JP2800071B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

カラー画像形成装置

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JP2800071B2
JP2800071B2 JP3045164A JP4516491A JP2800071B2 JP 2800071 B2 JP2800071 B2 JP 2800071B2 JP 3045164 A JP3045164 A JP 3045164A JP 4516491 A JP4516491 A JP 4516491A JP 2800071 B2 JP2800071 B2 JP 2800071B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高画質のカラー記録画
像を得るためのカラー画像形成装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来からパーソナルコンピュータ、ワー
クステーション等の出力端末として、様々な原理のプリ
ンタが提案されているが、特に電子写真プロセスとレー
ザ技術を用いたレーザビームプリンタ(以降LBP)は記
録速度と印字品質の点で優位性が高く、急速に普及しつ
つある。
【0003】一方、市場ではLBPのフルカラー化に対
する要求が高まってきているが、フルカラーLBPの場
合、従来の文字・線画に加えて、画像データが出力対象
となるため、一般的なLBPの2値データ処理に対し
て、多階調出力を前提とした画像処理を行う必要があ
る。
【0004】一般にLBP等の電子写真プロセスを応用
した画像出力機器の場合、電子写真プロセス自体の安定
性に問題があるため、電子写真プロセス自体が有する安
定した階調数はせいぜい3,4階調が確保出来る程度で
ある。
【0005】今日例えばLBPや通常の熱転写プリンタ
のように、出力階調数の不十分な画像出力機器で中間調
画像を記録する方式として、2値ディザ法がよく用いら
れている。2値ディザ法の原理について図6を用いて説
明する。図6の1は入力画像、2は閾値マトリックス、
3はディザ画像マトリックスである。入力画像1をN×
Mのブロックに分割し、ブロック内の画素レベルをN×
Mの閾値マトリックス2と画素ごとに比較して大小関係
により2値化する。これを各ブロックごとに繰り返して
行うと、ディザ画像マトリックス3が得られる。
【0006】閾値マトリックス2として、ドットを集中
させて階調の滑らかにしたドット集中型と、ドットを分
散させて解像力を優先させたドット分散型がある。図7
に2値ディザ法の回路構成を示し、4は比較器である。
入力画像1(多値)の画素を順次移動していき、これに対
応させて閾値マトリックス2(多値)の行と列をアドレッ
シングし、順次それぞれの閾値を読み出して入力画像と
の大小を比較して2値化した出力画像を得る。
【0007】2値ディザ法はすべての記録色に同じマト
リックスを用いると記録色間の干渉によってモアレと呼
ばれる縞が生じてしまう。これを回避するために記録色
ごとにディザマトリックスの閾値の配列に角度特性をも
たせたスクリーン角が用いられる。
【0008】このスクリーン角の手法はもともと印刷の
分野で伝統的に使用されている技法でY,M,C,BK
の四色の版をそれぞれ網点の角度を変えて印刷するもの
であり、色の安定性のために適したスクリーン間の角度
関係が知られている。
【0009】以下にカラー印刷・カラープリンタにおい
て代表的な角度を示すと、下記のとおりである。
【0010】(イ) BK 45° (ロ) C 75° (ハ) M 15° (ニ) Y 0° 図8の(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)は上記BK,C,M,Y
それぞれのスクリーン角のディザマトリックスの例であ
る。
【0011】しかしながら、上述のスクリーン角の2値
ディザ法は十分な階調性を得るために大きいサイズのデ
ィザマトリックスを用いなければならず、解像力の低下
・原稿の網点とディザパターンの干渉によるモアレの発
生といった画質劣化が生じるなどの問題点があった。
【0012】上記の欠点を改善するために多値ディザ法
が提案されている。多値ディザ法についても記録色間の
モアレを回避するためにスクリーン角を導入した例を示
す。多値ディザ法について図9〜図13を用いて説明す
る。図9は従来の多値ディザ法の回路構成図を示し、図
中のブロック間の結線上の数字「1」と「8」はビット
数を表す。なお、説明を簡単にするため、画像データは
既に画像メモリ5に格納されているものとする。
【0013】この画像メモリ5にはR,G,Bの輝度デ
ータが格納されており、それぞれ1画素あたり8×3=
24ビットの情報量を有している。これらの画素データ
は、主走査方向カウンタ10及び副走査方向カウンタ11に
よりアドレス演算部6でもってアクセスされ、R,G,
B揃って先頭から読み出される。
【0014】上述したようにR,G,Bは輝度信号であ
るから、濃度変換部7で濃度変換B′,G′,R′を施
し、色補正部8で濃度信号C,M,Y(印刷の3原色)に
する。
【0015】この変換は通常ROMもしくはRAM等の
記憶デバイスに変換テーブルを設定し、輝度データ値を
アドレスとして内容をアクセスする。実際のテーブル内
容は、例えば後述する図2のグラフに示す変換特性に基
づく値が書き込まれている。
【0016】濃度変換された画素データは3色揃って色
補正部8に入力される。この色補正部8では濃度データ
に対して周知の技術であるUCR・墨版生成、及びマス
キング等が行われる。
【0017】そして、色補正部8によって画像データに
は墨(BK)が追加され、1画素当りの情報量は事実上8
×4=32ビットになっている。
【0018】次にこれらの4色データはデータセレクタ
9により、例えば転送先がフルカラープリンタのエンジ
ンであれば、例えばBK,C,M,Yの画順次にデータ
の転送が行われる。
【0019】階調処理ではスクリーン角を導入するため
に色ごとに回路構成が異なってくる。このため、BKの
場合をまず説明することとし、C,M,YについてはB
Kとの回路構成の違いについてのべる。
【0020】主走査方向カウンタ(BK用の主走査方向
の8進カウンタ)10と副走査方向カウンタ(BK用の副走
査方向の8進カウンタ)11のアドレス出力の3ビットは
2つのディザ閾値マトリックス格納用の記憶デバイス12
に接続されており、画像の空間座標によって一意に定ま
る閾値で、3値ディザ法の下層の閾値と上層の閾値が格
納されており、ディザ閾値マトリックスは図10に例示し
たBKの3値ディザマトリックスのように2つの8×8
のディザ閾値マトリックスである。
【0021】ここで、上記アドレス演算部6及び主走査
カウンタ10には画素クロック発生装置13からの画素クロ
ックが入力され、また、更に上記アドレス演算部6と副
走査カウンタ11には、水平同期信号発生装置14からの水
平同期信号が入力される構成となっている。
【0022】記憶デバイス12から出力されたBKの下
層,上層の両閾値(8ビット)は、下層閾値セレクタ15と
上層閾値セレクタ16により選択され下層比較器17,上層
比較器18に入力される。そしてデータセレクタ9から出
力されたBKの濃度データ8ビットとそれぞれ比較され
る。
【0023】この場合、2つ比較器17,18では、濃度デ
ータが閾値より大きいか等しければ、例えば、「1」を
比較結果として出力する。また濃度データが閾値より小
さければ、例えば「0」を比較結果として出力する。
【0024】2つ比較器17,18のそれぞれ1ビットの出
力を3値合成器19で3値にされる。下層および上層の比
較器17,18がともに「0」のときは「00」を、下層が
「1」で上層が「0」のときは「01」を、下層および
上層がともに「1」のときは「10」を出力する。な
お、下層が「0」で上層が「1」となることは閾値の関
係からありえない。
【0025】次にC,Mのときは主走査カウンタ10,副
走査カウンタ11とも10進カウンタとなり、Yのときは9
進カウンタとなり、それぞれ4ビットのアドレス出力を
出す。
【0026】このようにして記憶デバイス12にはそれぞ
れ図11〜図13に示したようなC,Mは10×10の、Yは9
×9のディザマトリックスの閾値が格納され、それぞれ
の画像入力1は比較器17,18により比較され、3値合成
器19により3値出力される。
【0027】以上の説明は、多値ディザをハードウェア
化する際にとられる手法であり、図2で示したように多
値レベル数は0,7F,FFの3つ、即ち3値ディザと
なる。
【0028】一般に多値レベルが少ない画像出力機器で
フルカラー画像を出力する場合、ここで示したような、
多値ディザ法等が広く採用されている。例えば画像出力
機器そのものの出力可能階調数が3値であっても、BK
の場合、8×8等の比較的大きなディザ閾値マトリック
スを組み合わせれば、疑似階調により
【0029】
【数1】 8×8×(3−1)+1=129
【0030】階調を得ることができる。同様にC,Mは
201階調、Yは163階調を得ることができる。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、LB
Pや熱転写プリンタのようにプロセスあるいは転写原理
そのものの階調数が少ない画像出力デバイスには、多値
ディザ法を含めて疑似的な面積階調技術が広く用いられ
ている。
【0032】これらはディザ閾値マトリックスの網点タ
イプのものを工夫(1つのマトリックス内で複数のドッ
ト集中を発生させ解像度と階調性の両立を狙った閾値マ
トリックスを採用)したり、画像出力機器の最小記録ド
ットの解像度向上、あるいは濃度レベルに応じてディザ
マトリックスを変則的に切り換える等によりある程度の
画質を得ることが可能となったが、多値ディザの場合、
本質的に解像度の劣化は避けられず、また原理的に1つ
の画素内で中間の濃度レベルを用いるために記録画像の
濃度むらが生じやすい。
【0033】また、数個の離散的な濃度レベルしか持た
ないため、最低濃度の記録画素が白地に形成されるとき
でさえ、ザラツキ感やテクスチャが発生し、特に低階調
部で画質を劣化させている。
【0034】更に画素の成長に伴って熱定着後の四方の
隣接ドットが完全に融着する、いわゆるツブレに対して
は、正規ルールとは別のルールを記述したディザマトリ
ックスを別途用意する必要があるうえ、この場合は例え
ば線画・画像として取り扱われる文字品質の劣化等を避
けることが本質的に困難であり画質改善にも限界があっ
た。
【0035】本発明は、上述の問題点を解決し、解像度
の劣化や、モアレの発生がなく、全ての濃度域に対して
階調性に優れた高品位な記録画像が得られるカラー画像
形成装置を提供することを目的とする。
【0036】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力されたカ
ラー画像データに基づきカラーの階調記録を行うカラー
画像形成装置であって、カラー画像データの濃度レベル
1つ1つのドットの大きさを変えドットの記録を行う
濃度レベルに変換する変換テーブルを複数持ち、かつ変
換前の濃度レベルに対する変換後の濃度レベルが変換テ
ーブル各々で異なるとともに、複数の変換テーブルのう
ちの1つはカラー画像データの濃度レベルが低濃度レベ
ルの場合にドットの記録を行わないような濃度レベルに
変換する特性を持つ変換処理手段と、1ブロックが複数
の画素数で構成されるようにカラー画像データを記録す
る位置において区切ることにより複数のブロックに分割
するブロック分割手段と、複数の変換テーブルをブロッ
ク内の画素に対応させかつ変換テーブルが対応するブロ
ック内における画素をカラー画像データの色ごとに異な
せ、変換テーブルに従いカラー画像データの濃度レベ
ルに応じてドットの記録を行うための濃度レベルを定
め、この濃度レベルに応じてドットの大きさを変えて記
録を行う記録手段とを備えたものである。また、入力さ
れたカラー画像データに基づきカラーの階調記録を行う
カラー画像形成装置であって、カラー画像データの濃度
レベルを1つ1つのドットの大きさを変えドットの記録
を行う濃度レベルに変換する変換テーブルを複数持ち、
かつ変換前の濃度レベルに対する変換後の濃度レベルが
変換テーブル各々で異なるとともに、複数の変換テーブ
ルのうちの1つはカラー画像データの濃度レベルが低濃
度レベルの場合にドットの記録を行わないような濃度レ
ベルに変換する特性を持つ変換処理手段と、1ブロック
が複数の画素数で構成されるようにカラー画像データを
記録する位置において区切るとともに、この区切られる
ブロックをカラー画像データの色ごとに異ならせるブロ
ック分割手段と、ブロック内における画素の位置に応じ
てそれぞれの変換テーブルを対応させ、変換テーブル
従いカラー画像データの濃度レベルに応じてドットの記
録を行うための濃度レベルを定め、この濃度レベルに応
じてドットの大きさを変えて記録を行う記録手段とを備
えたものである。
【0037】
【作用】本発明によれば、変換テーブルが対応するブロ
ック分割手段により分割されたブロック内における画
カラー画像データの色ごとに異ならせ、カラー画像デ
ータの濃度レベルをドットの記録を行うための濃度レベ
ルに変換することができる。また、ブロック分割手段に
よりカラー画像データの色ごとに異ならせて分割された
ブロック内における画素の位置に応じてそれぞれの変換
テーブルを対応させ、カラー画像データの濃度レベルを
ドットの記録を行うための濃度レベルに変換することが
できる。
【0038】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は一実施例における画像形成装置の概略
図を示すものであり、図において、20はデジタルデータ
出力装置、21は画像処理装置、22はプリントエンジンで
ある。この画像処理装置21は濃度変換部24,変換テーブ
ル25,墨版/UCR生成部29,色補正部34,データセレ
クタ38及び本発明の階調処理部39で構成される。
【0039】次に動作を説明すると、デジタルデータ出
力装置20は、図示されないイメージスキャナやビデオカ
メラなどからの画像信号を入力とし、A/D変換や所定
の画像処理を施したり、画像データを一旦メモリにスト
アされた画像信号、あるいは直接通信手段からの画像信
号のインターフェースを経て入力された画像信号の何れ
でもよい。
【0040】プリントエンジン22が起動するとともに、
デジタルデータ出力装置20はデジタル画像データを画像
処理装置21に転送を開始する。画像処理の対象となるデ
ータはRGB各色8ビットの計24(3×8)ビットであ
る。
【0041】画像処理装置21に入力されたRGBデータ
23は輝度データであり、濃度変換部24で輝度データから
濃度データ即ち印刷の3原色であるC,M,Y(シア
ン,マゼンタ,イエロー)に変換される。
【0042】一般にこの変換は図2に示したような特性
の変換で、変換テーブル25のRAM上に変換テーブルデ
ータを書き込んでおき、例えば入力データ値を適当にオ
フセットしてアクセスすれば容易に実現できる。通常、
濃度変換部24で入力画像の単色濃度,全体濃度,コント
ラスト,下地色制御等(濃度及び色調整)を行う。
【0043】RGB(輝度)データは、濃度変換後、CM
Y(濃度)データ26,27,28に変換されており、CMYデ
ータを用いて次に墨版/UCR生成部29において、UC
R(下色除去),墨版生成を行う。UCRはCMYデータ
の共通分量に対して一定の割合でデータを削減する。基
本的にはこの削減量を墨版として生成する。
【0044】元来UCR及び墨版生成の目的は、1画素
単位でCMYの共通量を墨で置き換え、色材(トナー)の
節約を行うことである。しかし今日では純粋にトナー節
約のためにUCR及び墨版生成を行うことは殆どなく、
例えば、高濃度域の階調性劣化防止、コントラストの確
保、高濃度域のグレーバランス確保等を目的としてお
り、UCR及び墨版の量を積極的に変化させ、更に高画
質な画像を出力することが可能である。
【0045】上記処理によりUCR,墨版生成後は、C
データ30,Mデータ31,Yデータ32及びBK(ブラック)
データ33が発生している。
【0046】この後、無彩色成分であるBKデータ33以
外は色補正部34に入力される。色補正部34ではマスキン
グ等の処理が彩色成分(CMY)に対して施こされる。
【0047】このマスキングの各色色材の不要吸収帯の
影響を補正するのが目的である。例えばC(シアン)色材
はC以外の波長領域で不要吸収帯を有する。具体的には
例えばY(イエロー)色成分を有する。
【0048】またM(マゼンタ)に対しても同様にYが含
まれる。従ってYを記録する際には、CとMが記録され
るべき濃度に応じてCとMに含まれるY成分を減じる必
要がある。手法としては通常CMYのデジタル信号に対
して3×3のマトリックス演算、もしくは演算結果をR
OM等の記憶デバイスに書き込んでおき、これを各色ア
クセス後、加減算して結果を得る。
【0049】従来、3×3の線形マスキング(1次マス
キング)が主流であったが、1次マスキングは効果が不
十分であり最近では2次以上の非線形マスキング、また
は色補正自体をブラックボックス内で行う写像と捉え、
CMY空間以外で写像関数を求める新方式の色補正方式
も多数提案されている。
【0050】色補正部34により入力データのCデータ3
0,Mデータ31,Yデータ32は夫々C’データ35,M’
データ36,Y’データ37に変換される。一方BKデータ
33は、無彩色データであるので色補正には関与しない。
【0051】色補正部34により色補正を施されたC’デ
ータ35,M’データ36,Y’データ37(彩色データ)及び
BKデータ33(無彩色データ)は、データセレクタ38によ
り1色のデータのみが選択され、階調処理部39に入力さ
れ、本発明にかかわる画像信号の階調処理を行う。階調
処理を行った画像信号はプリンタエンジン22に送られ、
本発明の目的とする高画質の記録画像が得られる。
【0052】ここで本発明にかかる階調処理の内容を図
3〜図5を用いて詳細に説明する。階調処理においても
記録色間のモアレを回避するために2値ディザ法や多種
ディザ法で用いたスクリーン角の手法を用いる。
【0053】図3は図1における階調処理部39の構成を
示し、画素クロック発生装置13は画像信号の1画素の時
間間隔を出力する。主走査カウンタ10は画素クロック発
生装置13からの画素クロックを4進でカウントし、2ビ
ットのカウント値を出力する。水平同期信号発生装置14
は、階調処理に要する予め定められた時間間隔で水平同
期信号を発生する。副走査カウンタ11は水平同期信号を
4進でカウントし、2ビットのカウント値を出力する。
この2つのカウント信号により、現在入力中の画像信号
(データ)が4×4のブロック内のどの位置であるかの判
別を行う。
【0054】このブロック内で先に成長させる画素と後
で成長させる画素の2つの画素にわける。両者の分けか
たは図4(1)〜(4)に示したように記録色Y,M,C,B
Kごとに異ならせ、Y0°,M26.4°,C63.4°,BK
45°のスクリーン角を形成し、記録色間の干渉によるモ
アレを回避する。
【0055】先に成長する画素と後で成長する画素のデ
ータ値は、記録色ごとにそれぞれのアドレス毎に階調変
換テーブル40により、実際にレーザを駆動するレベル信
号、例えばパルス幅データに変換される。変換手法は例
えばROMやRAMにデータを書き込んでおき、ブロッ
クの位置情報と入力画像信号のレベルをアドレスとして
コールする方法が最も簡単で信頼性が高い。
【0056】次に図3において先に成長する画素(例え
ば偶数ライン)及び後で成長する画素(例えば奇数ライ
ン)データについての階調変換テーブル40の特性を図5
に示す。
【0057】以上のようにしてブロック内のアドレス毎
に実際のレーザ駆動データに変換された画像データは、
メモリに一旦格納される。
【0058】以上の実施例は、画像データの空間的な位
置を先に成長させる画素と後で成長させる画素に分離
し、先に成長させる画素にデータの集中を強制的に行わ
せるため、感光体上の静電潜像のミクロな領域に強い電
界を生じさせる効果が非常に大きく、階調性の向上に寄
与する。
【0059】実施例ではブロックの大きさを主走査方向
の4画素,副走査方向の4画素で説明したが、これに限
定されることなく、任意の大きさに設定することが可能
で、しかも、ブロック内の優先してドット成長させる画
素はいくつであってもよい。また、ブロックの大きさを
記録色ごとに異なるようにして記録色間のモアレを回避
することもできる。
【0060】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明のカラー画
像形成装置は、変換テーブルが対応するブロック分割手
段により分割されたブロック内における画素をカラー画
像データの色ごとに異ならせ、またはブロック分割手
段によりカラー画像データの色ごとに異ならせて分割さ
れたブロック内における画素の位置に応じてそれぞれの
変換テーブルを対応させ、カラー画像データの濃度レベ
ルをドットの記録を行うための濃度レベルに変換するこ
とで、記録色間のモアレの発生を防止することができ
とともに階調性を向上させることができ、高画質のカラ
ー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラー画像形成装置の概略図である。
【図2】本発明の濃度変換部で用いる変換テーブルの特
性図である。
【図3】図1の階調処理部の構成図である。
【図4】記録色ごとの先に成長させる画素の配置図であ
る。
【図5】階調変換テーブル特性図である。
【図6】2値ディザ法の原理を説明する図である。
【図7】2値ディザ法の回路構成図である。
【図8】2値ディザスクリーン角のディザマトリックス
の例を示す図である。
【図9】従来例の多値ディザ法の回路構成図である。
【図10】BKの3値ディザマトリックスを示す図であ
る。
【図11】Cの3値ディザマトリックスを示す図であ
る。
【図12】Mの3値ディザマトリックスを示す図であ
る。
【図13】Yの3値ディザマトリックスを示す図であ
る。
【符号の説明】
10…主走査方向カウンタ、 11…副走査カウンタ、 12
…記憶デバイス、 13…画素クロック発生装置、 14…
水平同期信号発生装置、 20…デジタルデータ出力装
置、 21…画像処理装置、 22…プリントエンジン、
24…濃度変換部、25…濃度変換テーブル、 27〜28…C
MY(濃度)データ、 29…UCR/墨版生成部、 30…
C(シアン)データ、 31…M(マゼンタ)データ、 32…
Y(イエロー)データ、 33…BK(ブラック)データ、
34…色補正部、 35…C’データ、 36…M’データ、
37…Y’データ、 38…データセレクタ、 39…階調
処理部、 40…階調変換テーブル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/52 H04N 1/405

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されたカラー画像データに基づきカ
    ラーの階調記録を行うカラー画像形成装置であって、前
    記カラー画像データの濃度レベルを1つ1つのドットの
    大きさを変えドットの記録を行う濃度レベルに変換する
    変換テーブルを複数持ち、かつ変換前の濃度レベルに対
    する変換後の濃度レベルが前記変換テーブル各々で異な
    るとともに、複数の前記変換テーブルのうちの1つは前
    記カラー画像データの濃度レベルが低濃度レベルの場合
    にドットの記録を行わないような濃度レベルに変換する
    特性を持つ変換処理手段と、1ブロックが複数の画素数
    で構成されるように前記カラー画像データを記録する位
    置において区切ることにより複数のブロックに分割する
    ブロック分割手段と、複数の前記変換テーブルを前記ブ
    ロック内の画素に対応させかつ前記変換テーブルが対応
    する前記ブロック内における画素を前記カラー画像デー
    タの色ごとに異なせ、前記変換テーブルに従い前記カ
    ラー画像データの濃度レベルに応じてドットの記録を行
    うための濃度レベルを定め、この濃度レベルに応じてド
    ットの大きさを変えて記録を行う記録手段とを備えたこ
    とを特徴とするカラ画像形成装置。
  2. 【請求項2】 入力されたカラー画像データに基づきカ
    ラーの階調記録を行うカラー画像形成装置であって、前
    記カラー画像データの濃度レベルを1つ1つのドットの
    大きさを変えドットの記録を行う濃度レベルに変換する
    変換テーブルを複数持ち、かつ変換前の濃度レベルに対
    する変換後の濃度レベルが前記変換テーブル各々で異な
    るとともに、複数の前記変換テーブルのうちの1つは前
    記カラー画像データの濃度レベルが低濃度レベルの場合
    にドットの記録を行わないような濃度レベルに変換する
    特性を持つ変換処理手段と、1ブロックが複数の画素数
    で構成されるように前記カラー画像データを記録する位
    置において区切るとともに、この区切られるブロックを
    前記カラー画像データの色ごとに異ならせるブロック分
    割手段と、前記ブロック内における画素の位置に応じて
    それぞれの前記変換テーブルを対応させ、前記変換テー
    ブルに従い前記カラー画像データの濃度レベルに応じて
    ドットの記録を行うための濃度レベルを定め、この濃度
    レベルに応じてドットの大きさを変えて記録を行う記録
    手段とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
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