JP2013536143A - 有機質発酵組成物及びその製造方法 - Google Patents

有機質発酵組成物及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、有機堆肥として用いることができる有機質発酵組成物及びその製造方法に関するもので、植物の葉を単独又は1種以上混合したものに、糖分を混合した後、塩を添加した第1発酵混合物を20ないし60℃で24時間ないし1年間培養する培養ステップ、前記第1発酵混合物に、水、及び糖分を混合したものに塩を添加して得られる第2発酵混合物を20ないし40℃で30分ないし24時間増殖する増殖ステップ、及び前記第2発酵混合物に、水、及び糖類を混合し、これに塩を添加して得られる第3発酵混合物を20ないし40℃で1ないし12時間大量増殖することで、必要に応じて省略することのできる大量増殖ステップによって製造される。
【代表図】図1

Description

本発明は、草、野菜、薬草、緑茶などの様々な植物の葉に自然に生息する微生物を培養、増殖、及び大量増殖ステップを経て製造される有機質発酵組成物に関するものである。これにより、有機合成農薬や化学肥料を使用せず有機農業に利用できる有機質発酵組成物及びその製造方法が提供される。
過去1960〜1970年代には、増産第一の農業政策により、堆肥の利用量が低調であったが、最近は、農産物の量的生産よりも質的生産を重視しており、いわゆる、無公害、低農薬の有機農業によって生産された高品質な農産物が高値で売られている。
更に、最近のウェルビーイング(well−being)と持続可能な消費に対する韓国内外の関心が高まるにつれ、国民のエコ商品への関心が高まっている。このような関心は、農産物においては更に高く示され、化学肥料、有機合成農薬、家畜飼料添加剤などの一切の合成化学物質を使用せず、有機物と自然鉱石、微生物などの自然な材料のみを使用する農法であるエコ農業への関心が大きく高まっている。
一方、世界的にも農業生産量と比例して肥料の使用量が増加し、耕地生態系の持続性の低下や土壌汚染、地下水汚染などの環境汚染問題が浮き彫りにされ、この改善に関する多くの研究が進んでいる。また、肥料の使用量が多くなり、土壌中に必要以上に養分が過剰蓄積され、特に施設栽培地では、土壌の塩類の過剰集積による塩害が懸念されるレベルにまで悪化した。
従来の堆肥は、もみ殻や鋸屑、稲わらなどの農林業の副産物と、各種の家畜糞尿をはじめとして食品加工で出る副産物、又は水産加工で発生する副産物、廃棄物などを用いて水分含量を調整し、発酵器を利用して数日間発酵させ使用しているが、このような従来の堆肥発酵方法は、原料の配合後に発酵器に直ちに投入して強制的に送風と攪拌をし、わずか2週間程度の発酵期間を与えてから、これをすぐに製品化する方法であって、実質的に未熟性堆肥となる場合が多い。
また、発酵堆肥を用いた有機農法は、化学物質の使用に伴う様々な副作用をなくすことができるが、かなりの時間と費用が必要となるうえ、病虫害に弱くて農作物の生育や発育状態が悪く、その収穫量が少ないため、農作物の価格を大幅に上昇させるという問題がある。
本発明は、有機質発酵組成物及びその製造方法に関するもので、より詳しくは、草、ヨモギ、野菜、薬草、緑茶などの様々な植物に生息する土着微生物を十分発酵させて多くの有益な微生物を確保し、農作物栽培土壌に施して農作物の生長に適した土壌に改良し、農・畜産物の品質を向上し、更に、一切の化学肥料、有機合成農薬(生長調節剤、除草剤など)などの化学物質を使用せず有機農業に利用可能な有機質発酵組成物及びその製造方法を提供しようとするものである。
本発明の更なる目的は、前記有機質発酵組成物を単独で含む堆肥を提供するためのものであり、これを家畜の糞尿、生ゴミなどに添加して再発酵させた堆肥を提供するものである。また、前記有機質発酵組成物を農作物栽培地の土壌に混ぜて用いる土質改良剤を提供し、更に、これを有効成分として含む水質改善剤、家畜飼料、悪臭除去剤を提供するためのものである。本発明に係る有機質発酵組成物は、単独で使用することができるが、公知の土質改良剤、水質改善剤、家畜飼料添加剤、悪臭除去剤に添加して使用することもできる。
本発明の一様態において、植物に自然に存在する微生物を用い、これを完全に発酵させて熟成された有機質発酵組成物を提供するとともに、発酵と増殖の過程で有用な微生物を多く確保し、有機質発酵組成物及びこれを含む液体肥料の効果を極大化することを特徴とする有機質発酵組成物を提供する。
本発明に係る有機質発酵組成物は、本質的に培養、増殖、及び大量増殖ステップによって製造され、具体的には、草、野菜、薬草などの様々な植物の葉を単独又は1種以上混合した葉100重量部に、ブドウ糖、水飴、黒糖、糖蜜などの糖分を単独又は1種以上混合したものを55ないし200重量部混合した後、塩0.1ないし3重量部を混ぜた第1発酵混合物を20ないし60℃で1日ないし1年間培養する培養ステップ、前記第1発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖、糖蜜などの糖分を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合して得られる第2発酵混合物を20ないし40℃で30分以上24時間以内で攪拌する増殖ステップ、及び前記第2発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖、糖蜜などの糖類を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合した第3発酵混合物を20ないし40℃で1ないし12時間攪拌する大量増殖ステップによって製造される。
このような方法によって製造された有機質発酵組成物は、草、野菜、薬草などの様々な植物の葉に生息する土着微生物を利用し、有機物や微生物など環境にやさしい自然材料のみを含んでいるため、土質を改良し、人体に有害な成分のない農産物を栽培することができる。以下では、本発明に係る有機質発酵組成物の製造方法について、各ステップをより詳しく説明する。
1.培養ステップ
培養ステップでは、草、野菜、薬草などの様々な植物の葉を単独又は1種以上混合した葉100重量部に、ブドウ糖、水飴、黒糖、糖蜜などの糖分を単独又は1種以上混合したものを55ないし200重量部混合した後、塩0.1ないし3重量部を混ぜて第1発酵混合物を用意し、この第1発酵混合物は、20ないし60℃で12時間以上であれば培養が可能であるが、好ましくは24時間、更に好ましくは1日ないし1年間培養することが好ましい。このような培養は、一般的な形態の上部開放型又は全部閉鎖型の容器内で行われることもあり、図1に示したような微生物発酵槽で行われることもあるが、前述した温度と時間の条件に忠実であれば、利用可能な機械や装置には制限がない。
ここにおいて、草は、ヨモギ、カボチャの葉、エゴマの葉、桑の葉、柿の葉、サツマイモの葉、トウモロコシの葉、緑茶葉、キャベツの葉、ジャガイモの葉などから選択される1種又は複数種の草を混合して使用することができ、茎が軟らかく、木質のない1〜2年生の草本植物であれば、その種類に関係なく使用することができる。
野菜や薬草は、種類に関係なく様々なものが利用可能である。野菜は大根、白菜、タマネギ、サツマイモ、ジャガイモ、カボチャ、パプリカ、ピーマン、キュウリなどから選択される1種又は複数種の野菜を混合して使用することができ、新鮮な野菜であることが好ましいが、商品価値が下がった野菜を用いてもよい。薬草は甘草、当帰、山茱萸、クコなどから選択される1種又は複数種の薬草を混合して使用することができる。
培養ステップでは、植物の葉に自然に存在する微生物が、糖分や塩が本発明特有の成分比で添加され、また、本発明の特有の温度と時間の条件下で混合及び培養されることで第1発酵混合物が得られ、第1発酵混合物には、本発明に係る有機発酵組成物の活性成分であるバチルス菌、シュードモナス、トリコデルマ、乳酸菌、セルロモナス、紅色非硫黄細菌、エルウイニアなどの微生物が多量含まれている。このような微生物は非常に多様で、その種類や量(又は濃度)を限定することができないが、前記のような条件下で発生する微生物であればどれでも利用可能である。したがって、本発明は、微生物の種類や濃度によって制限されない。
2.増殖ステップ
増殖ステップでは、第1発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖、糖蜜などの糖分を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合して第2発酵混合物を用意する。この第2発酵混合物は、20ないし40℃で30分以上であれば増殖が可能であり、好ましくは1時間以上24時間以内で攪拌して微生物を増殖させることが最も効率的である。
3.大量増殖ステップ
大量増殖ステップでは、第2発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖、糖蜜などの糖類を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合した第3発酵混合物を用意する。第3発酵混合物は、20ないし40℃で1時間以上であれば大量増殖が可能であるが、1時間以上12時間以内で攪拌して微生物を増殖させることが最も効率的である。このステップは、前のステップで増殖した微生物を更に大量増殖させることが可能であることを意味し、有機質発酵組成物の生産単価を下げ、使用範囲を広げることが可能であることを意味する。しかし、必要な微生物の量や、応用する農業の種類などの条件により、大量増殖ステップを省略することも可能である。
本発明によって製造された有機質発酵組成物は、それ自体で有機農法に適した堆肥として用いられ、特に液体肥料として用いられる。
好ましい様態において、本発明は、前記有機質発酵組成物を家畜の糞尿、生ごみに混合した後、再発酵させて製造される有機農法に適した肥料を提供する。再発酵条件は、10ないし45℃で1分以上であればよく、更に好ましくは2ないし5日間発酵させることがよい。家畜の糞尿は牛、豚、馬、鶏、ダチョウ、アヒル、ウサギなど家畜の種類に関係なく使用することができ、この際、前記家畜は、本発明に係る有機質発酵組成物が混合された飼料で飼育した家畜の糞尿であることがより好ましい。ゴミを発酵させる場合は、生ごみの塩分と悪臭を減らすため、非常に効率的な堆肥、すなわち、液体肥料を得ることができ、また、家畜の糞尿と前記した再発酵された液体肥料とを同時に使用する場合は、完全に無農薬の状態で農作物を栽培することができる。
再発酵は、一般的な形態の上部開放型又は全部閉鎖型の容器内で行われることもあり、図2に示したように、生ごみや畜産糞尿を発酵させて堆肥を作る装置に微生物培養水槽を連結した装置で行われることもあり、上述した温度と時間の条件に忠実であれば、利用可能な機械や装置には制限がない。
他の好ましい様態において、本発明は、前記有機質発酵組成物を含む土質改良剤を提供する。土質改良剤は、本発明の有機質発酵組成物そのものを含めて製造することができ、家畜の糞尿や生ごみに本発明の有機質発酵組成物を混合した後、再発酵させて製造することもできる。この際、再発酵条件は、20ないし45℃で1分以上発酵させればよく、更に好ましくは2ないし5日間発酵させることがよい。このように製造された土質改良剤は、農作物を栽培する土壌に混ぜる方法で利用することができる。
更に、他の好ましい様態において、本発明は、本発明によって製造された有機質発酵組成物を含む水質改善剤を提供する。本発明の有機質発酵組成物を含む水質改善剤は、河川、海又は水槽(例えば、水産物養殖用)に散布して利用することができる。例えば、海苔や真珠貝の養殖をする海域に散布する場合、赤潮、青潮や水が腐ることを抑制して水産物の成長に有益である。また、水槽、水タンクなどに添加すると、塩素などの有害物質を分解させ、コケの発生を抑制し、水質を良好に維持するとともに、魚類の発育を良好にすることができる。また、河川に散布すると、工場の廃水を本発明の発酵組成物によって浄化して河川の水質が改善され、これにより河川の生態系を保護することができる。前記水質改善剤は、公知の様々な水質改善剤に本発明に係る有機質発酵組成物を添加剤として含むことにより、従来の水質改善剤に比べて優れた水質改善効果を提供する。
更に、他の好ましい様態において、本発明は、前記有機質発酵組成物を含む家畜の飼料添加剤を提供する。前記飼料は、公知の家畜飼料に本発明の有機質発酵組成物を0.1ないし3重量部添加したもので、牛、豚、鶏、アヒル、馬などに食べさせると、糞尿の悪臭を著しく減らすことができる。また、本発明の組成物で家畜の糞尿を発酵させると、良好な液体肥料(肥やしや堆肥)を得ることができる。また、家畜に食べさせると、糞尿の悪臭を著しく減らすことができるだけでなく、家畜の健康状態を非常に良好に維持することができる。前記飼料は、公知の様々な飼料に本発明に係る有機質発酵組成物を添加剤として含むもので、従来の飼料に比べて家畜の良好な成長及び家畜飼育に伴う環境汚染を予防する。
更に、他の好ましい様態において、本発明は、本発明によって製造された有機質発酵組成物を含む悪臭除去剤を提供する。前記悪臭除去剤は、公知の様々な悪臭除去剤に本発明に係る有機質発酵組成物を添加剤として含むもので、従来の悪臭除去剤に比べて優れた脱臭効果を提供する。
以上で説明したように、本発明に係る有機質発酵組成物は、好ましい培養及び増殖条件下で製造されたもので、当該組成物は、肥料、土質改良剤として用いられ、好ましくは、水質改善剤、家畜飼料、悪臭除去剤の添加剤として、様々な産業分野で利用することができる。
特に、有機農業用の堆肥として使用する場合、病害虫がなく、実質的に除去し、化学物質を排除した有機農作物を提供することができることから非常に有用である。
本発明で利用することができる発酵槽の1つとして、その立断面図及び平面図を示す。 本発明で利用することができる生ごみ又は畜産糞尿を用いて堆肥を作る装置の模式図である。 本発明の試験例2に係るトウガラシ栽培実験の結果である。 本発明の試験例3に係る稲栽培実験の結果である。 本発明の試験例3に係る稲栽培実験の結果である。 本発明の試験例7に係る水質改善実験の結果である。
(実施例1)
[第1発酵混合物の製造(1)]
オオバコ、ヨモギ、緑茶葉を1:2:6の質量比で混合したもの100重量部に、水飴と黒糖を10:1で混合したもの100重量部と塩1重量部とを混合した後、混合物を30℃で24時間培養した。
(実施例2)
[第1発酵混合物の製造(2)]
ヨモギ、桑の葉を1:1の割合で混合したもの100重量部に、黒糖と糖蜜を5:95の質量比で混合したもの100重量部と塩2重量部とを混ぜた後、その混合物を45℃で48時間培養した。
(実施例3)
[第1発酵混合物の製造(3)]
ヨモギと緑茶の葉を1:9の質量比で混合したもの100重量部に、糖蜜70重量部と塩0.5重量部とを混ぜた後、混合物を60℃で24時間培養した。
(実施例4)
[第1発酵混合物の製造(4)]
桑の葉100重量部に、水飴と糖蜜を1:9の重量比で混合したもの150重量部と塩2重量部とを混ぜた後、その混合物を40℃で48時間培養した。
(実施例5)
[第1発酵混合物の製造(5)]
緑茶葉100重量部に、糖蜜100重量部と塩2重量部とを混ぜた後、その混合物を50℃で30日間培養した。
(実施例6)
[第2発酵混合物の製造(1)]
実施例1で製造した第1有機質発酵組成物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖2.5重量部、塩0.1重量部を混合し、25℃で100分間攪拌した。このようにして得られた第2有機質発酵組成物1ml中には2×10個の乳酸菌が含まれていた。
(実施例7)
[第2発酵混合物の製造(2)]
実施例2で製造した第1有機質発酵組成物100重量部に、黒糖7重量部、塩0.5重量部を混合し、30℃で80分間攪拌した。このようにして得られた第2有機質発酵組成物1ml中には5×10個の乳酸菌が含まれていた。
(実施例8)
[第2発酵混合物の製造(3)]
実施例3で製造した第1有機質発酵組成物100重量部に、黒糖7重量部、塩3重量部を混合し、30℃で80分間攪拌した。このようにして得られた第2有機質発酵組成物1ml中には5×1011個の乳酸菌が含まれていた。
(実施例9)
[第2発酵混合物の製造(4)]
実施例3で製造した第1有機質発酵組成物100重量部に、糖蜜10重量部、塩0.7重量部を混合し、40℃で100分間攪拌した。このようにして得られた第2有機質発酵組成物1ml中には3×1010個の乳酸菌が含まれていた。
(実施例10)
[有機質発酵組成物の製造(1)]
実施例1で製造した第1発酵混合物100重量部に対し、水100重量部、ブドウ糖7重量部、及び塩1重量部を混合し、これを30℃で100分間攪拌して有機質発酵組成物Aを製造した。
更に、実施例2、3、4、5でそれぞれ製造した第1発酵混合物100重量部を用いたこと以外には、前記と同様な方法で、有機質発酵組成物B、C、D、Eをそれぞれ製造した。
(実施例11)
[有機質発酵組成物の製造(2)]
実施例6で製造した第2発酵混合物100重量部に対し、水100重量部、ブドウ糖と水飴の1:1の混合物を5重量部、及び塩1重量部を混合し、これを40℃で100分間攪拌して有機質発酵組成物Fを製造した。更に、実施例7、8、9でそれぞれ製造した第2発酵混合物100重量部を用いること以外には、前記と同様な方法で、有機質発酵組成物G、H、Iをそれぞれ製造した。
[試験例1:肥料(液体肥料)の製造]
実施例11で製造した有機質発酵組成物Fを豚の糞に混合して肥料を製造した。豚の糞1トンあたり前記した組成物10重量%を混合し、常温で1日間置いて培養した。
[試験例2:トウガラシの栽培]
トウガラシの栽培用の土に5月上旬から下旬にかけてトウガラシを植えた。収穫時まで1回、実施例11で製造した有機質発酵組成物G、Hをそれぞれ肥料として与えた。そして植物成長ホルモンや薬剤などの散布はしなかった。対照群として、有機質発酵組成物G及びHの代わりに、市販の南海化学の「追肥」を使用すること以外には、同様な条件と方法で、トウガラシを栽培した。
その結果、品質が均一で、対照群に比べてそれぞれの収穫量が20%、25%増加し、図3に示したように、トウガラシのカルシウム含量が270%以上増加した。一方、対照群の一部では炭疽病が発生した。
[試験例3:稲の栽培]
稲の栽培用の土に対し、2月下旬に実施例11で製造した有機質発酵組成物Hを散布して稲を植えた。そして農薬の使用を半分に減らし、一般的な稲の栽培方法で稲を栽培した。対照群としては、有機質発酵組成物Hを使用せずに、追肥を1回散布し、一般的な稲の栽培方法で稲を栽培した。その結果、収穫量が15%増え、図4に示したように、カルシウム含量が3倍ほど高く、図5に示したように、高品質基準値を上回る良質の米を収穫することができた。一方、農薬を対照群より50%も少なく使用したが病虫害の被害は全くなかった。
[試験例4:水質改善実験]
実施例11で製造した有機質発酵組成物Fを養殖場の水槽に1mあたり1L散布し、1日後に水質を分析した。その結果、図5に示したように、硝酸が20%、アンモニアが10%減少するなど、水質が非常に良好に改善されたことを確認した。
[試験例5:水質改善実験]
実施例11で製造した有機質発酵組成物Iを1mあたり1L散布し、真珠貝を養殖した。付近の海水は良好な状態で保存されており、真珠貝は順調に成長し、状態が良好な真珠を得ることができた。
[試験例6:ウナギ養殖場実験]
実施例11で製造した有機質発酵組成物Fを1mあたり1L散布し、ウナギを養殖した。養殖場の水質が良好に維持されたことを確認した。養殖した養殖水からアンモニアと酢酸塩の数値が大幅に減少され、養殖場の水質が著しく改善されたことを確認した。実験開始から約50日が経過した時点で、ウナギを調理して食用にした結果、胴部位はもちろん内臓部位でも全く臭いがなく、食感が優れていた。
[試験例7:水質改善実験]
一般家庭と工場の3ヶ所で、排水が流入される水路(幅:3m)で、実施例10で製造した有機質発酵組成物Cと実施例11で製造した有機質発酵組成物Fとをそれぞれ使用した。実験開始から20日が経過した時点で、実験用水路の水質を検査した。図6に示したように、水質が良好に維持されており、特にアンモニア及び窒素の数値が減少したことが分かった。
[試験例8:鶏の飼育]
実施例10で製造した有機質発酵組成物Aを配合飼料100重量部に対して5重量部添加した家畜飼料を用い、産卵鶏を飼育した。投与時期としては産卵後から1年経った鶏を選択した。対照群として、有機質発酵組成物Aを添加していないこと以外には、同様な条件で産卵鶏を飼育した。
その結果、鶏が飼料をよく食べて疾病への適応力が強くなった。また、産卵鶏が産んだ卵のミネラル含量が対照群に比べて70%程度向上した。また、鶏の羽毛に光沢があり、発育状態が良好になり、鶏糞の臭いが対照群に比べて著しく減少したことを確認した。
[試験例9:ガチョウの飼育]
実施例11で製造した有機質発酵組成物Fを配合飼料100重量部に対して3重量部添加した配合飼料を用い、ガチョウを飼育した。投与時期としては生後3ヶ月のガチョウを選択した。対照群として、有機質発酵組成物Fを添加していないこと以外には、同様な飼料を用いて、同様な条件で、ガチョウを飼育した。その結果、対照群に比べてガチョウが飼料をよく食べて疾病への適応力が強くなった。
更に、このような方法で6ヶ月間飼育されたガチョウの肉は、図6に示したように、対照群に比べてミネラル含量が一般飼料より25%向上したことを確認した。また、ガチョウの糞の臭いが減少した。

Claims (9)

  1. 草、野菜及び薬草から選択される植物の葉を単独又は1種以上混合した葉100重量部に、ブドウ糖、水飴、黒糖及び糖蜜から選択された糖分を単独又は1種以上混合したものを55ないし150重量部混合した後、塩0.1ないし3重量部を混ぜた第1発酵混合物を20ないし60℃で24時間ないし1年間培養する培養ステップ、
    前記第1発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖及び糖蜜から選択される糖分を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合して得られる第2発酵混合物を20ないし40℃で30分ないし24時間増殖する増殖ステップ、及び
    前記第2発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖及び糖蜜から選択される糖類を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合した第3発酵混合物を20ないし40℃で1ないし12時間大量増殖する大量増殖ステップを含むことを特徴とする有機質発酵組成物の製造方法。
  2. 草、野菜及び薬草から選択される植物の葉を単独又は1種以上混合した葉100重量部に、ブドウ糖、水飴、黒糖及び糖蜜から選択された糖分を単独又は1種以上混合したものを55ないし150重量部混合した後、塩0.1ないし3重量部を混ぜた第1発酵混合物を20ないし60℃で24時間ないし1年間培養する培養ステップ、及び
    前記第1発酵混合物100重量部に、水100重量部、ブドウ糖、水飴、黒糖及び糖蜜から選択される糖分を単独又は1種以上混合したもの2.5ないし10重量部、塩0.1ないし3重量部を混合して得られる第2発酵混合物を20ないし40℃で30分ないし24時間増殖する増殖ステップを含むことを特徴とする有機質発酵組成物の製造方法。
  3. 請求項1又は請求項2により製造されることを特徴とする有機質発酵組成物。
  4. 請求項3に記載の有機質発酵組成物を含むことを特徴とする肥料。
  5. 請求項3に記載の有機質発酵組成物を家畜糞尿及び生ごみから選択される1つ以上に混合した後、10ないし45℃で1分ないし5日間再発酵させることにより製造されることを特徴とする肥料。
  6. 請求項3に記載の有機質発酵組成物を含むことを特徴とする土質改良剤。
  7. 請求項3に記載の有機質発酵組成物を含むことを特徴とする水質改良剤。
  8. 請求項3に記載の有機質発酵組成物を含むことを特徴とする家畜飼料。
  9. 請求項3に記載の有機質発酵組成物を含むことを特徴とする悪臭除去剤。
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