CN112079555A - 3d玻璃成型模具及3d玻璃成型系统 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种3D玻璃成型模具及3D玻璃成型系统，包括：上模装置和下模装置；所述上模装置上设置有凸出的型芯，所述下模装置上设置有向内凹陷的型腔，所述型芯和所述型腔用于配合形成容置成型玻璃的容置空间，所述下模装置上还设置有抽气槽，所述抽气槽位于所述型腔的下方并与真空发生装置连接。本公开提供了一种3D玻璃成型模具及3D玻璃成型系统，可加工繁杂曲面，大大提高3D玻璃的尺寸设计空间。

Description

3D玻璃成型模具及3D玻璃成型系统

技术领域

本公开涉及玻璃加工技术领域，特别涉及一种3D玻璃成型模具及3D玻璃成型系统。

背景技术

随着手机、平板电脑等电子设备的推陈出新，市场对于覆盖于电子设备上的玻璃面板的要求也越来越高。其中，用于电子设备的玻璃面板包括2D玻璃、2.5D玻璃和3D玻璃，2D玻璃即普通的纯平面玻璃，没有任何弧形设计；2.5D玻璃则指的是中间是平面玻璃，边缘采用弧形设计的玻璃板，而3D玻璃指的是在中间还是边缘位置均采用弧形设计的玻璃板，3D玻璃具有轻薄、透明洁净、视觉效果佳的优点。玻璃后盖在整个电子设备上表面积占比越来越多，催生玻璃造型由普通的2D、2.5D玻璃向复杂的3D曲面玻璃发展，这也就对于加工玻璃面板的成型模具提出了越来越高的要求。

发明内容

本公开实施例提供了一种3D玻璃成型模具及3D玻璃成型系统，可加工繁杂曲面，大大提高3D玻璃的尺寸设计空间。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种3D玻璃成型模具，包括：上模装置和下模装置；

所述上模装置上设置有向外凸出的型芯，所述下模装置上设置有向内凹陷的型腔，所述型芯和所述型腔用于配合形成容置成型玻璃的容置空间，所述下模装置上还设置有抽气槽，所述抽气槽位于所述型腔的下方并与真空发生装置连接。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述型腔包括型腔主体和导向斜面，所述型腔主体用于容纳成型玻璃，所述导向斜面位于所述型腔主体的上方，用于将待成型玻璃导入所述型腔主体内。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述导向斜面与水平面的夹角为30°-80°。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述下模装置包括下模底板和位于所述下模底板上的下模凸台，所述下模凸台的中部向内凹陷形成所述型腔，所述抽气槽设置在位于所述型腔下方的下模底板上。

如上所述的3D玻璃成型模具，多个所述抽气槽均匀分布在所述型腔主体的下方。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述抽气槽对应位置处的所述型腔主体的壁厚为2mm-4mm。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述上模装置还包括上模凸台，所述上模凸台环绕设置在所述型芯的外侧，用于卡设在所述下模凸台的外侧。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述上模凸台与所述下模凸台的接触定位面与竖直面的夹角为1°-4°，且所述接触定位面向着所述型腔的方向倾斜。

如上所述的3D玻璃成型模具，所述3D玻璃成型模具为石墨模具。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的3D玻璃成型模具，采用热吸成型的原理，解决了相关技术中热压模具装置无法加工繁杂曲面的问题，可实现弯曲弧度小于3.5mm，深度超过3mm的3D玻璃的成型，提高了3D玻璃的尺寸设计空间。并且3D玻璃成型后内表面模印轻微，可有效缩短玻璃表面的抛光时间，提升生产效率。进一步地，该3D玻璃成型模具结构简单，容易操作，成型合格率高。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种3D玻璃成型系统，包括：真空发生装置、加热装置和如上所述的3D玻璃成型模具。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的3D玻璃成型系统，采用热吸成型的原理，解决了相关技术中热压模具装置无法加工繁杂曲面的问题，可实现弯曲弧度小于3.5mm，深度超过3mm的3D玻璃的成型，提高了3D玻璃的尺寸设计空间。并且3D玻璃成型后内表面模印轻微，可有效缩短玻璃表面的抛光时间，提升生产效率。进一步地，该3D玻璃成型系统结构简单，容易操作，成型合格率高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的截面结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的使用状态时的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的爆炸示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的局部结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的下模装置的截面结构示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的下模装置的立体结构示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的下模装置的另一角度的立体结构示意图；

图8是根据一示例性实施例示出的上模装置的截面结构示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的上模装置的立体结构示意图。

附图标记：

100-上模装置；

11-型芯；

12-上模凸台；

200-下模装置；

21-型腔；

211-型腔主体；

212-导向斜面；

22-抽气槽；

23-下模底板；

24-下模凸台。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

需要说明的是，模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。模具具有特定的轮廓或内墙形状，模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合，分开时取出制件，合拢时配料注入模具型腔成型。

相关技术中，曲面玻璃成型时多采用热压型模具，加工时将玻璃片放在热压模具内，通过加热并施加压力，使玻璃在软化状态下按照模具的尺寸压铸成型。

由于上述模压式工艺是中心加压设计，容易造成周边受力不均匀，因此无法加工繁杂曲面，其最小成型弧度为3.5毫米，最大弯曲深度为3毫米，大大限制了曲面玻璃的尺寸设计空间。

实施例一

图1是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的截面结构示意图，图2是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的使用状态时的结构示意图，图3是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的爆炸示意图，参考图1-图3所示，本公开实施例提供一种3D玻璃成型模具，包括：上模装置100和下模装置200；上模装置100上设置有向外凸出的型芯11，下模装置200上设置有向内凹陷的型腔21，型芯11和型腔21用于配合形成容置成型玻璃的容置空间，下模装置200上还设置有抽气槽22，抽气槽22位于型腔21的下方并与真空发生装置连接。

其中，上模装置100盖设在下模装置200的上方，型芯11和型腔21配合后形成容置空间，容置空间的形状和成型玻璃的形状一致，容置空间的高度与成型玻璃的厚度相同。抽气槽22设置在型腔21的下方，真空发生装置开启时，通过抽气槽22进行真空抽气，型腔21受到吸力，从而使得型腔21内的待成型玻璃变形并贴合在型腔21的内表面上，以便形成3D玻璃制品。

具体地，型腔21和型芯11的具体尺寸根据需要制取的3D玻璃制品的尺寸来设计，型腔21和型芯11的长度、宽度、弧度等尺寸相匹配，以保证两者完全配合。且上模装置100和下模装置200的尺寸设计应满足，当上模装置100盖设在下模装置200的上方时，型腔21和型芯11之间形成的容置空间的大小与需要制取的3D玻璃制品的大小相同。

可选地，本实施例提供的3D玻璃成型模具可适用于厚度在0.5mm-3mm之间的玻璃成型，且可实现弯曲弧度小于3.5mm，深度超过3mm的3D玻璃的成型。其中，3D玻璃成型后，型芯11的表面与3D玻璃制品的允许间隙大小为0.1mm-0.2mm。

相关技术中应用于3D玻璃成型的模具的成型方法是在将待成型玻璃加热到变形点温度后，利用上模装置和下模装置挤压待成型玻璃，使待成型玻璃变形进而形成3D玻璃。中心加压容易造成周边受力不均匀，因此无法加工繁杂曲面，无法满足3D玻璃更高的成型弧度和弯曲深度的设计要求。且上模装置和下模装置需要承受较大的作用力，模具的表面缺陷会转移到成型玻璃的表面上，从而使得3D玻璃的表面模印深，影响3D玻璃的表面质量。

而本公开实施例提供的3D玻璃成型模具的使用原理是，加热软化的待成型玻璃在自身重力、上模装置100的压力和真空发生装置的抽气作用下，快速地发生变形，向下移动，直至贴合在下模装置200的型腔21的内表面上，以便形成3D玻璃制品。

采用上述模具进行热吸成型时，由于待成型玻璃主要是在气体压力和自身重力的作用下变形的，待成型玻璃各处受力均匀，不会造成曲面玻璃破裂、损坏等情况，可适用于对成型弧度和弯曲深度要求升高的3D玻璃的制作。且上模装置100和下模装置200不需要承受大的挤压力，极大的减少了待成型玻璃受到的压力，因此模具的型芯11和型腔21的表面缺陷不会转移到成型玻璃的表面上，从而可以极大地提高3D玻璃的表面质量。

本公开实施例提供的3D玻璃成型模具，采用热吸成型的原理，解决了相关技术中热压模具装置无法加工繁杂曲面的问题，可实现弯曲弧度小于3.5mm，深度超过3mm的3D玻璃的成型，提高了3D玻璃的尺寸设计空间。并且3D玻璃成型后内表面模印轻微，可有效缩短玻璃表面的抛光时间，提升生产效率。

图4是根据一示例性实施例示出的一种3D玻璃成型模具的局部结构示意图，图5是根据一示例性实施例示出的下模装置的截面结构示意图，图6是根据一示例性实施例示出的下模装置的立体结构示意图，图7是根据一示例性实施例示出的下模装置的另一角度的立体结构示意图，参考图4-图7所示，型腔21包括型腔主体211和导向斜面212，型腔主体211用于容纳成型玻璃，导向斜面212位于型腔主体211的上方，用于将待成型玻璃导入型腔主体211内。

型腔21用于放置待成型玻璃，且待成型玻璃在成型后贴合在型腔21的底部表面上。当3D成型玻璃模具使用时，放置在型腔21内的待成型玻璃一般为平板玻璃，平板玻璃在加热软化并受力的情况下，不断下滑，最终贴合到型腔21的底部表面，形成与型腔21的底部形状相同的3D玻璃。

3D玻璃的成型取决于型腔21的底部形状，可将型腔21的底部部分定义为型腔主体211，型腔主体211的内表面为光滑曲面，型腔主体211的形状及尺寸与成型的3D玻璃制品完全相同。型腔主体211的侧壁高度应略高于成型后玻璃的侧壁高度。

为了避免待成型玻璃在下滑的过程中与模具互相剐蹭发生损伤，可在型腔主体211的上方设置导向斜面212，导向斜面212具有一定的倾斜角，自上至下尺寸逐渐减小，可在待成型玻璃软化下落的过程中起到导向作用。

可选地，导向斜面212与水平面的夹角为30°-80°。导向斜面212与水平面的夹角应大于30度，水平夹角过小时，摩擦阻力大，待成型玻璃可能会卡设在导向斜面212上，导向斜面212对待成型玻璃无法起到导向作用。导向斜面212与水平面的夹角应小于80度，当导向斜面212夹角过大时，待成型玻璃与模具互相剐蹭发生损伤的可能性较高。因此，导向斜面212与水平面的夹角为30°-80°。可以理解地，导向斜面212为环形结构，以对待成型玻璃整体进行导向。

在一种可行的实施例中，下模装置200包括下模底板23和位于下模底板23上的下模凸台24，下模凸台24的中部向内凹陷形成型腔21，抽气槽22设置在位于型腔21下方的下模底板23上。

具体地，下模底板23和下模凸台24为一体成型。型腔21具有一定的深度，因此设置凸出下模底板23一定高度的下模凸台24，用于开设型腔21。型腔21的下放需要设置抽气槽22以提高排气性能。

同时，型腔21也需要具有一定的结构强度，以起到对玻璃的支撑作用，因此，不能为了提高透气性而将型腔21下方的下模底板23挖空。优选地，抽气槽22可以设置为多个，可在型腔21下方的下模底板23上开设适当数量和大小的多个抽气槽22，多个抽气槽22之间保留支撑结构。

多个抽气槽22均匀分布在型腔主体211的下方。待成型玻璃最终在型腔主体211的内表面贴合成型，因此抽气槽22仅需要设置在型腔主体211的对应位置处即可。为了保证型腔主体211的透气性和支撑性均匀，抽气槽22的数量可以适当增多，且多个抽气槽22应分布均匀。

型腔主体211为光滑曲面结构，因此不同位置处的抽气槽22的深度不同。抽气槽22的最大深度值为与成型后玻璃侧壁持平的位置，抽气槽22的最大深度位置处于成型后玻璃侧壁的高度差控制在-0.5mm-0之间。

本实施例中，抽气槽22对应位置处的型腔主体211的壁厚为2mm-4mm。抽气槽22对应位置处的型腔主体211的壁厚，决定着型腔主体211的透气性和支撑性。壁厚越大，透气性越差，支撑性越高；壁厚越小，透气性越高，支撑性越小。在实际使用中，应当根据型腔主体211的尺寸、材料以及待成型玻璃的重量等因素，综合考虑型腔主体211的透气性和支撑性，选择最佳的壁厚。优选地，抽气槽22对应位置处的型腔主体211的壁厚为3mm。

此外，下模凸台24在开设了型腔21和抽气槽22后，其侧壁起到主要的支撑作用，侧壁的壁厚可设置为4mm-6mm。优选地，侧壁的壁厚可设置为5mm。

图8是根据一示例性实施例示出的上模装置的截面结构示意图，图9是根据一示例性实施例示出的上模装置的立体结构示意图，参考图8-图9所示，上模装置100还包括上模凸台12，上模凸台12环绕设置在型芯11的外侧，用于卡设在下模凸台24的外侧。

为了保证上模装置100和下模装置200配合时位置不产生偏差，可以在上模装置100的外侧设置上模凸台12，上模凸台12与下模凸台24卡接，可以起到定位作用。上模凸台12设置在型芯11的外侧，且为环形结构，上模凸台12与型芯11之间形成安装环形槽，上模凸台12的内表面抵接在下模凸台24的外表面上，该安装环形槽与下模凸台24的顶面抵接。

进一步地，上模凸台12与下模凸台24的接触定位面与竖直面的夹角为1°-4°，且接触定位面向着型腔21的方向倾斜。为了便于将上模装置100安装在下模装置200上，以及将上模装置100从下模装置200上拆下，可以设置上模凸台12与下模凸台24的接触定位面具有一定的倾斜角度，倾斜方向为朝向型腔21的方向倾斜。优选地，上模凸台12与下模凸台24的接触定位面与竖直面的夹角为1.5°-3°。

在上述实施例的基础上，本实施例中，3D玻璃成型模具为石墨模具。

相关技术中应用于3D玻璃成型的模具可以是金属模具或者石墨模具，由于现有的成型方法是在将待成型玻璃加热到变形点温度后，利用上模装置和下模装置挤压待成型玻璃，使待成型玻璃变形进而形成3D玻璃。上模装置和下模装置需要承受较大的作用力，因此要求模具具有较高的结构强度。

而本公开实施例中，3D玻璃成型利用的是热吸成型的原理，通过真空发生装置抽气，使加热变形后的待成型玻璃在气体压力的作用下变形，因此使用的模具优选为气孔率较高的石墨模具。由于石墨模具具有气孔，真空发生装置通过抽气槽22抽气，整个型腔21的底部受到气体吸力，在气体吸力、自身重力和上模装置100的压力作用下，加热变形后的待成型玻璃紧贴型腔21的底部，进而形成3D玻璃。

采用上述模具进行热吸成型时，由于待成型玻璃主要是在气体压力和自身重力的作用下变形的，因此上模装置100和下模装置200不需要承受大的挤压力，极大的减少了待成型玻璃受到的压力，因此石墨模具的型芯11和型腔21的表面缺陷不会转移到成型玻璃的表面上，从而可以极大地提高3D玻璃的表面质量。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的3D玻璃成型模具，采用热吸成型的原理，解决了相关技术中热压模具装置无法加工繁杂曲面的问题，可实现弯曲弧度小于3.5mm，深度超过3mm的3D玻璃的成型，提高了3D玻璃的尺寸设计空间。并且3D玻璃成型后内表面模印轻微，可有效缩短玻璃表面的抛光时间，提升生产效率。进一步地，该3D玻璃成型模具结构简单，容易操作，成型合格率高。

实施例二

根据本公开实施例的第二方面，提供一种3D玻璃成型系统，包括：真空发生装置、加热装置和如上实施例所述的3D玻璃成型模具。

其中，所述3D玻璃成型模具，包括：上模装置100和下模装置200；上模装置100上设置有向外凸出的型芯11，下模装置200上设置有向内凹陷的型腔21，型芯11和型腔21用于配合形成容置成型玻璃的容置空间，型腔21的下方设置有抽气槽22，抽气槽22用于与真空发生装置连接。

具体地，加热装置可以为

本公开实施例提供的3D玻璃成型系统的使用原理是，加热装置对3D玻璃成型模具中的待成型玻璃进行加热，真空发生装置与抽气槽22连接，对型腔21施加作用力，加热软化的待成型玻璃在自身重力、上模装置100的压力和真空发生装置的抽气作用下，快速地发生变形，向下移动，直至贴合在下模装置200的型腔21的内表面上形成3D玻璃制品。

本公开实施例提供的3D玻璃成型系统的使用方法是，首先将待成型玻璃放置到3D玻璃成型模具内，然后开启加热装置对3D玻璃成型模具进行加热，在加热的之前、之后或同时，开启真空发生装置进行抽真空。当3D玻璃成型模具内的待成型玻璃板的温度上升到玻璃的变形点温度以上时，待成型玻璃在自身重力、上模装置100的压力和气体压力的作用下，快速地发生变形，向下移动，直至贴合在下模装置200的型腔12的内表面上，以便形成3D玻璃制品。

可以理解地，3D玻璃成型系统还应该包括冷却装置，以对热吸成型后的3D玻璃制品进行冷却定形，该冷却装置在本实施例中不做具体描述。

本公开实施例提供的3D玻璃成型系统，采用热吸成型的原理，解决了相关技术中热压模具装置无法加工繁杂曲面的问题，可实现弯曲弧度小于3.5mm，深度超过3mm的3D玻璃的成型，提高了3D玻璃的尺寸设计空间。并且3D玻璃成型后内表面模印轻微，可有效缩短玻璃表面的抛光时间，提升生产效率。进一步地，该3D玻璃成型系统结构简单，容易操作，成型合格率高。

在本公开的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种3D玻璃成型模具，其特征在于，包括：上模装置和下模装置；

所述上模装置上设置有凸出的型芯，所述下模装置上设置有向内凹陷的型腔，所述型芯和所述型腔用于配合形成容置成型玻璃的容置空间，所述下模装置上还设置有抽气槽，所述抽气槽位于所述型腔的下方并与真空发生装置连接。

2.根据权利要求1所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述型腔包括型腔主体和导向斜面，所述型腔主体用于容纳成型玻璃，所述导向斜面位于所述型腔主体的上方，用于将待成型玻璃导入所述型腔主体内。

3.根据权利要求2所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述导向斜面与水平面的夹角为30°-80°。

4.根据权利要求2所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述下模装置包括下模底板和位于所述下模底板上的下模凸台，所述下模凸台的中部向内凹陷形成所述型腔，所述抽气槽设置在位于所述型腔下方的下模底板上。

5.根据权利要求4所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，多个所述抽气槽均匀分布在所述型腔主体的下方。

6.根据权利要求5所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述抽气槽对应位置处的所述型腔主体的壁厚为2mm-4mm。

7.根据权利要求4所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述上模装置还包括上模凸台，所述上模凸台环绕设置在所述型芯的外侧，用于盖设在所述下模凸台的外侧。

8.根据权利要求7所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述上模凸台与所述下模凸台的接触定位面与竖直面的夹角为1°-4°，且所述接触定位面向着所述型腔的方向倾斜。

9.根据权利要求1所述的3D玻璃成型模具，其特征在于，所述3D玻璃成型模具为石墨模具。

10.一种3D玻璃成型系统，其特征在于，包括：真空发生装置、加热装置和如权利要求1-9任一项所述的3D玻璃成型模具。

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