什么是CAD CAD定义

编辑本义项

百科名片

CAD即计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。简称cad。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。CAD还包含：电气CAD、外贸结算CAD、加拿大元、冠状动脉性心脏病、计算机辅助诊断、服装CAD等含义。

发展历程 

系统组成 

1.工程工作站 

2.个人计算机 

3.图形输入输出设备 

4.cad软件 

5.基本技术

定义 

功能 

1.系统功能 

2.基本功能 

3.二次开发 

4.采用高级用户界面

发展历程 

1.CAD的发展 

2.基本命令 

3.提高绘图效率的途径和技法 

4.用途

发展历程 

系统组成 

1.工程工作站 

2.个人计算机 

3.图形输入输出设备 

4.cad软件 

5.基本技术

定义 

功能 

1.系统功能 

2.基本功能 

3.二次开发 

4.采用高级用户界面

发展历程 

1.CAD的发展 

2.基本命令 

3.提高绘图效率的途径和技法 

4.用途

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编辑本段发展历程

　　人类在表达思想、传递信息时，最初采用图形，后来逐渐演化发展为具有抽象意 

CAD2011版本界面

义的文字。这是人类在信息交流上的一次伟大。在信息交流中，图形表达方式比文字表达方式具有更多的优点。一幅图纸能容纳下许多信息，表达内容直观，一目了然，在不同的民族与地区具有表达思想的相通性，而往往可以反映用语言、文字也难以表达的信息。 

　　工程图是工程师的语言。绘图是工程设计乃至整个工程建设中的一个重要环节。然而，图纸的绘制是一项极其繁琐的工作，不但要求正确、精确，而且随着环境、需求等外部条件的变化，设计方案也会随之变化。一项工程图的绘制通常是在历经数遍修改完善后才完成的。 

　　在早期，工程师采用手工绘图。他们用草图表达设计思想，手法不一。后来逐渐规范化，形成了一整套规则，具有一定的制图标准，从而使工程制图标准化。但由于项目的多样性、多变性，使得手工绘图周期长、效率低、重复劳动多，从而阻碍了建设的发展。于是，人们想方设法地提高劳动效率，将工程技术人员从繁琐重复的体力劳动中出来，集中精力从事开创性的工作。例如，工程师们为了减少工程制图中的许多繁琐重复的劳动，编制了大量的标准图集，提供给不同的工程以备套用。 

　　工程师们梦想着何时能甩开图板，实现自动化画图，将自己的设计思想用一种简洁、美观标准的方式表达出来，便于修改，易于重复利用，提高劳动效率。 

　　随着计算机的迅猛发展，工程界的迫切需要，计算机辅助绘图(Computer Aided Drafting)应运而生。早期的计算机辅助设计系统是在大型机、超级小型机上开发的，一般需要几十万甚至上百万美元，往往只有在规模很大的汽车、航空、化工、石油，电力、轮船等行业部门中应用，工程建设设计领域各单位 

工程制图

则难以望其项背。进入80年代，微型计算机的迅速发展，使计算机辅助工程设计逐渐成为现实。计算机绘图是通过编制计算机辅助绘图软件，将图形显示在屏幕上，用户可以用光标对图形直接进行编辑和修改。由微机配上图形输入和输出设备(如键盘、鼠标、绘图仪)以及计算机绘图软件，就组成一套计算机辅助绘图系统。 

　　由于高性能的微型计算机和各种外部设备的支持，计算机辅助绘图软件的开发也得到长足的发展。 

　　在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。cad [1]能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量。 

编辑本段系统组成

　　通常以具有图形功能的交互计算机系统为基础，主要设备有：计算机主机，图形显示终端，图形输入板，绘图仪，扫描仪，打印机，磁带机，以及各类软件。 

工程工作站

　　一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算机系统。它有较强的计算能力，用规范的图形软件，有高分辨率的显示终端，可以联在资源共享的局域网上工作，已形成最流行的cad系统。 

个人计算机

　　（pc）系统价格低廉，操作方便，使用灵活。80年代以后，pc机性能不断翻新，硬件和软件发展迅猛，加之图形卡、高分辨率图形显示器的应用，以及pc机网络技术的发展，由pc机构成的cad 系统已大量涌现，而且呈上升趋势。 

　　计算机所设计的二次曲面——球面 

图形输入输出设备

　　除了计算机主机和一般的外围设备外，计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。交互图形系统对cad 尤为重要。图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。常见的输入设备有键盘、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球、鼠标器、图形输入板和数字化仪。图形输出设备分为软拷贝和硬拷贝两大类。软拷贝设备指各种图形显示设备，是人机交互必不可少的；硬拷贝设备常用作图形显示的附属设备，它把屏幕上的图像复印出来，以便保存。常用的图形显示有三种：有向束显示、存储管显示和光栅扫描显示。有向束显示应用最早，为了使图像清晰，电子束必须不断重画图形，故又称刷新显示，它易于擦除和修改图形，适于作交互图形的手段。存储管显示保存图像而不必刷新，故能显示大量数据，且价格较低。光栅扫描系统能提供彩色图像，图像信息可存放在所谓帧缓冲存储器里，图像的分辨率较高。 

cad软件

　　除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外，cad主要使用交互式图形显示软件、cad应用软件和数据管理软件3类软件。 

　　交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改，以及相应的人机交互。cad 应用软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能 ， 以完成面向各专业领域的各种专门设计。构造应用软件的四个要素是：算法 、数据结构、用户界面和数据管理。数据管理软件用于存储 、检索和处理大量数据，包括文字和图形信息。为此，需要建立工程数据库系统。它同一般的数据库系统相比有如下特点：数据类型更加多样，设计过程中实体关系复杂，库中数值和数据结构经常发生变动，设计者的操作主要是一种实时性的交互处理。 

基本技术

　　主要包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。 

　　在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少的。交互式cad系统， 指用户在使用计 

cad系统

算机系统进行设计时，人和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思 、边打样、边修改，随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果，非常直观。 

　　图形变换的主要功能是把用户坐标系和图形输出设备的坐标系联系起来；对图形作平移、旋转、缩放、透视变换 ；通过矩阵运算来实现图形变换。 

　　计算机设计自动化 计算机自身的cad，旨在实现计算机自身设计和研制过程的自动化或半自动化。研究内容包括功能设计自动化和组装设计自动化，涉及计算机硬件描述语言、系统级模拟、自动逻辑综合、逻辑模拟、微程序设计自动化、自动逻辑划分、自动布局布线，以及相应的交互图形系统和工程数据库系统。集成电路 cad有时也列入计算机设计自动化的范围。 

编辑本段定义

　　计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。 

编辑本段功能

系统功能

　　(1)设计组件重用(Reuse of design components) 

　　(2)简易的设计修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning) 

　　(3)设计的标准组件的自动产生(Automatic generation of standard components of the design) 

　　(4)设计是否满足要求和实际规则的检验(Validation/verification of designs against specifications and design rules) 

　　(5)无需建立物理原型的设计模拟(Simulation of designs without building a physical prototype) 

　　(6)装配件(一堆零件或者其它装配件)的自动设计 

　　(7)工程文档的输出，例如制造图纸，材料明细表(Bill of Materials) 

　　(8)设计到生产设备的直接输出 

　　(9)到快速原型或快速制造工业原型的机器的直接输出 

基本功能

　　· 平面绘图 能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。 

　　· 绘图辅助工具 AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等 

AutoCAD的操作界面

绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。 

　　· 编辑图形 AutoCAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等。 

　　·标注尺寸 可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。 

　　· 书写文字 能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。 

　　· 图层管理功能 图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。 

　　· 三维绘图 可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。 

　　· 网络功能 可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源。 

　　· 数据交换 AutoCAD提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。 

二次开发

　　AutoCAD允许用户定制菜单和工具栏，并能利用内嵌语言Autolisp、Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发还可以加载运行脚本，实现系统本身所没有的功能，比如三维自动旋转。 

　　用途简介　AutoCAD之所以成为一个功能齐全、应用广泛的通用图形软件包。首先它是一个可视化的绘图软件，许多命令和操作可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。而且Auto—CAD具有丰富的绘图和绘图辅助功能，如实体绘制、关键点编辑、对象捕捉、标注、鸟瞰显示控制等，它的工具栏、菜单设计、对话框、图形打开预览、信息交换、文本编辑、图像处理和图形的输出预览为用户的绘图带来很大方便。其次它不仅在二维绘图处理更加成熟，三维功能也更加完善，可方便地进行建模和渲染。 

　　另外，AutoCAD不但具有强大的绘图功能，更重要的是它的开放式体系结构，赢得广大用户的青睐。 

采用高级用户界面

　　AutoCAD系统是一种交互式软件包，用户通过界面来与图形软件包进行对话。用户可以通过多种多样途径与AutoCAD软件包实现对话，即除了采用键盘输入、屏幕菜单、鼠标、数字化仪器四种基本输入控制以外，还采取了高级用户界面(AdvancedUserInterface)，即采取类似视窗的界面。AutoCAD视窗上部第二行是菜单栏(MenuBar)，用户可以通过移动光标选择菜单栏中的菜单项，便出现下拉菜单。下拉菜单中的菜单项将是某类命令或子菜单项。选择子菜单项可以进一步选择其子命令。除菜单外，还可以将一些功能控制栏显示于AutoCAD视窗内，这些功能栏就是工具栏。工具栏为某类命令的集合，其控制操作类似菜单项的操作。 

编辑本段发展历程

CAD的发展

　　CAD(Computer Aided Drafting)诞生于60年代，是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。 

　　70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。 

　　80年代，由于PC机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。当时VersaCAD是专业的CAD制作公司，所开发的CAD软件功能强大，但由于其价格昂贵，故不能普遍应用。而当时的Autodesk公司是一个仅有员工数人的小公司，其开发的CAD系统虽然功能有限，但因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。同时，由于该系统的开放性。因此，该CAD软件升级迅速。 

提高绘图效率的途径和技法

　　一、遵循一定的作图原则 

　　　为了提高作图速度，用户最好遵循如下的作图原则： 

　　1．作图步骤：设置图幅→设置单位及精度→建立若干图层→设置对象样式→开始绘图。 

　　2．绘图始终使用1：1比例。为改变图样的大小，可在打印时于图纸空间内设置不同的打印比例。 

　　3．为不同类型的图元对象设置不同的图层、颜色及线宽，而图元对象的颜色、线型及线宽都应由图层控制（BYLAYER）。 

　　4．需精确绘图时，可使用栅格捕捉功能，并将栅格捕捉间距设为适当的数值。 

　　5．不要将图框和图形绘在同一幅图中，应在布局（LAYOUT）中将图框按块插入，然后打印出图。 

　　6．对于有名对象，如视图、图层、图块、线型、文字样式、打印样式等，命名时不仅要简明，而且要遵循一定的规律，以便于查找和使用。 

　　7．将一些常用设置，如图层、标注样式、文字样式、栅格捕捉等内容设置在一图形模板文件中（即另存为*.DWF文件），以后绘制新图时，可在创建新图形向导中单击"使用模板"来打开它，并开始绘图。 

　　二、选用合适的命令 

　　　用户能够驾驭AutoCAD，是通过向它发出一系列的命令实现的。AutoCAD接到命令后，会立即执行该命令并完成其相应的功能。在具体操作过程中，尽管可有多种途径能够达到同样的目的，但如果命令选用得当，则会明显减少操作步骤，提高绘图效率。下面仅列举了几个较典型的案例。 

　　1．生成直线或线段 

　　（1）在AutoCAD中，使用LINE、XLINE、RAY、PLINE、MLINE命令均可生成直线或线段，但唯有LINE命令使用的频率最高，也最为灵活。 

　　（2）为保证物体三视图之间"长对正、宽相等、高平齐"的对应关系，应选用XLINE和RAY命令绘出若干条辅助线，然后再用TRIM剪截掉多余的部分。 

　　（3）欲快速生成一条封闭的填充边界，或想构造一个面域，则应选用PLINE命令。用PLINE生成的线段可用PEDIT命令进行编辑。 

　　（4）当一次生成多条彼此平行的线段，且各条线段可能使用不同的颜色和线型时，可选择MLINE命令。 

　　2．注释文本 

　　（1）在使用文本注释时，如果注释中的文字具有同样的格式，注释又很短，则选用TEXT（DTEXT）命令。 

　　（2）当需要书写大段文字，且段落中的文字可能具有不同格式，如字体、字高、颜色、专用符号、分子式等，则应使用MTEXT命令。 

　　3．复制图形或特性 

　　（1）在同一图形文件中，若将图形只复制一次，则应选用COPY命令。 

　　（2）在同一图形文件中，将某图形随意复制多次，则应选用COPY命令的MULTIPLE（重复）选项；或者，使用COPYCLIP（普通复制）或COPYBASE（指定基点后复制）命令将需要的图形复制到剪贴板，然后再使用PASTECLIP（普通粘贴）或PASTEBLOCK（以块的形式粘帖）命令粘帖到多处指定的位置。 

　　（3）在同一图形文件中，如果复制后的图形按一定规律排列，如形成若干行若干列，或者沿某圆周（圆弧）均匀分布，则应选用ARRAY命令。 

　　（4）在同一图形文件中，欲生成多条彼此平行、间隔相等或不等的线条，或者生成一系列同心椭圆（弧）、圆（弧）等，则应选用OFFSET命令。 

　　（5）在同一图形文件中，如果需要复制的数量相当大，为了减少文件的大小，或便于日后统一修改，则应把指定的图形用BLOCK命令定义为块，再选用INSERT或MINSERT命令将块插入即可。 

　　（6）在多个图形文档之间复制图形，可采用两种办法。其一，使用命令操作。先在打开的源文件中使用COPYCLIP或COPYBASE命令将图形复制到剪贴板中，然后在打开的目的文件中用PASTECLIP、PASTEBLOCK或PASTEORIG三者之一将图形复制到指定位置。这与在快捷菜单中选择相应的选项是等效的。其二，用鼠标直接拖拽被选图形。注意：在同一图形文件中拖拽只能是移动图形，而在两个图形文档之间拖拽才是复制图形。拖拽时，鼠标指针一定要指在选定图形的图线上而不是指在图线的夹点上。同时还要注意的是，用左键拖拽与用右键拖拽是有区别的。用左键是直接进行拖拽，而用右键拖拽时会弹出一快捷菜单，依据菜单提供的选项选择不同方式进行复制。 

　　（7）在多个图形文档之间复制图形特性，应选用MATCHPROP命令（需与PAINTPROP命令匹配）。 

用途

　　工程制图：建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工等等。 

　　工业制图：精密零件、模具、设备等。 

　　服装加工：服装制版。 

　　电子工业：印刷电路板设计。 

　　广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。 

　　分类， 

　　在不同的行业中。Autodesk开发了行业专用的版本和插件， 

　　在机械设计与制造行业中发行了AutoCAD Mechanical版本。 

　　在电子电路设计行业中发行了AutoCAD Electrical 版本。 

　　在勘测、土方工程与道路设计发行了 Autodesk Civil 3D版本。 

　　而学校里教学、培训中所用的一般都是AutoCAD Simplified 版本。 

　　一般没有特殊要求的服装、机械、电子、建筑行业的公司都是用的AutoCAD Simplified 版本。　 

　　所以AutoCAD Simplified基本上算是通用版本。 

　　CAD生物中释义 

　　CAD是细胞凋亡中Caspase激活的DNA酶，英文全称为Caspase activated DNase，即CAD，一般与其他抑制因子ICAD（inhibitor of CAD）结合在一起，处于失活状态。细胞启动凋亡程序后，活化的执行Caspase(Caspase-3)降解ICAD，使CAD释放出来并在核小体间切割DNA，形成间隔200bp的DNA片段，琼脂糖电泳时产生凋亡标志性的梯状条带。 

　　CAD软件的常用类型：02，04，05，06，07，08，09，10版本，现在用的最为普遍的版本是09版本，而且09版本对于大部门3D模型都兼容。 

　　[9]PTC/ProE引导CAD进入参数化特征设计新天地 

　　1、工业界急切要求三维CAD实用化 

　　Parasolid和Medusa等都属于体素拼合系统，将立方体、圆柱体、圆锥体等用类似于搭积木的方法组装成机械零件，这种操作方式并不符合设计师勾画产品草图时的构思习惯，而且无法表示自由曲面形体。当时CAD软件提供的三维设计工具是线框造型，让设计师在二维的构造平面上画图，由计算机自动将构造平面上的二维图变换成产品模型空间中的三维图，然后手工将线框蒙面，产生完整的三维表面模型。与此同时，早在1978年MITDavidGossard教授就提出了用功能形素设计产品的思想，例如机械中的传动轴是由轴体、螺纹段轴颈、退刀槽、法兰盘、键槽等构成，利用产品的功能结构知识，可以通过特征语义进行推理，指导产品的智能化设计和CAD/CAPP/CAE/CAM集成。于是特征设计的理论研究在1985年后迅猛展示，纷纷研制了多种试验系统，莫衷一时。在这种形势下SamuelGeisberg脱颖而出，提出了参数化特征造型的发展途径，并且组建了ParametricTechnology公司,推出Pro/Engineer产品，为CAD三维设计树立了新的常规。 

　　2、SamuelGeisberg的功绩 

　　CAD是高技术，它的每一个重大进步都有代表性人物的创新思维和研究成果作支持。1963年IESutherland的SKETCHPAD交互绘图系统博士论文促成了CADAM系统的开发，1962-1968年SACoons和PEBézier的曲面理论对CAD曲面造型起了奠基作用，1970-1979年ICBraid的研究工作保证了边界表示法实体造型的成功。但是Braid在算法中只考虑二次规则曲面体素，并未过问自由曲面，因为后者的求交、裁剪的数学处理更要难得多。 

　　SamuelGeisberg出生于苏联，在列宁格勒大学任数学教授，1974年37岁时来到美国，先在CV工作，后来转到Applicon领导实体造型组。他的改革思想未被Applicon公司接受，在Adage公司的资助下于1985年组建PTC公司，并用PC/AT机研制了实验系统，进一步获得了300万美元的投资。1987年11月当Pro/E在AutoFACT上首次展示时引起观众的轰动。Pro/E发展了三维线框设计的思想，首先建立基准面，在基准面上勾画二维草图，用扫成方法将二维轮廓线引伸成三维形体。依次更换作图平面，尽量用显式操作生成形体，避免面面搜索求交、裁剪的集合运算。随时记录每个特征形素的生成操作过程，当修改某些标注尺寸值后，用尺寸驱动方法修改相应二维轮廓线，重新运行零件设计过程的全部操作命令，由此实现了参数化特征建模。Pro/E的总体目标是使曲面、实体、参数化特征设计融为一体，可以任意构造复杂零件和装配件，而且修改设计方便。它的发展过程并非一帆风顺，最大难点在于集合运算中的曲面求交、裁剪运算和参数化草图设计中的几何约束求解不能迅速达到可靠、高效，这就要求数学家深入钻研，努力突破某些技术关键。SamuelGeisberg的最大功绩在于发挥了他的数学专长，紧密结合CAD工程应用实践和软件开发技术，排除各种非议，使Pro/E得到普遍接受，为CAD技术发展树立了一个崭新的里程碑。 

　　3、CAD产业呼唤数学家的全身心投入 

　　CAD必须要有坚实的数学理论作为基础，但是光靠数学理论还不够，还要将理论变成得心应手的软件产品和针对工程应用中的各种特殊情况不断开拓新的处理技术。这方面的例子很多。英国剑桥大学工程系约从1977年起用Bézier曲面研制了DUCT设计加工系统，利用一条脊椎线(Spine)和垂直于脊椎线的一组剖面线构造出形状复杂的涡轮泵壳体、带手把孔的塑料瓶、汽车排气管等，构思非常巧妙。英国JohnOwen于19年创建D-Cubed公司，开发了几何约束求解软件DCM，从二维发展到三维，以后又增加了几何形体的撞碰和间隙检测等功能，从1990年起已有130家CAD公司签约将DCM组件纳入自己的产品中。美国Geomagic公司创建于1996年，专作逆向工程几何建模和测量验证软件，创始人是奥地利数学家HerbertEdelsbrunner，产品性能在同行业中名列第一，有多项算法申请了专利。除此之外，凡是成功的CAD公司都聘请了资深数学家从事深层次的软件开发、维护。很多问题看似简单，但在CAD应用中却很难处理，必须另谋对策，研究工作越来越走向深入。但是在公司间激烈竞争机制下这些研究成果决不公开发表。于是企业的优胜劣汰更加加速，惟独市场占有率高的优胜企业才能从丰厚收益中提取足够的研究开发资金稳住优秀人才，保持产品的持续高速发展。 

　　4、风险投资是PTC成长的另一必要条件 

　　美国的学术研究非常繁荣，它是建立在坚实的工业应用的基础上。在机械工程和计算机系，高校的学术研究比工业界领先5-10年。只要你从事的是一项非常有生命力并代表社会发展方向的研究，马上就有人来帮你商品化，并从华尔街找来钱，三到五年内把产品和公司做上市。Cisco是这样产生的，Google也是这样产生的，还有数不清的公司都是这样产生的。[2]