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1Einleitung

1.1Anwendungsbereich

BeschriebenwirddieMesstechnikzurErmittlungderzul?ssigenoptischenD?mpfungvonLei-tungss?tzen,KontaktierungenundoptischenSignalen.

DiebeschriebeneMesstechnikistbestimmtfürpassiveBauelementebeimZulieferantenunddes-senUnterlieferanten(Lichtwellenleiter,Kontaktierungen,Leitungss?tze)undfüroptischeSystemeinWerkendesFahrzeugherstellers.

1.2Ziel

BeiderMessungvonoptischenLeistungensindderMessaufbauunddieverwendetenoptischenParametervonentscheidenderBedeutung.

IndieserSpezifikationwerdensowohlMessaufbauundMessmethodesowiewichtigeParameterdefiniert.

ErstesZieldieserSpezifikationistes,dassdieUnterschiedeinderMessger?te-RealisierungbeiderPrüfungdesgleichenBauteils(Prüfling)zudengleichenMessergebnissenführenmüssen(imRahmenderentsprechendenMesstoleranz).

ZweitesZieldieserSpezifikationistes,dieMesstoleranzvonoptischenMesswertenzuminimieren.IndieserSpezifikationwerdennichtbereitsbekanntePrüfabl?ufebeschrieben(z.B.PrüfungderkorrektenVerkabelung,SicherstellungdesSteckertyps,DatenhaltungderPrüfergebnisse,usw.).DiesePrüfabl?ufewerdenalsStandderTechnikangenommen.Z.T.werdenanandererStelleentsprechendeDefinitionengetroffen.

DieRealisierungdernachfolgendenParameterundAbl?ufenachentsprechendenVorgabendesjeweiligenKundenobliegtdemjeweiligenAnwenderdesMessmittels(Prüfer).

1.3?Selbst-Stabilisierung“derParameter

AllemesstechnischenVorgabenundalledarausabgeleitetePrüfungen(indiversenPrüfrichtlinien)müssensodefiniertwerden,dassalleWerteinihremToleranzbereich?selbst-stabilisierend“sind.Definitionvon?selbst-stabilisierend“:Ein?selbst-stabilisierender“Parameterwirdimmerzuschlech-terenErgebnissendesPrüflingsführen,wenneineVariationdesParametersinnerhalbundau?er-halbdessenToleranzbereichesauftritt.

AnalogzurDefinitionwirdein?nicht-selbst-stabilisierender“ParameterbeiVariationinnerhalbundau?erhalbdesToleranzbereichesdesParametersnichtzwingendzurErkennungeinesschlechtenPrüflingsführen.

Beispiel:BeieinerVorgabederWellenl?ngevon650nm±10nmwirdeinPMMA-LWL-HerstellerineigenemInteresseeinTx-Messger?tverwenden,welchesnaheandemPMMA-D?mpfungsminimumbei650nmliegtunddamitguteD?mpfungswertebeidenLWL-Prüfungenerhalten.DerWert650nmistsomitinseinemToleranzbereich?selbst-stabilisierend“.

DieDefinitionder?selbst-stabilisierenden“ParameterhatdenSinn,dieProzesssicherheitbeiderMessungzuerh?hen.

Esmüssenunabh?ngigdavonKontrollenbzw.KalibrierzyklenderjeweiligenParameterdefiniertunddurchgeführtwerden.

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1.4OptischesPegelbudget

ImGegensatzzumFahrzeug-Pegelbudget,woverschiedeneParametereinergro?enStreubreiteundgro?enDriften(z.B.Temperaturdrift)unterliegen,werdeninMess-bzw.Testger?tendiePa-rameterunddieStreubreitenstarkeingeschr?nkt.

DarausergebensichgravierendeUnterschiedezwischendenWertendesFahrzeug-Pegelbudgetundeinemm?glichenMess-Pegelbudget.

DasjeweiligeMess-PegelbudgetmussausdemzuprüfendenFahrzeug-Pegelbudgetabgeleitetwerden.

DieUmrechnungderzugrundeliegendenParametermussfürjedesMesspegelbudgeterfolgenundüberprüftwerden.

DieUmrechnungmussfürdasjeweiligeMess-Equipmentbeschriebenwerden.

2Definitionen

2.1Abkürzungen

ImFolgendenwerdendiegel?ufigenAbkürzungenausderoptischenMesstechnikimFahrzeugerl?utert:

DFMEA,PFMEA,FMEA

DesignorProcessFailureModeandEffectsAnalysis

E

Empf?nger

GF

GoldenFiber

NF

Nachlauffaser,jenachMessger?terforderlicherAdapterzumAuskoppelndesLichtesausdemPrüfling

RX

Receiver,Empf?nger,bestehendausFotodiodeundintegrier-temVerst?rker

S

Sender

TX

Transmitter,Sender,bestehendausLEDundVerst?rker-bzw.Treiberschaltung

VF

Vorlauffaser,jenachMessger?terforderlicherAdapterzumEinkoppelndesLichtesindenPrüflings

2.2Begriffe

ImFolgendenwerdendiegel?ufigenBegriffeausderoptischenMesstechnikimFahrzeugerl?u-tert:

Ader

optischeFaser+innererMantel+?u?ererMantel

GoldenFiber,Referencefibre,Referenzfaser

PrüflingmitbekanntenundimSinneeinesQualit?tssiche-

rungssystemsdokumentiertenbzw.zertifiziertenEigenschaf-ten.StabileAusführung

Lead

AdermitKontakten

Modenscrambler

VorrichtungzurErzielungeinerModengleichverteilung(EMD).BeispielefürBauformen:Mehrfach8-f?rmiggewickelterLWLmitwenigencmRadius

Modendispersion

BeschreibtdenLaufzeitunterschiedverschiedenerModen.

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Einheit:Zeit/L?nge

Modendistribution,Modenvertei-lung,modedistribution

R?umlicheVerteilungderLichtleistungaufLichtstrahlenver-schiedenerIntensit?t,PolarisationundAusbreitungswinkeln.NichtzuverwechselnmitModendispersion

Modenfilter

VorrichtungzurVerringerungderModenanzahl,insbesonderederModenmithohemAusbreitungswinkel

Modengleichgewicht(Equilibriummodedistribution,EMD)

ZustandindemsichdieModenverteilungmitzunehmenderL?ngedesLWLnichtmehrver?ndert

Modengleichverteilung(Uniformmodedistribution,UMD)

TheoretischerZustand,indemeinegleichm??igeLeistungs-verteilungüberallegeführtenModen(m?glicheAusbrei-

tungswege)derFaserbesteht

Modenmischer

VorrichtungzurErzielungeinerModengleichverteilung(UMD).BeispielefürBauform:Milchglasfl?che

opticalpowermeter(OPM)

KalibriertesMessger?tfürLichtleistung

Prüfaufnahme,Prüfmodul,testmodule

TeileinesPrüfsystems,dasdenSteckeraufnimmt,ineinerPositionfesth?ltundkontaktiert

Prüfsollwert,Prüfgrenzwert

ImPrüfger?teingestellterbzw.programmierterSchwellwertindBbzw.dBmzurEntscheidung?Gut‘oder?Schlecht‘

TypischerWert,Erwartungswert

WertauseinerSpezifikation,ZeichnungoderBedienungsan-leitung

3SerienbegleitendePrüfungen

InderFertigungskettederoptischenKomponentensindanverschiedenStellenPrüfungenderZwischenproduktenotwendig.Bild1zeigtdiePrüfstellenimFertigungsablauf.

Bild1Prüfstellen

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3.1PrüfungaktiveKomponenten

DiePrüfungderaktivenKomponentenistnichtGegenstanddieserNorm.DieentsprechendenDokumentezurPrüfungderaktivenKomponentensindimMOST-Konsortiumhinterlegt(MOST_Physical_Layer_Compliance_Spec,AutomotiveApplicationforMOST).

3.2PrüfungkonfektionierteLWL

Messaufbaugem?ssBild2

JenachMessger?tisteserforderlichzumAnschlussdesPrüflingsandasMessger?tentspre-chendeAdapterleitungenzuverwenden.

BeschreibungdesAufbaus:

EinSender(LED)strahltübereinenModen-MischerineineVorlauffaser.überAdapterwirdindenPrüflingein-undausgekoppelt.übereineNachlauffaserwirddasLichtaneinenEmpf?ngergelei-tet.

-Substitutionsmethode(gem??IEC61300-3-4)

-Einkopplung:EMD(angelehntanIEC60793-1-1)

-Mischer:sieheKapitel6

-Vor-undNachlauffasern(VF/NF)müssenimverbautenZustandentsprechendgeschütztwerden,umD?mpfungs?nderungendurchEinflüsseaufdieVF/NFauszuschlie?en.

-DerAbgleichdesMessaufbauserfolgtmitdersogenannten?GoldenFiber“(GF)(sieheKapitel

4.1Prüfnormal(GoldenFiber)).HierbeiwirdeineinstufigerAbgleichdurchgeführt:

?eswirdeineGFmitnachKapitel4.1.1gemessenenD?mpfungswertverwendet

?dieAnzeigedesEmpf?ngerswirddemGF-Wertzugeordnet

Bild2Messaufbau

1.Referenzmessung:

E

AdapterAdapter

GoldenFiber

VF

NF

S

Modenmischer/

Gleichverteiler

AdapterPrüflingAdapter

E

VF

NF

2.MessungPrüfling:

S

3.3PrüfungLWLLeitungssatz

DieBesonderheitenderLeitungssatzprüfungbestehenindemAuftretenverschiedenerKombinati-onenderSenderundEmpf?nger.

JenachAusstattungdesFahrzeugssindverschiedeneLeitungssatzausführungenm?glich.

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DieserbesonderenAnforderungandieMesstechnikwirddurchdieBeschreibungeinerMessme-thodeRechnunggetragen.

DerAbgleichdesLWL-PrüfsystemsmitdemVerfahrenSubstitutionsmethodeerfolgtmiteinerRe-ferenzfaser(GoldenFiber).SolangedieLWL-VerbindungnurauseinereinfachenVon-Zu-Verbindungbesteht(sieheBild2),istderAbgleichmitvertretbaremAufwanddurchzuführen.BeieinerBus-RingstrukturmitmehrerenbiszubeliebigenVon-Zu-VerbindungenkannderAbgleich-aufwandsehraufwendigundunwirtschaftlichwerden.DieskannmiteinemzweistufigenAbgleichumgangenwerden.

ZweistufigerAblauf:

Zun?chstwerdenalleoptischenSenderelementeandenAdaptionenmiteinemexternenAbgleich-empf?ngeraufeinexaktesundeinheitlichesNiveaueingestellt(sieheBild3).D.h.nachdiesemAbgleichweisenalleSenderelementeandenAdaptionendiegleicheSenderleistungauf.SomitsindanallenAdaptionselementendieEinkoppelbedingungenidentisch.

Anschlie?endwerdenmiteinerexaktenReferenzfaser,beiderdieoptischeD?mpfunggenaube-kanntist,dieEmpf?ngerdereinzelnenAdaptionselementemitdendazugeh?rigenSenderelemen-tenabgeglichen(sieheBild4).DerMesswert,derhierentsteht,entsprichtdemD?mpfungswertderGoldenFiber.DieMesswerte,diemitdemPrüflingentstehen,werdenzumAbgleichwert(D?mp-fungswertGoldenFiber)relativbezogenundsomitkanndieD?mpfungdesPrüflingsermitteltwer-den.

Bild5zeigteinBeispielfüreineLeitungssatzprüfung.

Stufe1:AbgleichallerMesssender

1.

2·

3·

Adapter

VF

S

Adapter

VF

S

Adapter

VF

S

Messempf?nger

NFE

/

/

/

/

Bild3Messsenderabgleich

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Stufe2:VermessungallerMessempf?nger

1.

AdapterAdapter

E

VF—-Golden———NF

S

Fiber

2·

3·

Adapter

VF

Adapter

VF

S

S

Adapter

TT

NF

E

Adapter

E

NF

Bild4Messempf?nger-Vermessung

BeispielLeitungssatzprüfung

1.

2.

3·

S

AdapterAdapter

E

VF

NF

Adapter

S

Adapter

E

VF

NF

S

Adapter

Adapter

E

VFNF

Bild5Leitungssatzprüfung

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3.4Parameter

Tx-Sender(sieheTabelle1):

Tabelle1Parameter

Parameter

Symbol

Bedingung

Min

Typ

Max

Einheit

Bemerkung

Tx(Sender)

Wellenl?nge

Lambda

Kalibrierwertbei

RT(=23°C+-5K)

650

655

660

nm

Wellenl?nge

Lambda

BeiMess-Umgebungs-

bedingung(15°C–40°C)

650

655

660

nm

(Kühlen/Heizen)

HalbwertsbreiteFWHM

Delta

Lambda

25

30

nm

NAdesSenders

NA(Tx)

BeiModenmischungohnegro?eAuswirkungen

0,5

0,7

-

VollanregungderVorlauffaser;keinLinsensystem,keineLaser

Stabilit?tderSende-leistung

Popt

BeiMess-Umgebungs-

bedingung(15°C–40°C)

AuchüberderZeit

P-

0,05

P

P+

0,05

dB

1.Pistabh?ngigvomDynamik-BereichdesjeweilszuprüfendenSystems

2.Pincl.ToleranzundDynamik-BereichmussimLinearenBereichdesRxliegen

Tx-Licht-Aufbereitung(Vorlauffaser)

Mischer

Mussverwendet

werden

BeschreibungsieheKapitel“Mi-scher“

Vorlauf-Radius-POF(Filter)

RV

40

mm

wennm?glichgestreckteVerlegung

Vorlauf-L?nge-POF(Filter)

LV

2

2,3

m

KeineTrennstellezwischenMi-scher-undVorlauf-Faser

NA-Vorlauf-POF

NA

0,45

0,5

0,55

-

DurchmesserPOF(Kern)

D

1

mm

Faser-Typ

Fa.Toray

PFDU-CD1001-23-ABY

(Specistzuerstellen)

Tx-Ankopplung(Messger?te-Toleranzen)

RadialerVersatz

zwischenoptischerAchsedeslichtfüh-rendenMediumszurAchsederKontakt-aufnahme(Buchse)

XR

NurMessger?t,

OhnePrüfling

0

0,03

mm

1.SiehenachfolgendesBild

2.DieAngabendesKontaktherstel-lerssindhierinbegriffen(für

MOST:siehewww.mostnet.de;most-con-t.tif)

Abstandoptische

Fl?chezurGrundfl?-chederKontaktauf-nahme(Buchse)

Z

NurMessger?t,

OhnePrüfling

0

0,05

mm

SiehenachfolgendesBild

Kippwinkel

Alpha

3

°

Oberfl?che(Lichtaus-tritt)

Poliert,max.K?rnung:1

μm

NA(Lichtaustritt)

0,45

0,5

0,55

-

Modenverteilung

EMD(Equilibrium

modelaunch)

DieseEigenschaftmussdurchdiePrüfmittelüberwachung(F?higkeit)nachgewiesenwerden.

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Rx-Empf?nger:(sieheTabelle2):

Tabelle2Parameter

Parameter

Symbol

Bedingung

Min

Typ

Max

Einheit

Bemerkung

Rx-Ankopplung(AuskopplungausPrüfling)

RadialerVersatz

zwischenoptischer

Achsedeslichtführen-denMediumszur

AchsederKontaktauf-nahme(Buchse)

XR

NurMessger?t,

OhnePrüfling

0

0,03

mm

1.SiehenachfolgendesBild

2.DieAngabendesKontaktherstel-lerssindhierinbegriffen(fürMOST:siehewww.mostnet.de;

most-con-t.tif)

Abstandoptische

Fl?chezurGrundfl?-chederKontaktauf-nahme(Buchse)

Z

NurMessger?t,

OhnePrüfling

0

0,05

mm

SiehenachfolgendesBild

Kippwinkel

Alpha

3

°

Oberfl?che(Lichtein-tritt)

Poliert,max.K?rnung:1

μm

Rx–Licht-Aufbereitung(Nachlauffaser)

Nachlauf-Radius-POF(Filter)

RN

40

mm

wennm?glichgestreckteVerlegung

Nachlauf-L?nge-POF(Filter)

LN

1,5

1,8

m

NA-Nachlauf-POF

NA

0,45

0,5

0,55

-

DurchmesserPOF

1

mm

Faser-Typ

Fa.Toray

PFDU-CD1001-23-ABY

(Specistzuerstellen)

Rx–Empf?nger

Fl?che

EsmüssenalleModen

ausderNachlauffaser

empfangenbzw.bewertet

werden.

A=f(AbstandzurFaser,

NAPOF)

A

mm2

Gro?fl?chigerEmpf?nger

Linearit?t

imDynamik-Bereich

(+15°Cbis+40°C)

0,1

dB

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Bild6zeigtdiemechanischeAufnahme.

X

R

Z

\

Lichtrichtung

Bild6MechanischeAufnahme

3.5Auswertungen

1.UnterscheidungderPrüflingenach?gut“oder?schlecht“anhandderGrenzwertedesPrüfpe-gelbudgetsnachKapitel3.6.

2.VerwendungderMesswerteausderDatensicherungüberca.2JahrezurQualit?tskontrolle(z.B.Trendkontrolle).

3.6Prüfpegelbudget

DefinitionderMesswertebzw.derAnzeigewerte:

Esmussangezeigtwerden:

-BeipassivenBauteilenD?mpfungindB

-Aufl?sungderAnzeige/Werte:max.0,25dB

Zul?ssigeD?mpfungderbeteiligtenBauteileunddefinierteTrennstellen:

VerlustSteckerübergang(jeSender/Empf?nger)

2,10dB

Ein-undAuskoppelverluste

1,00dBproStirnfl?che

Terminierverluste

0,10dBproLaserschwei?kontakt

Steckerverluste

1,00dBproStecker

Faserd?mpfung0,3dB/m(max.7,5m)

2,25dB

Legebrettverluste/Konfektion

0,50dB

Fahrzeugmontage

1,50dB

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SicherheitMessungenauigkeit

-0,50dB

SpektraleEinflüsse

0,90dB

Alterungseffekte

2,00dB

InlineKupplung

2,00dB

DiagnoseSchnittstelle

5,00dB

DerSollwertfüreineMessstreckeistausdenbeschriebenenGrenzwertenfestzulegen.

4Prüfmittelüberwachung

Gem??VDA6.1

4.1Prüfnormal(GoldenFiber)

PrüfgegenstandsinddieoptischenMesseinrichtungenausKapitel3.DieGoldenFiberdientalsKalibriernormalderMesseinrichtungen.

DasEinmesseneinerGoldenFibererfolgtdurchdieEinfügemethode(sieheBild7).

1.Nullmessung:

S

Adapter

VFNFE

Modenmischer/

Gleichverteiler

2.Kalibrieren"GoldenFiber":

S

AdapterAdapter

E

VF——Golden—NFFiber

Bild7NullmessungundKalibrieren

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4.1.1ParameterderGF

DieParameterderMessger?temüssenaufdieParameterderGFabgestimmtsein.

Tabelle3ParameterGF

Bezeichnung

Anforderungen

Bemerkung

Lichtwellenleitertype

FürSerieFreigegebeneKomponenten

DefinierteFaser

z.B.Fa.Toray(PFDU-CD1001-23-ABY)

Faserschnitt

Plan,gerade,90。zuropti-schenAchse

AbweichungWinkelFaserschnitt

+/-1°

Faserendfl?chen

Poliert

Max.K?rnung1μm

AlternativFr?sprozess;keinHotplate;keine

Fluide

RundheitKern

tmax=0,02mm

SieheBild8

RundheitFerule

tmax=0,02mm

SieheBild8

Zentrizit?t(FaserkernFerule)

smaxsmin<0,04mm

SieheBild8

BefestigungderFaserinderFerule

KeineZusatzd?mpfungLangzeitstabil

AlternativKlebeprozess

FaserrückstandinFerule(vonmechani-scherbiszuroptischenFl?chederGF)

Max.00,02mm

KeinAderüberstand

AbstandoptischenFl?chedesMessger?teszudermechanischenFl?chederGF-Ferule

Max.00,01mm

L?ngedesLichtwellenleiters

Min.0,5m

Abh?ngigvonVerwen-dungbzw.Type

MechanischerSchutzdesLWLs(Hülle,flexiblesRohr)

LWLloseeingebettet(zug-frei)

Abh?ngigvonType

SchutzhülleundLWL

Austauschbar

AngabeL?ngederRef.Faser

X.XXm

L?ngenabweichungdesLWLszurAngabe

Max.+/-5mm

AngabederSeriennummerderReferenzfa-serinZiffernundBarcode2/5interleavedmitPrüfziffer

XXXXXXz.Bfortlaufend

AngabedesHerstelldatums

TT.MM.JJJJ

AngabederoptischenD?mpfungderRefe-renzfaserinZiffernundBarcode2/5inter-leavedmitPrüfziffer

X.XXdB

AngabedesletztenEinmessdatums

TT.MM.JJJJ

Betriebstemperatur

+15。Cbis+40。C

LagerungderReferenzfaser

-Staub-undBesch?di-gungsschutz

-KeinedirekteSonnenein-strahlung

überprüfungszyklenderReferenzfaser

max.1Jahr,jenachBean-

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Bezeichnung

Anforderungen

Bemerkung

spruchung

EinmesszyklenderReferenzfaser

max.1Jahr,jenachBean-spruchung

GewichtundMomentaufSteckermüssenkompensiertwerden

GFTypeA:

FestesGeh?usefürLWL-Ring;einstellbaresD?mp-fungsglied;mitStaubschutzfürKontakte

PrüfmodulefüroptischeKontakttr?ger

GFTypeB:

StabilesSchutzrohrfür

LWL-MeterwareohneQuer-druckaufLWL;mechani-

scherSchutzderLWLimKontakt-Abgangs-Bereich;mitStaubschutzfürKontak-te

PrüfmodulefürfreieKontakte

Smax

(Smax-Smin)/2

Smin

tmax

Bild8Konzentrizit?t(Bildlinks)undRundheit

ImBild8rechtsisteinbeispielhafterVerlaufinnerhalbderbeidenGrenzliniendargestellt.

4.1.2Auswertungen

VerwendungderMesswerteausderDatensicherungüberca.2JahrezurQualit?tskontrolle(z.B.Trendkontrolle)

5F?higkeitderPrüfmittel

Prüfungen,diedurchzuführensind,umdieMessmittelf?higkeitzuerreichen:

-bidirektionaleMessung:PrüfergebnismussinbeidenRichtungenzumgleichenMesswertfüh-ren(imRahmenderMessgenauigkeit)

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Messgegenstand:

1.neueunbesch?digteFasern

2.Fasernmitbesch?digterEndfl?che(einseitig)(sieheBild9)

LWL

Besch?digteEndfl?che

Bild9besch?digteEndfl?che

3.FasernmiteinemKnick(inderN?heeinesKontaktes):realisiertdurcheinD?mpfungsgliedmitca.0,5mmAbstandderbeidenEndfl?chen(ca.1,00dB)

-Diel?ngenabh?ngigeD?mpfungbeiunterschiedlichenL?ngenallerPrüflings-Herstellermussgleichbleiben(EMD).

Messgegenstand:?Pr?zisions“-FasernverschiedenerL?ngen(0,1/1/2/5/10/20/30m)

5.1RückführbarkeitaufNormale

KalibrierungsieheBild10

KalibrierungvonTesternfüroptischeLeitungen

PhysikalischTechnischeBundesanstalt(PTB)-OPMNormal1

AkkreditiertesKalibrierlaborOPMNormal2(DKD,ANDO,Corning,...)

HerstellerLead

ProduzentGF

HerstellerKabelbaum

FirmennormalOPM

Firmennormal