JP2016516909A - 伸長可能な電子機能糸リードを有する巻付き可能な繊維スリーブおよびその構成の方法 - Google Patents

Abstract

巻付き可能な繊維スリーブ（１０）およびその構成の方法が提供される。スリーブ（１０）は、対向する縁部が対向する端部の間において長手方向に延在する織り混ぜられた糸（１２）の壁（１９）を有する。壁（１９）の対向する縁部は、管状の空洞（１７）を形成するために互いに重なり合うように巻付き可能である。少なくとも１本の電子機能部材（１４）が壁（１９）の対向する端部の間において長手方向に延在する。少なくとも１本の電子機能部材（１４）は、複数のノードにおいて壁（１９）に織り混ぜられ、スリーブ（１０）の対向する端部の中間に少なくとも１つの非拘束のループを形成する。少なくとも１本の電子機能部材（１４）をまっすぐに伸ばした長さは、スリーブ（１０）をまっすぐに伸ばした長さよりも長く、それにより少なくとも１本の電子機能部材（１４）の対向する端部をスリーブ（１０）の端部から離れる方に軸方向外方に引っ張り、電源への取付けのためのリードを形成することが可能となり、ひいては少なくとも１つのループが圧縮される。

Description

関連する出願の相互参照
本願は、２０１３年３月８日付けで提出された米国仮出願連続番号第６１／７７４，８３３号の利益を主張し、その全体を引用によってここに援用する。

発明の背景
１．技術分野
本発明は概して、ケーブル、管類等に巻付けるのに用いられる巻付き可能な繊維スリーブに関し、特に、繊維スリーブ材料に組込まれた１本以上の金属糸またはワイヤを有し、電源との接続のために繊維スリーブの端部から延在するリード端部を有するそのようなスリーブと、そのようなスリーブを構成する方法とに関する。

２．関連技術
一束のワイヤに巻付きかつ誘導するかまたは管などの他の細長い物品を包むための繊維スリーブは、１本以上の伝導性または抵抗性金属ワイヤを含むように作製されることがある。ワイヤは、（たとえば織られた）スリーブの繊維構造に組込まれ得、ワイヤの端部が繊維材料の端部を越えて延在している状態で縦方向に延在し、電源への接続のためにワイヤの一端または両端において突出する電気リードをもたらし得る。伝導性および／または抵抗性ワイヤを有するそのような繊維スリーブ構造を作成するための既知の１つの方法は、繊維スリーブを織ることと、繊維スリーブの製造中に１本以上の伝導性ワイヤを織物構造の一部として一体化することとを含む。その後、最終的に繊維スリーブ材料の整えられた端部を越えて延在し、電源への接続のためのリードとして機能することができるように、繊維材料の端部を整えて１本以上のワイヤの端部を露出させる。そのようなプロセスは、効果的ではあるが手間がかかり、そのような繊維スリーブの製造費用が増大する。

発明の概要
巻付き可能な繊維スリーブは、対向する外面および内面と、対向する端部の間においてスリーブの長手軸に沿って長手方向に延在する対向する縁部とを有する織り混ぜられた糸の壁を有し、スリーブをまっすぐに伸ばした長さは対向する端部の間にまたがる。壁の対向する縁部は、管状の空洞を形成するために互いに重なり合うように巻付き可能である。スリーブをまっすぐに伸ばした長さよりも長さが長い少なくとも１本の電子機能部材が、壁の対向する端部の間において長手軸に沿って延在する。少なくとも１本の電子機能部材は、複数のノードにおいて壁に織り混ぜられ、スリーブの対向する端部の中間に少なくとも１つの非拘束のループを形成する。少なくとも１本の電子機能部材をまっすぐに伸ばした長さがスリーブをまっすぐに伸ばした長さよりも長いことにより、少なくとも１本の電子機能部材の対向する端部をスリーブの対向する端部から離れる方に軸方向外方に引っ張ることができ、ひいては少なくとも１つのループを圧縮させ、電源への取付けのためのリードを形成する。

糸は、モノフィラメントであっても、マルチフィラメントであっても、それらの組合せであってもよい。少なくとも１本の電子機能糸の実際の長さ（繊維スリーブ構造へのその製織組込を除いて電子機能糸のみを考慮）は、織られた繊維スリーブに最初に組込まれるその全体有効長さ（広げられた直線線形距離）よりも長い。繊維スリーブが織り混ぜられ所望の長さに切断された後、少なくとも１本の電子機能糸に少なくとも１つのループが存在することによって、ループの長さを短縮し、繊維スリーブの切断された端部から長手外方に突出するように少なくとも１本の電子機能糸の端部分を引き伸ばすよう、電子機能糸の端部分が選択的に引っ張られて張力がかけられる。少なくとも１本の電子機能糸のそのような突出した端部分は、電源への接続のためのリードとして機能し得る。

そのような繊維スリーブ構造の一用途において、少なくとも１本の電子機能糸は、ワイヤに１つまたは複数のループがある状態で繊維スリーブ構造に織られた複数の電気抵抗性ワイヤを含み得る。繊維スリーブおよび複数の電気抵抗性ワイヤを同時の単一の切断動作で所定の長さに切断した後、スリーブの端部と位置合わせされた抵抗性ワイヤの端部がスリーブから軸方向外方に選択的に引っ張られ、ワイヤに張力をかけて、端部分が繊維スリーブの切断された端部を越えて軸方向に突出するようにワイヤの端部分を引き伸ばす。そのようなスリーブは、たとえば流体運搬管の周りに巻付けられてもよく、ワイヤの端部分が電源と結合されると、ワイヤは、管を通過する流体を加熱するように管に与えられる抵抗熱を発生させ得る。

少なくとも１本の電子機能糸は、電子機能糸の大部分が繊維スリーブの内側表面の内方に配置されるように繊維スリーブに織られてもよい。そのような配置は、外部要素への露出、摩擦等から電子機能糸をシールドし保護し、電子機能糸とスリーブ内に巻付けられた管類または他の物品との接触面積を最大化するように機能し、したがってスリーブ内に巻付けられた管類または他の物品に伝えるための熱を生成するための熱抵抗性糸として用いられる場合に電子機能糸の効力を最大化する。

繊維スリーブは、熱整形可能な糸を横すなわち緯方向に含み得る。熱整形可能な糸は、カールした形状に熱硬化されて自己付勢閉鎖力をスリーブに与え、自己巻付き型にする。

発明に係る繊維スリーブを構成する方法は、長手軸に概ね平行に延在する縦糸を長手軸に対して概ね横向きに延在する横糸と織り混ぜることによって長手軸に沿って縦方向に延在する対向する縁部を有する壁を形成することを含む。さらに、壁の縦方向に沿って延在する少なくとも１本の電子機能部材を、織り混ぜノードにおいて壁に織り混ぜ、隣接する織り混ぜノード間に電子機能部材の少なくとも１つのループを形成する。次いで、壁および少なくとも１本の電子機能部材を所望の長さに切断して、スリーブの対向する端部と少なくとも１本の電子機能部材の対向する端部とを形成する。切断された後、少なくとも１つのループがスリーブの対向する端部の間に残存して、少なくとも１本の電子機能部材の端部を選択的に引っ張って、少なくとも１つのループのうち少なくともいくつかをたるみ取りし、少なくとも１本の電子機能部材の引っ張られた端部を壁の切断された端部から外方に伸長することが可能となり、伸長された端部は、電力源への取付けのためのリードとして機能し得る。

構成の方法の別の局面によれば、当該方法は、製織プロセスで縦糸および横糸の織り混ぜを行うことをさらに含むことができる。

構成の方法の別の局面によれば、当該方法は、縦糸のうち少なくとも何本かを熱硬化させ、対向する縁部を互いにそれらの重なり合う関係に付勢することをさらに含むことができる。

構成の方法の別の局面によれば、当該方法は、スリーブの対向する端部の間に複数のループを形成することをさらに含み、ループの各々は異なる隣接するノード間にあり、ループの合計長さはノードの合計長さよりも長い。

構成の方法の別の局面によれば、当該方法は、複数の電子機能糸を壁に織り混ぜることをさらに含むことができ、さらに、電子機能糸の各々を対向する縁部の間で互いから概ね等距離に離間することを含むことができる。

詳細な説明および添付の図面に関連して考慮されると、本発明のこれらおよび他の特徴および利点がより容易に理解されるであろう。

発明の一局面に従って構成された繊維スリーブの斜視図である。 スリーブが管の周りに巻付けられて示される、図１のスリーブの中心軸に対して概ね横向きの断面図である。 スリーブ内の電子機能糸に張力をかける前の図１のスリーブの長手断面図である。 スリーブ内の電子機能糸に張力をかけた後の図３と同様の図である。 電子機能糸に張力をかける前のスリーブの内側表面の断片平面図である。 図１のスリーブの外面の断片平面図である。 発明の別の局面に従って構成されたスリーブの内側表面の断片平面図である。 発明のさらなる局面に従ってスリーブを作成する方法のフローチャートである。

好ましい実施形態の詳細な説明
図１は、複数の繊維糸１２と、スリーブ１０に織り混ぜられた（伝導性および／または抵抗性、および／またはデータ伝送可能などの）電子機能糸１４とも称される少なくとも１本の電子機能部材とを有する、発明の一実施形態に従って構成された繊維スリーブ１０を例示する。スリーブ１０は、概ね管状であり、シーム１５によってその長さに沿って分割され、自身に巻付けられ、空洞１７とも称される内部の管状空間を取り囲む。

繊維糸１２は、多くの材料のうちのいずれかで作製され得る。そのような材料は、限定はしないが、有機ポリマー材料（プラスチック）、天然繊維、鉱物繊維、金属糸、非金属糸、および／またはそれらの組合せを含む。糸１２は、モノフィラメントであってもよいし、マルチフィラメントであってもよいし、モノフィラメントおよびマルチフィラメントの組合せであってもよい。繊維糸１２は、直径またはデニールが同じであっても異なっていてもよい。

少なくとも１本の電子機能糸１４は、単一ストランドのワイヤまたはマルチフィラメント（たとえば編組された、ねじられた、または積巻された）構造を含み得る。「糸」という用語は、電子機能糸１４のモノフィラメント構造およびマルチフィラメント構造の両方を包含する。電子機能糸１４は、導電性の金属材料、電気抵抗性の金属材料、データ伝送可能な材料、および光ファイバ材料のうち少なくとも１つ、またはそれらの複数もしくは組合せを含み得る。電子機能糸１４は、絶縁されていても絶縁されていなくてもよいし、それらの組合せであってもよい。

繊維糸１２は、製織によって織り混ぜられて、スリーブ１０の壁１９を形成する。限定ではなく例として、繊維糸１２の織物構造壁１９が繊維スリーブ１０を作成するための図面に概略的に示される。１２ａで示される何本かの糸は、対向するスリーブ端部１６，１８の間においてかつスリーブ端部１６，１８までスリーブ１０の長手の縦方向に延在し、これらの糸は概して縦糸１２ａと称される。１２ｂによって示される何本かの糸は、スリーブ１０の交差する周方向に延在し、これらの糸は概して緯すなわち横糸１２ｂと称される。スリーブ１０は、構造が概ね管状に構成され得る。スリーブ１０のこの管状形状は、ある幅およびある長さを有するスリーブ１０の壁１９を作製し、スリーブ１０の壁１９を管状形状にカールさせるかまたは巻付けることによって実現され得る。そのようなスリーブ１０は、スリットまたはシーム１５を有し、図１および図２に例示されるように「開かれた」スリーブ構造と称されることがある。スリーブ１０は、重なり合う第１および第２のスリーブ縁部２０，２２の間に形成されたシーム１５によってその長さに沿って分割され、第１および第２のスリーブ縁部２０，２２は、対向する端部１６，１８の間において長手中心軸２３に沿って延在し、概ね長手軸２３に平行なものとして示される。緯糸１２ｂは、概して縁部２０，２２の間においてかつ縁部２０，２２まで長手軸２３に対して横向きに延在する。

緯糸１２ｂのうち少なくとも何本かは、当該分野においてそれ自体周知である熱整形可能なポリマー材料で作製されてもよく、スリーブ１０の製造により、図２に最もよく例示されるように、第１の縁部２０が径方向外側の第２の縁部２２の径方向内方になるように、対向する縁部２０，２２が互いに重なり合った自己カールした閉じた管状状態にスリーブ１０の壁１９を自己付勢するあらかじめ湾曲したまたはカールした形状に、壁１９のそのような緯糸１２ｂを熱硬化させることが可能となる。図２は、たとえば自動車両または航空機のエンジン室に見出され得るような、物品、この場合は流体運搬パイプまたは管Ｔの周りに巻付けられ、壁１９と境を接する空洞１７内の管Ｔを保護するスリーブ１０をさらに示す。スリーブ１０は、一束のワイヤまたは他の物品の周りに同様に巻付けることができる。

図３〜図６は、織物スリーブ１０の構成のさらなる詳細を例示する。少なくとも１本の電子機能糸１４がスリーブ１０の長手（縦）方向に延在することが観察されるであろう。以下により詳細に述べられるように、横または緯方向に１本以上の電子機能糸１４があり得ることも企図される（図７の実施形態）。図３および図４を参照して、電子機能糸１４の端部２６，２８の中間に少なくとも１つの自由な非拘束のループまたは制限されていない緩められた部分２４を形成するように、少なくとも１本の電子機能糸１４が織られるなどして繊維スリーブ１０の壁１９に織り混ぜられることがさらに観察されるであろう。図３および図４に例示されるように、少なくとも１本の電子機能糸１４は、複数のそのようなループまたは緩められた部分２４を含むように織り混ぜられてもよい。電子機能糸１４は、一方縁部２０から対向縁部２２まで互いから概ね等距離に離間されることができる。したがって、等距離に離間された電子機能糸１４のアレイを、スリーブ１０の周囲に互いに概ね平行な関係で延在するように設けてもよい。そのため、抵抗性である場合など、電子機能糸１４が熱を発生させるために設けられる場合、スリーブ１０の全周の周りに均一な熱分布をもたらし、それによりその中の管Ｔを均一に加熱することができる。電子機能糸１４および縦糸１２ａの有効長さ（広げられた直線長さ）は、図３に例示されるように「当初に織られた」状態にある時には同じであり得るが、ループ２４が電子機能糸１４にもたらす真の長さ（つまり単独でまっすぐかつぴんと引っ張られた場合の電子機能糸１４の長さ）は、繊維縦糸１２ａのそれよりも大きい。ループ２４は、ループ高さＨだけ繊維スリーブ１０の外方に突出する。ループ２４は、繊維スリーブ１０の内側または内面３０から突出（または起立）し得る。隣り合うループ２４間において、スリーブ１０の外側または外面３４に延在する織り混ぜ部分またはノード３２において電子機能糸１４が繊維スリーブ材料１２と織り混ぜられる（つまり製織プロセスによって繊維ファイバ１２と編み合わせられる）。図１および図３〜図６から分かるように、スリーブ１０の内側３０に存在するループ部分２４の全長は、スリーブ１０の外側３４に存在する織り混ぜ部分３２の全長よりもはるかに長い。スリーブ１０の内側３０に存在する電子機能糸１４の量を最大化し、スリーブ１０の外側３４に存在する電子機能糸１４の量を最小化し、それによって摩擦または他の外部環境条件による電子機能糸１４の損傷の可能性を最小化することが有利であり得る。電子機能糸１４の外側の真の長さに対する電子機能糸１４の内側の真の長さの比率は、１：１より大きく、５０：１以上の範囲であり得る。限界は、電子機能糸１４をスリーブ１０に適切に固定し（織り混ぜ）、アンカーノード３２間において内側ループ部分２４に適切な量のサポートを提供するために必要な量である。

ループ２４および／または多くのループ２４の高さＨは、スリーブ１０の内側３０の電子機能糸１４の多少緩められた材料をもたらすように適合され調整され得る。以下にさらに説明されるように、スリーブ１０が織られ、所定の長さに切断された後、電子機能糸１４の端部２６，２８が引っ張られるかまたは張力がかけられ、ループまたはスラック２４のいくつかまたはすべてを引き伸ばし、電気接続またはリードとして機能するように電子機能糸１４の端部分２６ａ，２８ａをスリーブ１０から軸方向外方に突出させる。突出部２６ａ，２８ａの長さは、ループ２４の数および／または高さによって制御され得る。切断後に有効なより長い長さに電子機能糸１４を伸長するために緩みが生じる場所であるためである。

繊維スリーブ１０が、ノード部分、織り混ぜノードまたは単純にノード３２とも称される隣接する外側アンカー点の間に形成された内側ループ２４を有する１本以上の電子機能糸１４を含むように織られると、スリーブ１０は、対向する長手端部１６，１８の間で測定されるスリーブ１０の所望の長さＬ１に切断され得る。ノード３２は、少なくとも１本の横糸１２ｂ上でループにされた電子機能糸１４によって形成され、内側ループ２４は、複数の横糸１２ｂが隣接するノード３２間に存在するように、次のノード３２の形成前に複数の横糸１２ｂに概ねまたがる。切断前または後、スリーブ１０は、図１および図２に例示されるように、自己閉鎖付勢またはカールをスリーブ１０に付与するように熱整形され得る。代替的に、織物材料１９は、概ね平坦であってもよく、管状スリーブ１０の形状に外力を与えることで巻付き可能であってもよく、所望であれば、フックおよびループ閉鎖部、テープ、バンド、または他の閉鎖手段によって保持されてもよい。

スリーブ１０を所望の長さＬ１に切断した後、電子機能糸１４を各端部２６，２８で把持し、十分な力で糸１４に張力をかけて、ループ２４の緩みのいくつかまたはすべてをたるみ取りするようにぴんと引っ張ってもよく、スリーブ１０から軸方向外方に突出するように端部分２６ａ，２８ａが外方に引き伸ばされる。これらの端部分２６ａ，２８ａは、スリーブ１０の切断された端部１６，１８から長手に延在してもよく、電源Ｐとの接続のための電気リードとして機能し得る。図３および図４の比較は、ループ２４の緩みがたるみ取りされた時に対して、スリーブ１０の「織られ切断された」状態において電子機能糸１４に存在するループ２４からの緩みを例示している。図４は、電子機能糸１４の端部２６，２８上を引っ張って、ループ２４をたるみ取りし、電子機能糸１４の伸長された端部分２６ａ，２８ａをスリーブ１０から引き伸ばす動作を例示する。図８は、構成の方法または作成ステップのフローチャートである。伸長された部分２６ａ，２８ａの長さの減少は、ループ２４の高さＨを減少させ、かつ／またはループ２４の数を減少させることによって実現することができ、端部分２６ａ，２８ａを長くするために逆もまた同様である。

図４は、糸１４が電気抵抗性であり、管Ｔおよびその中の流体を加熱するために採用されている場合にそれらの近接およびそれとの接触があるとすると、スリーブ１０の端部１６，１８の間に制限される長手境界内の電子機能糸１４の大部分は、糸１４の保護と管Ｔに熱を直接伝える能力とに最大の影響を与えるためにスリーブ１０の内側表面３０に存在することも例示する。

代替的な実施形態が図７に例示される。追加的な電子機能糸１４ａが織物スリーブ１０の横すなわち緯方向に追加される。たとえば管Ｔを加熱するために用いられる場合、横電子機能糸１４ａは、縦電子機能糸１４と交差し物理的に接触してもよく、加熱容量の増大のために電子機能糸１４，１４ａのグリッドまたはネットワークを生み出すように１４，１４ａの両方が非絶縁性であってもよい。

上記の記載は本質的に限定ではなく例示的なものである。開示した実施形態に対する変形および修正は当業者にとって明らかとなり得、根本的に請求項によって規定される発明の範囲内で本明細書に組込まれる。

Claims (20)

1. 巻付き可能な繊維スリーブであって、
   対向する外面および内面と、対向する端部の間において前記スリーブの長手軸に沿って長手方向に延在する対向する縁部とを有する織り混ぜられた糸の壁を備え、前記壁をまっすぐに伸ばした長さは前記対向する端部の間にまたがり、前記対向する縁部は、管状の空洞を形成するために互いに重なり合うように巻付き可能であり、さらに、
   前記対向する端部の間において前記長手軸に沿って延在する少なくとも１本の電子機能部材を備え、前記少なくとも１本の電子機能部材は、複数のノードにおいて前記壁に織り混ぜられ、前記対向する端部の中間に少なくとも１つの非拘束のループを形成し、前記少なくとも１本の電子機能部材をまっすぐに伸ばした長さは、前記スリーブを前記まっすぐに伸ばした長さよりも長く、それにより前記少なくとも１本の電子機能部材の対向する端部を前記スリーブの前記対向する端部から離れる方に軸方向外方に引っ張り、電源への取付けのためのリードを形成することが可能となり、ひいては前記少なくとも１つのループの寸法が減少される、巻付き可能な繊維スリーブ。
2. 前記少なくとも１つの非拘束のループは、前記内面から内方に延在する、請求項１に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
3. 前記少なくとも１つの非拘束のループは、複数の非拘束のループを含む、請求項２に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
4. 前記複数のノードは前記外面において露出される、請求項２に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
5. 前記複数のループの合計長さは、前記複数のノードの合計長さよりも長い、請求項４に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
6. 前記少なくとも１本の電子機能部材は、複数の電子機能部材を含む、請求項１に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
7. 前記複数の電子機能部材は、前記対向する縁部の間において互いから概ね等距離に離間される、請求項６に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
8. 前記少なくとも１本の電子機能部材は、導電性の金属材料、電気抵抗性の金属材料、データ伝送可能な材料、および光ファイバ材料のうち少なくとも１つである、請求項１に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
9. 前記織り混ぜられた糸は、前記長手軸に概ね平行に延在する縦糸と、前記長手軸に対して概ね横向きに延在する横糸とを含み、前記横糸のうち少なくとも何本かは熱硬化可能である、請求項１に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
10. 前記織り混ぜられた糸は織られている、請求項９に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
11. 前記少なくとも１本の電子機能部材は、前記ノードの各々において前記横糸のうち少なくとも１本上でループにされる、請求項１０に記載の巻付き可能な繊維スリーブ。
12. 巻付き可能な繊維スリーブを構成する方法であって、
    長手軸に概ね平行に延在する縦糸を前記長手軸に対して概ね横向きに延在する横糸と織り混ぜることによって前記長手軸に沿って縦方向に延在する対向する縁部を有する壁を形成することと、
    前記壁の縦方向に沿って延在する少なくとも１本の電子機能部材を、織り混ぜノードにおいて前記壁に織り混ぜ、隣接する織り混ぜノード間に前記電子機能部材の少なくとも１つのループを形成することと、
    前記壁および前記少なくとも１本の電子機能部材を所望の長さに切断して、前記少なくとも１つのループが前記スリーブの対向する端部の間に残存している状態で、前記スリーブの前記対向する端部と前記少なくとも１本の電子機能部材の対向する端部とを形成して、前記少なくとも１本の電子機能部材の前記端部が選択的に引っ張られ、前記少なくとも１つのループのうち少なくともいくつかをたるみ取りし、前記少なくとも１本の電子機能部材の引っ張られた端部を前記壁の切断された端部から外方に伸長することとを含み、前記伸長された端部は、電力源への取付けのためのリードとして機能し得る、方法。
13. 製織プロセスで前記縦糸および横糸の織り混ぜを行うことをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記縦糸のうち少なくとも何本かを熱硬化させ、前記対向する縁部を互いに重なり合う関係に付勢することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. 複数のループを形成することをさらに含み、前記ループの各々は異なる隣接するノード間にある、請求項１２に記載の方法。
16. 前記複数のノードの合計長さよりも合計長さが長い前記複数のループを形成することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 複数の電子機能糸を前記壁に織り混ぜることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記電子機能糸の各々を前記対向する縁部の間で互いから概ね等距離に離間することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも１本の電子機能部材を、導電性の金属材料、電気抵抗性の金属材料、データ伝送可能な材料、および光ファイバ材料のうち少なくとも１つとして設けることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
20. 前記少なくとも１本の電子機能部材を、前記ノードの各々において前記横糸のうち少なくとも１本上でループにすることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

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