CN105992650B - 耐磨立轴冲击式破碎机分布器板 - Google Patents

Abstract

一种针对耐磨性进行优化的用于立轴冲击式(VSI)破碎机的分布器板组件。该分布器板包括多个板段，每个板段由球墨铸铁合金主体形成，所述球墨铸铁合金具有嵌入所述球墨铸铁合金内的硬质合金颗粒。

Description

耐磨立轴冲击式破碎机分布器板

技术领域

本发明涉及用于立轴冲击式(VSI)破碎机的分布器板组件，且具体地(但是不是唯一地)涉及包括铁合金基材料的模块化分布器板组件，该铁合金基材料包含被构造用于增强耐磨性的嵌入的硬质合金颗粒。

背景技术

发现立轴冲击式(VSI)破碎机被广泛用于破碎各种硬质材料，诸如岩石、矿石、拆除的建筑材料等。通常，VSI破碎机包括壳体，该壳体容纳安装在大致竖直延伸的主轴上的水平对齐的转子。转子设置有顶孔，通过该顶孔，在重力作用下从较高的位置进给所要破碎的材料。旋转转子的离心力将材料向压实的进给材料形成的壁或具体地向多个砧板或筛余粗料喷射，使得在与砧板和/或筛余粗料(retained material)的冲击下，进给材料被破碎成期望的大小。

转子通常包括水平的上部转盘和水平的下部转盘。上部转盘和下部转盘被连接并且通过多个直立的转子壁部分轴向地分离。顶孔在上部转盘内形成，使得材料朝向下部转盘向下流过壁部分之间。一种可替换的分布器板被居中地安装在下部转盘上，以保护其免受材料进给冲击。在WO95/10359、WO01/30501、US2006/0011762、US2008/0135659和US2011/0024539中描述了VSI破碎机分布器板实例。

如将被理解的，由于可破碎材料的磨损性质，分布器板受到相当大的磨损，这显著降低了板的工作寿命。因此，最小化磨损以及最大化板的工作寿命是总的目标。US4,787,564；US2003/0213861和US2004/0251358描述了在面向上的板平面上嵌有硬质合金刀片的中央分布器板。然而，该板的基础材料通常为铸造白口铁并且虽然包含耐磨刀片，在标准操作条件下的工作寿命通常为100小时至125小时。这需要频繁地停机维修，其中需要拆卸转子的部件，以允许更换板。实际上，硬质刀片周围的白口铸铁被腐蚀(或被冲走)，使得随着长时间使用，刀片变得松动并且从转子脱离。这加快了板磨损且需要立即修复以避免破碎机的转子和/或其它部件不期望的损坏。

因此，所需要的是一种解决上述问题并且提供更长且可靠的工作寿命的立轴冲击式破碎机分布器板。

发明内容

本发明的目的是提供一种立轴冲击式(VSI)破碎机分布器板，其构造用以抵抗由于与通过破碎机转子的可破碎进给材料流接触而引起的工作磨损。本发明的具体目的是最大化分布器板的操作寿命和尽可能最小化维修服务间隔的频率，维修服务间隔否则中断破碎机正常操作。本发明的另一具体目的是提供一种分布器板，通过包括被牢固地保持在形成分布器板主体的基体或基础材料内的高硬度和高耐磨度刀片，以便尽可能减少硬质合金颗粒在使用过程中脱落的可能性，从而优化该分布器板且呈现增强耐磨性。

本发明进一步的目的是提供具有模块化结构的分布器板，使得易于加速磨损的区域被构造成在正常使用过程中比那些经受较少磨损的区域相对更加耐磨。本发明进一步的具体目的是构造带有至少一个冗余屏障的分布器板，以在板的主体的一个或多个区域或部分由于例如通过与进给到转子的不可破碎的物体接触而过早断裂或破裂的故障情况下，至少在预定的时间时段上耐受磨料磨损。

部分地经由已被发现锁定耐磨颗粒的基材合金的协同组合来减少这种颗粒变得松动且从转子脱离的风险，发明目的得以实现。特别地，发明人已经观察到，包含结节(球状)石墨作为合金结构一部分的球墨铸铁合金形成的基材对于将硬质合金颗粒封装在合金基体内是有效的，使得尽管在包围各颗粒的区域中的基础材料的明显磨损，但颗粒仍被基础材料紧紧保持。有利的是，硬质合金颗粒在铸造过程中被方便地嵌入在铁合金内。在相边界处可能涉及球墨铸铁夹杂物、铁基体和硬质合金颗粒的复杂相互作用在硬质合金颗粒和周围合金基体之间提供具有优异表面接触的合成铸体材料。

还部分地通过在分布器板的分散区域处设置板状耐磨刀片(优选地硬质合金基材料)，其中板状耐磨刀片被后铸造球墨铸铁合金紧紧锁定和保持，发明目的得以实现。已经观察到，铁合金在铸造过程中对于硬质合金板紧密结合以在分布器板的面向上的接触表面处将板锁定在恰当位置是非常有益的。

为了在转子内允许分布器板的方便的安装和拆卸，本发明的分布器板可包括分段式或模块化构造的分布器板，该分布器板的每个板段可选地包括第一硬质合金板状刀片。每个板段还可包括设置在相对的面朝下的表面处的第二耐磨(和/或高硬度)刀片，以实现上述目的。

根据本发明的第一个方面，提供了一种分布器板组件，该分布器板组件能够可释放地安装，以保护立轴冲击式破碎机内转子的转盘免受进给到转子的材料的冲击，该组件包括：主体，该主体具有接触表面，该接触表面设置在破碎机内，处在面向上的方向上，以与进给到转子的材料接触；其特征在于：该主体包括：掺入球状石墨的球墨铸铁合金；和嵌入在球墨铸铁合金内的硬质合金颗粒。

本发明中参考硬质合金颗粒，包括硬质合金颗粒、碎片、碎屑、珠子，特别包括回收的硬质合金材料。颗粒可包含大致均匀的长宽比，或者可以由具有不同或完全不同的几何形状和三维轮廓的颗粒形成。

优选地，组件还包括第一耐磨刀片，该第一耐磨刀片设置在所述主体上，以表示所述接触表面的一区域。优选地，刀片的至少一部分设置在主体的周界区域。因此，由于高硬度刀片的相对定位，分布器板的径向最外周界区域被构造具有增强的耐磨性。

根据本发明，硬质合金颗粒显著地小于耐磨刀片，使得该颗粒能够围绕刀片的边缘区域紧密触摸接触。因此，由于摩擦接触，该颗粒可以用来协助将耐磨刀片锁定在每个板段内。

优选地，该耐磨刀片为板状体且主体绕该板状体在接触表面的一区域处形成。更优选地，板状刀片的面向上的表面与主体的接触表面大体共面地设置。这样的布置提供了看似单一且不包括凸起的边缘、区域或截留区的接触表面，这些边缘、区域或截留区否则可能提供材料积聚、偏差和/或加速磨损的部位。

可选择地，刀片包括多边形轮廓，其中刀片的至少一个边缘表示主体的至少一个周界边缘的一区域。具体地，且根据一个具体的实施方式，刀片的至少两个边缘代表在主体两个周界边缘的区域。刀片被具体定位成使得材料和分布器板之间的最终接触是经由位于周界的刀片。

优选地，板状刀片包括七边形构造，使得刀片的五个边设置成与球墨铸铁合金接触，而其余的两边被暴露并且部分地限定分布器板的周界。优选地，该刀片包括硬质合金材料且可为碳化钨基材料。根据进一步的实施例，每个刀片可以包括(相对于板段主体)低摩擦材料，以最小化由于与可破碎材料流的接触而引起的磨损。

任选地，该组件还包括设置在主体的后表面的第二耐磨刀片，该后表面与接触表面相对且构造用以将板安装在转子的转盘上。这样的布置对于给转子的下部转盘和实际上中央安装架的轴向下部组件提供冗余的耐磨性是有利的，其中转子被支撑和驱动在轴向下部组件上。第二刀片被构造用以在分布器板的主体破碎或磨破的情况下保护下部转盘。

任选地，第二刀片包括白口铸铁合金材料。任选地，第二刀片可以包括硬质合金基材料或相对于主体的材料具有增强耐磨性的其它材料。任选地，第一和第二板状刀片包括相同的材料。

优选地，第二刀片是设置在所述主体来表示后表面的一区域的板状体，其中第二刀片的至少一部分紧挨设置在第一刀片后方。优选地，主体包括位于后表面的一区域处的凹部，在后表面处，第二刀片至少部分地容纳在凹部内。任选地，第二刀片设置在主体的周界区域，使得在分布器板的面向下的安装表面处，第二刀片的边缘区域表示主体的边缘区域。

优选地，硬质合金颗粒包括以下金属的任何一种或组合：钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、钴、镍。

优选地，嵌入在主体的硬质合金颗粒从接触表面朝向相对的后表面渗入通过主体多达主体在接触表面和后表面之间的总厚度的50％。

由于嵌入的硬质合金颗粒在主体的轴向的上部区域的高浓度，这样的布置对于向接触表面提供最大耐磨性是有利的。轴向地远离面向上的接触表面降低硬质合金颗粒的浓度梯度对于最小化主体的轴向较低的区域内的硬质合金颗粒的体积是有利的。优选地，因此浓度梯度在主体上按照线性的或弯曲的分布曲线而降低。优选地，硬质合金颗粒从接触表面穿透的厚度多达主体总厚度的35％。

优选地，主体是模块化的且包括绕分布器板组件的中心轴线在周向方向上布置的多个主体段。更优选地，主体包括绕中心轴线分开和布置的三个主体段，每个主体段经由各自的侧面以紧密触摸接触方式设置。根据优选的实施方式中，在垂直于轴线的横截面中，每个主体段包括平行四边形形状的轮廓，使得每个主体段的两个边缘/表面面向内，而相对的两个边缘/表面限定分布器板的周界。

优选地，该组件还包括具有大致呈六边形轮廓的支撑板，该支撑板被构造用以从轴向下部位置支撑六边形分布器板。优选地，该支承板轴向地设置在转子的分布器板和下部转盘之间。

优选地，分布器板的每个板段包括分别设置在相应的接触表面和后表面的第一刀片和/或第二刀片。

根据本发明的第二个方面，提供了立轴冲击式破碎机转子，该转子包括如本文所述的分布器板组件。

根据本发明的第三个方面，提供了立轴冲击式破碎机，该立轴冲击式破碎机包括如本文所述的转子。

附图说明

现在仅仅通过示例的方式并且参考附图描述本发明的具体实施方式，其中：

图1是具有上部转盘和下部转盘的立轴冲击式破碎机转子的外部透视图，所述上部转盘和下部转盘由多个壁部分分离；

图2是图1的转子的立体平面图，其中为了示例目的移除了上部转盘；

图3是图2的转子的平面图；

图4是根据本发明的具体实施方式的分布器板段的上部透视图；

图5是围绕中心轴线旋转的图4的分布器板段的另一视图；

图6是围绕中心轴线旋转的图4的分布器板段的另一视图；

图7是根据本发明具体实施方式的图4的分布器板段的下侧透视图；

图8是图7的分布器板段下侧的局部分解透视图。

具体实施方式

参考图1，立轴冲击式(VSI)破碎机的转子100包括顶部和底部，该顶部呈具有上耐磨板103的上部水平转盘101的形式，底部呈下部水平转盘102的形式。下部转盘102包括轮毂105，其居中地焊接到转盘102的下部表面并且构造成连接到竖直轴(未示出)，用于使转子100在VSI破碎机的主壳体(未示出)内旋转。上部转盘101具有中心孔104，待破碎的材料可通过该中心孔104被进给到转子100。通过顶部耐磨板103使上部水平转盘101免受从上方冲击转子100的可破碎材料的影响。

图2图示为了说明的目的移除了上部转盘101和耐磨板104。下部转盘102被三个下部耐磨板201保护免于磨损。分布器板200附接到下部转盘102的中心区域且被构造用以分布通过孔104接收的进给材料，并且被构造用以保护下部转盘102免受通过与进给材料磨料接触引起的磨损和冲击损害。分布器板200为模块化的且包括围绕中心纵向轴线211周向地布置的三个独立板段205，其中中心纵向轴线211延伸通过转子100并大致对准垂直于上部转盘101和下部转盘102。每个板段205包括布置在分布器板200的周界区域的耐磨刀片210。

上部转盘和下部转盘101、102被一系列转子壁部分202轴向地隔离，所述转子壁部分202在转盘101、102之间垂直地延伸且径向地位于下耐磨板201的外侧。在壁部分202之间设置空间间隙，以限制流出开口204，通过旋转转子100的离心力，进给材料被喷射穿过流出开口204，以与周围的板砧(或筛余粗料)接触，所述砧板(或筛余粗料)对后续从破碎机中排出的材料进行破碎。

参考图2和图3，每个壁部分202通过安装有耐磨尖端207的磨损尖端保持器208终止于前缘侧。保持器208和磨损尖端207也大体垂直地对准，以在上部转盘和下部转盘101、102之间延伸。每个壁部分202还包括位于壁部分202的相对的后缘处的磨损尖端屏障212，以在大致地垂直在上部转盘和下部转盘101，102之间延伸。因此，材料流出区域204被周向地限制在每个磨损尖端207(及磨损尖端保持器208)与相邻的尖端屏障212之间。

参考图3，箭头R表示在VSI破碎机的操作期间转子100的旋转方向。在转子100的操作过程中，抵靠三个壁部分202中的每个壁部分并且在每个板201的顶部上产生料层300(为清楚起见，仅示出一个料层300)。料层300由已经进给到转子100的材料形成并且已经陷入其中，料层300从后部支撑板209延伸到磨损尖端207(和保持器208)。每个料层300的作用是保护壁部分202、板201和磨损尖端207免受磨损，并为喷射材料提供方向控制。箭头A描述了经由中心孔104进给到转子100的材料并且经由流出量开口204喷射材料的典型通道。如图3所示，穿过转子100的材料流在从中心轴线211大致径向朝外的方向行进，以与单个分布器板段205接触。即，材料流不会越过各个板段205之间的过渡部分。更具体地，材料流A经过在分布器板边缘302、303之间的连接处形成的主要顶点301。因此，相对于与每个顶点301和边缘302、303间隔开的径向内部区域或其它周向区域，每个板段的边缘302、303和顶点301经受更高水平的磨料磨损。因此，在每个分布器板段205上，耐磨刀片210位于在顶点301和边缘302、303的区域。经由紧挨分布器板200下方的安装板(其位置由标记206一般地表示)，分布器板200被支撑在下部转盘102上方的升高位置。安装板继而经由定位螺栓(未示出)和插销以及螺栓组被螺栓固定到下部转盘102。

参考图4至8，每个分布器板段205包括面向上的表面401和面向下的表面402，该面向上的表面401将意图被定位成朝向上部转盘101，该面向下的表面402用于相对安装板206安装。每个表面401、402由一对内部边缘406、407限定，该一对内部边缘406、407被构造用于抵靠相邻板段205的内部边缘406、407设置，以形成完整镶嵌六边形的分布器板200。表面401、402进一步由径向朝外的边缘302、303限定，边缘302、303限定分布器板200的周界区域。每个板段205包括作为主要组成的主体400。主体400包括球墨铸铁合金(可替换地是车削的球墨铸铁(turned ductile cast iron)、球墨铸铁(nodular cast iron)、球墨铸铁(spheroidal graphite iron)、球状石墨铸铁或SG铸铁)。主体400形成为铁合金基体，该铁合金基体包括球状石墨和诸如例如镁的一个或多个熔结元件。为了提高耐磨性，硬质合金颗粒408在铸造过程中嵌入在主要基于铁的主体400内，以形成复合结构。

有利的是，硬质合金颗粒408沿每个板段205的深度在轴线211的方向上从上表面401到下表面402非均匀地分布。即，颗粒408集中在表面401上，从而朝向表面402降低浓度。具体地，硬质合金颗粒408在从上表面401到下表面402的轴向方向上掺入到主体400厚度约三分之一的深度。然而，颗粒408大致均匀地分布在板段205的与轴线211大致垂直的平面中。另外，根据另一的实施例，颗粒408可朝向外边缘区302、303具有较高的浓度。此外，在主体400内，在紧绕耐磨刀片210周围的区域可以包括较高的颗粒408的浓度。硬质合金颗粒408可以包括任何形式的金属碳化物，包括：例如碳化钛、碳化锆、碳化铪，碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钼、碳化钨、碳化锰、碳化钴、碳化镍。

正如所指出的，分布器板200包括三个耐磨刀片，所述耐磨刀片被安装在部分地由板段上表面401表示的最上的板平面上。每个刀片210在铸造的过程中被结合到主体400，以便在每个板段205处结合并牢固安装每个刀片210。刀片210包括相对于主体400呈现高耐磨性的烧结碳化钨材料，并且包括板状形状轮廓，该板状形状(在轴线211的方向上)的厚度小于主体400厚度。具体地，每个刀片210的厚度多达约主体400厚度的三分之一。刀片210包括不规则的七边形构造，其中五个边缘403安装并且嵌入在主体400内，而两个边缘404、405径向地朝外远离轴线211，以分别与板段边缘302、303对准。刀片210还由面向上的表面409和相对的面向下的表面410限定。刀片上表面409与板段上表面共面设置，以便避免在分布器板200的面向上的表面上产生任何突脊部，否则在旋转过程中，突脊部将使材料流A偏转。这通过铸造过程很方便地实现，其中刀片下表面410和边缘403结合到球墨铸铁主体400。本发明人已观察到，由于在球墨铸铁中掺入球状石墨和/或硬质合金颗粒408，增强了刀片210和主体400之间的结合强度。这是有利的，因为不然的话，作用在刀片210上的离心力在使用过程中将促进刀片219的分离。刀片210具体地设置在径向内侧顶点301的区域(和到顶点301的每个横向侧)，使得上表面409表示大部分进给材料流过的接触区域。具体地，由于它相对的位置，大部分材料流(A)留在每个板段205上，并且与两个边缘404、405接触。根据该具体实施方式，刀片表面409的表面面积在板段上表面401的表面面积的10％～50％范围内，优选在20％～40％范围内。因此，单个刀片表面409是每个板段205的面向上的表面401的显著部分。

如在图4至图8所示，每个板段205包括一对相对短的圆柱形支撑脚411，其被构造为容纳到安装板206中，以便可旋转地将分布器板200锁定在转子100内。

每个板段205还可包括下耐磨刀片412，该耐磨刀片412一般设置在板段面向下表面402处。每个下刀片412被定位成面对安装板206，并且在主体400和/或上刀片210发生故障(破裂、过度磨损或断裂)的情况下替代地保护安装板206、下部转盘102和轮毂105。下刀片412也被设置在分布器板200的周界区域，使得下刀片412的大部分设置在上刀片210正下方。每个刀片210、412在轴线方向上通过主体400的中间区域413隔开，以在轴线211方向上，在边缘404、405和顶点301区域处提供三层结构。在上刀片210、主体区域413和下刀片412在轴线方向上的相对厚度大致相等。因此，上刀片210和下刀片412的总体厚度大致相等。

参照图7和图8，每个下刀片412包括通常包含渗碳体相的白口铸铁合金(可替代术语白口铸铁)。不同于上刀片210，使用合适的粘合剂或其它化学粘接剂将下刀片412结合到主体400的底部区域。根据进一步的具体实施方式，下刀片412可以经由机械装置(诸如螺栓、插头、螺钉或销)被附接，该机械装置在刀片412和主体400之间轴向地延伸。根据具体实施方式，每个下刀片412包括一对径向面向外的边缘702、703，边缘702、703构造用于轴向地定位在上刀片边缘404、405下方。下刀片412的剩余周界由连续弯曲和/或成角度的内部边缘704限定。凹部(或凹槽)800缩进到主体400内，以从板段下表面402轴向地向内延伸。凹部800在轴线211的方向上的深度略大于下刀片412的厚度，使得刀片412的面向下的表面700相对于板段表面402凹入。粘合剂或粘接剂(未示出)被设置在刀片412的面向上表面701和凹部800内的板段面向下表面402之间。粘合剂也可以设置在相对的刀片边缘704和部分地限制凹部800的边缘801之间。

刀片412包括大致“鱼尾”形状轮廓，以便楔入凹部800并且能够防止由旋转转子100产生的离心力引起的脱离。也就是说，每个刀片412包括一对尾段706，所述尾段706从刀片腰部区域707横向向外且向后延伸。因此，每个凹部800的径向内侧区域包括在凹部800内向内突出的凸缘区域705和分别与腰部707和尾段706配合的扩口区域708。因此，凸缘705被构造成邻接每个尾段706，以便通过机械摩擦力将刀片412锁定在凹部800内恰当的位置。

因此，由于特定地挑选了分布器板段205、上刀片210和下刀片412的构成材料以及刀片210、412在各自的上表面401和下表面402上的相对形状、大小和位置，所以本发明的分布器板200优化了响应于在方向A上材料连续流的耐磨性。特别地，在控制实验条件下，与传统仅能实现125小时寿命的分布器板相比，本发明的分布器板200实现了超过620小时的磨损寿命。

Claims (13)

1.一种分布器板组件(200)，所述分布器板组件(200)能够可释放地安装，以保护立轴冲击式破碎机内的转子(100)的转盘(102)免受进给到所述转子(100)的材料的冲击，

所述组件包括：

多个板段围绕一个中心轴线周向分布，每个所述板段具有一个主体(400)，所述主体(400)具有接触表面(401)，所述接触表面(401)意图设置在所述破碎机内，处在面向上的方向上，以与进给到所述转子(100)的材料接触；

所述主体(400)的周界边缘即构成所述分布器板组件(200)的周界，并且所述主体(400)为模块化，其特征在于：

所述组件还包括第一耐磨刀片(210)，所述第一耐磨刀片(210)设置在所述主体(400)上，所述第一耐磨刀片(210)的上表面与所述接触表面(401)同平面并构成所述接触表面(401)的一部分，其中所述刀片(210)的至少一部分设置在所述主体(400)的周界区域(302、303)上，所述刀片(210)的两个边缘(404、405)部分地限定所述主体(400)的径向朝外的两个边缘，并且

所述主体(400)包括：

球墨铸铁合金，所述球墨铸铁合金掺入球状石墨；和

硬质合金颗粒(408)，所述硬质合金颗粒(408)嵌入在所述球墨铸铁合金内。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述刀片(210)为板状体，且在所述接触表面的一区域处，所述主体(400)绕所述板状体形成。

3.根据权利要求2所述的组件，其中所述刀片(210)包括多边形轮廓，其中所述刀片(210)的至少一个边缘(404、405)表示所述主体(400)的至少一个周界边缘的区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中所述刀片(210)包括硬质合金材料。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，还包括第二耐磨刀片(412)，所述第二耐磨刀片(412)设置于所述主体(400)的后表面(402)上，所述后表面(402)与所述接触表面(401)相对并且构造用以将所述板安装在所述转子(100)的所述转盘(102)上。

6.根据权利要求5所述的组件，其中所述第二刀片(412)是板状体，所述板状体设置在所述主体(400)的周界区域上，以表示所述后表面(402)的一区域，所述第二刀片(412)的至少一部分紧挨设置在所述第一刀片(412)后方。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述主体(400)包括凹部(800)，所述凹部(800)处于所述后表面(402)的一区域上，且在所述后表面(402)处，所述第二刀片(210)被容纳在所述凹部(800)内。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中所述硬质合金颗粒(408)包括以下金属中的任一个或组合：钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、钴、镍。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中嵌入在所述主体(400)中的所述硬质合金颗粒(408)从所述接触表面(401)朝向相对的后表面(402)渗入通过所述主体(400)多达所述主体(400)在所述接触表面(401)和后表面(402)之间的总厚度的50％。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中所述主体(400)是模块化的且包括在周向方向上绕所述分布器板组件(200)的中心轴线(211)布置的多个主体段(205)。

11.根据权利要求10所述的组件，其中每个主体段(205)包括分别设置在相应的接触表面(401)和后表面(402)上的第一刀片(210)和第二刀片(412)。

12.一种立轴冲击式破碎机转子(100)，所述立轴冲击式破碎机转子(100)包括根据前述权利要求中任一项所述的分布器板组件(200)。

13.一种立轴冲击式破碎机，所述立轴冲击式破碎机包括根据权利要求12所述的转子(100)。

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