JP4353970B2 - 異物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙幣処理装置における異物を検出する装置、特に現金自動取引装置の紙幣入出口内に紙幣と共に投入された異物を検出する装置に関するものである。

紙幣の入出金処理装置や入金専用機などの、利用者の入金動作により紙幣を処理する装置では、入金紙幣を投入する入金口に誤って硬貨やクリップなどの異物が混入した場合、混入した異物が紙幣とともに装置内へ取り込まれて紙幣のジャムや機器の故障といったトラブルが発生する。

このような異物混入に伴うトラブルを防止するために、特許文献１が開示する「紙葉取扱装置における投入口異物検知装置」は、磁気的変化を検出するコイルを設けて、混入した硬貨やクリップなどの異物に起因して生じるインピーダンスの変化に基づいて異物の有無を検出している。

また、特許文献２が開示する「紙幣処理機」は、紙幣を取り込み装置に押し付ける押圧板を有するビルプレスが緩衝手段を介して電動モータにより駆動される構造と、電動モータ側の位置とビルプレス側の位置の検出手段を有し、該構造により異物によって押圧板の移動が途中で停止させられても電動モータは回転を継続し、これにより発生する位置データのずれを検出するという手段により異物を検出している。

特開平７−７６９９３号公報 特開２００３−２８１６０２号公報

特許文献１が開示する「紙葉取扱装置における投入口異物検知装置」は、コイルの磁気的変化により異物を検出するものであるから、非磁性体の異物を検出することができないという問題があることに加えて、磁性体の異物の場合でも、検出されるためには異物をコイルに十分に近づける必要があり、検出性能を確保する上での構造上の問題があった。

特許文献２が開示する「紙幣処理機」は、磁性体の異物だけでなく非磁性体の異物でも検出することが可能であるが、混入した異物が非常に薄くて異物による押圧板の停止がない場合には検出ができないという問題があるし、また、押圧板に作用する負荷が大量の紙幣により大きくなる場合には、異物がないのに異物検出の操作をするという誤検出となるという問題があった。

本発明の目的は、利用者の入金動作を必要とする現金自動取引装置、紙幣処理装置、その他の装置の紙幣処理部などにおいて、紙幣入出口内に混入した異物による紙幣のジャムや機器の故障といったトラブルを防止するために混入した異物を速やかに検出する装置を提供することである。

上記目的を達成する手段として、本発明の異物検出装置は、処理すべき紙幣を投入する空間を構成する部材であって、該紙幣を押圧して挟むように互いに対向して配置された少なくとも一対の第１及び第２の部材と、該第１の部材の該空間に面した少なくとも一部に配置される導体材料からなる第１の電極部材と、該第２の部材の該空間に面した少なくとも一部に配置される導体材料からなる第２の電極部材と、該第２の電極手段を接地する接地手段と、該第１の電極手段に電圧を印加する電圧印加手段と、該第１及び第２の電極部材によって構成される仮想コンデンサの静電容量によって発生する電圧を測定する測定手段と、該仮想コンデンサの静電容量の変化に応じて該測定手段からの変化した出力電圧と予め定められた基準信号との差に基づいて、異物の有無を判断する判断手段を有することを特徴とするものである。

また、本発明の異物検出装置は、処理すべき紙幣を投入する空間を構成する部材であって、該紙幣を押圧して挟むように互いに対向して配置された少なくとも一対の第１及び第２の部材と、該第１及び該第２の部材の両者の該空間に面した一部に配置される導体材料からなる第１の電極部材と、該第１及び該第２の部材の両者の該空間に面した一部に配置される導体材料からなる第２の電極部材と、該第２の電極手段を接地する接地手段と、該第１の電極手段に電圧を印加する電圧印加手段と、該第１及び第２の電極部材によって構成される仮想コンデンサの静電容量によって発生する電圧を測定する測定手段と、該仮想コンデンサの静電容量の変化に応じて該測定手段からの変化した出力電圧と予め定められた基準信号との差に基づいて、異物の有無を判断する判断手段を有することを特徴とするものである。

更に、本発明の異物検出装置は、該第１の部材と該第２の部材の間の距離を算出する距離算出手段と、該距離算出手段により求められた距離と該距離に対応した該測定手段で検出した電圧とを記憶して基準信号とする記憶手段を有することを特徴とするものである。

更に、本発明の異物検出装置は、前記電圧印加手段が、高周波数の正弦波を発生する発信回路を含むものであることを特徴とするものです。

加えて、本発明の異物検出装置は、前記した処理すべき紙幣を投入する空間が紙幣処理装置における紙幣を投入する空間であることを特徴とする紙幣処理装置用のものである。

本発明は、かかる構成により、現金自動取引装置、紙幣処理装置、その他の装置の紙幣処理部などにおいて、紙幣入出口内に硬貨やクリップなどの異物が紙幣と共に混入した場合でも、紙幣の繰り出し動作を開始する前に異物の存在を高精度に検出することができる。その結果、紙幣処理動作を停止すること、利用者へ警報を出して異物の除去作業を要請することなどの対策を可能とするので、異物により発生する紙幣のジャム、装置の損傷や故障などのトラブルを防止し、もって装置の高い信頼性を実現するなどの効果を奏するものである。

以下に、本発明における実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明が適用される金融機関の店舗に設置される現金自動取引装置の一例である。図１に示されているように、現金自動取引装置９０は、紙幣を処理する紙幣取扱い手段９１、硬貨を処理する硬貨取扱い手段９２、利用客に対して操作案内や取引項目を表示したり利用客が取引に必要な情報を入力したりする表示操作部９３、通帳記帳の処理を行うための通帳取扱い手段９４、利用客の取引媒体であるキャッシュカードの情報の読み取りや取引明細票の発行処理などを行うカード伝票取扱い手段９５、取引項目を表示する案内表示部９６、及び各取引手段の制御を行う制御部９７を備えるものである。

図２は、上記の紙幣取扱い手段９１の一実施例の概略構成を示した側面図である。図２において、紙幣入出金機構２は、紙幣１を積載するガイド、紙幣１を繰り出すローラ類、及び紙幣を集積するローラ類などから構成され、利用客によって投入された紙幣１を一枚ずつに分離して入金動作を行うと共に出金動作の際には紙幣を出金する。紙幣入出金機構２については後で詳細に記述する。

紙幣入出金機構２により分離された紙幣１は、搬送路３により下流側の機構に搬送され、鑑別器４により紙幣の真偽、正損、金種、搬送状態などについて判別や検出が行なわれる。入金された紙幣を一時的に集積し放出する一時集積機構５は、主にドラムとテープから構成され、テープをドラムに巻き取りながら紙幣の集積を行い、逆にテープを巻戻しながら紙幣を放出する。還流ボックス６は、鑑別器４により出金に適すると判断された紙幣を金種ごとに収納する着脱可能な金庫である。リジェクトボックス７は、鑑別器４により出金に適さないと判断された紙幣を収納する着脱可能な金庫である。

次に、本発明の一実施例である現金自動取引装置の一部をなす紙幣入出金機構２を、図３を用いて説明する。

紙幣入出金機構２は、ピックアップローラ２２、フィードローラ２３、及びゲートローラ２４からなる紙幣繰り出し手段と、前板２５、押板２６、および分離ガイド２７、２８からなる紙幣押圧手段と、羽根車２９と集積ガイド３０からなる紙幣集積手段から構成される。

紙幣押圧手段の押板２６は、図４では手前側の一端部しか図示されていないが、その両端部がそれぞれ連結部３１を介して駆動用のタイミングベルト３２に取り付けられている。タイミングベルト３２は、モータ３３によって駆動されるが、その軌道は連結部に設けられたガイドローラとレールガイド（共に図４では図示されていない。）に案内されるので、定められた軌道に沿って動くものである。モータ３３はモータの駆動制御部３４により駆動制御され、その回転量はエンコーダ３５で検出される。エンコーダ３５によって検出された回転量のデータは演算部３６に送付される。

前板２５の表面には、図３、図５に示すように３枚の銅箔のアンテナ３７と、これを保護するためのカバー３８が設けられている。アンテナ３７は、信号線３９を介して異物を検出するための検出回路４０に接続されている。

押板２６は、その一部又は全てが導体の材料で構成されており、その導体部分は、信号線４１を介して接地されている。

その他の構成要素として、投入された紙幣の有無を検出する紙幣有無センサ４２、分離された紙幣の先端および後端を検出する分離センサ４３、紙幣入出口のシャッター４４を開閉する機構が設けられている。

次に、紙幣入出金機構２の入金動作について説明する。
利用客により紙幣１が紙幣入出口内の空間に投入されるとシャッター４４を閉める。その後、押板２６が投入された紙幣１をピックアップローラ２２へ押し付けるように駆動される。ピックアップローラ２２への押し付け圧力が図示されない検出手段によって検出され所定の値となると、駆動制御部３４に停止信号が送り、モータ３３を停止させる結果、押板２６は停止する。その後、異物の検出回路４０によって投入された紙幣１の中に硬貨４５やクリップなどの異物が混入していないかどうかの判断動作を制御部４６が行なう。

異物が混入していない場合には、ピックアップローラ２２、フィードローラ２３が図示されない駆動源によって駆動されるので、紙幣はゲートローラ２４により1枚ずつに分離して繰り出される。投入された紙幣１に硬貨やクリップなどの異物が混入している場合、異物混入の信号が制御部４６へ伝達され、制御部４６は、押板２６を戻すための制御信号を発生してモータ３３を反転駆動し、押板２６を所定の初期位置に戻す。その後シャッター４４が開放されると共に、表示操作部９３に異物の混入とその排除を依頼するための案内情報を表示すると共に、図示されない音声手段によって利用客に対しその旨を知らせるアナウンスを行う。

次に検出回路４０の詳細について説明する。
検出回路４０は、図６に示すように、上記のアンテナ３７に高周波数の正弦波を印加する発振回路４０１、アンテナ３７と後段の信号処理回路との接続を順次切り替える切替えスイッチ４０２、アンテナ３７と発振回路４０１の間に接続されるものであって信号の直流成分を除去するコンデンサ４０３、発振回路４０１とアンテナ３７の間に接続される抵抗器４０４と、所定の周波数以上の信号のみ通過させる信号処理回路の１つであるハイパスフィルタ４０５、信号の絶対値化と整流を行う信号処理回路の１つである全波検出回路４０６、ゲイン調整とオフセット調整を行う信号処理回路の１つである（信号調整用の）積分回路４０７、アナログ信号をデジタル信号に変換する信号処理回路の１つであるＡ／Ｄ変換器４０８、切替えスイッチ４０２へのチャンネル選択信号送信やＡ／Ｄ変換器４０８からの出力信号の受信と該出力信号を基にして、異物の有無を判断する判断手段としてのＣＰＵ４０９とからなる。

本実施例ではアンテナ３７としては銅箔を用いたが、導体であればその他ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＮＥＳＡ（酸化錫）といった透明な材料を用いてもよい。

また、本実施例では、高周波数の正弦波を発生する発振回路４０１は、抵抗器４０４とコンデンサ４０３を介して銅箔３７に接続されているが、コンデンサ４０３は省略することが可能である。

切替えスイッチ４０２は、本実施例のように検出素子として複数のアンテナがある場合、ＣＰＵ４０９からの制御信号により、複数のアンテナと、ハイパスフィルタ４０５、全波検出回路４０６、積分回路４０７、Ａ／Ｄ変換器４０８と連なる後段の信号処理回路との切替え動作を行なって、後段の信号処理回路に２つ以上のアンテナを接続しないようにしている。これにより、ハイパスフィルタ４０５、全波検出回路４０６、積分回路４０７、Ａ／Ｄ変換器４０８から構成される後段の信号処理回路を一つにすることができるので、部品点数の減少、近接位置入力装置の小型化、低コスト化を図ることができる。切替えスイッチ４０２は、例えばアナログスイッチであるが、同様の効果が得られるものであれば他のものであっても構わない。

なお、アンテナ３７をコンデンサ４０３から離れた場所に設置する場合には、外部ノイズの影響をなくすため両者をシールド線で接続することが望ましい。

低周波数のノイズを除去するために設置しているハイパスフィルタ４０５は、その入力側を切替えスイッチ４０２に接続し、その出力側を全波検出回路４０６に接続する。本発明の実施例では、発振回路４０１の発振周波数近傍の信号を全波検出回路４０６に送ればよいので、低周波数のノイズをハイパスフィルタ４０５で除去するようにしている。

全波検出回路４０６は、その入力側をハイパスフィルタ４０５に接続し、その出力側を積分回路４０７に接続する。ハイパスフィルタ４０５からの信号は、プラスレンジとマイナスレンジに振動している正弦波である。Ａ／Ｄ変換器４０８に信号を入力するために、全波検出回路４０６においてマイナスレンジの信号をプラスレンジに絶対値変換する。また、全波検出回路４０６において信号の整流も行う。

積分回路４０７は、その入力側を全波検出回路４０６に接続し、その出力側をＡ／Ｄ変換器４０８に接続したものであり、全波検出回路４０６からの信号のオフセット調整とゲイン調整を行う。オフセット調整とゲイン調整は、紙幣入出口内の仮想コンデンサの感度を調整するものであり、検出感度が大きくなるように設定する。

Ａ／Ｄ変換器４０８は、その入力側を積分回路４０７に接続し、その出力側をＣＰＵ４０９に接続したものであり、積分回路４０７からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。

ＣＰＵ４０９は、切替えスイッチ４０２とＡ／Ｄ変換器４０８に接続したものであり、切替スイッチ４０２にアンテナ３７の選択信号を送信し、かつ、Ａ／Ｄ変換器４０８からの信号を基にして異物を検出するための演算処理を行う。

次に異物の検出原理について、図７に示す回路を用いて説明する。図７は１つのアンテナ３７の検出回路を示す概略図であるが、他のアンテナの検出回路も同じ構成のものである。なお、図７では切替えスイッチ４０２と後段の回路の記載は割愛した。

図７において、Ｖ_０は発振回路４０１によって印加される正弦波の交流電圧を、Ｖ_ｏｕｔは図示しない切替えスイッチ４０２に接続される出力信号電圧を、Ｃ１はコンデンサ４０３の静電容量を、Ｒ１は抵抗器４０４の抵抗を示す。また、押板２６は前記のとおり接地されているので、紙幣の入金口内の押板２６と前板２５に設けられたアンテナ３７は、その間に仮想的なコンデンサを形成するので、Ｃ２はこの仮想的なコンデンサの静電容量を、更にＣ３はアンテナ３７の浮遊容量を示す。図８は、図７が示す１つのアンテナ３７を有する回路の等価回路を示す。

投入された紙幣の枚数により押板２６が停止する位置は変化するので、上記の仮想的なコンデンサの静電容量Ｃ２は変化し、アンテナ３７に交流電圧を印加すると、図８の回路の出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、図９に示すように変化する。すなわち、図３が示す構成とコンデンサの基本式から容易にわかるように、本実施例においては、押板２６と前板２５の間の距離が長い場合（紙幣入出口に投入された紙幣の枚数が多い場合に相当）には、コンデンサ電極の間が長くなるため仮想的なコンデンサの静電容量Ｃ２は小さく、逆に押板２６と前板２５の間の距離が短い場合（紙幣入出口に投入された紙幣の枚数が少ない場合に相当）には静電容量Ｃ２は大きくなる。したがって、押板２６と前板２５間との距離の違い（紙幣入出口に投入された紙幣の枚数の違いに相当）によって紙幣入出口内の静電容量Ｃ２の変化により出力信号Ｖ_ｏｕｔに差が生じる。

本実施例では、押板２６と前板２５との間の距離の違いによって生じる上記の出力信号Ｖ_ｏｕｔは、押板２６を駆動するモータの回転量を検出するエンコーダ３５からの回転量信号と関連付けられるので、前板２５と押板２６との間の距離に対応した出力信号を基準信号としてキャリブレーションすることとなる。

キャリブレーションの動作について説明すると、予め決定された所定の時間間隔で、制御部４６が押板２６を前板２５の方向へ動かす紙幣分離動作時の動きを行うと共に、この際の回転量信号と出力電圧Ｖ_ｏｕｔを検出して制御部４６内のメモリ内部に記憶し、これを次のキャリブレーションの動作までの基準信号とする。この基準信号と比較することにより、実際の紙幣分離動作の際に検出される出力電圧との差について、投入された紙幣の枚数によるものか、それとも異物が混入したことにより発生したものかを区別することができる。

なお、紙幣入出口内に紙幣がない場合の出力信号と紙幣が実際に存在する場合の出力電圧には若干の差があるが、通常の紙幣の場合であれば、その差は小さいので、紙幣入出口内に紙幣がない場合の出力信号を基準信号としてもよい。仮に、上記の差が大きくなる場合には、予め紙幣を投入したときの出力電圧を測定して補正係数を定め、キャリブレーション時に検出された出力信号にこれを乗じた値を基準信号とすることにより対処すればよい。

次に紙幣入出口内に投入された紙幣に硬貨やクリップなどの異物が混入した場合について説明する。この場合の仮想コンデンサＣ２の等価回路を図１０に示す。図１０に示すように、紙幣入出口内の空間部に形成される仮想コンデンサ容量Ｃ２は、その内部に異物が存在すると変化してＣ２Ｂとなり、このため出力電圧も変化してＶ_ｏｕｔＢとなり、異物がない場合の出力電圧Ｖ_ｏｕｔとは異なる値をとる。

例えば、紙幣入出口内の空間に紙幣を５０枚投入した場合、予めメモリに記憶された基準信号の紙幣５０枚分に相当する距離における電圧をＶ５０とすると、実際に測定された出力電圧は、紙幣内に異物が混入していた時にはＶ５０Ｂとなる。この測定出力電圧Ｖ５０Ｂと基準信号Ｖ５０を比較し、その差ｄＶ５０が所定の値以上となる場合、異物ありと判断するのである。制御部４６は、紙幣入出口内の空間に紙幣を投入する度に、上記の動作を実行する。

投入された紙幣の中に異物が混入している場合でも、異物がどの位置に存在するかによって電圧の差は変化する。図１１において、横軸は紙幣の枚数、縦軸は出力信号（出力電圧）と基準信号（基準電圧）の差を示すものであり、本実施例においてコイン等の異物が混入した場合の該差の傾向を示す。図１１に示されているように、紙幣の枚数が多くなると出力信号と基準信号の差は小さくなるが、前板２５に近い位置に異物があればあるほど基準信号との差は大きく、また、押板２６に近い位置に異物があれば基準信号との差は小さくなる。いずれの場合においても基準信号との差が、あらゆる動作状態において外乱によるノイズに基づく電圧差よりはるかに大きい場合は問題がないが、ノイズによる電圧差と異物存在による電圧差が近い場合には検出性能が低下するという問題が発生する。

図１２は、上記問題に対処した一実施例である。本実施例では前板２５と押板２６の両方に検出回路４０に繋がれたアンテナＡ５１と、そのまま接地されるアンテナＢ５２を設けている。このような構成では、検出信号は図３に示された前板２５側のアンテナによる信号と押板２６側に設けたアンテナの信号を足し合わせた信号となるため、異物の存在による電圧差をほぼ倍にすることができる。これにより異物の検出を確実に可能としている。

なお、本実施例では設けたアンテナの数が複数の例をしめしたが、この数は検出対象物のサイズや材質などにより適正化されるものであって特に限定されるものではなく設計事項である。アンテナ数が１でもかまわない。また、図３において押板は全て導体の材料であるとしたが、前板２５と対向する面に導体の面が設けられた構成のものでもよいことはもちろんである。

本発明の一実施例である金融機関の店舗に設置される現金自動取引装置を示す。 図１が示す現金自動取引装置の側面を示す。 図１が示す現金自動取引装置の一部をなす紙幣入出金機構を示す。 図１が示す現金自動取引装置の押板の駆動系の概略図を示す。 図１が示す現金自動取引装置の前板の構造の概略図を示す。 図１が示す現金自動取引装置の異物検出回路を示す。 図１が示す現金自動取引装置の１つのアンテナの検出回路の概略図である。 図７が示す１つのアンテナの検出回路の等価回路を示す。 図７、図８が示す回路の出力電圧の変化を示す。 異物が混入した場合の仮想コンデンサの等価回路を示す。 異物が混入した場合の図７、図８が示す回路の出力信号（出力電圧）と基準信号（基準電圧）の差（電圧差）の傾向を示す。 本発明のアンテナについての他の実施例を示す。

符号の説明

１…紙幣、２…紙幣入出金機構、２５…前板、２６…押板、３３…モータ、３５…エンコーダ、３６…演算部、３７…アンテナ、４０…検出回路、４６…制御部、５１…アンテナＡ、５２…アンテナＢ、９０…現金自動取引装置、９３…表示操作部。

Claims (5)

1. 処理すべき紙幣を投入する空間を構成する部材であって、該紙幣を押圧して挟むように互いに対向して配置された少なくとも一対の第１及び第２の部材と、
   該第１の部材の一部に、該空間に投入された紙幣が存在する高さ方向と幅方向の寸法範囲内で配置される導体材料からなる第１の電極部材と、
   該第２の部材の一部に配置される導体材料からなる第２の電極部材と、
   該第２の電極手段を接地する接地手段と、
   該第１の電極手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   該第１及び第２の電極部材によって構成される仮想コンデンサの静電容量によって発生する電圧を測定する測定手段と、
   該仮想コンデンサの静電容量の変化に応じて該測定手段からの変化した出力電圧と予め定められた基準信号との差に基づいて、異物の有無を判断する判断手段を有することを特徴とする異物検出装置。
2. 処理すべき紙幣を投入する空間を構成する部材であって、該紙幣を押圧して挟むように互いに対向して配置された少なくとも一対の第１及び第２の部材と、
   該第１の部材の一部に、該空間に投入された紙幣が存在する高さ方向と幅方向の寸法範囲内で配置される導体材料からなる第１の電極部材と、
   該第２の部材の一部に配置される導体材料からなる第２の電極部材と、
   該第２の電極手段を接地する接地手段と、
   該第１の電極手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   該第１及び第２の電極部材によって構成される仮想コンデンサの静電容量によって発生する電圧を測定する測定手段と、
   該第１の部材と該第２の部材の間の距離を算出する距離算出手段と、
   該距離算出手段により求められた距離と、該距離に対応した該測定手段で検出した電圧とを記憶して基準信号とする記憶手段を有し、
   該仮想コンデンサの静電容量の変化に応じて該測定手段からの変化した出力電圧と予め定められた基準信号との差に基づいて、異物の有無を判断する判断手段を有することを特徴とする異物検出装置。
3. 処理すべき紙幣を投入する空間を構成する部材であって、該紙幣を押圧して挟むように互いに対向して配置された少なくとも一対の第１及び第２の部材と、
   該第１の部材の一部に配置される導体材料からなる第１と第２の電極部材と、
   該第２の部材の一部に配置される導体材料からなる第１と第２の電極部材と、
   該第２の電極手段を接地する接地手段と、
   該第１の電極手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   該第１及び第２の電極部材によって構成される仮想コンデンサの静電容量によって発生する電圧を測定する測定手段と、
   該仮想コンデンサの静電容量の変化に応じて該測定手段からの変化した出力電圧と予め定められた基準信号との差に基づいて、異物の有無を判断する判断手段を有することを特徴とする異物検出装置。
4. 処理すべき紙幣を投入する空間を構成する部材であって、該紙幣を押圧して挟むように互いに対向して配置された少なくとも一対の第１及び第２の部材と、
   該第１の部材の一部に配置される導体材料からなる第１の電極部材と、
   該第２の部材の一部に配置される導体材料からなる第２の電極部材と、
   該第２の電極手段を接地する接地手段と、
   該第１の電極手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   該第１及び第２の電極部材によって構成される仮想コンデンサの静電容量によって発生する電圧を測定する測定手段と、
   該第１の部材と該第２の部材の間の距離を算出する距離算出手段と、
   該距離算出手段により求められた距離と、該距離に対応した該測定手段で検出した電圧とを記憶して基準信号とする記憶手段を有し、
   該仮想コンデンサの静電容量の変化に応じて該測定手段からの変化した出力電圧と予め定められた基準信号との差に基づいて、異物の有無を判断する判断手段を有することを特徴とする異物検出装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載された異物検出装置において、前記した処理すべき紙幣を投入する空間が紙幣処理装置における紙幣を投入する空間であることを特徴とする紙幣処理装置用の異物検出装置。

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