CN107004188A - 用于条形码模拟的显示图像的调制 - Google Patents
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Abstract
提供了一种调制显示图像用于条形码模拟的方法。条形码信息被接收到便携式设备中。便携式设备包括图像捕获系统，该图像捕获系统包括被配置为将光转换成离散信号的图像传感器。图像捕获系统具有被配置为控制图像传感器的图像传感器控制器。图像捕获系统具有被配置为将离散信号转换成格式化图像数据的图像处理器。便携式设备具有显示系统，其具有被配置为显示格式化图像数据的显示屏幕。条形码信息用于操纵图像捕获系统，使得显示屏幕显示光模拟的条形码。
Description
技术领域
本发明一般涉及将编码的信息从个人电子设备传送到条形码扫描器。
背景技术
条形码是数据的机器可读表示。条形码通常印在物品上，例如在纸标签或货物包装、制造商或零售商的优惠券、或票据或通行证、例如航空公司登机牌上。条形码扫描器(也称为条形码读取器)用于通过检测来自移动光束的由条形码反射的光来从条形码提取信息。条形码扫描器可以在许多不同类型的设施中找到，这些设施包括商店和超市、机场安检和登机区、体育馆、图书馆、测试中心、会议中心以及许多其他情况。使用条形码扫描器大大增加了执行许多常见事务的速度和便利性。
虽然通常打印在纸或其他物体上，但是条形码也可以显示在个人电子设备的电子显示屏幕上，使得条形码可以被条形码扫描器读取。尽管在个人电子设备的显示屏幕上以条形码形式提供优惠券和其他信息是有用的，但是存在缺点。例如，一些条形码扫描器不能可靠地读取显示在某些类型的显示器上的条形码，因为通常是液晶显示器(LCD)的显示屏幕上显示的条和空白之间的对比度比率是不够的。此外，显示屏幕的物理尺寸和/或分辨率也可能限制可能一次显示的条形码的尺寸。
在例如2004年2月3日授予Challa等人的美国专利No.6,685,093中公开了一种使用脉冲光来模拟条形码并由此克服静态屏幕显示的条形码的各种限制的技术。然而，这种技术可能有某些限制。例如，一些个人电子设备可能不能执行该技术，或者一些个人电子设备通过由于技术或业务原因不能被修改以实现该技术的应用接口来控制。
因此，需要用于传送条形码信息的改进技术。
发明内容
本发明提供一种调制显示图像用于条形码模拟的方法。根据实施例，条形码信息被接收到便携式设备中。便携式设备包括图像捕获系统，该图像捕获系统包括被配置为将光转换成离散信号的图像传感器。图像捕获系统具有被配置为控制图像传感器的图像传感器控制器。图像捕获系统具有被配置为将离散信号转换成格式化图像数据的图像处理器。便携式设备具有显示系统，其具有被配置为显示格式化图像数据的显示屏幕。条形码信息用于操纵图像捕获系统，使得显示屏幕显示光模拟的条形码。
这里和其他实施例在本文中描述。
附图说明
对本发明的具体示例性实施例来说明本发明，并相应地参照附图，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的被配置为调制显示图像的便携式电子设备的示意性框图；
图2示出了可以根据本发明的实施例传送的一维条形码；
图3示出了根据本发明的实施例的用于传送一维条形码的信号的调制特性的图；
图4示出了根据本发明的实施例的便携式电子设备的图像捕获系统的示意性框图；
图5示出了根据本发明实施例的配置成调制显示图像的便携式电子设备的示意性框图；以及
图6示出了根据本发明的实施例的可将2D条形码转换为1D条形码的便携式电子设备的示意性框图。
具体实施方式
便携式电子设备的显示屏幕可以用于许多目的。一种这样的用途是将信息传送到条形码扫描器，该条形码扫描器具有模拟扫描光束在条形码的静态视觉图像上移动的反射的光的变化，其可以被称为“光模拟的条形码”。光模拟的条形码技术以及适用于使用光模拟的条形码的各种类型的数字设备在例如于2004年2月3日授予Challa等人的美国专利号6,685,093、于2004年5月18日授予Gobburu等人的美国专利号6,736,322、于2005年4月12日授予Challa等人的美国专利No.6,877,665、于2006年4月18日授予Challa等人的美国专利No.7,028,906，于2008年7月8日授权的美国专利No.7,395,961、于2010年12月28日授予Challa等人的美国专利号7,857,225、以及于2011年6月28日授予Challa等人的美国专利No.7,967,211中描述，其全部内容通过引用并入本文。
各种类型的光源、包括在基于像素的显示设备中使用的光源可以用于光模拟的条形码。利用背光源用于屏幕亮度的LCD例如可以有效地产生光模拟的条形码，因为整个背光可被调制以提供期望的亮/暗序列。即使不具有背光源的显示器、包括但不限于发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)，电致发光和等离子体显示器，也可用于制造光模拟的条形码。
合适的数字设备的处理能力和存储器差异很大。有些可能缺乏进行光模拟条形码处理所需的处理能力、存储器或两者，而不会对设备性能造成不利影响，有些可能无法进行光模拟条形码处理。虽然考虑增加数字设备本身的处理能力和存储器，但在某些情况下这可能并不是实用或低成本的选择。
数码相机和诸如智能电话的其它便携式设备通常配备有包括诸如电荷耦合器件(CCD)传感器的图像传感器的图像捕获系统以及显示屏幕。这样的传感器通常可以在显示器上产生实时相机图像。这样的实时图像是例如当设备被移动或传感器被指向移动的对象时可以改变的图像。静止图像或视频剪辑可以存储在存储器中，然后在显示器上再现。已经示出例如通过调制显示器背光对显示亮度的调制可以用于模拟一维条形码阅读器的光传感器。本发明涉及操纵图像捕获系统，例如，从图像传感器输出的图像数据的亮度，使得正在显示的图像可以用于将条形码信息从设备传输到条形码读取器。因此，本发明的实施例涉及调制实时图像的一个或多个光特性，特别是调制传感器图像信号以模拟条形码的读取。
图1示出了根据本发明的实施例的其中可以调制显示图像的便携式电子设备100的示意性框图。便携式电子设备100优选地可以容易地由用户携带并且具有成像能力，并且可以是各种设备中的任何一种，包括但不限于移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、音频和视频播放器、fob、通用串行总线(USB)闪存驱动器、平板电脑、笔记本电脑、超级电脑、笔记本电脑、可转换计算机以及各种多媒体融合产品、如加利福尼亚州的库比蒂诺的苹果公司提供的IPHONETM移动数字设备、以及运行安卓(Android)操作系统的各种竞争设备。
这种便携式电子设备可以包括以硬件、固件和软件的任何适当组合的处理器和计算机可读介质。处理器的示例包括微处理器、控制器和逻辑电路，并且处理器可以被实现为多核单元或多个处理器单元。可以在单一类型的只读存储器或可读可写存储器中实现或可以包括不同类型存储器的组合的计算机可读介质的示例包括静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存、固态存储器、磁存储器、光存储器、光盘只读存储器等。包含用于操作移动个人数字设备和实现各种应用的处理器可执行指令的数据和程序可以存储在计算机可读介质中并由处理器执行。这种便携式设备还可以包括可以包括数字、模拟或两种类型的电路的专用和专有硬件。
如图1所示，示例性便携式设备100包括图像捕获系统102和显示系统104。图像捕获系统102通常至少包括被配置为将光转换成离散信号的图像传感器。图像传感器可以是例如CCD图像传感器。图像捕获系统102还可以包括控制图像传感器的操作并且将由图像传感器产生的离散信号转换成适合作为诸如JPEG或MPEG的静止图像或视频而显示的格式的电路。
显示系统104通常包括诸如LED或LCD显示屏幕的显示器。显示系统104还可以包括相关联的显示电路，其控制显示系统104的操作、诸如其背光的，并且接收由显示屏幕显示的格式化的静止图像或视频信号，诸如JPEG或MPEG。
如图1所示，便携式设备100可以包括应用软件106、处理器108和存储器110。软件106、处理器108和存储器110可以控制设备100的操作，以便执行各种功能，包括提供用于向用户显示菜单等的用户界面，接受来自用户的输入以及其他功能。例如，用户可以使用用户界面来选择性地将条形码存储在便携式设备100内。在这种情况下，用户可以通过用户使用图像捕获系统102捕获条形码的图像，用户从远程位置(例如，经由互联网从网站)下载条形码，通过在消息(例如文本消息或电子邮件消息)中接收条形码或以某种其他方式，由便携式设备100获得条形码。所选择的条形码可以作为数字码存储在存储器110中。
图像和视频文件也可以存储在存储器110中。这些可以包括由图像捕获系统102生成的图像和视频文件以及以其他方式、例如通过用户下载它们或者以文本或电子邮件消息来接收它们而获得的图像和视频文件。软件应用程序106也可以存储在存储器110中。
可以在显示系统104的显示屏幕上实时地显示由图像捕获系统102捕获的图像。或者，可以从存储器110检索存储器110中存储的图像或视频文件，并显示在显示系统104的显示屏幕上。根据本发明的实施例，操纵图像捕获系统102，使得显示屏幕上显示的图像或视频通过调制光强度和/或颜色来模拟条形码。例如，用户可以使用用户界面来选择要发送的条形码。条形码可以存在于存储器110中。在这种情况下，软件应用程序106可以控制处理器108从存储器110检索存储的条形码。应用程序106和处理器108然后可以控制图像捕获系统102来调制图像的一个或多个参数，例如其亮度、对比度、强度或颜色，使得设备100的显示器以光模拟的形式传输所选择的条形码，使得条形码读取器然后可以检测到该条形码。
更具体地，模拟的信号可以作为光脉冲传输。为了本说明书的目的，术语“光”是本文所用的宽泛术语，并且包括可见光和红外光谱。术语“脉冲”仅指光的特征的可检测变化。光脉冲可以以任何可见光或红外波长产生。光信号可以以任何期望的方式(包括通过改变亮度，或将光输出开/关，或通过改变颜色，或以其他方式)变化。
图2示出了说明性的一维条形码200。如图1A所示，条形码200包括安静区202、条204和空白206。安静区202和空白206需要与条204区分开。例如，条204可以比安静区202和空白206更浅或更暗，使得当由条形码扫描器扫描时反射或多或少的光。
图3示出了可以产生用于作为光脉冲传输的信号的理想化表示，由这些光脉冲产生模拟来自图2所示的条形码200的扫描光束的反射的光。参考图2和3，当扫描光束扫过安静区202和空白206时，光束被反射到扫描器。然而，当光束扫过条204时，光束至少部分地被吸收，使得反射光束具有比从较浅的安静区202和空白206反射的光束更低的幅度。因此，在对应于光束到达条204的前沿的时间t1、t3、t5、t7和t9处，在扫描器处接收到的信号的幅度减小，并且在对应于光束到达条204的下降沿的时间t2、t4、t6、t8和t10处，其增加。
可以通过向扫描器提供诸如图3所示的信号的基于光的表示而不是向扫描器提供潜在的较不可靠的静态条形码图像而主动地提供以条形码格式编码的数据给顺序条形码扫描器。由于许多条形码扫描器接收器将接收可见或红外波长信号，所以具有在这些波长下工作的显示部件的移动数字设备可以用于将模拟的反射扫描光束的有源光表示提供给顺序条形码扫描器。因此，可以将条形码数据主动地提供给当前或改进的顺序条形码扫描器，而不需要改变现有的条形码扫描器基础设施。
当条形码扫描器接收到信号时，扫描器解码光束的开/关序列，以确定条形码数据正被提供。
图4示出了便携式电子设备100的图像捕获系统102的示意性框图。图4提供了根据本发明的实施例的可以采用的图像捕获系统102的附加细节。如图4所示，图像捕获系统102包括可以是CCD传感器的图像传感器120、图像传感器控制器122、图像处理器124和存储器126。图像传感器控制器122可以向图像传感器120提供模拟电源和控制信号，并且可以改变这些信号，以便调制由传感器122捕获的图像的特性，以便产生光模拟的条形码。例如，图像传感器控制器122可以控制对图像传感器122的电压供应信号，该图像传感器122实现捕获的图像或其部分的亮度或强度。
图像处理器124从图像传感器120接收代表所捕获的图像的信号，并将这些信号处理成适于显示或存储的格式。例如，图像处理器124可以接收代表对应于图像像素的传感器元件的亮度或强度的模拟信号。这些信号可以被放大、滤波、数字化、压缩和格式化为图像或视频。例如，图像可以被格式化为数字JPEG图像文件或MPEG视频，包括MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4。其他数字图像和视频格式是可能的，例如Quicktime、3GPP、TIFF、RIF、位图(BMP)等。其他可能的格式包括诸如红-绿-蓝(RBG)视频、亮度-色度(Y-C)视频、S-视频的模拟视频格式等等。
然后可以将格式化的图像或视频存储在存储器126中，以供稍后由显示系统104(图1)检索和显示。存储器126可以是图1所示的存储器110的一部分，或者存储器126可以是单独的存储器设备。除了或代替存储格式化的图像或视频，格式化的图像或视频可以直接提供给显示系统104以进行即时(“实时”)显示。
图像传感器控制器122可以通过调制它们的特性来操纵所捕获的图像或视频，以便在由显示系统104显示时产生光模拟的条形码。例如，控制器122可以调制提供给传感器阵列的供应电压，以便根据要被模拟的特定条形码来调制提供给图像处理器124的信号的亮度或强度。当由图像处理器124处理并显示时，这导致所显示的图像的亮度或强度被调制，其为接收调制的图像的条形码读取器模拟该条形码。
除了或代替传感器控制器122操纵图像信号以便产生光模拟的条形码，图像处理器124可以操纵图像信号。例如，图像处理器可以在数字化之前调制应用于信号的放大级别，或者可以在格式化图像信号之前将调制乘法因子乘以数字样本。或者或另外，信号处理器122可以调制图像的颜色、应用于图像数据的滤色器、图像的对比度或其他图像特性。当显示时，该图像处理导致显示的图像具有其显示的特性，例如亮度、强度和/或颜色，这为接收调制的图像的条形码读取器模拟该条形码。
由图像传感器控制器122和图像处理器124施加到图像信号的调制可以由应用程序106和设备处理器108控制，以便模拟特定的选定的条形码。
如本文所述，控制处理器108不直接控制由显示系统104显示的信息，以便产生光模拟的条形码，而是控制图像捕获系统102内的参数，例如亮度、对比度、颜色等，以产生光模拟的条形码。例如，通过图像捕获系统102内的专用硬件、连接到图像捕获系统102的硬件设备、通过设备100内的软件操纵图像传感器的亮度级别、或通过图像捕获系统102内的软件本身，传感器可以被引导以调制其亮度级别或其他特性，使得条形码信息可以从便携式设备100传送到条形码扫描设备。
如结合图4所述，图像处理器124位于图像传感器120和显示系统104之间的信号路径中。在这种情况下，图像处理器124优选地能够在显示被操纵的图像时实时地直接操纵、存储和分析图像。然而，如果图像处理器124缺少计算带宽，则不需要实时地进行调制。因此，可替代地，图像数据可以被存储到存储器110或126中，并且由图像处理器124逐帧地处理，然后流式传输到显示屏幕以实现条形码模拟所需的调制。或者或另外，所得到的调制的图像数据可以返回到存储器110或126，并在稍后的时间显示
图5示出了根据本发明的实施例的其中可以调制显示图像的便携式电子设备的示意性框图。图5所示的设备可以与图1和图3所示的设备相同，其中具有如下差异。如图5所示，通过调制设备130提供图像传感器120和显示屏幕128之间的附加路径。该路径是通过图像处理器124的信号路径的补充或替代。调制设备130可以由诸如复杂可编程逻辑器件(CPLD)、定制IC或连接到图像传感器120并被配置为调制诸如亮度或颜色级别的图像特性的其它专用处理资源之类的硬件来实现。如图5所示，可以将调制设备130设计或改造成图像传感器120和显示屏幕128之间的数据路径。然后，设备130可以实时地直接操纵数据流，例如，以转置颜色，使得通过在显示条形码扫描器敏感的颜色和条形码扫描器不敏感的颜色之间交替来实现调制。设备130还可以在实时图像和纯色(solid color)(例如，黑色、白色、红色、绿色等)之间或在不同纯色之间来回切换。该切换根据特定的条形码进行调制，以将条形码数据传送到扫描器。然后，一旦条形码模拟完成，显示可以返回到实时图像或某些其他图像或关闭。虽然红色、绿色和蓝色(RGB)数据流可用于表示图像数据，但其他格式、包括但不限于YUV、分量、复合、颜色映射、S-VIDEO或不同像素高度的HDMI数据流、宽度和颜色深度可以以类似的方式操纵。
通过采用调制设备130，即使图像处理器124缺少用于进行实时调制的计算带宽，也可以实时地进行调制。替代地，调制设备130可以被配置为调制已存储的图像或视频的特性，而不是实时地调制。
通常，图像传感器系统102和图像处理器124或系统处理器108之间、和/或显示屏幕128和系统的其它元件之间存在连接器。这些连接器提供对用于将图像调制硬件130改装成现有设备的图像信号的访问。
具有2D成像系统的许多移动设备能够扫描和解释2D条形码，包括但不限于来自MicrosoftTM的高容量颜色条形码(HCCB)、3-DI、ArrayTag、Aztec码、小Aztec码(smallAztec code)、Codablock、码1、码16K，码49、ColorCode、紧致矩阵码(Compact MatrixCode)、CP码、CyberCode、d-touch、DataGlyphs、DataMatrix、Datastrip码、点码(Dot Code)A、EZCode、格子矩阵码(Grid Matrix Code)、HueCode、INTACTA码、JAGTAG、MaxiCode、mCode、MiniCode、MicroPDF417、MMCC、任天堂电子阅读器#点码、Optar、PaperDisk、PDF417、PDMark、QR码、QuickMark码、SmartCode、雪花码(Snowflake Code)、SPARQCode、SuperCode、Trillcode、UltraCode、UnisCode、Vericode、VSCode和WaterCode。然而，这些2D编码技术都不能由1D条形码扫描器来解释。
图6示出了根据本发明的实施例的便携式电子设备的示意性框图，其中2D条形码可被转换为1D光模拟的条形码。在图6中，以常规方式解释由成像系统扫描的2D条形码信息，随后将其转换为1D格式信息，然后调制显示屏幕亮度以与1D扫描器兼容的格式传送2D信息。正被扫描的2D条形码也可以同时显示在设备的显示屏幕上。
更具体地，如图6所示，2D条形码150或其他多维条形码被图像传感器152捕获。然后，处理器154可以解释2D条形码并将2D条形码转换为1D维码。调制控制器156然后可以根据1D条形码操纵实时图像(其可以是2D条形码的图像)，从而通过调制由显示器158发出的光特性来模拟1D条形码。2D条形码或1D条形码、或两者都可以存储在存储器160中。如本文所述，调制图像也可以被存储在存储器160中，使得其可以被检索并显示为光模拟的条形码。将多维条形码转换为一维条形码的方法在Sellers等人的美国专利公开号2014/0156376中公开，其全部内容通过引用并入本文。
如本文所述，通过调制实时图像的一个或多个光特性并且具体地调制图像捕获系统102(图1)内的传感器图像信号来生成模拟的条形码。可选地，显示系统104(图2)的一个或多个特征也可以被调制。例如，还可以调制显示器背光的调制以模拟条形码。在这种情况下，显示系统104中发生的调制优选地与在图像捕获系统内执行的调制同步，以避免调制的信号相互抵消。
包括其在本文中阐述的应用和优点的本发明的描述是说明性的，并不意图限制在权利要求中阐述的本发明的范围。本文公开的实施例的变型和修改是可能的，并且在研究该专利文献时，本领域普通技术人员将理解实施例的各种元件的实际替代方案和等同物。除非另有明确说明，否则本文给出的任何具体值是说明性的，并且可以根据需要而变化。在阐述各种定时的情况下，这些定时可能不是精确的，除非另有明确说明，而是可以根据本领域公知的电路布局，信号线阻抗和其他实际设计因素而变化。对指示范围的各个值的引用包括该范围内的所有值。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本文公开的实施例的这些和其它变化和修改进行，包括实施例的各种元件的替代方案和等同物。
Claims (21)
1.一种调制条形码模拟的显示图像的方法，包括以下步骤：
将条形码信息接收到便携式设备中，所述便携式设备包括图像捕获系统，所述图像捕获系统包括被配置为将光转换成离散信号的图像传感器，且所述图像捕获系统具有被配置为控制所述图像传感器的图像传感器控制器，且所述图像捕获系统具有被配置为将离散信号转换成格式化图像数据的图像处理器，并且所述便携式设备具有显示系统，所述显示系统具有被配置为显示所述格式化图像数据的显示屏幕；以及
使用所述条形码信息来操纵所述图像捕获系统，使得所述显示屏幕显示光模拟的条形码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用所述条形码信息来操纵所述图像捕获系统调制由所述显示屏幕显示的图像的亮度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用所述条形码信息来操纵所述图像捕获系统调制由所述显示屏幕显示的图像的颜色。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用所述条形码信息来操纵所述图像捕获系统包括操纵提供给光传感器阵列的信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用所述条形码信息来操纵所述图像捕获系统包括操纵由光传感器阵列产生的图像信号。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述显示屏幕上显示调制后的图像数据之前存储所述调制后的图像数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示屏幕在由所述图像捕获系统捕获所述图像的同时实时地显示光模拟的条形码。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述条形码信息来操纵显示系统。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用所述条形码信息来操纵所述图像捕获系统由插入在所述图像传感器和所述显示系统之间的调制设备执行。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的条形码信息代表多维条形码，并且还包括在所述使用所述条形码信息以操纵所述图像捕获系统之前将所述多维条形码转换为一维条形码。
11.一种用于调制显示图像用于条形码模拟的系统，包括：
图像捕获系统，所述图像捕获系统被包括在便携式设备中并具有被配置为将光转换为离散信号的图像传感器，并且所述图像捕获系统具有被配置为控制所述图像传感器的参数的图像传感器控制器，并且所述图像捕获系统具有被配置为将离散信号转换成格式化图像数据的图像处理器；以及
被包括在所述便携式设备中的显示系统，所述显示系统具有被配置为显示所述格式化的图像数据的显示屏幕，其中所述系统被配置为操纵所述图像捕获系统，使得所述显示屏幕显示光模拟的条形码。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像捕获系统被操纵以调制由所述显示屏幕显示的图像的亮度。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像捕获系统被操纵以调制由所述显示屏幕显示的图像的颜色。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像捕获系统被操纵以调制提供给光传感器阵列的信号。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像捕获系统被操纵以调制由光传感器阵列产生的图像信号。
16.根据权利要求11所述的系统，还包括耦合到所述图像捕获系统的存储器，其中所述存储器被配置为在显示所述光模拟的条形码之前存储所述格式化的图像数据。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述显示屏幕在由所述图像捕获系统捕获图像的同时实时地显示光模拟的条形码。
18.根据权利要求10所述的系统，其中，所述显示系统还包括显示控制器，被配置为接收所述格式化的图像数据以在所述显示屏幕上显示，并且其中所述显示控制器被配置为控制所述显示屏幕的参数。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述条形码信息由所述显示控制器用于操纵显示系统。
20.根据权利要求11所述的系统，还包括插入在所述图像传感器和所述显示系统之间的调制设备，其中所述条形码信息由所述调制设备用于操纵所述图像捕获系统，使得所述显示屏幕显示光模拟的条形码。
21.根据权利要求11所述的系统，其中，所接收的条形码信息代表多维条形码，并且其中所述多维条形码在操纵所述图像捕获系统之前被转换为一维条形码，使得所述显示屏幕显示光模拟的条形码。
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