JP2020529362A - 磁気浮上列車及びその走行部 - Google Patents

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Abstract

本出願は磁気浮上列車及びその走行部を開示している。走行方向に沿って間隔を持って配置される両浮上フレーム(1)を含む磁気浮上列車の走行部であって、両浮上フレーム(1)が縦梁(2)を介して接続され、前記縦梁(2)の周壁には、そのねじり剛性を低減させるための切り欠き(21)が設けられ、伝統の縦梁(2)のねじり剛性を低減させることで、該縦梁(2)を介して接続された両浮上フレーム(1)の間の結合作用を軽減させ、さらに、浮上制御の難度とエネルギー消費量を大幅に低減させる。浮上フレーム(1)と車体との間は横方向、垂直方向変位量がいずれも大きい空気バネ(13)を介してに接続され、車体に対する弾性支持を実現するとともに、伝統の二次サスペンション構成を大幅に簡単化し、走行部の重量を低減させる。浮上フレーム(1)と車体との間には、車体の振動を減衰させ、列車の運転過程における安定性と快適を向上させるための、適度な減衰値の垂直方向制振ダンパ(19)、横方向制振ダンパ(18)が設けられ、また、浮上フレームと車体との間にはさらに、列車の運転過程における過度の横移動、側転及び転覆を防止するための横方向ストッパ(171a)、垂直方向ストッパ(172a)が設けられる。さらに、該走行部を有する磁気浮上列車を含む。

Description

本出願は2017年09月26日にて中国特許局に提出され、出願番号が201710884069.9であり、発明名称が「磁気浮上列車及びその走行部」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が援用されることで本出願に結合される。
本発明は磁気浮上列車という技術分野に関わり、特に磁気浮上列車及びその走行部に関わる。
一般的には、磁気浮上列車は車体と車体の底部に設けられる若干の走行部とを含み、該走行部が主に車体を支持し、且つ浮上力、案内力、牽引力及び制動力などを二次サスペンションシステムを介して車体に伝達するために用いられ、これによって、磁気浮上列車は順調に水平曲線、捩り曲線と垂直曲線を通過する能力を備えるように保証する。
一般的には、前記走行部は走行方向に沿って間隔を持って分布される二つの浮上フレームを含み、両浮上フレームの間が縦梁を介して連結される。このように、列車が緩和曲線を通過する場合に、同一の走行部の両浮上フレームの間には必ず相対的な側転運動を発生させ、そのため、縦梁は一定の捩り変形能力を具備する必要が有る。
従来技術において、前記縦梁は矩形断面のアルミ型材から製造され、アルミ型材は大きい捩り剛性を有し、アルミ型材のねじり剛性が大きすぎると、両浮上フレームの間の結合作用が強くなり、さらに、列車が緩和曲線を通過する場合に、余分なエネルギー消費を発生させ、浮上制御の難度が大きくなる。
従って、如何に縦梁のねじり剛性を低減するための磁気浮上列車の走行部を提供するかということは、当業者にとって、まだ解決しようとする技術問題である。
本発明は、磁気浮上列車及びその走行部を提供することを目的として、該走行部は縦梁のねじり剛性を低減させることで、該縦梁を介して接続された両浮上フレームの間の結合作用を軽減させ、さらに浮上制御の難度とエネルギー消費量を大幅に低減させる。
前記技術問題を解決するために、本発明は走行方向に沿って間隔を持って配置される両浮上フレームを含む磁気浮上列車の走行部を提供し、両前記浮上フレームは縦梁を介して接続され、前記縦梁の周壁には、そのねじり剛性を低減させるための切り欠きが設けられ、さらに前記縦梁と前記磁気浮上列車の車体とを接続するためのロッドを含む。
本発明に提供される磁気浮上列車の走行部は、その縦梁の周壁にはそのねじり剛性を低減させるための切り欠きが設けられ、伝統のアルミ型材の縦梁のねじり剛性を低減させることで、該縦梁を介して接続された両浮上フレームの間の結合作用を軽減させ、さらに、浮上制御の難度とエネルギー消費量を大幅に低減させる。
説明を必要とするのは、該切り欠きの配置は、主に縦梁のねじり剛性の低減のために用いられ、加工する場合に、一定のシミュレーション計算によって、切り欠きの、縦梁の曲げ剛性、強度に対する影響をなるべく低減させる。
または、前記切り欠きは前記縦梁の側壁に設けられるとともに、該側壁の軸線に沿って軸対称するように形成し、前記切り欠きは両大孔部と、両前記大孔部の間を接続する狭孔部とを含む。
または、前記浮上フレームは若干の横梁を含み、隣接する両前記横梁の端部が支持梁を介して接続され、さらに、前記支持梁に設けられるとともに、前記車体に直接的に接続される空気バネを含む。
または、さらに前記支持梁に設けられる付加気室を含み、前記空気バネが前記付加気室に装着され、前記空気バネのキャビティが絞り孔を介して前記付加気室に連通する。
または、さらにC字状を呈する若干の支持アームを含み、前記支持アームの上端部が前記横梁の端部に接続され、前記支持アームの下端部が電磁石の装着のために用いられ、前記支持梁の底部にはスキッドが設けられる。
または、さらにL字状を呈する装着スタンドを含み、前記装着スタンドのサイドアームが前記車体に接続され、前記装着スタンドのボトムアームが前記浮上フレームの下に位置し、前記ボトムアームにおける前記浮上フレームと対向する部分には垂直方向ストッパが配置され、前記垂直方向ストッパと前記浮上フレームとの間は、垂直方向ストッパの隙間を有する。
または、前記サイドアームにおける前記浮上フレームと対向する部分には横方向ストッパが配置され、前記横方向ストッパと前記浮上フレームとの間は横方向ストッパの隙間を有する。
または、前記車体の異なる位置にある前記浮上フレームでは、その前記垂直方向ストッパの隙間、前記横方向ストッパの隙間が違っている。
または、さらに一端が前記車体に接続され、他端が前記浮上フレームに接続される横方向制振ダンパを含み、そして、一端が前記車体に接続され、他端が前記浮上フレームに接続される垂直方向制振ダンパを含む。
本発明はさらに、若干の車体を含む磁気浮上列車を提供し、各前記車体の下にはいずれも若干の走行部が設けられ、該走行部は前記磁気浮上列車の走行部である。
前記磁気浮上列車の走行部はすでに以上のような技術効果を具備したから、該走行部を有する磁気浮上列車も類似する技術効果を具備するため、ここで贅言していない。
本発明に提供される磁気浮上列車の走行部の具体的な実施形態の構成模式図である。 図1における縦梁の具体的な実施形態の横方向側面図である。 図1の側面図である。 図1における走行部と軌道との係合構成模式図である。 装着スタンドと浮上フレームとの接続箇所の部分拡大図である。 本発明に提供される磁気浮上列車の走行部と車体との装着構成模式図である。
当業者がよりよく本発明の技術案を理解するために、以下は図面と具体的な実施例を結合して本発明をさらに詳しく説明する。
本明細書における前記「若干」は、数が不明であるふくすを指し、一般的には二つの以上であり、且つ「若干」によっていくつかの部品の数を示す場合に、これらの部品の数が同様であることを必ずに示すことがない。
本明細書における前記「横」、「縦」、「上」、「下」などの、方位または位置関係を示す記載は、いずれも列車の実際運転過程における方位または位置関係に基づき、列車が走行している過程において、その走行方向は縦方向であり、水平面内において、該縦方向に垂直する方向を横方向として、垂直方向において、地面から離れる方向を上として、地面に近接する方向を下とする。
図1〜6を参照し、図1は本発明に提供される磁気浮上列車の走行部の具体的な実施形態の構成模式図であり、図2は図1における縦梁の具体的な実施形態の横方向側面図であり、図3は図1の側面図であり、図4は図1における走行部と軌道との係合構成模式図であり、図5は装着スタンドと浮上フレームとの接続箇所の部分拡大図であり、図6は本発明に提供される磁気浮上列車の走行部と車体との装着構成模式図である。
図1に示すように、本発明は、走行方向に沿って間隔を持って配置される両浮上フレーム1を含む磁気浮上列車的走行部を提供し、両浮上フレーム1は縦梁2を介して接続され、さらにロッド3を含み、具体的には、縦梁2と、磁気浮上列車の車体5を接続するためのZ字形のロッドである。
具体的には、該縦梁2はアルミニウム合金押出型材から製造され、従来技術と違っているのは、該縦梁2の周壁には、そのねじり剛性を低減させるための切り欠き21が設けられ、伝統のアルミ型材類の縦梁2のねじり剛性を低減させることで、該縦梁2を介して接続された両浮上フレーム1の間の結合作用を軽減させ、さらに、浮上制御の難度とエネルギー消費量を大幅に低減させる。
説明を必要とするのは、該切り欠き21の配置は、主に縦梁2のねじり剛性の低減のために用いられ、加工する場合に、一定のシミュレーション計算によって、切り欠き21の、縦梁2の曲げ剛性、強度に対する影響をなるべく低減させる。
また、本発明の実施例において、該切り欠き21の配置によって縦梁2のねじり剛性を具体的にどのように低減させるかということを限定せず、実施する場合に、当業者は異なる車種及び浮上フレーム1の構成に応じて、一定のシミュレーション計算を経て、縦梁2のねじり剛性の必要な低減程度を判定し、さらに、縦梁2の周壁の相応的な位置に、相応的な数、相応的な大きさ及び相応的な形状を有する切り欠き21を配置すればよい。
言い替えば、本発明の実施例は該切り欠き21の具体的な形状、数、大きさを明らかに限定せず、実際応用における使用需求に応じて設定される。
ただし、本発明の方案がよりよく明瞭になるために、例示性の説明するように、本発明の実施例は切り欠き21の具体的な形状を与えて、具体的には、図2を参照すればよい。
図2に示すように、前記切り欠き21は縦梁2の側壁に設けられ、具体的には、ロッド3の装着に影響することを避けるように、縦梁2の横方向における両側壁に設けられる。
該切り欠き21は該側壁の軸線に沿って軸対称するように呈し、図2を視野角として、該軸線は垂直方向軸線と水平軸線とを含み、つまり、該切り欠き21は該垂直方向軸線、水平軸線に対していずれも軸対称の図形である。このように、該縦梁2において、縦梁2の中心位置(垂直方向軸線と水平軸線との交差点)からの距離が同様である両点は、同じねじり剛性を有する。
具体的には、該切り欠き21は両大孔部211と両大孔部211の間を接続する狭孔部212とを含み、両大孔部211は縦梁2の両端に近接するように配置され、つまり、該切り欠き21は両端が大きく、中間が細い骨形状の構成である。
このような構成によって、縦梁2の中心位置に近接する切り欠き21は狭孔であり、比較的に小さく、縦梁2のねじり剛性に対する削減程度が小さく、縦梁2の中間位置から離れた切り欠き21は大孔であり、縦梁2のねじり剛性に対する削減程度も大きく、つまり、中部のねじり剛性が大きく、端部のねじり剛性が小さい縦梁2を形成する。
より具体的には、該大孔部211は円形孔であることで、大孔部211の周方向での受けられた力がよりバランスになる。
指摘するのは、図2を視野角として、切り欠き21の具体的な形状、構成に対する前記記載は該切り欠き21の具体的な構成に対する限定としてはならなくて、ただ例示性の説明であり、使用要求を満たす上に、該切り欠き21は他の形状であってもよい。
図1を続いて参照し、浮上フレーム1は若干の横梁11を含んでもよく、一般的には両横梁11であり、両横梁11の中部が接続部材111を介して接続され、端部が支持梁12を介して接続されることで、両横梁11の間の接続の確実性を保証する。
理解すべきなのは、磁気浮上列車分野において、浮上フレーム1と車体5との間はいずれも二次サスペンション構成を介して接続され、一般的には、従来技術における二次サスペンション構成は吊り金具、ボルスター、せん断ばねなどを含み、その構成は非常に複雑で、装着、点検及びメンテナンスがいずれも困難であり、且つ走行部の重量が大きくなり、列車の運転コストが高くなる。
これに対して、本発明の実施例は特殊設計がされた空気バネ13によって、走行部と車体5を接続し、伝統の吊り金具、ボルスター、せん断ばねなどの部品を必要とせず、二次サスペンション構成を大幅に簡単化し、走行部の全体重量を効果的に軽減させ、さらに列車の点検、メンテナンス及び運転コストを低減させる。
該空気バネ13は支持梁12、または浮上フレーム1の他の位置に配置されるとともに、車体5に接続されてもよく、特殊設計がされたから、通常の空気バネに比べると、より大きい垂直方向と水平との変位量を有し、列車が水平曲線、垂直曲線を通過する場合に、車体5と走行部との間の垂直方向ずれ量、水平ずれ量を効果的に削減し、さらに列車の運転状況を改良する。
さらに、支持梁12に設けられる付加気室14を含んでもよく、空気バネ13が付加気室14に装着され、空気バネ13のキャビティが絞り孔を介して付加気室14に連通する。
空気バネ13が引っ張られると、付加気室14が空気バネ13のキャビティにガスを補充し、空気バネ13が圧縮されると、空気バネ13におけるガスが付加気室14に導入される。
空気バネ13と付加気室14との間のガス交換は絞り孔を介して完成され、絞り孔の孔径が比較的に小さいから、両者の間のガス交換が「順調」でなくなり、つまり、空気バネ13のキャビティに対するガスの補充または排出の過程には、空気バネ13の引っ張りまたは圧縮を妨害するダンピングが存在する。実際に、空気バネ13の引っ張り、圧縮を妨害する過程は、列車が高速で複雑な曲線を走行する場合の垂直方向の制振に用いられ、車体5の垂直方向振動の快速の減衰を実現し、これによって、列車の運転過程における安定性と快適性を向上させる。
理解するように、前記絞り孔から発生されたダンピングによって、その垂直方向の振動を緩和する能力は比較的に限りがあり、車体5の垂直方向または横方向の振動が大きいと、専用の横方向制振ダンパ18と垂直方向制振ダンパ19を配置することで、車体5の、複雑な曲線を通過する際の横方向、垂直方向の振動をよりよく緩和、除去し、具体的には、前記制振ダンパは油圧制振ダンパ、アクティブまたはセミアクティブ制振ダンパであってもよい。
実際に、列車が走行している過程において、車体5の頭尾両端部及び中部などの異なる位置に発生された垂直方向、横方向の振動は違っているから、車体5の異なる位置に装着される浮上フレーム1に対して、異なる振動緩和能力を有しても良い。
具体的には図6を視野角として、従来技術において、一般的には車体5の下には4つの走行部が設けられ、つまり、8つの浮上フレーム1を含み、記載を便利にするために、前記浮上フレーム1に対して番号を付け、左から右への方向に応じて、各浮上フレーム1が、1〜8号の浮上フレームと呼ばれる。
装着の便利性及び制振需求を総合に考慮すれば、前記横方向制振ダンパ18、垂直方向制振ダンパ19は2号、3号、6号及び7号の浮上フレームのみに設けられてもよく、無論、実際応用において、前記制振ダンパが他の位置にある浮上フレーム1に装着されてもよく、どこに配置されても、利用効果を満たしていればよい。
また、配置を必要とすると、前記横方向制振ダンパ18、垂直方向制振ダンパ19の数は一つ、または複数であってもよく、これによって、車体5の異なる程度の振動を緩衝する。
図1において、該横方向制振ダンパ18の一端が接続部材111に固定され、他端が車体5に接続され、その数が二つであってもよく、それぞれ走行部の両浮上フレーム1に設けられ、且つ両横方向制振ダンパ18はそれぞれ該走行部の縦軸線の両側に位置し、横方向上における車体5の左半部、右半部にそれぞれ接続されることで、車体5の横方向振動をよりよくバランスにする。
垂直方向制振ダンパ19の数は四つであってもよく、各支持梁12にそれぞれ設けられることで、車体5の底部の垂直方向の振動を均一に受ける。
また、図3、図4に示すように、本発明に提供される走行部は、さらにC字状を呈する若干の支持アーム15を含んでもよく、支持アーム15の上端部が横梁11の端部に接続され、支持アーム15の下端部が電磁石16の装着のために用いられ、軌道4に配置される電磁石と協力することで、列車の運転、制動のための浮上力、案内力と制動力などを発生させる。
支持梁12の底部にはさらにスキッド121が設けられてもよく、列車がパワーダウンになると、車体5は各走行部に設けられるスキッド121によって、軌道4に支持され、電気故障がある場合に、該スキッド121はさらに列車の緊急制動に用いられる。
前記各方案に対して、本発明の実施例に提供される走行部は、さらに垂直方向、横方向のストッパが設けられてもよく、これによって、列車が運転している過程において、車体5には大きすぎる横移動量、縦移動量が発生されること、及びこれによる車体5の側転転覆を避ける。
具体的には、図5に示すように、図3、図4を結合し、該走行部はL字状を呈する装着スタンド17を含んでもよく、装着スタンド17のサイドアーム171の上端が車体5に接続され、装着スタンド17のボトムアーム172が浮上フレーム1の下に位置してもよい。
詳しく説明すると、該支持梁12は横方向で外部に向く延伸部122を備え、ボトムアーム172が延伸部122の下に位置し、且つボトムアーム172における延伸部122と対向する位置には垂直方向ストッパ172aが設けられてもよく、該垂直方向ストッパ172aの上端面と延伸部122の下端面との間が垂直方向ストッパの隙間Yを有してもよく、サイドアーム171における延伸部122と対向する位置には横方向ストッパ171aが設けられてもよく、且つ横方向ストッパ171aの右端面と延伸部122の左端面との間が横方向ストッパの隙間Xを有してもよい。
列車が運転している過程において、車体5の横方向変位量及び/または垂直方向変位量が大きいと、装着スタンド17に設けられる横方向ストッパ171a、垂直方向ストッパ172aが支持梁12に当接されることで、車体5の横方向変位量及び/または垂直方向変位量がさらに大きくなることを避け、さらに列車の走行過程中における側転というリスクを効果的に避ける。
また、浮上フレーム1の車体5に装着される位置の異なりに応じて、前記横方向ストッパの隙間X、垂直方向ストッパの隙間Yも違ってもよい。一般的には、車体5の両端部、中部に近接する浮上フレーム1と車体5との間の横方向、垂直方向変位量が大きいから、ここでの走行部の横方向ストッパの隙間X、垂直方向ストッパの隙間Yを適度に大きくすることで、横方向ストッパ171a、垂直方向ストッパ172aが支持梁12と必要以上に衝突することで、走行部が損壊される状況を避ける。
より具体的には、図6を続いて参照し、列車が走行している過程において、前記1号、4号、5号、8号の浮上フレームと車体5との間には、比較的に大きい横方向変位量、垂直方向変位量が発生されるから、その横方向ストッパの隙間X、垂直方向ストッパの隙間Yを適度に大きくしてもよく、具体的には、横方向ストッパの隙間Xを70〜90mmにして、垂直方向ストッパの隙間Yを60〜80mmにして、前記2号、3号、5号、6号の浮上フレームと車体5との間の横方向変位量、垂直方向変位量が比較的に小さいから、その横方向ストッパの隙間X、垂直方向ストッパの隙間Yを適度に小さくしてもよく、具体的には、横方向ストッパの隙間Xを0にして、垂直方向ストッパの隙間Yを30〜50mmにしてもよい。
このように、異なる装着位置にある浮上フレーム1の横方向ストッパの隙間X、垂直方向ストッパの隙間Yを適切に調整すれば、列車が運転している過程における、車体5の側転転覆という現象を効果的に防止しながら、ストッパと浮上フレーム1との必要以上の衝突による、走行部が損壊される状況を効果的に避ける。
本発明はさらに、若干の車体5を含む磁気浮上列車を提供し、各車体5の下にはいずれも若干の走行部が設けられ、前記走行部は前記各実施形態における磁気浮上列車の走行部である。
前記磁気浮上列車の走行部はすでに以上のような技術効果を具備したから、該走行部を有する磁気浮上列車も類似する技術効果を具備するため、ここで贅言していない。
以上は本発明の好適な実施形態のみであり、指摘すべきなのは、当業者にとって、本発明の原理から逸脱しない上に、さらに若干の改良及び潤色を行ってもよく、これらの改良及び潤色も本発明の保護範囲と見なされる。
1 ・・・浮上フレーム;
11 ・・・横梁;
12 ・・・支持梁;
121 ・・・スキッド;
122 ・・・延伸部;
13 ・・・空気バネ;
14 ・・・付加気室;
15・・・支持アーム;
16 ・・・電磁石;
17 ・・・装着スタンド;
171 ・・・サイドアーム;
171a ・・・横方向ストッパ;
172 ・・・ボトムアーム;
172a ・・・垂直方向ストッパ;
18 ・・・横方向制振ダンパ;
19 ・・・垂直方向制振ダンパ;
2 ・・・縦梁;
21 ・・・切り欠き;
211 ・・・大孔部;
212 ・・・狭孔部;
3 ・・・ロッド;
4 ・・・軌道;
5 ・・・車体;
X ・・・横方向ストッパの隙間;
Y ・・・垂直方向ストッパの隙間

Claims (10)

  1. 走行方向に沿って間隔を持って配置される両浮上フレーム(1)を含む磁気浮上列車の走行部であって、両前記浮上フレーム(1)は縦梁(2)を介して接続される磁気浮上列車の走行部において、前記縦梁(2)の周壁にはそのねじり剛性を低減させるための切り欠き(21)が設けられ、さらに、前記縦梁(2)と前記磁気浮上列車の車体(5)とを接続するためのロッド(3)を含むことを特徴とする磁気浮上列車の走行部。
  2. 前記切り欠き(21)は前記縦梁(2)の側壁に設けられるとともに、該側壁の軸線に沿って軸対称するように形成し、
    前記切り欠き(21)は両大孔部(211)と両前記大孔部(211)の間を接続する狭孔部(212)とを含むことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上列車の走行部。
  3. 前記浮上フレーム(1)は複数の横梁(11)を含み、隣接する両前記横梁(11)の端部が支持梁(12)を介して接続され、
    さらに、前記支持梁(12)に設けられるとともに、前記車体(5)に直接的に接続される空気バネ(13)を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上列車の走行部。
  4. さらに前記支持梁(12)に設けられる付加気室(14)を含み、前記空気バネ(13)が前記付加気室(14)に装着され、前記空気バネ(13)のキャビティが絞り孔を介して前記付加気室(14)に連通することを特徴とする請求項3に記載の磁気浮上列車の走行部。
  5. さらに、C字状を呈する複数の支持アーム(15)を含み、前記支持アーム(15)の上端部が前記横梁(11)の端部に接続され、前記支持アーム(15)の下端部が、電磁石(16)の装着のために用いられ、前記支持梁(12)の底部にはスキッド(121)が設けられることを特徴とする請求項3に記載の磁気浮上列車の走行部。
  6. さらにL字状を呈する装着スタンド(17)を含み、前記装着スタンド(17)のサイドアーム(171)が前記車体(5)に接続され、前記装着スタンド(17)のボトムアーム(172)が前記浮上フレーム(1)の下に位置し、
    前記ボトムアーム(172)における前記浮上フレーム(1)と対向する部分には垂直方向ストッパ(172a)が設けられ、前記垂直方向ストッパ(172a)と前記浮上フレーム(1)との間は、垂直方向ストッパの隙間(Y)を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかの一項に記載の磁気浮上列車の走行部。
  7. 前記サイドアーム(171)における前記浮上フレーム(1)と対向する部分には横方向ストッパ(171a)が設けられ、前記横方向ストッパ(171a)と前記浮上フレーム(1)との間は、横方向ストッパの隙間(X)を有することを特徴とする請求項6に記載の磁気浮上列車の走行部。
  8. 前記車体(5)の異なる位置にある前記浮上フレーム(1)では、その前記垂直方向ストッパの隙間(Y)、前記横方向ストッパの隙間(X)が違っていることを特徴とする請求項7に記載の磁気浮上列車の走行部。
  9. さらに、一端が前記車体(5)に接続され、他端が前記浮上フレーム(1)に接続される横方向制振ダンパ(18)を含み、
    さらに、一端が前記車体(5)に接続され、他端が前記浮上フレーム(1)に接続される垂直方向制振ダンパ(19)を含むことを特徴とする請求項6に記載の磁気浮上列車の走行部。
  10. 複数の車体(5)を含む磁気浮上列車であって、各前記車体(5)の下にはいずれも複数の走行部が設けられる磁気浮上列車において、前記走行部は請求項1〜9のいずれかの一項に記載の前記磁気浮上列車の走行部であることを特徴とする磁気浮上列車。
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