EP1352460A1 - Montageelement in einem insbesondere mit einem kleinmotor ausgestatteten stellelement - Google Patents
Montageelement in einem insbesondere mit einem kleinmotor ausgestatteten stellelementInfo
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- EP1352460A1 EP1352460A1 EP01991769A EP01991769A EP1352460A1 EP 1352460 A1 EP1352460 A1 EP 1352460A1 EP 01991769 A EP01991769 A EP 01991769A EP 01991769 A EP01991769 A EP 01991769A EP 1352460 A1 EP1352460 A1 EP 1352460A1
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- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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- H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
Definitions
- the invention relates to a mounting element according to the preamble of the main claim.
- the invention is therefore based on the technical problem of a mounting element that is as universally applicable as possible, in particular for the installation of small motors
- BESTATIGUNGSKOPIE create how they are increasingly used as electromotive actuators in the automotive industry with their downstream reduction gears.
- a mounting element of the type outlined in the main claim which, while supporting the installation environment of a motor in the housing of the actuating element, likewise compensates for axial manufacturing and assembly tolerances, including radial centering of the output side of the motor, and also provides a torsion-proof fixation for receiving its torque opened against the surrounding housing including installation coding.
- the mounting element according to the invention is essentially designed as a perforated disk which overlaps the output shaft and is axially and radially resiliently braced against the housing in the installation environment by spring arms projecting transversely to its main plane.
- this disk can also be in positive engagement with the end shield of the motor via axially parallel projections or recesses, as a result of which the motor is prevented from rotating relative to the housing.
- This intervention can also serve as a code to ensure that the DC motor is inserted with correct polarity in the housing with respect to the spatial position of its terminals.
- this coding allows certain motors to be assigned to specific requirements. For example, motors be marked on the bearing shells with regard to different performance levels or types and assigned to corresponding mounting elements.
- the respective motor can now rest with its essentially cylindrical outer housing simply with a loose fit coaxially in a cup-shaped receptacle which tapers slightly conically towards the bottom and is formed in the housing of the actuating element.
- this receptacle is covered opposite the floor by means of the mounting element.
- compressible and bendable spring arms formed along a circle extend approximately axially parallel. They serve to provide a rigid and elastic support in relation to the housing and thus an axial tolerance compensation with simultaneous radial centering of the motor on the output side in the region of the larger diameter of the receptacle.
- this perforated disk which covers the receiving pot, preferably has some support legs that are also oriented approximately parallel to the spring arms and are oriented opposite on, which are positively engaged with the housing for torque support.
- the disc with axially parallel knobs or recesses is in the aforementioned form-locking, rotationally fixed engagement with the adjacent bearing shell of the actuating element.
- the therefore geometrically complex with its spring arms, coding knobs or recesses and the support legs, preferably molded in one piece from electrically non-conductive plastic, can be equipped near its central opening for the passage of the output shaft with a holder for a sensor which is on Mounting element itself is electrically connected to a sensor cable.
- a holder for a sensor which is on Mounting element itself is electrically connected to a sensor cable.
- This can be, from the rear axially parallel, fixed in a pocket on the outside of the holder receptacle on the housing, for example by casting or by means of a protruding edge of the mounting element, which axially presses a compression bushing with the cable passing through.
- the motorized control element 11 can contain a structural unit made of high-speed DC motor 12 with a directly mounted reduction gear.
- the motor output shaft 14 is equipped with a belt pulley 15 for a toothed belt 13 for driving a gear mounted in the housing 16 with an offset parallel to the axis.
- the housing 16 made of metal or plastic is equipped with a pot-shaped receptacle 17 that tapers somewhat on the inside.
- a pot-shaped receptacle 17 that tapers somewhat on the inside.
- the support legs 22 dip into the locally assigned pockets 18 when the mounting element 21 is placed axially onto the receptacle 17 equipped with the motor 12 with its central opening 23 over the projecting shaft 14.
- the mounting element 21 only reaches its axial end position in the housing 16, for example to bear against the end edge 24 of the receptacle 17, if it is on its rear side with the end plate 25 for the output shaft 14 of the motor 12 comes into engagement on the end face.
- axially parallel projections 26 are provided, which engage flush in recesses 27 assigned according to position, depth of engagement and cross-sectional dimension when the motor 12 has assumed its predetermined orientation in the housing 16 and the specified pairing of motor 12 and mounting element 21 applies.
- the pin-like projections 26 are provided in the sketched embodiment on the back of the mounting element 21 and the recesses 27 in the front surface of the end plate 25 adjacent to it; however, some or all of the projections 26 can also be provided (mounted or molded) on the end face of the end shield 25, and the recesses 27 accordingly in the rear side of the mounting element 11 lying here.
- the support legs 22 can be non-positively fixed in their pockets 18 by means of casting compound. At least one radial projection on the support legs 22, such as the end bend outlined, increases the security against axial displacement in the housing 16 in the event of axial stress on the mounting element 21.
- Cable connections to the control element 11, for example a feed cable for the motor 12 or a sensor cable 20, are expediently fed from the rear axially parallel through the bottoms of pockets 18 into the area in front of the end shield 25.
- the cable can be fastened with the casting of the support leg 22 dipping into this pocket 18.
- the definition of a cable 20 by means of a compression bushing 19 is outlined in the drawing.
- the end of the cable 20 is non-positively fixed in the associated pocket 18 by the mounting element 21 engaging with the support legs 22 in pockets 18 being mounted axially in front of the opening of the receptacle 17 and thereby axially compressing the socket 19 with a radially projecting edge ,
- the mounting element 21 On its front facing away from the actuating element 11, the mounting element 21 carries a crown-shaped ring which radially swings out but is functionally oriented essentially axially parallel, attached or molded on, but can be bent out but relatively stiff spring arms 28 flat projection in the inner circumferential surface of the mounting opening of the housing 16.
- the radial fixing of this support is served by the radial contact of a bush-like projection 29 which engages in the interior of the crown-shaped ring of the struts 28 and which, coaxially surrounding the shaft 14 with its pulley 15, projects from a support plate 30 onto the mounting element 21.
- This support plate 30 holds the housing 16 with its cup-shaped receptacle 17 by means of axially parallel pillars 31 which, for example, as outlined from the pockets 18, rigidly bridge the axial distance of the shaft 14 protruding from the receptacle 17.
- the tolerance compensation with respect to the motor 12 and its mounting element 21 takes place, as described, via the axial support of its spring arms 28 against the housing 16 of the actuating element 11.
- a recess can be formed as a holder 32, which is used, for example, to fix a sensor 33, e.g. of a Hall generator for monitoring the rotation of the pulley 15.
- a connecting conductor 34 between the sensor holder 32 and a connection point 35 for the electrical connection of the sensor cable 20 is then expediently or non-positively held on the front of the mounting element 21 ,
- This connecting conductor 34 can simply be a metal strip inserted here, which serves as a solder connection and at the same time as a heat sink for protection against local thermal overload of the mounting element 21.
- the actuating element 11 therefore essentially only has to be inserted through the mounting opening in the housing 16 into its conically tapering, pot-shaped receptacle 17, whereupon only the mounting element 21 already equipped with the sensor 33 is under axial and radial tension to be placed axially opposite the housing 16 (and connected to a cable 20).
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Abstract
Für den Einbau eines Motors (12) in ein Stellelement-Gehäuse (16) braucht der Motor (12) lediglich axial in eine topfförmige Halterungs-Aufnahme (17) gesteckt zu werden, woraufhin diese Aufnahme (17) abtriebsseitig mittels eines im wesentlichen ringscheibenförmigen Montageelementes (21) abgedeckt wird, das sich zum axialen Toleranzausgleich mittels kronenförmig angeordneter Federarme (28) dem Gehäuse gegenüber abstützt und dabei zwecks Drehmomentenaufnahme einerseits mit dem Lagerschild (25) des Motors (12) sowie andererseits mit dem Gehäuse (16) formschlüssig in Eingriff steht. Die axialen Eingriffe (26) zwischen dem Motor (12) und dem Montageelement (21) dienen hinsichtlich Lage, Querschnitt und/oder Eingriffstiefe zugleich einer Kodierung der Motorzuordnung über das Montageelement (21). Das geometrisch komplexe, mit seinen Federarmen, Kodierungs-Noppen oder Einstichen und den Stützbeinen vorzugsweise einstückig aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff gespritzte Montageelement (21) kann in der Nähe des Durchtritts der Abtriebswelle (14) noch mit einer Halterung (32) für einen Sensor (33) ausgestattet sein, der am Montageelement (21) selbst elektrisch an ein Sensor-Kabel (20) angeschlossen ist._________________
Description
Montageelement in einem insbesondere mit einem Kleinmotor ausgestatteten
Stellelement
Die Erfindung betrifft ein Montageelement gemäß der Gattungsangabe des Hauptanspruches.
Während leistungsstarke Elektromotore üblicherweise an ihren Statorgehäusen mit quer zur Motorachse orientierten Befestigungslöchern in angeformten Standsockeln und schwächer ausgelegte Elektromotore häufig mit parallel zur Motorachse orientierten Befestigungslöchern in einer Lagerschale oder einem diese umgebenden Kragen ausgestattet sind, weisen die im Rahmen vorliegender Erfindung vorrangig interessierenden hochtourigen kleinen Gleichstrom-Niederspannungsmotore gewöhnlich ein schlichtes, im wesentlichen zylindrisches, Motorgehäuse ohne integrierte Befestigungselemente auf. Deren Montage kann mittels einer starren Klemmschelle oder eines flexiblen Spannbandes auf einem tragenden Teil der umgebenden Geräte-Konstruktion erfolgen, die nachstehend als Gehäuse des Stellelementes bezeichnet wird. Allerdings ist durch solchen Einbau keine definierte axiale Positionierung im Gehäuse gewährleistet, die andererseits gewöhnlich in Hinblick auf das Zusammenwirken mit nachfolgenden Funktionsteilen wie einem dem Motor nachgeschalteten Getriebe erforderlich ist.
Der Erfindung liegt deshalb die technische Problemstellung zugrunde, ein möglichst universell anwendbares Montageelement insbesondere für den Einbau von Kleinmotoren zu
BESTATIGUNGSKOPIE
schaffen, wie sie mit ihnen nachgeschalteten Untersetzungsgetrieben etwa in der Fahrzeugindustrie als elektromotorische Stellelemente zunehmend Einsatz finden.
Diese Aufgabe ist durch ein Montageelement der im Hauptanspruch umrissenen Art gelöst, das unter Abstützung gegen die Einbauumgebung eines Motors im Gehäuse des Stellelementes gleichermaßen einen Ausgleich axialer Fertigungs- und Montagetoleranzen samt radialer Zentrierung der Abtriebsseite des Motors erbringt und zudem eine verdrehsichere Fixierung zur Aufnahme dessen Drehmomentes gegenüber dem umgebenden Gehäuse samt Einbaukodierung eröffnet.
Dafür ist das erfindungsgemäße Montageelement im wesentlichen als die Abtriebswelle übergreifende gelochte Scheibe ausgestaltet, die sich mit quer zu ihrer Hauptebene vorragenden Federarmen axial und radial in der Einbauumgebung gegen das Gehäuse steifelastisch abstützt. Am Gehäuse drehfest gehaltert, kann diese Scheibe außerdem mit dem Lagerschild des Motors über achsparallele Vorspränge bzw. Einstiche in formschlüssigem Eingriff stehen, wodurch der Motor an einem Verdrehen dem Gehäuse gegenüber gehindert ist. Dieser Eingriff kann zugleich als Kodierung dienen, um sicherzustellen, daß der Gleichspannungs-Motor in Bezug auf die räumliche Lage seiner Anschlußklemmen polrichtig ins Gehäuse eingesetzt ist. Darüber hinaus können durch diese Kodierung bestimmte Motore bestimmten Anforderungen zugeordnet werden. So können Motore z.B. hinsichtlich unterschiedlicher Leistungsstufen oder Bauarten an den Lagerschalen gekennzeichnet und korrespondierenden Montageelementen zugeordnet sein.
Der jeweilige Motor kann nun mit seinem im wesentlichen zylindrischen Umgehäuse einfach unter loser Passung koaxial in einer vorzugsweise zur Zentrierung innen zum Boden hin leicht konisch sich verjüngenden topfförmigen Aufnahme ruhen, die im Gehäuse des Stellelementes ausgebildet ist. Dieser Aufnahmetopf wird nach dem Einsenken des Stellelementes dem Boden gegenüber mittels des Montageelementes abgedeckt. Von dem erstrecken sich außen, auf der vom Stellelement abgewandten Oberfläche, längs eines Kreises angeformte, stauch- und biegbare Federarme etwa achsparallel fort. Sie dienen einer steif-elastischen Abstützung gegenüber dem Gehäuse und dadurch einem axialen Toleranzausgleich bei gleichzeitig abtriebsseitiger radialer Zentrierung des Motors im Bereich des größeren Durchmessers des Aufnahmetopfes.
Längs des Randes weist diese den Aufnahmetopf abdeckende Lochscheibe vorzugsweise den Federarmen entgegengesetzt orientiert einige ebenfalls etwa achsparallele Stützbeine
auf, die zur Drehmomentenabstützung mit dem Gehäuse formschlüssig in Eingriff stehen. Außerdem steht die Scheibe mit achsparallelen Noppen oder Einstichen im schon erwähnten formschlüssig drehfesten Eingriff mit der benachbarten Lagerschale des Stellelementes.
Das deshalb geometrisch komplexe, mit seinen Federarmen, Kodierungs-Noppen oder -Einstichen und den Stützbeinen vorzugsweise einstückig aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff gespritzte Montageelement kann in der Nähe seiner zentralen Öffnung zum Durchtritt der Abtriebswelle noch mit einer Halterung für einen Sensor ausgestattet sein, der am Montageelement selbst elektrisch an ein Sensor-Kabel angeschlossen ist. Dieses kann, von rückwärts achsparallel zugeführt, in einer Tasche außen an der Halterungs- Aufnahme kraftschlüssig am Gehäuse festgelegt werden, etwa durch Einguß oder mittels eines überstehenden Randes des Montageelementes, der eine Stauchbuchse mit dem hindurchlaufenden Kabel axial preßt.
Zur Ergänzung der Erfindungsoffenbarung wird auf die weiteren Ansprüche und auf nachstehende Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche nicht maßstabsgerecht skizzierten Ausführungsbeispieles verwiesen. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt den Einbau eines Kleinmotors in das Gehäuse eines Stellelementes unter Einsatz eines erfindungsgemäßen Montageelementes.
Das motorische Stellelement 11 kann eine Baueinheit aus hochtourigem Gleichspannungs-Motor 12 mit direkt angebautem Untersetzungsgetriebe enthalten. Im dargestellten Beispiel ist jedoch die Motor- Abtriebswelle 14 mit einer Riemenscheibe 15 für einen Zahnriemen 13 zum Antrieb eines achsparallel versetzt im Gehäuse 16 montierten Getriebes bestückt.
Für die Halterung des Motors 12 ist das Gehäuse 16 aus Metall oder Kunststoff mit einer innen sich etwas verjüngenden topfförmigen Aufnahme 17 ausgestattet. An deren Außenkontur befindliche achsparallele, abtriebsseitig offene Taschen 18 dienen der Aufnahme von Stützbeinen 22, die von einem im wesentlichen lochscheibenförmigen Montageelement 21 etwa quer zu dessen Hauptebene vorkragen. Die Stützbeine 22 tauchen in die örtlich zugeordneten Taschen 18 ein, wenn das Montageelement 21 mit seiner zentralen Öffnung 23 über die hervorstehende Welle 14 hinweg axial auf die mit dem Motor 12 bestückte Aufnahme 17 aufgesetzt wird. Das Montageelement 21 gelangt dabei aber nur dann bis in seine axiale Endposition im Gehäuse 16, etwa zur Anlage gegen den Stirnrand 24 der Aufnahme 17, wenn es an seiner Rückseite mit dem Lagerschild 25 für die Abtriebs-Welle
14 des Motors 12 stirnseitig formschlüssig in Eigriff gelangt. Dafür sind im skizzierten Realisierungsbeispiel achsparallele Vorsprünge 26 vorgesehen, die bündig in nach Lage, Eingriffstiefe und Querschnitts-Abmessung zugeordnete Einstiche 27 eingreifen, wenn der Motor 12 seine vorgegebene Orientierung im Gehäuse 16 eingenommen hat und die vorgegebene Paarung von Motor 12 und Montageelement 21 zutrifft. Die zapfenartigen Vorsprünge 26 sind beim skizzierten Ausführungsbeispiel an der Rückseite des Montageelementes 21 und die Einstiche 27 in der ihm benachbarten Frontfläche des Lagerschildes 25 vorgesehen; es können aber auch die Vorsprünge 26 teilweise oder vollzählig auf der Stirnseite des Lagerschildes 25 vorgesehen (montiert oder angeformt) sein, und die Einstiche 27 dementsprechend in der hier anliegenden Rückseite des Montageelementes 11.
Die Stützbeine 22 können mittels Vergußmasse in ihren Taschen 18 kraftschlüssig festgelegt werden. Wenigstens ein radialer Vorsprung an den Stützbeinen 22, etwa die skizzierte Endabkröpfung, erhöht die Sicherheit gegen axiale Verlagerung im Gehäuses 16 im Falle axialer Beanspruchung des Montageelementes 21.
Kabelanschlüsse an das Stellelement 11, etwa ein Speisekabel für den Motor 12 bzw. ein Sensor-Kabel 20, werden zweckmäßigerweise von rückwärts achsparallel durch die Böden von Taschen 18 hindurch in den Bereich vor dem Lagerschild 25 zugeführt. Die Kabelbefestigung kann mit dem Einguß des in diese Tasche 18 eintauchenden Stützbeines 22 erfolgen. Als Alternative zum Einguß ist in der Zeichnung die Festlegung eines Kabels 20 mittels einer Stauchbuchse 19 skizziert. In diesem Falle wird das Ende des Kabels 20 in der zugeordneten Tasche 18 kraftschlüssig festgelegt, indem das mit den Stützbeinen 22 in Taschen 18 eingreifende Montageelement 21 axial vor der Öffnung der Aufnahme 17 montiert wird und dabei mit einem radial überstehenden Rand die Buchse 19 axial staucht.
Auf seiner dem Stellelement 11 abgewandten Vorderseite trägt das Montageelement 21 einen kronenförmigen Ring radial ausschwenkender aber funktional im wesentlichen achsparallel orientierter, angebauter oder angeformter, ausbiegbarer aber relativ steifer Federarme 28. Die stützen sich (wie in der Zeichnung symbolhaft überzeichnet) achsial und radial gegen einen flachen Vorsprung in der Innenmantelfläche der Montageöffnung des Gehäuses 16 ab. Dem radialen Fixieren dieser Abstützung dient die radiale Anlage eines ins Innere des kronenförmigen Kranzes der Federbeine 28 eingreifenden buchsenartigen Vorsprungs 29, welcher, die Welle 14 mit ihrer Riemenscheibe 15 radial distanziert koaxial umgebend, von einer Tragplatte 30 her auf das Montageelement 21 zu ragt.
Diese Tragplatte 30 haltert das Gehäuse 16 mit seiner topfförmigen Aufnahme 17 mittels achsparalleler Pfeiler 31, die z.B. wie skizziert von den Taschen 18 aus die axiale Distanz der aus der Aufnahme 17 vorstehenden Welle 14 starr überbrücken. Der Toleranzausgleich bezüglich des Motors 12 und seines Montageelementes 21 erfolgt wie beschrieben über die axiale Abstützung von dessen Federarmen 28 gegen das Gehäuse 16 des Stellelementes 11.
Auf der mit den Federarmen 28 ausgestatteten Vorderseite des Montageelementes 11 kann eine Ausnehmung als Halterung 32 ausgebildet sein, die etwa der Festlegung eines Sensors 33 dient, z.B. eines Hall-Generators zur Überwachung der Rotation der Riemenscheibe 15. Dann ist hier zweckmäßigerweise auf der Vorderseite des Montageelementes 21 auch ein Verbindungsleiter 34 zwischen der Sensor — Halterung 32 und einer Verbindungsstelle 35 für den elektrischen Anschluß des Sensor-Kabels 20 kraft- oder formschlüssig gehaltert. Dieser Verbindungsleiter 34 kann einfach ein hier eingelegter Metallstreifen sein, der als Lötanschluß und zugleich als Wärmesenke zum Schutz gegen lokale thermische Überbeanspruchung des Montageelementes 21 dient.
Für den Zusammenbau braucht das Stellelement 11 also im wesentlichen lediglich durch die Montageöffnung im Gehäuse 16 hindurch in dessen konisch sich verjüngende, topf- förmige Aufnahme 17 gesteckt zu werden, woraufhin nur noch das schon mit dem Sensor 33 bestückte Montageelement 21 unter axialer und radialer Verspannung dem Gehäuse 16 gegenüber axial aufzusetzen (und an ein Kabel 20 anzuschließen) ist.
Claims
1. Montageelement (21) in einem insbesondere mit einem kleinen Motor (12) ausgestatteten elektromotorischen Stellelement (11), dadurch gekennzeichnet, daß das Montageelement (21) scheibenförmig mit einer Öffnung (23) zum Durchtritt der Abtriebs- Welle (14) des dahinter axial anliegenden Motors (12) ausgestaltet ist und etwa achsparallel die Öffnung (23) kronenförmig umgebend einen Kranz vorstehender Federarme (28) zum radialen und axialen Abstützen des Motors (12) in dem umgebenden Gehäuse (16) des Stellelementes (11) aufweist.
2. Montageelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (28) sich gegen eine flache umlaufende Stufe in der Montageöffnung des Gehäuses (16) abstützen.
3. Montageelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kranz der Federarme (28) ein Vorsprung (29) axial eingreift, der sich etwa konzentrisch zur Öffnung (23) auf den Motor (12) zu öffnet und die Motor- Welle (14) unter radialem Abstand übergreift.
4. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Deckel über einer topfförmigen Aufnahme (17) für den Motor (12) ausgelegt ist.
5. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Stützbein (22) zum Eingriff in eine Tasche (18) aufweist, die an einer Aufnahme (17) für den Motor (12) vorgesehen ist.
6. Montageelement nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützbein (22) etwa achsparallel zur topfförmigen Aufnahme (17) in die Tasche (18) eingreift.
7. Montageelement nach einem der vorangehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß es die Öffnung einer Tasche (18) für eine Stauchbuchse (19) zum Festlegen eines Kabels (20) überragt, die außen an einer topfförmige Aufnahme (17) für das Stellelement (11) vorgesehen ist.
8. Montageelement nach einem der vorangehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß es für achsparallelen Formschluß-Eingriff zwischen seiner dem Stellelement (11) zugewandten Rückseite und dem benachbarten Lagerschild (25) des Stellelementes (11) ausgelegt ist.
9. Montageelement nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Formschluß-Kodierungen zwischen seiner dem Stellelement (11) zugewandten Rückseite und dem benachbarten Lagerschild (25) des Stellelementes (11) ausgebildet ist.
10. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Halterung (32) zur Aufnahme eines Sensors (33) in der Nähe der zentralen Öffnung (23) ausgestattet ist.
11. Montageelement nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Verbindungsstelle (35) zwischen dem Sensor (33) und einem Sensor-Kabel (20) ausgestattet ist.
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