JP2015223959A - 車両のバッテリ取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】事故発生時に、バッテリの破損を低減できる車両のバッテリ取付構造を提供すること。【解決手段】車両のバッテリ取付構造は、走行用バッテリ２２と、骨格部材をなすフレーム構体２０に走行用バッテリを連結する連結部材６６とを備えている。フレーム構体２０は、前後方向に延びるサイドメンバ２４と、車幅方向に延びるクロスメンバと、を含み、サイドメンバ２４は、変形に対する剛性が他の部分より低く設定された変形促進部Ｈを有している。走行用バッテリは、側面視において、変形促進部Ｈを前後に跨いで設けられ、連結部材の一端は、変形促進部Ｈより前方に位置するフレーム構体の第１の取付部に取り付けられ、連結部材６６の他端は、変形促進部Ｈより後方かつ第１の取付部より下方に位置する走行用バッテリの第２の取付部６２ｅに取り付けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、事故等の発生によりフレーム構体が変形した場合においても、フレーム構体の変形に伴うバッテリの破損を低減できる車両のバッテリ取付構造に関する。

電気自動車やガソリン駆動機構と電動機とを備えたハイブリッド車等には、走行用の電力を蓄えるバッテリが搭載されている。走行用のバッテリは、バッテリケース内に収納し、車両のフレーム構体にボルト等の取り付けにより固定されることが多い。又、バッテリは、車両の最低地上高が低くならず、かつ十分な容量を得るため、薄く、そして前後左右に広く形成されている。

一方、車両のフレーム構体には、事故発生時にフレーム構体が所定の形状に変形して衝突エネルギを吸収するとともに、車両の車室空間を確保し、乗員を保護するよう、適度な位置に変形促進部が設けられている。

特開２００９−８３５９７号公報

バッテリが、変形促進部を跨いで変形促進部より後方でフレーム構体に取り付けられていると、フレーム構体が変形促進部で変形したとき、フレーム構体とともにバッテリが変形し、破損する可能性がある。

本発明の目的は、事故等の発生によりフレーム構体が変形促進部で変形した場合においても、バッテリの破損を低減できる、車両のバッテリ取付構造を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、車両のバッテリ取付構造を次のように構成した。車両のバッテリ取付構造は、車両の走行用バッテリと、前記車両の骨格部材をなすフレーム構体に前記走行用バッテリを連結する連結部材とを備えている。前記フレーム構体は、前記車両の前後方向に延びるサイドメンバと、車幅方向に延びるクロスメンバと、を含み、前記サイドメンバは、変形に対する剛性が前記サイドメンバの他の部分の剛性より低く設定された変形促進部を有している。

前記走行用バッテリは、前記車両の側面視において、前記変形促進部を前後に跨いで設けられ、前記連結部材の一端は、前記変形促進部より前方に位置する前記フレーム構体の第１の取付部に取り付けられ、前記連結部材の他端は、前記変形促進部より後方かつ前記第１の取付部より下方に位置する前記走行用バッテリの第２の取付部に取り付けられる。

本発明によれば、事故等の発生によりフレーム構体が変形促進部で変形した場合においても、バッテリの破損を低減できる。

本発明にかかる一実施形態のバッテリ取付構造を備えた車両を示す一部透視斜視図。 同バッテリ取付構造を備えたフレーム構体とバッテリユニットとを示す斜視図。 同フレーム構体とバッテリユニットとを示す側面図。 同フレーム構体とバッテリユニットとを示す斜視図。 同フレーム構体とバッテリユニットとの連結部材を示す側面図。 同フレーム構体とバッテリユニットとを示す側面図。 他の実施形態のフレーム構体とバッテリユニットとを示す斜視図。 他の実施形態のフレーム構体とバッテリユニットとを示す側面図。

<第１実施形態>
本発明にかかる第１実施形態の車両のバッテリ取付構造について説明する。図１は、第１実施形態のバッテリ取付構造を備えた車両１０を、車両１０の外形を仮想線で示す透視斜視図である。図２は、フレーム構体２０とバッテリユニット２２とを斜め上方から示す斜視図である。図３は、フレーム構体２０とバッテリユニット２２とを側方から示す側面図である。

図４は、フレーム構体２０とバッテリユニット２２とを後方の斜め下方から示す斜視図である。図５は、フレーム構体２０とバッテリユニット２２とを連結する連結部材６６を示す側面図である。図６は、サイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲した状態を側方から示す側面図である。

図１に示すように、車両１０は、下方にフレーム構体２０を備え、フレーム構体２０の上面にフロアパネル１１、左右のサイドドア１２、フロントガラス１３、天井パネル１４、リアドア１５を備えた、２ボックスタイプの乗用車である。

車両１０の前方には、前輪１６が、後方には、後輪１７及び走行用の電動機がそれぞれ設けられている。又、車両１０は、フレーム構体２０の下部にバッテリユニット２２を備えている。

フレーム構体２０の上部には、車両１０の車室空間３０が、フロアパネル１１、左右のサイドドア１２、フロントガラス１３、天井パネル１４、リアドア１５等で形成されている。車室空間３０の内部には、定員分の座席と運転操作に必要な機器類が配置されている。尚、車両の構成はこれに限定するものではない。

電動機は、車両１０の後方に設けられ、駆動軸が、後輪１７に接続されている。バッテリユニット２２は、後述するように内部にバッテリを備え、フレーム構体２０に固定されている。電動機は、制御装置（ＥＣＵ（エレクトリック・コントロール・ユニット）））を介してバッテリユニット２２に接続し、運転者の操作に従いバッテリユニット２２から供給された電力で後輪１７を駆動し、車両１０を走行させる。

尚、電動機は、前輪１６に設けても、前輪１６と後輪１７の双方に設けてもよい。又、車両１０は、電動機とともに、ガソリン等を燃料とした内燃機関を備えた、いわゆるハイブリッド車でもよい。

フレーム構体２０は、図２にも示すように、車両１０の前後方向に沿って延びるサイドメンバ２４と、サイドメンバ２４に交差して設けられるクロスメンバ２６とを備えている。サイドメンバ２４は、左右に一対、適宜の間隔をあけて設けられている。

一対のサイドメンバ２４は、第１延在部３１と、第２延在部３４と、斜めに延びる傾斜部３２とを備えている。第１延在部３１は、特許請求の範囲でいう第１の延在部であり、第２延在部３４は、同第２の延在部である。

第１延在部３１は、車両１０の前方から車室空間３０の下部を通り、車両後部に延びている。第１延在部３１は、後端（第１接続部２５）で傾斜部３２に接続している。傾斜部３２は、後方に向かって斜め上方に延び、傾斜部３２の後端（第２接続部２７）で第２延在部３４に接続している。尚、第１接続部２５は、特許請求の範囲でいう第１の接続部であり、第２接続部２７は、同第２の接続部である。

第２延在部３４は、傾斜部３２の後端から後方に延び、傾斜部３２と第２延在部３４とで、後輪１７を避けるように湾曲部２８が形成されている。左右のサイドメンバ２４の間にはクロスメンバ２６が設けられている。

クロスメンバ２６は、図２に示すように、車両１０の前方から第１クロスメンバ２６ａ、第２クロスメンバ２６ｂ、第３クロスメンバ２６ｃを有している。各クロスメンバ２６ａ等は、車両１０の横幅方向に沿って設けられ、左右のサイドメンバ２４を一体に連結している。

フレーム構体２０の前方には、前輪懸架機構を介して図１に示すように前輪１６が設けられている。前輪１６は、運転者のハンドル操作により操舵機構を介して操舵される。

フレーム構体２０の後方には、後輪１７が後輪懸架機構４０を介して設けられている。後輪懸架機構４０は、衝撃緩衝器４２とばね４４とトレーリングアーム４６とを備えている。トレーリングアーム４６は、先端部が、サイドメンバ２４に設けられた取付具４８に回動自在に取り付けられている。左右のトレーリングアーム４６は、トレーリングアーム４６の後部で連結されている。

トレーリングアーム４６の後端に、後輪１７がハブ５３を介して取り付けられている。衝撃緩衝器４２及びばね４４は、トレーリングアーム４６とフレーム構体２０やフロアパネル１１等との間に設けられている。尚、後輪１７の後輪懸架機構は、上記例に限るものではない。

更に、サイドメンバ２４には、図２、図３に示すように、変形促進部Ｈが傾斜部３２と第２延在部３４との交差部分である第２接続部２７に設けられている。変形促進部Ｈは、サイドメンバ２４の表面を凹ませて形成してあり、これにより、変形促進部Ｈにおけるサイドメンバ２４の変形に対する剛性が、変形促進部Ｈ以外のサイドメンバ２４のいずれの位置の剛性より小さくなるよう設定されている。

例えば、車両１０が後方から他の車両に衝突されたとき、変形促進部Ｈは、次のように作用する。車両１０に他の車両が追突すると、サイドメンバ２４に掛かる押圧力が徐々に増加する。サイドメンバ２４では、変形促進部Ｈでの剛性が、サイドメンバ２４のいずれの位置の剛性より低いので、押圧力に対する限界が、変形促進部Ｈで最も早く到達する。そして、変形促進部Ｈの限界値を超えて更に押圧力が増大すると、変形促進部Ｈでサイドメンバ２４に変形が生じる。図６に、サイドメンバ２４が変形した状態を示す。図６に示すように、サイドメンバ２４は、変形促進部Ｈより後方の部分（以下、「可変部分Ｆ」という）が、変形促進部Ｈを屈曲点として屈曲する。

変形促進部Ｈは、車両１０の後席より後方、つまり車室空間３０の後方端より後方に位置して設けられている。これにより、車両１０は、事故等が発生してサイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲しても、乗員のための車室空間３０が確保される。

前述した第１クロスメンバ２６ａ、第２クロスメンバ２６ｂ及び第３クロスメンバ２６ｃは、いずれも変形促進部Ｈより前方の位置でサイドメンバ２４に連結している。変形促進部Ｈより前方の位置であるとは、例えば、車両１０を水平に置いた状態で、変形促進部Ｈを通る鉛直線を含む、車両１０の横幅方向に沿った平面を考え、その平面を基準面として判断を行う。

尚、変形促進部Ｈは、上記例に限らず、サイドメンバ２４の他の位置に設置してもよく、又、サイドメンバ２４以外の個所に設けてもよい。更に、変形促進部Ｈは、サイドメンバ２４に凹みを設ける以外に、サイドメンバ２４の幅を部分的に狭めたり、サイドメンバ２４に孔を設けたり、応力が集中する形状とするなど、他の方法で形成してもよい。フレーム構体２０の下部に、変形促進部Ｈを前後に跨いでバッテリユニット２２が取り付けられている。

バッテリユニット２２は、図３に示すように、バッテリ５０とバッテリ５０を内部に収納したバッテリケース５２とを備えて構成されている。バッテリ５０は、所定数の単バッテリ（出力電圧が１〜数Ｖ程度）が集合したもので、電動機を駆動して車両１０を走行させるための電力を蓄える。バッテリケース５２は、収納トレイ５４と、収納トレイ５４を覆うカバー５６とを有している。収納トレイ５４は、上面が開放された金属製の容器で、バッテリ５０を収納する容量と、収納したバッテリ５０を保持するに十分な剛性を有している。カバー５６は、例えば樹脂製であり、送風機を組み付ける組付部や外気の導入口、及び排出口を備えている。カバー５６は、バッテリ５０を収納した収納トレイ５４の上部に、水密に取り付けられている。

尚、バッテリという場合、単バッテリを指す場合と、所定数の単バッテリが集合したバッテリ５０を指す場合の双方があり、更に、バッテリユニット２２を指す場合も含まれる。したがって、バッテリが破損するという場合、単バッテリが破損する場合のみならず、バッテリケース５２を含むバッテリユニット２２が破損する場合も含むものとする。

バッテリユニット２２の下部には、５本の桁部材６０が設けられている。桁部材６０は、バッテリユニット２２の前方から順に第１桁部材６０ａ、第２桁部材６０ｂ、第３桁部材６０ｃ、第４桁部材６０ｄ、第５桁部材６０ｅを備え、車両１０の横幅方向に沿って、互いにほぼ平行に設けられている。

各桁部材６０は、金属製の板状部材で、バッテリユニット２２を支持するに十分な剛性を有し、図４に示すように、収納トレイ５４の下面に固着されている。更に桁部材６０は、桁部材６０の両端部分が、収納トレイ５４の左右の側壁から突出しており、突出した個所がバッテリユニット２２の取付片６２として形成されている。

各取付片６２には、ボルト孔が形成してあり、第１桁部材６０ａから第４桁部材６０ｄの第１取付片６２ａから第４取付片６２ｄは、図３に示すように、ボルト孔に通したボルトによりサイドメンバ２４の第１延在部３１の下面に固定されている。これら第１取付片６２ａから第４取付片６２ｄは、いずれもサイドメンバ２４の変形促進部Ｈより前方に位置する部分（以下、「固定部分Ｇ」という）に取り付けられている。固定部分Ｇは、変形促進部Ｈでサイドメンバ２４が変形した場合も、変形の影響が少ない部分である。

第５桁部材６０ｅの第５取付片６２ｅは、車両１０の側面視において変形促進部Ｈの位置より後方に位置している。第５桁部材６０ｅの第５取付片６２ｅには、図５に示すように連結部材６６が取り付けられている。

連結部材６６は、所定の強度を有する金属製の板状部材である。連結部材６６は、車両１０の前後方向前方の一端、すなわち前端部６６ｂが、第３クロスメンバ２６ｃの後方の側壁にねじで固定されている。第３クロスメンバ２６ｃは、前述したように、それぞれ両端が左右のサイドメンバ２４の変形促進部Ｈより前方の位置、すなわち固定部分Ｇに連結している。ここでは、特許請求の範囲でいう第１の取付部は、前端部６６ｂを取り付けた第３クロスメンバ２６ｃの後方の側壁に相当している。更に第１の取付部は、第１接続部２５より後方に位置している。

又、連結部材６６は、他端である後端部６６ａが、第２の取付部である第５取付片６２ｅに取り付けられている。第２の取付部である第５取付片６２ｅは、変形促進部Ｈ、つまり第２接続部２７より後方に位置し、かつ第１の取付部である第３クロスメンバ２６ｃの取付個所より下方に位置している。後端部６６ａと第５取付片６２ｅとは、ボルトで締結されている。連結部材６６は、後端部６６ａから斜め上方前方に延び、後端部６６ａと前端部６６ｂを結ぶ線は、車両１０の前後方向と平行に設定されている。

このように、バッテリユニット２２は、第１取付片６２ａから第４取付片６２ｄが、サイドメンバ２４の固定部分Ｇに固定され、第５取付片６２ｅが、連結部材６６を介して第３クロスメンバ２６ｃに固定され、これにより、フレーム構体２０に取り付けられている。

次に、本実施形態のバッテリ取付構造を備えた車両１０の作用、及び効果について説明する。バッテリユニット２２は、前述したように第１桁部材６０ａから第４桁部材６０ｄの４本の桁部材６０をサイドメンバ２４に固定し、第５桁部材６０ｅを連結部材６６を介して第３クロスメンバ２６ｃに固定して取り付けられている。

これにより、バッテリユニット２２は、車両１０のフレーム構体２０に確実に取り付けられる。バッテリユニット２２は、厚みが薄く、かつ前後左右に広く形成してあることから、車両１０は、最低地上高が確保され、かつ、走行用としての電池容量が十分に確保できる。

バッテリユニット２２は、フレーム構体２０にボルトで取り付けられていることから、バッテリユニット２２に不具合が生じた場合等には、連結部材６６の取外しを含め、バッテリユニット２２をフレーム構体２０から取り外して修理をしたり、あるいは、バッテリユニット２２を例えば他のバッテリユニットに交換することができる。又、連結部材６６が車両１０の前後方向に沿って設けられていることから、特に、車両１０の加速や減速等、前後方向に沿った力に対してバッテリユニット２２の後部を確実に保持できる。

更に、車両１０が他の車両に後突され、サイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲したとする。すると、サイドメンバ２４は、図６に示すように、サイドメンバ２４の可変部分Ｆが、変形促進部Ｈを屈曲点として上方に屈曲する。これに対して、変形促進部Ｈより前方に位置するサイドメンバ２４の固定部分Ｇは、サイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲した場合でも、大きな変形が生じない。又、第３クロスメンバ２６ｃも、サイドメンバ２４の固定部分Ｇに取り付けられているため、可変部分Ｆが屈曲した影響をほとんど受けることがない。

したがって、バッテリユニット２２は、後突によりサイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲した場合であっても、バッテリユニット２２の第１桁部材６０ａ〜第４桁部材６０ｄが、いずれもサイドメンバ２４の固定部分Ｇにボルトで固定されており、第５桁部材６０ｅが、連結部材６６を介して第３クロスメンバ２６ｃに固定されているので、サイドメンバ２４が変形したことの影響をほとんど受けることがない。

そのため、車両１０が後突され、サイドメンバ２４が変形促進部Ｈで変形しても、バッテリユニット２２の第１桁部材６０ａ〜第５桁部材６０ｅのいずれの桁部材６０も、基本的にほとんど移動しない。よって、車両１０は、事故によってフレーム構体２０が変形促進部Ｈで屈曲した場合でも、バッテリユニット２２は影響をほとんど受けることがなく、バッテリケース５２内に収納されているバッテリ５０の破損を防止できる。又、サイドメンバ２４が左右のいずれかの方向に変形した場合でも、連結部材６６が車両１０の前後方向に沿って設けられているので、バッテリユニット２２への影響を少なくできる。

又、車両１０は、事故発生時にサイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲することから、衝撃エネルギーを吸収するとともに、車室空間３０を確保し、車両１０の乗員の被害を極力低減できる。

<第２実施形態>
次に、第２実施形態のバッテリ取付構造について説明する。図７に、第２実施形態の車両のバッテリ取付構造を示す。図７は、フレーム構体２０とバッテリユニット２２とを後方の斜め下方から示す斜視図である。尚、第２実施形態の車両のバッテリ取付構造について、第１実施形態の車両のバッテリ取付構造と同一の部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。

バッテリユニット２２の下面には、第１桁部材６０ａ〜第５桁部材６０ｅが、前方から順に設けられている。バッテリユニット２２の最も後方に設けられている第５桁部材６０ｅは、変形促進部Ｈより後方に配置されている。

第１桁部材６０ａ〜第４桁部材６０ｄは、第１実施形態と同様、いずれもサイドメンバ２４の変形促進部Ｈより前方の固定部分Ｇにボルトで固定されている。第５桁部材６０ｅの第５取付片６２ｅには、連結部材６７の後端部６７ａが固定されている。

連結部材６７は、第５取付片６２ｅに固定された後端部６７ａから前方に延び、前端部６７ｂがサイドメンバ２４の傾斜部３２の側面にボルトにより取り付けられている。前端部６７ｂは、サイドメンバ２４の変形促進部Ｈより前方、つまり固定部分Ｇの部分に固定されている。

第２実施形態のバッテリ取付構造によれば、連結部材６７の前端部６７ｂがサイドメンバ２４の固定部分Ｇに固定されているので、サイドメンバ２４が変形促進部Ｈで屈曲した場合でも、バッテリユニット２２は変形の影響を受けず、バッテリ５０の破損を極力防止できる。更に、連結部材６７は、車両の前後方向に対して斜めに設けられているので、バッテリユニット２２を確実に保持し、又、車両１０の横幅方向に揺れる振動に対しても対応することができる。

図８に、変形促進部Ｈの他の例について示す。変形促進部Ｈは、サイドメンバ２４の傾斜部３２に対向して設けられている。この例によれば、例えば後突事故が発生すると、傾斜部３２、つまりサイドメンバ２４が、図８に示す変形促進部Ｈの位置で変形する。このように、変形促進部Ｈは、フレーム構体２０の上述した位置に限るものではなく、第２接続部２７以外、更には傾斜部３２以外の任意の位置に設けてよい。

尚、上記実施形態はいずれも例示であり、適宜変更が可能である。例えば、上記第１及び第２実施形態では、連結部材６６等をバッテリユニット２２の第５桁部材６０ｅに取り付けてフレーム構体２０の固定部分Ｇに連結させたが、複数の桁部材６０が変形促進部Ｈより後方にある場合は、変形促進部Ｈより後方にあるそれぞれの桁部材６０を、直接あるいは連結部材等を用いて変形促進部Ｈより前方のフレーム構体２０に連結させる。

又、変形促進部Ｈを屈曲点としてフレーム構体２０が変形する形状は、上述したものに限るものでなく、他の形状でよい。又、変形促進部Ｈは、車両毎に対応した任意の位置に設けてよい。更に、限界剛性値が異なる複数の変形促進部がフレーム構体に設けられている場合には、変形促進部の設定位置に応じてバッテリユニットとフレーム構体とを連結させてもよい。

更に、連結部材６６等に剛性的な弱化部を設けたり、連結部材６６等とフレーム構体２０とを固定する固定部の剛性を弱めることとしてもよい。これらにより、フレーム構体２０が変形したことによりバッテリユニット２２に許容値以上の応力が加えられたとき、連結部材６６に設けられた弱化部等が破断などして、フレーム構体２０とバッテリユニット２２との連結が解除され、フレーム構体２０の変形がバッテリユニット２２に影響を与えないようにしてもよい。

本発明は、走行用のバッテリをフレームに搭載する車両に利用できる。

１０…車両、１１…フロアパネル、１２…サイドドア、１３…フロントガラス、１４…天井パネル、１５…リアドア、１６…前輪、１７…後輪、２０…フレーム構体、２２…バッテリユニット、２４…サイドメンバ、２５…第１接続部、２６…クロスメンバ、２６ｃ…第３クロスメンバ、２７…第２接続部、２８…湾曲部、３０…車室空間、３１…第１延在部、３２…傾斜部、３４…第２延在部、４０…後輪懸架機構、４２…衝撃緩衝器、４６…トレーリングアーム、４８…取付具、５０…バッテリ、５２…バッテリケース、５３…ハブ、５４…収納トレイ、５６…カバー、６０…桁部材、６０ｅ…第５桁部材、６２…取付片、６２ｅ…第５取付片、６６、６７…連結部材、６６ａ…後端部、６６ｂ…前端部、Ｈ…変形促進部、Ｆ…可変部分、Ｇ…固定部分。

Claims (5)

1. 車両の走行用バッテリと、
   前記車両の骨格部材をなすフレーム構体に前記走行用バッテリを連結する連結部材と、を備え、
   前記フレーム構体は、前記車両の前後方向に延びるサイドメンバと、車幅方向に延びるクロスメンバと、を含み、
   前記サイドメンバは、変形に対する剛性が前記サイドメンバの他の部分の剛性より低く設定された変形促進部を有し、
   前記走行用バッテリは、前記車両の側面視において、前記変形促進部を前後に跨いで設けられ、
   前記連結部材の一端は、前記変形促進部より前方に位置する前記フレーム構体の第１の取付部に取り付けられ、前記連結部材の他端は、前記変形促進部より後方かつ前記第１の取付部より下方に位置する前記走行用バッテリの第２の取付部に取り付けられる
   ことを特徴とする車両のバッテリ取付構造。
2. 前記サイドメンバは、第１の延在部と、前記第１の延在部よりも後方かつ上方に位置する第２の延在部と、前記第１の延在部の後端となる第１の接続部に接続されるとともに前記第２の延在部の前端となる第２の接続部に接続される傾斜部と、を有し、
   前記変形促進部は、前記第２の接続部もしくは前記傾斜部に形成され、
   前記第１の取付部は、前記第１の接続部より後方かつ前記変形促進部より前方に位置し、前記第２の取付部は、前記第２の接続部より後方に位置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ取付構造。
3. 前記連結部材の前記一端が取り付けられる前記第１の取付部は、前記クロスメンバに設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両のバッテリ取付構造。
4. 前記走行用バッテリは、車幅方向に延びる桁部材を下面に有し、
   前記連結部材の前記他端が取り付けられる前記第２の取付部は、前記桁部材に設けられる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のバッテリ取付構造。
5. 前記変形促進部は、前記車両の車室空間の後方端よりも後方に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両のバッテリ取付構造。

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