JP4199748B2 - 高荷重電子式ブレーキストロークインジケータ - Google Patents

高荷重電子式ブレーキストロークインジケータ Download PDF

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Description

本発明は、ブレーキアクチュエータ内の他の部品により損傷しないようにブレーキアクチュエータのシリンダハウジングに組み込まれる電子式ストロークインジケータに関する。
典型的なブレーキアクチュエータは、通常の摩耗の後に調整を必要とし始め、過度のストロークになる可能性がある。このような状態では、ブレーキがストローク外であると言われている。従来の技術では、ブレーキが調整を必要とするときに車両の運転者に警告を与えている。生産ユニットに組み込まれている典型的なインジケータは、視覚的インジケータである。従って、典型的にブレーキがストローク外でなければ視覚的に現れない着色ストライプのようなインジケータがピストンロッドに配置されている。
運転者は定期的にブレーキをチェックして、着色ストライプが見える場合にブレーキが調整を必要とすることを示す信号を得る。このようなインジケータは、確かに評価できるが、依然として改良されていない。第1に、ブレーキ付近に配置された視覚的識別を必要とするインジケータは、しばしば泥やほこりにさらされ、視覚的インジケータが容易に見えなくなる可能性がある。また、典型的な視覚的インジケータは車両の後部に配置されており、運転者は車両から出て定期的にブレーキをチェックしなければならない。これは、ブレーキがストローク外になるまでかなりあることを保証するために、運転者が定期的にチェックすることを要求している。
大量生産ブレーキ又はブレーキアクチュエータに広く利用されていないが、幾つかの電子式ストロークインジケータが提案されている。これらのユニットは、典型的にピストンロッドに組み入れられて、ピストン又はピストンロッドのストロークを監視する。過度のストロークが検出されると、車両の運転室内の運転者に信号が送られる。これらの提案されたシステムは、視覚的インジケータにおける欠点に取り組んでいるが、実際に利用できるものを提案するシステムではなかった。ブレーキ室の内部には、相対的に移動する幾つかの部品が含まれている。提案されたシステムは、典型的にブレーキ室内の他の部品によって損傷される可能性がある位置にセンサを含んでいる。例えば、提案されたシステムのセンサは、常用ブレーキ室のばねの一般的な位置に配置されている。繊細なセンサ及びそれと関連するワイヤがばねと接触して損傷しないように保護しようとする試みはされなかった。電子式ストロークインジケータの信頼性を高めるために必要な部品は、比較的長期間にわたって信頼でき且つ動作可能なストロークインジケータシステムである。センサや関連するワイヤを適当に保護していない従来のシステムは、所望の信頼性を有するものではない。
提案された他のセンサは、ブレーキ室の外側でばねから離れてピストンロッドに取り付けられたインジケータを含んでいる。ブレーキ室の外側でピストンロッドに取り付けられたインジケータを有する提案されたユニットは、インジケータ又はセンサを構造物の所定の位置に必ずしも固定されていない。例えば、提案されたシステムの一つでは、ピストンロッドに隣接したロッドにセンサが取り付けられ、ピストンロッドにインジケータが取り付けられている。センサ又はピストンロッドに取り付けられたインジケータユニットが所定の位置にない場合には、センサからのストローク外の表示の信頼性に問題がある。ブレーキ室の外部の領域は泥、小石、他の破片などにさらされる敵対環境にあるので、この問題はさらに厳しくなる。このような破片は、センサに接触し、センサを損傷させ、又は種々の部材の位置の調整を損なうものである。また、ブレーキが配置される環境が敵対環境にあり、ブレーキ室の外部に配置されたセンサが必ずしも適当に作用しない可能性がある。
従って、従来のシステムは、ブレーキの作動部材から保護され且つ比較的長期間にわたって動作する信頼性のあるセンサシステムを提供することができなった。
(発明の開示)
本発明は、ブレーキ室ハウジング内のストンシールドに組み込まれたセンサを含んでいる。ストンシールドは、センサがブレーキアクチュエータの他の作動部品と接触しないようにセンサを保護している。例えば、ストンシールドは、ばねによってセンサが接触しないように保護している。
本発明の実施例では、ストンシールドがブレーキ室ハウジング内のピストンロッドの回りに配置されている。ストンシールドは、ブレーキアクチュエータのストローク外の状態を決定するセンサユニットの一部を組み込んでいる。本発明の好適な実施例では、ストンシールドには、基準のブレーキハウジングの開口部の内周面から半径方向内側に延びる内周面に開口部が形成されている。ストンシールドは、ピストンロッドを取り囲んで、ブレーキハウジングの開口部からブレーキ室ハウジングに入ることができる破片の量を制限している。
本発明の好ましい実施例では、センサからハウジングの外側に延びるワイヤがストンシールドに組み込まれている。このワイヤは、典型的にブレーキ室ハウジング内に見られるばねからストンシールドによって保護される。
本発明の第1の好ましい実施例では、電気接点リングとしてストンシールドにセンサが埋め込まれている。ストンシールドをハウジング内に保持するリテーナは、ストンシールド内で接点リングと係合する複数の接点を有している。これらの接点からハウジングの外側の位置まで複数のワイヤが延びている。
本発明の第2の好ましい実施例では、ストンシールドを成形するときにストンシールドにホール効果センサが埋め込まれる。ブレーキ室のばねは、センサシステムのいずれのワイヤにも接触しない位置に維持されるようにストンシールドの外周面のリップに収容されている。
本発明の第3の好ましい実施例では、ストンシールドに一対の接点スイッチが組み込まれている。第1の内側の接点スイッチは、ブレーキがストローク外の状態に近づき始めると、第1のウォーニングインジケータを作動させる。第2の接点スイッチがピストン上の構造物に当接すると、典型的にブレーキが十分にストローク外にあることを示す警報を与える第2の表示灯が作動する。
この第3の好ましい実施例では、ピストンロッドに接点部材が取り付けられるのが好ましい。この接点部材は、ピストンロッドの外面から半径方向外側に延びる当接部を有している。接点スイッチは、ストンシールドの周方向に離間した位置に形成され、異なった高さまで延びて2つのストローク表示レベルを提供する。
本発明の第4の好ましい実施例では、ばねの圧縮を監視するためにストンシールドにロードセルセンサが組み込まれている。ブレーキがストローク外の状態に近づくと、ピストンがその正常な位置を越えて移動し、典型的な圧縮以上にばねを圧縮する。これはロードセルによって検出される。その後、ロードセルは、ブレーキがストローク外の状態に近づいていることを示す信号を運転者に提供する。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、以下の明細書及び図面により最も良く理解できる。以下、これらの図面について簡単に説明する。
本願発明によるブレーキアクチュエータの実施形態は、以下の特徴を有する。
1.開口部を有するハウジングと、前記ハウジング内に収容され且つ前記開口部を貫通して延びるピストンロッドを有するピストンと、前記ピストンロッドを取り囲む開口部を有し且つ前記ピストンロッドがこの開口部を貫通するストンシールドと、前記ストンシールド内に組み込まれて前記ピストンのストロークを監視するセンサとからなる。
2.前記ストンシールドの前記開口部が前記ハウジングの前記開口部より内径が小さい。
3.リップが前記ストンシールドから前記ハウジング内に軸方向に延び、ばねが前記ピストンを前記ハウジング内に付勢し、ばねの一端が前記リップの半径方向内側に収容されて前記リップに保持される。
4.前記センサがロードセルであり、前記ストンシールド及び前記ピストンにばねが当接し、前記ばねが前記ピストンを前記ハウジング内に付勢し、前記ロードセルが前記ばねの圧縮を監視してストローク外の状態を識別する。
5.前記ロードセルが前記ストンシールドに埋め込まれた接点に接続されて前記ハウジングの外に延び、前記接点が制御装置に接続されて前記ロードセルによってストローク外の状態が検出されたときに車両の運転室内の運転者に信号を供給する。
6.前記センサが磁気センサであり、前記センサに接続された接点が前記センサ内に埋め込まれるとともに前記ストンシールドを貫通して前記ハウジングの外側に延び、前記接点が制御装置に接続されてストローク外の状態が検出されたときに車両の運転室内の運転者に信号を供給する。
7.前記磁気センサがホール効果スイッチである。
8.前記ピストンロッドに磁気ストリップが配置され、前記磁気センサが前記磁気ストリップの位置を監視してストローク外の状態を識別する。
9.前記センサが、前記ピストンの一部に当接して前記ピストンのストローク外の状態を識別する電気接点スイッチを含み、前記電気接点スイッチと前記ピストンの前記部分との間の接点により回路が完成し、前記ストンシールドを貫通して埋め込まれて前記ハウジングの外側に延びる接点を介して信号を供給し、前記接点が制御装置に接続されてストローク外の位置が検出されたことを示す信号を車両の運転室内の運転者に供給する。
10.前記接点スイッチが一対設けられ、第1の前記接点スイッチが第2の組の前記接点スイッチよりもさらに前記ハウジングの中に配置され、前記第1及び第2の接点スイッチが動作可能に接続されて車両の運転室内の運転者に第1及び第2の信号を供給し、検出されたストローク外の状態のレベルを示す。
11.前記ピストンロッドに接点部材が収容され、この接点部材が前記ピストンロッドから半径方向外側に延びる当接部を有し、前記接点スイッチが、前記ストンシールドの周方向の限られた部分にわたって延びるとともに、前記ピストンロッド上の前記当接部に当接して前記回路を完成する内周面に当接面を有する。
12.前記ピストンロッドに接点部材が収容され、この接点部材が前記ピストンロッドから半径方向外側に延びる当接部を有し、前記接点スイッチが、前記ストンシールドの周方向の限られた部分にわたって延びるとともに、前記ピストンロッド上の前記当接部に当接して前記回路を完成する複数の内周面に複数の当接部を有する。
13.前記ストンシールドに前記センサを収容する第1の部材が組み込まれ、リテーナにより前記ストンシールドが前記ブレーキハウジング内に保持され、前記センサと前記リテーナから延びるワイヤとの間に電気接続がある。
14.前記ストンシールド及び前記リテーナの一方に、前記ストンシールド及び前記リテーナの前記一方の全周部にわたって延びる接点リングが組み込まれ、前記ストンシールド及び前記リテーナの他方に、周方向の限られた部分にわたって延びる接点が含まれる。
15.前記センサが、前記ストンシールド内に埋め込まれ且つ前記ブレーキハウジングを貫通して半径方向外側に延びる接点と、前記ストンシールドと前記ピストンとの間に配置され且つ前記ピストンを前記ハウジング内に付勢するばねとを含み、前記ばねが前記ワイヤに当接しないように前記接点が前記ストンシールドの半径方向外側に延びる。
16.前記センサが、2つのレベルのストローク外の状態を検出し、車両の運転室内の運転者に2つの別個の信号を供給するように動作可能である。
17.開口部を含むブレーキアクチュエータハウジングと、前記ブレーキアクチュエータハウジング内に収容され且つ前記開口部の外側に延びるピストンロッドを有するピストンと、前記ブレーキハウジングと前記ピストンとの間に取り付けられ且つ前記ピストンを前記ハウジング内にさらに付勢するばねと、前記ばねの圧縮量を監視して前記ピストンのストローク外の状態を表示するロードセルとからなり、前記ロードセルが制御装置に電気的に接続され、前記ロードセルによって検出されたストローク外の状態を示す信号を供給する。
18.ストンシールドが前記ブレーキハウジング内に取り付けられて前記ピストンロッドを取り囲み、前記ストンシールドに開口部が形成され、前記ピストンロッドが前記ストンシールドの前記開口部を貫通して延び、前記ストンシールドの前記開口部の内径が前記ハウジングの前記開口部の内径より小さく、前記ロードセルが前記ストンシールド内に成形されている。
19.開口部を組み込んだハウジングと、前記ハウジング内に収容され且つ前記開口部を貫通して延びるピストンロッドを有するピストンと、前記ピストンロッドとともに移動可能なピストンロッド上の当接部と、前記ブレーキハウジングに固定された一対の電気接点スイッチとからなり、前記一対の電気接点スイッチが、前記ハウジングの前記開口部から異なった間隔だけ離間するように前記ブレーキハウジング内の異なった位置に配置され、前記ピストンロッドが前記ハウジングの外側に移動したときに前記ピストン上の前記当接部が前記接点スイッチに直列に当接し、前記接点スイッチが、前記接点スイッチ及び前記ピストンロッド上の前記当接部による当接によりストローク外の状態が表示されるような位置に配置される。
20.前記ピストン上の前記当接部が、前記ピストンロッド上に取り付けられ且つ前記ピストンロッドの半径方向外側に延びる当接部を有するスリーブを含み、前記接点スイッチが内周面に当接構造部を有する。
21.前記一対の接点スイッチの両方に2つの前記電気接点がある。
22.前記接点スイッチが、制御装置に接続されてストローク外の状態が検出されたときに車両の運転室の運転者に信号を提供し、前記第1の接点スイッチが第1の信号を供給し、前記第2の接点スイッチが前記第1の信号とは異なる第2の信号を運転者に供給する。
23.ストンシールドが前記ピストンロッドを取り囲み、前記ストンシールドに開口部が形成され、前記ピストンロッドが前記開口部を貫通して延び、前記ストンシールドの開口部が前記ハウジングの前記開口部の内径よりも小さい内径を有し、前記接点スイッチが、前記ストンシールドを貫通して前記ハウジングの半径方向外側に延びるコネクタに接続されている。
24.開口部が組み込まれたハウジングと、前記ハウジング内に収容され且つ前記開口部を貫通して延びるピストンロッドを有するピストンと、前記ピストンロッドの位置を監視して前記ピストンの位置を示す信号を車両の運転室内の運転者に供給できるセンサとからなり、前記センサが前記ピストンロッドの少なくとも2つの位置で監視して検出された2つの信号に基づいて車両の運転室内の運転者に2つの異なる信号を供給できる。
25.前記2つの異なる信号が2つの異なる電気接点によって検出される。
本願発明によるブレーキアクチュエータのストロークを監視する方法の実施形態は、以下の特徴を有する。
26.(1)ストローク外の状態の第1のレベルを画定する工程と、(2)前記第1のレベルより大きいストロークのストローク外の状態の第2のレベルを画定する工程と、(3)ブレーキの動作中にピストンロッドの位置を検出する工程と、(4)前記第1のレベルのストローク外の状態を越える前記ピストンロッドが検出されたときに第1の信号を供給し、前記第2のレベルのストローク外の状態を越える前記ピストンロッドが検出されたときに前記第1の信号と異なる第2の信号を供給する工程とからなる。
27.前記第1及び第2の信号の両方が車両の運転室内の運転者に供給される。
より詳細には、以下の通りである。
図1は、サービス側ハウジング22を有するスプリングブレーキアクチュエータ20を示している。図示されるように、ピストン24は、ハウジング22に形成された開口部28を貫通するピストンロッド26とともに移動する。また、ストンシールド30には、開口部28の最も内側の部分から半径方向内側に延びる内周開口部32が形成されている。ストンシールド30は、ハウジング22の室内に入り得る泥又は破片の量を制限する作用をする。
ストンシールド28にはセンサ34が埋め込まれている。センサ34は、ピストンロッド26上に成形された磁気テープ36の位置を監視する。磁気テープ36の位置を監視することによって、センサ34が過度のストロークがあるか否かを識別して、ブレーキを調整する必要があることを表示することができる。ばね38の一端はピストン24に当接し、他端はストンシールドリテーナ40に当接している。リテーナ40の半径方向外側面42にはばね38が収容されている。リテーナ40は、外側部40から軸線方向及び半径方向内側に延びる半径方向内側部44を含んでいる。内側部44内の接点はストンシールド30内においてリング46及び48に当接して接続されている。接点を貫通して接続される接点リング46及び48は、センサ34からハウジングの外側に延びるワイヤ50までの電気回路を提供している。ワイヤ50は、適当な制御装置51に接続され、ストローク外の状態が検出されたときに車両の運転室内の運転者に信号を供給する。このような表示は、表示灯、音声警報又は他の既知又は典型的な警報信号とすることができる。
図2Aに示すように、ストンシールド30には、成形されたストンシールドの周囲の部分の一部に埋め込まれたセンサ34が組み込まれている。接点リング46及び48は、ストンシールド30の全周にわたって延びているのが好ましい。
図2Bは、リテーナ40の詳細を示している。接点ストリップ52が接点リング46の位置と半径方向に心合わせされ、第2の接点ストリップ54が接点リング48と半径方向に心合わせされている。接点ストリップ52及び54は、それぞれワイヤ50に接続された電気接続56に接続されている。接点リング46及び48がストンシールド30の全周にわたって延びているので、リテーナ40とストンシールド30の周方向の相対的な関係を注意深く監視する必要はない。どのような周方向の関係でも、接点ストリップ52及び54がそれぞれリング46及び48に当接しているので、センサ34からワイヤ50まで、従って制御装置51までの電気接続を提供することができる。
図3は、第2の実施例による電子式ストロークインジケータ60を示している。電子式ストロークインジケータ60では、単一のストンシールド62にばね64の端部を保持する半径方向外側リップ63が組み込まれている。成形されたストンシールド62にはホール効果スイッチ66が埋め込まれている。ホール効果スイッチ66はピストンロッド67のストロークを監視する。図示されているように、ピストンロッド67には磁気テープ部68と非磁性部70が組み込まれている。ホール効果スイッチは、磁気テープ部68が近づいたときに検出して、ストローク外の状態を示す信号を供給することができる。ホール効果スイッチ66は、埋め込まれたワイヤ65によって、ブレーキハウジング61の開口部70を外側に貫通するストンシールド62から延びるワイヤ69に接続されている。リップ63により、ばね64がワイヤ69に接触しないような位置に維持されることが保証される。従って、ワイヤ69は、ばね64によって損傷しないように保護されている。
図4に示されるように、第3の実施例のインジケータ80には、ばね84を保持する半径方向外側リップ83をも有するストンシールド82が組み込まれている。ばね84の半径方向内側端部86は、ピストン92に当接する端面90を有するピストン接点部材88に当接している。外側当接部94は、接点部材88の周囲の部分から半径方向外側に延びている。ストンシールド82の軸方向内側の位置に第1の組の接点スイッチ96が配置され、ストンシールド82の軸方向の比較的外側の位置に第2の組の接点スイッチ98が配置されている。接点スイッチ96及び98には内周面100が鋸歯状に形成され、当接部94が仮想線102に示されるような位置にあるときに接点スイッチ96及び98と当接部94との間の良好な接続を保証している。複数の接点プラグ104が、埋め込まれたコネクタを介して各々の接点スイッチ96及び98に接続され、ストンシールド82の外側に延びている。接点プラグ104は、ワイヤ106を介して接続され、プラグ部材108を介してハウジング81の外側に延びている。ストンシールド82の基部は、非導電性プラスチックからなるのが好ましい。また、接点スイッチは、鋼又は他の導電性材料からなるのが好ましい。また、リップ83により、ばね84がいずれの接点部材104又はワイヤ106にも接触しないように保証されている。
動作中において、ピストンがストローク外の状態に近づくと、当接部94が最初に第1の組の接点スイッチ96に当接する。これは、ストロークの80%の所にある。次に、上述したように車両内の運転者に信号が供給される。ブレーキがさらにストローク外まで移動すると、その結果として当接部94が第2の組の接点スイッチ98に近づく。このとき、第2の更に緊急の信号が与えられるのが好ましい。例えば、スイッチ96が黄色の光を出し、スイッチ98が赤い光を出すとともに音声警報を出すようにしてもよい。2つのインジケータを設けることによって、ブレーキアクチュエータが調整を必要する状態に近づいていることを示す早めの警告を運転者に与えている。
図5に示されるように、ストンシールド82には、リップ83が組み込まれているとともに、埋め込まれた部分105によってそれぞれ接点スイッチ96及び98に接続された接点プラグ104が組み込まれている。接点スイッチ96及び98は周方向に離間しているのが好ましい。
図6は、ブレーキアクチュエータのハウジング111に組み込まれた第4の実施例のストロークインジケータ110を示している。また、ばね112は、ストンシールド116を貫通して延びるピストンロッド114を有するピストン113に当接している。この場合、ストンシールドは、ハウジング111の開口部118に組み込まれている。概略的に示されているように、ストンシールド116にはロードセル119が埋め込まれている。ロードセルは、ばね112の圧縮量を監視する。ピストン113がストローク外の状態に近づくと、ばね112の圧縮量が増大する。ロードセル119は、このような過度の圧縮を検出し、埋め込まれたワイヤを介して接続されてワイヤ120を介して信号を供給する。予め設定された範囲を越えた圧縮が検出されると警報が送られる。ワイヤ120は、ハウジング111の端面121に成形され、端面121の外壁においてプラグ122を介して外側に延びている。従って、ロードセル119がばね112に過度の応力を検出すると、運転者に信号が送られる。
ストンシールドは、その作用に適した材料であれば、どのような材料から作ることもできるが、埋め込まれたセンサと電気接続を有するように成形することができる非導電性材料を利用するのが好ましい。強化プラスチックが適当な材料となる。センサ部材自体及び他のエレクトロニクスは、いずれも既知の電子部品である。
幾つかの実施例は、センサユニットがストンシールド部材に組み込まれて敏感なセンサ部材をブレーキ内の他の部品、特にばねから保護する点でいずれも共通している。ストンシールドにエレクトニクスが組み込まれたため、センサユニットには典型的に長い動作時間が与えられる。また、センサユニットは、ストローク外の状態のレベルを表示するとともにばねの負荷を監視するように動作して、ストローク外の状態の良好な表示を提供することができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、当業者は他の変形例が本発明の範囲内にあることを認識するであろう。従って、本発明の正確な範囲及び内容を決定するためには、以下の請求の範囲を検討すべきである。
図1は本発明による第1の実施例のストロークインジケータの断面図である。 図2Aは図1に示されたストロークインジケータの一部の斜視図である。図2Bは図1に示されたストロークインジケータの第2の部分の斜視図である。 図3は第2の実施例のストロークインジケータの断面図である。 図4は第3の実施例のストロークインジケータの断面図である。 図5は図4に示された実施例の一部の斜視図である。 図6は本発明による第4の実施例のストロークインジケータの断面図である。

Claims (7)

  1. 関連するブレーキを作動させるピストンロッドの移動を検出するためのセンサーシステムを有するブレーキアクチュエータであって、
    開口部を有するハウジングと、
    前記ハウジング内に収容され且つ前記開口部を貫通して延びるピストンロッドを有するピストンと、
    前記ハウジング内に配置され一端が前記ピストンに当接し且つ前記ピストンロッドの動作に伴って前記ピストンによって圧縮されるばねと、
    前記ばねの他端が当接し、前記ピストンロッドの動作に伴って圧縮される前記ばねの圧縮量を測定し、該測定した圧縮量に基づいて、前記ばねが過度に圧縮されていることを検出するロードセルと、
    を有する、ブレーキアクチュエータ。
  2. 前記ロードセルは、該測定した圧縮量が予め設定された範囲を超えていることを検出することにより、前記ばねが過度に圧縮されていることを検出する、請求項1に記載のブレーキアクチュエータ。
  3. 前記ばねが過度に圧縮されていることを前記ロードセルが検出したときに作動され、それにより前記ピストンの過度なストロークの状態を知らせるインジケータを含む、請求項1に記載のブレーキアクチュエータ。
  4. 前記ハウジング内に配置され、前記ピストンロッドを囲むストンシールドを含み、前記ロードセルが前記ストンシールドに埋め込まれている、請求項1に記載のブレーキアクチュエータ。
  5. 前記ロードセルが前記ばねの圧縮量を連続的に監視する、請求項1に記載のブレーキアクチュエータ。
  6. 前記ロードセルが、前記ストンシールドに埋め込まれたワイヤにより前記制御装置に動作可能に接続されている、請求項4に記載のブレーキアクチュエータ。
  7. 関連するブレーキを作動させるピストンロッドの移動を検出するためのセンサーシステムを有するブレーキアクチュエータであって、
    開口部を有するハウジングと、
    前記ハウジング内に収容され且つ前記開口部を貫通して延びるピストンロッドを有するピストンと、
    前記ハウジング内に配置され、前記ピストンロッドを囲むストンシールドと、
    前記ピストンと前記ストンシールドとの間に配置され、前記ピストンロッドの動作に伴って前記ピストンによって圧縮されるばねと、
    前記ばねから保護されるように前記ストンシールドに埋め込まれ、前記ピストンロッドの動作に伴って圧縮される前記ばねの圧縮量を測定するロードセルを備え、該ロードセルが測定した圧縮量に基づいて、前記ピストンストローク外の状態にあることを検出するセンサと
    からなるブレーキアクチュエータ。
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