ES2829551T3 - Cámaras de curado de neumático con etiqueta RFID - Google Patents

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Abstract

Cámara (100) de curado de neumático que comprende: un cuerpo elastomérico; y una etiqueta (110) de dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) unida químicamente al cuerpo elastomérico.

Description

DESCRIPCIÓN
Cámaras de curado de neumático con etiqueta RFID
Antecedentes
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud provisional estadounidense con número de serie 62/290.730, presentada el 3 de febrero de 2016.
La presente divulgación se refiere a la encapsulación de una etiqueta RFID dentro de la estructura de caucho de una cámara de curado de neumático con el propósito de identificar una cámara específica mediante el número de código de producto electrónico (EPC) de RFID e identificar el historial de fabricación y de transporte logístico de la cámara. La patente CA 2679111 A1 da a conocer una membrana de bolsa de vacío para su uso en el moldeo por transferencia asistido por vacío y en la que puede incorporarse un artículo tal como una etiqueta RFID.
El documento EP 1995 082 da a conocer la encapsulación de una etiqueta de identificación por radiofrecuencia (RFID) entre dos láminas de caucho y la unión química de esta estructura a un neumático.
Existe la necesidad de un mayor control sobre la fabricación, el transporte y el almacenamiento/inventario. Más particularmente, existe la necesidad de una identificación remota mejorada, es decir, capacidades (por ejemplo, inalámbricas) de lectura mecánica, de un producto y específicamente una cámara de curado de neumático, sin afectar de manera adversa a las características de calidad y rendimiento de la cámara de curado de neumático. Sumario
Se proporcionan un aparato, una cámara de curado de neumático y un sistema de rastreo/información para la cámara de curado de neumático mejorados.
La cámara de curado de neumático incluye un cuerpo elastomérico y una etiqueta de dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) unida químicamente al cuerpo elastomérico.
El material elastomérico está vulcanizado.
La etiqueta RFID está ubicada adyacente a una superficie exterior del cuerpo elastomérico, y está posicionada preferiblemente en un reborde de la cámara de curado de neumático.
La etiqueta RFID está formada al menos parcialmente por un material elastomérico, y está formada preferiblemente por un material similar al del resto de la cámara de curado de neumático para potenciar la unión química a la misma. En una disposición preferida, la etiqueta RFID incluye unas capas primera y segunda de caucho que encapsulan la etiqueta RFID, y al menos una de las capas está unida químicamente al cuerpo elastomérico.
La etiqueta RFID incluye además una antena de caucho conductor en una realización.
En una disposición preferida, la etiqueta RFID incluye un chip que está conectado mecánica y eléctricamente a la antena de caucho, y el chip y la antena están encapsulados por las capas de caucho primera y segunda.
El cuerpo de cámara de curado de neumático elastomérico, vulcanizado, está dimensionado para su recepción en un neumático crudo que está dimensionado para su recepción en un molde de neumático.
Un método de producción de una cámara de curado de neumático incluye mezclar un material elastomérico y posicionar una etiqueta de dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) dentro de un molde de cámara de curado de neumático de tal manera que pase a estar unida químicamente al material elastomérico de la cámara de curado de neumático. El método incluye además moldear y curar la mezcla en el molde de cámara de curado de neumático, mediante lo cual la etiqueta RFID se sitúa adyacente a una superficie exterior de la cámara de curado de neumático moldeada.
La etapa de curado incluye además vulcanizar el material elastomérico.
La etapa de posicionamiento incluye además ubicar la etiqueta RFID a lo largo de una superficie del molde de cámara de curado de neumático.
La etapa de posicionamiento incluye además ubicar la etiqueta RFID en el reborde de la cámara de curado de neumático.
Una configuración de antena permite que un chip RFID encaje dentro de un anillo de reborde de una cámara de curado de neumático típica. No hay productos disponibles comercialmente hoy en día en los EE.UU. que se crea que se ajustan a esta descripción.
Esta invención puede aplicarse a una cámara de curado de neumático dentro del procedimiento de fabricación. La invención puede utilizarse entonces adicionalmente a lo largo de toda la vida útil de su servicio, incluyendo la fabricación, el transporte y dentro de las fábricas de neumáticos y los depósitos de almacenamiento.
Incorporar una etiqueta RFID dentro de la estructura de caucho de una cámara de curado de neumático (TCB) permite una identificación individual, sin visibilidad directa, de una cámara de curado de neumático.
Las cámaras pueden tener ventajosamente un número de identificación en serie individual que no tienen actualmente.
Otro beneficio consiste en que puede registrarse y analizarse todo el historial de fabricación y el historial de transporte de una cámara de curado de neumático. Esto puede ayudar con el control de calidad y cualquier posible problema de aviso para devolución que pudiera producirse.
Otra ventaja reside en las capacidades de identificación sin visibilidad directa de cámaras individuales o múltiples que pueden identificarse incluso cuando se mantienen dentro de la caja o el embalaje de envío de la cámara de curado de neumático sin necesidad de retirar y escanear cámaras individuales.
Todavía otro beneficio consiste en que la etiqueta permanecerá con la cámara de curado de neumático a lo largo de toda su vida útil y no existe la posibilidad de que se retire sin dañar de manera perceptible y grave el propio producto/la propia cámara.
Dada la adición de una identificación individual, el fabricante puede efectuar ahora un escaneado por ordenador y comprobar, para asegurarse adicionalmente, que la cámara adecuada está colocada dentro de la prensa de curado adecuada.
En la actualidad, las cámaras pueden extraviarse a veces, pero usando una combinación de una etiqueta RFID incorporada dentro de la cámara y un sistema de tipo de infraestructura de lector, las cámaras pueden rastrearse y tener su ubicación registrada en todo momento. Esto garantizará adicionalmente que se usen dentro del periodo de tiempo adecuado.
Puesto que la etiqueta RFID de caucho debe estar compuesta por un material similar al de la cámara de curado de neumático, deben producirse etiquetas RFID cauchutadas especializadas usando de manera ideal la misma clase de caucho. Como mínimo, debe usarse un tipo de paquete de polímero y curado similar para permitir que la etiqueta RFID se incorpore dentro de la cámara de curado de neumático.
Todavía otros beneficios y ventajas de la presente divulgación resultarán evidentes para los expertos en la técnica tras leer y comprender la siguiente descripción detallada.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras 1-4 muestran una etiqueta RFID en una cámara de curado de neumático.
La figura 5 es una vista de un molde para formar una cámara de curado de neumático, con una etiqueta RFID posicionada en el molde.
Las figuras 6 y 7 son vistas en sección transversal de una cámara de curado de neumático inflada dentro de un neumático crudo que está vulcanizándose dentro de una prensa de curado de neumáticos (con otros detalles de la prensa eliminados para facilidad de ilustración).
Las figuras 8-10 son una vista en perspectiva en despiece ordenado, una vista en planta y una vista en alzado de una etiqueta RFID preferida.
Descripción detallada
Una cámara de curado es una parte importante de un procedimiento de vulcanización de neumáticos. La adecuada selección de polímeros de butilo y materiales de preparación de compuestos para una formulación de cámara es esencial para garantizar la durabilidad, la vida útil de servicio y un funcionamiento eficiente en una fábrica de neumáticos.
La durabilidad de la cámara se basa en su resistencia al calor y al vapor durante el procedimiento de vulcanización, junto con su muy baja permeabilidad a gases y vapores de agua.
Para maximizar la vida útil de la cámara, resulta fundamental el ajuste de neumático y tamaño correcto, ya que los porcentajes de estiramiento de la cámara deben controlarse con precisión en las direcciones tanto radial como circunferencial. Las cámaras funcionan normalmente con del 15% al 25% de estiramiento en las direcciones tanto radial como circunferencial y en algunos casos puede requerirse que se estiren hasta el 50% o más en las direcciones tanto radial como circunferencial.
Aunque hay múltiples configuraciones de cámara, la sujeción general dentro de prensas de curado de neumáticos de las diferentes configuraciones es muy similar. La cámara típica tendrá dos rebordes de sujeción opuestos que crean un sello para capturar los medios de curado, tales como vapor, agua caliente o gases inertes. Los rebordes se fijan normalmente en la prensa de curado con un anillo o placa de sujeción de reborde, en la que la placa de sujeción de reborde captura y retiene los rebordes de sujeción de la cámara permitiendo que la cámara reciba el medio de curado y se estire hacia fuera desde la prensa a medida que se aumenta la presión del medio de curado dentro de la cámara. Una posible configuración de cámara alternativa es una cámara de curado que sólo tiene una única abertura y al menos un reborde formado en la abertura para formar una cámara de curado con forma generalmente de globo, en la que el reborde se fija normalmente en la prensa de curado con un anillo o placa de sujeción de reborde.
Para obtener la máxima eficiencia de la cámara, es altamente deseable transferir el calor de los medios de curado a una velocidad acelerada a través de la pared de cámara. Este proceso se mide mediante la “tasa de transferencia” y se conoce como difusividad térmica.
La inclusión de la etiqueta RFID en la cámara no debe interferir con la difusividad térmica de la cámara o la capacidad de la cámara de estirarse hacia fuera desde la prensa. Además, la inclusión de la etiqueta RFID en la cámara no reducirá, de manera ideal, la vida útil de servicio de la cámara. Se han obtenido resultados favorables al posicionar la etiqueta RFID en la zona de los rebordes de sujeción de cámara. En esta ubicación, la etiqueta RFID no está en una zona de la cámara que se requiere que se estire o que transfiera sustancialmente energía calorífica al neumático que está curándose. Por consiguiente, la difusividad térmica, la capacidad de estirarse y la vida útil de servicio de la cámara con la etiqueta RFID son sustancialmente idénticas a estas mismas propiedades en una cámara sin la etiqueta RFID. Adicionalmente, ubicar la etiqueta RFID en la zona de los rebordes de sujeción de cámara minimiza el daño a la etiqueta RFID cuando la cámara está instalada en la prensa de curado de neumáticos, manteniendo por tanto la funcionalidad de la etiqueta RFID cuando la cámara se retira de la prensa de curado después de que la cámara haya completado su vida útil de servicio.
Una cámara de curado de neumático convencional es de construcción bien conocida y está formada normalmente por un material elastomérico tal como caucho de butilo. Igualmente, la cámara 100 de curado de neumático de la presente divulgación (figuras 1-4) está formada preferiblemente por el mismo material elastomérico o uno similar, por ejemplo, caucho de butilo, e incorpora ventajosamente la etiqueta 110 RFID en la misma. La cámara 100 de curado de neumático incluye rebordes 102 que tienen una dimensión en sección transversal ligeramente mayor que el resto del grosor de la pared 104 de la cámara. Tal como se mencionó anteriormente, y tal como resultará más evidente y se describirá adicionalmente a continuación, esto permite que los rebordes 102 se fijen en una prensa de curado de neumáticos.
El grosor de la pared 104 de la cámara 100 de curado de neumático se selecciona de modo que la pared de la cámara 100 de curado de neumático pueda aguantar el entorno de la prensa de curado de neumáticos, es decir, resistencia al calor, la presión, la flexión, etc. a medida que el volumen interno de la cámara se expande en respuesta al aire, gases, vapor/vapor de agua, al tiempo que se maximiza la difusividad térmica. La cámara 100 de curado de neumático está dimensionada para su recepción en un neumático crudo y cuando está presurizada (inflada), empuja el neumático crudo contra la superficie de molde interior durante el procedimiento de vulcanización en la prensa de curado de neumáticos. Por tanto, la pared 104 de la cámara 100 de curado de neumático debe tener un grosor que pueda aguantar la alta presión y las altas temperaturas asociadas con el ciclo de curado, en el que las temperaturas alcanzarán más de 200°C. Además, los ciclos de expansión y retracción de la cámara 100 de curado de neumático durante el curado/la vulcanización del neumático crudo requieren que la cámara pueda aguantar numerosos ciclos de curado.
Dentro de este riguroso entorno, la etiqueta 110 RFID asociada con la cámara 100 de curado de neumático debe poder aguantar estas condiciones y rendir eficazmente. Se ha determinado que una ubicación preferida para la etiqueta 110 RFID consiste en posicionar la etiqueta en el reborde 102 de la cámara 100 de curado de neumático (véanse las vistas detalladas de las figuras 2 y 4). La etiqueta 110 RFID está encapsulada al menos parcialmente en el reborde de la cámara 100 de curado de neumático, donde la etiqueta RFID experimentará un estiramiento mínimo en comparación con el resto de la pared 104 de cámara. Montar la etiqueta 110 RFID en el reborde 102 de la cámara 100 de curado de neumático reduce la tensión estructural impuesta sobre la etiqueta en comparación con ubicar potencialmente la etiqueta RFID a lo largo de la pared 104 de la cámara porque el reborde de cámara se sujeta de manera segura dentro de la prensa de curado de neumáticos. Por tanto, el reborde se somete igualmente a un estiramiento y una tensión reducidos en comparación con el resto de la cámara 100 durante la operación de curado del neumático.
Tal como se muestra en la figura 5, la etiqueta 110 RFID está colocada o ubicada en un molde 120 de cámara de curado de neumático, y particularmente a lo largo de una región 122 de reborde en un componente 124 de molde inferior. Ubicar la etiqueta 110 RFID en la región 122 de reborde permite que el material elastomérico/caucho de butilo que se inyecta en el molde 120 de cámara envuelva la etiqueta RFID y mantenga el posicionamiento deseado de la etiqueta RFID en el reborde 102 de la cámara 100 de curado de neumático. La etiqueta 110 RFID está colocada en la parte 124 inferior del molde 120 de cámara en la zona 122 de los rebordes de sujeción. La gravedad y el flujo de material durante el procedimiento de inyección mantienen la etiqueta 110 RFID en la ubicación deseada. Debe entenderse que puede disponerse un adhesivo sobre una superficie exterior de la etiqueta 110 RFID para facilitar la retención de la etiqueta RFID en una ubicación deseada dentro del molde 120 de cámara, empleándose el adhesivo para unir de manera liberable la etiqueta RFID a una superficie del molde de cámara (preferiblemente el componente 124 de molde inferior, aunque puede unirse en la región de reborde del componente 126 de molde superior sin apartarse del alcance y la intención de la presente divulgación). Además, el revestimiento de caucho de la etiqueta 110 RFID puede formularse para que tenga una propiedad adhesiva para facilitar la retención de la etiqueta RFID en la posición deseada dentro del molde 120 de cámara.
Al formar una parte de la etiqueta 110 RFID a partir de un material que es compatible con el material de la cámara 100 de curado de neumático, la etiqueta RFID se une químicamente a la cámara de curado de neumático y mantiene la integridad estructural con la cámara. Por tanto, tal como se ilustra en las figuras 1-4, la etiqueta 110 RFID se fusiona con el material circundante que constituye el resto de la cámara 100 de curado de neumático.
Particularmente, y tal como se conoce generalmente en la técnica, la cámara 100 de curado de neumático se sella a lo largo de los rebordes 102 en una prensa 140 de curado de neumáticos (figuras 6-7). Más específicamente, los rebordes 102 se sujetan entre anillos 142 o placas de sujeción de tal manera que la cámara 100 de curado de neumático se retiene ventajosamente de manera mecánica y sellada en la prensa de curado de neumáticos y dentro del neumático 150 crudo. A medida que el medio de curado se introduce en el interior de la cámara 100, la pared 104 de cámara se expande dentro del neumático crudo y se engancha con la superficie interior del neumático, donde la presión de la cámara empuja el neumático contra la superficie interior correspondiente de la prensa de neumáticos, y el calor del medio se transfiere a través de la pared de cámara y, junto con el calor transferido a través del molde de neumático, cura eficazmente el neumático. De nuevo, la ubicación de la etiqueta RFID a lo largo del reborde de la cámara aísla la etiqueta de las tensiones de la cámara en expansión/contracción, y también en parte del calor del medio de curado.
Existe tecnología para diseñar y fabricar una etiqueta 110 RFID cauchutada (figuras 8-10). Esta etiqueta 110 incluye dos elementos de caucho generalmente planos o revestimientos 160, 162, un chip 164 RFID y dos antenas, preferiblemente antenas 166, 168 de caucho conductor. Las dos antenas 166, 168 de caucho se colocan cada una en contacto con una superficie conductora especificada del chip 164 RFID. La unidad combinada se coloca luego sobre el primer revestimiento 160 de caucho y después el segundo revestimiento 162 de caucho se coloca encima de la parte superior de la unidad combinada para formar la etiqueta 110 RFID cauchutada (por ejemplo, véase la solicitud de titularidad conjunta US2015/0314542A1 que se incorpora expresamente en el presente documento mediante referencia). No se requiere que las etapas de este procedimiento de ensamblaje se realicen en el orden mencionado anteriormente. Otras etiquetas RFID cauchutadas que usan otras tecnologías tales como una antena de metal y formas adicionales de etiquetas RFID encapsuladas en caucho también podrán incorporarse en el procedimiento de fabricación de la cámara de curado de neumático usando el método descrito a continuación.
En resumen, cuando este ensamblaje se realiza usando revestimientos de caucho no curados de material similar o idéntico al de la propia cámara, la etiqueta puede incorporarse en la cámara de curado de neumático. Este procedimiento de incorporación se logra preferiblemente colocando la etiqueta RFID cauchutada en la parte inferior del molde de cámara de curado de neumático y realizando luego el procedimiento de rutina de moldear por inyección el material de caucho de la cámara de curado de neumático en el molde. El material de caucho de la cámara llenará entonces el molde fluyendo alrededor la etiqueta pero permitiendo que la etiqueta RFID permanezca en la misma ubicación general que formará finalmente el reborde de la cámara de curado de neumático. Después de que se complete el procedimiento de curado de la cámara y la cámara se retire del molde, la etiqueta RFID cauchutada será indistinguible del resto de la cámara de curado de neumático, y además estará unida químicamente a la estructura.
La etiqueta RFID en esta invención se une químicamente a la cámara de neumático y puede que no la vea un observador inexperto y no puede retirarse sin dañar el producto de manera permanente. Esto contrasta con una pegatina de etiqueta RFID convencional o una pegatina de código de barras que puede desprenderse accidentalmente de la cámara de curado de neumático o no ser capaz de permanecer adherida a la cámara de curado de neumático durante las condiciones ambientales extremas en las que este producto funciona (temperatura y presión muy altas). Adicionalmente, debido a la ubicación de la etiqueta RFID en el reborde de la cámara, una zona que experimenta una flexión o un estiramiento mínimos en comparación con el resto de la cámara, esta etiqueta RFID experimenta poca tensión estructural en comparación con la que podría experimentar una etiqueta si se colocara en una zona fuera del reborde.
Tal como se describió anteriormente, un posible método de fabricación de una cámara de curado de neumático implica moldear por inyección caucho en un molde para formar una cámara de curado de neumático. La etiqueta RFID cauchutada no podrá hacerse pasar a través del mismo canal que el mecanismo de moldeo por inyección antes de entrar en el molde. Por tanto, se cree que el concepto de colocar una etiqueta cauchutada no moldeada por inyección dentro de una ubicación fija en el molde, realizar el procedimiento de moldeo por inyección e integrar la etiqueta RFID cauchutada de manera no visible y químicamente dentro de la cámara de curado de neumático es un concepto novedoso que consigue los beneficios y ventajas deseados con respecto a disposiciones existentes.
Según la invención, se proporciona una cámara de curado de neumático que comprende: un cuerpo de cámara de curado de neumático elastomérico, vulcanizado, dimensionado para su recepción en un neumático crudo que está dimensionado para su recepción en un molde de neumático; y una etiqueta de dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) unida químicamente al cuerpo de cámara elastomérico. Preferiblemente, la cámara incluye un reborde y la etiqueta RFID está incorporada en el cuerpo de cámara elastomérico de manera adyacente al reborde. Preferiblemente, la etiqueta RFID incluye unas capas primera y segunda de caucho que encapsulan la etiqueta RFID, y al menos una de las capas está unida químicamente al cuerpo elastomérico. Preferiblemente, la etiqueta RFID incluye un chip y al menos una parte de una antena encapsulada en el caucho de encapsulación. Preferiblemente, la antena está formada al menos en parte por un caucho conductor.
Esta descripción escrita usa ejemplos para describir la divulgación, incluyendo el mejor modo, y también para permitir que cualquier experto en la técnica realice y use la divulgación. El alcance patentable de la divulgación se define por las reivindicaciones.

Claims (18)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Cámara (100) de curado de neumático que comprende:
    un cuerpo elastomérico; y
    una etiqueta (110) de dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) unida químicamente al cuerpo elastomérico.
  2. 2. Cámara (100) de curado de neumático según la reivindicación 1, en la que el cuerpo elastomérico está formado por material elastomérico que está vulcanizado.
  3. 3. Cámara (100) de curado de neumático según la reivindicación 1 ó 2, en la que la etiqueta (110) RFID está ubicada adyacente a una superficie exterior del cuerpo elastomérico.
  4. 4. Cámara (100) de curado de neumático según cualquier reivindicación anterior, en la que la etiqueta (110) RFID está posicionada en un reborde (102) de la cámara (100) de curado de neumático.
  5. 5. Cámara (100) de curado de neumático según cualquier reivindicación anterior, en la que la etiqueta (110) RFID está formada al menos parcialmente por un material elastomérico.
  6. 6. Cámara (100) de curado de neumático según la reivindicación 1, 4 ó 5 en la que la etiqueta (110) RFID incluye unas capas (160, 162) primera y segunda de caucho que encapsulan la etiqueta (110) RFID, y al menos una de las capas está unida químicamente al cuerpo elastomérico.
  7. 7. Cámara (100) de curado de neumático según cualquier reivindicación anterior, en la que la etiqueta (110) RFID incluye además una antena (166, 168) de caucho conductor.
  8. 8. Cámara (100) de curado de neumático según la reivindicación 7, en la que la etiqueta (110) RFID incluye un chip (164) que está conectado mecánica y eléctricamente a la antena (168, 168) de caucho, y el chip (164) y la antena (166, 168) están encapsulados por las capas (160, 162) de caucho primera y segunda.
  9. 9. Cámara (100) de curado de neumático según cualquier reivindicación anterior, en la que la etiqueta (110) RFID es una etiqueta (110) RFID cauchutada especializada compuesta por la misma clase de caucho que la cámara (100) de curado de neumático.
  10. 10. Cámara (100) de curado de neumático según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la etiqueta (110) RFID tiene un tipo de paquete de polímero y curado similar al de la cámara (100) de curado de neumático.
  11. 11. Método de producción de una cámara (100) de curado de neumático, que comprende:
    mezclar un material elastomérico;
    posicionar una etiqueta (110) de dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) dentro de un molde (120) de cámara de curado de neumático; y
    moldear y curar la mezcla en el molde (120) de cámara de curado de neumático, mediante lo cual la etiqueta (110) RFID se sitúa adyacente a una superficie exterior de la cámara (100) de curado de neumático moldeada y se une químicamente al material elastomérico de la misma.
  12. 12. Método según la reivindicación 11, en el que la etapa de moldeo y curado incluye vulcanizar el material elastomérico.
  13. 13. Método según la reivindicación 11 ó 12, que incluye además posicionar la etiqueta (110) RFID a lo largo de una superficie del molde (120) de cámara de curado de neumático.
  14. 14. Método según la reivindicación 11, 12 ó 13, que comprende además formar un reborde (102) en la cámara (100) de curado de neumático.
  15. 15. Método según la reivindicación 14, en el que la etapa de posicionamiento incluye ubicar la etiqueta (110) RFID en el reborde (102) de la cámara (100) de curado de neumático.
  16. 16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el que la etapa de moldeo incluye moldear por inyección material de caucho en el molde (120) de cámara de curado de neumático una vez que la etiqueta (110) RFID está situada en el molde (120) de cámara de curado de neumático.
  17. 17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que la etiqueta (110) RFID es una etiqueta (110) RFID cauchutada especializada compuesta por la misma clase de caucho que la cámara (100) de curado de neumático.
  18. 18. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que la etiqueta (110) RFID tiene un tipo de paquete de polímero y curado similar al de la cámara (100) de curado de neumático.
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