JP2005152699A - 有機性廃棄物の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる成分比の堆肥を同時に製造可能とするために、有機性廃棄物を醗酵により分解処理する醗酵処理ユニットを複数備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、一つの制御手段にて複数の醗酵処理ユニットを制御することで、コストの低減化を図る。
【解決手段】各醗酵処理ユニット２ａ・２ｂに設けられた、有機性廃棄物の分解処理１を促進させる動作を行う動作手段と、前記有機性廃棄物の状態を検出する検出手段とを、同一の制御手段３０に接続し、前記検出手段により検出された検出値に基づいて各醗酵処理ユニット２ａ・２ｂの動作手段を同様に制御した。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機性廃棄物を堆肥化して再利用するための有機性廃棄物の処理装置に関する。

従来、家庭や事業所から排出される廃棄物のうちで大きな割合を占める調理屑、残菜などの有機性廃棄物は、回収された後は焼却や埋め立てにより処理されている。しかし、現在、焼却処理で発生する二酸化炭素による地球温暖化の問題や、埋め立てに必要な最終処分場不足の問題が逼迫しており、生ゴミの処理量抑制が急務となっている。そこで、この有機性廃棄物の処理量の抑制と共に、食物の生産・流通・消費の各段階における環境保全等の観点からも、近年は、有機性廃棄物の再資源化、すなわち有機性廃棄物の堆肥化が進められている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１２２９号公報

需要者のニーズに応じて様々な成分比を持つ数種類の堆肥を同時に製造する場合、複数の処理装置が必要となる。しかし、従来の有機性廃棄物の処理装置には、一台の処理装置に対して一つの制御手段が備えられているため、各処理装置に制御手段が備えられることになり、コストが高くなるという問題があった。また、各処理装置が単独で制御されるため、処理装置毎に処理操作を行わなければならず、操作の手間がかかりすぎるという問題もあった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、有機性廃棄物を醗酵により分解処理する醗酵処理ユニットを複数備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、各醗酵処理ユニットに設けられた、有機性廃棄物の分解処理を促進させる動作を行う動作手段と、前記有機性廃棄物の状態を検出する検出手段とを、一つの制御手段に接続し、前記検出手段により検出された検出値に基づいて各醗酵処理ユニットの動作手段を制御したものである。

請求項２においては、前記醗酵処理ユニットを、一つ又は複数の醗酵処理ユニットからなる複数のグループに分け、グループ内の各醗酵処理ユニットに有機性廃棄物の分解処理を促進させる動作を行う動作手段を設けるとともに、これらの醗酵処理ユニットのうち、任意の醗酵処理ユニットにのみ有機性廃棄物の状態を検出する検出手段を設けて、この検出手段と各醗酵処理ユニットの動作手段とを一つの制御手段に接続し、前記検出手段により検出された検出値に基づいてグループ内の各醗酵処理ユニットの動作手段を制御したものである。

請求項３においては、前記醗酵処理ユニットの排気又は排水を他の醗酵処理ユニットに供給するように制御したものである。

請求項４においては、前記醗酵処理ユニットの排気又は排水を他の醗酵処理ユニットにグループ単位で供給するように制御したものである。

請求項５においては、前記醗酵処理ユニットにおいて、制御手段に接続した表示手段は一つのみであるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、有機性廃棄物の処理装置を構成する複数の醗酵処理ユニットを一つの制御手段で制御することができ、異なる成分比の堆肥を同時に製造可能とするような複数の醗酵処理ユニットでも制御することができる。したがって、複数の醗酵処理ユニットに対して別々に制御手段を設ける必要がなく一つの制御手段で済み、配置スペースを減少でき、コストを抑えることができる。

請求項２においては、各グループに属する醗酵処理ユニットを一つの制御手段でグループ毎に同様に制御することができるため、複数の醗酵処理ユニットに対して一つの制御手段で済む。また、全ての醗酵処理ユニットに検出手段を設ける必要がなくなる。したがって、コストを低減することができる。

請求項３においては、排気又は排水中に含まれるアンモニアを他の醗酵処理ユニットに供給することができ、処理中の有機性廃棄物のｐＨを最適な値とすることができる。そのため、ｐＨに不具合があったり、水分が不足したユニットの処理速度が低下したり、完全に処理できないユニットが生じたりすることがなく、全体的に処理時間が長くなることを防止でき、醗酵分解処理効率を向上できる。また、従来ｐＨをアルカリ性に保つために使用される消石灰等の改良資材が殆ど必要なくなり、コストを低減することができる。また、排気や排水を再利用するため、悪臭を減少し、排水量を減少させることができ、供給する水量も減少できる。

請求項４においては、排気又は排水中に含まれるアンモニアを他の醗酵処理ユニットにグループ単位で供給して、処理中の有機性廃棄物のｐＨを最適な値とすることができる。すなわち、グループ毎に醗酵処理ユニットのｐＨの制御を行うことができるので、処理の簡素化及びコストの低減化を図ることができる。

請求項５においては、一つの表示手段で複数の醗酵処理ユニットの状態を表示させて確認することができる。よって、全ての醗酵処理ユニットに表示手段を設ける必要がなくなるので、コストを低減することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は有機性廃棄物の処理装置の全体的な構成の一例を示す模式図、図２は制御ブロック図、図３は分解処理のフローチャート図、図４はｐH調整処理のフローチャート図、図５は第二実施例の有機性廃棄物の処理装置の全体的な構成の一例を示す模式図、図６は第二実施例の制御ブロック図、図７は表示手段の別実施例を示す制御ブロック図である。

図１に示すように、有機性廃棄物の処理装置１は、複数（本実施例では三つ）の醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａから構成され、同時に異なる成分比の堆肥を製造可能としている。醗酵処理ユニット２ａには、有機性廃棄物を収容する処理槽３や有機性廃棄物の分解処理を促進させる動作を行う動作手段が備えられている。動作手段は処理槽３内の処理過程にある有機性廃棄物（以下内容物）を攪拌するための攪拌手段４、内容物を加熱するための加熱手段５、処理槽３内に空気を供給するための給気手段６、処理槽３内に水を供給するための給水手段７、処理槽３への給気手段６や給水手段７からの供給量を調整するための調整弁８等から構成されている。

各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３は、空気供給経路１１を介して前記給気手段６に並列に接続され、給気手段６により空気を処理槽３に供給できるように構成されている。そして、空気供給経路１１と各処理槽３の接続部にはそれぞれ調製弁８ａが設けられ、この調整弁８ａを開閉制御することにより処理槽３毎の空気の供給量を調整可能としている。

また、各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３は、この処理槽３から排出される排気を一旦回収するためのトラップ９に排気流出経路１２を介して接続されている。トラップ９では、排気中の蒸気が冷却されて凝縮し、排気から水分が除去される。ここで生じた排水は、排気中のアンモニアの一部を溶解して、トラップ９内に貯溜される。

各トラップ９は排気流出経路１２とは別に設けられた排気供給経路１３を介して各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３に並列に接続され、トラップ９内の排気をアンモニア含有ガスとして処理槽３に供給できるように構成されている。排気供給経路１３と各処理槽３との接続部にはそれぞれ調整弁８ｂが設けられ、この調整弁８ｂを開閉制御することにより処理槽３毎の排気の供給量を調整可能としている。

また、各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３は、水供給経路１４を介して前記給水手段７に並列に接続され、給水手段７により水を処理槽３に供給できるように構成されている。そして、水供給経路１４と各処理槽３との接続部にはそれぞれ調整弁８ｃが設けられ、この調整弁８ｃを開閉制御することにより処理槽３毎の水の供給量を調整可能としている。

さらに、各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３は、前記トラップ９に排水供給経路１５を介して連通され、各トラップ９内に貯溜されている排水をアンモニア溶解液として処理槽３に供給できるように構成されている。排水供給経路１５と各処理槽３の接続部にはそれぞれ調整弁８ｄが設けられ、調整弁８ｄを開閉制御することにより処理槽３毎の排水の供給量を調整可能としている。前記調整弁８a・８b・８ｃ・８ｄは電磁弁で構成されそれぞれ後述する制御手段３０と接続されている。

そして、以上のように構成される醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａに、処理槽３内の内容物の状態を検出する検出手段がそれぞれ設けられている。検出手段は、内容物の含水率を検出する水分センサ２１や重量を検出する重量センサ２２、温度を検出する温度センサ２３、ｐＨの値を検出するｐＨセンサ２４、処理槽３内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ２５、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２６、アンモニア濃度を検出するアンモニア濃度センサ２７等から構成され、図２に示すように、各醗酵処理ユニット２ａのセンサ２１〜２７が一つの主となる制御手段３０に接続される。この制御手段３０には各醗酵処理ユニット２ａの動作手段も接続される。

前記制御手段３０は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）３１や各制御プログラムを記憶させるプログラム用メモリ３２、各種データ等を一時的に記憶させるデータ用メモリ３３、各種入力系機器及び出力系機器に接続してデータを伝送する入力部３４と出力部３５等から構成されている。

前記制御手段３０の入力部３４には、各醗酵処理ユニット２ａに備えられた検出手段である水分センサ２１や重量センサ２２、温度センサ２３、ｐＨセンサ２４、二酸化炭素濃度センサ２５、酸素濃度センサ２６、アンモニア濃度センサ２７等の入力系機器が接続される。

前記制御手段３０の出力部３５には、各醗酵処理ユニット２ａに設けられた動作手段である攪拌手段４や加熱手段５、調整弁８、各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３に接続された給気手段６や給水手段７等の出力系機器が接続される。

こうして、各醗酵処理ユニット２ａの水分センサ２１により検出された含水率、重量センサ２２により検出された重量、温度センサ２３により検出された温度、ｐＨセンサ２４により検出されたｐＨ、二酸化炭素濃度センサ２５により検出された二酸化炭素濃度、酸素濃度センサ２６により検出された酸素濃度、アンモニア濃度センサ２７により検出されたアンモニア濃度等の検出値は、入力部３４から入力され、ＣＰＵ３１を介して記憶手段であるデータ用メモリ３３に転送され記憶される。また、これらの検出値に基づいて内容物の累積の乾物重量減少量（以下分解量）や二酸化炭素累積発生量等が演算され、その演算値もデータ用メモリ３３に記憶される。

ＣＰＵ３１は、プログラム用メモリ３２に記憶された各制御プログラムに従って動作し、前記データ用メモリ３２に記憶された検出手段からの検出値に基づいて各醗酵処理ユニット２ａの攪拌手段４や加熱手段５、調整弁８、給気手段６、給水手段７を制御するように構成されている。また、このＣＰＵ３１には各醗酵処理ユニット２ａに備えられた表示手段１０が接続されている。

以上のような構成において、分解処理は図３に示すように進行する。すなわち、各醗酵処理ユニット２ａに有機性廃棄物が投入され、分解処理が開始されると、制御手段３０は、まず入力された制御パラメータを読み込む（７１）。次に、内容物の情報を検出手段を用いて検出し、これらの検出値を取り込む（７２）。ここで、検出手段は上述の如く水分センサ２１、重量センサ２２、温度センサ２３、ｐＨセンサ２４、二酸化炭素濃度センサ２５、酸素濃度センサ２６、アンモニア濃度センサ２７であり、これらの検出値が制御手段３０に入力されて処理される。

続いて、前記制御手段３０は、検出手段から出力された検出値に基づいて内容物の分解量や二酸化炭素濃度等の情報を演算する（７３）。こうして得られた内容物の情報は、連続的にデータ用メモリに記憶され、表示手段１０にて表示される（７４）。そして、前記制御パラメータと検出手段から取得した内容物の情報とから、制御手段３０は制御パラメータを計算し（７５）、この計算結果に基づいて各醗酵処理ユニット２ａの攪拌手段４、加温手段５、調整弁８、給気手段６、給水手段７の動作手段を制御する（７６）。

こうして、有機性廃棄物を醗酵により分解処理する醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａを複数備えてなる有機性廃棄物の処理装置１において、これらの醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａは検出手段により検出された検出値に基づいて、一つの制御手段３０によって制御されることになる。したがって、各醗酵処理ユニット２ａに対してそれぞれ制御手段を備える必要がなくなり、複数の醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａに対して一つの制御手段３０で済むので、配置スペースを減少でき、コストを抑えることができる。

また、以上のような構成では、有機性廃棄物の処理工程において醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａを相互に関連して制御するように構成することができる。例えば、ある醗酵処理ユニット２ａに醗酵不良が生じた場合、この醗酵処理ユニット２ａに他の醗酵処理ユニット２ａの排気又は排水を再利用して給気又は給水するように制御することで、醗酵処理ユニット２ａの内容物のｐＨを制御して醗酵不良を改善することができる。

一般的に、有機性廃棄物の分解処理時における処理速度は、処理中の有機性廃棄物のｐＨに影響され、ｐＨ８〜１０でのアルカリ性で最大となり、ｐＨ５以下では略ゼロとなることが知られている。有機性廃棄物のＣ／Ｎ（炭素／窒素比）が低い場合には、分解の進行にともなってアンモニアが生成することによりｐＨは次第に高くなってくるが、Ｃ／Ｎが高い場合には、分解処理を継続しても炭水化物や油脂の分解により生成する有機酸によって、ｐＨが低下した状態となり分解速度も低下する。

そこで、内容物がアルカリ性である醗酵処理ユニット２ａではアンモニアが生成して排気や排水中に含まれることから、ある醗酵処理ユニット２ａに収容される内容物のｐＨが低下した状態となった場合、この醗酵処理ユニット２ａに内容物のｐＨがアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａから、そのアンモニアを含有する排気又は排水を供給し、前者の醗酵処理ユニット２ａに収容される内容物のｐＨが最適な値(ｐＨ８〜１０)となるように各醗酵処理ユニット２ａを制御することによって、処理速度の向上を図ることができるのである。

前記醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・に収容される内容物のｐＨの制御構成について、図４を用いてより詳しく説明する。
まず、制御手段３０は、各醗酵処理ユニット２ａのｐＨセンサ２４により検出された処理槽３内の内容物のｐＨに基づいて、醗酵処理ユニット２ａに収容されている内容物が酸性であるかどうかを判断する（８１）。ここで、どの醗酵処理ユニット２ａにおいても内容物が酸性でない場合には、再び内容物のｐＨの読み込みが行われる。

いずれかの醗酵処理ユニット２ａの内容物が酸性である場合には、次の処理において、この醗酵処理ユニット２ａの内容物のｐＨが低下したときから所定時間経過したかどうかが確認される（８２）。所定時間経過していた場合、前記表示手段１０に処理装置１に異常があることが表示される（８３）。

所定時間経過していない場合には、次の処理に進み、他に内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａがあるかどうかが確認される（８４）。

内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａがない場合、処理装置１において内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａがなくなった時から所定時間経過したかどうか確認される（８５）。ここで、所定時間経過していると、前記表示手段１０に処理装置１に異常があることが表示される（８３）。所定時間経過していない場合には、再び内容物のｐＨの読み込みが行われる。

一方、他に内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａがある場合、グループ１０１（１０２）における酸性の内容物の含水率が規定値以下であるかが判断される（８６）。

前記内容物の含水率が規定値よりも大きい場合、内容物が酸性の醗酵処理ユニット２ａに、内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａからアンモニアを含有する排気が供給される（８７）。

前記内容物の含水率が規定値以下である場合、内容物が酸性の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂに、グループ１０２の内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂからアンモニアを含有する排水が供給される（８８）。

このようにして、内容物がアルカリ性の醗酵処理ユニット２ａから発生するアンモニアを含有する排気又は排水を他の醗酵処理ユニット２ａに供給して、処理槽３内の内容物のｐＨを最適な値として処理速度が向上するように醗酵処理ユニット２ａ・２ａ・２ａの制御が行われる。したがって、従来ｐＨをアルカリ性に保つために使用されていた消石灰等の土壌改良資材が殆ど必要なくなり、コストを低減することができる。また、醗酵処理ユニット２ａ・２ｂからの排気や排水を再利用するため、アンモニアが漏れて生じる悪臭を低減することができるとともに、排水量を減少させることができる。

次に、本発明の第二実施例について説明する。
図５に示すように、有機性廃棄物の処理装置１００は、前記醗酵処理ユニット２ａに醗酵処理ユニット２ｂを加えた複数（本実施例では六つ）の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・から構成され、大量且つ異なる成分比の堆肥を同時に製造可能としている。これらの醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・は、一つ又は複数（本実施例では二つ）の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂを一グループとして、複数（本実施例では三つ）のグループ１０１・１０２・１０３に分けられ、グループ単位で制御が行われるように構成されている。

各グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ｂには、前記醗酵処理ユニット２ａと同様に処理槽３や攪拌手段４、加熱手段５、調整弁８等の動作手段が設けられている。各醗酵処理ユニット２ｂの処理槽３は各醗酵処理ユニット２ａの処理槽３とともに空気供給経路１１を介して給気手段６に、水供給経路１４を介して給水手段に、排気供給経路１３又は排水供給経路１５を介してトラップ９に並列に接続されている。

そして、以上のように構成される醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・のうち、各グループ１０１・１０２・１０３の任意の醗酵処理ユニット２ａにのみ、処理槽３内の内容物の状態を検出する検出手段が設けられている。つまり、各グループ１０１・１０２・１０３に属する他の醗酵処理ユニット２ｂには検出手段には設けられない。

図６に示すように、各グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ａにのみ設けられる検出手段は、前記実施例と同様に内容物の含水率を検出する水分センサ２１や重量を検出する重量センサ２２、温度を検出する温度センサ２３、ｐＨの値を検出するｐＨセンサ２４、処理槽３内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ２５、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２６、アンモニア濃度を検出するアンモニア濃度センサ２７等で構成され一つの主となる制御手段３０に接続されている。

また、各グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂに設けられた動作手段も一つの制御手段３０に接続されている。さらに、各グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ａにのみ設けられた表示手段１０が制御手段３０に接続されている。

以上のように構成することにより、醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・の動作手段は各グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ａの検出手段により検出された検出値に基づいて、一つの制御手段３０によりグループ単位で制御されることになる。すなわち、有機性廃棄物の処理工程において、各グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ａが制御手段３０により制御されるとき、各グループ１０１・１０２・１０３に属する他の醗酵処理ユニット２ｂは同一グループ１０１・１０２・１０３の醗酵処理ユニット２ａと同様に制御されることになる。

したがって、醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・を複数備えてなる有機性廃棄物の処理装置１において、各醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・の制御を行う場合に、複数の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・に対して一つの制御手段３０で済むとともに、全ての醗酵処理ユニット２ａ・２ｂ・・・に検出手段を設ける必要がないので、コストを低減することができる。

さらに、以上のような構成では、有機性廃棄物の処理工程においてグループ単位で醗酵処理ユニット２ａ・２ｂを相互に関連して制御することが可能となり、例えば前記実施例では醗酵処理ユニット毎で行われる内容物のｐＨの制御をグループ単位で行うことができる。これにより、あるグループの醗酵処理ユニット２ａ・２ｂの排気又は排水中に含まれるアンモニアを他のグループの醗酵処理ユニットにグループ単位で供給して、処理中の有機性廃棄物のｐＨを最適な値とすることができるので、処理の簡素化及びコストの低減化を図ることができる。

また、前記有機性廃棄物の処理装置１・１００においては、各醗酵処理ユニット２ａに設けられた複数の表示手段１０を制御手段３０に接続して、各々の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂの状態を表示させるように構成しているが、図７に示すように各醗酵処理ユニット２ａに表示手段１０を設けずに一つの表示手段１１０のみを制御手段３０に接続して、制御手段３０に接続された複数の醗酵処理ユニット２ａ・２ｂの状態を一つの表示手段１１０で表示させるように構成することもできる。この場合、全ての醗酵処理ユニット２ａ・２ｂに表示手段１０を設ける必要がなくなるので、コストを低減することができる。

有機性廃棄物の処理装置の全体的な構成の一例を示す模式図。 制御ブロック図。 分解処理のフローチャート図。 ｐH調整処理のフローチャート図。 第二実施例の有機性廃棄物の処理装置の全体的な構成の一例を示す模式図。 第二実施例の制御ブロック図。 表示手段の別実施例を示す制御ブロック図。

符号の説明

１ 有機性廃棄物の処理装置
２ 醗酵処理ユニット
３ 処理槽
４ 攪拌手段
５ 加熱手段
６ 給気手段
７ 給水手段
８ 調整弁
２１ 水分センサ
２２ 重量センサ
２３ 温度センサ
２４ ｐHセンサ
２５ 二酸化炭素濃度センサ
２６ 酸素濃度センサ
２７ アンモニア濃度センサ
３０ 制御手段

Claims (5)

1. 有機性廃棄物を醗酵により分解処理する醗酵処理ユニットを複数備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、各醗酵処理ユニットに設けられた、有機性廃棄物の分解処理を促進させる動作を行う動作手段と、前記有機性廃棄物の状態を検出する検出手段とを、一つの制御手段に接続し、前記検出手段により検出された検出値に基づいて各醗酵処理ユニットの動作手段を制御したことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
2. 前記醗酵処理ユニットを、一つ又は複数の醗酵処理ユニットからなる複数のグループに分け、グループ内の各醗酵処理ユニットに有機性廃棄物の分解処理を促進させる動作を行う動作手段を設けるとともに、これらの醗酵処理ユニットのうち、任意の醗酵処理ユニットにのみ有機性廃棄物の状態を検出する検出手段を設けて、この検出手段と各醗酵処理ユニットの動作手段とを一つの制御手段に接続し、前記検出手段により検出された検出値に基づいてグループ内の各醗酵処理ユニットの動作手段を制御したことを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理装置。
3. 前記醗酵処理ユニットの排気又は排水を他の醗酵処理ユニットに供給するように制御したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物の処理装置。
4. 前記醗酵処理ユニットの排気又は排水を他の醗酵処理ユニットにグループ単位で供給するように制御したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物の処理装置。
5. 前記醗酵処理ユニットにおいて、制御手段に接続した表示手段は一つのみであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物の処理装置。
   

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