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Perfectionnements dans la fabrication de chambres ou récipients à vide à parois métalliques. La présente invention concerne un procédé de fabrication, 'pour la production de chambres à vide à parois métalliques, ainsi que les chambres ainsi produites. Les chambres de ce genre sont utiles dans de nombreux domaines et de bien des faqons, par exemple comme panneaux ou clôtures destinés à diminuer la communication de la chaleur dans les appareils frigorifiques, les appareils de cuisson, cuvettes ou autres récipients ; bien comme tubes à doubles parois pour isoler les passages de corps fluides; ou encore comme dispositifs électriques à vide ou audions.
La description d'une bouteille ou récipient à vide n'est donnée qu'à titre d'exemple. On avait déjà essayé des parois métalliques mais l'on s'était trouvé en face de la difficulté créée par l'entrée et la pénétration graduelles du gaz ou de l'air. On essaya d'éviter la perte de vide. On appliqua des couches de vernis sans toutefois réussir. Des métaux comme l'argent, le nickel ou le chrome furent appliqués sur les parois en fer, par
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lavage à froid ou par placage, mais ces couches n'étaient que superficielles. Elles laissaient passer les molécules d'air et le vide se trouvait finalement détruit.
Le but de la présente invention est de fournir une chambre à parois métalliques qui soit, d'une façon permanente, imperméable à l'entrée de l'air et qui soit essentiellement aussi efficace qu'une chambre en verre sans avoir l'inconvénient de la fragilité.
Par conséquent, l'invention comprend le procédé de fabrication d'une chambre ou récipient à vide avec parois en tôle ou feuille métallique, procédé caractérisé par le traitement desdites parois pour les rendre imperméables à l'air ou au gaz en appliquant une telle quantité d'un métal de bouchage ou'de fermeture (ayant un point de fusion plus bas que celui du métal des parois et une affinité d'alliage avec ledit métal) que ce métal de bouchage ou de fermeture, lorsqutil est chauffe dans une atmosphère de réduction à une température plus élevée que son point de fusion mais inférieure au point de fusion du métal des parois, coule librement, à l'état liquide,
sur les surfaces chaudes des parois et se trouve aspiré par tous lespores et passages perméables des parois métalliques qu'il remplit, de sorte qu'en se refroidissant les parois métalliques deviennent essentiellement imperméables.
L'invention comprend aussi le produit de ce procédé qui se compose d'une chambre ou récipient à vide avec parois en tôle ou feuille métallique, ces parois étant revêtues d'une couche de bouchage ou fermeture constituée par un autre métal (dont le point de fusion est inférieur à celui du métal desdites parois) qui a une affinité d'alliage avec ce dernier métal; ledit revêtement se trouvant aspiré dans les pores et passqges perméables desdites parois, et occupant ces pores et passages, rendant ainsi les
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parois imperméables au passage de l'air ou du gaz.
La Fig. 1 des dessins ci-joints est une coupe en élévation d'une chambre à vide, ayant la forme d'un récipient ou bouteille, caractéristique de la présente invention. Les Figs.
2 et 3- sont des coupes partielles, également en élévation, montrant des détails modifiés de construction. La Fig. 4 est une coupe qui correspond à la Fig. 1, mais qui ne montre que les parois métalliques assemblées renfermant l'espace de la chambre.
La Fig. 5 ne montre, sur une plus grande échelle, que des portions de deux des parois adjacentes représentées à la Fig. 4, avant le traitement. La Fig. 6 est semblable à la Fig. 5 mais fait voir l'application d'une quantité de métal de fermeture ou de bouchage sur les parois. La Fig. 7 montre une manière de chauffer, dans un four, les chambres à vide comme celle représentée à la Fig. 4, avec métal de bouchage ou fermeture appliqué sur les parois comme indiqué à la Fig. 6. La Fig. 8 montre approximativement, à l'échelle photomicrograpr,ique, la nature poreuse originelle d'une paroi métallique ainsi que l'action d'épandage et de bouchage ou fermeture du métal de fermeture. La Fig. 9, semblable aux Figs.
5 et 6, montre le métalde bouchage ou fermeture bouchant les parois et liant les joints ou raccords entre les parois. La Fig. 10 montre une phase postérieure, une couche réfléchissante recouvrant le métal de bouchage.
En ce qui concerne les Figs. 1-4, la chambre à vide 9 est représentée sous la forme d'un récipient ou bouteille mais pourrait tout aussi bien avoir la forme d'un panneau, d'un tube ou toute autre forme. Elle est munie d'une paroi intérieure 14 avec disque de fond 16 ; également d'une paroi extérieure 22 avec disque de fond 26 muni d'une bride 28 ; et aussi d'une bague supérieure 30 avec brides 32. Ces cinq parois renferment l'espace vide 24.
Elles sont assemblées et ajustées d'une façon étanche sous tonne de chambre, de préférence avant le bouchage; quoique le métal en
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feuille puisse être traité avant le montage. Il est évident que d'autres formes de chambres peuvent se faire, chambres qui peuvent ne comporter qu'une seule paroi façonnée . Un orifice est arrangé pour faire le vide. Le disque 26 est muni d'une bride circulaire 36 dans laquelle est hermétiquement aménage la pièce 38 munie de l'orifice, avec filetage extérieur 40 pour raccords pneumatiques et avec passage central d'air 42, destiné à être fermé au moyen d tun boue!--on 44.
Les parois ayant été arrangées, le traitement peut se faire comme indiqué aux Figs. 5 à 10. La Fig. 5 montre une portion des parois 14 et 16. La Fig. 6 montre le métal de bouchage appliqué: du cuivre par exemple lorsque les parois sont en fer.
Lorsqu'il y a des joints ou raccords, on applique un surplus de cuivre auprès de chacun d'eux.. Du cuivre en poudre est mélangé avec un véhicule et appliqué ou déposé en quantité amplement suffisante, mais le métal peut s'appliquer par pulvérisation directe sur les parois, il peut s'y appliquer par frottement mécanique, ou peut même s'appliquer chimiquement ou électriquement par placage. Il peut s'appliquer en mince couche ou aux endroits appropriés. A la Fig. 6, le cuivre est à l'extérieur, par rapport à l'espace vide entre les deux vases, mais il pourrait s'appliquer à l'intérieur, par exemple au travers du disque 26 avant l'insertion de la pièce portant l'orifice.
La Fig. 7 montre le chauffage dans une atmosphère de réduction, de préférence un four à hydrogène comme indiqué en A.
Les chambres montées 9 sont entraînées par un transporteur B.
Les serpentins de chauffage C sont munis de bornes D. Chaque assemblage est transporté lentement pour qu'il soit suffisamment exposé à la température spécifiée, qui est supérieure au point de fusion du cuivre (1083 C.), afin que le cuivre coule, à l'état liquide, sur la surface du fer chaud, mais bien au dessous du
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point de fusion du fer (15300 C.). Le véhicule disparait et le cuivre se répand à l'état liquide sur les surfaces des parois.
L'article passe dans la chambre de refroidissement E munie de conduites F dans lesquelles passe un liquide refroidissant. Des rideaux G en amiante recouvrent chaque entrée et chaque sortie: De l'hydrogène ou tout autre gaz réducteur approprié est amené par le tuyau H dans la chambre chaude d'où il passe dans la chambre E et s'échappe. Le gaz nettoie chimiquement les parois en fer, à la surface et sous la surface, il fait disparaître l'oxygène et évite l'oxydation.
Le résultat est indiqué, considérablement agrandi, à la Fig. 8 qui montre le cuivre ayant coulé de faqon à couvrir la surface et ayant été profondément aspiré, par affinité d'alliage et par action capillaire, dans tous les pores et passages existant entre ou dans les cristaux ou particules microscopiques. Lorsque les parois sont minces, il peut arriver que le cuivre traverse et puisse être aperqu de l'autre côté.
La Fig. 9 montre le produit, avec le cuivre formant une couche de bouchage 18. Du cuivre a été aspiré par capillarité dans la mince crevasse ou fissure de chaque joint ou raccord, formant ainsi un lien permanent reliant les parois tout en les bouchant. La pièce 38 portant l'orifice ayant été fixée en position, le vide peut se faire au moyen d'une pompe pneumatique que l'on relie au filetage ou pas de vis 40. On bouche alors le passage 42 avec le bouchon 44 que l'on peut rendre hermétique avecde la soudure. Pour la réflexion de la chaleur, une surface brillante est désirable, et la Fig. 10 montre un placage au chrome, ou une couche de nickel, 20 appliqué sur le cuivre auquel il adhère parfaitement.
Bouchés au cuivre, le fer ou l'acier sont des métaux satisfaisants car ils possèdent une affinité d'alliage avec le cuivre. On peut aussi faire usage de fer ou de cuivre bouchés @
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à l'argent ou. à l'aluminium, ou d'autrescombinaisons. Le métal de bouchage peut s'appliquer par placage ou par pulvérisation avant le chauffage ou se mélanger avec une solution de pyroxylire ou autre véhicule, et il est ainsi possible de le faire adhérer.
Ceci peut se faire avant l'assemblée des parois, le chauffage ayant lieu ensuite. Le véhicule s'évapore à une température inférieure au point de fusion du cuivre. L'assemblage des parois peut se faire par ajustage sous pression ou par soudure électrique ou au gaz, ou encore par sertissage ou couture; aucun joint de ce genre n'est imperméable aux gaz d'une façon permanente mais tous le deviennent par l'application de la présente invention.
La Fig. 9 montre la chambre 9 terminée sous forme d'un récipient isolé ou à doubles parois. Le vase intérieur 10 renferme.l'espace du récipient et comprend les parois 14 et 18; le vase extérieur 12 comprend les parois 22 et 26. La paroi 14 peur se terminer en pointe à proximité de la bague 30, comme le montre la Fig. 3, ce qui diminue la conductibilité thermique.
La bague 30 est mince et faite d'un métal mauvais conducteur de la chaleur; elle est soudée à l'autogène et sert ainsi à espacer les vases à leur partie supérieure. La paroi 16 est munie d'un. renfoncement 46 destiné à recevoir un outil passant par l'orifice 42 pour espacer convenablement les fonds des vases pendant le chauffage.
Une caractéristique spéciale est constituée par le fait que les parois extérieures 22 et 26 sont minces pour réduire la conductibilité thermique, mais les parois intérieures 14 et 16 sont épaisses en vue de la solidité et de la conservation de la chaleur ou du froid. Les parois du vase extérieur sont faibles mais, pour résister à la pression extérieure et pour protéger le récipient contre les dommages, une enveloppe extérieure 48 est pourvue. L'enveloppe 48 peut être faite avec les produits de
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condensation du phénol formaldehydé connus sous le nom de "Bakelite" ou avec d'autres produits résistants mauvais conducteurs de la chaleur, et elle comprend une partie cylindrique 50 et un disque de fond 52. Ces parties peuvent être cimentées aux parois 22 et 26 ou façonnées par revêtement ou par moulage.
Elles empêchent les parois de s'aplatir. Au dessus de l'enveloppe 50, la paroi 22 est munie d'une bride 68 dirigée vers l'extérieur.
Le récipient 9 a une large embouchure qui est accessible pour le placage et le polissage mais qui se trouve rétrécie par des pièces amovibles. une pièce ouverte formant chapeau 54 repose au dessus des parois du récipient, elle est munie d'un filetage extérieur 58 en permettant le montage et d'un filetage intérieur destiné à recevoir le bouchon 74. La bride extérieure 60 du chapeau repose sur un anneau en bakelite 70 qui est cimenté à l'enveloppe 50 et muni d'un filetage qui s'engage avec le filetage du chapeau 58. La Fig. 2 montre un arrangement différent, la bride 62 de la paroi 22 faisant projection par en haut, avec filetage 64, pour recevoir le chapeau 54, à l'intérieur et avec anneau 66 à l'extérieur.
Lors du montage du récipient, du chapeau et de l'anneau, une rondelle élastique 72 est posée contre les parois 14, 30 et 68 pour servir de garniture en dessous du capuchon ou chapeau.
Une bague métallique creuseet plate 76,dans laquelle le vide a été fait, est maintenue entre le chapeau 54 et la rondelle 72, et présente une petite embouchure ou passage 78 pour les liquides.
Le passage 80 dans le chapeau est évasé comme un entonnoir. Le bouchon estmuni d'un fond métallique 82 et, en dessous, d'une rondelle 84 qui repose sur l'anneau ou bague 76. Le bouchon a un petit col entouré d'un espace enferme, ce qui réduit encore la conductibilité thermique.
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u moyen du filetage 86, au bas de l'enveloppe 50, le récipient peut s'attacher à un second récipient Identique, le filetage 86 s'engageant avec le filetage de l'anneau 70 du second récipient; il peut aussi s'attacher à toute autre extension similaire. Ou bien encore le récipient peut, au moyen du filetage 86, se monter sur une base ou support fixe.
Avant d'évacuer l'air de l'espace 24 de la chambre, quelle qu'en soit la forme.. cet espace peut être rempli d'un produit de remplissage mauvais conducteur de la cnaleur. Un produit avan- tageux est constitué par une masse de granules dures qui peuvent être, soit entièrement soit partiellement, en charbon activé.
Un tel produit de remplissage absorbe les gaz résiduaires. Il évite ou réduit, par sa propre masse, le passage de la chaleur, car ses points de contact sont minimes. Il permet en même temps à l'air de passer à travers les espaces vides entre les granules, pour l'évacuation. Il renforce intérieurement les parois de la chambre et résiste ainsi aux déformations et aplatissements dus à la pression extérieure. La masse peu serrée des granules dures est mobile et se verse aisément dans l'espace à remplir. Une chambre ainsi remplie a une valeur pratique pour l'isolation thermique.
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Improvements in the manufacture of vacuum chambers or vessels with metal walls. The present invention relates to a manufacturing process for the production of vacuum chambers with metal walls, as well as to the chambers thus produced. Chambers of this kind are useful in many fields and ways, for example as panels or enclosures for reducing the communication of heat in refrigerating appliances, cooking appliances, basins or other vessels; well as double-walled tubes to isolate the passages of fluid bodies; or as electric vacuum devices or audions.
The description of a bottle or vacuum container is given only by way of example. We had already tried metal walls, but we were faced with the difficulty created by the gradual entry and penetration of gas or air. We tried to avoid the loss of vacuum. Coats of varnish were applied without success. Metals like silver, nickel or chromium were applied to the iron walls, for example
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cold or plating wash, but these layers were only superficial. They let air molecules through and the vacuum was finally destroyed.
The object of the present invention is to provide a chamber with metal walls which is permanently impermeable to the entry of air and which is essentially as efficient as a glass chamber without having the disadvantage of the fragility.
Therefore, the invention includes the method of manufacturing a vacuum chamber or container with sheet metal or metal foil walls, characterized by treating said walls to make them impermeable to air or gas by applying such an amount. of a plugging or closing metal (having a melting point lower than that of the metal of the walls and an alloying affinity with said metal) than that plugging or closing metal, when it is heated in an atmosphere of reduction at a temperature higher than its melting point but lower than the melting point of the metal of the walls, flows freely, in the liquid state,
on the hot surfaces of the walls and is sucked through all the pores and permeable passages of the metal walls which it fills, so that on cooling the metal walls become essentially impermeable.
The invention also comprises the product of this process which consists of a chamber or vacuum receptacle with walls made of sheet metal or metal foil, these walls being coated with a sealing layer or closure formed by another metal (the point of which melting is lower than that of the metal of said walls) which has an alloying affinity with the latter metal; said coating being sucked into the permeable pores and passqges of said walls, and occupying these pores and passages, thus rendering the
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walls impermeable to the passage of air or gas.
Fig. 1 of the accompanying drawings is a sectional elevation of a vacuum chamber, in the form of a container or bottle, characteristic of the present invention. Figs.
2 and 3- are partial sections, also in elevation, showing modified details of construction. Fig. 4 is a section which corresponds to FIG. 1, but which only shows the assembled metal walls enclosing the space of the chamber.
Fig. 5 shows, on a larger scale, only portions of two of the adjacent walls shown in FIG. 4, before processing. Fig. 6 is similar to FIG. 5 but shows the application of a quantity of closing or plugging metal on the walls. Fig. 7 shows a way of heating, in an oven, the vacuum chambers such as that shown in FIG. 4, with plugging metal or closure applied to the walls as shown in Fig. 6. FIG. 8 shows approximately, on a photomicrograph scale, the original porous nature of a metal wall as well as the action of spreading and plugging or closing the closure metal. Fig. 9, similar to Figs.
5 and 6, shows the plugging or closure metal blocking the walls and binding the joints or fittings between the walls. Fig. 10 shows a posterior phase, a reflective layer covering the plugging metal.
With regard to Figs. 1-4, the vacuum chamber 9 is shown in the form of a container or bottle but could equally well be in the form of a panel, a tube or any other form. It is provided with an inner wall 14 with a bottom disc 16; also an outer wall 22 with bottom disc 26 provided with a flange 28; and also an upper ring 30 with flanges 32. These five walls contain the empty space 24.
They are assembled and adjusted in a sealed manner in a ton of chamber, preferably before capping; although the metal in
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sheet can be processed before assembly. It is obvious that other forms of chambers can be made, chambers which may have only one shaped wall. An orifice is arranged to create a vacuum. The disc 26 is provided with a circular flange 36 in which is hermetically fitted the part 38 provided with the orifice, with external thread 40 for pneumatic connections and with central air passage 42, intended to be closed by means of a mud ! - on 44.
The walls having been arranged, the treatment can be carried out as indicated in Figs. 5 to 10. FIG. 5 shows a portion of the walls 14 and 16. FIG. 6 shows the plugging metal applied: copper for example when the walls are made of iron.
When there are joints or fittings, excess copper is applied to each of them. Powdered copper is mixed with a vehicle and applied or deposited in amply sufficient quantity, but the metal can be applied by direct spraying on the walls, it can be applied by mechanical friction, or can even be applied chemically or electrically by plating. It can be applied in a thin layer or in the appropriate places. In Fig. 6, the copper is on the outside, with respect to the empty space between the two vases, but it could be applied inside, for example through the disc 26 before the insertion of the part carrying the orifice.
Fig. 7 shows heating in a reducing atmosphere, preferably a hydrogen furnace as indicated in A.
The assembled chambers 9 are driven by a conveyor B.
Heating coils C have D terminals. Each assembly is transported slowly so that it is sufficiently exposed to the specified temperature, which is above the melting point of copper (1083 C.), so that the copper flows, at the liquid state, on the surface of the hot iron, but well below the
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melting point of iron (15,300 C.). The vehicle disappears and the copper spreads in a liquid state on the surfaces of the walls.
The article passes into the cooling chamber E provided with pipes F through which a cooling liquid passes. Asbestos curtains G cover each inlet and each outlet: Hydrogen or any other suitable reducing gas is brought through pipe H into the hot chamber from where it passes into chamber E and escapes. The gas chemically cleans the iron walls, on the surface and under the surface, it makes the oxygen disappear and prevents oxidation.
The result is shown, considerably enlarged, in Fig. 8 which shows the copper having flowed so as to cover the surface and having been deeply sucked, by alloy affinity and by capillary action, in all the pores and passages existing between or in the crystals or microscopic particles. When the walls are thin, it can happen that the copper passes through and can be seen on the other side.
Fig. 9 shows the product, with the copper forming a sealing layer 18. Copper has been sucked by capillary action into the thin crevice or crevice of each joint or fitting, thus forming a permanent bond connecting the walls while sealing them. The part 38 carrying the orifice having been fixed in position, the vacuum can be done by means of a pneumatic pump which is connected to the thread or thread 40. The passage 42 is then blocked with the plug 44 that the 'can be sealed with solder. For heat reflection, a shiny surface is desirable, and Fig. 10 shows a chrome plating, or a layer of nickel, applied to the copper to which it adheres perfectly.
Clogged with copper, iron or steel are satisfactory metals because they have an alloying affinity with copper. You can also use plugged iron or copper @
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to money or. aluminum, or other combinations. The plugging metal can be applied by plating or spraying before heating or mixed with a solution of pyroxylire or other vehicle, and thus can be made to adhere.
This can be done before the assembly of the walls, the heating taking place afterwards. The vehicle evaporates at a temperature below the melting point of copper. The walls can be assembled by pressure fitting or by electric or gas welding, or by crimping or stitching; no such seal is permanently gas impermeable but all become so by application of the present invention.
Fig. 9 shows the chamber 9 completed as an insulated or double-walled container. The inner vessel 10 encloses the space of the container and comprises the walls 14 and 18; the outer vessel 12 comprises the walls 22 and 26. The wall 14 can end in a point near the ring 30, as shown in FIG. 3, which decreases thermal conductivity.
The ring 30 is thin and made of a bad heat conductor metal; it is welded to the autogen and thus serves to space the vases at their upper part. The wall 16 is provided with a. recess 46 intended to receive a tool passing through the orifice 42 to properly space the bottoms of the vessels during heating.
A special feature is that the outer walls 22 and 26 are thin to reduce thermal conductivity, but the inner walls 14 and 16 are thick for strength and heat or cold retention. The walls of the outer vessel are weak but, to withstand the external pressure and to protect the vessel from damage, an outer casing 48 is provided. Envelope 48 can be made with the products of
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condensation of formaldehyde phenol known as "Bakelite" or with other resistant products poor conductors of heat, and it comprises a cylindrical part 50 and a bottom disc 52. These parts can be cemented to the walls 22 and 26 or shaped by coating or molding.
They prevent the walls from flattening. Above the casing 50, the wall 22 is provided with a flange 68 directed outwards.
The container 9 has a wide mouth which is accessible for plating and polishing but which is narrowed by removable parts. an open part forming a cap 54 rests above the walls of the container, it is provided with an external thread 58 allowing mounting and an internal thread intended to receive the cap 74. The external flange 60 of the cap rests on a ring bakelite 70 which is cemented to the casing 50 and provided with a thread which engages with the thread of the cap 58. FIG. 2 shows a different arrangement, the flange 62 of the wall 22 projecting from above, with thread 64, to receive the cap 54, on the inside and with ring 66 on the outside.
During assembly of the container, the cap and the ring, a spring washer 72 is placed against the walls 14, 30 and 68 to serve as a gasket below the cap or cap.
A hollow and flat metal ring 76, in which a vacuum has been made, is held between the cap 54 and the washer 72, and has a small mouth or passage 78 for liquids.
The passage 80 in the hat is flared like a funnel. The stopper has a metal bottom 82 and, below, a washer 84 which rests on the ring or ring 76. The stopper has a small neck surrounded by an enclosed space, which further reduces thermal conductivity.
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By means of the thread 86, at the bottom of the casing 50, the container can attach to an identical second container, the thread 86 engaging with the thread of the ring 70 of the second container; it can also be attached to any other similar extension. Or else the container can, by means of the thread 86, be mounted on a fixed base or support.
Before evacuating the air from the space 24 of the chamber, whatever its shape, this space can be filled with a filler which is a poor conductor of the cnaleur. An advantageous product consists of a mass of hard granules which may be, either entirely or partially, of activated carbon.
Such a filler absorbs the waste gases. It avoids or reduces, by its own mass, the passage of heat, because its points of contact are minimal. At the same time, it allows air to pass through the empty spaces between the granules, for evacuation. It internally reinforces the walls of the chamber and thus resists deformation and flattening due to external pressure. The loose mass of the hard granules is mobile and is easily poured into the space to be filled. A chamber thus filled has practical value for thermal insulation.