischen Becher 2 und Deckel 3 erreicht. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Deckel 3 aus einem Material gefertigt ist, das es erlaubt, dass sich der Deckelrand 30 elastisch verformt. Dies ermöglicht es dem Deckelrand 30, in Richtung der in 3 am Deckelrand eingezeichneten Pfeile nach oben zu federn, so dass sich in einem Zustand, an dem der Deckel 3 am Becher 2 befestigt ist, zwischen beiden Rändern 20, 30 eine ebene Dichtungsfläche ausbildet. Der Winkel α, mit welchem der Rand des Deckels 30 in Richtung auf den Becher 2 über die waagerechte Ebene durch die geraden Randabschnitte 33 vorsteht, wird dabei bevorzugt in Abstimmung auf die Elastizität des Deckelrandes gewählt und zwar so, dass im befestigten Zustand in allen Bereichen des Umfangs ein möglichst gleichmäßiger Zusammenspanndruck erzielt wird. Geeignete Winkelbereiche für den Winkel α liegen dabei zwischen 0,03 und 1°, insbesondere bei 0,08 bis 0,8° und besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5°.
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4 verdeutlicht den Verlauf des Überstandes in Umfangsrichtung am Beispiel des Becherrandes 20 eines Bechers 2. Die Änderung des Überstandes des Becherrandes 20 in Umfangsrichtung um die Becheröffnung 21 kann dabei alternativ oder zusätzlich zur Änderung der Randhöhe des Deckels 3 angewendet werden. Die Höhenänderung des Becherrandes 20 in Umfangsrichtung entspricht grundsätzlich dem, was im Bezug auf den Deckelrand bei der Beschreibung der 3 und 5 gesagt wurde. Die Bezugszeichen für den Becher sind alternativ zu den Bezugszeichen für den Deckel in 5 angegeben. Die gestrichelt eingezeichneten Spannelemente 4 sind am Becher 2 selbstverständlich nicht vorhanden. Statt dessen besitzt der Becher 2 dort die Nuten 42. Für den Fall, dass sich Höhenänderungen sowohl im Becher als auch im Deckel befinden, gilt für den Winkel α, dass sich die Teilwinkel α für den Becher und den Deckel zum Gesamtwinkel α und den für diesen im Vorstehenden angegebenen Werten ergänzen.
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Die Erläuterungen zu den 3 bis 5 können im Übrigen auch Anwendung finden für den Fall, dass sich die Überstandshöhe der Dichtung 5 in Umfangsrichtung ändert, beispielsweise durch Änderung der Tiefe T der Nut 6, wie dies in Bezug auf 2 beschrieben wurde. Die Tiefe der Nut 6 ändert sich in diesem Fall entsprechend dem in 5 gezeigten Höhenverlauf. Konkret bedeutet dies, dass die Tiefe der Nut in den Bereichen 23 bzw. 33 konstant bleibt, sich in den Bereichen 22 bzw. 32 dann aber in Richtung auf die Punkte P hin kontinuierlich verringert, so dass die Dichtung 5 an den Punkten P am weitesten in Richtung auf das abzudichtende Gegenstück hin vorsteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008031502 A1 [0002, 0009, 0010, 0019, 0022]
