CN216818638U - 天线装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种天线装置及移动终端，其中，该天线装置包括壳体、馈电枝节和至少一个背腔结构，其中，壳体的周向上设置有至少一条第一缝隙。至少一个背腔结构设置于壳体内部，背腔结构设置有反射腔，反射腔与第一缝隙位置相对，反射腔为弧形，且反射腔对应的圆周角大于或等于120°且小于180°。馈电枝节设置于反射腔，且与背腔结构的内壁电性相连。本申请中，弧形的背腔结构可以在大于或等于120°且小于180°的圆周角范围内通过壳体上的第一缝隙向外辐射电磁波，即该天线装置可以实现在圆周方向上的辐射，由此拓宽了辐射的范围，同时，该天线装置采用反射腔结合壳体上第一缝隙的结构形式，还能够有效避免反射腔的高次谐振对天线的影响。

Description

天线装置及移动终端

技术领域

本申请涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种天线装置及移动终端。

背景技术

随着无线通信技术的发展，尤其是随着4G技术的成熟和5G时代的来临，基站和终端等系统对天线的要求越来越严苛，不仅需要天线具有紧凑的结构以满足集成化的要求，还需要覆盖不断增加的通信频段。平面缝隙天线因其具有易于实现多频带/宽带特性和易于加工等优点而受到广泛的关注和研究。

现有缝隙天线的设计主要解决的是天线的带宽问题，对于方向图的控制上研究较少，造成天线的辐射方向单一，同时，现有为了增加带宽的天线设计会导致天线的体积变大，无法适用于只能提供有限空间的天线系统，甚至伴随有方向图畸变和增益的降低。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种天线装置及移动终端，以解决上述现有天线辐射方向单一，无法满足天线装置小型化的需求。

本申请提的第一方面供了一种天线装置，其中，包括：

壳体，所述壳体的周向上设置有至少一条第一缝隙；

至少一个背腔结构，至少一个所述背腔结构设置于所述壳体内部，所述背腔结构设置有反射腔，所述反射腔与所述第一缝隙位置相对，所述反射腔为弧形，且所述反射腔对应的圆周角大于或等于120°且小于180°；

馈电枝节，设置于所述反射腔，且与所述背腔结构的内壁电性相连。

本申请提供的天线装置，弧形的背腔结构可以在大于或等于120°且小于180°的圆周角范围内通过壳体上的第一缝隙向外辐射电磁波，即该天线装置可以实现在圆周方向上的辐射，由此拓宽了辐射的范围，同时，该天线装置采用反射腔结合壳体上第一缝隙的结构形式，还能够有效避免反射腔的高次谐振对天线的影响。

在一种可能的实现方式中，所述背腔结构包括主体、两个第一挡边和两个第二挡边，两个所述第一挡边分别连接于所述主体在延伸方向上的相对的两端，两个所述第二挡边分别连接于所述主体在垂直于所述主体延伸方向上的相对的两端，所述主体、两个所述第一挡边和两个所述第二挡边形成所述反射腔。其中，主体、两个第一挡边和两个第二挡边形成反射腔。该主体呈弧形，连接于主体的第一挡边也呈弧形，第二挡边可以为直线形，从而可以使反射腔整体形成为弧形腔体，进而实现在圆周方向上辐射，拓宽了辐射范围。

在一种可能的实现方式中，还包括至少一个谐振枝节，所述谐振枝节设置于所述反射腔，且与所述背腔结构的内壁电性相连，所述谐振枝节上设置有第二缝隙，所述第二缝隙与所述第一缝隙位置相对。该谐振枝节可以改变电流的方向，并结合背腔结构的布局，可以进一步实现该天线装置水平面方向图的全向覆盖。

在一种可能的实现方式中，所述谐振枝节包括第一导电部和第二导电部，所述第一导电部包括第一段和第二段，所述第一段的一端与所述第二段的一端垂直相连，所述第一段向所述第一缝隙延伸的方向延伸第一长度，所述第二段向垂直于所述第一缝隙延伸的方向延伸第二长度；所述第二导电部包括第三段和第四段，所述第三段的一端与所述第四段的一端垂直相连，所述第三段远离所述第四段的一端与所述第一段远离所述第二段的一端相连，且与所述背腔结构的内壁电性相连，所述第三段与所述第一段之间形成所述第二缝隙，所述第四段与所述第二段对称分布于所述第一缝隙的两侧。第一导电部和第二导电部之间形成的第二缝隙，可以使电磁波从第二缝隙辐射，加强了在天线水平面方向图的辐射性能。

在一种可能的实现方式中，所述谐振枝节设置有两个，且两个所述谐振枝节分别位于所述馈电枝节的两侧，所述馈电枝节在所述第一缝隙贯通的方向上与所述谐振枝节保持有距离。该两个谐振枝节可以使天线更好地实现水平极化。

在一种可能的实现方式中，还包括至少一个寄生枝节，所述寄生枝节设置于所述反射腔，且与所述背腔结构的内壁电性相连，所述寄生枝节上设置有接地点，所述寄生枝节通过所述接地点与所述壳体相连。该寄生枝节可以在保证模型高频波束宽度的同时也展宽了低频带宽。

在一种可能的实现方式中，所述寄生枝节设置有两个，两个所述寄生枝节对称分布于所述馈电枝节的两侧，且两个所述寄生枝节之间区域的所述背腔结构对应的圆周角为50°～110°。从而可以有效抑制高频电流。

在一种可能的实现方式中，所述背腔结构的数量为两个以上，两个以上所述背腔结构在所述壳体内的位置分布为圆环状。两个背腔结构可以形成为两个WIFI天线，采用两个WIFI天线的天线装置可以同时兼顾辐射效率和水平面方向图全向辐射的要求，同时，还可以兼顾到天线尺寸、带宽、隔离度、方向性等要求。

在一种可能的实现方式中，所述壳体和所述背腔结构的材料均为导电金属，以实现电流流动，进而实现辐射电磁波。

在一种可能的实现方式中，所述背腔结构的长度与所述第一缝隙的长度相等。从而可以使反射腔辐射的电磁波能够通过第一缝隙均匀辐射，实现水平方向辐射角度的最大化。

在一种可能的实现方式中，所述壳体为圆柱体、椭圆柱体、长方体、正方体或圆台。壳体的形状优选为圆柱体，在开设第一缝隙后，可以在第一缝隙的各处位置能够均匀辐射电磁波。

在一种可能的实现方式中，包括一个所述背腔结构的所述天线装置的覆盖频段为2.48-2.5GHz和5.02-5.96GHz。

在一种可能的实现方式中，包括两个所述背腔结构的所述天线装置的覆盖频段为2.32-2.55GHz和5.08-5.90GHz。其中，两个背腔结构形成的一种双WIFI天线结构，相对于仅具有一个背腔结构的天线装置而言，有效展宽了低频带宽。

本申请的第二方面还提供了一种移动终端，其中，包括金属外壳和本申请第一方面提供的天线装置，所述天线装置设置于所述金属外壳的内部。其中，该天线装置可以在保障辐射效率的同时实现全向辐射，能够应用于体积较小的终端设备中。

在一种可能的实现方式中，所述移动终端为音箱，所述音箱包括蓝牙天线，所述蓝牙天线设置于所述天线系统的壳体内，且与所述背腔结构保持有间距。

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的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请一种实施例提供的天线装置的爆炸图；

图2为本申请一种实施例提供的天线装置的组装图；

图3为本申请一种实施例提供的天线装置在装配状态下的透视图；

图4为本申请一种实施例提供的天线装置在音箱中应用的透视图；

图5为本申请一种实施例提供的天线装置与蓝牙天线的位置布局示意图；

图6为本申请一种实施例提供的天线装置的S11曲线图；

图7为本申请一种实施例提供的天线装置增益3D方向图；

图8为本申请一种实施例提供的天线装置电流分布示意图；

图9为本申请一种实施例提供的天线装置实际增益水平面合成方向图；

图10为本申请另一种实施例提供的天线装置的爆炸图；

图11为本申请另一种实施例提供的天线装置的透视图；

图12为本申请另一种实施例提供的天线装置实际增益水平面合成方向图；

图13为本申请另一种实施例提供的天线装置的S11曲线图；

图14为本申请另一种实施例提供的天线装置的电流分布示意图；

图15为本申请另一种实施例提供的天线装置的俯视图；

图16为图15中在馈电枝节和谐振枝节位置处的局部放大图；

图17为本申请另一种实施例提供的天线装置的侧视图；

图18为谐振枝节和馈电枝节位置布局示意图；

图19为馈电枝节和寄生枝节位置布局示意图；

图20为本申请另一种实施例提供的天线装置在加载寄生枝节后的电流分布示意图；

图21为本申请实施例提供的移动终端中由两个背腔结构形成的双WIFI天线和蓝牙天线的S参数曲线图。

附图标记：

1-壳体

11-第一缝隙

2-背腔结构

21-反射腔

22-第一挡边

23-第二挡边

24-主体

3-馈电枝节

4-谐振枝节

41-第一导电部

411-第一段

412-第二段

42-第二导电部

421-第三段

422-第四段

43-第二缝隙

5-寄生枝节

51-接地点

100-天线装置

200-移动终端

210-蓝牙天线

α-圆周角

β-圆周角。

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

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

现有天线的设计主要集中于解决天线的带宽问题，对于方向图的控制方面研究较少，大多数现有天线的辐射方向单一，若实现更多方向的辐射，则天线的结构设计较为复杂，同时也会造成天线的体积变大，不能适用于仅提供有限空间的天线系统，甚至伴随有方向图畸变和增益的降低。

例如对于小型音箱、智能灯具、智能音像播放器等小型便携式移动终端而言，其使用环境多种多样，且放置方式及方位并不固定，若其内部的天线辐射方向较为单一，则在背离天线辐射方向一侧的电磁波较弱，不便于手机、遥控器等内部天线接收，影响使用者的体验。此外，这种便携式的移动终端整体体积较小，内部空间有限，无法满足过大的天线系统的布局装配，而现有的天线难以同时实现展宽带宽和天线的多方向辐射。

为此，本申请实施例提供了一种天线装置100，如图1、图2、图3、图10、图11和图15所示，其包括壳体1、馈电枝节3和至少一个的背腔结构2。其中，壳体1的周向上设置有至少一条第一缝隙11。至少一个背腔结构2设置于壳体1内部，背腔结构2设置有反射腔21，反射腔21与第一缝隙11位置相对，反射腔21为弧形，且反射腔21对应的圆周角α大于或等于120°且小于180°。馈电枝节3设置于反射腔21，且与背腔结构2的内壁电性相连。

该反射腔21与壳体1之间的空气为作为介质，馈电枝节3可以对应于第一缝隙11的中间位置处，以为背腔结构2馈电。该背腔结构2整体可以为弧形，也可以是仅反射腔21为弧形，从而可以在大于或等于120°且小于180°的圆周角α范围内通过壳体1上的第一缝隙11向外辐射电磁波，即该天线装置100可以实现在圆周方向上的辐射，使背腔结构2上的电流路径发生弯曲，由此拓宽了辐射的范围，同时，该天线装置100采用反射腔21结合壳体1上第一缝隙11的结构形式，还能够有效避免反射腔21的高次谐振对天线的影响。

具体地，如图1所示，背腔结构2包括主体24、两个第一挡边22和两个第二挡边23，两个第一挡边22分别连接于主体24在延伸方向上的相对的两端，两个第二挡边23分别连接于主体24在垂直于主体24延伸方向上的相对的两端，主体24、两个第一挡边22和两个第二挡边23形成反射腔21。该主体24呈弧形，连接于主体24的第一挡边22也呈弧形，第二挡边23可以为直线形，从而可以使反射腔21整体形成为弧形腔体，进而实现在圆周方向上辐射，拓宽了辐射范围。

作为一种具体的实现方式，如图1、图3、图15至图18所示，该天线装置100还包括至少一个谐振枝节4，谐振枝节4设置于反射腔21，且与背腔结构2的内壁电性相连，谐振枝节4上设置有第二缝隙43，第二缝隙43与第一缝隙11位置相对。该谐振枝节4可以改变电流的方向，并结合背腔结构2的布局，可以进一步实现该天线装置100水平面方向图的全向覆盖。

具体地，背腔结构2的数量可以为两个以上，两个以上背腔结构2在壳体1内的位置分布为圆环状。其中，背腔结构2可以为两个、三个、四个或更多个，各个背腔结构2在壳体1内排布后，整体可以形成环形，相邻两个背腔结构2之间保持有间隙，从而可以实现天线在水平面方向图的全向覆盖，用户在应用该天线装置100的终端设备周向的任何位置处均能够接收良好的辐射。

本实施例中，如图1和图3所示，该背腔结构2的数量可以为两个，两个背腔结构2可以形成为两个WIFI天线，采用两个WIFI天线的天线装置100可以同时兼顾辐射效率和水平面方向图全向辐射的要求，同时，还可以兼顾到天线尺寸、带宽、隔离度、方向性等要求。图6为本申请一种实施例提供的天线装置的S11曲线图，图7为本申请一种实施例提供的天线装置增益3D方向图，具体显示了频率分别为2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、5GHz、5.5GHz、6GHz的增液3D方向图，图8为本申请一种实施例提供的天线装置电流分布示意图，具体显示了频率分别为2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、5GHz、5.5GHz、6GHz的电流分布图，图9为本申请一种实施例提供的天线装置实际增益水平面合成方向图，具体显示了频率分别为2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、5GHz、5.5GHz、6GHz的实际增益水平面合成方向图。其中，由图9可知，相对于仅具有一个背腔结构2的单WIFI天线的天线装置而言，具有双WIFI天线的天线装置可以实现水平面全向辐射，提升了天线装置的增益。

当然，在一种实施例中，如图10和图11所示，该天线装置也可以仅具有一个背腔结构2，即一个背腔结构2可作为一个WIFI天线，形成单WIFI天线。图12为本申请另一种实施例提供的天线装置实际增益水平面合成方向图，其显示了单WIFI天线的频率分别为2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、5GHz、5.5GHz、6GHz的实际增益水平面方向图，图13为本申请另一种实施例提供的天线装置的S11曲线图，图14为本申请另一种实施例提供的天线装置的电流分布示意图，其显示了单WIFI天线的频率分别为2.45GHz、5.5GHz的电流分布示意图。

作为一种具体的实现方式，如图15至图18所示，谐振枝节4包括第一导电部41和第二导电部42，该第一导电部41和第二导电部42可以具有相同的结构。具体地，第一导电部41包括第一段411和第二段412，第一段411的一端与第二段412的一端垂直相连，第一段411向第一缝隙11延伸的方向延伸第一长度，第二段412向垂直于第一缝隙11延伸的方向延伸第二长度。其中，第一段411也可以呈弧形，其与背腔结构2柱面共形设计，即第一段411与背腔结构2具有相同的弧度。第二导电部42包括第三段421和第四段422，第三段421的一端与第四段422的一端垂直相连，第三段421远离第四段422的一端与第一段411远离第二段412的一端相连，且与背腔结构2的内壁电性相连，第三段421与第一段411之间形成第二缝隙43，第四段422与第二段412对称分布于第一缝隙11的两侧。其中，第一导电部41和第二导电部42之间形成的第二缝隙43，可以使电磁波从第二缝隙43辐射，加强了在天线水平面方向图的辐射性能。同时，第一缝隙11和第二缝隙43的设计实现了一种双缝隙结构，当背腔结构2设置有两个时，即形成两个WIFI天线，该双缝隙结构优化了两个wifi频段的阻抗带宽，同时不破坏缝隙上的电流分布。

具体地，如图15和图16所示，谐振枝节4可以设置有两个，且两个谐振枝节4分别位于馈电枝节3的两侧，且与馈电枝节3保持有距离。该两个谐振枝节4可以使天线更好地实现水平极化。

作为一种具体的实现方式，如图15、图17、图19所示，该天线装置还包括至少一个寄生枝节5，寄生枝节5设置于反射腔21，且与背腔结构2的内壁电性相连，寄生枝节5上设置有接地点51，寄生枝节5通过接地点51与壳体1相连。该寄生枝节5可以在保证模型高频波束宽度的同时也展宽了低频带宽。图20为本申请另一种实施例提供的天线装置在加载寄生枝节5后的电流分布示意图，如图20所示，从电流分布可以看出，寄生枝节5抑制了大于83°的长缝隙上的电流，因此消除了高频的多个辐射零点。该83°为长缝隙对应的圆周角β。

具体地，本实施例中，寄生枝节5设置有两个，两个寄生枝节5对称分布于馈电枝节3的两侧，且两个寄生枝节5之间区域的背腔结构2对应的圆周角为50°～110°，从而可以有效抑制高频电流。

需要说明的是，壳体1和背腔结构2的材料均为导电金属，以实现电流流动，进而实现辐射电磁波。其中，壳体1和背腔结构2的材质可以与谐振枝节4、馈电枝节3及寄生枝节5的材质相同，例如均可以为铜。

作为一种具体的实现方式，背腔结构2的长度与第一缝隙11的长度相等。从而可以使反射腔21辐射的电磁波能够通过第一缝隙11均匀辐射，实现水平方向辐射角度的最大化。

具体地，壳体1的形状可以为圆柱体、椭圆柱体、长方体、正方体或圆台。本实施例中，壳体1的形状优选为圆柱体，在开设第一缝隙11后，可以在第一缝隙11的各处位置能够均匀辐射电磁波。

作为一种具体的实现方式，当背腔结构2仅具有一个时，包括一个该背腔结构2的天线装置的覆盖频段为2.48-2.5GHz和5.02-5.96GHz。当背腔结构2具有两个时，包括两个该背腔结构2的天线装置的覆盖频段为2.32-2.55GHz和5.08-5.90GHz。由此，两个背腔结构2形成的一种双WIFI天线结构，相对于仅具有一个背腔结构2的天线装置而言，有效展宽了低频带宽。

本申请实施例还提供了一种移动终端200，如图4和图5所示，该移动终端200包括金属外壳和本申请任意实施例提供的天线装置100，该天线装置100设置于该金属外壳的内部。该移动终端200可以为小型音箱、智能灯具、智能音像播放器等小型便携式移动终端。这类小型移动终端无法应用较大体积的天线，而现有的较小体积的天线无法实现水平面方向图的全向覆盖。本申请实施例提供的天线装置100可以在保障辐射效率的同时实现全向辐射，能够应用于体积较小的终端设备中。

本实施例中，如图4和图5所示，移动终端200为音箱，音箱包括蓝牙天线210，蓝牙天线210设置于天线系统的壳体1内，且与背腔结构2保持有间距。图21为本申请实施例提供的移动终端中由两个背腔结构2形成的双WIFI天线和蓝牙天线的S参数曲线图，如图21所示，该天线装置100覆盖频段为2.33-2.55GHz和5.07-5.91GHz，蓝牙天线210覆盖频段为2.41-2.50GHz，包括两个背腔结构2的双WIFI天线间隔离度大于30dB，WIFI天线和蓝牙天线210间隔离度大于29dB。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的周向上设置有至少一条第一缝隙；

至少一个背腔结构，至少一个所述背腔结构设置于所述壳体内部，所述背腔结构设置有反射腔，所述反射腔与所述第一缝隙位置相对，所述反射腔为弧形，且所述反射腔对应的圆周角大于或等于120°且小于180°；

馈电枝节，设置于所述反射腔，且与所述背腔结构的内壁电性相连。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述背腔结构包括主体、两个第一挡边和两个第二挡边，两个所述第一挡边分别连接于所述主体在延伸方向上的相对的两端，两个所述第二挡边分别连接于所述主体在垂直于所述主体延伸方向上的相对的两端，所述主体、两个所述第一挡边和两个所述第二挡边形成所述反射腔。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括至少一个谐振枝节，所述谐振枝节设置于所述反射腔，且与所述背腔结构的内壁电性相连，所述谐振枝节上设置有第二缝隙，所述第二缝隙与所述第一缝隙位置相对。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述谐振枝节包括第一导电部和第二导电部，所述第一导电部包括第一段和第二段，所述第一段的一端与所述第二段的一端垂直相连，所述第一段向所述第一缝隙延伸的方向延伸第一长度，所述第二段向垂直于所述第一缝隙延伸的方向延伸第二长度；

所述第二导电部包括第三段和第四段，所述第三段的一端与所述第四段的一端垂直相连，所述第三段远离所述第四段的一端与所述第一段远离所述第二段的一端相连，且与所述背腔结构的内壁电性相连，所述第三段与所述第一段之间形成所述第二缝隙，所述第四段与所述第二段对称分布于所述第一缝隙的两侧。

5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述谐振枝节设置有两个，且两个所述谐振枝节分别位于所述馈电枝节的两侧，所述馈电枝节在所述第一缝隙贯通的方向上与所述谐振枝节保持有距离。

6.根据权利要求1-5任一项所述的天线装置，其特征在于，还包括至少一个寄生枝节，所述寄生枝节设置于所述反射腔，且与所述背腔结构的内壁电性相连，所述寄生枝节上设置有接地点，所述寄生枝节通过所述接地点与所述壳体相连。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述寄生枝节设置有两个，两个所述寄生枝节对称分布于所述馈电枝节的两侧，且两个所述寄生枝节之间区域的所述背腔结构对应的圆周角为50°～110°。

8.根据权利要求1-5任一项所述的天线装置，其特征在于，所述背腔结构的数量为两个以上，两个以上所述背腔结构在所述壳体内的位置分布为圆环状。

9.根据权利要求1-5任一项所述的天线装置，其特征在于，所述壳体和所述背腔结构的材料均为导电金属。

10.根据权利要求1-5任一项所述的天线装置，其特征在于，所述背腔结构的长度与所述第一缝隙的长度相等。

11.根据权利要求1-5任一项所述的天线装置，其特征在于，所述壳体为圆柱体、椭圆柱体、长方体、正方体或圆台。

12.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，包括一个所述背腔结构的所述天线装置的覆盖频段为2.48-2.5GHz和5.02-5.96GHz。

13.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，包括两个所述背腔结构的所述天线装置的覆盖频段为2.32-2.55GHz和5.08-5.90GHz。

14.一种移动终端，其特征在于，包括金属外壳和权利要求1-13任一项所述的天线装置，所述天线装置设置于所述金属外壳的内部。

15.根据权利要求14所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端为音箱，所述音箱包括蓝牙天线，所述蓝牙天线设置于所述金属外壳内，且与所述背腔结构保持有间距。

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