CN108390423A - 用于多模式焊接型电力供应器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开焊接型电源的设备和方法，包含：焊接型电源，连接到多模式电力输出电路；控制器，用于从焊接型电源接收输入并将控制信号输出到多模式电力输出电路。控制器被配置成识别多模式电力输出处的负载对应于焊接模式还是电池充电模式。控制器还被配置成控制多模式电力输出电路以基于所识别的焊接模式或电池充电模式中的一个模式而调节来自焊接型电源的电力。

Description

用于多模式焊接型电力供应器的方法和设备
技术领域
本申请公开一种用于多模式焊接型电力供应器的方法和设备。
背景技术
常规焊接型电力供应器提供有限的输出。在一些状况下，焊接型电力供应器已用于将电力提供到各种工具，例如，焊接型焊炬、等离子体切割机等。电池供电装置的使用的增加使得能够在工作环境中方便地且有效地对这些装置充电。然而，常规焊接型电力供应器在提供焊接型电力方面受到限制(例如，处于可能损坏可再充电电池的电平)。
发明内容
公开在焊接模式或电池充电模式中的一个模式中操作的焊接型电源的设备和方法，实质上如附图中的至少一幅所图示以及结合附图中的至少一幅所描述，如权利要求书中更全面地阐述的那样。
附图说明
图1是根据本公开的方面的实例焊接型电力供应器的框图。
图2是根据本公开的方面的另一实例焊接型电力供应器的框图。
图3是根据本公开的方面的又一实例焊接型电力供应器的框图。
图4图示根据本公开的方面的操作焊接型电力供应器的实例方法。
附图未必按比例绘制。适当时，类似或相同附图标记用于表示类似或相同部件。
具体实施方式
公开了被配置成在焊接模式中、在电池充电模式中或在焊接模式与电池充电模式两者中操作的多模式焊接型电力供应器的实例以及实施多模式焊接型电力供应器的实例方法。多模式焊接型电力供应器被配置成检测一个或更多个输出处的负载，确定所述输出处的负载的模式和/或类型并基于所确定的负载的模式和/或类型而在焊接模式或电池模式中的一个模式中操作。
在实例中，单个输出可适用于多个装置，例如，焊接型焊炬或可再充电电池。多模式电力输出电路可将装置连接到控制器，其中控制器被配置成检测所述输出处的操作模式(例如，装置的电力需求)。这可通过如下方式来实现：将测试信号传输到装置；以及接收指示装置的操作模式和/或类型的反馈信号，其中所述装置的操作模式与类型两者均表示装置的电力需求。基于所述确定结果，多模式焊接型电力供应器可在一种或更多种模式中操作以提供适用于所述装置的电力电平。
因此，电力供应器可在焊接模式中将焊接型电力提供到所确定的焊接型焊炬(例如，MIG、TIG、GMAW、FCAW、等离子体切割机等)并为电池充电模式提供电池电平电力。
作为附加或替代，控制器可周期性地传输测试信号以不断地监视所述输出处的负载(例如，以确定可再充电电池何时充满电)。
在一些实例中，两个或更多个输出可同时适用于多个装置。以类似方式，控制器可将测试信号传输到每一输出，并确定装置是否连接、每一装置正在什么模式中操作、每一装置是什么类型以及每一装置有什么电力需求。因此，控制器可基于所述确定结果来调节每一输出处的电力。例如，基于每一输出处的所确定的模式，一个输出可对电池再充电，而第二输出可将焊接型电力提供到焊接型焊炬，等等。
如本文所使用，术语“焊接型电力”表示适用于焊接、等离子体切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)的电力。如本文所使用，术语“焊接型电力供应器”表示能够在电力被施加到其中时供应焊接、等离子体切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)电力的任何装置，包含(但不限于)逆变器、转换器、谐振式电力供应器、准谐振式电力供应器等以及与其相关联的控制电路和其它附属电路。
如本文所使用，“电路”包含任何模拟和/或数字部件、电力和/或控制元件，例如，微处理器、数字信号处理器(DSP)、软件等、离散的和/或集成的部件，或上述要素的部分和/或组合。
所公开的实例焊接型电力供应器包含：焊接型电源，连接到多模式电力输出电路；控制器，用于从焊接型电源接收输入并将控制信号输出到多模式电力输出电路。控制器被配置成识别多模式电力输出处的负载对应于焊接模式还是电池充电模式。控制器还被配置成控制多模式电力输出电路以基于所识别的焊接模式或电池充电模式中的一个模式而调节来自焊接型电源的电力。
在一些实例中，控制器被配置成在焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制多模式电力输出电路并在电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制多模式电力输出电路，第一电流-电压曲线不同于第二电流-电压曲线。
在所公开的实例中，控制器被配置成在电池充电模式中将测试信号传输到负载；响应于测试信号而监视反馈信号；并且基于反馈信号的参数而确定子模式。在一些实例中，控制器被配置成基于所确定的子模式而在电池充电模式中控制多模式电力输出电路，所述子模式包含正常充电模式、涓电流充电模式、快速充电模式或高电流模式中的一个模式。在一些实例中，反馈信号包含电池参数，其中电池参数包括温度、电阻、电流和电压中的一个。在一些实例中，控制器被进一步配置成基于所确定的子模式而将电池电力提供到负载；在所确定的子模式中将测试信号周期性地传输到负载；响应于测试信号而监视反馈信号；并且基于反馈信号的参数而确定子模式的改变。
在一些实例中，多模式电力输出电路包括将从焊接型电源输出的电力转换为焊接型电力的开关调节器。在一些实例中，至少一个开关连接到控制器以选择焊接型电力供应器的模式和电力输出电平中的一个。在一些实例中，用户接口提供电力供应器的操作的选项的列表，所述列表包含焊接型电力供应器的模式和电力输出电平。在一些实例中，焊接型电源是市电、发动机驱动的发电机或蓄能装置中的至少一个。在一些实例中，总线连接到焊接型电源、蓄能装置和多模式电力输出电路。在一些实例中，焊接型电源将焊接型电力提供到焊接型焊炬。
在所公开的实例中，一种焊接型电力供应器包含：焊接型电源，连接到第一多模式电力输出电路和第二多模式电力输出电路。控制器具有与焊接型电源以及第一多模式电力输出电路和第二多模式电力输出电路中的每一个电连通的输入。控制器被配置成：识别第一多模式电力输出电路处的第一负载对应于焊接模式还是电池模式；识别第二多模式电力输出电路处的第二负载对应于焊接模式还是电池模式；并且控制第一多模式电力输出电路和第二多模式电力输出电路以基于所识别的焊接模式或电池模式中的一个模式而调节来自焊接型电源的电力。
在一些实例中，第一负载对应于焊接模式，并且第二负载对应于电池充电模式。在一些实例中，控制器被进一步配置成：基于第一电流-电压曲线而控制第一多模式电力输出电路；并且基于第二电流-电压曲线而控制第二多模式电力输出电路。在一些实例中，控制器被进一步配置成在焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制第一多模式电力输出电路与第二多模式电力输出电路两者。在一些实例中，控制器被进一步配置成在电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制第一多模式电力输出电路与第二多模式电力输出电路两者。
在一些实例中，第三多模式电力输出电路连接到焊接型电源并连接到控制器。控制器被配置成：识别第一多模式电力输出电路处的第三负载对应于焊接模式还是电池模式；并且控制第三多模式电力输出电路以基于所识别的焊接模式或电池模式中的一个模式而调节来自焊接型电源的电力。
在其它实例中，公开一种操作焊接型电力供应器的方法。所述方法包含：识别多模式电力输出电路处的负载对应于焊接模式还是电池模式；以及基于所识别的焊接模式或电池充电模式中的一个模式而调节来自焊接型电源的电力。
在一些实例中，控制器在焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制多模式电力输出电路，并且在电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制多模式电力输出电路，其中第一电流-电压曲线不同于第二电流-电压曲线。
图1是多模式焊接型电力供应器100的框图。实例电力供应器100包含焊接型电源102、控制器104和多模式电力输出106。在实例中，图1的控制器104可被配置为处理器或微控制器，例如，可编程逻辑电路、芯片上的系统、可编程逻辑器件和/或任何其它类型的逻辑电路。多模式电力输出106可被实施为使用功率半导体、机电装置和/或任何其它类型和/或组合的开关装置的电路。例如，多模式电力输出106可在负载108与控制器104和/或电源102之间传送电力和/或信息。
在图1的实例中，电力供应器100、电源102、控制器104和多模式电力输出106中的每一个例如通过电气总线和/或一根或更多根电缆而连接。多模式电力输出106为电力供应器100提供端口或端子以将电力提供到负载108。在实例中，多模式电力输出106针对特定类型的连接(例如，焊接型焊炬电缆)而配置，而在其它实例中，多模式电力输出106可被改型以接受多种类型的连接器。在此实例中，多模式电力输出106可配置有多个连接输出和/或一个或更多个适配器，以适用于各种负载108(例如，焊接型焊炬、可再充电电池、120伏电线等)。
控制器104与多模式电力输出106通信，以例如将测试信号传输到负载108并接收反馈信号，其中反馈信号指示与负载108相关联的一个或更多个参数，例如，负载108的模式、类型和/或电力需求。控制器104与焊接型电源102通信以控制提供到多模式电力输出106的电力的类型和量，和/或从焊接型电源102接收数据。
在确定负载108的模式之后，控制器104控制电源102以在一种或更多种模式(例如，焊接型模式或电池充电模式)中操作，以提供适用于所述装置的电力电平。因此，控制器104可控制焊接型电源102以基于所确定的模式针对负载108来选择性地调节电力并将电力输出到多模式电力输出电路106。
控制器104选择性地控制多模式电力输出106以例如基于负载108是焊接型焊炬这一确定结果而输出焊接型电力。在另一实例中，控制器104基于装置(例如，负载108)在电池充电模式中操作这一确定结果，通过控制焊接型电源102以调节并输出适用于所连接的可再充电电池的电力来实现所述电池的充电。
额外和/或替代的参数可提供负载108的信息。例如，反馈信号可提供数据，该数据表示负载108是特定焊接型焊炬。反馈信号也可指示负载108是被设计和/或被授权用于电力供应器100的可识别类型的可再充电电池。特定电池的所识别的参数可例如包含电池的型号(例如，预定义的类型或型号)、负载108的电量状态、负载108的标称电压(例如，在蓄能装置被充电到满容量时的输出电压)和/或可在反馈信号中识别的任何其它参数。控制器104基于所识别的参数来控制多模式电力输出106。
通过与多模式电力输出106和负载108通信，控制器104根据所确定的模式基于一个或更多个电流-电压曲线来控制焊接型电源102。在实例中，表示焊接模式的第一电流-电压曲线由焊接型电源102响应于负载108是焊接型焊炬这一确定结果来提供。此外，表示电池模式的第二电流-电压曲线是响应于负载108是需要充电的电池这一确定结果来提供。
根据所确定的模式将电力提供到负载108可由控制器104自动地驱动(例如，响应于反馈信号)。在实例中，负载108的存在与否和/或输出106处的负载108的改变会通过控制器104产生自动响应以针对不同或所修改的负载108而调节来自焊接型电源102的电力。在一些实例中，接口(例如，开关、计算机输入装置等)为电力供应器的操作员提供选择选项。例如，列表可以是可手动地或通过其它方式选择的模式和电力输出电平。
例如，控制器104可进一步基于所接收的反馈信号的参数来确定子模式。在一些实例中，当在电池充电模式中操作时，反馈信号的参数(例如，温度、电阻、电流、电压等)可向控制器104指示：根据子模式来提供电力是合适的(例如，正常充电模式、涓电流充电模式、快速充电模式、高电流模式等)。
在一些实例中，控制器104周期性地和/或不断地传输测试信号和/或监视一个或更多个条件(例如，呈现于负载108处的来源于外部的电压)以基于反馈信号的参数来确定模式和/或子模式的改变。如果模式/子模式的改变被控制器104检测到，那么控制器104可控制电源102以例如通过表示一个或更多个子模式的额外电流-电压曲线来修改电力输出。
通过监视反馈信号，控制器104可检测充电操作的结束。响应于检测到充电操作的结束(例如，反馈信号指示电池充满电)，控制器104可命令焊接电源102结束对输出106提供电力和/或修改子模式(例如，从正常电池充电子模式改变为涓电流充电子模式)。以此方式，可根据负载108的电力需要的改变(例如，随着电池变得充满电)来自动调整电力供应器100。
图2是另一实例焊接型电力供应器120的框图。图2的实例电力供应器120类似于图1的电力供应器100，不同之处在于第一和第二多模式电力输出126、128用于将电力提供到第一和第二负载130、132。在此实例中，控制器124可总体按照与图1的焊接型电力供应器100一致的方式来操作，如本文所述。作为附加和/或替代，控制器124可操作以使得焊接型电源122将电力提供到每一多模式电力输出126、128或将电力选择性地仅提供到多模式电力输出126、128中的一个。
在实例中，控制器124确定负载130、132正操作在相同模式中(例如，两个负载130、132都是焊接型焊炬)还是操作在不同模式中(例如，负载130是焊接型焊炬，负载132是可再充电电池，或负载130、132中的一个没有连接到装置)。如总体参照图1所述，控制器124将测试信号传输到两个负载130、132。基于来自每一负载130、132的反馈信号，控制器124确定每一负载130、132的模式并调节来自焊接型电源122的电力以将电力提供到每一多模式电力输出126、128或将电力选择性地提供到多模式电力输出126、128的子集。虽然图2图示两个输出126、128，但可类似地使用三个或更多个多模式电力输出(例如，参见图3)。
在图3所图示的实例中，焊接型电力供应器150包含焊接型电源152、控制器154以及第一、第二和第三多模式电力输出156、158、160。每一多模式电力输出156、158、160分别对应于第一、第二和第三负载162、164、166。在此实例中，控制器154可总体按照分别与图1和图2的焊接型电力供应器100和120一致的方式来操作，如本文所述。作为附加和/或替代，控制器154可控制电源152以将电力提供到每一多模式电力输出156、158、160或将电力选择性地提供到多模式电力输出156、158、160(例如，负载162是焊接型焊炬，负载164是可再充电电池和/或负载166没有连接到装置)的子集。
在例如图3所示的一些实例中，电源152可包含蓄能装置168(例如，可再充电电池、电容器等)。蓄能装置168可集成在电源152内，可位于远处并通过电力电缆或其它方式来连接，和/或可从电源152移除。电源152可与蓄能装置168连接和/或断开连接，以使能量耗尽的蓄能装置168能够被替换为充满电的蓄能装置。
蓄能装置168可以是可再充电电池，其中电源152被配置成提供电力以对蓄能装置168再充电。例如，控制器154可包含与充电器控制输入电连通以控制蓄能装置168的充电的充电器控制输出。再充电可基于测试信号的传输以及指示蓄能装置168需要充电的反馈信号的接收而自动发生。此外，即使在没有发生焊接时，控制器104也可命令焊接电源102对蓄能装置168充电。作为附加和/或替代，可为用户提供开关以发起蓄能装置168的再充电。
例如在电源152没有连接到市电、发动机产生的电力或者不是通过市电、发动机产生的电力供电时，蓄能装置168可用于提供替代电源。蓄能装置168也可用于对电源152所提供的电力进行补充。在一些实例中，控制器154可控制电源152以将电力提供到第一负载162和/或第二负载164，而蓄能装置168将电力提供到第三负载166。根据所公开的实例，负载162、164、166中的每一个可提供相同量的电力(例如，每一个负载在焊接模式或电池再充电模式中操作)或不同量的电力。在此实例中，第一负载162可在焊接模式中操作，第二负载164可在电池再充电模式中操作，并且第三负载166可不提供电力(例如，其中第三负载166是充满电的电池或断开连接的焊接型工具)。
图4是图示操作多模式电力供应器(例如，图1到图3的多模式电力供应器100、120和150)的实例方法170的流程图。图4的方法170可由图1到图3的控制器102、122、152中的任意控制器通过执行非暂时性机器可读存储装置上所存储的机器可读指令来实施。在方框172中，控制器(例如，控制器102、122、152)识别负载(例如，负载108、130、132、162、164、166)是否连接到多模式电力输出电路(例如，多模式电力输出106、126、128、156、158、160)。在方框174中，控制器识别负载对应于焊接模式还是电池模式。在方框176中，控制器基于所识别的焊接模式或电池充电模式中的一个而调节来自焊接型电源(例如，焊接型电源102、122、152)的电力。在方框178中，控制器在焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制多模式电力输出电路。在方框180中，控制器在电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制多模式电力输出电路。
本发明的方法和系统可实现在硬件、软件和/或硬件与软件的组合中。实例实施方案包含专用集成电路和/或可编程控制电路。
如本文所利用，术语“电路”和“线路”表示物理电子部件(即，硬件)以及可配置硬件、由硬件执行和/或以其它方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用，例如，特定处理器和存储器可在执行第一一行或更多行代码时构成第一“电路”，并且可在执行第二一行或更多行代码时构成第二“电路”。如本文所利用，“和/或”意味由“和/或”连接的列表中的项目中的任何一个或更多个。作为实例，“x和/或y”意味三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任一元素。换句话说，“x和/或y”意味“x和y中的一个或两个”。作为另一实例，“x、y和/或z”意味七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任一元素。换句话说，“x、y和/或z”意味“x、y和z中的一个或更多个”。如本文所利用，术语“示范性”意味充当非限制性实例、例子或例证。如本文所利用，术语“例如”引述一个或更多个非限制性实例、例子或例证的列表。如本文所利用，只要电路包括对于执行功能来说必要的硬件和代码(如果需要的话)，电路便“可操作”以执行所述功能，而不管所述功能的执行是否被停用或是不启用(例如，通过用户可配置的设定、工厂微调等)。
虽然已参照某些实施方案来描述本发明的方法和/或系统，但本领域的技术人员应理解，可进行各种改变，并且可替代等同物，而不偏离本发明的方法和/或系统的范围。例如，可组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改所公开的实例的方框和/或部件。此外，可进行许多修改以使特定情形或材料适应于本公开的教示，而不偏离本公开的范围。因此，本发明的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方案。实际上，本发明的方法和/或系统将包含落入随附权利要求书的范围内的所有实施方案，无论是在字面上还是根据等同原则都是如此。

Claims (23)

1.一种焊接型电力供应器，包括：
焊接型电源，连接到多模式电力输出电路；以及
控制器，用于从所述焊接型电源接收输入并将控制信号输出到所述多模式电力输出电路，所述控制器被配置成：
识别所述多模式电力输出处的负载对应于焊接模式还是电池充电模式；并且
控制所述多模式电力输出电路以基于所述识别的所述焊接模式或所述电池充电模式中的一个模式而调节来自所述焊接型电源的电力。
2.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，所述控制器被进一步配置成在所述焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制所述多模式电力输出电路并在所述电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制所述多模式电力输出电路，所述第一电流-电压曲线不同于所述第二电流-电压曲线。
3.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中所述控制器被进一步配置成：
在所述电池充电模式中将测试信号传输到所述负载；
响应于所述测试信号而监视反馈信号；并且
基于所述反馈信号的参数而确定子模式。
4.根据权利要求3所述的焊接型电力供应器，所述控制器被进一步配置成基于所述所确定的子模式而在所述电池充电模式中控制所述多模式电力输出电路，所述子模式包含正常充电模式、涓电流充电模式、快速充电模式或高电流模式中的一个。
5.根据权利要求3所述的焊接型电力供应器，其中所述反馈信号包含电池参数，所述电池参数包括温度、电阻、电流和电压中的一个。
6.根据权利要求3所述的焊接型电力供应器，其中所述控制器被进一步配置成：
基于所述所确定的子模式而将电池电力提供到所述负载；
在所述所确定的子模式中将所述测试信号周期性地传输到所述负载；
响应于所述测试信号而监视所述反馈信号；并且
基于所述反馈信号的参数而确定所述子模式的改变。
7.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中所述多模式电力输出电路包括将从所述焊接型电源输出的电力转换为焊接型电力的开关调节器。
8.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，包括至少一个开关，所述至少一个开关连接到所述控制器以选择所述焊接型电力供应器的所述模式和电力输出电平中的一个。
9.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，包括提供所述电力供应器的操作选项的列表的用户接口，所述列表包含所述焊接型电力供应器的模式和电力输出电平。
10.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中所述焊接型电源是市电、发动机驱动的发电机或蓄能装置中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的焊接型电力供应器，还包括连接到所述焊接型电源、所述蓄能装置和所述多模式电力输出电路的总线。
12.根据权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中所述焊接型电源将焊接型电力提供到焊接型焊炬。
13.一种焊接型电力供应器，包括：
焊接型电源，连接到第一多模式电力输出电路和第二多模式电力输出电路；以及
控制器，具有与所述焊接型电源以及所述第一多模式电力输出电路和所述第二多模式电力输出电路中的每一个输出电路电连通的输入，所述控制器被配置成：
识别所述第一多模式电力输出电路处的第一负载对应于焊接模式还是电池模式；
识别所述第二多模式电力输出电路处的第二负载对应于所述焊接模式还是所述电池模式；并且
控制所述第一多模式电力输出电路和所述第二多模式电力输出电路以基于所识别的所述焊接模式或所述电池模式中的一个模式而调节来自所述焊接型电源的电力。
14.根据权利要求13所述的焊接型电力供应器，其中所述第一负载对应于所述焊接模式，并且所述第二负载对应于所述电池充电模式。
15.根据权利要求14所述的焊接型电力供应器，所述控制器被进一步配置成：
基于第一电流-电压曲线而控制所述第一多模式电力输出电路；并且
基于第二电流-电压曲线而控制所述第二多模式电力输出电路。
16.根据权利要求13所述的焊接型电力供应器，所述控制器被进一步配置成在所述焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制所述第一多模式电力输出电路与所述第二多模式电力输出电路两者。
17.根据权利要求13所述的焊接型电力供应器，所述控制器被进一步配置成在电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制所述第一多模式电力输出电路与所述第二多模式电力输出电路两者。
18.根据权利要求13所述的焊接型电力供应器，还包括连接到所述焊接型电源并连接到所述控制器的第三多模式电力输出电路，所述控制器被配置成：
识别所述第一多模式电力输出电路处的第三负载对应于焊接模式还是电池模式；并且
控制所述第三多模式电力输出电路以基于所述识别的所述焊接模式或所述电池模式中的一个模式而调节来自所述焊接型电源的所述电力。
19.一种操作焊接型电力供应器的方法，包括：
通过控制器识别多模式电力输出电路处的负载对应于焊接模式还是电池模式；以及
通过所述控制器基于所述识别的所述焊接模式或所述电池充电模式中的一个模式而调节来自焊接型电源的电力。
20.根据权利要求19所述的操作焊接型电力供应器的方法，还包括：
通过所述控制器在所述焊接模式中基于第一电流-电压曲线而控制所述多模式电力输出电路；以及
通过所述控制器在所述电池充电模式中基于第二电流-电压曲线而控制所述多模式电力输出电路，所述第一电流-电压曲线不同于所述第二电流-电压曲线。
21.一种电力供应器，包括权利要求1-12中的任意一个技术特征或者技术特征的任意组合。
22.一种电力供应器，包括权利要求13-18中的任意一个技术特征或者技术特征的任意组合。
23.一种方法，包括权利要求19-20中的任意一个技术特征或者技术特征的任意组合。
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