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Navigationsinstrument. Die Erfindung betrifft ein verbessertes Navigationsinstrument,
mit dessen Hilfe man in der Lage ist, schnell und leicht Zeit-, Entfernungs-und
Richtungswerte zu bestimmen.
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Ein wesentlicher Zweck der Erfindung besteht darin, ein einfaches
und billiges Entfernungsmeßinstrument zu schaffen, das so eingerichtet ist, daß
der Benutzer ohne Zuhilfenahme von umständlichen Tafeln und ohne Verwendung von
mathematischen Berechnungen die direkte Entfernung zwischen einem Schiff und einem
anderen Gegenstand festzustellen vermag, der entweder senkrecht seitwärts oder in
irgendeiner Richtung hinsichtlich des Schiffsweges liegen mag. Ferner kann die Entfernung
bestimmt werden, die man zurücklegen muß-, damit der betreffende Gegenstand seitwärts
oder in irgendeiner beliebigen Richtung in bezug auf die Schiffsrichtung zu liegen
kommt; ebenso kann die Entfernung eines Gegenstandes vom Schiff selbst, wenn derselbe
rechtwinklig seitlich von diesem oder in baliebiger Richtung liegt, oder die Entfernung
eines Gegenstandes von dem beabsichtigten Kurs eines Schiffes bestimmt werden.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung beruht darin, rasch und im voraus
die Zeit zu bestimmen, in welcher ein Gegenstand seitwärts oder in beliebiger Richtung
hinsichtlich des Schiffskurses liegen wird, oder die Zeit, die erforderlich ist,
damit der Gegenstand seitwärts vom Schiff oder in beliebig angenommener Richtung
zum Schiff zu liegen kommt.
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Ferner sieht die Erfindung auch die Möglichkeit vor, denjenigen Kurs
zu. bestimmen, den man einschlagen muß, um in einer bestimmten sen1#rechten Entfernung
von einem gegebenen Gegenstand vorbeizukommen. Schließlich kann durchdasnetieInstrumentauchdieStellungeines
Schiffes auf der Kaxte leicht ermittelt werden.
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Das Instrument gemäß vorliegender Erfindung ist also nichts anderes
als ein Kombinationsinstrument für Entfernungs-,Stellungs-, Kurs- und Zeitbestimmungen
zum Gebrauch in Schiffen, Luftschiffen, Flugzeugen, Marineflugzeugen usw.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels
zur Darstellung gebracht.
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Abb. i ist ein Grundriß des neuen Navigationsinstruments gemäß der
Erfindung.
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Abb. z ist ein Querschnitt nach Linie II-II der Abb. i. -Abb.
3 ist ein Querschnitt nach Linie III-III der Abb. i in vergrößertem Maßstabe.
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Abb. 4 veranschaulicht in schematischer Darstellung eine Verwendungsmethode
des Instrumentes.
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Abb. 5 zeigt das Instrument in einer Stellung für die Bestimmung
der Richtungen von achteraus gelegenen Gegenständen. -
Auf der Zeichnung bezeichnet
i die Grundplatte
des Instrumentes und 2 einen im oberen Teil der
Grundplatte vorgesehenen unterschnittenen Führungskanal. Die Grundplatte i wird
mittels geeigneter Befestigungsorgane an einer entsprechenden Unterlage auf dem
betreffenden Schiff, Luftschiff, Flugzeug u. dgl. befestigt, vorzugsweise in einer
Stellung, die einen freien Ausblick nach allen Richtungen im Gesichtsfelde zrmöglicht,
wobei der Führungskanal 2 in der Richtung der Längsmittellinie des Schiffes oder
parallel zu dieser angeordnet ist. Wenn das Instrument an Bord eines Schiffes zur
Verwendung kommen soll, so wird man zweckmäßig die Grundplatte i auf einer geeigneten
Unterlage auf der Brücke und in der Nähe des Schiffskompasses befestigen.
In dem Führungskanal der Platte i liegt der Kursarm 3, der mithin
in der Richtung der Längsachse des Schiffes oder Luftfahrzeuges verschoben werden
kann. An den Arm 3 ist ein Richtungsann 4 mittels eines Zapfengelenkes
5 angelenkt.
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Der Richtungsarm 4 ist mit einem Längsschlitz 6 ausgestattet,
der in der Hauptachse nahezu über die ganze Länge des Armes sich erstreckt. Die
Grundplatte i besitzt zwei einander gegenüber angeordnete Stifte 7, die in
gleichen Entfernungen von der Längsacbse auf beiden Seiten des Führungskanals z
liegen und im etwas erhöhten Teil 8 der Platte i fest eingeschraubt, oder
sonst in geeigneter Weise befestigt sind. Auf diese Weise steht die Verbindungslinie
der Stifte 7 senkrecht zur Richtung des X-ursarmes 3. Einer dieser
Stifte 7
dient jeweils für die Herstellung einer gleitenden und drehbaren
Verbindung zwischen dem Richtungsarm 4 und der Grundplatte i:, wenn Richtungen auf
der Steuerbordseite des Schiffes eingestellt werden sollen, während der andere Stift
für den gleichen Zweck bei Richtungsaufnahmen auf der Backbordseite des Schiffes
dient. Auf dem Arm 4 sind ferner noch entsprechende Visierorgane 9 und io
(Ausschnitt und Korn), und zwar in der Nähe der betreffenden Armenden vorgesehen.
An der Verbindungsstelle der beiden Arme ist zwischen ihnen, und zwar "om Zapfen
5 gehalten, eine #Vinkelmcßscheibe ii vorgesehen, die auf ihrer Oberseite
eine entsprechende Winkeleinteilung besitzt"%?#ie inAbb.i dargestellt ist. Dps untere
Ende 5a des Zapfens 5 ist in eine Ausnehmung 12 des Armes 3
eingeschraubt.
Die Meßscheibe ii ist in der Hauptsache von einer Dicke gleich der Höhe der Ansätze
8 und von einem Durchmesser, der ein wenig kleiner ist als die kürzeste Entfernung
zwischen diesen beiden Ansätzen. Die Meßscheibe besitzt ferner eine zentrale Öffnung,
durch welche das abgesetzte Ende 5" des Zapfens 5 hindurchgeht. Mithin
kann sich die Meßscheibe um den Zapfen 5, besonders um dessen unteren zapfenförmigen
Teil 5a, drehen und wird, je nach Bedarf, durch Anziehen des ge#,Nindetragenden
Zapfens 5 zwischen dem Kursarm 3 und dem Zapfenteil 5 b festgeklemmt.
Der Zapfenteil 5 b geht durch eine entsprechende Öffnung im Richtungsarm
4 hindurch und besitzt eine Länge, die etwas größer als die senkrerhte Dicke des
Richtungsarmes 4 ist, SO daß dieser Arm um ihn schwingen kann, selbst wenn
der Zapfen 5 die Meßscheibe ii am Kursarm 3
festgeklemmt hat. Alle
Teile des Instrumentes, auch die Meßscheibe ii, sind vorzugsweise aus unmagnetischem
Material angefertigt.
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Der Längsschlitz 6 im Richtungsarm 4 ist an seinem hinteren
Ende erweitert zu einer Durchblicksöffnung 13, um ein Ablesen der Einteilung auf
der Meßscheibe ii zu ermöglichen. Ferner ist an diesem Ende des Schlitzes ein in
der Mittellinie des Richtungsarmes 4 gelegener Zeiger 14 ausgearbeitet, der mithin
auch auf der Verbindungslinie zwischen Zapfenachse und Visiereinricbtung
9, io liegt. Der Kursarm 3
ist mit einer Marke 15 oder entsprechendem
Zeiger versehen, der mit der Mittellinie dieses Armes übereinstimmt und in seiner
Verlängerung den Drehpunkt des Drehzapfens schneidet. Beide Arme sind zweckmäßig
durch Einstanzen mit einer Einteilung versehen, deren Nullpunkte mit dem Drehpunkt
des Zapfens 5 übereinstimmen. Die Entfernung vom Nullpunkt bis zum anderen
Ende der Einteilung in der Höhe des freien Endes des Armes ist in gleiche Einheiten
unterteilt; eine Einheit ist gleich der Entfernung eines Stiftes 7 von der
Längsachse d.es Kursarmes 3. Diese Entfernung oder Linie bildet die konstante
Seite eines Dreiecks, dessen andere. Seiten von den Armen 3 und 4 gebildet
werden. Die Einheiten der Armeinteilungen sind entsprechend unterteilt, vorzugsweise
in i:o Teile, wie in der Zeichnung dargestellt, und in der Grundplatte sind Merkzeichen
1:6, vorzugsweise zu beiden Seiten des Führungskanals? und in der Verbindungslinie
der beiden Stifte,7 gelegen, angerissen. Der Kursarm 3 wird zweckmäßig längs
beider Kanten seiner Oberseite mit Einteilung versehen, ähnlich wie der Richtungsarm
4, der längs der beiden Kanten seines Schlitzes 6 eine Einteilung trägt.
Der über den Drehpunkt hinausgehende rückwärtige Teil des Karsarmes 3 trägt
die gleiche Einteilung -wie der vorn liegende Teil dieses Armes, doch geht die Bezeichnung
wieder vom Nullpunkt aus, der mit dem Drehpunkt des Zapfens 5 zusammenfällt
Dieser rückwärtige Teil des Armes 3
dient als Handgriff für die Einstellung
des Instrumentes auf Richtungan von Gegenständen, die seitlich des Schiffes und
vor der senkrecht zur Schiffslängsachse durch den Instrumentendrehpunkt gelegt gedachten
Linie liegen, und dient ferner dazu, eine Seite des Instrumentendreiecks bei der
Einstellung auf Richtungen von solchen Gegenständen zu bilden, die binter dieser
Linie liegen.
- Da es selten erforderlich ist, die Richtung
von sehr weit entfernten, achterausliegenden Gegenständen aufzunehmen, kann dieser
rückwärtige Teil des Kursarmes verhältnismäßig kurz gemacht werden, wie gezeigt,
wodurch das ,Instrument eine gedrungenere Form erhält. -Ist es erforderlich, die
Richtung eines Gegenstandes aufzunehmen, welcher so weit achterschiffs liegt, daß
er nicht mehr in das Feld des Instrumentes fällt, wenn der kurze rückwärtige Teil
des Kursarmes mit dem Richtungsarm zusammenarbeitet, kann das ganze Instrument leicht
umgekehrt eingestellt werden, indem die Verbindung zwischen den Armen gelöst, der
Kursarm aus der Führungsnut 2 herausgezogen, hierauf in entgegengesetzter Richtung
in diese wieder eingesetzt wird und die beiden Arme sodann durch den Zapfen
5 wieder vereinigt werden. Daraus geht hervor, daß das ganze Instrument als
solches unter Umständen in eine umgekehrte Lage zu bringen ist, was auch mittels
einer drehbaren Unterlage erreicht werden kann.
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Dar Richtungsarm 4 besitzt nahe seinem freien. Ende an seiner Unterseite
einen Stift oder Zapfen 1:7, der, nachdem der Arm von dem Stift 7 abgehoben
worden ist, in eine Öff-
nung 8 der beiden Öffnungsreihen in der Grund-,
platte i eingesetzt werden kann, die sich zu beiden Seiten in letzterer angeordnet
vorfinden und mit entsprechenden Bezeichnungen, wie Nummern u. dgl., versehen sind.
Diese Bezeiebnungen zeigen zweckmäßig das Verhältnis der Entfernungen dieser Öffnungen
von der Mittellinie des Kursarmes 3 zur Entfernung des Stiftes 17 vom Drehpunkt
dieses Armes 4 an. Wie in Abb. i gezeigt, sind diese Öffnungen 8
mit
6, 7, 8, 9 und io bezeichnet, und die direkten Entfernungen ihres Mittelpunktes
von der Mittellinie des Kursarmes betragen mithin 1/, 1/7, 1-/s, 1-/,
, und 1/1() der Entfernung zwischen. dem Drehpunkt (Zapfen 5) und
der Mitte des Zapfens 17. Wenn mithin der Zapfen 17 in eine dieser Öffnungen
18 eingesetzt ist, so bildet das Instrument ein rechtwinkliges Dreieck, dessen Basis
gleiell ist demienigen Bruchteil der Hypotenuse, der durch die betreffende Bezeichnung
dieser Öffnung 18 angezeigt ist.
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Es wird ohne weiteres bemerkt werden, daß, wenn der Richtungs9.Tm
4 bei Eingriff mit einem der Stifte 7 auf einea feststellenden Gegenstand
eingestellt ist, das Instrument ein Dreieck bildet, das dem großen Dreieck ähnlich
ist, wel.ebes von der Stellung des Schiffes bei dieser Messung, dem feststehenden
Gegenstand und dem Punkt gebildet wird, welcher der Stellung des Schiffes entspricht,
wenn es, seinem eingestellten Kurs folgend, auf der Höhe des betreffenden Gegenstandes
ist, d. ti. diesen also seitwäits im rechten Winkel sieht. Da die senkrechte
Entfernung zwischen Schiffskurs und feststellendem Gegenstand konstant bleibt, solange
dieser Kurs eingehalten wird, so bleibt auch im Instrumentendreieck die entsprechende
Seite konstant, nämlich die Entfernung des betreffenden Stiftes,7 von der Mittellinie
des Kursarmes 3. Der Schnittpunkt zwischen der Verbind:ungslinie der beiden
Stifte 7 und der Mittellinie des Kursarmes 3 ergibt die Stellung des
Schiffes und diejenige des Drehpunktes des Zapfens 5 auf der Grundplatte,
wenn sich das Schiff auf der Höhe des visierten Gegenstandes befindet.
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Wenn das Schiff nun seine Fahrt in dem eingestellten Kurs fortsetzt,
so wird die Entfernung zwischen der tatsächlichen Stellung des Schiffes zur Zeit
der Messung und der auf der Höhe des betreffenden Gegenstandes gedachten laufend
verkürzt. Der Drehpunkt der beiden Arme muß daher ständig vorgeschoben werden, um
die Einstellung des Richtungsarmes 4 auf den betreffenden Gegenstand festzuhalten.
Es wird mit anderen Worten die vom Kursarm gebildete Dreieckskathete in demselben
Maße verkürzt, wie die Entfernung des Schiffes von der Stellung auf der Höhe des
feststellenden Gegenstandes abnimmt. Wenn nun, nachdem eine Richtung gemessen worden
ist, das Schiff eine gewisse Distanz durchläuft und das Drehgelenk des Instrumentes
vorgeschoben wird zwecks abermaliger Einstellung des Richtungsarmes auf dem betreffenden
Gegenstand oder Punkt, so ist klar, daß durch Teilung der zwischen den beiden Messungen
zurückgelegten Entfernung durch den Unterschied zwischen den beiden Ab-
lösungen
auf dem Kursarm die senkrechte E itfernung des Gegenstandes von der Schiffskurslinie
oder mit anderen Worten, die Grundlinie des großen Dreiecks erhalten wird. Da im
Instrument die Einteilung der beiden Arme nach Ei#1heiten der Grundlinie erfolgt
ist, so können die Längen der beiden anderen Seiten des großen Dreiecks leicht ermittelt
werden.
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In nachstehendem werden die hauptsächlichsten Verwendungsarten des
vorliegenden Navigationsitistrumentes angeführt, obgleich auch noch andere Verwertungsarten
möglich sind, die sich beim Gebrauch von selbst ergeben. Entf ernungsmessungen.
i. Um die Entfernung, senkrecht zur Kurslinie des Schiffes gemessen, zwischen einen"
Schiff und einem feststehenden Gegenstand zu bestimmen: a) Der Kursarm des Instrumentes
wird so eingestellt, daß seine Marke i,o dem Zeichen 16 der Grundplatte entspricht,
worauf mit dem Richtungsarm 4 nach dem feststehenden Gegenstande oder Punkte visiert
wird. Die durch Loggen oder in anderer Weise festgestellte Entfernung, welche das
Schiff von diesem Zeitpunkt bis zur Ankunft auf der Höhe des betreffenden
Gegenstandes
zurücklegt, ist gleich der Entfernung d#s Schiffes von dem Gegenstand, wenn es einen
Punkt erreicht, von dem aus der Gegenstand im rechten Winkel zur Nurslinie gesehen
wird.
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b) Oder der Kursarm wird zu beliebigem Zeitpunkt so lange verschoben,
bis der Gegenstand durch die Visiervorrichtung des Richtungsarmes erfaßt wird, welche
Stellung durch Ab-
lesen auf der Einteilung des Kursarmes vermittels des Zeigers
16 festgestellt wird. Die Fahrt wird fortgesetzt, bis der Gegenstand im rechten
Winkel auf der betreffenden Seite des Schiffes ezscbei.it. Die vom Schiff zurückgelegte
Entfernung zwischen der Richtungsaufnahme und seiner Ankunft auf der Höhe des Gegenstandes,
geteilt durch die Ablesung auf dem Kursarm zum Zeitpunkte der Richtungseinstellung,
ist gleich der Entfernung des Schiffes von dem Gegenstand, wenn letzterer im rechten
Winkel zur Kurslinie erscheint.
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:z. Um im voraus die senkrechte Entfernung eines Schiffes von einem
feststehenden Gegenstand zu bestimmen, wird folgendermaßen vorgegangena) Es wird
der Richtungsarm auf den betreffenden Gegenstand eingestellt und der entsprechende,
vom Zeiger 16 angezeigte Gradstrich auf dem Kursarm notiert; dann wird der Kursarm
um eine volle Einheit seiner Einteilung vorgeseboben und notiert, wenn der Gegenstand
in die neu eingestellte Richtung des Armes 4 fällt. Die zwischen diesen beiden Messungen
zurückgelegte Entfernung ist gleich der senkrechten Entfernung von dem feststehenden
Gegenstand, d. h. der Entfernung des Schiffes von letzterem, wenn dieser
im rechten Winkel zur Kurslinie erscheint.
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b) Zu einem beliebigen Zeitpunkt wird die Richtung des Gegenstandes
festgestellt und am Kursarm abgelesen; hierauf wird eine geeignete Distanz ZUrÜCkgelEgt
und zum zweiten Mal eine Richtungseinstellung und Ablesung vorgenommen. Die zwischen
diesen beiden Messungen zurück-gelegte Distanz wird durch die Differenz der beiden
Ablesurigen auf dem Kursarm geteilt, und das so erhaltene Resultat ist gleich der
senkrechten Entfernung des Gegenstandes von der Kurslinie.
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3. Es ist die Entfernung des Schiffes von dem Fußpunkt des
Gegenstandes auf der Kurslinie, d. h. also von der Stellung des Schiffes,
in welcher der Gegenstand im rechten Winkel erblickt wird, festzustellen: Es wird
die senkrechte Entfernung festgestellt wie in Beispiel 2 a
odcr
2b, die sodann mit der zweiten Ablesung auf dem Kursarm multipliziert wird.
Dieses Resultat ist gleich der zurückzulegenden Entlernung vom Zeitpunkte der zweiten
Messung bis zur Ankunft in dem genannten Fußpunkt des Gegenstandes. 4, Es ist die
direkte Entfernung eines Gegenstandes vom Schiff zu bestimmen: Zunächst wird die
senkrechte Entfernung wie im Beispiel 9,a oder 2b bestimmt und sodann multipliziert
mit der Ablesung auf dem Richtungsarm bezüglich der Mittellinie des Stiftes
7 zum Zeitpunkt der zweiten Richtungseinstellung. Das Resultat ist gleich
der direkten Entfernung zwischen dem Schiff und dem Gegenstande zum Zeitpunkte der
zweiten Einstellung. Zeitmessungen. j:. Um die Zeit festzustellen, welche erforderlich
ist, um die in der Kurslinie gemessene senk' rechte Entfernung vom einem feststehenden
Gegenstand zurückzulegen, wird wie folgt vorgegangen: a.) Zunächst wird der Richtungsarm
auf den feststehenden Gegenstand eingestellt und die betreffende Anzeige auf der
Einteilung des Kursarmes abgelesen. Dann wird der Kursarm um eine volle Einheit
vorgeschoben und die Zeit bestimmt, welche bis zum Sichtbarwerden des Gegenstandes
in der neu eingestellten Richtung des Armes 4 verflossen ist. Schließlich wird diese
Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten der beiden Einstellungen mit der zweiten Ablesung
auf dem Kursarm multipliziert; dieses Resultat ist gleich derjenigen Zeitdauer,
welche erforder lich ist, um das Schiff vom Zeitpunkt der zweiten Richtungseinstellung
auf die Höhe des feststehenden Gegenstandes zu bringen, d. h. also, bis letzterer
im senkrechten Winkel züm Schiff erscheint.
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b) Es wird zu einem beliebigen Zeitpunkt die Richtung des Gegenstandes
bestimmt, die entsprechende Ablesung auf dem Kursarm bemerkt und dann, nach Zurücklegung
einer geeigneten Distanz, eine zweite Eiastellung und abermalige Ablesung auf dem
Karsarm vorgcnommen. Hierauf wird die Zeitdauer zwischen den beiden Endstellungen
durch die Differenz der beiden Ablesungen auf dem Kursarm geteilt -und das Resultat
mit der zweiten Ablesung auf dem Kursarm multipliziert. Das erhaltene Resultat entspricht
der Zeitdauer, die erforderlieh ist, um das Schiff vom Zeitpunkt der zweiten Messung
auf die Höhe des feststehenden Gegen- i standes zu bringen.
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Um festzustellen, zu welchem Zeitpunkt ein Gegenstand im rechten Winkel
zur Schiffsrichtung erscheinen wird: Man geht wie im vorstehenden Beispiel ia i
oder ib vor und addiert das Resultat zu dem Zeitpunkt der zweiten Ablesung. Kurseinstellungen.
i. Um einen Kurs einzustellen zwecks Vorbeikommens in beliebiger Entfernung an einem
Gegenstande, dessen Entfernung vom Schiff
selbst bekannt ist, wird
zunächst letztere Entfernung durch die beabsichtigte senkrechte Entfernung vom Gegenstande
geteilt, worauf der Kursarrn so weit " verschoben wird, bis der erhaltene
Dividend auf dem Richtungsarm, mit der Mittellinie des Stiftes 7 übereinstimmt.
Dann wird der Kurs des Schiffes so lange geändert, bis der Gegenstand in der Visiereinrichtung
des Richtungsarmes gesehen wird, worauf der durch den Kursarm angezeigte Kurs eingehalten
wird. Um das Instrument möglichst handlich zu machen, wird dem Richtungsarm eine
solche Länge gegeben, daß seine höchste Einteilungsziffer »5(c beträgt. Wenn daher
der Dividend größer ist als »5«, so wird der Richtungsaxm von dem Stift
7 abgehoben und mit seinem unteren Zapfen 17 in diejenige der Öff-
nungen
18 eingelegt, welche die dem Dividend entsprechende Nummer trägt, worauf der Kurs
so lange geändert wird, bis der Arm wieder in der Richtung des Gegenstandes liegt,
in welcher Stellung der Kursarrn den richtigen, einzuhaltenden Kurs anzeigt.
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--. Um den Kurs einzustellen zwecks Vorbeikommens in einer
bestimmten Entfernung an einem Gegenstande, dessen Entfernung vom Schiff nicht bekannt
ist, wird zunächst die direkte Entfernung des Gegenstandes nach Beispiel 4 in »Entfernungsmessungen«
festgestellt und hierauf wie im vorstehenden Beispiel i vorgegangen. Lagebestimmungen.
i. Um auf einer gewöhglichen Seekarte die Lage des Schiffes in Beziehung auf einen
in der Karte verzeichneten Gegenstand festzustellen, wird der Schiffskurs (entweder
der »wirkliche«, der magnetische oder der Kompaßkars) durch entsprechende Einstellung
der Meßscheibe hinsichtlich der Marke 15 angesetzt und die Scheibe in dieser Stellung
vermittels des Zapfens 5 fest angezogen. Hierauf wird die direkte Entfernung
des Gegenstandes nacli Beispiel 4 in »Entfernungsmessungen« festgestellt und die
Richtung des Gegenstandes auf der Meßscheibe vermittels Zeig-er 14 angezeigt, notiert
zum Zeitpunkt der zweiten Messung. Wird nun in der Karte die festgestellte Entfernung
und die Richtung von der Stellung des Gegenstandes eingetragen, so ergibt sich die
Stellung des Schiffes auf ersterer.
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2. Um auf der Karte die Stellung des Schiffes festzulegen, in welcher
der Gegenstand im senkrechten Winkel erscheint, wird, wie im vorhergehenden Beispiel
angegeben, vorgegangen und die Schiffsrichtung auf der Karte von der so festgestellten
Stellung bis zu einem Punkte eingetragen, in welchem die Senkrechte den Gegenstand
schneidet.