• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.77-77
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• 2009

$Pb(Zr,Ti_O_3$계 세라믹스는 우수한 압전 특성으로 인하여 압전변압기 및 액츄에이터, 센서 등 많은 분야에 응용이 되어져 왔다. 그러나, 최근 들어 $1000^{\circ}C$에서 급속도로 많은 휘발을 하는 PbO는 환경 및 인체에 나쁜 영향을 미칠 뿐 아니라 사용 후의 처리도 어려워 선진국에서는 사용을 제한하거나 줄이고 있는 추세에 있다. 따라서, PbO를 포함하지 않은 무연 (Lead-free)계 압전 세라믹스에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있으며 앞으로는E 장래성 있는 하나의 이슈 분야가 될 것이다. 이러한 Pb-based System 세라믹스를 대체 할 재료로서 $(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$나 Tungsten-Bronze type, $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3$ 등이 주로 연구가 되고 있다. 특히, alkali niobate를 기초로 한 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$은 무연 압전 물질로서 많은 주목을 받고 있다. 그러나, NKN의 주요 성분인 K 의 높은 조해성 때문에 일반적인 고상방법으로는 고 밀도의 세라믹을 얻기 힘들뿐더러 낮은 상전이 온도 때문에 많은 응용에는 제약이 되고 있다. 이러한 세라믹의 단점을 보완하고자 Hot forging, RTGG, SPS 등 과 같이 특수한 소결방법을 사용하여 고밀도의 세라믹을 제작하지만 이 방법들은 제품 대량 생산에 있어 경제적으로나 복잡한 제조과정을 고려할 때 매우 비효율적이라고 판단된다. 그러므로 $BaTiO_3$, $LiTaO_3$, Mg, Ca등을 첨가 시켜 소결을 향상시키고 고밀도를 얻기 위해 많은 연구가 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 Pb-based계의 세라믹스를 대체할 우수한 특성의 세라믹스를 제작하고자 기존의 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$세라믹스에서 낮은 용융온도 때문에 소결하기 어려운 $KNbO_3$를 제거한 $NaNbO_3$에 $LiNbO_3$와 $BaTiO_3$를 추가한 $NaLiNbO_3-BaTiO_3$세라믹스에 $K_4CuNb_8O_{23}$(KCN)을 첨가함으로서 이에 따른 압전 및 유전 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.94-94
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• 2009

전기 에너지를 기계적 에너지 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파모터, 센서등과 같은 응용분야에 넓게 사용되고 있다. 특히, 압전 변압기의 설계와 제조방법에 대해서는 이미 상당히 많은 연구가 수행되어 왔다. 특히, 전원장치에 있어서는 현재 주요부품으로 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로서 누설손실이 없는 압전세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다. 하지만 지금 까지 널리 사용된 PZT계 압전 세라믹스는 환경문제에 있어서 문제점을 가지고 있다. $1200^{\circ}C$ 이상에서 소결되는 PZT계열의 압전세라믹스 소재를 사용한 전자부품의 60~70%이상이 PbO로 구성되어 있기 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격한 휘발특성을 보이는 PbO로 인한 환경오염문제가 대두되고 있다. 압전변압기, 초음파모터등에 사용될 수 있는 무연계 압전재료 중에 PZT 압전소자의 기능을 대체할 만한 물질로는 높은 큐리온도와 우수한 압전특성을 보이는 $(Na,K)NbO_3$세라믹스가 가장 유력한 것으로 알려져 있다. 즉, 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계 결합계수($k_p$)가 커야 되며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수($Q_m$)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커, 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야 한다. 본 연구에서는 무연계 압전세라믹스를 개발하고, 이를 이용한 전력밀도(power density)가 높은 무연계 압전변압기를 제작하여 그에 대한 전기적 특성을 조사하였다. 따라서 본 연구에서는 무연 압전변압기용 압전 세라믹스를 개발하기 위해 뛰어난 압전 및 유전특성을 가진 무연$(Na,K)NbO_3$계 세라믹스를 기본조성으로 하였고, KCN을 복합 첨가하여 볼 변화에 따른 미세구조, 압전 및 유전특성을 조사하고. 가장 우수한 조성으로 비납 압전변압기를 제작하여 전기적특성을 조사하였다.

• 한국벤처창업학회:학술대회논문집
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• 2017.04a
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• pp.25-25
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• 2017

전국에 1,000여개의 다문화 기관들이 활동 중이다. 그중 정부주도형인 여성가족부 지정 다문화가족지원센터 210여 곳을 제외한 나머지 기관들은 대부분 정부 민간 혼합형이거나 민간주도형 기관들이다. 정부주도형 기관들은 중앙정부와 지방자치단체로부터 운영비가 지원되지만 정부 민간 혼합형이나 민간주도형 기관들은 운영비를 기부금 또는 후원금에 의존한다. 그러나 경제위기의 도래로 기부금이나 후원금이 급감하는 상황에서 정부 민간 혼합형이나 민간주도형 기관들의 자립은 더욱더 어려워질 전망이다. 이러한 전망과는 달리, 지원 대상들과 다문화이슈는 지금보다 훨씬 더 늘어날 전망이다. 국내 이주민의 수는 매년 증가추세이다. 향후 2050년이 되면 전체인구의 10%가 외국인이라는 전망도 나온다. 외국인의 정주화 그리고 가족이민 증가에 따른 상이한 종교와 문화에 대한 편견 없는 이해와 대화가 강조될 것이며, 학교교육정책, 직업양성, 노동시장정책, 동등한 노동조건과 사회보장 요구, 사회적 차별에 대한 계몽정책 등 다양한 다문화 이슈도 부각될 것이다. 이처럼 다양한 분야에서 다문화 이슈를 가장 잘 다룰 수 있는 민간주도형 다문화기관의 자립 여부는 다문화 지원정책의 성패와도 연결된다고 볼 수 있다. 결국 민간주도형 다문화기관이 지금의 운영구조를 개선하고 재정적 자립을 확보하기 위해서는 다문화 관련 비즈니스모델 개발을 통해 다문화 기관들이 스스로 자립할 수 있는 사회적기업에 관심을 가질 수밖에 없다. 사천다문화통합지원센터는 비영리민간단체로 지난 13년 동안 창조적인 다문화 사업들을 추진하여 괄목할만한 성과를 거두었다. 그러나 일반 기부금이나 후원금으로 운영비를 충당하고 있는 상황에서 자립 기반 구축을 위한 비즈니스 모델 개발은 필수적이었다. 마침내 요리조리아시아 협동조합을 만들어 청소년 공정여행 프로그램인 세계로여행학교와 아열대채소 농장을 운영중에 있다. 뿐만 아니라 기업의 CSR(Corporate Social Responsibility) 해외공헌사업도 위탁받아 운영하고 있다. 본 연구에서는 사천다문화통합지원센터가 그동안 진행해 온 청소년 공정여행과 아열대채소 농장을 다문화기관의 비즈니스 모델적 측면에서 사례 분석한 후, 벤치마킹을 통해 민간주도형 다문화기관들로 확대시킴으로써 사회혁신의 기회를 증대시킬 방안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.170-170
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• 2017

기후변화 따른 스마트팜 돈사 외부 환경의 변화에 대응하고, 사육 환경을 능동적으로 개선하기 위한 연구가 수행 중이다. 돈사 내 열전달 요소 간 상호 역학성 분석을 위해서 고려해야할 사항은 입기구, 보온 등, 열풍기, 단열제, 위치, 방향, 돈사의 연평균 온도, 습도, 연중 일사량, 가축의 열복사 등 상호 복잡하게 연관되어 있는 물리량이다. 돈사 전체 열손실, 자연발생 에너지량, 강제발생 에너지량, 난방용량 등을 고려한 순간 열부하 산정을 위한 여러 방법 중 우선적으로 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하였다. 순간 열부하 산정을 위한 해석 도구 선정에 있어서 다양한 유체 및 기체 전산 유체역학 Solver(Fluent, Open-FOAM, Blender)를 고려하였다. 공간 Mech를 수행하기 위한 도구로는 공개 소프트웨어 인 FreeFem++ 3.51-4 (http://www.freefem.org)를 이용하였다. 이 과정에서 일부 기체 (암모니아)의 농도를 난수로 변화시키는 기법을 적용하여 가상적으로 돈사의 환경을 Pseudo 시뮬레이션 하였다. 결과적으로 Fluent에 비하여 OpenFOAM을 이용하여 얻은 열유동의 방향(속도)과 크기 백터가 상대적으로 크게 나타났다. Fluent가 시계열 상에서 혼합 기체 물리량 변화를 무시할 수 있는 안정되고 균일한 환경에 적합하기 때문인 것으로 판단되었다. Blender의 경우 Lattice Boltzmann methods 과 Smoothed-particle hydrodynamics 방법을 이용한 유체/입자 동력학 모델링을 제공함에 있어 시각적 효과를 강조하는 기능에 중점을 두었다. Fluent와 Blender에서 제공하는 해석 연산 모듈의 정확성 검증을 위해선 공간 분해능을 높인 정밀 계측 시스템을 이용하여 검증할 필요가 있다. Open-FOAM를 이용한 열부하 분석 수행이 상대적으로 높은 절대값을 보이는 특성은 열부하 제어 시스템의 Overshoot를 유발할 가능성이 있으므로 이에 대한 해석 모델의 보정이 추가적으로 필요할 것이다. CFD의 한계인 시간 복잡도를 낮추고 상대적으로 높은 시계열 분해능을 확보할 경우 돈사 내 환기시스템에 맞는 소요 환기량 실시간 산정이 가능해지고 외부기상 및 돈사내부 복사열을 활용함과 동시에 돈군 순환에 상응하는 실시간 열부하 관리 시스템 도출이 가능할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.231-234
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• 2005

수소 기반의 에너지 사회는 중소규모 분산 발전과 연료 전지 자동차에서 시작될 거라는 예측이 지배적이다. 가정용 고분자 연료전지 시스템은 상업화에 가장 가까운 소규모 분산 발전 시스템중의 하나이며, 에너지기술연구위원에서는 가정용 고분자 연료전지에 수소를 공급하기 위한 천연가스 수증기 개질시스템의 개발을 진행해 왔다. 효율 향상과 제작의 용이성, 그리고 소형화에 초점을 맞추어 개발된 prototype-I은 $2.0Nm^3/hr$의 순수 수소 생산 용량을 가지고 있으며, 수증기 개질기와 수성가스 전이 반응기 수중기 생성 장치, 그리고 반응열 공급에 필요한 버너 등을 이중 동심원관에 통합한 형태이다. 수중기 개질과 수성가스 전이 반응을 거쳐 나오는 개질 가스의 조성은 $72.3\%\;H_2,\;4.8\%\;CH_4,\;0.7\%\;CO,\;22.2\%\;CO_2$이며, 이때 S/C 비율은 2.5였다. 고분자 연료 전지 공급 시 요구되는 CO 농도가 10ppm 이하이기 때문에, 본 시스템에는 선택적 산화 반응기를 2단으로 설치하여 CO. 농도를 10ppm 이하로 낮추어주었다. 전체 시스템의 열효율은 LHV 기준으로 $68\%$. Prototype-I의 운전을 통해 설계 개선안을 도출하였으며, 이를 적용해 제작한 prototype-II가 시험 운전 중이다,. 통합된 개질 시스템에서는 각 단위 반응기사이의 열교환을 최적화하여 단위 반응들이 적정 온도 범위에서 일어나도록 유도하는 것이 중요하다. Prototype-II는 수증기 개질 반응기와 WGS 반응기, 수증기 생성 장치 사이의 열교환율을 향상시켜 농도를 $2.5\%$로 감소시키면서 CO의 농도는 $1\%$이하로 유지하였다. 이 결과를 바탕으로 얻어진 메탄 전환율은 $87\%$이고, 열효율은 LHV 기준으로 $75\%$이다. 아울러 개선점을 적용한 선택적 산화 반응기를 제작하였다. 개질 가스와 산소의 혼합을 유도하고, 반응기 온도의 제어를 통해 선택적 산화 반응의 속도와 선택성을 향상시키고자 한다. 시스템의 운전을 통해 메탄 전환율과 열효율의 개선을 진행할 예정이다.

• The Optical Journal
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• s.167
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• pp.19-23
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• 2017

최근 국내 실물경기는 수출 부진이 지속되는 가운데 건설투자 중심으로 내수가 완만하게 증가하는 추이를 보이고 있다. 내수는 설비투자가 부진한 반면 건설투자가 높은 증가세를 보이면서 전체 성장을 주도하고 있고, 민간소비는 완만한 증가세를 지속하고 있다. 수출은 전년에 이어 감소세가 지속 중이나, 금년들어 감소폭이 줄어들고 있다. 전체적으로 수출 부진에 따른 성장 둔화를 건설투자가 보전하는 구조로, 경제성장의 건설투자 의존이 심화되는 특징을 보이고 있다. 2017년 세계경제는 완만한 회복세가 이어지면서 전년보다 소폭 높은 성장을 보일 것으로 예상된다. 선진권의 경우 비교적 꾸준하고 완만한 성장세가 이어질 것이나, 중국은 완만한 성장 둔화 추이가 이어질 전망이다. 유가는 세계경제의 소폭 개선과 OPEC의 감산 합의 등으로 2017년 중 평균 배럴당 50달러 내외로 높아질 전망이며, 원/달러 환율은 연중 비교적 높은 변동성을 보이겠지만, 연평균 기준으로 전년과 비슷한 수준(1,150원대)이 예상된다. 2017년 국내경제는 수출 부진이 다소 완화되겠지만, 2016년 경제성장을 견인해 온 건설투자 증가세가 크게 둔화되고 구조조정 등이 민간소비 증가를 제약하면서 전년보다 약간 낮은 2.5% 내외 성장을 보일 것으로 예상된다. 전기비로는 상${\cdot}$하반기 비슷한 성장이 예상되지만, 전년 패턴의 기저효과로 전년동기비 성장률은 소폭의 上低下高 흐름이 예상된다. 대외적으로는 미국 신정부의 정책 기조와 연준의 금리인상, 중국의 성장 둔화 폭 확대 가능성 등이, 국내적으로는 가계부채 문제와 구조조정 여파 등이 주요 변수로 작용할 전망이다. 부문별로 살펴보면 민간소비는 유가 반등에 따른 소득 증가세 둔화, 가계부채 부담, 구조조정 여파 등이 제약요인으로 작용하면서 전년보다 소폭 낮은 연간 2% 내외의 증가세가 예상된다. 설비투자는 수출 부진의 완화에 힘입어 소폭 증가세가 예상되며, 건설투자는 전년의 높은 증가에 따른 기저효과와 건설규제 등에 따라 증가세가 크게 둔화될 전망이다. 수출은 세계경제의 소폭 개선과 유가 반등에 따른 단가 하락세 진정 등으로 증가세로 돌아설 것이나, 매우 완만한 흐름이 예상된다. 2017년 수출은 2.1%, 수입은 3.6% 증가하면서 무역수지는 전년보다 약간 줄어든 857억 달러의 흑자를 보일 전망이다.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.9 no.7
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• pp.63-68
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• 2018

Research on smart farms centering on greenhouse cultivation is actively under way due to the decrease in agriculture population and aging, but in the case of vegetables such as vegetables, outdoor cultivation is 70%. Therefore, there is a need to improve productivity and prevent soil contamination by automating, cultivating, and intelligentizing the outdoor cultivation of agriculture crops. In this paper, we show the case of establishing a outdoor production system using the Internet of things and define the environmental variables in the outdoor production system. By measuring soil temperature, water content, electrical conductivity and acidity through sensors, LoRa communication module transmits the information to the outdoor production system. The outdoor production system controls the amount of fertilizer and the volume of water based on this sensor data. We have developed a system that manages a wide range of crops using LoRa technology, which is a suitable communication method for cultivating crops, and manages production volume and sales performance.

• Composites Research
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• v.29 no.6
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• pp.395-400
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• 2016

Recently, many research groups have studied on the epoxy-based multifunctional electrolyte to develop the structural composite bearing high mechanical properties without sacrificing the ionic conductivity at the same time. The studies on the optimal content and material selection for structural electrolyte have been published, while its curing behavior has not much analyzed yet. In this study, epoxy-based structural electrolyte containing solid electrolyte was prepared by varying the curing temperature and time. In addition, the ionic conductivities and mechanical properties of specimens were measured. We also find out the optimal hardening condition where the epoxy domain enables to be hardened within the range of temperature at which the thermal decomposition of electrolyte does not occur. Finally, we propose the multifunctional structural electrolyte showing achievable electrical and mechanical properties (282 MPa and $9{\times}10^{-6}S/cm@25^{\circ}C$).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.13-13
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• 2010

개요- 반도체 시장의 확대 및 소자의 고집적화와 장비의 초정밀화 등 고정도 생산성을 요구하는 현대 진공산업 시장에서는 정밀한 제품을 대량으로 생산할 수 있도록 지원할 수 있는 대용량 장비의 수요가 급증하고 있다. 서론- 하루가 다르게 발전하는 기술 경쟁 사회에서는 보다 성능이 좋은 제품을 다른 국가 또는 다른 업체와 차별화된 기술적 우위를 선점해야 한다. 본문-이에따라, 고신뢰도, 고생산성이 요구되는 진공산업 시장에 발맞추기 위한 일환으로 크라이오 펌프의 재생시간을 단축시켜 생산성 향상을 높이고, 기존의 제품에서 소비자가 느꼈던 진동을 최소로 줄일 수 있도록 저진동 제품의 설계를 통한 고객 만족의 제품을 개발함과 동시에, 맥동관 냉동기의 기술상업화를 꾀한 극저온기술 영역의 발전을 함께 도모하고자 한다. 현재까지는 국내의 일부 정부출연 연구소와 학교, 일부 특수산업 분야에서만 크라이오 펌프를 사용하고 있으나, 상업적인 설계 및 생산은 완전히 전무한 상태이다. 이는 진공시장의 잠재적인 성장을 고려할 때 국산화가 시급한 상황이다. 이러한, 상황을 고려하여 현재 기계연구원과 우성진공, 국민대학교가 맥동관 냉동기를 접목시킨 급속재생형 저진동 크라이오 펌프를 지난 2008년부터 산학연 협동으로 개발 진행 중에 있다. 크라이오 펌프의 핵심 기술은 냉동기의 효율에 있다고 볼 수 있으며, 이러한 냉동기의 효과를 높이기 위하여, 제작 공정에 진공 브레이징을 사용하여, 열교환기와 교환기 내의 충진재들과의 정확한 간극을 유지하면서 접합을 할 수 있는 환경요건을 지속적인 실험을 통해 지식을 습득하고 있다. 진공 브레이징은 외관을 아름답고 정교하게 접합할 수 있으므로, 추후 상품으로의 가치를 높일 수 있으며, 서로 다른 이종금속 간의 접합이 가능하여 열교환기의 무산소동과 스테인레스 튜브와의 접합을 가능하게 할 수 있었다. 진공브레이징에 쓰이는 모재는 여러가지가 있으며, 접합의 환경 또한 일반 용접보다 다양하므로 여러번의 실험을 통한다면, 성능은 우수하면서 외관으로 손색이 없는 개발품이 나올수 있겠다는 의견이 모아지고 있는 중이다. 본론- 아직까지는 미국의 CTI사나 일본의 ULVAC 등의 크라이오 펌프의 선진 기업에 비해 기술력이 많이 부족하기는 하지만, 아직 많은 부분이 미개발된 분야이고, 향후 후발국과의 차별을 두어 선진기술을 확보하기 위해서는 기존의 방식을 단순히 따라하는 것이 아닌 남들과 다른 원천기술의 확보가 더 필요하며, 이를 위해 부단한 노력과 시행착오를 거쳐 맥동관 냉동기형 크라이오 펌프라는 기술을 확보할 예정이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.6
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• pp.443-453
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• 2017

In flip chip technology, the conventional solder bump has been replaced with a copper (Cu) pillar bump owing to its higher input/output (I/O) density, finer pitch, and higher reliability. However, Cu pillar bump technology faces several issues, such as interconnect shorting and higher low-k stress due to stiffer Cu pillar structure when the conventional reflow process is used. Therefore, the thermal compression bonding (TCB) process has been adopted in the flip chip attachment process in order to reduce the package warpage and stress. In this study, we investigated the package warpage induced during the TCB process using a numerical analysis. The warpage of the TCB process was compared with that of the reflow process.