JP6119751B2 - 撮影補助具、撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

Description

本発明は、鏡面反射の強い凹凸面を有する物体を撮影するための撮影補助具、撮影装置及び撮影方法に関する。

物体の表面にある凹凸部を撮影し、撮影画像を検査や認証等に用いるシステムが考案されている。

例えば特許文献１には、光透過性及び光拡散性を有し、検査用カメラが撮影する検査領域を覆うように近接配置される概略平板状又はドーム状をなす光拡散部材と、その光拡散部材の外側に離間して配置され、検査領域に光拡散部材を透過させて光を照射する複数の光照射部材と、光拡散部材に設けられた撮影用観測孔の周囲からカメラの方向に延びる筒状体と、を備え、カメラが、それら筒状体及び観測孔を介し検査領域を撮影できるように構成するとともに、筒状体のカメラ側開口に、光照射部材からの直射光が入らないように構成された光照射装置が記載されている。

一方、物の微小な凹凸の個体差を認証や照合に利用する試みがなされている。

特開２００８−１０２１０３号公報

しかし、物の微小な凹凸の個体差を認証や照合に利用する場合、安定した照合結果を得るためには、登録時と後の照合時のそれぞれにおいて、同一の特徴点を安定して抽出できるような撮影画像を得る必要がある。そのためには、物の微小な表面凹凸のコントラストがはっきりした撮影画像が取得できればよい。

しかし、特許文献１の技術は物の凹凸を撮影する為の撮影補助具であるが、照度不足や照明ムラを解消することが目的の技術であり、全方位、全照射立体角度から光を照射することから、物の微小な凹凸を撮影すると、その凹凸の濃淡差がほとんど見えなくなってしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、物体の表面の凹凸、例えば物品に施された梨地模様についてコントラストが強調され、かつ、撮影時に不可避な物体の位置や向きの微小な差異に影響されにくく安定した特徴点を抽出可能な撮影画像を取得することができる撮影補助具、撮影装置及び撮影方法を提供することを目的とする。

本発明は、物体の微細な凹凸があり鏡面反射の強い面の所定領域撮影を補助する撮影補助具であって、光を照射する光源部と、前記物体表面の所定領域を覆う形状を有し、前記所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に該当する面が前記光源部から照射された光を拡散して発する光源領域面からなる覆蓋部とを備える撮影補助具である。

本発明は、物体に施された梨地模様の梨地面を撮影する撮影装置であって、光を照射する光源部と、カメラと、前記梨地面の所定領域を覆う形状を有し、前記梨地面の所定領域の法線方向から所定の角度範囲に対応する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に対応する面が前記光源部から照射された光を拡散する面からなり、前記黒地の面中央に前記カメラを装着する撮影穴が設けられている覆蓋部と、を備える撮影装置である。

本発明は、物体の微細な凹凸があり鏡面反射の強い面の所定領域撮影を補助する撮影方法であって、前記物体表面の所定領域を覆うよう形成された覆蓋部における前記所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面を黒地とし、その他の角度範囲に該当する面を光源部から照射された光を拡散して発する光源領域面とする撮影方法である。

本発明によれば、物体の表面の凹凸、例えば物体の表面に施された梨地模様についてコントラストが強調された撮影画像を取得することができる。

図１は本発明の本発明の概要を説明する図である。 図２は覆蓋部の黒地領域を説明する図である。 図３は本発明を用いて梨地面を撮影した場合の画像と本発明を用いずに梨地面を撮影した場合の画像を説明する図である。 図４は本発明の第１の実施形態に係る撮影補助具の構成を示す図である。 図５は第１の実施形態に係る撮影補助具に物体が嵌合されている状態を例示する図である。 図６は第１の実施形態に係る撮影補助具の変形例を示す図である。 図７は第１の実施形態に係る撮影補助具の変形例を示す図である。 図８は第１の実施形態に係る撮影補助具の変形例を示す図である。 図９は本発明の第２の実施形態に係る撮影装置の構成を示す図である。 図１０は第３の実施形態に係る撮影補助具を示す図である。 図１１は第４の実施形態に係る撮影補助具を示す図である。

本発明は物体の表面の凹凸、例えば物体の表面に施された梨地模様を撮影するための撮影補助具及び撮影装置に関する。以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

本発明の概要を図１を参照して説明する。本発明の実施の形態の撮影補助具は、物体の微細な凹凸があり鏡面反射の強い面、例えば梨地模様の梨地面の所定領域撮影を補助する撮影補助具であって、光を照射する光源部１と、物体表面の所定領域を覆う形状を有し、その所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面が光を吸収する黒地であり、その他の角度範囲に該当する面が光源部１、あるいは光源部１から照射された光を拡散して発する光源領域面からなる覆蓋部２とを備える。

覆蓋部２は、例えば、梨地面と平行となるよう形成され、当該梨地面の法線方向から画像撮影を行うための撮影穴が設けられており、梨地面と対向する領域が黒地である上面部と、上面部に垂直に構成され、光源部１の光を拡散する部材からなる側面部とを備える。

覆蓋部２の黒地領域は、物体の梨地面の照合領域における面（例えば照合領域の中心にある凸部の山頂面）の法線に対する暗領域の角度範囲θや明領域の角度範囲φにより定まる。このように、黒字と拡散の面の分布は、梨地面の法線方向に対する角度の範囲のみで規定されるものであり、当該面の形状や角度は任意である。つまり、上記段落００１５で、拡散する部材の面は黒地面に垂直としたがこれはあくまで一例にすぎず、その形状や配置角度は任意である。黒地面も同様に、平面である必要もなく、前記梨地面の法線から角度θの範囲をすべてカバーしていれば、任意の形状でよい。

覆蓋部２の黒地領域は光源部１からの照明光を反射しないため、上面の撮影穴に装着されたカメラに正対する梨地面凸部の山頂部分は黒く写る。図２に示すように、覆蓋部２の黒地領域のサイズと暗領域の角度範囲θには関係があり、黒暗領域の角度範囲θが大きくなると覆蓋部２の黒地領域も大きくなり、暗領域の角度範囲θが小さくなると覆蓋部２の黒地領域も小さくなる。そして、覆蓋部２の黒地領域が大きくなると梨地面の黒く写る部分も大きくなり、黒地領域が小さくなると梨地面の黒く写る部分も小さくなる。本発明では、梨地面を撮影した画像における照合領域内の黒画素数あるいは照合領域中の画素の輝度値の分離度が所定値（例えば２５％等）になるように角度範囲θやφを調整する。具体的には、覆蓋部２の黒地領域のサイズを変化させてもよく、また、覆蓋部２の側面の高さを変化させてもよい。それには様々な方法が利用可能であるが、一例として、黒地領域を上下させるネジ機構を備え、当該ネジ機構を回転させることによって、覆蓋部２の側面の高さを調整することができる。これはあくまで一例であり、その他の方法も利用可能である。

梨地凹凸の実寸は認証対象物の加工時のパラメータによって変動するため、角度範囲θ、φを調整して黒地領域を適切なサイズとすることで撮影画像の輝度分布を最適化する。なお、２値化のときの閾値は輝度変化のヒストグラムの１次微分が最大となる輝度値を用いる。

これにより、カメラに正対する方向の法線を持つ梨地面凸部の頂部分は黒く写り、正対しない梨地面凹部は光が多様な方向から反射されて白く写るため、凹凸部について明暗のコントラストが強調された撮影画像を得ることができ、頂部を特徴点として安定に抽出しやすくなる。

本願発明を用いて梨地面を撮影した場合の画像を２値化したものと、本発明を用いずに梨地面を撮影した場合の画像を２値化したものの例を図３に示す。本発明を用いずに撮影した例１の場合、照合領域の凹部も白く写ってしまい、特徴点が見えない。また、本発明を用いずに撮影した他の例（例２）場合、撮影画像を２値化するときの閾値の設定が難しく、閾値がずれると特徴点が変化してしまう。これ対して本発明を用いて梨地面を撮影した例３では、撮影画像の凹部と凸部の分離度が高いため、２値化の閾値が多少ずれても２値化した画像の特徴点は変化しにくく安定している。また、撮影時の物体の固定が不十分で、梨地面の向きが微小変化したとしても、その角度がθより十分小さければ、頂上部は常に暗領域として明確に抽出できるので、安定して特徴点を抽出可能である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る撮影補助具１０の構成を図４に示す。

第１の実施形態に係る撮影補助具１０は、上述の光源部１と覆蓋部２とを備える。撮影補助部１０は、撮影対象の物体の梨地面側に嵌合するように形成され、梨地面を覆うような形に形成されている。覆蓋部２の上面部の内側面、すなわち撮影対象の物体が嵌合された状態でその梨地面と対向する面の一部は黒地である。

物体を撮影補助具１０の覆蓋部２にはめ込むことにより、物体の位置・姿勢が固定される。物体は、ファスニング部品、スライドファスナー、ボルト、ナット、エンブレム等の部品を含む。撮影補助具１０に物体が嵌合されている状態の例を図５に示す。この例では、物体はスライドファスナーである。このように、物体が撮影補助具１０に嵌合された状態で、覆蓋部２の撮影穴に装着されたカメラにより物体の梨地面が撮影される。覆蓋部２の内側の黒地領域は光源部１からの照明光を反射しないため、上面の撮影穴に装着されたカメラに正対する梨地面凸部の頂部分は黒く写ることとなる。また、カメラに正対しない梨地面凹部は光が多様な方向から反射されて白く写るため、凹凸部について明暗のコントラストが強調された撮影画像を得ることができる。

なお、梨地面の照合領域は梨地模様の領域であれば特に限定されないが、照合の容易さを考慮し、予め照合領域を定めておくことが望ましい。照合領域としては、物品に共通して存在する基準部位を基準として定められる位置の領域を照合領域とすることが考えられる。例えば、物品の基準部位とは、物品に貼付、印刷、刻印、焼印された製品の商標、ロゴ、製造者名、製造会社、ブランド名、製品名、製品番号等である。これらの基準部位は、同一物品であれば個体によらず同一のパターンを保有しており、外観上の特徴的な見え方をする。そして、これらの基準部位の位置姿勢を基準として定め、その特徴を記憶しておけば、物品の照合領域を自動的に検出することができる。

梨地模様は、例えば、デザインとして梨地模様が形成されている場合のみならず、物品の識別又は照合のために、故意に照合領域に梨地模様を形成した場合も含む。更に、梨地模様は、金属や合成樹脂（プラスチック等）等への加工処理によって施された梨地模様のみならず、皮革製品に表面処理（例えば、シボ加工）することにより得られたシワ模様（シボ）等も含む概念である。例えば、シボ加工が施された皮革のバックの場合、バックの皮の表面には微少な凹凸がランダムに形成されており、これらの微少な凹凸は梨地模様と同様とみなすことができる。

なお、撮影補助装置１０は、図６に示すように、覆蓋部２に嵌合された物体を下方から挟み込んで固定する固定部４をさらに備えてもよい。

また、図７に示すように、覆蓋部２の上面部に光源部１を配置してもよい。この場合、側面部は照射光を反射する部材（例えば、内側が白地）から構成されてもよい。

また、上述した第１の実施形態は、物体が嵌合されるよう形成されているが、これに限られない。例えば図８に示すように、物体を撮影補助具の内壁奥まで挿入するような形状としてもよい。

これらの変形例のような構成であっても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、覆蓋部２の黒地領域は取り換え可能に構成されてもよい。物体の各品種について黒地領域のサイズ（暗領域θ、明領域φの角度範囲）を予め記憶装置に記憶しておき、撮影対象の物体の品種に応じて、当該撮影補助具を取り換える等して黒地領域のサイズを切り替えるように構成してもよい。これにより、物品の多様な品種に対して最高性能での認証が可能となる。

また、黒地領域のサイズの設定（角度範囲θやφの設定）に関し、梨地面の撮影画像における照合領域内の黒画素数について例えば全体の２５％として説明したが、この数値は一例であり、予め実験によって最高認証性能が得られる最適値を用いることができる。

また、前記所定最適値は、照合対象となる物品の種類毎に、それぞれ規定することができる。当該所定値を切り替えるために、前記物品の基準部位の形状やデザインによって物品を識別し、当該物品に対して定められた値になるよう、黒地領域のサイズを調整することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る撮影装置２０の構成を図９に示す。第２の実施形態に係る撮影装置２０は、第１の実施形態の撮影補助具１０と、カメラ５が一体型に構成されており、撮影補助具１０の覆蓋部２に設けられた撮影穴にカメラ５が固定され、このカメラ５により物体の梨地面が撮影される。カメラ５は、マクロレンズを備えてもよい。

このような構成により、第２の実施形態は第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、梨地面の画像撮影を法線方向から行うための機構は、覆蓋部にカメラを装着する撮影穴を設けることに限定されず、例えばハーフミラーを設け、このハーフミラー越しに撮影する構造としてもよい。

（第３の実施形態）
第１の実施形態に係る撮影補助具１０において、物体と覆蓋部における嵌合部分の密着度合いが弱いと、ピンボケや、照明の角度変化による画像の変化が生じ、認識性能が低下する虞がある。このような問題に対応しうる本発明の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態に係る撮影補助具３０の構成を図１０に示す。撮影補助具３０の覆蓋部３は、第１の実施形態の構成に加え、覆蓋部３に嵌合された物体が正しく密着されていることを検知するための機構をさらに備える。

具体的には、覆蓋部３において、嵌合された物体が接する部分（嵌合部分）に＋電極と−電極、又は、圧力に反応するスイッチやセンサー等を設けて、物体が正しく密着している場合には光源部１をオン（点灯）させ、密着不良の場合には光源部１をオフ（消灯）させる構成とする。例えば、物体が金属部品の場合は、嵌合部分の一方に＋電極、他方に−電極を設け、この＋−両電極間が短絡されると、電流が光源部１に供給されてオンになる構成としてもよい。また、物体が非金属の場合は、嵌合部分の一方又は両方に、圧力に反応するスイッチやセンサーを設け、スイッチ等が一定の圧力を検出すると、電流が光源部１に供給されてオンになる構成としてもよい。

これにより、カメラ側では、光源部１がオン（点灯）となったときにその明るさを検知して撮影することで、密着不正時には撮影を行わず、適切なタイミング（密着良好時）で撮影することができる。

また、本実施形態によれば、カメラや撮影装置との配線、接続を行わなくても、独立の部品として利用可能であり、安価で製造することができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態に係る撮影補助具４０の構成を図１１に示す。撮影補助具４０は、カメラが装着される部分にマクロレンズが設けられている。これにより、専用の認識用カメラを用いる必要がなく、一般的に普及している任意のスマートフォン、カメラ付き携帯電話等を用いることができるため、コストを抑えることができる。

なお、上記第１から第４の実施形態を組み合わせてもよい。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
物体の微細な凹凸があり鏡面反射の強い面の所定領域撮影を補助する撮影補助具であって、
光を照射する光源部と、
前記物体表面の所定領域を覆う形状を有し、前記所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に該当する面が前記光源部から照射された光を拡散して発する光源領域面からなる覆蓋部と
を備える撮影補助具。

（付記２）
前記覆蓋部は、
前記黒地領域内に所定領域の画像撮影を法線方向から行うための機構が設けられている付記１に記載の撮影補助具。

（付記３）
前記物体の梨地面の所定領域における法線に対して定められる所定の角度範囲に基づいて前記黒地となる領域を定める
付記１又は２に記載の撮影補助具。

（付記４）
前記物体の梨地面を撮影した撮影画像における前記所定領域中の画素の輝度値の分離度、あるいは、所定閾値以下の輝度となる画素の数、が所定値となるように前記覆蓋部の黒地領域の角度範囲を定める
付記１から３のいずれかに記載の撮影補助具。

（付記５）
前記黒地領域の角度範囲が撮影対象となる物品毎に定められており、
同一物品であれば個体によらず同一のパターンを保有する外観上の特徴的な見え方によって撮影対象の物品の種類を特定し、
前記黒地領域の角度範囲を当該物品種類に対して定められた所定値に調整するための機構を備える
付記１から４のいずれかに記載の撮影補助具。

（付記６）
ファスニング部品、スライドファスナー、ボルト、ナット、エンブレムの少なくともいずれかを含む部品を嵌合して固定する形状を有する付記１から５のいずれか１項に記載の撮影補助具。

（付記７）
前記覆蓋部は物体を嵌合して固定する形状を有し、
嵌合された物体が前記覆蓋部の嵌合部分と密着する場合には、前記光源部をオンにする機構をさらに備える
付記１から６のいずれかに記載の撮影補助具。

（付記８）
前記撮影補助具が、撮影対象物品の種類毎に、それぞれの物品に対して適切に嵌合する形状であり、かつ、物品毎に所定の黒地領域の範囲が設定されており、当該撮影補助具をカメラに対して取り替え可能としている、付記１から７のいずれか１項に記載の撮影補助具。

（付記９）
前記覆蓋部のカメラが装着される部分にマクロレンズが設けられている
付記１から８のいずれかに記載の撮影補助具。

（付記１０）
付記１から９のいずれかに記載の撮影補助具を装着したカメラである撮影装置。

（付記１１）
物体に施された梨地模様の梨地面を撮影する撮影装置であって、
光を照射する光源部と、
カメラと、
前記梨地面の所定領域を覆う形状を有し、前記梨地面の所定領域の法線方向から所定の角度範囲に対応する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に対応する面が前記光源部から照射された光を拡散する面からなり、前記黒地の面中央に前記カメラを装着する撮影穴が設けられている覆蓋部と、
を備える撮影装置。

（付記１２）
物体の微細な凹凸があり鏡面反射の強い面の所定領域撮影を補助する撮影方法であって、
前記物体表面の所定領域を覆うよう形成された覆蓋部における前記所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面を黒地とし、その他の角度範囲に該当する面を光源部から照射された光を拡散して発する光源領域面とする
撮影方法。

（付記１３）
前記覆蓋部の前記黒地領域内に所定領域の画像撮影を法線方向から行うための機構が設けられている付記１２に記載の撮影方法。

（付記１４）
前記物体の梨地面の所定領域における法線に対して定められる所定の角度範囲に基づいて前記黒地となる領域を定める
付記１２又は１３に記載の撮影方法。

（付記１５）
前記物体の梨地面を撮影した撮影画像における前記所定領域中の画素の輝度値の分離度、あるいは、所定閾値以下の輝度となる画素の数、が所定値となるように前記黒地領域の角度範囲を定める
付記１２から１４のいずれかに記載の撮影方法。

（付記１６）
前記黒地領域の角度範囲が撮影対象となる物品毎に定められており、
同一物品であれば個体によらず同一のパターンを保有する外観上の特徴的な見え方によって撮影対象の物品の種類を特定し、
前記黒地領域の角度範囲を当該物品種類に対して定められた所定値に調整する
付記１２から１５のいずれかに記載の撮影方法。

（付記１７）
ファスニング部品、スライドファスナー、ボルト、ナット、エンブレムの少なくともいずれかを含む部品を前記覆蓋部に嵌合して固定する
付記１２から１６のいずれかに記載の撮影方法。

（付記１８）
部品を前記覆蓋部に嵌合して固定し、
嵌合された物体が前記覆蓋部の嵌合部分と密着する場合には、前記光源部をオンにする
付記１２から１７のいずれかに記載の撮影方法。

（付記１９）
撮影対象物品の種類毎に、それぞれの物品に対して適切に嵌合し、かつ、物品毎に所定の黒地領域の範囲が設定されており、前記黒地領域の範囲をカメラに対して取り替え可能としている、付記１２から１８のいずれかに記載の撮影方法。

（付記２０）
前記覆蓋部のカメラが装着される部分にマクロレンズが設けられている
付記１２から１９のいずれかに記載の撮影方法。

（付記２１）
カメラに前記覆蓋部を装着する付記１２から２０のいずれかに記載の撮影方法。

以上好ましい実施の形態をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。
この出願は、２０１２年８月３日に出願された日本出願特願２０１２−１７２７０１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 光源部
２ 覆蓋部
５ カメラ
１０ 撮影補助具
２０ 撮影装置

Claims (10)

1. 物体の微細な凹凸があり鏡面反射の強い面の所定領域撮影を補助する撮影補助具であって、
   光を照射する光源部と、
   前記物体表面の所定領域を覆う形状を有し、前記所定領域に正対する法線方向から所定の角度範囲内に該当する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に該当する面が前記光源部から照射された光を拡散して発する光源領域面からなる覆蓋部を備え、
   前記覆蓋部は、前記物体表面と向かい合う上面部と、前記物体表面および前記上面部の間に前記上面部に接続された側面部とを有し、
   前記光源部は、前記覆蓋部の前記側面部の前記上面部側に設けられ、
   前記覆蓋部の前記黒地となる領域は、前記物体表面の法線を中心とする所定の角度範囲に基づいて、前記上面部の内面に設けられる撮影補助具。
2. 前記覆蓋部は、
   前記黒地領域内に所定領域の画像撮影を法線方向から行うための機構が設けられている
   請求項１に記載の撮影補助具。
3. 前記物体の梨地面を撮影した撮影画像における前記所定領域中の画素の輝度値の分離度、あるいは、所定閾値以下の輝度となる画素の数、が所定値となるように前記覆蓋部の黒地領域の角度範囲を定める
   請求項１または２に記載の撮影補助具。
4. 前記黒地領域の角度範囲が撮影対象となる物品毎に定められており、
   同一物品であれば個体によらず同一のパターンを保有する外観上の特徴的な見え方によって撮影対象の物品の種類を特定し、
   前記黒地領域の角度範囲を当該物品種類に対して定められた所定値に調整するための機構を備える
   請求項１から３のいずれかに記載の撮影補助具。
5. ファスニング部品、スライドファスナー、ボルト、ナット、エンブレムの少なくともいずれかを含む部品を嵌合して固定する形状を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の撮影補助具。
6. 前記覆蓋部は物体を嵌合して固定する形状を有し、
   嵌合された物体が前記覆蓋部の嵌合部分と密着する場合には、前記光源部をオンにする機構をさらに備える
   請求項１から５のいずれかに記載の撮影補助具。
7. 前記撮影補助具が、撮影対象物品の種類毎に、それぞれの物品に対して適切に嵌合する形状であり、かつ、物品毎に所定の黒地領域の範囲が設定されており、当該撮影補助具をカメラに対して取り替え可能としている、請求項１から５のいずれか１項に記載の撮影補助具。
8. 前記覆蓋部のカメラが装着される部分にマクロレンズが設けられている
   請求項１から７のいずれかに記載の撮影補助具。
9. 請求項１から５のいずれかに記載の撮影補助具を装着したカメラである撮影装置。
10. 物体に施された梨地模様の梨地面を撮影する撮影装置であって、 光を照射する光源部と、
    カメラと、
    前記梨地面の所定領域を覆う形状を有し、前記梨地面の所定領域の法線方向から所定の角度範囲に対応する一部の面が黒地であり、その他の角度範囲に対応する面が前記光源部から照射された光を拡散する面からなり、前記黒地の面中央に前記カメラを装着する撮影穴が設けられている覆蓋部に備え、
    前記覆蓋部は、前記物体表面と向かい合う上面部と、前記物体表面および前記上面部の間に前記上面部に接続された側面部とを有し、
    前記光源部は、前記覆蓋部の前記側面部の前記上面部側に設けられ、
    前記覆蓋部の前記黒地となる領域は、前記物体表面の法線を中心とする所定の角度範囲に基づいて、前記上面部の内面に設けられる撮影装置。

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