DE1904172A1

DE1904172A1 - Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildaufloesung und eine zur Ausfuehrung dieses Verfahrens verwendete Vorrichtung

Info

Publication number: DE1904172A1
Application number: DE19691904172
Authority: DE
Inventors: Roberts John Albert; King Alwyn Hallowes
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1968-01-30
Filing date: 1969-01-24
Publication date: 1969-09-11
Also published as: BR6906012D0; GB1259165A; US3556636A; FR2000965A1; BE727671A; DE1904172B2; NL6901353A; CH496259A

Description

B 866

PATENTANWÄLTE Dp.-lng. HANS RUSCHKB DIpL-Ino. HV-IiJZ AGULAR

BEHUH 33
Augusta-Viktorla-Strafi« ·β

Brunswick Corporation, Chicago, Illinois, V.St.A.

Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung und eine zur Ausführung dieses Verfahrens verwendete Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Bilderzeugungsvorrichtungen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung und eine zur Ausführung dieses Verfahrens verwendete -Vorrichtung.

Bei Mikrostromschaltungen ist erwünscht, Bilder zu erzeugen, die zum anschließenden Ätzen eine hohe Bildauflösung haben. In bekannten Vorrichtungen werden diese AuflösungsCharakteristiken der Bilderzeugungsvorrichtungen in erster Linie durch die Größe der Öffnungen in dem verwendeten Raster bestimmt. Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern hoher Bildauflösung, wobei sowohl die Öffnungsgröße als auch die Seitenverhältnisse der öffnungen geregelt werden, um auf diese Weise eine verbesserte Bilderzeugungsvorrichtung zu schaffen.

Bei dem neuen Verfahren zum Erzeugen von Bildern hoher BiId-9098 3 7/09 5 3

auflösung wird ein gebündelter Lochkörper hergestellt, dessen Mittelteil mehrere im wesentlichen geradlinige, parallel verlaufende Durchlässe hat, die durch die auf Abstand stehenden Oberflächen des Körpers hindurchtreten und die eine Querabmessung unterhalb nahezu 500/U aufweisen, die ferner ein vorausgewähltes, hohes Seitenverhältnis von mindestens annähernd 5:1 haben, ferner wird auf der einen Oberfläche des Körpers eine Maske aufgebracht, die eine Öffnung vorausgewählter Form begrenzt. Diese Öffnung legt mehrere dieser Durchlässe frei. Dann wird eine Strahlung durch die freiliegenden Durchlässe hindurchgerichtet, um mehrere Strahlungsbilder zu bilden, die genau dem Querschnitt der freiliegenden Durchlässe entsprechen.

Das Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung weist folgende Stufen auf : Es wird ein Metallkörper hergestellt, der mehrere im wesentlichen geradlinige parallel zueinander verlaufende Filamente enthält, die aus einem aus dem Metallkörper herauslösbaren anderen Metall bestehen und die die auf Abstand stehenden Oberflächen des Metallkörpers durchsetzen. Die Filamente haben eine höchste Querabmessung unterhalb annähernd 500/U und haben zwischen den Oberflächen eine Länge, die mindestens das Fünffache der höchsten Querabmessung beträgt. Auf der einen Oberfläche wird eine Maske aufgebracht, die eine öffnung vorausgewählter Form hat. Diese Öffnung gibt das Ende von mehreren Filamenten frei. Durch diese Öffnung hindurch werden die Filamente mittels Säure aufgelöst, um Durchlässe zu bilden, deren Muster der Form, der Maskenöffnung entspricht. Dann wird durch diese Durchlässe hindurch eine Strahlung gerichtet, die mehrere Strahlungsbilder erzeugt, welche genau dem Querschnitt der Durchlässe entsprechen.

Hierbei kann die Maske aus einer plattierten Auflage oder aus einer entwickelten strahlungsresistenten Lage bestehen. Bei einem derartigen Verfahren wird das erzeugte Bild hoher Bildauflösung zum Ätzen eines Blockes verwendet.

Das Verfahren -kann auch dadui'ch abgewandelt werden, daß auf der

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anderen Oberfläche eine zweite Maske aufgebracht wird, die der ersterwähnten Maske entspricht und deren Öffnung mit der Öffnung der ersterwähnten Maske fluchtet.

Die Maske kann aus einem gebündelten oder zusammengestellten Lochkörper mit einem verhältnismäßig großen Durchlaß bestehen, der die Öffnung bestimmt oder begrenzt. Die Durchlässe haben einen höchsten Querschnitt von weniger als annähernd 10 /u.

Die neue Vorrichtung zur Herstellung eines Bildes hoher Bildauflösung besteht aus einem Lochkörper, der mehrere im wesentlichen geradlinige parallele Durchlässe hat, die die auf Abstand stehenden Oberflächen des Körpers durchsetzen. Die Durchlässe haben eine höchste Querabmessung von weniger als annähernd 500/U und haben ein vorausgewähltes hohes Seitenverhältnis von annähernd mindestens 5:1. Eine auf der einen Oberfläche befestigte Maske begrenzt eine Öffnung vorausgewählter Form, die eine vorausgewählte Anzahl der Durchlässe freilegt, so daß eine Strahlung durch diese Durchlässe hindurchtreten kann.

Andere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Zeichnung.

In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine Seitenansicht, die eine erste Stufe eines Verfahrens zur Herstellung eines Lochkörpers zeigt, der bei der Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird;

Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch eine zweite Stufe des Verfahrens;

Fig. 3 eine vergrößerte schaubildliche Ansicht eines Elementes, das nach dem in Fig.1 dargestellten Verfahren hergestellt ist;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Elementes mit einer auf der einen Oberfläche angebrachten Maske j

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Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht, die ein Muster von den in der Maske "befindlichen öffnungen zeigt j'

Pig. 6 ein Mittelschnitt durch eine abgeänderte Form des mit einer Maske bedeckten Elementes, wobei sich entsprechende Masken auf jeder der sich gegenüberstehenden Oberflächen befindenj

Pig. 7 eine schaubildliche Ansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildes auf einem darunterliegenden Blech;

Pig. 8 eine Draufsicht auf das Blech nach Herstellung der

* Blechlöcher entsprechend dem Muster der Pig. _s 7}

Pig. 9 eine Seitenansicht, die die Verwendung von zwei Zusammenarbeitenden Lochkörpern zeigt}

Pig.10 eine schaubildliche Ansicht, die die Verwendung eines Teils des Lochkörpefs nach Pig.8 als Spinndüse zeigt, und

Pig.11 ist ein der Pig.2 ähnlicher Schnitt, der die Herstellung von Durchlässen in dem Körper mittels eines doppeltmaskierten Lochkörpers, wie in Pig.6 dargestellt ist, verdeutlicht.

* Die als Erläuterungsbeispiel zu wertende Darstellung zeigt eine Bilderzeugungsvorrichtung 10 mit einem Mittelkörper 11, der mehrere im wesentlichen geradlinige Durchlässe 12 hat. Die Vorrichtung 10 dient zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung, in der Muster 13 aus einer Vielzahl kleiner Bilder 14 der Durchlässe 12 hergestellt werden. Die Muster 13 entsprechen den öffnungen 15 in einer Maske 16, die auf die Bilderzeugungsvorrichtung aufgebracht wird. Da die Durchlässe 12 einen außergewöhnlich kleinen Querschnitt und ein verhältnismäßig großes Seitenverhältnis haben, d.h. ein Verhältnis der Länge der Durchlässe zu der größten Querschnittsabmessung der Durchlässe, sind die mit der Vorrichtung erzeugten Bilder

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stets Bilder sehr hoher Bildauflösung.

Das Verfahren zur Herstellung'der Bilderzeugungsvorrichtung ■weist eine erste Stufe, dargestellt in Fig.1, auf, bei der mehrere Stäbe 17 in rohrartige Hüllen 18 eingehüllt und in einer Außenhülle oder einer Hülse 19 gebündelt werden, um einen Zusammenbau 20 zu bilden, der durch zweckdienliche Vorrichtungen zusammengezogen wird. In der dargestellten Ausführung erfolgt dieses Zusammenziehen durch Hindurchziehen durch ein Gesenk 21. Dieses Zusammenziehen oder Verkleinern des Durchmessers kann in mehreren Stufen erfolgen, um einen im Durchmesser verkleinerten Endstrang 22 zu erhalten, dessen Stäbe 17 sehr dünne oder feine Filamente 23-sind, eingebettet in eine Matrize 24, dfe aus den ursprünglichen Hüllen 18 besteht, die durch die Zusammenziehkräfte oder Verkleinerungskräfte infolge Fusion miteinander verbunden sind, und einen im wesentlichen monolithischen Körper bilden. Der Strang 22 kann beispielsweise mittels eines Messers 25 quer zur Achse geschnitten werden, um mehrere scheibenähnliche Elemente 26 zu erhalten.

Die Stäbe 17 bestehen vorzugsweise aus einem Material, das von dem Material der Hülle 18 und der Hülse 19 abweicht, so daß anschließend die Filamente 23 aus der Matrize 24 herausgelöst werden können. Beispielsweise bestehen die Stäbe 17 aus Monelmetall und die Hülle 18 und die Hülse 19 bestehen aus rostfreiem Stahl. Die Filamente 23 können durch Behandeln der Elemente 26 in einem Salpetersäurebad 27 aufgelöst werden, so daß ein aus rostfreiem Stahl bestehender Körper 11 mit mehreren sehr kleinen Durchlässen zurückbleibt.

Bei der Verbindung der Hüllen 18 untereinander und mit der Hülse 19 durch Fusion entsteht ein starrer monolithischer Körper 11 hoher Festigkeit. Durch genaue Regelung der Stab- und Hüllengrößen und durch Regelung der Durchmesserverkleinerung kann eine sehr hohe Genauigkeit der Größe, der Lage, und der Stellung der Durchlässe 12 erzielt werden. Beispielsweise

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haben die Filamente und daher die Durchlässe 12 eine höchste Querschnittsabmessung unter 500 /u. Mit dem neuen Verfahren ist es möglich, Durchlässe zu erzielen, die außergewöhnlich kleine QuerschnittsalDmessungen haben und beispielsweise eine Größe von weniger als 10/U bis zu unter Mikrogrößen aufweisen. Da ferner die Filamente 23 die Matrize 24 beim Schneidvorgang tragen und stützen, können die Elemente 26 sehr klein oder dünn gemacht werden. Die Erfindung schafft jedoch dabei eine Bilderzeugungsvorrichtung 10, die ein verhältnismäßig hohes Seitenverhältnis hat, das beispielsweise mindestens annähernd 5:1 beträgt und infolgedessen das hohe Auflösen der Bilder 14 ermöglicht.

Der aus dem Auflösen der Filamente aus den Elementen 26 entstehende Lochkörper 28 (Fig.3) hat Durchlässe 12, die den Lochkörper durchsetzen und in der vorderen Oberfläche 29 und der hinteren Oberfläche 30 (Fig. 4) offen sind. Die Maske 16 wird auf die Oberfläche 29 aufgesetzt und hat Öffnungen 15, die den Bildmustern 13 entsprechen. Die. Maske kann beispielsweise aus einer Materiallage, z.B. einer Metallage, bestehen, die auf die Oberfläche 29 plattiert ist, wobei ein zweckdienliches, die Plattierung abweisendes Material auf denjenigen Oberflächenabschnitt aufgelegt wird, der den Öffnungen 15 entspricht. Wenn daher eine Strahlung, z.B. ein Lichtstrahl, auf eine der Flächen 29 oder 30 der Vorrichtung 10 gerichtet wird, lassen nur diejenigen Durchlässe 12 das Licht hindurch, die infolge der Öffnungen 15 frei liegen. Da die Durchlässe ein verhältnismäßig hohes Seitenverhältnis und einen kleinen Querschnitt haben, kann das durch die Durchlässe hindurchtretende Licht verwendet werden, um punktartige Bilder sehr hoher Bildauflösung zu erzeugen.

Ein abgeändertes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung ist in den Fig. 6 und 11 dargestellt. Hier hat das Element 26 auf der Oberfläche 29 eine erste Maske 31 und auf der Oberfläche 30 eine ähnliche Maske 32. Durch Einstellen der betreffenden Masken in solcher Weise, daß die entgegengesetzten

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Bnden der entsprechenden Filamente freiliegen und die freiliegenden Filamente durch Herauslösen in ein Salpetersäurebad 34 entfernt werden können, entstehen Durchlässe 35t während die unbelichteten und nichtfreiliegenden Filamente in der Matrize 24 verbleiben, wodurch eine Bilderzeugungsvorrichtung 36 entsteht, die ähnlich der BilderZeugungsvorrichtung 10 ist.

Die Masken 31 und 32 können auch durch andere zweckdienliche Verfahren hergestellt werden, indem beispielsweise ein photoresistentes Material belichtet und dann entwickelt wird, um die gewünschten öffnungen zu erhalten. Andere Verfahren zur Herstellung der gewünschten Masken sind in der !Technik bekannt.

Die Bilderzeugungsvorrichtungen 10 und 36 können verwendet werden, um die Bilder hoher Bildauflösung herzustellen, wie sie beispielsweise auf dem Gebiete der Mikrostromschaltkreise, bei Spinndüsen usw. erforderlich sind. Wie Fig.7 zeigt, kann die Vorrichtung verwendet werden, um Bilder 14 auf einer photoresistenten Lage oder Schicht, beispielsweise auf einer Metallplatte 38, herzustellen, Nach Entwicklung der latenten Bilder 14 und nach der anschließenden Säurebehandlung entstehen in der Platte 38 Durchlässe 39» die in Mustern 13 angeordnet sind, welche den Öffnungen 15 entsprechen.

Sind die öffnungen 15 (Fig.7 und 8) T-förmig, so sind die Muster 13 der Öffnungen 39 in der Platte 38 ebenfalls T-förmig, wobei die einzelnen Durchlässe genau mit den genau geregelten Querschnitten der Durchlässe des Lochkörpers 28 übereinstimmen. Ein derartiges Muster von öffnungen 39 kann bei der Herstellung einer Spinndüse 40 verwendet werden, um T-förmige, aus mehreren Einzelfäden bestehende Kunststoff-Filamente 41 durch Ziehen in einer üblichen Kunststoff-Strangpresse 42 herzustellen.

Im Rahmen der Erfindung liegt auoh die Verwendung eines Loohkörpers zwecks Bildung der Maske, um auf diese Weise wahlweise vorbestimmte Durchlässe 12, beispielsweise im Loohkörper 28, freizulegen. Hierzu kann ein Lochkörper 43 (Fig.9), der eine

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vorausgewählte Anordnung von verhältnismäßig großen Durchlässen 44 hat, auf den Lochkörper 28 aufgesetzt werden, um gewünschte Durchlässe 12 freizulegen, wobei das durch die großen Durchlässe 44 bestimmte oder begrenzte Muster auf die darunter liegende Fläche 45' beim Bestrahlungsvorgang oder Strahlendurchgang durch den aufgesetzten Lochkörper 43 reproduziert wird. ·

Der Lochkörper 28 dient also als eine Einrichtung, die die Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung ermöglicht. Die Muster auf den Bildern können dadurch geregelt werden, daß eine Maske auf dem Lochkörper aufgebracht wird, oder daß irgendeine Maske, die beispielsweise auch ein anderer Lochkörper sein kann, auf den ersten Lochkörper aufgesetzt wird. Beliebig erwünachte Musteranordnungen können verwendet werden, um verschiedene Durchlässe freizulegen, so daß sehr viele verschiedene Muster erzielt werden können.

Die mit der neuen Vorrichtung mögliche genaue Regelung der Bildauflösung der Bilder 14 ermöglicht die Herstellung außerordentlich kleiner Bilder, wie sie bei Mikrostromschaltungen gebraucht werden.- Die starren festen Eigenschaften der Lochkörper ermöglichen die Wiederverwendung der Vorrichtungen unter Beibehaltung der Genauigkeit und Regelung der mittels der Vorrichtung erzeugten Bilder. Da die Masken fest mit den Lochkörpern verbunden werden, läßt sich eine genaue Reproduktion der Bilder erzielen.

Kurz zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung, die aus mehreren kleinen Bildern bestehen, die dadurch erzeugt werden, daß eine Strahlung durch einen Lochkörper hindurchgeleitet wird, der im wesentlichen geradlinige Durchlässe· kleinen Querschnitts hat. Der Lochkörper besitzt ein hohes Seitenverhältnis der Durchlaßlänge zum Durchlaßquerschnitts um eine hohe Bildauflösung in den einzelnen hergestellten Bildern zu schaffen» Auf der einen Oberfläche des Lochkörpers ist eine

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Maske angeordnet mit einer Öffnung, die vorausbestimmte Durchlässe der Lochkörperdurchlasse freilegt, um auf diese Weise ein Bild zu erzeugen, das ein der Öffnung entsprechendes ausgewähltes Muster besitzt.

Es sind zwar nur bestimmte Ausführungen dargestellt und beschrieben, doch können Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Patentansprüche zu verlassen.

Patentansprüche;

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Claims

-10- B 866 Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung, gekennzeichnet durch folgende Stufen, die darin bestehen, daß ein zusammengesetzter Lochkörper geformt wird mit einem Mittelteil, der mehrere im v/esentlichen geradlinige parallel verlaufende Durchlässe aufweist, die auf Abstand stehende Oberflächen des Körpers durchsetzen; daß die Durchlässe eine höchste Querabmessung von weniger als 500/U und ein vorausgewähltes hohes Seitenverhältnis von annähernd mindestens 5:1 haben; daß auf einer dieser Flächen eine Maske angeordnet wird, die eine eine vorausgewählte Form aufweisende Öffnung hat, die mehrere dieser Durchlässe freilegt, und daß eine Strahlung durch diese freiliegenden Durchlässe hindurchgeleitet wird, um mehrere Strahlungsbilder zu erzeugen, die genau den Querschnitten dieser freiliegenden Durchlässe entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske auf die Oberfläche plattiert ist.

3ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lage aus einem strahlungsresistenten Material auf eine der Oberflächen aufgebracht wird, daß diese Lage wahlweise der Strahlung in einem der Öffnung entsprechenden Muster ausgesetzt wird, und daß diese belichtete Lage entwickelt wird, um das strahlungsresistente Material zu entfernen und die Öffnung 'zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsresistente Material ein photoresistentes Material ist und daß die Bestrahlung durch Licht erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder als latente Bilder auf einer strahlungsresistenten Lage auf einem Blech geformt und die latenten Bilder ent-

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wickelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Blech geätzt wird, um in dem Blech die Bilder zu reproduzieren.

7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Blech geätzt wird, um in dem Blech den Durchlässen entsprechende Löcher zu erzeugen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske aus einem Lochkörper besteht, der verhältnismäßig große Durchlässe hat, die die erwähnte Öffnung bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Fläche der beiden auf Abstand stehenden flächen eine zweite Maske angebracht wird, die der ersten Maske entspricht und deren Öffnung mit der Öffnung der ersten Maske fluchtet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe eine höchste Querabmessung haben, die kleiner als annähernd 10 /u ist.

11. Vorrichtung zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung, gekennzeichnet durch einen zusammengesetzten Lochkörper, der mehrere im wesentlichen geradlinige, parallel verlaufende durchgehende Durchlässe hat, die die auf Abstand stehenden Oberflächen des Körpers durchsetzen und die eine höchste Querabmessung von weniger als annähernd 500/u sowie ein vorausgewähltes hohes Seitenverhältnis von mindestens 5:1 habenj durch eine auf der Oberfläche angebrachte Maske, die eine eine vorausgewählte Form aufweisende Öffnung begrenzt, welche eine vorausgewählte Zahl der Durchlässe freilegt, durch die hindurch eine Bestrahlung erfolgt.

12. Verfahren zur Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung,

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gekennzeichnet durch folgende Stufen, die darin bestehen, daß ein Zusammenbau geformt wird, der aus einer Metallmatrize besteht, die mehrere im wesentlichen geradlinige, parallel verlaufende Filamente hat, die aus einem anderen Metall geformt sind, das aus der Matrize herausgelöst werden kann und die sich zu den auf Abstand stehenden Qber-■ flächen der Matrize erstrecken; daß die Filamente eine höchste Querabmessung von weniger als annähernd 500/U haben und zwischen den erwähnten Flächen eine Länge von mindestens dem Fünffachen der höchsten Querabmessung aufweisen; daß auf der einen Oberfläche eine Maske aufgebracht wird, die eine Öffnung vorausgewählter Form begrenzt, die " das Ende mehrerer Filamente freilegt; daß die Filamente durch diese Öffnung hindurch aufgelöst werden, um mehrere Durchlässe zu schaffen, die der Form der Öffnung entsprechen, und daß eine Strahlung durch diese Durchlässe hindurchgerichtet wird, um mehrere Strahlungsbilder zu erzeugen, die genau dem Querschnitt dieser Durchlässe entsprechen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske auf die Oberfläche plattiert ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

. eine lage aus einem strahlungsresistenten Material auf eine der Oberflächen aufgebracht wird, daß diese Lage wahlweise der Strahlung in einem der Öffnung entsprechenden Muster ausgesetzt wird, und daß diese belichtete Lage entwickelt wird, um das strahlungsresistente Material zu entfernen und die Öffnung zu bilden.

15. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsresistente Material ein photoresistentes Material ist und daß die Bestrahlung durch Licht erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder als latente Bilder auf einer strahlungsresisten-

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