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Die Erfindung betrifft ein Tastenmodul, eine Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eins derartigen Tastenmoduls einer Tastatur und eine Tastatur umfassend eine oder mehrere derartige Tastenmodule und/oder Einrichtungen.
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Tastenmodule sind ein zentraler Bestandteil von Tastaturen. An Tastaturen werden neben Anforderungen an die Qualität der verwendeten Tastenmodule auch Anforderungen an das Erscheinungsbild der Tastatur bei deren Verwendung gestellt, beispielsweise hinsichtlich dekorativer Merkmale und hinsichtlich Beleuchtungsmerkmalen. Daher besteht der Wunsch nach Tastenmodulen, die entsprechende Möglichkeiten für die Ausbildung des Erscheinungsbilds von Tastaturen bereitstellen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Tastenmodul anzugeben, insbesondere ein Tastenmodul, das neue Möglichkeiten zur Ausbildung des Erscheinungsbilds von Tastaturen bereitstellt. Ferner soll eine Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls umfassend ein derartiges Tastenmodul und eine Tastatur mit derartigen Tastenmodulen und/oder Einrichtungen angeben werden.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Tastenmoduls gelöst durch ein Tastenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und hinsichtlich der Tatstatur durch eine Tastatur mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Tastenmodul ist ein Tastenmodul mit einem Gehäuse, beispielsweise einem einteiligen oder zweiteiligen oder mehrteiligen Gehäuse, und mindestens einem beweglichen Element. Dieses bewegliche Element ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und innerhalb des Gehäuses zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition relativ zum Gehäuse entlang einer Bewegungsachse linear beweglich. Das bewegliche Element bildet zumindest einen plattenartigen Abschnitt aus, der sich parallel zur Bewegungsachse oder in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur Bewegungsachse erstreckt. Weiter sieht die Erfindung vor, dass der plattenartige Abschnitt mindestens einen Durchbruch aufweist und dass das Gehäuse oder zumindest ein Teil oder ein Abschnitt des Gehäuses transparent oder transluzent ausgebildet ist, insbesondere aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff besteht, so dass der oder die Durchbrüche im plattenartigen Abschnitt des beweglichen Elements zumindest in dessen Ruheposition und/oder Betätigungsposition außerhalb des Gehäuses durch das Gehäuse hindurch erkennbar sind.
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Unter einem plattenartigen Abschnitt wird insbesondere ein Abschnitt oder Bereich des beweglichen Elements verstanden, der eine ebene flächige Erstreckung aufweist und dessen Dicke senkrecht zu dieser flächigen Erstreckung kleiner, insbesondere um Größenordnungen kleiner als die flächige Erstreckung ist.
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Der oder die Durchbrüche können ein Symbol ausbilden, das zumindest in der Ruheposition und/oder Betätigungsposition des beweglichen Elements außerhalb des Gehäuses durch das transparente oder transluzente Gehäuse oder Gehäuseteil oder den transparenten oder transluzenten Abschnitt des Gehäuses sichtbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Tastenmodul zumindest in einem auf ein Schaltungssubstrat montierten Zustand eine Beleuchtung auf oder ist dem Tastenmodul zumindest in einem auf ein Schaltungssubstrat montierten Zustand eine Beleuchtung zugeordnet. Die Beleuchtung beleuchtet das Innere des Gehäuses, wobei das von der Beleuchtung ausgehende Licht durch den oder die Durchbrüche und durch das transparente oder transluzente Gehäuse oder Gehäuseteil oder den transparenten oder transluzenten Abschnitt des Gehäuses zumindest in der Ruheposition und/oder Betätigungsposition des beweglichen Elements nach außen geführt wird und dadurch der oder die Durchbrüche außerhalb des Tastenmoduls als leuchtender Durchbruch oder leuchtende Durchbrüche sichtbar sind. Die Sichtbarkeit ergibt sich in diesem Fall insbesondere aufgrund der Hinterleuchtung der Durchbrüche.
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Insbesondere kann es sich bei der Beleuchtung um eine auf das Schaltungssubstrat montierte Beleuchtung handeln, beispielsweise um eine LED.
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Das bewegliche Element kann aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen oder elektrisch leitfähigen Material bestehen oder zumindest bereichsweise ein ferromagnetisches oder paramagnetisches oder elektrisch leitfähiges Material umfassen. Das ferromagnetische oder paramagnetische oder elektrisch leitfähige Material kann auch als Beschichtung aufgebracht sein, beispielsweise auf Kunststoff. Das bewegliche Element kann aber auch ein metallisches Biegeteil sein.
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Der oder die Durchbrüche im beweglichen Element können beispielsweise mittels Stanzen oder Lasern hergestellt sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Tastenmodul einen relativ zu dem Gehäuse beweglichen Stößel aufweisen, an dem das bewegliche Element angeordnet, insbesondre angebracht, und/oder ausgebildet ist, wobei der Stößel zwischen einer Ruheposition (auch: Ausgangsposition) und einer Betätigungsposition (auch: gedrückte Position) relativ zum Gehäuse entlang der Bewegungsachse des beweglichen Elements linear beweglich ist, wobei die Beweglichkeit des beweglichen Elements aus der Beweglichkeit des Stößels resultiert. Der Stößel ragt typischerweise aus dem Gehäuse des Tastenmoduls heraus, dort wird eine Tastenkappe auf den Stößel aufgesetzt oder aufgesteckt. Typischerweise wird der Stößel durch ein elastisches Mittel, beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, in seiner Ruheposition gehalten. Durch Druck eines Bedieners auf die Tastenkappe wird der Stößel aus seiner Ruheposition in Richtung Betätigungsposition bewegt, das elastische Mittel wird hierbei gespannt. Ohne Druck durch einen Bediener wird der Stößel durch das gespannte elastische Element wieder in Richtung Ruheposition zurückbewegt. In der Ruheposition des Stößels befindet sich das bewegliche Element in seiner Ruheposition, in der gedrückten Position des Stößels befindet sich das bewegliche Element in seiner Betätigungsposition.
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Mit anderen Worten: Das bewegliche Element wird durch den Stößel bewegt. Ein Bediener einer Tastatur drückt beispielsweise auf eine auf den Stößel aufgesetzte oder aufgesteckte Tastenkappe. Dadurch wird der Stö-ßel linear relativ zum Gehäuse des Tastenmoduls bewegt. Durch diese Bewegung wiederum wird das an dem Stößel angebrachte und/oder ausgebildete bewegliche Element linear entlang der Bewegungsachse bewegt.
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Das erfindungsgemäße Tastenmodul kann beispielsweise in einer Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls einer Tastatur verwendet werden, die ein Schaltungssubstrat mit einer Planarspule aufweist und ein Bedämpfungselement zur Bedämpfung dieser Planarspule erfordert. In diesem Fall kann das bewegliche Element des Tastenmoduls gleichzeitig das Bedämpfungselement sein.
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Somit umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls einer Tastatur ein erfindungsgemäßes Tastenmodul, ein Schaltungssubstrat, auf dem das Tastenmodul montiert ist, und eine an oder in dem Schaltungssubstrat angeordnete Planarspule. Weiter ist vorgesehen, dass das bewegliche Element des Tastenmoduls ein Bedämpfungselement zur Bedämpfung der Planarspule ist, und dass die Einrichtung bei Durchführung einer Bewegung des beweglichen Elements mindestens ein elektrisches Signal ausgibt.
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Unter Schaltungssubstrat wird beispielsweise eine Leiterplatte, eine Schaltungsplatine, eine Schaltungsfolie, ein Stanzteil oder ein sonstiges Substrat mit aufgebrachten und/oder integrierten Leiterbahnen verstanden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Tastenmodul eine Beleuchtung aufweist oder dass dem Tastenmodul eine Beleuchtung zugeordnet ist, die derart auf das Schaltungssubstrat montiert ist, dass sie das Innere des Gehäuses des Tastenmoduls beleuchtet. Das von der Beleuchtung ausgehende Licht wird durch den oder die Durchbrüche und durch das transparente oder transluzente Gehäuse oder Gehäuseteil oder den transparenten oder transluzenten Abschnitt des Gehäuses nach außen geführt wird. Dadurch sind der oder die Durchbrüche außerhalb des Tastenmoduls als leuchtender Durchbruch oder leuchtende Durchbrüche sichtbar.
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Vorzugsweise ist der planaren Spule der Einrichtung ein Kondensator zugeordnet, der auf oder in dem Schaltungssubstrat, aber auch außerhalb des Schaltsubstrats angeordnet sein kann. Planare Spule und Kondensator bilden einen LC-Resonanzschwingkreis. Der LC-Resonanzschwingkreis wird mit Wechselspannung, beispielsweise 16 MHz, betrieben. Die Impedanz der Planarspule, die Kapazität des Kondensators und die Frequenz sind beispielsweise so abgestimmt, dass sich der LC-Resonanzschwingkreis dann, wenn das Bedämpfungselement seine Ruheposition einnimmt, an einer Flanke der Resonanzkurve befindet. Durch Annäherung des Bedämpfungselements an die Planarspule wird die Impedanz der Planarspule verändert und der LC-Resonanzschwingkreis wird verstellt. Die Schwingungsamplitude verändert sich aufgrund der Impedanz-Veränderung. Dadurch verändert sich der Stromfluss durch den LC-Resonanzschwingkreis. Die Veränderung des Stromflusses kann beispielweise durch Veränderung des Spannungsabfalls erfasst werden.
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Die Planarspule bzw. der LC-Resonanzschwingkreis einerseits und das Bedämpfungselement andererseits bilden zusammen beispielsweise einen induktiven Näherungsschalter, der eine Annäherung oder Entfernung des Bedämpfungselements an die Planarspule signalisiert.
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Das Zusammenwirken von Planarspule bzw. LC-Resonanzschwingkreis einerseits und Bedämpfungselement andererseits ermöglichen eine berührungslose Auslösung mindestens eines Signals bei einer Bewegung des Bedämpfungselements, die in der Regel von einem Bediener der Tastatur oder von einem elastischen Mittel zur Zurückstellung einer Tastenbetätigung durch den Bediener ausgeht.
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Die erfindungsgemäße Tastatur umfasst ein oder mehrere erfindungsgemäße Tastenmodule und/oder eine oder mehreren erfindungsgemäße Einrichtungen.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tastenmoduls in einer teilweise aufgeschnittenen Darstellung sowie die Montage dieses Tastenmoduls auf einem Schaltungssubstrat zur Ausbildung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks,
- 2 eine Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten Tastenmoduls, und
- 3 das bewegliche Element des in 1 und 2 gezeigten Tastenmoduls in perspektivischer Darstellung.
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Einander entsprechende Teile und Komponenten sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tastenmoduls 11 in einer perspektivischen und teilweise aufgeschnittenen Darstellung. Gezeigt ist ferner die Montage dieses Tastenmoduls 11 auf einem als Leiterplatte ausgebildeten Schaltungssubstrat 15 zur Ausbildung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 10 zur Erfassung eines Tastendrucks. Diese Einrichtung 10 umfasst das Tastenmodul 11, das Schaltungssubstrat 15 und eine Planarspule 13. Die Planarspule 13 ist an einer dem Tastenmodul 11 zugewandten Oberseite des Schaltungssubstrats 15 angeordnet, wobei auch eine Anordnung innerhalb des Schaltungssubstrats 15 oder an dessen Unterseite möglich wäre. In der Leiterplatte 15 ist eine Bohrung 16 zur Zentrierung und Befestigung des Tastenmoduls 11 an der Oberseite des Schaltungssubstrats 15 ausgebildet. Das Tastenmodul 11 umfasst einen Stößel 19 und ein zweiteiliges Gehäuse 17 mit einem ersten Gehäuseteil 17a und einem zweiten Gehäuseteil 17b. Alternativ ist allerdings auch ein einteiliges oder ein mehrteiliges Gehäuse möglich.
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Die Planarspule 13 weist mehrere vollständige Windungen 20 auf, die in einer Ebene spiralförmig ineinander liegend angeordnet sind. Jede Windung 20 ist im Wesentlichen quadratisch geformt mit abgerundeten Ecken. Insgesamt weißt die Planarspule 13 somit ebenfalls eine quadratische Form mit abgerundeten Ecken auf. Die Form der Windungen 20 und der Planarspule 13 insgesamt ist an die Form und die Abmessungen des Tastenmoduls 11 angepasst.
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Weiterhin ist auf der Oberseite des Schaltungssubstrats 15 eine Beleuchtung 21, konkret eine LED, angeordnet. Die Anordnung der Beleuchtung 21 erfolgt derart, dass das von der Beleuchtung 21 ausgehende Licht in das Innere des Gehäuses 17 des Tastenmoduls 11 hineinleuchtet. Es kann sich bei der Beleuchtung 21 um eine einfarbige oder mehrfarbige LED handeln, so dass Farbverläufe realisierbar sind.
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Der Aufbau des Tastenmoduls 11 ergibt sich neben 1 insbesondere auch aus 2. Innerhalb des Gehäuses 17 mit seinem ersten Gehäuseteil 17a und seinem zweiten Gehäuseteil 17b ist eine Druckfeder 18 angeordnet. Die Druckfeder 18 dient dazu, den Stößel 19 in eine Ruheposition (auch: Ausgangsposition) zu bewegen bzw. dort zu halten, bis ein Tastendruck erfolgt. Der Stößel 19 ist dazu im Tastenmodul 11 beweglich angeordnet. Durch einen Druck auf eine nicht dargestellte, auf ein freies Ende des Stößels 19 aufgesetzte Tastenkappe wird die Druckfeder 18 komprimiert und der Stößel 19 bewegt sich in seine Betätigungsposition (auch: gedrückte Position).
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1 und 2 zeigen weiter, dass an dem Stößel 19 ein bewegliches Element 14 angeordnet, insbesondere angebracht ist. Das bewegliche Element 14 ist innerhalb des Gehäuses 17 angeordnet und mit der Bewegung des Stößels 19 innerhalb des Gehäuses 17 zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition relativ zum Gehäuse 17 entlang einer Bewegungsachse 27, siehe 1, linear beweglich.
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Das bewegliche Element 14 besteht beispielsweise aus einem ferromagnetischen metallischen Werkstoff, es kann sich aber auch um ein paramagnetisches oder ein elektrisch leitfähiges Material handeln. Beispielsweise kann es sich um ein Biegeteil handeln. Im montierten Zustand des Tastenmoduls 11 auf dem Schaltungssubstrat 15 bildet das bewegliche Element 14 somit ein Bedämpfungselement für die Planarspule 13.
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Bei einer Bewegung des als Bedämpfungselement ausgebildeten beweglichen Elements 14, ausgelöst durch einen Druck auf den Stößel 19, nähert sich das bewegliche Element 14 senkrecht dem Schaltungssubstrat 15 und damit der Planarspule 13, der Abstand des beweglichen Elements 14 von der Planarspule 13 verringert sich, die Planarspule 13 wird durch die Bewegung des beweglichen Elements 14 bedämpft. Bei einer umgekehrten Bewegung des beweglichen Elements 14 entfernt sich das bewegliche Element 14 senkrecht von dem Schaltungssubstrat 15 und damit der Planarspule 13. Der Abstand zwischen beweglichem Element 14 und Planarspule 13 vergrößert sich, die Planarspule 13 wird durch die Bewegung des beweglichen Elements 14 bedämpft.
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Eine sich durch das Bedämpfen ändernde physikalische Kenngröße der Planarspule 13 wird von einer, in den Figuren nicht dargestellten, Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung erfasst und/oder verarbeitet. Beispielsweise kann eine elektrische Spannung gemessen werden. Mit Erreichen bzw. Überschreiten eines Änderungsgrenzwertes (Schwellenwertes) wird von der Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung mindestens ein elektrisches Signal ausgelöst, das die Betätigung bzw. das Ende der Betätigung der jeweiligen Taste signalisiert. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Stärke des mindestens einen ausgegebenen Signals verändert werden.
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Der Aufbau des beweglichen Elements 14 ist neben 1 und 2 insbesondere auch in 3 ersichtlich. Das bewegliche Element 14 weist eine horizontale Fläche 25 und vier im Wesentlichen senkrecht hierzu verlaufende weitere Flächen auf. Zwei dieser weiteren Flächen, die einander gegenüberliegen, dienen zur mechanischen, insbesondere formschlüssigen, Anbringung des beweglichen Elements 14 an dem Stößel 19 des Tastenmoduls 11 über zwei gegenüberliegende Ausnehmungen 22. An dem Stößel 19 sind zwei gegenüberliegenden Nasen 23 ausgebildet zum Eingriff in die Ausnehmungen 22 des beweglichen Elements 14 (siehe 2).
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Eine andere der vier senkrecht zur horizontalen Fläche 25 verlaufenden Flächen ist an einem plattenartigen Abschnitt 26 des beweglichen Elements 14 ausbildet, der sich parallel zur Bewegungsachse 27 (siehe 1) erstreckt. Der plattenartige Abschnitt 26 weist mehrere, im vorliegenden Fall vier Durchbrüche 28 auf. Diese bilden ein Symbol 24 aus.
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Zumindest das erste Gehäuseteil 17a des Gehäuses 17 ist transparent oder transluzent ausgebildet, so dass die Durchbrüche 28 und damit auch das Symbol 24 außerhalb des Gehäuses 17 zumindest in einer Ruheposition des beweglichen Elements 14 durch das erste Gehäuseteil 17a hindurch sichtbar sind. Zusätzlich kann auch das zweite Gehäuseteil 17b transparent oder transluzent ausgebildet sein, so dass die Durchbrüche 28 und damit auch das Symbol 24 zusätzlich außerhalb des Gehäuses 17 auch in dessen Betätigungsposition sichtbar sind, dann auch durch das zweite Gehäuseteil 17b.
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Wird die Beleuchtung 21 eingeschaltet, beleuchtet diese das Innere des Gehäuses 17. Ferner wird von der Beleuchtung 21 ausgehendes Licht durch das Innere des Gehäuses 17 zu den Durchbrüchen 28 und durch diese Durchbrüche 28 und das transparente oder transluzente erste Gehäuseteil 17a und/oder das transparente oder transluzente zweite Gehäuseteil 17b hindurch nach außen geleitet. Die Durchbrüche 28 und damit auch das Symbol 24 sind somit außerhalb des Tastenmoduls 11 als leuchtende Durchbrüche 28 bzw. leuchtendes Symbol 24 sichtbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks
- 11
- Tastenmodul
- 13
- Planarspule
- 14
- Bewegliches Element, ausgebildet als Bedämpfungselement
- 15
- Schaltungssubstrat, ausgebildet als Leiterplatte
- 16
- Bohrung
- 17
- Gehäuse
- 17a
- Erstes Gehäuseteil
- 17b
- Zweites Gehäuseteil
- 18
- Druckfeder
- 19
- Stößel
- 20
- Windung
- 21
- Beleuchtung, ausgebildet als LED
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Nase
- 24
- Symbol
- 25
- Horizontale Fläche
- 26
- Plattenartiger Abschnitt
- 27
- Bewegungsachse
- 28
- Durchbruch im plattenartigen Abschnitt 26
