DE3116731C2

DE3116731C2 - Kontaktelement

Info

Publication number: DE3116731C2
Application number: DE19813116731
Authority: DE
Inventors: Helmut 5884 Halver Fuchs
Original assignee: Karl Lumberg GmbH and Co
Current assignee: Karl Lumberg GmbH and Co
Priority date: 1981-04-28
Filing date: 1981-04-28
Publication date: 1985-03-14
Also published as: DE3116731A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein aus einem dünnen Blechstreifen gestanztes Kontaktelement zur Verbindung von elektrischen Leitern miteinander, wobei an federnden Gabelschenkeln (20, 21) angeordnete Schneiden (29, 30) zur Isolationsdurchdringung eines zwischen sie eingedrückten Leitungsdrahtes (32, 33) angeordnet sind. Bei derartigen, insbesondere kurzen, Kontaktelementen besteht in der Regel die Gefahr einer nicht ausreichenden Federung bzw. Federkraft der mit den Schneiden versehenen Gabelschenkel. Die Erfindung schafft ein Kontaktelement mit kleinen Abmessungen, bei dem trotz relativ geringer Eindrückkräfte hohe Schneidkräfte aufgebracht werden können und bei dem der zwischen den Schneiden eingedrückte Leitungsdraht sehr wirksam elastisch federnd geklemmt wird, dadurch, daß einstückig und stoffschlüssig mit den Gabelschenkeln (20, 21) ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel (26) verbunden ist, dessen Schenkel (23, 24), im ebenen Zuschnitt (12) in Verlängerung der Gabelschenkel (20, 21) angeordnet, an einer quer zu diesen verlaufenden Biegelinie (31) um etwa 180 ° umgebogen im wesentlichen flächig auf den Gabelschenkeln (20, 21) aufliegen. Hierdurch entsteht ein Kontaktelement, dessen Gabelschenkel (20, 21) gewissermaßen zur Faltung in eine Doppellage gebracht werden, wodurch sich trotz kleiner und an sich schwacher Dimensionierung sehr günstige und starke Federungseigenschaften ergeben.

Description

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Die Erfindung betrifft ein aus einem Blechstreifen gestanztes Kontaktelement zur Verbindung von elektrischen Leitern miteinander, wobei an federnden Gabelschenkeln Schneiden zur Isolationsdurchdringung eines 5J zwischen sie eingedrückten Leitungsdrates angeordnet sind und wobei einstückig und stoffschlüssig mit den Gabelschenkeln ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel verbunden ist, dessen Schenkel, im ebenen Zuschnitt in Verlängerung der Gabelschenkel angeordnet, an einer quer zu diesen verlaufenden Biegelinie um etwa 180° umgebogen im wesentlichen flächig auf den Gabelschenkeln aufliegen.

Die Schneiden bekannter, in ihrer konstruktiven Gestaltung sehr unterschiedlicher Kontaktelemente haben zum einen die Aufgabe, die Isolation des Leitungsdrahtes zu zerstören, um in elektrisch leitenden Kontakt mit der metallenen Seele bzw. dem massiven Leiter zu treten, wo die an federnden Schenkeln angeordneten Schneiden, unter elastischer Federspannung anliegen. Ein solches »Schneidkontaktelement« muß zum einen so stabil sein, daß es die Schneidkräfte zur Durchtrennung der Isolation des Leitungsdrahtes aufbringen kann, jedoch zum anderen wieder so eigenelastisch ausgebildet sein, daß die auf den eingeklemmten Leitungsdraht auszuübende Federkraft aufgebracht werden kann. Auch sollen sich die erforderlichen auf den Leitungsdraht einwirkenden Kräfte dabei in Grenzen halten. Diese an sich gegensätzlichen Forderungen sind mit zunehmender Miniaturisierung der Kontaktelemente schwieriger zu erfüllen. Andererseits ist aber die Miniaturisierung insbesondere im elektronischen Sch,dtungsbau notwendig, denn zum einen ist den normierten bzw. standardisierten Lochrasterabständen Rechnung zu tragen wie auch dem Bestreben, immer kleiner werdenden Schaltungsanordnungen in entsprechend kleinere Gehäuse unterzubringen.

Ein Kontaktelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der FR-PS 23 71 793 bekannt. In der umgebogenen Lage der beiden aufeinanderliegenden und durch die Biegelinie voneinander getrennten Abschnitte des Kontaktelements sind zwei Paare Schneidkanten vorgesehen, die in den Flächenebenen der beiden Abschnitte wechselweise gegeneinander versetzt sind. Es werden somit zwei Schneidklemmabschnitie für zwei Leiter geschaffen, wobei der jeweilige Teilspalt von einer Schneidkante des einen und einer Schneidkante des anderen Abschnitts begrenzt ist Dadurch wird bewirkt, daß beim Einstecken des eineo Leiters in den einen Schneidspalt der andere noch freie Schneidspalt zur Aufnahme des anderen Leiters verengt wird. Der jeweils eingesteckte Leiter erhöht damit die Klemmkraft der Schneiden für den anderen Leiter. Diese Klemmkrafterhöhung erfolgt wechselseitig. Das bekannte Kontaktelement hat somit zwar die positive Eigenschaft, daß die eingeklemmten Leiter sehr fest gehalten werden, daß aber andererseits ganz erhebliche Einsteckkräfte aufzubringen sind, weil die beiden aufeinanderliegenden Abschnitte.des Kontaktelementes in ihren Flächenebenen gegeneinander verschoben werden müssen. Die auf den Leiter auszuübende Einsteckkraft ist insbesondere für den zweiten Leiter besonders groß, weil dann der bereits eingesteckte erste Leiter als Widerlager die Reaktionskräfte aufnimmt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehaltung der Möglichkeit, hohe Schneidklemmkräfte auf die einzusteckenden Leiter aufzubringen, die für das Eindrücken der Leiter aufzubringenden Kräfte wesentlich verringert sind.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß, bezogen auf den ebenen Zuschnitt, die Schneiden nur zu einer Seite der Biegelinie angeordnet sind.

Der Unterschied des so gekennzeichneten Kontaktelementes zum Kontaktelement gemäß FR-PS 23 71 793 besteht im wesentlichen darin, daß der hinter die die Schneiden aufweisenden Gabelschenkel umgebogene Federbügel lediglich einer Erhöhung der Federkraft dient, jedoch keine Schneiden bereitstellt. Demzufolge kommen die einzusteckenden Leiter mit diesem Federbügel nicht in Kontakt. Die Isolationsumhüllung des Leiters wird lediglich von den Sehneiden des einen Kontaktelement-Abschnitts durchtrennt. Diese können sehr dünn sein und daher besonders leicht in die Isolierumhüllung einschneiden. Außerdem ist ein Schneidenversatz, der auf den Leiter auch versetzte Kräfte einwirken läßt, nicht mehr erforderlich.

Die Erfindung hat erkannt, daß ein hinsichtlich des Schneidvorgangs funktionsloser Federbügel zur Stabili-

sierung eines in seiner Materialsiärke sehr dünnen Kontaktelementes in vorteilhafter Weise beitragen kann. Die FR-PS 23 71 793 beherrscht demgegenüber mit relativ komplexen Mitteln lediglich die feste Klemmung zweier Leiter in einem Kontaktelement, wobei die beiden Leiter sich gegenseitig erhöhte Klemmkräfte aufprägen. Dies jedoch eindeutig zum Nachteil der auf den Leiter einzuwirkenden Einsteckkräfte, die eben aufgrund der getroffenen Konstruktion ganz erheblich sind.

Die FR-PS 23 30 159 beschreibt in den F i g. 1 bis 4 ein ebenfalls zweilagiges Kontaktelement, bei dem die Abschnitte beider Lagen jeweils mit einem Schneidklemmspalt ausgerüstet sind. Die Spaltweiten der Schneidklemmspalte sind hierbei aber so eng, daß eine plastisehe Verformung der Leiterseele eintritt. Da ein Leiter jeweils zwei Klemmspalte und insgesamt vier Schneiden zu passieren hat, sind auch hier zugunsten hoher Haltekräfte enorme Einsteckkräfte erforderlich. Da die Schneiden im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand mit größeren Flächenanteilen auf den Leiter einwirken, reduziert sich hier in nachteiliger Weise die Flächerpressung. Das bedeutet, daß die Schenkel des Kontaktelements der FR-PS 23 30 159, um ein leichtes Durchdringen der Isolationsumhüllung durch die Schneiden zu ermöglichen, gar nicht relativ weich auseinanderfedern dürfen, sondern sehr hart eingestellt sein müssen. Auch dieses vorbekannte Kontaktelement löst also nicht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.

Nun ist es zwar aus den Ausführungen der F i g. 5 bis 9 der FR-PS 23 30 159 im Prinzip bekannt, einen Federbügel zu verwenden, der keine Schneiden aufweist — Federbügel 25 —, doch ist dieser erst als dritter Abschnitt nach nochmaliger Umbiegung des schon einmal gefalteten Streifens erzeugt.

Er weist außerdem Freischneidungen auf, um ein sehr leichtes Auseinanderspreizen seiner Schenkel zu erlauben, woraus also bewußt nur eine sehr geringe Federkraft resultiert. Im übrigen dient der Federbügel mit seinen aneinanderstoßenden Nasen dem Rückhalt des eingesteckten Leiters, also einer gänzlich anderen Problemlösung als der Federbügel des erfindungsgemäßen Kontaktelements. Außerdem ist nicht ersichtlich, wie dieser, eine Rückhaltefunktion auf den eingesteckten Leiter bewirkende Bügel anders als durch eine zweite Umbiegung am Hauptejement anzubringen sein könnte.

Ein vorteilhaftes weiteres Merkmal aer Erfindung besteht darin, daß die Schneiden an besonderen Schenkeln ausgebildet sind, die nahe der Biegelinie an den Gabelschenkeln über nach innen weisende Stege angebunden sind und mit ihren freien Enden gegen den Bügelsteg weisen. Diese Anordnung bewirkt im wesentlichen, daß für die elastisch wirkenden Klemmkräfte, die die Schneiden auf den eingeklemmten Leiter ausüben, mehrere Biegezonen unabhängig voneinander bereitgestellt werden. Jede Schneide besitzt nämlich einerseits einen Schwenkmittelpunkt im Bereich der Anbindung der besonderen Schenkel an den Gabelschenkeln, die ihrerseits einen Biegemittelpunkt im Bereich des die Federschenkel miteinander verbindenden Steges des Federbügels aufweisen. Infolge dieser mehrfachen elastischen Beweglichkeit der die Schneiden aufweisenden Schenkel ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, zwei oder mehr zwischen die Schneiden eingedrückte Leiter optimal zu halten.

Eine besonders vor*2Ühafte Ausgestaltung des Kontaktelements ergibt sich, wenn der ebene Zuschnitt zueinander parallele Langsamen aufweist und die den Federbügel und die besonderen Schenkel mit den Schneiden bildende Ausnehmung von einem in sich geschlossenen Rand umgeben ist. Auf diese Weise entsteht ein relativ einfacher Zuschnitt, der in der umgefaiteten endgültigen Anordnung ein besonderes kleinbauendes und stabiles Kontaktelement bereitstellt.

Schließlich besteht ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung darin, daß mit bezug zur Biegelinie die Schenkel des Federbügels kürzer sind als die Gabelschenkel und daß der Steg des umgebogenen Federbügels, die freien Enden der besonderen Schenkel mindestens geringfügig überdeckend, eine Eindrückbegrenzung für den Leitungsdraht ausbildet. Der Federbügel bzw. sein die Federbügelschenkel miteinander verbindender Steg bildet somit eine Anschlagbegrenzung für den einzudrückenden Leitungsdraht, der mithin nicht bis zu den freien Enden der die Schneiden aufweisenden Schenkel und somit möglicherweise aus diesen herausgeschoben werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen etwa im Maßstab 10 :1 cVgestellten Ausführungsbeispieis näher erläutert, in den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf den ebenen Zuschnitt eines erfindungsgemäßen Kontaktelements,

Fig.2 -!as fertige Kontaktelement nach Umbiegen des Federbügels in Ansicht auf die die Schneiden aufweisende Seite,

F i g. 3 eine Seitenansicht,

F i g. 4 eine Ansicht auf die den umgeklappten Federbügel aufweisende Kontaktelementseite.

Das in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete aus einem dünnen Blechstreifen gestanzte Kontaktelement ist in den Zeichnungen nur isoliert dargestellt, obgleich es grundsätzlich innerhalb eines in der Regel aus Isolierstoff bestehenden Gehäuses, z. B. einer Stecker- oder Buchsenleiste, eines Anschlußverbinders oder dergleichen eingebaut (eingesteckt oder eingegossen) ist. Das Kontaktelement 10 ist in zwei Abschnitte A und F gegliedert, wobei beim Ausführungsbeispiel im Abschnitt B ein Anschlußstift 11 vorgesehen ist, der hier zur direkten Lotverbindung auf einer Leiterplatte bestimmt ist. In diesem Falle bildet die kontaktierte Leiterbahn denjenigen Leiter, der mit Hilfe des Kont&ktelementes 10 mit wenigstens einem Leitungsdraht als dem zweiten Leiter verbunden werden soll. Statt des Lötstiftes 11 können — entsprechend der Vielzahl der bekannten Verbindungsarten — auch Steckerstifte, Kontaktfedergabeln, Messer für aufsteckbare Quetschhülsen oder sonstwie geartete Anschlußelemente im Abschnitt B ausgeführt sein. Gegenstand der Erfindung ist die spezielle Ausführung des Kontaktelementes 10 innerhalb des Abschnittes A

In F-y. \ ist der ebene Zuschnitt 12 eines Blechstreifens für ein erfindungsgemäßes Kontaktelement dargestellt. Im Bereich des Abschnittes A setzt sich die ununterbrochen durchgehende Außenumfangslinie 13 des ebenen Zuschnittet 12 aus zwei zueinander parallelen Längsseitenkanten 14 und 15, einem endseitig diese miteinander verbindenden Bogenkante 16 und, an den Abschnitt B angrenzend, aus geraden Kanten 17 und 17' zusammen, innerhalb dieser geschlossenen Kontur befindet sich eine fensterartige Ausstanzung ;8, die wiederum eine in sich geschlossene Außenumrandung 19 aufweist, deren besondere Formgebung aus F i g. 1 deutlich ersichtlich ist.

Das ebene Stanzteil 12 nach F i g. 1 gliedert sich daher in die nachstehend beschriebenen, sämtlich einstückig

und stoffschlüssig miteinander verbundenen Einzelteile bzw.— abschnitte. Zunächst lind zwei Gabelschenkel 20 und 21 vorgesehen, die an einen gemeinsamen Steg 22 angebunden sind, hier zugleich als Fortsatz den Lötstift 11 aufweist, jenseits des Steges 22 sind die Gabeischenkel 20 und 21 in ihrer geradlinigen Verlängerung in Schenkel 23, 24 fortgesetzt. Jenseits des Steges 22 sind diese Schenkel 23 und 24 durch einen hier U-förmigen Steg 25 miteinander verbunden. Die Schenkel 23 und 24 bilden zusammen mit dem Steg 25 einen Federbügel 26, dessen Funktion am besten aus der später folgenden Beschreibung des fertig geformten Kontaktelementes 10 ersichtlich werden wird.

In der bezüglich Fig. 1 unteren Hälfte des Abschnittes A sind zwischen den Gabelschenkeln 20 und 21 zusätzliche besondere Schenkel 27 und 28 angeordnet, die an ihren zueinander gekehrten inneren Längsseiten Schneiden 29 und 30 aufweisen. Diese besonderen Schenkel 27 und 28 sind an den äußeren Enden der Gabeischenkei 2ö und 2i angebunden und weisen bezüglich letzterer in rückwärtige Richtung, sind also von den Enden der Gabelschenkel 20 und 21 wieder auf den Verbindungssteg 22 zurückgeführt. Etwa im Anbindungsbereich der Federbügelschenkel 23 und 24 an die Enden der Gabelschenkel 20 und 21 ist eine (gedachte) Biegelinie 31 vorgesehen. Formal unterteilt sich daher der Abschnitt A in die Teilabschnitte A 'und A ".

Das in den F i g. 2 bis 4 dargestellte fertige Kontaktelement unterscheidet sich von dem ebenen Zuschnitt nach Fig. 1 dadurch, daß der Abschnitt A"durch Umbiegung um etwa '80° um die Biegelinie 31 herum einseitig auf den Abschnitt A' aufgeklappt ist, so daß der Federbügelschenkel 23 auf den Gabelschenkel 20, der Federbügelschenkel 24 auf den Gabelschenkel 21 und der Federbügelsteg 25 zumindest teilweise auf den Verbindungssteg 22 zu liegen kommt.

Wie F i g. 2 zeigt, entsteht durch die Umklappung des

eine nach oben offene kimmenförmige Einstecköffnung zum Eindrücken von Leitungsdrähten 32, 33 zwischen die Schneiden 29 und 30. Der lichte Abstand der Schneiden 29 und 30 voneinander ist selbstverständlich so bemessen, daß die metallischen Seelen bzw. Innenleiter 34, 35 der Leitungsdrähte 32, 33 sicher kontaktiert werden können, nachdem die Schneiden die jeweilige Isolierung 36,37 durchdrungen haben.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung der die Schneiden 29 und 30 aufweisenden besonderen Schenkel 27 und 28 können diese mit mehreren Freiheitsgraden der Bewegung federnd ausweichen bzw. toleranzausgleichend die metallischen Leiter 34 und 35 der Leitungsdrähte 32 UTid 33 klemmend kontaktieren. Die besonderen Schenkel 27 und 28 können einmal jeweils um die mit 40 und 4i schematisch angedeuteten Biegezentrumszonen elastisch verschwenken, so daß die freien Enden 38 und 39 der besonderen Schenkel 27 und 28 etwa die mit den Doppelpfeilen 42 und 43 angedeuteten Bewegungen auszuführen vermögen. Da aber die angebundenen Enden der besonderen Schenkel 27 und 28 an den vom Verbindungssteg 22 abgewandten Enden der Gabelschenkel 20 und 21 vorgesehen sind, bestehen zusätzlich Schwenkbewegungsmöglichkeiten für die besonderen Schenkel 27 und 28 um weitere Biegezentren, die schematisch angedeutet und mit 44 und 45 bezeichnet sind Damit können also die erstgenannten Biegezonen 40 und 41 selbst etwa in Richtung der Doppelpfeile und 47 elastisch federnd verschwenken. Die Schneiden 29 und 30 sind also gewissermaßen »doppelgelenkig« federnd gelagert, so daß auch bei Kontaktierung mehrerer Leitungsdrähte 32 und 33 gemeinsam — und zwar auch dann, wenn diese unterschiedliche Durchmesser aufweisen — hervorragende Kontaktbedingungen geschaffen sind. Diese Kontaktbedingungen sind vor allem auch nach mehrmaligem Stecken und Demontieren der Leitungsdrähte noch voll vorhanden.

Der bezüglich Fig.3 hinter den in Außenansicht erscheinenden Abschnitt A'geklappte Federbügel 26, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht zur Isolationsdurchdringung der Leitungsdrähte bestimmt ist, was jedoch auch möglich wäre, bewirkt in erster Linie eine Erhöhung der Schneidklemmkräfte, indem er durch eigene Federelastizität die von den Gabelschenkeln 20 und 21 herrührende Federkraft verstärkt. Die dem Federbügel 26 innewohnende Federspannung wirkt den die Gabelschenkel 20 und 21 aufspreizenden Kräften entgegen bzw. unterstützt die Rückstellkräfte, d. h. die zum Andruck der Schneiden 29 und 30 auf die metallischen Leiter 34 und 35 der Anschiußdrähte 32 und 33 einwirkenden Klemmkräfte.

Obwohl die die Schneiden 29 und 30 aufweisenden Schenkel 27 und 28 sehr dünn sind — siehe F i g. 3 — werden durch den Federbügel hohe Schneid- und Klemmkräfte erzielt, die die dünnen Schenkel 20 und 21 alleine nicht aufzubringen vermöchten.

Fig.4 zeigt in besonders anschaulicher Weise, daß der Steg 25 des Federbügels 26 aufgrund dessen, daß die Federbvgelschenkel 23 und 24 mit bezug zur Biegelinie 31 kürzer sind als die Gabelschenkel 20 und 21, noch eine besondere Funktion als Anschlagbegrenzung für das Eindrücken de:· Leitungsdrähte 32 und 33 besitzen kann. Da nämlich der Steg 25 die freien Schenkelenden 28 und 39 zumindest teilweise überdeckt, kann ein Leitungsdraht — hier der Leitungsdraht 33 — nur so weit in Richtung auf die freien Schenkelenden 38 und 39 hin geschoben werden, bis die Steginnenkante 48 des Steges

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Die Zeichnungen geben nur eine beispielhafte Ausführung der Erfindung wieder. Darauf ist aber die Erfindung nicht beschränkt Eine charakteristische Ausbildung, die sich dem Erfindungsprinzip ebenfalls unterordnen würde, könnte darin bestehen, die Schneiden 29 und 30 bereits an der Innenseite der Gabelschenkel 20 und 21 anzuordnen. Im Gegensatz zu der in den Zeichnungen dargestellter. Ausführung würde dann allerdings die Mehrgelenkigkeit der verschwenkbaren Federbewegung der Schneiden verloren gehen.

Schließlich versteht es sich von selbst, daß ein auf den Lötstift 11 oder ähnliche Anschlußmittel verzichtendes Kontaktelement auch im Rahmen der Erfindung liegt, welches dann dazu geeignet wäre, die metallischen Leiter 34 und 35 der beiden Leitungsdrähte 32 und 33 leitend miteinander zu verbinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus einem dünnen Blechstreifen gestanztes Kontaktelement zur Verbindung von elektrischen Leitern miteinander, wobei an federnden Gabelschenkeln Schneiden zur Isolationsdurchdringung eines zwischen sie eingedrückten Leitungsdrahtes angeordnet sind und wobei einstückig und stoffschlüssig mit den Gabelschenkeln ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel verbunden ist, dessen Schenkel, im ebenen Zuschnitt in Verlängerung der Gabelschenkel angeordnet, an einer quer zu diesen verlaufenden Biegelinie um etwa 180° umgebogen im wesentlichen flächig auf den Gabelschenkeln aufliegen, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf den ebenen Zuschnitt (12), die Schneiden (29, 30) nur zu einer Seite der Biegelinie (31) angeordnet sind.

2. Kontektelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnst, daß die Schneiden (29,30) an besonderen Schenkeln (27,28) ausgebildet sind, die nahe der Biegelinie (31) an den Gabelschenkeln (20, 21) über nach innen weisende Stege angebunden sind und mit ihren freien Enden (38,39) gegen den Bügelsteg (22) weisen.

3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Zuschnitt (12) zueinander parallele Längskanten (14,15) aufweist und daß die den Federbügel (26) und die besonderen Sehenkel (27,28) mit den Schneiden (29,30) bildende Ausnehmung (18) von einem in sich geschlossenen Rand (19) umgeben ist.

4. Kontaktelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit bezug zur Biegelinie (31) die Schenkel (23, 24) des Federbügels (26) kürzer sind als die Gabelschenkel (20, 21) und daß der Steg (25) des umgebogenen Federbügels (26), die freien Enden (38,39) der besonderen Schenkel (27, 28) mindestens geringfügig überdekkend, eine Eindrückbegrenzung für den Leitungsdraht (33) ausbildet.