1、输入齿轮的各项参数：
>^"BEG9i: P8gX CX!>U 齿数：tooths；模数：mn；压力角：angle；螺旋角：helix；变位系数：xn；齿高变动系数：teeth_change_modulus；
TQ1WVq
}* nyT[^ n 径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse；
Hwe)Tsh e r<L#q)] 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
re,.@${H *R`MMm 3、插入基准曲线（草绘）：
Yi rC* ;
a/cty0Ch FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
X`\ :_| 4W\,y_Q o 8!h'j 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ "t&{yBQ0u 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
JF qf;3R 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
?9u4a_x 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
VKLU0*2R 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
]s|lxqP 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
CYB=Uq, 减速箱输出轴功率 马力，
`:-J+<` 二、 传动装置总体设计：
H] qq ~bO[ 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
Gbd?%{Xc- 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
,\h YEup 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
/?zW<QUI 6|;0ax4:P 三、 选择电机
z-0:m|=yH 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
j=.g : &r) －带传动效率：0.96
qCJ=Z －每对轴承传动效率：0.99
yCM{ M －圆柱齿轮的传动效率：0.96
"L~@.W!@ －联轴器的传动效率：0.993
9Nl* 4 —卷筒的传动效率：0.96
NR/-m7#- 说明：
^)cM&Bx t% －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
U
\ Dca&= T~Y g5J ~440# kj< 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
dV$!JTsd 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
g+ Ph 6W 8)Tj
H' 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
< J# R3{ 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
hrlCKL& 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
!=M/j} r/min 额定转速
S_!R^^ySG9 r/min 重量 总传动比
!yCl(XT 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
d x359 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
'{D%\ w5{ 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
s 4IKSX 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
$ T)d!$ 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
~ iT{8 @dhH;gt.I 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
EC dfLn *c 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
u@"o[e': 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
U5wT Gv4S| 总传动比：
vadM1c* z 分配传动比：取 则
Gt.*_E 取 经计算
CI1m5g [P 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
V9$-twhu 五 计算传动装置的运动和动力参数：
)9pBu
B 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
`hF;$ ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
y84XoD Q 1. 各轴转速：
?lG;,,jc,W bG1 of sU &x/k^p= 2各轴输入功率：
o(SuUGW 0-
Yeu5A w\v&3T tYI]=: 3各轴输入转矩：
M7pvxChA |x[$3R1@ ht$ WF B #H2RTc R^?PAHE 7 运动和动力参数结果如下表：
{G]`1Q1DR 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
H.;yLL= 输入 输出 输入 输出
z5I^0' 电动机轴 3.67 36.5 960
;W4:#/~14 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
`i{4cT8: 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
d TgM"k 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
4 jD\]Q="1 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
!%)L&W_ 六 设计V带和带轮：
1o)=GV1 1.设计V带
F_~6n]Sr ①确定V带型号
ma`w\8 a 查课本 表13-6得： 则
Cg?I'1]o6 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
FrgV@4'2G 查课本第206页表13-7取 。
qIUC2,&g 为带传动的滑动率 。
.k|-Ks |d| ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
iPJ9Gh7 ③取V带基准长度 和中心距a：
@Yb Z 8Uc 初步选取中心距a： ，取 。
0I6499FQ 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
%!W 6<ioW ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
5D >BV *" ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
[j1^$n 8V 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
DD)mN)
&T >cSi /a,L +&zb^C`J EF=0.1
nEuct4BcL} =1.37+0.1=1.38
A1Ibx|K gx&\Kw6HM . 2{ 6h L_`Xb k y EF=0.08
la1D2 lM )OS>9
kFH HK=CP0H /:Rn"0 查课本第202页表13-2得 。
c@)p Ki#W 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
=k_XKxd =0.95+0.009=0.959
j `w;z: G /7S -|%1 u>j 5`OXo [k}dES# `8qT['`#R ,$ho2R),Fn +YkmLD 则
Nt?2USTs- 取 根。
:tg@HyY) ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
_?*rtDzI M 作用在轴上压力：
[+Yl;3 &] 。
`mh-pBVD1 七 齿轮的设计：
V_7 Y1GD 1高速级大小齿轮的设计：
5 >0\e_V ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
]wJ}-#Kx ②查课本第166页表11-7得： 。
m.;{ 8AM%f 查课本第165页表11-4得： 。
cS. 7\0$ 故 。
8b8e^\l( 查课本第168页表11-10C图得： 。
- d\AiT 故 。
\fkS_r, i ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
9;r4 8)5 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
ptnMCF 则 取
L5i#Kh_ 实际传动比：
\pT^Zhp) 传动比误差： 。
"P>$=X~Zi 齿宽： 取
p3>Q< 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
FCUVP,"T ④验算轮齿弯曲强度：
B Lsdx } 查课本第167页表11-9得：
%5( EkP 按最小齿宽 计算：
3Qm
t]q 所以安全。
*B)Jv9 ⑤齿轮的圆周速度：
>e5q2U 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
G
"c&C 2低速级大小齿轮的设计：
;C7BoHB9 ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
z&6]v N' 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
Cw9@2E'b ②查课本第166页表11-7得： 。
uyS^W'fF 查课本第165页表11-4得： 。
%B*<BgJ;4F 故 。
EU&6 Tg 查课本第168页表11-10C图得： 。
~_/<PIm 故 。
zz+M1n-;o ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
cQUH %7m 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
E.WNykF- wz|Q%.%?[ 取 则 取
?[NTw./'7A 计算传动比误差： 合适
)U"D4j*p 齿宽： 则取
!=k* hl0h 低速级大齿轮：
>F
LdI 低速级小齿轮：
hSLwi X~ ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
r P<d[u 按最小齿宽 计算：
>qh>Qm8w 安全。
Y3sNr )qss ⑤齿轮的圆周速度：
6@,' m 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
`gBXeG2fn 八 减速器机体结构尺寸如下：
OLd$oxKR 名称 符号 计算公式 结果
3f7t% 箱座厚度
K"t:B (<g;-pZH% 10
{YxSH % 箱盖厚度
y:^>(l #; C4X{Ps \ 9
*BP\6"X 箱盖凸缘厚度
b 'Nvx9=W 4BUK5) B 12
;)bF# @Q 箱座凸缘厚度
BSq;R G( ^r? sgJ 15
NIXc ib"tG 箱座底凸缘厚度
Sv^'CpQ l52n/w#qFB 25
| WwFE|< 地脚螺钉直径
C\hZ;Z1 uN? O*h/( M24
q[,R%6&' 地脚螺钉数目
zdpLAr 查手册 6
l2KxZteXY0 轴承旁联结螺栓直径
>-./k I " /w0v5X7 M12
| Bf:pG! 盖与座联结螺栓直径
0z<]\a4 =（0.5 0.6）
RWm Q] M10
`sp'Cl! 轴承端盖螺钉直径
(qc!-Isd~[ =（0.4 0.5）
ePcI^}{ %imBGh %n`iA7j$W 10
FoelOq6 视孔盖螺钉直径
]&tr\-3 =（0.3 0.4）
] F) -}
8
owS@dbO 定位销直径
BNKo6:wy =（0.7 0.8）
3M:B?2 8
Z?j= '/u>@ ， ， 至外箱壁的距离
G<WDyoN=O 查手册表11—2 34
Qd)cFL "v 22
V/wc[p
~ 18
@xM !: ， 至凸缘边缘距离
F8r455_W" 查手册表11—2 28
OB
I8~k 16
i(cb&;Xx:A 外箱壁至轴承端面距离
OD!CnK = + +（5 10）
)k%drdY{J' 50
!Pjg&19 大齿轮顶圆与内箱壁距离
hq[ gj?P >1.2
"jN-Yd,z 15
Appz1q 齿轮端面与内箱壁距离
< }'B-k9 >
^ HN 10
k)GuMw 箱盖，箱座肋厚
1AkHig, `m0Uj9)# 9
5 Yibv6:3a 8.5
YH+\rb_ 轴承端盖外径
^3@a0J=F +（5 5.5）
3 BhA.o 120（1轴）
6!D 125（2轴）
/Rcd}rO 150（3轴）
la{ :RlW 轴承旁联结螺栓距离
W[Ew 6)1T ^9f`3~!#bc 120（1轴）
|l \/ {F 125（2轴）
nX aX= 150（3轴）
FveK|- 九 轴的设计：
+6Fdi*: 1高速轴设计：
jO
N}&/ ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
k vVz-P Jy ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
~I ^[rP~ 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
nKJ 7K8) 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
I=Dk'M L3=B+ +2=16+10+2=28。
W>s9Mp 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
4O"kOEkKT> 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
c5+lm}R ? 查手册51页表4-1得：
+dpj? 得：e=5.9＜6.25。
){|Lh( 段装配轴承所以 L6= L3=28。
#$rT 4N c; 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
i1\ /\^ 作用在齿轮上的圆周力为：
J kDZl?x5 径向力为
pXEVI6 } 作用在轴1带轮上的外力：
=WR U<`\ 求垂直面的支反力：
u,9U0ua@; /;m!>{({) rd~W.b_b 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
!td.ks0
{h+E&u[zL l0 :xQ V` 求水平面的支承力：
fv'P!+)t 由 得
[!efQap N
BQ)43R r> N
n|2-bRK- 求并绘制水平面弯矩图：
BCB/cB E #/=yz<B s(LqhF[N2] 求F在支点产生的反力：
fB}5,22 d"a7{~l zszx@`/3 求并绘制F力产生的弯矩图：
HCy} '}d Mpv A -- &b8D'XQu F在a处产生的弯矩：
Y b g`Z ~i#xjD5 求合成弯矩图：
A0sW 9P6 F 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
j !n> d 9@+X?Nhv5 /k Vc7 LC 求危险截面当量弯矩：
7ij=%if2@k 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Zul32]1r WX"M_=lc-@ 计算危险截面处轴的直径：
2b` M(QL 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
," R_ve NistW+{< 因为 ，所以该轴是安全的。
ts$UC $ 3轴承寿命校核：
R7b*(3 3 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
$^ 3 f}IzA 按最不利考虑，则有：
`t 2! M\) @C)h;TR 则 因此所该轴承符合要求。
dK$dQR# 4弯矩及轴的受力分析图如下：
oABPGyv ^: j:;\; 5键的设计与校核:
:HQ/vVw'"9 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
xq*yZ5:5Jo 采用A型普通键:
)I STb 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
h :90K 中间轴的设计：
#< 3\}* / ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
A+8b] t_k ②根据课本第230页式14-2得：
*r3vTgo$ 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
7QFE Q} 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
!!>G{ 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
J z b".A 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
__npX_4%S 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
=Ji:nEl]z ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
v[GHqZ 作用在2、3齿轮上的圆周力：
2F{IDcJI\ N
~5 52 9 径向力：
zb$U'D_ -f r2w7lf66! y9<Fv|Ric 求垂直面的支反力
fXj 5}ah% $Yc9><i 计算垂直弯矩：
e)7r _=#mmZkq
x$I >e 求水平面的支承力：
$!w% = E G6fC4rfC #n
r1- sf| 计算、绘制水平面弯矩图：
6 [E" h08T Q=n 5 <poN)" 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
HS9U.G > k9 ]n/ KG@hjO 求危险截面当量弯矩：
_L>n!"E/ 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
s5 e} X: M`'2
a + > j_[O5Y 计算危险截面处轴的直径：
&baY[[N n-n截面:
g= 8e.Y*Fr m-m截面:
KivzgNz 由于 ，所以该轴是安全的。
O8%/Id 轴承寿命校核：
fJKOuFK 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
.rHO7c,P~ ?*= Jq W#7c` nm 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
J%' |IwA ④弯矩及轴的受力分析图如下：
u#<]>EtbB ⑤键的设计与校核：
]LjW,b" 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
r>\.b{wI 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
qS>el3G L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
=UN: IzT 根据挤压强度条件，键的校核为：
gO%3~f!vY# 1|- -Xnv 所以所选键为:
NG ~sE&,7 从动轴的设计：
%O k.XBS) ⑴确定各轴段直径
gC_U7a w ①计算最小轴段直径。
q=U=Y
n 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
2cL< ` 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
rE
8-MB 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
TQE_zOa : ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
(#~063N,# ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
2\ n6XAQ* ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
a9%#
J^ ! ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
umk[\}Ip+P ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
\oyr[so(i ⑦设计轴环 及宽度b
^)WG c/ 使齿轮轴向定位，故取 取
K2JS2Y] ,
qmhHHFjQ ⑵确定各轴段长度。
\TjsXy=:) 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
"Z
<1Msz 3~ylBJJ 因为 ,所以
hz!.|U@,{< 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
0 t8-o ui HzV3O-Qz] 其它各轴段长度由结构决定。
*=rl<?tX （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
{>#Ya;E 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
-4.+&' 作用在齿轮上的圆周力：
+m_quQ/ys K\#+;\V 径向力：
~O!v?2it8q *5^h>Vk/ 求垂直面的支反力：
]'Bz%[C) M%m$ 5[;n k 2~j:&p 计算垂直弯矩：
iVE+c"c!2& +NQw ^!0qy .m
rR xqV?>n! 求水平面的支承力。
,xGkE 7=5 B|tP 3< : 7'anj 计算、绘制水平面弯矩图。
HQ"D> hsuU r!+)U#8 [dL#0~CL$ 求F在支点产生的反力
qSON3Iid x@yF|8 I / c*
? 求F力产生的弯矩图。
< Fi/! c}QjKJ-c g94NU
X F在a处产生的弯矩：
(fC [ Y :2La, 求合成弯矩图。
f -bVcWI 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
P:=3;d{v F[LBQI`zq 求危险截面当量弯矩。
fU ,sn5 zZ 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
tcfUhSz,I |VIBSty2d 计算危险截面处轴的直径。
t<rhrW75P 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
OX!9T.j 9k1n-po 考虑到键槽的影响，取
Lf3: ' n 因为 ，所以该轴是安全的。
Gt' %:9r （5）．轴承寿命校核。
z"|^Y|`m 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
C;_10Rb2ut 按最不利考虑，则有：
Eg>MG8 7 则 ,
6tVB}UKs 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
!9B)/X i （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
|+%K89 W （7）键的设计与校核：
|iJ37QIM 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
~b*f2UVs
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
W,:*` 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
F]x o * 因为L6=122初选键长为100,校核
V#zDYrp 所以所选键为: .
]h,XRD K 十 高速轴大齿轮的设计
X2~>Z^,
U 因 采用腹板式结构
Ygr1 S(= 代号 结构尺寸和计算公式 结果
C*=#=.~~{ 轮毂处直径
U\P ;,o s J,:[ 72
i!9yN: m0 轮毂轴向长度
a8''t_Dp #7GbG\ 84
~ ]3y66 7 倒角尺寸
=JY9K0S~ &jr'vS[b 1
__OD^?qa 齿根圆处的厚度
7*`cWT_X 7YrX3Hx 8 10
vzG(u_,9[ 腹板最大直径
qdWsP9}q l-g+E{ZM 321.25
=ot Jf~ 板孔直径
?"\X46Gz; yc?+L ;fN 62.5
{fmSmD
腹板厚度
L'M'I0"/ Hn+w1v&3 25.2
@|sDb?J 电动机带轮的设计
uDbz`VpK Q)#+S(TG 代号 结构尺寸和计算公式 结果
8SR ~{ %3!DRz 手册157页 38mm
3!ZndW SHV l@Uo4b^4x \L Gj]mb1 68.4mm
: _X9x{ gmd-$%" g P:mZ7 取60mm
&z8I@^< e@|/, W B@U;[cO& 81mm
!36jtKdM * z&m=G\ Ev+m+ 74.7mm
~`~mnlN <?zn k8| p;$Vw6W= 10mm
kqdF)Wa am s~V%eq("} j+YA/54 ` 15mm
JL.noV3q$ V/"P};n OiAP%7i9 5mm
+X#JCLD 十一.联轴器的选择：
tj7{[3~-[ 计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
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8 十二润滑方式的确定：
HuzHXn) 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。
b 5NPG N 十三.其他有关数据见装
