DE2505995A1 - Verfahren zur herstellung eines bildzerlegers - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bildzerlegers

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DE2505995A1 DE19752505995 DE2505995A DE2505995A1 DE 2505995 A1 DE2505995 A1 DE 2505995A1 DE 19752505995 DE19752505995 DE 19752505995 DE 2505995 A DE2505995 A DE 2505995A DE 2505995 A1 DE2505995 A1 DE 2505995A1
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Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. JOACHIM K. ZENZ · DIPL.-ING. FRIEDRICH G. HELBER
ESSEN-BREDENEY · AM RUHRSTEIN 1 . TELEFON : (O 21 41) 47 2687
TELEGRAMMADRESSE: EL ROPATENTE ESSEN
Aktenzeichen: WeUanmey Commerzbank, Essen Kto. 151 6202
_ , , _ _ τ ±. j Postscheckkonto Essen Nr. 76 67
Name d.Anm.: OlympUS Optical. CO., Ltd.
π 11Q n^t.,^ 12. Februar 1975
Mein Zeichen: O Tiy . Datum
Olympus Optical Co., Ltd.
Hatagaya 2-43-2, Shibuya-Ku, Tokyo, Japan
Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlegers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlegers.
Bekanntlich ist ein Bildzerleger eine Art von Bildumsetzer, dessen Aufbau schematisch in Fig. 1 dargestellt und der als Ganzer mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. In diesem Bildumsetzer ist eine große Anzahl von optischen Fasern in einem geordneten Faserbündel zusammengefaßt, wobei die Enden 2 der optischen Fasern auf einer Seite in einer Linie und die Enden 3 auf der anderen Seite in einer quadratischen Matrix angeordnet sind. Der Bildzerleger ermöglicht die eindimensionale Abtastung eines von einem zweidimensionalen Lichtaufnahmeelement abgeleiteten zweidimensionalen Bildes. Um einen Bildzerleger der zuvor beschriebenen Art herzustellen, ist es erforderlich, die zugehörigen optischen Fasern so zu bündeln und zu befestigen, daß bestimmte Abschnitte, z.B. 2a, 2b usw., die an einem Ende 2 in einer Linie bzw. Zeile angeordnet sind, zu
Z/be
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den entsprechenden Zeilen 3a, 3b usw. an dem zu einer quadratischen Matrix zusammengestellten anderen Ende 3, beispielsweise von der obersten Zeile bis zur untersten Zeile korrespondieren. Die mit der Herstellung dieser Art von Bildzerlegern bisher verbundenen Arbeitsvorgänge waren außerordentlich aufwendig, und ihrer Vereinfachung dient die vorliegende Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlegers zeichnet sich dadurch aus, daß zunächst Stäbe mit rechteckigem Querschnitt jeweils an einer Seite mit einer Schicht aus säurelöslichem Glas versehen und einzeln warm-verformt werden, daß die Einzelstäbe in der erforderlichen Anzahl derart zu einem Bündel zusammengelegt werden, daß ihre mit den säurelöslichen Glasschichten versehenen Seiten in parallelen Ebenen liegen, daß das aus Einzelstäben bestehende Bündel sodann zur Bildung eines Leiterbündels warmverformt wird, daß das Leiterbündel an einem Endabschnitt mit einem Schutzüberzug versehen und der restliche Abschnitt des Leiterbündels durch Eintauchen in eine Säurelösung unter Herauslösen und Entfernen der Schichten aus säurelöslichem Glas in bandförmige Schichten aufgeteilt wird, und daß schließlich die losen Endabschnitte der bandförmigen Schichten in einer geraden Linie bzw. Zeile angeordnet und miteinander verbunden werden.
Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines Bildzerlegers;
Fig. 2 bis 9 verschiedene Verfahrensschritte bei der erfindungsgernäßen Herstellung eines Bildzerlegers;
Fig. 10 eine Schnittansicht durch einen einzelnen 50 98 35/1004
optischen Faserstab mit einer außermittigen Seele j und
Fig. 11 und 12 die stabförmige Einzelfaser gemäß
Fig. 10 in verschiedenen Herstellungsstufen.
Gemäß Fig. 2A ist der Faserkern bzw. die Faserseele 11, der bzw. die einen quadratischen Querschnitt hat, von einem rohrförmigen Mantel 12 umgeben. Eine Platte 13 aus gefärbtem, säurelöslichem Glas wird an einer beliebigen Seitenfläche des rohrförmigen Mantels 12 angeordnet. In alternativer Ausführungsform können zwei Platten 13 aus gefärbtem, säurelöslichem Glas an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des rohrförmigen Mantels 12 entsprechend Fig. 2B angeordnet werden. Danach wird entsprechend Fig. 3 eine Warmverformung durchgeführt, indem die zuvor angegebene Anordnung unter Evakuieren des Raums zwischen dem Kernstab 11 und dem rohrförmigen Mantel 12 von einem Ende aus und Erhitzen mittels einer Heizvorrichtung 14 ausgezogen wird. Nach der Warmverformung entsteht ein quadratischer Einzelstab, in welchem der Kernstab 11, der rohrförmige Mantel 12 und die säurelösliche Glasplatte 13 fest miteinander verbunden sind. Dieser quadratische Einzelstab ist in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. In der zuvor beschriebenen Weise gezogene quadratische Stäbe 10 werden Seite an Seite in regelmäßiger Anordnung entsprechend Fig. 5 in einem Rahmen 15 zusammengestellt. Dieser Rahmen 15 ist so ausgebildet, daß er eine vorgegebene Anzahl quadratischer Stäbe 10, nämlich die Zahl der optischen Fasern an einem Ende 3 des Bildzerlegers 1 gemäß Fig. 1 aufzunehmen vermag. So können beispielsweise jeweils 36 quadratische Stäbe in horizontaler Richtung nebeneinander und in vertikaler Richtung übereinander angeordnet werden. Die quadratischen Stäbe 10 werden dabei im Rahmen 15 so angeordnet, daß ihre mit den gefärbten, säurelöslichen Glasschichten 13 belegten Seitenflächen in der in Fig. 5
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gezeigten Weise in parallelen Ebenen liegen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 liegen die gefärbten Schichten in horizontalen Ebenen zwischen den ihnen zugeordneten Schichten aus optischen Fasern. Die erforderliche Anzahl von zusammengesetzten quadratischen Stäben (ein Mehrfachstab) wird nach Anordnung in der zuvor beschriebenen Weise mit einem Faden oder Band 16 an mehreren Stellen entsprechend Fig. 6 zusammengebunden, worauf ein Kunstharz, z.B. Polyvinylalkohol, der einen niedrigen Schmelzpunkt hat, auf die Seitenflächen des Rechteckbündels so aufgetragen wird, daß die Seitenflächen luftdicht abgeschlossen sind und der Mehrfachstab als ein Körper erscheint. Danach wird der Mehrfachstab bzw. das rechteckige Stabbündel in der in Fig. 7 angedeuteten Weise warm-verformt, indem mit Hilfe einer Vakuumpumpe Luft von einem Ende abgesaugt und das Bündel in einem Ofen oder einer anderen Heizeinrichtung erwärmt wird. Auf diese Weise wird ein Leitungsstrang 20 gebildet, in welchem eine große Anzahl quadratischer Stäbe zu einem Körper zusammengeschmolzen ist. Dieser Leitungsstrang wird auf die richtige Länge, z.B. auf 30 cm geschnitten. Nach dem Aufbringen eines mit 21 bezeichneten Schutzüberzugs an einem Endabschnitt des Leitungsstrangs 20 geeigneter Länge wird dieser in der in Fig. 8 dargestellten Weise in eine Säurelösung 23, z.B. eine auf etwa 65 C erwärmte Flüssigkeit mit 4 % HCl und 2 % HNO3, getaucht, die sich in einem Behälter 22 befindet. Nachdem sich der Leitungsstrang 20 über etwa 2 bis 3 Stunden in der Säurelösung 23 befunden hat, sind die Schichten aus gefärbtem, säurelöslichem Glas ausgelöst, und der Leitungsstrang 20 kann aus der Säurelösung entfernt werden. Die Bindung innerhalb jeder optischen Faserschicht (in Fig. in Horizontalrichtung) bleibt auch nach der Säurebehandlung unverända± erhalten. An den Stellen, an denen sich Schichten aus säurelöslichem Glas zwischen den optischen Faserschichten befunden haben, sind die entsprechenden optischen Faserschichten jedoch voneinander getrennt.
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Mit anderen Worten, bandförmige Schichten aus jeweils mehreren, Seite an Seite angeordneten optischen Pasern (quadratische Stäbe) sind nach der Säurebehandlung voneinander getrennt. In diesem Falle ist der eine Endabschnitt des Leiterbündels 20, der in der zuvor beschriebenen Weise aufgrund des Schutzüberzuges. 21 keinem direkten Säureeinfluß ausgesetzt war, in dem ursprünglichen Verbundzustand erhalten, bei dem sich die zugehörigen optischen Fasern "in einer. Matrixänordnung befinden. Nach Beendigung der Säurebehandlung entstehen bandförmige Endabschnitte, die von einander getrennt sind und in einer geraden Linie bzw. Zeile, beginnend beispielsweise mit der obersten Schicht und fortlaufend mit den weiter unten gelegenen Schichten in der Reihenfolge ihrer Aufeinanderlage, nebeneinander angeordnet werden können. In dieser Nebeneinanderanordnung werden die bandförmigen Endabschnitte entsprechend der Fig. 9 miteinander verbunden und mit Hilfe eines geeigneten Haltebauteilszusammengehalten. Die lineare Stirnfläche und die matrixförmige Stirnfläche werden danach geschliffen, um geeignet flache und ebene Oberflächen zu erhalten. Auf diese Weise wird ein Bildzerleger mit einem in einer Zeile angeordneten Ende und einem gegenüberliegenden Ende in Matrixanordnung hergestellt.
Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel hat jeder Kernstab einen quadratischen Querschnitt. Es können jedoch auch Kein stäbe mit rechteckigen Querschnitten verwendet werden, wobei die Anordnung entsprechend Fig. 10 auch so getroffen sein kann, daß der Kern bzw. die Seele außermittig verläuft. Es ist ferner möglich, den in Fig. 4A oder 4B gezeigten Einzelstab unter Verwendung von Stäben 13' aus gefärbtem, säurelöslichem Glas mit kleinem Durchmesser anstelle der bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten
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säurelöslichen Glasplatte zu bilden. In diesem Falle werden die Stäbe 13' in einer Ebene oder Ebenen an einer beliebigen Seitenfläche des Kernstabs oder an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Kernstabs in der in den Fig. 2C oder 2D gezeigten Weise angeordnet. Danach wird der Stab nach der in Fig. 3 veranschaulichten Weise zucßildung eines Einz'elstabs 10 warm-verformt. Die nachfolgenden Schritte sind die gleichen wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren .
Wenn ein Bildzerleger unter Verwendung von Einzelstäben mit in Bezugauf das Mantelrohr 32 aussermittig angeordnetem Kernstab 31 (Fig. 10) hergestellt wird, ist das anhand der Fig. 2A und 3 erläuterte Verfahren, d.h. das Einsetzen eines Kernstabs in ein Mantelrohr mit nachfolgendem Erwärmen und Ausziehen der Einzelstäbe, nicht ohne weiteres anwendbar. Dies liegt daran, daß ein Mantelrohr mit unterschiedlichen Wandstärken beispielsweise in den Bereichen 32a, 32b, 32φηα 32d in Fig. 10 schwer herzustellen ist.
Im folgenden wird eine Methode angegeben, um einen derartigen Einzelstab auf einfache Weise herzustellen. Bei dem beschriebenen Beispiel sind die Querschnittsseitenlängen des Kerns gemäß Fig. 10 mit χ und γ, die unterschiedlich starken Wände des Überzugs 32 mit den Bezugszeichen 32a, 32b, 32c und 32d und deren Dickenabmessungen mit t^, t2, t3 und t4 bezeichnet.
Anstelle des bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Mantelrohrs dienen rings um den Kernstab 31 angeordnete Glasplatten 33, 34, 35 und 36 als Überzug (Fig. 11). Der Kernstab 31 und die Glasplatten 33, 34, 35 und 36 haben beispielsweise Abmessungen, die jeweils dem 20-fachen Maß des Endprodukts mit dem in Fig. 10 dargestellten Querschnitt entsprechen.
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Das heißt, die entsprechenden Querschnittsseitenlängen des rechteckigen Kernstabs 31 sind 2Ox und 2Oy. Von den als Überzug dienenden Glasplatten haben die Glasplatten 33 und 35 jeweils Brextenabmessungen von 2Ox und Stärken von 2Ot^ und 2Ot3, und die Glasplatten 34 und 35 haben jeweils Breiten von 20 (y + t„. + t«) und Stärken von 20 t2 und 20 t.. Der rechteckige -Kernstab 31 und die diesen als Überzug umgebenden Glasplatten 33 bis 36 werden in der in Pig. Il und 12 dargestellten Weise zusammengesetzt und nach Schleifen der Außenflächen mit einem Faden oder Band 37 an verschiedenen Stellen zusammengebunden. Die Fugen zwischen den als Überzug dienenden Platten 33 bis 36 werden mit einem entflammbaren Siegelmaterial, z.B. Polyvinylalkohol versiegelt. Nach dem Zusammensetzen in der zuvor beschriebenen Weise werden der Kernstab und die Glasplatten einer Warmverformung unter Absaugen der Luft mittels einer Vakuumpumpe unterworfen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Einzelstab mit den gewünschten Abmessungen entsprechend Fig. herzustellen, dessen Kernstab außermittig verläuft.
Unter Verwendung der zuvor beschriebenen Methode ist es auch möglich, bei einem die in Fig. 10 gezeigte Querschnittsform habenden Einzelstab die Abmessungen t^ und t, gleich zu machen, wobei der Kern in der Dar-. stellung gemäß Fig. 10 nur in horizontaler Richtung verschoben ist, oder einen Einzelstab mit gleichen tp und t.-Abmessungen herzustellen, bei dem der Kern in der Darstellung gemäß Fig. 10 nur in Vertikalrichtung verschoben ist.
Auch bei einem Kernstab mit quadratischem Querschnitt können Glasplatten 33, 34, 35 und 36 mit übereinstimmender Stärke als Glasiiberzug verwendet und entsprechend Fig. 4 zusammengestellt werden. Die Verwendung der Methode gemäß den Fig. 11 und 12 vereinfacht die
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Herstellung des Einzelstabes gegenüber der Methode gemäß Pig. 2A bis 2D, da bei der zuletzt genannten Methode der Kernstab in das Mantelrohr eingesetzt werden muß.
Auch im Falle der erwendung der als Überzug zusammengestellten Glasplatten ist es erforderlich, entweder eine dünne Platte oder zwei Platten aus säurelöslichem Glas auf einander gegenüberliegenden Seiten jedes Stabs anzuordnen, bevor der Stab mit den Platten 33 bis 36 (Fig. 11) warm-verformt und zur Bildung eines Einzelstabs ausgezogen wird. Anstelle der dünnen Platte oder der beiden dünnen Platten aus säurelöslichem Glas kann auch hier eine entsprechend große Anzahl von dünnen Glasstäben verwendet werden.
Bei den zuvor beschriebenen Beispielen wurden eine oder zwei Platten aus gefärbtem, säurelöslichem Glas (Fig. 2A oder 2B) oder eine große Anzahl von gefärbten, säurelöslichen Glasstäben kleinen Durchmessers (Fig. 2C oder 2C) verwendet. Es ist jedoch nicht immer erforderlich, das säurelösliche Glas einzufärben. Die Einfärbung des säurelöslichen Glases wird jedoch bevorzugt angewandt, da auf diese Weise die richtige Anordnung der mit zugehörigen Einzelstäben verschmolzenen säurelöslichen Glasschichten 13 in parallelen Ebenen gemäß Fig. 5 erleichtert wird.
Mit Hilfe des erfindungsgernäßen Verfahrens zur Herstellung eines Bildzerlegers ist es möglich, Einzelstäbe mit gefärbten, säurelöslichen Glasschichten auf einfache Weise in parallelen Ebenen anzuordnen und durch Eintauchen in eine Säurelösung eine Trennung von bandförmigen Schichten vorzunehmen. Auf diese extrem einfache Weise können Bildzerleger mit kompliziertem Aufbau in großer Anzahl hergestellt werden.
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Claims (17)

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · ESSEN 1, ALFREDSTRASSE 383 · TEL.: (02141) 472687 Seite - 9 - Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlegers, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Stäbe mit rechteckigem Querschnitt jeweils an einer Seite mit einer Schicht aus säurelöslichem Glas versehen und einzeln warm-verformt werden, daß die Einzelstäbe in der erforderlichen Anzahl derart zu einem Bündel zusammengelegt werden, daß ihre mit den säurelöslichen Glasschichten versehenen Seiten in parallelen Ebenen liegen, daß das aus Einzelstäben bestehende Bündel sodann zur Bildung eines Leiterbündels warm-verformt wird, daß das Leiterbündel an einem Endabschnitt mit einem Schutzüberzug versehen und der restliche Abschnitt des Leiterbündels durch Eintauchen in eine Säurelösung unter Herauslösen und Entfernen der Schichten aus säurelöslichem Glas in bandförmige Schichten aufgeteilt wird, und daß die losen Endabschnitte der bandförmigen Schichten in einer geraden Linie bzw. Zeile angeordnet und miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelstäbe mit quadratischem Querschnitt verwendet werden, an deren einer Seitenfläche eine dünne Schicht aus säurelöslichem Glas vor dem Warmverformen zu einem Einzelstab angeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einander gegenüberliegenden Seitenflächen eines Stabs rechteckigen Querschnitts dünne Schichten aus säurelöslichem Glas angeordnet werden und der Stab mit den an zwei einander gegenüberliegenden Seiten angeordneten dünnen Glasschichten der Warmverformung unterzogen wird. - ' .
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- ίο -
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Warmverformung des Einzelstabs eine Vielzahl von säurelöslichen Glasfasern in einer Ebene parallel zu einer Seitenfläche eines Stabs mit rechteckigem Querschnitt angeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Warmverformung zur Bildung eines Einzelstabs zwei Schichten aus nebeneinander angeordneten säurelöalichen Glasfasern auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten eines Stabs mit rechteckigem Querschnitt angeordnet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Warmverformung ein Kernstab mit rechteckigem Querschnitt in ein Mantelrohr eingesetzt wird und eine Seitenfläche des Mantelrohrs mit einer dünnen Schicht aus säurelöslichem Glas belegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einzelstab aus einem rechteckigen Kernstab und diesen an den Seitenflächen mantelförmig umgebenden dünnen Glasplatten zusammengesetzt wird und daß eine dünne Schicht aus säurelöslichem Glas an der Außenseite wenigstens einer von zwei aufjeinander gegenüberliegenden Seiten des Kernstabs angeordneten Glasschichten aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Schichten aus säurelöslichem Glas gefärbt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die säurelöslichen Glasfasern gefärbt werden.
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- li -
10. Optischer Leiterstab zur Verwendung als Element eines Leiterbündels in einem Bildzerleger, der an ■ einer Stirnseite eine rechteckige oder quadratische Leiteranordnung und an der entgegengesetzten Stirnseite eine zeilen- bzw. linienförmige Leiteranordnung hat, · , dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterstab (10; 30) im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist und daß an wenigstens einer von zwei einander gegenüberliegenden Längsflächen des Leiterstabes eine Schicht (13, 13') aus säurelöslichem Glas angeordnet ist.
11. Leiterstab nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterstab (10; 30) einen im Querschnitt rechteckigen Kernstab (11; 31) aufweist, der an seinen Längsseiten von einem dünnen, seitenparallelen Überzug (32) oder Mantelrohr (12) aus Glas oder einem anderen lichtleitenden, thermoplastischen Material umgeben ist, und daß die wenigstens eine Schicht (13, 13·) aus säurelöslichem Glas, an einer Außenseite des Überzugs oder Rohrs angeordnet ist.
12. Leiterstab nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab (11) und das Mantelrohr (12) quadratische QuerSchnittsabmessungen haben.
13. Leiterstab nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Längsseiten des rechteckigen Kernstabes (31) umgebende Überzug (32) von vier dünnen Glasplatten (33«.. 36) gebildet ist, die jeweils rechtwinklig zu ihren beidseitig benachbarten Platten aneinander angrenzend angeordnet sind.
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14. Leiterstab nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus säurelöslichem Glas als dünne Einzelplatte (13) ausgebildet ist.
15. Leiterstab nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus säurelöslichem Glas aus einer Vielzahl von in einer zur benachbarten Außenseite des Stabs (30) parallel verlaufenden Ebene nebeneinander angeordneten, dünnen Glasfasern bzw. -fäden (13') besteht.
16. Leiterstab nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab (10; 30), der Überzug (12; 32) und die wenigstens eine Schicht (13; 13') aus säurelöslichem Glas miteinander verschmolzen sind.
17. Leiterstab nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab (10; 30) aus Glas oder einem anderen nichtleitenden thermoplastischen Material besteht.
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