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Die Erfindung betrifft ein Drehmomentwerkzeug, insbesondere eine umschaltbare Knarre gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei Drehmomentwerkzeugen, wie Knarren oder Drehmomentschlüsseln, handelt es sich um handbetriebene Drehwerkzeuge, mit denen ein Drehmoment auf ein Werkstück, in der Regel eine Schraube oder eine Mutter, ausgeübt werden kann.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine umschaltbare Knarre. Eine solche Knarre, die oft auch als Ratsche bezeichnet wird, erzeugt eine umlaufende Drehbewegung des Knarrenrads. Mittels einer von außen betätigbaren Umschaltvorrichtung ist eine Umkehr der Drehrichtung möglich.
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Die
US 6,691,594 B2 offenbart eine umschaltbare Knarre mit einem Handgriff und einem Werkzeugkopf, der an einem Ende des Handgriffs vorgesehen ist. Im Werkzeugkopf ist ein Knarrenrad rotierbar montiert. Das Knarrenrad weist auf seinem Außenumfang eine Verzahnung auf. Ferner sind zwei Sperrstücke in Form von mit Zähnen versehenen Klinken vorgesehen. Über eine Umschaltvorrichtung kann wahlweise jeweils eine Klinke mit der Verzahnung des Knarrenkopfs in Eingriff gebracht werden, so dass ein Drehmoment in eine Drehrichtung übertragen wird.
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Eine gleichartig aufgebaute umsteuerbare Knarre zählt durch die
DE 1 678 400 A1 zum Stand der Technik.
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Auch die
DE 10 2005 017 855 B4 offenbart eine umschaltbare Knarre mit zwei Klinken, bei welcher ein Federelement zwischen den Klinken angeordnet und an diesen abgestützt ist.
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Im Umfang der
EP 2 851 155 A2 ist eine Knarre mit einer Feinverzahnung beschrieben. Eine solche geht auch aus der
EP 1 118 433 B1 hervor. Diese umschaltbaren Knarren weisen eine Klinke auf mit Zähnen, die der Außenverzahnung des Knarrenrads zugewandt sind. Die Klinke kann mittels einer Umschaltvorrichtung entlang der Umfangsrichtung des Knarrenrades zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition bewegt werden. In der ersten bzw. zweiten Schaltposition steht jeweils ein Zähneabschnitt der Klinke mit der Verzahnung des Knarrenrades zum Ratschen in einer ersten bzw. zweiten Drehrichtung in Eingriff, während der jeweils andere Zähneabschnitt der Klinke von der Verzahnung des Knarrenrades getrennt ist.
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Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein in der Funktion und hinsichtlich der Kraftübertragung verbessertes Drehmomentwerkzeug, insbesondere eine umschaltbare Knarre, zu schaffen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Drehmomentwerkzeug, insbesondere einer umschaltbaren Knarre gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.
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Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeug handelt es sich um eine umschaltbare Knarre. Diese weist einen Werkzeugkopf auf, in welchem eine kreisförmige Kammer ausgebildet ist. In der kreisförmigen Kammer ist ein Knarrenrad drehbar gelagert. Das Knarrenrad besitzt an seinem Außenumfang eine Verzahnung. In einem zur Kammer hin offenen Hohlraum im Werkzeugkopf sind zwei Sperrstücke beweglich angeordnet. Jedes Sperrstück weist an seiner dem Knarrenrad zugewandten Seite eine Verzahnung auf. Mittels einer von außen betätigbaren Umschaltvorrichtung ist der Eingriff der Verzahnung der Sperrstücke in die Verzahnung des Knarrenkopfs zur Übertragung eines Drehmoments in einer Drehrichtung einstellbar. Durch den Wechsel einer Schaltposition ist eine Umkehr der Drehrichtung möglich. Eine Schwenkbewegung der Knarre bzw. des Handgriffs der Knarre wird nur in der freigegebenen Schaltposition übertragen, während eine Bewegung in Gegenrichtung automatisch gesperrt ist.
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Erfindungsgemäß ist ein Stützkörper vorgesehen, der im Hohlraum im Werkzeugkopf entlang eines Umfangsabschnitts der Kammer durch die Umschaltvorrichtung verschiebbar ist. Der Stützkörper weist zwei Aufnahmen auf, wobei jeweils in einer Aufnahme ein Sperrstück begrenzt beweglich angeordnet ist.
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Der Stützkörper und die im Stützkörper ausgebildeten Aufnahmen einerseits und die Kontur der Sperrstücke sind so aufeinander abgestimmt, dass die Verzahnung der Sperrstücke sich optimal in die Verzahnung des Knarrenrads legen kann. Die Sperrstücke sind in den Aufnahmen räumlich begrenzt beweglich angeordnet. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, dass alle Zähne eines Sperrstückes in der jeweiligen Schaltposition mit der Außenverzahnung des Knarrenrads in Eingriff gelangen. Ein toleranz- oder verformungsbedingtes Kippen der Bauteile untereinander wird so egalisiert. Es steht stets die volle Verzahnungsfläche zur Kraftübertragung zur Verfügung.
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Besonders vorteilhaft sind die Aufnahmen als Kugelschalen ausgebildet und die Rückseite der Sperrstücke entsprechend auf die kugelschalenförmigen Aufnahmen abgestimmt. Hierzu ist die der Verzahnung abgewandte Rückseite eines Sperrstückes zumindest bereichsweise kugelabschnittsförmig ausgebildet. Die beiden Aufnahmen weisen eine zur Rückseite eines Sperrstückes komplementär gestaltete kugelpfannenabschnittsförmige Kontur auf.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass dem Stützkörper ein oberes Halteblech und ein unteres Halteblech zugeordnet sind, wobei die Sperrstücke mittels der Haltebleche in den Aufnahmen gehalten sind.
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Vorzugsweise sind die Sperrstücke mit einem oberen und einem unteren Zapfen in Bohrungen der Haltebleche mit Spiel gelagert. Hierdurch ist die erfindungsgemäß vorgesehene räumliche Bewegung des Stützkörpers in den Aufnahmen möglich.
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Die Umschaltung der Drehbewegung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs erfolgt durch eine von außen betätigbare Umschaltvorrichtung. Diese weist vorzugsweise einen Umschalthebel auf, mit einem im Werkzeugkopf drehbar gelagerten Zapfenkörper. Der Zapfenkörper besitzt einen in Richtung zum Stützkörper vorstehenden Stutzen. Der Stutzen steht in Richtung des Stützkörpers vor und greift in eine Ausnehmung auf der Rückseite des Stützkörpers ein. Im Stutzen ist eine Bohrung vorgesehen, in welche eine Federhülse eingegliedert ist, dergestalt, dass die Federhülse federbelastet mit ihrer Stirnseite an einer Stützfläche in der Ausnehmung des Stützkörpers anliegt. Weiterhin ist ein Rastmechanismus vorgesehen, mittels dessen der Umschalthebel in einer Schaltposition rastbar ist. Der Rastmechanismus weist einen Kugelkörper und eine Druckfeder auf, welche in einer Bohrung im Werkzeugkopf angeordnet sind. Der Zapfenkörper besitzt auf seiner der Bohrung zugewandten Rückseite zwei Rastaufnahmen. Diese sind auf dem Umfang des Zapfenkörpers mit Abstand zueinander angeordnet. Ein Kugelkörper gelangt in der jeweiligen Schaltposition unter der Kraft der Druckfeder in eine Rastausnahme zur Anlage. Durch Betätigung des Umschalthebels kann dieser manuell umgelegt werden. Hierbei wird der Kugelkörper gegen die Kraft der Druckfeder verlagert und der Umschalthebel in die andere Schaltposition überführt. Beim Umschaltvorgang wird der Stützkörper vom Umschalthebel bzw. den Stützen und der Federhülse mitgenommen und entlang eines Umfangsabschnitts der Kammer bewegt. Mit dem Stützkörper werden auch die Sperrstücke verlagert. Das vorher in Eingriff mit der Verzahnung des Knarrenrads stehende Sperrstück wird von der Verzahnung abgehoben und das jeweils andere Sperrstück gelangt in Eingriff mit der Verzahnung am Außenumfang des Knarrenrads.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Verzahnung am Außenumfang des Knarrenrads um eine Feinverzahnung mit 90 Zähnen. Hieraus resultiert ein Arbeitswinkel der Knarre von 4°. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch andere Zähnezahlen möglich.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße umschaltbare Knarre in einer Perspektive;
- 2 die Knarre in einer Ansicht von oben;
- 3 die Knarre in einer Ansicht von unten;
- 4 die Knarre in einer Seitenansicht;
- 5 einen Schnitt durch die Darstellung der 3 entlang der Linie A-A;
- 6 einen Schnitt durch die Darstellung der 4 entlang der Linie B-B;
- 7 einen Schnitt durch die Darstellung der 3 entlang der Linie C-C;
- 8 in vergrößerter Darstellung der Ausschnitt D der 6;
- 9 in einer perspektivischen Darstellung den Stützkörper mit darin angeordneten Sperrstücken;
- 10 die Darstellung der 9 in einer Draufsicht;
- 11 eine Vorderansicht auf die Darstellung der 9;
- 12 einen Schnitt durch die Darstellung der 11 entlang der Linie E-E;
- 13 einen Horizontalschnitt durch einen Stützkörper mit darin angeordneten Sperrstücken und
- 14 einen Horizontalschnitt durch einen Stützkörper.
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Die 1 bis 7 zeigen ein Drehmomentwerkzeug in Form einer umschaltbaren Knarre 1. Die Knarre 1 weist einen Werkzeugkopf 2 mit einem darin in einer kreisförmigen Kammer 3 drehbar gelagerten Knarrenrad 4 auf. Der Werkzeugkopf 2 ist mit einem Werkzeugschaft 5 verbunden. An dem Werkzeugkopf 2 gegenüberliegenden Ende des Werkzeugschaftes 5 befindet sich ein Handgriff 6.
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Zur Übertragung eines durch Kraft auf den Handgriff 6 über den Werkzeugschaft 5 auf den Werkzeugkopf 2 und das darin befindliche Knarrenrad 4 erzeugten Drehmomentes um eine Drehachse auf ein Werkstück dient ein Abtriebsmehrkant 7. Dieser ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Knarrenrads 4 materialeinheitlich einstückiger Bestandteil des Knarrenrads 4 (siehe hierzu auch 7).
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Das Knarrenrad 4 weist an seinem Außenumfang eine Verzahnung 8 auf. Hierbei handelt es sich um eine Feinverzahnung mit vorzugsweise neunzig Zähnen 9 auf dem Außenumfang des Knarrenrads 4. In der Kammer 3 im Werkzeugkopf 2 ist das Knarrenrad 4 gelagert und durch einen Lagerring 10 und einen Sicherungsring 11 gehalten.
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Durch eine von außen betätigbare Umschaltvorrichtung 12 ist die Drehrichtung des Knarrenrades 4 einstellbar. Diesbezüglich wird auf die 5 und 6 und insbesondere die vergrößerte Darstellung der 8 verwiesen. In einem zur Kammer 3 des Knarrenrads 4 hin offenen Hohlraum 13 ist ein Stützkörper 14 vorgesehen. Der Stützkörper 14 ist im Hohlraum 13 entlang eines Umfangsabschnitts der Kammer 3 durch die Umschaltvorrichtung 12 verschiebbar. In der jeweiligen Schaltposition liegt der Stützkörper 14 mit einem rückseitigen Wandabschnitt 15 bzw. 16 an dem benachbarten Innenwandabschnitt 17 bzw. 18 des Hohlraums an.
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Der Stützkörper 14 weist zwei Aufnahmen 19, 20 auf. Die Aufnahmen 19, 20 sind kugelpfannenartig bzw. kugelpfannenabschnittsförmig gestaltet. In jeder Aufnahme 19, 20 ist ein Sperrstück 21, 22 begrenzt beweglich aufgenommen (siehe hierzu insbesondere auch die 9 bis 14). Jedes Sperrstück 21, 22 weist an seiner dem Knarrenrad 4 zugewandten Seite eine Verzahnung 23 auf. Die der Verzahnung 23 abgewandte Rückseite 24 eines Sperrstücks 21, 22 ist kugelabschnittsfömig ausgebildet. Die Rückseite 24 eines Sperrstücks 21, 22 und eine Aufnahme 19, 20 sind komplementär zueinander gestaltet. Die kugelabschnittsförmige Ausgestaltung der Rückseite eines Sperrstücks 21, 22 und die kugelpfannenabschnittsförmige Konfiguration der Aufnahmen 19, 20 ist in der 12 zu erkennen und in den 13 und 14 durch die Darstellung der Kreise in gestrichelter Linienführung verdeutlicht.
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Durch ein oberes Halteblech 25 und ein unteres Halteblech 26 sind die Sperrstücke 21, 22 in den Aufnahmen 19, 20 im Stützkörper 14 gehalten. Die Haltebleche 25, 26 sind der Oberseite 27 bzw. der Unterseite 28 des Stützkörpers 14 gefügt, beispielsweise an Fügepunkten 29 miteinander verpresst. Jedes Halteblech 25, 26 besitzt zwei Lageröffnungen 30, 31. In den Lageröffnungen 30, 31 sind die Sperrstücke 21, 22 jeweils mit einem oberen Zapfen 32 und einem unteren Zapfen 33 gehalten. Insbesondere anhand der 10 erkennt man, dass die Lageröffnungen 30, 31 ein Spiel s bzw. Übermaß gegenüber dem Durchmesser der Zapfen 32, 33 aufweisen. Das Spiel s zwischen den Zapfen 32, 33 und den Lageröffnungen 30, 31 ermöglicht eine begrenzte Kippbeweglichkeit der Sperrstücke relativ zur Vertikalachse V. Weiterhin können die Sperrstücke 21, 22 in den Aufnahmen 19, 20 rotieren.
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Durch die Umschaltvorrichtung 12 ist der Eingriff der Verzahnung 23 der Sperrstücke 21, 22 in die Verzahnung 8 des Knarrenrads 4 zur Übertragung eines Drehmoments in einer Drehrichtung einstellbar.
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Die Umschaltvorrichtung 12 umfasst einen Umschalthebel 34 mit einem in einer Bohrung 35 im Werkzeugkopf 2 drehbar gelagerten Zapfenkörper 36. Der Zapfenkörper 36 weist einen in Richtung zum Stützkörper 14 vorstehenden Stutzen 37 auf. Der Stutzen 37 greift in eine taschenartige Ausnehmung 38 auf der Rückseite 39 des Stützkörpers 14 ein. Im Stutzen 37 ist eine Längsbohrung 40 vorgesehen, in welche eine Federhülse 41 bestehend aus einer Hülse 42 und einer Druckfeder 43 eingegliedert ist. Die Federhülse 41 liegt federbelastet mit ihrer Stirnseite 44 an einer Stützfläche 45 in der Ausnehmung 38 an.
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Ferner ist ein Rastmechanismus 46 vorgesehen, mittels dessen der Umschalthebel 34 in einer Schaltposition rastbar ist. Der Rastmechanismus 46 weist einen Kugelkörper 47 und eine Druckfeder 48 auf. Der Kugelkörper 47 und die Druckfeder 48 sind in einer Bohrung 49 im Werkzeugkopf 2 angeordnet. Auf der dem Stutzen 37 gegenüberliegenden bzw. der Bohrung 49 zugewandten Rückseite 50 des Zapfenkörpers 36 weist dieser zwei Rastausnahmen 51, 52 auf. Diese besitzen eine an die Kontur des Kugelkörpers 47 abgestimmte zylindrische Kontur. Die Rastausnahmen 51, 52 sind auf dem Umfang des Zapfenkörpers 36 mit Abstand zueinander angeordnet und bestimmen jeweils eine Schaltposition.
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Die 6 und 8 zeigen eine erste Schaltposition des Stützkörpers 14 mit den darin angeordneten Sperrstücken 21, 22. Der Stützkörper 14 liegt mit seinem Wandabschnitt 15 am Innenwandabschnitt 17 des Hohlraumes 13 an. Das Sperrstück 21 steht mit seiner Verzahnung 23 im Eingriff mit der Verzahnung 8 des Knarrenrads 4. Das andere Sperrstück 22 ist vom Knarrenrad 4 abgehoben und befindet sich nicht in Eingriff mit der Verzahnung 8. Der Kugelkörper 47 des Rastmechanismusses 46 liegt in der Rastausnahme 51 an. Eine Schwenk- bzw. Drehbewegung der Knarre 1 wird auf das Knarrenrad 4 übertragen und dieses in Pfeilrichtung P mitgenommen. Bei einer Schwenkbewegung des Werkzeugschafts 5 in Gegenrichtung ratscht das Sperrstück 21 gegenüber der Verzahnung 8 des Knarrenrads 4 durch.
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Eine Umkehr der Drehrichtung der Knarre 1 erfolgt durch Umlegen bzw. Umschalten des Stützkörpers 14 und der darin angeordneten Sperrstücke 21, 22 mittels der Umschaltvorrichtung 12. Hierbei wird der Umschalthebel 34 betätigt und das Sperrstück 21, 22 aus der in 8 dargestellten Schaltposition in die zweite Schaltposition (nicht dargestellt) auf der gegenüberliegenden Seite im Hohlraum 13 überführt. Der Stützkörper 14 liegt dann mit seinem Wandabschnitt 16 an dem Innenwandabschnitt 18 des Hohlraumes 13 an. Der Kugelkörper 47 des Rastmechanismusses 46 wird von der Rastausnahme 51 in die Rastausnahme 52 überführt und rastet dort ein.
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Durch die begrenzt frei bewegliche Anordnung der Sperrstücke 21, 22 in den Aufnahmen 19, 20 kann sich ein Sperrstück 21, 22 in einer Aufnahme 19, 20 selbsttätig relativ zur Verzahnung 8 des Knarrenrads 4 ausrichten. Hierbei gelangen alle Zähne eines Sperrstücks 21, 22 mit der Verzahnung 8 des Knarrenrads 4 in Eingriff. Ein toleranz- und/oder verformungsbedingtes Kippen der Bauteile untereinander wird so egalisiert. Die volle Verzahnungsfläche steht zur Kraftübertragung zur Verfügung.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Knarre
- 2 -
- Werkzeugkopf
- 3 -
- Kammer
- 4 -
- Knarrenrad
- 5 -
- Werkzeugschaft
- 6 -
- Handgriff
- 7 -
- Abtriebsmehrkant
- 8 -
- Verzahnung
- 9 -
- Zahn
- 10 -
- Lagerring
- 11 -
- Sicherungsring
- 12 -
- Umschaltvorrichtung
- 13 -
- Hohlraum
- 14 -
- Stützkörper
- 15 -
- Wandabschnitt von 14
- 16 -
- Wandabschnitt von 14
- 17 -
- Innenwandabschnitt von 13
- 18 -
- Innenwandabschnitt von 13
- 19 -
- Aufnahme
- 20 -
- Aufnahme
- 21 -
- Sperrstück
- 22 -
- Sperrstück
- 23 -
- Verzahnung
- 24 -
- Rückseite von 21, 22
- 25 -
- oberes Halteblech
- 26 -
- unteres Halteblech
- 27 -
- Oberseite von 14
- 28 -
- Unterseite von 14
- 29 -
- Fügepunkt
- 30 -
- Lageröffnung
- 31 -
- Lageröffnung
- 32 -
- Zapfen
- 33 -
- Zapfen
- 34 -
- Umschalthebel
- 35 -
- Bohrung
- 36 -
- Zapfenkörper
- 37 -
- Stutzen
- 38 -
- Ausnehmung
- 39 -
- Rückseite von 14
- 40 -
- Längsbohrung
- 41 -
- Federhülse
- 42 -
- Hülse
- 43 -
- Druckfeder
- 44 -
- Stirnseite von 41
- 45 -
- Stützfläche
- 46 -
- Rastmechanismus
- 47 -
- Kugelkörper
- 48 -
- Druckfeder
- 49 -
- Bohrung
- 50 -
- Rückseite von 36
- 51 -
- Rastausnahme
- 52 -
- Rastausnahme
- s -
- Spiel
- V -
- Vertikalachse
- P -
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6691594 B2 [0004]
- DE 1678400 A1 [0005]
- DE 102005017855 B4 [0006]
- EP 2851155 A2 [0007]
- EP 1118433 B1 [0007]
