JP4669052B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド表面に形成された陸部にサイプが刻まれた空気入りタイヤに関し、特にスタッドレスタイヤとして有用な空気入りタイヤに関するものである。

一般に、スタッドレスタイヤは、陸部としてトレッド表面に形成されたリブやブロックにサイプが刻まれた構成とされており、これにより、サイプの除水効果及びサイプ縁のエッジ効果を高め、氷雪路面における制動性能（アイス制動性能）の向上を図っている。

しかしながら、上記空気入りタイヤにおいて、陸部に形成するサイプの数を増やすと、サイプとサイプで囲まれた陸部片は、タイヤに負荷がかかることで容易にたわむようになる。その結果、隣り合う陸部片同士が密着することでサイプが閉塞し、サイプのエッジ効果及び除水効果が小さくなり、十分なアイス制動性能が得られないという問題があった。

上記問題を解決するために、例えば、特許文献１では、サイプの一部分をトレッド表面からサイプ溝底まで一定幅で広げた広幅部を形成し、これにより、サイプ閉塞時においても広幅部を常時開口させることで、除水効果及びエッジ効果を確保し、アイス制動性能の向上を図っている。

特開平９−２７２３１２号公報

しかしながら、特許文献１においては、広幅部はトレッド表面からサイプ溝底まで一定幅で形成されているために、陸部（リブ又はブロック）の剛性が低下しやすい。特に、サイプの除水効果及びエッジ効果を十分に確保するために一つのサイプに複数の広幅部を形成した場合には、陸部全体としての剛性が大きく低下することになる。従って、特許文献１では、タイヤに大きな負荷がかかったときに、陸部に過度の変形が生じ、逆にエッジ効果や除水効果が悪化する場合があった。また、サイプ間の陸部片に広幅部を形成すると、陸部片の中で剛性の低い部分と剛性の高い部分との差が大きくなるため、サイプ間の偏摩耗を引き起こしやすく、耐摩耗性能が低下するという問題もあった。

そこで、本発明では、上記問題に鑑み、サイプを形成した空気入りタイヤにおいて、耐摩耗性能を低下させることなく、アイス制動性能を向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、トレッド表面に溝によって区画された複数の陸部が形成され、前記陸部に少なくとも１本のサイプが形成された空気入りタイヤであって、前記サイプは、サイプ内壁面がトレッド表面に対して垂直に形成され、かつ相対向する前記内壁面のうち少なくとも一方に、トレッド表面に露出する１又は２以上の凹部が形成され、前記凹部は、サイプ開口端からサイプ底に向けて徐々に断面積が小さくなり、サイプ底に至るまでに内壁面に収束するように形成されたことを特徴とする。ここで、陸部とは、ブロックのほかにリブを含む意味である。

上記構成によれば、トレッド表面に露出する凹部を、サイプ底に向けて断面積が徐々に小さくなってサイプ底に至るまでに内壁面に収束する先細形状としたため、陸部全体としての剛性を維持することが可能となる。また、トレッド表面に常時凹部が開口するため、凹部内の空間を利用して除水効果を高め、凹部開口縁を利用してエッジ効果を高めることができ、これによりアイス制動性能を向上させることが可能となる。いいかえれば、本発明では、サイプ内壁面に凹部を形成することで、サイプにサイプ溝よりも大なる幅を有する拡幅部を形成し、拡幅部の形状をサイプ底に向けて先細形状としたものである。

さらに、凹部を先細形状としたことで、陸部内での剛性の差を小さくすることができ、サイプ間の偏摩耗を抑制することが可能となり、内壁面に凹部を形成しないサイプと同等の耐摩耗性能を維持することができる。なお、凹部は、サイプ底に向けて断面積が徐々に小さくなるように形成されているため、座屈変形が起こりやすくなるような変曲点がなく、サイプの除水効果及びエッジ効果を高いレベルで維持することができる。

凹部は、サイプ内壁面に１つ形成するようにしてもよいが、サイプ内壁面のうち少なくとも一方に、サイプ長さ方向に間隔をおいて凹部を複数形成すれば、サイプの広い範囲で除水効果及びエッジ効果を高めることができ、よりアイス制動性能を向上させることが可能となる。さらに、凹部を陸部内で間隔をおいて分散して形成することで陸部の剛性を均等化することができ、サイプ間の偏摩耗を抑制することが可能となる。

凹部は、サイプ内壁面の一方の面のみならず、相対向するサイプ内壁面の各面に形成することができる。この場合、各内壁面に形成した凹部を、互いにサイプ長さ方向にずらして配置することにより、さらに効率よくサイプの広い範囲にわたって除水効果及びエッジ効果を高めることができる。また、この構成を陸部片の側からみると、陸部片の両面（サイプ内壁面）に凹部がそれぞれずらして配置されることになり、陸部片の剛性を均等化することができ、サイプ間の偏摩耗を抑制することが可能となる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、凹部はサイプ深さ方向に向けて断面積が徐々に小さくなるように先細形状とされているため、タイヤが摩耗するにしたがってトレッド表面に露出する凹部の断面積が減少するため、凹部による除水効果及びエッジ効果は小さくなる。しかしながら、陸部の高さも摩耗により低くなって撓みにくくなるため、サイプは閉塞しにくくなる。したがって、タイヤが摩耗した状態では、サイプが本来有する除水効果及びエッジ効果を発揮することにより、アイス制動性能を良好に維持することができる。

ただ、タイヤの用途や、トレッドパターンによっては、タイヤがある程度摩耗した状態でもサイプが閉塞する場合がある。そこで、本発明では、上述した凹部に加えて、凹部とは逆向きにサイプ底からサイプ開口に向けて断面積が徐々に小さくなる逆向き凹部が、内壁面のサイプ底部を起点にしてサイプの開口端に至るまでに内壁面に収束するように形成された構成を採用可能とした。いいかえれば、本発明では、拡幅部に加えて、拡幅部とは逆向きにサイプ底からサイプ開口に向けて先細形状とした逆向き拡幅部をサイプに形成するようにしたものである。

上記構成によれば、タイヤが摩耗してトレッド表面に露出する凹部の断面積が小さくなるにしたがって、トレッド表面に露出する逆向き凹部の断面積が大きくなるため、サイプの除水効果及びエッジ効果を維持することができる。

逆向き凹部は、サイプ内壁面の一方の面のみならず、相対向するサイプ内壁面の各面に形成することができる。この場合、各内壁面に形成した逆向き凹部を、互いにサイプ長さ方向にずらして配置するのが好ましい。すなわち、この構成を陸部片の側からみると、上述したように、陸部片の両面に逆向き凹部がそれぞれずらして配置されることになり、陸部片の剛性を均等化することができ、サイプ間の偏摩耗を抑制することが可能となる。

本発明にかかる空気入りタイヤは、タイヤの成形が容易であるという利点をも有する。すなわち、タイヤを成形する際には、金型を周上複数個に分割した割モールドが用いられる。割モールドの内周面には、サイプを形成するサイプブレードが立設されており、タイヤ成形後は、割モールドをタイヤ半径方向外方に移動させて型開きする。

このとき、サイプブレードは、タイヤから半径方向外方に向かって引抜かれるため、引抜き時にトレッドゴムとの間に発生する抵抗力が少ないことが望ましい。本発明に係る空気入りタイヤの成形に使用されるサイプブレードには、サイプ内壁面の凹部を形成するための拡幅部が突設される。さらに、拡幅部に加えてサイプ内壁面の逆向き凹部を形成するための逆向き拡幅部が突設される場合がある。したがって、これらがサイプブレード引抜き時の抵抗増加の要因となり得る。

しかしながら、拡幅部は、トレッド表面に露出しており、かつサイプ底に向けて先細形状とされているため、型開き時にトレッドゴムとの間で抵抗力が発生することはない。逆向き拡幅部については、型開き時にサイプ底部からトレッド表面までトレッドゴム中を通過するため、このときトレッドゴムとの間で抵抗力が発生する。

ただ、この場合でも、逆向き拡幅部は、サイプ開口に向けて先細形状とされており、サイプブレード引抜き時にはこちらが先頭になるため、トレッドゴムとの間に引っ掛かりとなる部分が存在せず、トレッドゴムを徐々に弾性変形させながら少ない抵抗力でスムーズに引抜くことが可能となる。よって、型開き時におけるタイヤの破損がなく、タイヤの成形が容易な空気入りタイヤを得ることができる。

本発明では、サイプ内壁面をトレッド表面に対して垂直に形成し、内壁面のうち少なくとも一方に、トレッド表面に露出する１又は２以上の凹部を形成し、かつ凹部の断面積がサイプ開口端からサイプ底に向けて徐々に小さくなるように形成したため、アイス制動性能及び摩耗性能を向上させた空気入りタイヤを得ることができる。

本発明の第一実施形態における空気入りタイヤのトレッドパターンを示す平面図 （ａ）は図１のブロックを示す斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図 （ａ）は図１のブロックとは別の第２の態様を示す斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図 （ａ）は図１のブロックとは別の第３の態様を示す斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図 （ａ）は図１のブロックとは別の第４の態様を示す斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図 図１のブロックとは別の第５の態様を示す斜視図 図１のブロックとは別の第６の態様を示す斜視図 （ａ）は図１のブロックとは別の第７の態様を示す斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図 （ａ）は図１のブロックとは別の第８の態様を示す斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図 本発明の第二実施形態における空気入りタイヤのブロックを示す図であり、（ａ）はブロック斜視図で、（ｂ）はそのブロックに刻まれたサイプ平面図、（ｃ）はサイプ底面図 第二実施形態におけるサイプ形成用のサイプブレードの斜視図 実施例１，２及び比較例２で形成されるサイプ拡幅部の平面図 比較例２で形成されるブロックを示す斜視図 比較例１で形成される従来のブロックを示す斜視図

［第一実施形態］
図１及び図２は、本発明の第一実施形態を示す空気入りタイヤの図である。図１は空気入りタイヤのトレッド部のトレッドパターンを示す平面図であり、図２（ａ）は空気入りタイヤのブロックを示す斜視図であり、図２（ｂ）はブロックに刻まれたサイプ平面図である。この空気入りタイヤはラジアルタイヤであり、トレッド部１の表面１ａには、タイヤ周方向に形成された複数の主溝２と、主溝２と主溝２とを繋ぐように形成される複数の横溝３によって、複数のブロック４が形成されている。なお、本実施形態では、陸部をすべてブロックから構成しているが、これに限らず、陸部をリブとブロックとから構成してもよい。

図１に示すように、ブロック４にはタイヤ幅方向ＴＷに向かって直線状に延びる複数のサイプ５が形成されている。ブロック４はサイプ５によって複数のブロック片（陸部片）４ａに区画されている。なお、サイプ５はタイヤ幅方向ＴＷのみならず、タイヤ赤道線ＣＬに沿うように形成してもよいし、タイヤ赤道線ＣＬに対して斜め方向に形成することも可能である。

トレッド部表面１ａにはサイプ５の開口が露出しており、サイプ５の内壁面６，６は、一定間隔をおいて相対向し、それぞれトレッド表面１ａに対して垂直になるように形成されている。相対向する内壁面６，６には、それぞれ凹部７が設けられている。凹部７は、トレッド表面１ａに露出するように形成される。凹部７のサイプ深さ方向長さは、サイプ底８に至るまでの範囲とされており、その間に凹部７が内壁面６に収束するように、その形状はサイプ底８に向けて徐々に断面積（凹部断面を平面視したときに、凹部断面と内壁面とで囲まれた面積）が小さくなる先細形状とされる。これにより、タイヤに負荷がかかって相対向する内壁面６，６が密着したときでも、凹部７が常時開口することで、アイス制動性能を向上させることができる。さらに、凹部７がサイプ深さ方向に先細形状とされているため、ブロック４の剛性を良好に維持することができ、サイプ間の偏摩耗を抑制することができる。

上記形状の凹部７が、相対向する内壁面６，６のそれぞれの面に等間隔で複数形成される。同一面における凹部７と凹部７の間隔は、ちょうど凹部一つ分の幅とされている。相対向する内壁面６，６の凹部７は、互いにサイプ長さ方向に凹部ひとつ分だけずらして互い違いに配置されている。これにより、サイプ長さ方向の全域に凹部７を配することが可能となり、効率よくサイプ除水効果及びエッジ効果を高めることができる。また、片側の内壁面６でみれば、凹部７と凹部７との間に凹部ひとつ分の間隔をあけているため、凹部間の幅が過度に狭くなってこの部分のゴムが欠けやすくなるといった弊害を抑えることができる。

上記構成をブロック片４ａの側からみると、ブロック片４ａの両側面６，６（サイプ内壁面）に形成された凹部７は、互いにサイプ長さ方向に凹部ひとつ分だけずらして配置されることになり、ブロック片４ａの剛性を均等化することができ、サイプ間の偏摩耗を抑制することが可能となる。

また、内壁面６に複数の凹部７が形成された構成は、サイプ５からみると、図２（ｂ）に示すように、一定幅のサイプ溝５ａの一部にサイプ溝５ａよりも大なる幅を有する複数の拡幅部５ｂが形成された構成であるということができる。

凹部７の寸法としては、サイプ長さ方向の凹部幅（拡幅部５ｂの長さ）が１．０ｍｍ〜４．０ｍｍであるのが好ましく、凹部の奥行（拡幅部５ｂの幅）が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであるのが好ましい。

本実施形態において凹部７は、図１及び図２に示すように、断面Ｖ字状とされており、全体形状としては三角錐形状となっているが、これに限らず、例えば、全体形状として多角錐形状としたり、図３に示すように、全体形状として半割りの円錐形状とすることが可能である。また、凹部７のサイプ深さ方向長さについては、サイプ底８に至るまでに内壁面６に収束すればよく、たとえば、図４に示すように、凹部７を半割りの半球状に形成することも可能である。

ただ、凹部による除水効果及びエッジ効果を考慮すれば、図５に示すように、凹部７のサイプ深さ方向の長さについては、サイプ深さの１／３の長さ以上にするのが好ましい。その他、図６及び図７に示すように、サイプ深さ方向の異なる凹部を組み合わせることも可能である。さらに、図８のように、凹部７の幅を小さくしたり、図９に示すように、幅の異なる凹部７を組み合わせることもできる。
［第二実施形態］
図１０は、第二実施形態に係る空気入りタイヤを示す図であって、図１０（ａ）は空気入りタイヤのブロックを示す斜視図を、図１０（ｂ）はブロックに刻まれたサイプ平面図を、図１０（ｃ）はサイプ底でカットしたブロック断面図（サイプの底面図）をそれぞれ示す。本実施形態では、相対向する内壁面６，６のそれぞれの面に形成された凹部７に加え、逆向き凹部９を設けた点が特徴とされている。なおトレッド部のトレッドパターンをはじめ、その他の構成については第１実施形態と同じとされている。

すなわち、第一実施形態では、凹部７と凹部７との間には、凹部一つ分の間隔があけられていたが、本実施形態ではこのスペースに逆向き凹部９が形成されており、これにより凹部７と逆向き凹部９とが交互に配置されている。相対向する内壁面６，６の間では、一面側に形成された凹部７と同位置で相対向する他面側には逆向き凹部９が形成される。

逆向き凹部９は、内壁面６のサイプ底部を起点にしてサイプの開口端に至るまでに内壁面６に収束するように形成される。本実施形態では、逆向き凹部９のサイプ深さ方向長さは、サイプ底８からサイプ開口端までとされており、その形状は断面Ｖ字状で、サイプ開口端に向けて徐々に断面積（逆向き凹部断面を平面視したときに、逆向き凹部断面と内壁面とで囲まれた面積）が小さくなる先細形状とされる。

上記構成においては、タイヤの摩耗にしたがって、凹部７の断面積は小さくなる一方、逆向き凹部９の断面積は大きくなるため、サイプの除水効果及びエッジ効果を良好に維持することができる。なお、逆向き凹部を形成すると、その分、多少陸部の剛性が低下するおそれはあるが、もともと凹部及び逆向き凹部ともに、先細形状であることから、サイプ５の開口端からサイプ溝底まで内壁面表面から一定の奥行で凹部を形成する場合に比べて陸部の剛性を良好に維持することが可能である。

なお、逆向き凹部９の配置については、陸部の剛性と、タイヤ摩耗時のサイプの除水効果及びエッジ効果を考慮して決定すればよく、本実施形態のように凹部７と逆向き凹部９とを交互に配置してもよいし、複数の凹部７ごとに逆向き凹部９を１つ配置するようにしてもよい。逆向き凹部９の全体形状としては、凹部７と同様に三角錐形状（向きは凹部７と逆になる）となっているが、これに限らず、例えば、全体形状として多角錐形状としたり、全体形状として半割りの円錐形状とすることが可能である。

上記構成により、本実施形態のサイプ５は、一定幅のサイプ溝５ａと、サイプ溝５ａの一部にサイプ溝５ａよりも大なる幅を有する複数の拡幅部５ｂと、拡幅部５ｂとは逆向きの逆向き拡幅部５ｃとを備えている。なお、拡幅部５ｂは凹部７によって形成され、逆向き拡幅部５ｃは逆向き凹部９によって形成される。

図１１は、本実施形態におけるサイプを成形するために使用されるサイプブレードの斜視図であり、図において、サイプブレード１０は天面を割りモールドの内周面に接するようにして立設される。本図におけるサイプブレード１０の形状は、サイプ５の形状そのものとなる。サイプブレード１０は、ブレード本体１０ａと、サイプ内壁面の凹部７を形成するための拡幅部１０ｂと、内壁面の逆向き凹部９を形成するための逆向き拡幅部１０ｃとを備えている。

サイプブレード１０は、タイヤ成形後に、図１１中、矢印で示す方向に引抜かれる。しかしながら、拡幅部１０ｂは、トレッド表面に露出しており、かつサイプ底に向けて先細形状とされているため、型開き時にトレッドゴムとの間で抵抗力が発生することはない。逆向き拡幅部１０ｃについては、型開き時にサイプ底部からトレッド表面までトレッドゴム中を通過する。

ただ、この場合でも、逆向き拡幅部１０ｃは、サイプ開口に向けて先細形状とされており、サイプブレード１０引抜き時にはこちらが先頭になるため、トレッドゴムとの間に引っ掛かりとなる変曲点が存在せず、トレッドゴムを徐々に弾性変形させながら少ない抵抗力でスムーズに引抜くことが可能となる。よって、型開き時におけるタイヤ破損がなく、タイヤの成形が容易な空気入りタイヤを得ることができる。

なお、第一実施形態において使用されるサイプブレードは、拡幅部１０ｂのみ備え、逆向き拡幅部１０ｃがない形態であるため、型開き時にサイプブレードがトレッドゴムとの間で抵抗力が発生しないことは勿論である。

以下、実施例を挙げて本発明について更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
［タイヤの作製］
表１に示すように、第一実施形態及び第二実施形態で示した空気入りラジアルタイヤを実際に作製して、その性能を評価した。具体的には、図１に示すトレッドパターンにおいて、サイプ５に図２に示す三角錐形状の拡幅部５ｂを形成したタイヤを実施例１とし、サイプ５に図１０に示す三角錐形状の拡幅部５ｂ及び逆向き拡幅部５ｃを形成したタイヤを実施例２とした。

なお、図１に示すトレッドパターンにおいて、サイプ５に拡幅部５ｂを形成しないタイヤ（図１４参照）を比較例１とし、図１３に示すように、サイプ開口端からサイプ底まで三角柱状の拡幅部５ｂを形成したタイヤを比較例２としてそれぞれ評価した。実施例１、実施例２及び比較例２のトレッド表面１ａに露出する拡幅部５ｂの形状は、図１２に示すように、すべて同じ三角形状（長さＬ：３ｍｍ×幅Ｗ：１．５ｍｍ）とし、実施例１及び実施例２では、サイプ底でちょうど拡幅部５ｂがサイプ溝５ａに収束するようにした。実施例２の逆向き拡幅部５ｃについては、拡幅部５ｂをちょうど逆にした形状とした。比較例２では、トレッド表面１ａに露出した三角形状のままサイプ底まで三角柱状の拡幅部５ｂを形成した。

［評価試験］
上記各タイヤの性能評価は以下のようにして行った。
（１）アイス制動性能
タイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスのＦＦセダン）に装着し、全てのタイヤの空気圧を２１０ＫＰａに調整し、２名乗車の荷重条件にて、凍結した路面を走行させ、時速４０ｋｍ／ｈで制動力をかけてＡＢＳを作動させた際の制動距離を指数で評価した。なお、評価は比較例１を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほどアイス制動性能が優れていることを示す。また、アイス制動性能評価は、タイヤ新品時と、乾燥舗装道路を８０００ｋｍ走行した後の２回行った。
（２）耐摩耗性能
タイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスのＦＦセダン）に装着し、すべてのタイヤの空気圧を２１０ＫＰａに調整し、２名乗車の荷重条件にて、乾燥舗装道路を８０００ｋｍ走行したときの段差摩耗量（摩耗によるサイプとサイプとの段差）を測定し、指数で評価した。なお、評価は比較例１を１００としたときの指数表示で示し、数値が大きいほど耐摩耗性能が優れていることを示す。
［評価結果］
表１に評価結果を記す。表１より、実施例１及び２は、拡幅部を設けたことで、新品時のアイス制動性能が比較例１よりも大幅に向上しており、比較例２と同等の性能を有していることがわかる。さらに、実施例２は、逆向き拡幅部を設けたため、摩耗時においてもアイス制動性能が低下せず、比較例２と同等の性能を維持している。

また、実施例１及び２で形成した拡幅部及び逆向き拡幅部は、いずれも同形の三角錐形状とされているため、ブロック内での剛性の差が小さいため、サイプ間の偏摩耗を抑制することが可能となり、耐摩耗性能は比較例１と同等となっている。一方、比較例２は、拡幅部が三角柱状となっているため、ブロック内での剛性の差が大きくなり、耐摩耗性能は比較例１よりも大幅に低下する結果となった。

以上より、本発明に係る空気入りタイヤは、耐摩耗性能を低下させることなく、アイス制動性能を向上させることが可能となる。

１ トレッド部
１ａ トレッド表面
２ 主溝
３ 横溝
４ ブロック
５ サイプ
５ａ サイプ溝
５ｂ 拡幅部
６ 内壁面
７ 凹部
８ サイプ底
９ 逆向き凹部
１０ サイプブレード
１１ 拡幅部
１２ 逆向き拡幅部
ＣＬ タイヤ赤道
ＴＷ タイヤ幅方向

Claims (5)

1. トレッド表面に溝によって区画された複数の陸部が形成され、前記陸部に少なくとも１本のサイプが形成された空気入りタイヤであって、前記サイプは、サイプ内壁面がトレッド表面に対して垂直に形成され、かつ相対向する前記内壁面のうち少なくとも一方に、トレッド表面に露出する１又は２以上の凹部が形成され、前記凹部は、サイプ開口端からサイプ底に向けて徐々に断面積が小さくなり、サイプ底に至るまでに内壁面に収束するように形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記凹部が、前記内壁面のうち少なくとも一方に、間隔をおいて複数形成されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記凹部が、相対向する内壁面の各面に形成され、前記各内壁面に形成された凹部が、互いにサイプ長さ方向にずらして配置されたことを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記凹部に加え、前記凹部とは逆向きにサイプ底部からサイプ開口に向けて断面積が徐々に小さくなる逆向き凹部が、前記内壁面のサイプ底部を起点にしてサイプの開口端に至るまでに内壁面に収束するように形成されたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の空気入りタイヤ。
5. 前記逆向き凹部が、相対向するサイプ内壁面の各面に形成され、前記各内壁面に形成された逆向き凹部が、互いにサイプ長さ方向にずらして配置されたことを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤ。

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