DE1548867A1 - Arrangement for determining the position of an object - Google Patents

Arrangement for determining the position of an object

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DE1548867A1 DE19661548867 DE1548867A DE1548867A1 DE 1548867 A1 DE1548867 A1 DE 1548867A1 DE 19661548867 DE19661548867 DE 19661548867 DE 1548867 A DE1548867 A DE 1548867A DE 1548867 A1 DE1548867 A1 DE 1548867A1
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    • G01D5/34723—Scale reading or illumination devices involving light-guides

Description

Anordnung zur Lagebestimmung eines Objektes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagebestimmung eines Objektes, mit einem als optisches Reflexionsgitter ausgebildeten Maßstab und einem unmittelbar davorliegenden Transmissionsgitter, dessen Teilungsspuren ein Lichtleitsystem vorgelagert ist, durch das hindurch das Reflexionsgitter schräg von oben beleuchtet und der reflektierte Lichtanteil nach nochmaligem Durchdringen des Transmissionsgitters sowie des Lichtleitsystemes im weiteren Verlauf des Strahlenganges photoelektronischen Baulementen zugeführt wird. Arrangement for determining the position of an object The invention relates to an arrangement for determining the position of an object, with one as an optical reflection grating formed scale and a transmission grille immediately in front of it, whose graduation tracks are preceded by a light guide system through which the Reflection grating illuminated at an angle from above and the reflected light portion afterwards repeated penetration of the transmission grating and the light guide system in the further course of the beam path is fed to photoelectronic components.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist den Teilungsspuren des Transmissionsgitters ein optisches Lichtleitsystem vorgelagert, das sowohl für die einfallenden Lichtstrahlen als auch für die am. Maßstab reflektierten Lichtstrahlen benutzt wird.In known arrangements of this type, the graduation tracks of the transmission grating an optical light guide system upstream, which is used both for the incident light rays as well as for the light rays reflected on the scale.

Ein solches optisches Lichtleitsystem besteht in bekannten Fällen beispielsweise aus den Teilungsspuren des Transmissionsgitters vorgelagerten sphärischen Objektiven, mittels der die am Maßstab reflektierten Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsfläche der nachgeschalteten photoelektronischen Bauelemente konzentriert werden (Gm 1 911 234).Such an optical light guide system exists in known cases for example, spherical upstream from the graduation tracks of the transmission grating Lenses, by means of which the light rays reflected on the scale onto the light entry surface the downstream photoelectronic components are concentrated (Gm 1 911 234).

Nachteilig bei bekannten Anordnungen mit eines optischen Lichtleitsystem ist die schwierige sowie rufwendige Fertigung und Justierung der den Teilungsspuren des Transmissionsgitters vorgelagerten optischen Lichtleitelemente, was insbesondera dann ins Gewicht fällt, wenn es sich um eine nordnung mit einer relativ hohen nzahl von Teilungsspuren des Reflexions-bz. v. Transmissionsgitters handelt.Disadvantageous in known arrangements with an optical light guide system is the difficult and time-consuming production and adjustment of the graduation tracks the transmission grating upstream optical light guide elements, which in particular then matters if it is an arrangement with a relatively high number of division tracks of the reflection or v. Transmission grating acts.

Die Erfindung hat sich die nufgabe gestellt, die Nachteile bekannter Anordnungen weitgehend zu beheben und eine Anordnung der einleitend erwähnten Art zu schaffen, deren dem Transmissionsgitter vorgelagertes Lichtleitsystem einfsch herstellbar sowie auch leicht justierbar ist und das sich darüber hinaus durch eine den Raumbedarf der gesamQen Anordnung günstig beeinflussende gedrängte Bauform auszeichnet.The invention has set itself the task of making the disadvantages known Arrangements to be largely corrected and an arrangement of the type mentioned in the introduction to create whose light guide system upstream of the transmission grating can be produced and also easily adjusted and that is also through a The compact design, which has a favorable influence on the space required for the entire arrangement.

Die Erfindung löst die gestellte iufgabe dadurch, daß las den Teilungsspuren des Reflexions-bzw. Transmissionsgitters vorgelagerte Lichtleitsystem durch Lichtleitkanäle eines ? lendensystems gebildet ist.The invention solves the problem posed by reading the division tracks of the reflection or. Light guide system upstream of the transmission grille through light guide channels one ? lumbar system is formed.

Das Blendensystem ist dabei in einem telezentrischen Beleuchtungsstrahlengang angebracht, wobei die sowohl für die einfallenden Lichtstrahlen des telezentrischen Beleuchtungsstrehlenganges als auch für die am Maßstab reflektierten Lichtstrahlen vorgesehenen Lichtleitkanäle in gegenseitig symmetrischer Lage zur Senkrechten auf den Maßst ? b etwa unter dem Winkel der optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung zur Teilungsebene des Ma#stabes geneigt im Blendensystem liegen.The diaphragm system is in a telecentric illumination beam path attached, the telecentric for both the incident light rays Illumination path as well as for the light rays reflected on the scale provided light guide channels in a mutually symmetrical position to the vertical the measure? b approximately at the angle of the optical axis of the lighting device are inclined to the division plane of the ruler in the panel system.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert. Gleiche Teile sind in der Zeichnung jeweils mit den eichen Bezugszeichen versehen.The invention will now be based on the drawing, the various embodiments shows, explained in more detail. Identical parts are marked with the oak in the drawing Provided with reference numerals.

Es zeigt Fig. 1 rein schematisch und nicht maßstäblich ein Ausführungsbeispiel der erfindungs-. gemäßen Anordnung teilweise im Schnitt, Fiv. veine Draufsicht auf die Anordnung gemä# Fig. 1, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 3, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen anordnung.1 shows an exemplary embodiment purely schematically and not to scale the fictional. according to the arrangement partly in section, Fiv. veine top view the arrangement according to Fig. 1, Fig. 3 a further embodiment, Fig. 4 a Top view of the arrangement according to FIG. 3, FIG. 5, a further exemplary embodiment the arrangement according to the invention.

In Fig. 1 bis 5 ist mit 10 ein Maßstab bezeichnet, der tels üblicher, nicht gezeigter Befestigungselemente z. B. mit dem Tisch einer Bearbeitungs- oder Me#maschine fest verbunden ist.In Fig. 1 to 5, 10 denotes a scale, the means of usual, not shown fasteners z. B. with the table of a processing or Me # machine is firmly connected.

Dem Maßstrb 10 ist eine am nicht gezeigten Maschinenbett angebrachte optiscil-elektronische Anordnung der nachstehend erläuterten Art zum Bestimmen der Relativlage der genannten @ zugeordnet. Die relative Bewegung zwischen dem A 10 und der photoelektronischen Abtastanordnung erfolgt dabei in der in Fig. 2, 3 und 5 gezeigten Richtung ; es Pfeiles 12, 13 und 14.The Maßstrb 10 is attached to a machine bed, not shown optiscil-electronic arrangement of the type explained below for determining the Relative position assigned to the @ mentioned. The relative movement between the A 10 and the photoelectronic scanning arrangement takes place in the in Fig. 2, 3 and 5 direction shown; it arrows 12, 13 and 14.

Der Maßstxb 10 ist ein an sich bekanntes mehrspuriges Gitter, bei dem z. B. die Striche der einzelnen Teilungsspuren 11 hochreflektierend sind, während die dazwischenliegenden Felder aus lichtabsorbierendem Material bestehen. Die Teilungs-] richtung des Ma#stabes 10 verläuft dabei quer zu den Strichen der Teilunsspuren 11, das ist senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1, bru-. in Richtung des Pfeiles 12, 13 und 14 in Fig. @, 3 und 5.The Maßstxb 10 is a multi-lane grid known per se, at the z. B. the lines of the individual graduation tracks 11 are highly reflective, while the fields in between made of light-absorbing material exist. The direction of division of the scale 10 runs transversely to the lines of the partial tracks 11, that is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, bru-. in the direction of the arrow 12, 13 and 14 in Fig. @, 3 and 5.

Den unmittelbar vor den Teilungsspuren 11 des Maßntabes 10 liegenden Teilungsspuren 15 des Transmissionsgitters 16 ist ein Lichtleitsystem zugeordnet, das erfindungsgemäß durch Lichtleit-Kanäle 25/25' bzw. 30/30' bzw. 35/35' eines mechanischen Plendensystems 17 bzw. 18 bzw. 19 gebildet ist. In den gezeigten Ausführungsbeispieler, ist das den Teilungsspuren 11 und 15 der Gitter 10 und 16 unmittelbar vorgelagerte mechanische Blendesystem 17 bzw. 13 bzw. 19 in einem telezentrischen Beleuchtungsstrahlengang angeordnet, wobei die optische Achse 20 der aus Lampe 21 und Kondensor 22 bestehenden Beleuchtungsoptik zur Teilungsebene der Gitter 10 und 16 geneigt ist.The one lying directly in front of the graduation tracks 11 of the scale 10 Graduation tracks 15 of the transmission grating 16 are assigned a light guide system, according to the invention by light guide channels 25/25 'or 30/30' or 35/35 'one mechanical plenum system 17 or 18 or 19 is formed. In the exemplary embodiment shown, is that of the graduation tracks 11 and 15 of the grids 10 and 16 immediately upstream mechanical aperture system 17 or 13 or 19 in a telecentric illumination beam path arranged, the optical axis 20 consisting of lamp 21 and condenser 22 Illumination optics is inclined to the parting plane of the grids 10 and 16.

Das von der Lampe 21 über den Kondensor 22 erzeugte perllele Licht wird über die Lichtleitkanäle 25 bzw. 30 bzw. @5 durch das Transmissionsgitter 16 hindurch auf die Teilungsspuren 11 des Reflexionsgitters 10 gelenkt, wobei der reflektierte Lichtanteil nach nochmaligem Durchdringen der Teilungsspuren 15 des Transmissionsgitters 16 über die Lichtleitkanäle 25' bzw 30' bzw. 35' photoelektronischen Bauelementen 40 zugeführt wird, Der auf die photoelektronischen Bauelemente 40 fallende Lichtstrom wird dabei in elektrische Signale umgewandelt, die einem nicht gezeigten Auswertgerät beliebiger bekannter Bauart zugeführt werden, welches lie elektrischen Signale in Längenangaben umsetzt, was jedoch nicht Gegenstand der Erfindung und deshalb nicht näher erläutert ist.The pearly light generated by the lamp 21 via the condenser 22 is passed through the transmission grating 16 via the light guide channels 25 or 30 or @ 5 steered through to the graduation tracks 11 of the reflection grating 10, the reflected Light component after again penetrating the graduation tracks 15 of the transmission grating 16 via the light guide channels 25 'or 30' or 35 'photoelectronic components 40 is supplied, the luminous flux falling on the photoelectronic components 40 is converted into electrical signals that are sent to an evaluation device (not shown) any known design are supplied, which lie electrical Converts signals into length specifications, but this is not the subject of the invention and therefore is not explained in more detail.

In Fig. 1 bis is sind die den Teilungsspuren 11 bzw. 15 er Gitter 10 bzw. 16 vorgelagerten Lichtleitkanäle 25/@5' bzw.In Fig. 1 to is the division tracks 11 and 15 he grids 10 or 16 upstream light guide channels 25 / @ 5 'or

30/30'des mechanischen Blendensystems 17 bzw. 18 in einem lichtundurchlässigen Klötzchen eingebrachte Bohrungen. Das Klötzchen 17 bzw. 18 ist ein Metall-oder Kunststoffklötzchen, das vorzugsweise durch Gießen hergestellt und dabei ohne weitere mechanische Nachbearbeitung für den angestrebten Zweck verwendbar ist.30/30 'of the mechanical screen system 17 or 18 in an opaque one Block drilled holes. The block 17 or 18 is a metal or plastic block, this is preferably made by casting and without any further mechanical finishing can be used for the intended purpose.

In Fig. 1 sind die Lichtleitkanäle 25/25'in raumsparender V ; eise so im Blendensystem 17 eingebracht, daß sie sich gegenseitig durchdringen.In FIG. 1, the light guide channels 25/25 ′ are in a space-saving V; ice so introduced in the diaphragm system 17 that they penetrate each other.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 3 und 4 gezeigten dadurch, daß in Fig. 1 unedie schräg zur Teilungsebene der Gitter 10 und 16 liegende optische chse der Beleuchtungsoptik 1/2 quer zur Teilungsrichtung der Gitter 10 und 16 gelegt ist, während im Gegensatz hierzu in Figur 3 und 4 die optische Achse 20 der Beleuchtungsoptik 21/22 in Teilungsrichtung der genannten Gitter 10 und 16 gelegt ist. Wie weiter oben bereits klargestellt worden ist, verläuft dabei die Teilungsrichtung quer zu den Strichen der Teilungsspuren 11 und 15 der Gitter 10 und 16, das ist in Richtung des Pleines 12 in Fig. 2, bzw. in Richtung des Pfeiles 13 und 14 in Fig. 3 und 5.The embodiment of FIGS. 1 and 2 differs from that in Fig. 3 and 4 shown in that in Fig. 1 uned the inclined to the plane of division the grids 10 and 16 lying optical axis of the illumination optics 1/2 transversely to the direction of division the grid 10 and 16 is placed, while in contrast to this in Figures 3 and 4 optical axis 20 of the illumination optics 21/22 in the dividing direction of said Grid 10 and 16 is placed. As has already been made clear above, proceeds the direction of division transverse to the lines of the division tracks 11 and 15 of the Grids 10 and 16, that is in the direction of the line 12 in Fig. 2, and in the direction of arrows 13 and 14 in FIGS. 3 and 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist analog dem in Fig.;.und-4-gezeigtendieoptischechse'Cerr-eluchtungsoptik t in meilungsrichtung der Gitter 10 und 16 gelegt, jeuoch ist abdeichend von Fig. 3 das insgesamt mit 19 bezeichnete mechanische Blenden-System kein durchbonrtes Klötzchen, sondern @durch dünne Röhrchen 45/45' gebildt, die in einem Abschirmblech 46 eingesetzt und mit diesem verlötet sind.In the embodiment according to FIG. 5, analogous to that shown in FIGS t is placed in the direction of the grids 10 and 16, but is diked from Fig. 3 the mechanical diaphragm system designated as a whole with 19 no through-bonrtes Blocks, but formed by thin tubes 45/45 'in a shielding plate 46 are inserted and soldered to this.

Die Röhrchen 45/45'für die einzelnen Teilungsspuren 11 des Maßstabes 10 liegen in Fig. 5 senkrecht zur Zeichenebene hinter. einander.The tubes 45/45 'for the individual graduation tracks 11 of the scale 10 are behind in Fig. 5 perpendicular to the plane of the drawing. each other.

In Fig. 1 bis 5 sind die phot#lektronischen Bauelemente 40 in vorteilhafter Weise direkt in den für das reflektierte yacht vorgesehenen Lichtleitkanal25'bzw.30'bz'.35'über einen-Befestigungsring 50 eingebracht, außerdem ist-ir.'uen gezeigten usführungsbeispieien das die Äbtastplatte dårstellende Transmissionsgitter 16 in vorteilhafter Weise direkt auf der dem Maßstab10.zugewandtenFlächedesmechanischenBlenden-Systems 17 bzw. 18 bzw. 19 aufgekittet, wobei in an sich b. ekann. ter Weise die Striche. der Teilungsspuren 15 des Tracsmissionsgitters 16 in abwechselnder Folge lichtdurchlässig und lichtundurchlässig sind. Zur Ausschaltung von vagabundierendem.In FIGS. 1 to 5, the photonic components 40 are more advantageous Directly into the light guide channel 25 'or 30' or '35' provided for the reflected yacht a fastening ring 50 is introduced, in addition, there are exemplary embodiments shown the transmission grating 16 representing the scanning plate in an advantageous manner directly on the surface of the mechanical panel system 17 facing the scale 10 or 18 or 19 puttied on, wherein in per se b. e can. ter way the strokes. the Graduation tracks 15 of the Tracsmissionsgitter 16 in alternating sequence translucent and are opaque. To eliminate vagabonding.

Streulicht sind die lande der Lichtleitkanäle 25/25'bzw 30/30' bzw. 35/35' des Blendensystems 17 bzw. 18 bzw. 19 geschwärzt oder mattiert. Vorzugsweise ist das mechanische Blendensystem 17 bzw. 18 bzw. 19 auch gleichzeitig Trägerteil der Beleuchtungsoptik r1/22, so daß die Abtastelemente als zusammenhängende, vorjustierte Baugruppe in ein Gehäuseteil einsetzbar sind.Scattered light is the land of the light guide channels 25/25 'or 30/30' or 35/35 'of the panel system 17 or 18 or 19 blackened or matted. Preferably the mechanical panel system 17 or 18 or 19 is also a carrier part at the same time the illumination optics r1 / 22, so that the scanning elements are pre-adjusted as contiguous Assembly can be used in a housing part.

Claims (1)

Ansprüche 1.) Anordnung zur Lagebestimmung eines Objektes, mit einen als es Reflexionsgitter ausgebildeten Ma#stab und einem unmittelbar davorliegenden Transmissionsgitters, dessen Teilungsspuren ein Lichtleitsystem vorgel gert ist, -urch das hindurch das Reflexionsgitter schräg von oben beleuchtet und der reflektierte Lichtanteil nach nochmaligem Durchdringen des Transmissionsgitters sowie des Lichtleitsystemes im weiteren Verlauf des Strahlenganges photoelektronischen Bauelementen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das den Teilungsspuren (11, 15) des Reflexions-bzw.-Transmissionsgitters (10, 16) vorgelagerte Lichtleitsystem durch Lichtleitkanäle (25/25', 30/30', 35/35') eines Blendensystems (17, 18, 19) gebildet ist. Claims 1.) arrangement for determining the position of an object, with a formed as a reflection grating and a scale immediately in front of it Transmission grating, the graduation tracks of which are preceded by a light guide system, -through which the reflection grating is illuminated obliquely from above and the reflected Light component after penetrating the transmission grating and the light guide system again fed to photoelectronic components in the further course of the beam path is, characterized in that the graduation tracks (11, 15) of the reflection or transmission grating (10, 16) upstream light guide system through light guide channels (25/25 ', 30/30', 35/35 ') a diaphragm system (17, 18, 19) is formed. 2.) anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blendensystem (17, 18, 19) in einem telezentrischen Beleuchtungsstrahlengang angebracht ist, und daß dabei die sowohl für die einfallenden Lichtstrahlen des telezentri-< schen Beleuchtungsstrahlenganges vorgesehenen Lichtleitkanäle (25, 30, 35) als auch für die am Kaßstab (10) reflektierten Lichtstrahlen vorgesehenen Lichtleitkanäle (25', 30', 35') in gegenseitig symmetrischer Lage zur Senkrechven auf den Ma#stab (10) unter dem Winkel der optischen Achse (20) der Beleuchtungseinrichtung (31/32) zur Teilungsebene des Ma#stabes (10) geneigt im Blendensystem (1 7, 18, 19) liegen.2.) arrangement according to claim 1, characterized in that the diaphragm system (17, 18, 19) is mounted in a telecentric illumination beam path, and that both for the incident light rays of the telecentric Illumination beam path provided light guide channels (25, 30, 35) as well as for the light guide channels (25 ') provided on the measuring rod (10) reflected light beams 30 ', 35') in a mutually symmetrical position to Vertical rake up the scale (10) at the angle of the optical axis (20) of the lighting device (31/32) inclined to the division plane of the scale (10) in the aperture system (1 7, 18, 19) lie. @.) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Teilungsspuren (11,15) des Reflexions- bzw.@.) Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the the division tracks (11, 15) of the reflection or Transmissionsgitters (10, 16) vorgelagerten Lichtleitkanäle (25/25', 30/30') des Blendensystems (17, 18) in einem lichtundurchlässigen Klötzchen eingebrachte, etwa V-förmig zueinander stehende Bohrungen sind. Transmission grids (10, 16) upstream light guide channels (25/25 ', 30/30 ') of the panel system (17, 18) inserted in an opaque block, are approximately V-shaped holes standing to one another. 4.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die schräg zur Teilungsebene des Reflexions-bzw. Transmissiönsgitters liegende optische Achse der Beleuchtungseinrichtur. quer zur Teilungsrichtung der Teilungsspuren der genannten Gitter gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in raumsparender Weise die für die einzelnen Teilungsspuren (15) des Transmissionsgitters (16) vorgesehenen Lichtleitkanäle des Blendensystems (17) sich gegenseitig durchdringen.4.) Arrangement according to claim 1 to 3, in which the oblique to the parting plane of the reflection or. Transmissiönsgitters lying optical axis of the lighting device. is placed transversely to the division direction of the division tracks of said grids, thereby characterized that in a space-saving manner for the individual division tracks (15) of the transmission grating (16) provided light guide channels of the diaphragm system (17) penetrate each other. 5.) Anordnung nçch Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Teilungsspuren (15) des Transmissionsgitters (16) vorgelagerte Blendensystem (17, 13) ein L : etellklötzchen ist, dessen Lichtleitkanäle (25/25', 30/30') geschwärzt sind.5.) Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that the the aperture system upstream of the graduation tracks (15) of the transmission grating (16) (17, 13) is an L: etellklötzchen whose light guide channels (25/25 ', 30/30') are blackened are. 6.) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, bei der die schräg zur Teilungsebene es Reflexions- bzw. @ ansmissionsgitters liegende optische Achse der Beleuchtungseinrichtung in Teilungsrichtung der genannten Gitter gelegt ist, dadur@ gekennzeichnet,'daß das den-einz-elnen,Teilungsspur's.n('T?) des Transmissiongitters (16) vorgelagerte Blendensystem (19-) aurch Röhrc-hen-(45/45') gebildet ist.6.) Arrangement according to claim 1 and 2, in which the oblique to the parting plane there reflection or @ ansmissionsgritter lying optical axis of the lighting device is placed in the direction of division of the grids mentioned, dadur @ indicates' that the one in front of the individual, division tracks.n ('T?) of the transmission grating (16) Aperture system (19-) aurch Röhrc-h- (45/45 ') is formed. 7.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da# das dem mechanischen Blendensystem (17, 18, 19) nachgeschaltete photoelektronische Baulement (40) direkt in dem für das reflektierte Licht vorgesehenen Lichtleitkanal . ', 30', 35') des Blendensystems (17, 18, 19) eingebracht --ist...,.,.-.7.) Arrangement according to claim 1 to 6, characterized in that # the photoelectronic component downstream of the mechanical diaphragm system (17, 18, 19) (40) directly in the light guide channel provided for the reflected light. ', 30', 35 ') of the diaphragm system (17, 18, 19) --is ...,., .-. 8.) Anordnungnach'h'spruch1"'t)is7dadurchgekennzeichnet, 'dans da# das den Teilungsspuren (11, 15) vorgelagerte Blenden-'System(17',''S,1)gleichzeitigrägrtildes'ran'smisrsionsgitters'6','derBele'uchtungsoptik'(2'1','22)und der photoelektronischen Bauelemente (40) ist.8.) Arrangement according to claim 1 't) is 7 characterized by' dans da # the diaphragm 'system (17', '' S, 1) upstream of the graduation tracks (11, 15) at the same time oblique part of the'ran'smisrsionsgitter'6 ',' derBel'uchtungsoptik '(2'1', '22) and of the photoelectronic components (40).
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