JP6553463B2 - 鉄道車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両構体に関する。

鉄道車両構体を構成する側構体には、乗降用のドアなどが取り付けられる開口部が設けられている。従来の構成では、外板の車両外面側に出入口枠を取り付けることによって開口部を形成していたが、かかる構成では車両外面側に出入口枠による段差が生じることがある。

このような出入口枠に起因した車両外面側の段差を解消する（フラット化する）技術として、例えば特許文献１に記載の鉄道車両構体がある。この特許文献１では、出入口枠の取付部を外板と略面一に配置すると共に、外板の車両内面側に配置した結合部材によって出入口枠の取付部を外板及び骨部材に結合した構成が開示されている。また、この特許文献１では、出入口枠の取付部に背切部分を形成し、当該背切部分を車両の車両外面側に重ね合わせた構成が開示されている。

特開２０１５−２０７２９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の前者の構成では、出入口枠の取付部が結合部材を介して外板及び骨部材に間接的に結合されているにすぎないため、出入口枠から外板及び骨部材への力の伝達が不十分となり、出入口枠の強度が十分に確保されないおそれがある。出入口枠の強度を高めるために出入口枠の取付部を骨部材のフランジ部に重ねることが考えられるが、単純に取付部を骨部材のフランジ部に重ねただけでは、フランジ部の寸法公差等に起因して外板と出入口枠との間に隙間が生じる。この隙間が生じた場合、開口部周辺の強度が低下すると共に、腐食等の要因となるおそれがある。

また、上述した特許文献１の後者の構成では、一般に出入口枠の厚さが外板及び骨部材の厚さよりも大きいことから、背切加工の困難性が問題となる。厚さの大きい出入口枠に対して開口部の形状に沿った背切部分を精度よく形成することは難しく、背切部分を外板の車両内面側に重ね合わせたときに浮きが生じてしまうことが考えられる。浮きが生じてしまうと、外板と出入口枠との間に健全な溶接部が形成されず、結果として出入口枠の強度が確保できなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、側構体のフラット化を実現でき、かつ出入口周辺の強度の確保及び出入口枠近傍での腐食の抑制が図られる鉄道車両構体を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る鉄道車両構体は、出入口用の開口部が設けられた側構体を備えた鉄道車両構体であって、側構体は、外板と、外板の車両内面側で開口部の周辺に配置された出入口枠と、外板の車両内面側で出入口枠に隣接して配置された骨部材と、を有し、骨部材及び出入口枠は、外板の面方向に延びる取付部と、車両内側に向かって突出する剛性部とをそれぞれ有し、骨部材における取付部は、外板の車両内面側に重ね合わされていると共に、当該取付部の一部が開口部側に張り出す張出部分となっており、出入口枠における取付部は、骨部材における取付部の車両内面側に重ね合わされた状態で、骨部材の取付部及び外板における開口部側の端部に接合されている。

この鉄道車両構体によれば、外板、骨部材、及び出入口枠を有する側構体において、出入口枠における取付部は、骨部材における取付部の車両内面側に重ね合わされた状態で、骨部材の取付部及び外板における開口部側の端部に接合されている。これにより、出入口枠が外板の車両外面側に取り付けられず、当該出入口枠に起因した段差は外板の車両外面側に形成されないので、側構体のフラット化を実現できる。また、出入口枠は、骨部材及び外板に接合されているので、出入口枠にかかる力が骨部材及び外板に良好に伝達され、側構体における出入口周辺の強度を十分に確保できる。さらに、上記鉄道車両構体における骨部材の取付部の一部が開口部側に張り出す張出部分となっている。これにより、外板の開口部側の端部と出入口枠との間に隙間が生じないので、当該隙間による開口部周辺の強度低下を防ぐことができると共に、出入口枠近傍での腐食を抑制できる。

また、外板における開口部側の端部、及び骨部材における張出部分の端部は、面取りされた状態となってもよい。この場合、車両外面側における外板と骨部材の張出部分との継ぎ目、及び車両外面側における骨部材の張出部分と出入口枠の取付部との継ぎ目が滑らかになるので、出入口周辺の安全性が向上すると共に、側構体の美観が向上する。

また、出入口枠の取付部と骨部材の剛性部とが離間してもよい。この場合、出入口枠の位置決め自由度を向上できる。

また、側構体は、外板の車両内面側で出入口枠の反対側に位置するように骨部材に隣接して配置された別の骨部材をさらに備え、別の骨部材は、外板の面方向に延びる取付部と、車両内側に向かって突出する剛性部とを有し、骨部材の剛性部と別の骨部材の剛性部とが、補強板によって連結されていてもよい。この場合、側構体の剛性を一層向上できる。

また、骨部材における張出部分の車両外面側は、視認性向上面となってもよい。この場合、開口部周辺における骨部材の張出部分の視認性が向上するので、鉄道車両構体における出入口の位置を容易に判別することができる。

また、外板は、幕部、吹寄部の上部、及び出入口上部の一部が一体化された第１の分割板と、腰部及び前記吹寄部の下部が一体化された第２の分割板と、を接合してなってもよい。このような外板によって構成される側構体では、出入口用の開口部が外板の上部まで到達せず、コの字状となる。このような場合であっても、外板に骨部材を接合した後に外板の車両内面側から出入口枠を上記開口部の周辺に配置できるので、側構体の製造工程における作業性を向上できる。

本発明によれば、側構体のフラット化を実現でき、かつ出入口周辺の強度の確保及び出入口枠近傍での腐食の抑制を可能とする鉄道車両構体を提供できる。

本実施形態に係る鉄道車両用構造部材が適用された鉄道車両の一例を示す斜視図である。 側構体の一部を車両外側から見た概略図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 変形例に係る側構体の一部を車両外側から見た概略拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る鉄道車両用構造部材が適用された鉄道車両の一例を示す斜視図である。図１に示すように、鉄道車両構体１は、台枠２と、側構体３と、屋根構体４と、妻構体５とを備えている。鉄道車両構体１は、台枠２、側構体３、屋根構体４、及び妻構体５が相互に接合されることにより、乗客を収容する空間を内部に有する箱型形状をなしている。鉄道車両構体１は主に金属製であり、鉄道車両構体１を形成する各構体は、例えば一辺数ｍ、厚さ１．２ｍｍ〜２ｍｍ程度のステンレス鋼板又はアルミニウム合金板を１枚又は複数枚用いることによって製造されている。

台枠２は、鉄道車両の床部を構成する構体として鉄道車両構体１の底部に配置されている。側構体３及び妻構体５は、車両の側部を構成する構体として、台枠２の左右の縁部及び前後の縁部を囲むように立設されている。側構体３には、ドア６を取り付けるための出入口用の開口部３ａが等間隔に複数（例えば３ヶ所）設けられている。

また、ドア６，６間と側構体３の両端部とには、窓部７が設けられている。妻構体５は、乗客・乗員らが車両間を行き来するための出入口部８が設けられている。屋根構体４は、鉄道車両の屋根部を構成する構体であり、台枠２、側構体３及び妻構体５によって囲まれる空間に対して蓋をするように鉄道車両構体１の上部に配置されている。車両の屋根構体４には、その上部に車内の温度を調整するためのエアコンディショナー、及びパンタグラフ（図示しない）などが設置されている。

図２は、側構体の一部を車両外側から見た概略図である。図２に示されるように、側構体３を形成する複数の外板１１のそれぞれは、車両上側に位置する第１の分割板１２と、車両下側に位置する第２の分割板１３とを接合してなる。本実施形態では、第１の分割板１２と第２の分割板１３とは、レーザ溶接等により互いに溶接されている。

第１の分割板１２は、幕部１４と、吹寄部１５の上部１５ａと、幕部１４の両端部から車両前後方向に沿ってそれぞれ突出する突出部１６とが一体化されてなる。吹寄部１５の上部１５ａには、窓部７を形成するための切欠部７ａが設けられている。突出部１６は、出入口用の開口部３ａにおいて車両上部の縁を形成する部分であり、出入口上部の半分を構成する。この突出部１６は、隣接する外板１１同士の接合部分となっている。隣接する突出部１６同士を接合することによって、これらの突出部１６が出入口上部を形成する。

第２の分割板１３は、腰部１７と、吹寄部１５の下部１５ｂとが一体化されてなる。吹寄部１５の下部１５ｂには、窓部７を形成するための切欠部７ｂが設けられている。

複数の外板１１のそれぞれには、吹寄部１５及び腰部１７における開口部３ａ側の縁から当該開口部３ａに向かって張り出す張出部分３５と、突出部１６における開口部３ａ側の縁から当該開口部３ａに向かって張り出す張出部分３６とが設けられている。これらの張出部分３５は、後述する骨部材３１のフランジ部３２の一部である（図３参照、詳細は後述する）。張出部分３６は、車両前後方向に延在し、両方の突出部１６の車両内面側に取り付けられるプレート（図示せず）の一部である。張出部分３５，３６はそれぞれ１．０ｍｍ〜１０ｍｍ程度張り出している。本実施形態では、張出部分３５，３６は、それぞれ５ｍｍ程度張り出しており、これらの厚さは１．５ｍｍ程度である。

側構体３における開口部３ａの周辺には、開口部３ａ周辺の構成の強度を向上させるコの字状の出入口枠２１が配置されている。この出入口枠２１は、車両上下方向に延在する一対の柱部２１ａ，２１ｂと、柱部２１ａ，２１ｂの上端同士を繋ぐ梁部２１ｃとを有する。出入口枠２１は外板１１の内面１１ａ側（車両内面側）から取り付けられている。具体的には、柱部２１ａは一方の外板１１における骨部材３１のフランジ部３２（図３参照）に取り付けられる。柱部２１ｂは、柱部２１ａと同様に他方の外板１１における骨部材のフランジ部に取り付けられる。また、梁部２１ｃは張出部分３６を有するプレートに取り付けられる。出入口枠２１の一部が外板１１の外面１１ｂ側（車両外面側）から見て開口部３ａから露出するように、出入口枠２１が外板１１に取り付けられている。出入口枠２１は、例えば厚さ４ｍｍ程度のステンレス鋼板又はアルミニウム合金板によって製造されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。図３に示されるように、側構体３は、出入口枠２１に加えて、外板１１の剛性向上に寄与する骨部材３１，４１，５１と、骨部材３１，４１を連結するための補強板６１とを備えている。骨部材３１，４１，５１及び補強板６１の寸法は、外板１１に取り付けられる位置と、外板１１に要求される剛性及び強度とによって適宜設定される。

骨部材３１は、車両上下方向に沿って延在するハット形鋼材（ハット材）であり、外板１１の内面１１ａ側で出入口枠２１に隣接して配置されている。骨部材３１は、外板１１に取り付けられる取付部である一対のフランジ部３２，３３と、外板１１の剛性（特にせん断応力に対する剛性）の向上に寄与する剛性部であるチャンネル部３４とを有している。

フランジ部３２，３３は、それぞれ外板１１の面方向に延在していると共に、外板１１の内面１１ａ側に重ね合わされている。フランジ部３２はチャンネル部３４よりも開口部３ａに位置し、フランジ部３３はチャンネル部３４よりも開口部３ａと反対側に位置する。フランジ部３２の先端部は、開口部３ａ側に張り出す張出部分３５となっている。換言すれば、フランジ部３２の先端部は、外板１１の開口部３ａ側の端部１１ｃよりも開口部３ａ側に突出している。フランジ部３２は溶接部Ｗ１によって外板１１に接合されており、フランジ部３３は溶接部Ｗ２によって外板１１に接合されている。例えば、フランジ部３２，３３と外板１１とは、車両内側からスポット溶接されることによって接合されている。

チャンネル部３４は、フランジ部３２，３３に交差して車両内側に突出している部分である。また、チャンネル部３４は、車両内側に突出する一対のウェブ部と、当該ウェブ部の車両内側の先端同士を繋ぎ、外板１１と略平行に延びる頂部とによって構成されている。

骨部材４１は、車両上下方向に沿って延在するハット材であり、内面１１ａ側で出入口枠２１の反対側に位置するように骨部材３１と隣接して配置されている。骨部材４１は、一対のフランジ部４２，４３と、チャンネル部４４とを有している。骨部材３１側に位置するフランジ部４２は、外板１１の面方向に延在しており、溶接部Ｗ３によって外板１１に接合されている。骨部材３１と反対側に位置するフランジ部４３は、外板１１の面方向に延在しており、溶接部Ｗ４によって外板１１に接合されている。チャンネル部４４は、車両内側に突出する一対のウェブ部と、当該ウェブ部の車両内側の先端同士を繋ぎ、外板１１と略平行に延びる頂部とによって構成されている。例えば、フランジ部４２，４３と外板１１とは、車両内側からスポット溶接されることによって接合されている。

骨部材５１は、車両前後方向に沿って延在するハット材であり、内面１１ａ側で骨部材３１の反対側に位置するように骨部材４１と隣接して配置されている。骨部材５１は、骨部材３１，４１と同様に、一対のフランジ部５２，５３と、チャンネル部５４とを有している。骨部材５１において骨部材４１側の端部は、フランジ部４３上に位置するように背切り加工されている。フランジ部５２の背切り部分は、溶接部Ｗ４によってフランジ部４３を介して外板１１に接合されている。したがって、溶接部Ｗ４は、骨部材４１上に骨部材５１を重ねた後に設けられる。なお、フランジ部５２は、溶接部Ｗ４以外の他のスポット溶接部によって外板１１に直接接合されてもよい。また、骨部材５１は、車両上下方向に沿って複数並列して配列されている。

出入口枠２１は、上述した骨部材３１，４１，５１が接合された外板１１の内面１１ａに取り付けられている。出入口枠２１は、外板１１の面方向に延びる取付部２２と、車両内側に向かって突出する剛性部２３とを備えている。取付部２２及び剛性部２３は、出入口枠２１を構成する柱部２１ａ，２１ｂ及び梁部２１ｃのそれぞれに設けられており、取付部同士と剛性部同士とは、それぞれ連続して設けられている。

取付部２２は、骨部材３１におけるフランジ部３２の車両内面側に重ね合わされていると共に、骨部材３１のチャンネル部３４から離間している。取付部２２は、溶接部Ｗ１によってフランジ部３２を介して外板１１に接合されている。換言すれば、取付部２２は、フランジ部３２の車両内面側に重ね合わされた状態で、当該フランジ部３２及び外板１１における開口部３ａ側の端部１１ｃに接合されている。したがって、溶接部Ｗ１は、骨部材３１上に出入口枠２１を重ねた後に設けられる。なお、取付部２２は、溶接部Ｗ４に加えて、他のスポット溶接部を介してフランジ部３２に接合されてもよい。

剛性部２３は、出入口枠２１の開口部３ａ側の剛性の向上に寄与する部分であり、取付部２２において骨部材３１と反対側に設けられる。剛性部２３は、屈曲点Ｂにて屈曲することによって車両内側に突出する部分である。

外板１１の端部１１ｃは、隅肉溶接部ＦＷ１によって骨部材３１におけるフランジ部３２の張出部分３５の外面１１ｂ側に接合されている。同様に、張出部分３５は、隅肉溶接部ＦＷ２によって出入口枠２１における取付部２２の外面１１ｂ側に接合されている。隅肉溶接部ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば車両外側からレーザ溶接等を行うことによって設けられる。また、外板１１の端部１１ｃと、張出部分３５の端部３５ａとが面取りされている。切削加工又は研磨加工等が施されることによって、端部１１ｃ，３５ａが面取りされている。なお、張出部分３６を有するプレートは、骨部材３１と同様に外板１１及び出入口枠２１に隅肉溶接されており、張出部分３６の開口部３ａ側の端部が面取りされている。

補強板６１は、骨部材３１，４１による外板１１に対する剛性向上を高めるために用いられる板状部材である。補強板６１は、溶接部Ｗ５，Ｗ６を介して骨部材３１のチャンネル部３４と骨部材４１のチャンネル部４４とを連結している。本実施形態では、補強板６１は、溶接部Ｗ５によってチャンネル部３４の頂部に接合されていると共に、溶接部Ｗ６によってチャンネル部４４の頂部に接合されている。例えば、骨部材３１，４１と補強板６１とは、車両内側からスポット溶接されることによって接合されている。

以上説明したように、本実施形態に係る鉄道車両構体１によれば、外板１１、骨部材３１、及び出入口枠２１を有する側構体３において、出入口枠２１における取付部２２は、骨部材３１におけるフランジ部３２の内面１１ａ側に重ね合わされた状態で、骨部材３１のフランジ部３２及び外板１１における開口部３ａ側の端部１１ｃに接合されている。これにより、出入口枠２１が外板１１の外面１１ｂ側に取り付けられず、出入口枠２１に起因した段差は外板１１の外面１１ｂ側に形成されないので、側構体３のフラット化を実現できる。また、出入口枠２１は、骨部材３１及び外板１１に接合されているので、出入口枠２１にかかる力が骨部材３１及び外板１１に良好に伝達され、側構体３における出入口周辺の強度を十分に確保できる。さらに、鉄道車両構体１における骨部材３１のフランジ部３２の一部が開口部３ａ側に張り出す張出部分３５となっている。これにより、外板１１の開口部３ａ側の端部１１ｃと出入口枠２１との間に隙間が生じないので、当該隙間による開口部３ａ周辺の強度低下を防ぐことができると共に、出入口枠２１近傍での腐食を抑制できる。

また、外板１１における開口部３ａ側の端部１１ｃ、及び骨部材３１における張出部分３５の端部３５ａは、面取りされた状態となっている。この場合、車両外面側における外板１１と骨部材３１の張出部分３５との継ぎ目、及び車両外面側における骨部材３１の張出部分３５と出入口枠２１との継ぎ目が滑らかになるので、出入口周辺の安全性が向上すると共に、側構体３の美観が向上する。

また、出入口枠２１の取付部２２と骨部材３１のチャンネル部３４とが離間している。この場合、出入口枠２１の位置決め自由度を向上できる。

また、側構体３は、外板１１の内面１１ａ側で出入口枠２１の反対側に位置するように骨部材３１に隣接して配置された骨部材４１をさらに備え、骨部材４１は、外板１１の面方向に延びるフランジ部４２，４３と、車両内側に向かって突出するチャンネル部４４とを有し、骨部材３１のチャンネル部３４と骨部材４１のチャンネル部４４とが、補強板６１によって連結されている。この場合、側構体３の剛性を一層向上できる。

また、外板１１は、幕部１４、吹寄部１５の上部１５ａ、及び出入口上部の一部である突出部１６が一体化された第１の分割板１２と、腰部１７及び吹寄部１５の下部１５ｂが一体化された第２の分割板１３と、を接合してなる。このような外板１１によって構成される側構体３では、出入口用の開口部３ａが外板１１の上部まで到達せず、コの字状となる。このような場合であっても、外板１１に骨部材３１，４１，５１を接合した後に外板１１の内面１１ａ側から出入口枠２１を開口部３ａの周辺に配置できるので、側構体３の製造工程における作業性を向上できる。

また、側構体３に設けられる溶接部Ｗ１〜Ｗ６は、全て車両内側から形成されている。このため、本実施形態の側構体３を形成するための溶接工程は、隅肉溶接を除いて車両内側から行うことができるので、側構体３の製造工程における作業性を向上できる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

図４は、変形例に係る側構体の一部を車両外側から見た概略拡大図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。図４及び図５に示されるように、骨部材３１における張出部分３５の車両外面側の面３５ｂには、着色されたテープ７１が車両上下方向に沿って貼り付けられている。このテープ７１は、乗客等が視認しやすいように、例えば側構体３の外面側に施される塗装と異なる色によって着色されている。このようなテープ７１が貼り付けられた面３５ｂは、視認性が向上された面（視認性向上面）となる。この場合、開口部３ａ周辺における骨部材３１の張出部分３５の視認性が向上するので、側構体３における出入口の位置を容易に判別することができる。なお、テープ７１は、蛍光テープであってもよく、光反射テープであってもよい。これらの場合、夜間であってもテープ７１の視認性が向上する。

本発明は、上記実施形態及び上記変形例に限られるものではない。例えば、溶接部Ｗ１〜６は車両内側から施されるレーザ溶接により設けられてもよい。また、出入口枠２１の取付部２２は、骨部材３１のチャンネル部３４に接してもよい。また、上記実施形態及び変形例においては、必ずしも補強板６１が用いられなくてもよい。

また、上記実施形態及び上記変形例において、側構体３における突出部１６の車両内面側には、プレートの代わりにフランジ部を有するハット材が取り付けられてもよい。この場合、突出部１６の剛性が向上する。また、上記ハット材の開口部３ａ側のフランジ部が張出部分３６を有することにより、出入口枠２１における梁部２１ｃは、張出部分３６を有するフランジ部の車両内面側に取り付けられる。

また、上記変形例において、張出部分３６の車両外面側の面は、視認性向上面であってもよい。この場合、張出部分３６には、面３５ｂと同様にテープが貼り付けられる。また、視認性向上面は、テープ７１以外の構成で実現されてもよい。例えば、外板１１の外面１１ｂとは異なる色の塗装を面３５ｂに施すことによって、当該面３５ｂを視認性向上面としてもよい。また、面３５ｂの研磨目を外板１１の外面１１ｂの研磨目と異ならせるように面３５ｂに表面仕上げを施すことによって、当該面３５ｂを視認性向上面としてもよい。同様に、張出部分３６の車両外面側の面に対しても、上記塗装又は上記表面仕上げを施してもよい。

１…鉄道車両構体、３…側構体、３ａ…開口部、１１…外板、１１ａ…内面、１１ｃ…端部、１２…第１の分割板、１３…第２の分割板、１４…幕部、１５…吹寄部、１５ａ…上部、１５ｂ…下部、１６…突出部、１７…腰部、２１…出入口枠、２２…取付部、２３…剛性部、３１，４１，５１…骨部材、３２，３３，４２，４３，５２，５３…フランジ部（取付部）、３４，４４，５４…チャンネル部（剛性部）、３５…張出部分、６１…補強板、ＦＷ１，ＦＷ２…隅肉溶接部、Ｗ１〜Ｗ６…溶接部。

Claims (6)

1. 出入口用の開口部が設けられた側構体を備えた鉄道車両構体であって、
   前記側構体は、
   外板と、
   前記外板の車両内面側で前記開口部の周辺に配置された出入口枠と、
   前記外板の車両内面側で前記出入口枠に隣接して配置された骨部材と、を有し、
   前記骨部材及び前記出入口枠は、前記外板の面方向に延びる取付部と、車両内側に向かって突出する剛性部とをそれぞれ有し、
   前記骨部材における前記取付部は、前記外板の車両内面側に重ね合わされていると共に、当該取付部の一部が前記開口部側に張り出す張出部分となっており、
   前記出入口枠における前記取付部は、前記骨部材における前記取付部の車両内面側に重ね合わされた状態で、前記骨部材の前記取付部及び前記外板における前記開口部側の端部に接合されている、鉄道車両構体。
2. 前記外板における前記開口部側の端部、及び前記骨部材における前記張出部分の端部は、面取りされた状態となっている、請求項１記載の鉄道車両構体。
3. 前記出入口枠の前記取付部と前記骨部材の前記剛性部とが離間している、請求項１又は２記載の鉄道車両構体。
4. 前記側構体は、前記外板の車両内面側で前記出入口枠の反対側に位置するように前記骨部材に隣接して配置された別の骨部材をさらに備え、
   前記別の骨部材は、前記外板の面方向に延びる取付部と、車両内側に向かって突出する剛性部とを有し、
   前記骨部材の前記剛性部と前記別の骨部材の前記剛性部とが、補強板によって連結されている、請求項１〜３のいずれか一項記載の鉄道車両構体。
5. 前記骨部材における前記張出部分の車両外面側は、視認性向上面となっている、請求項１〜４のいずれか一項記載の鉄道車両構体。
6. 前記外板は、幕部、吹寄部の上部、及び出入口上部の一部が一体化された第１の分割板と、腰部及び前記吹寄部の下部が一体化された第２の分割板と、を接合してなる、請求項１〜５のいずれか一項記載の鉄道車両構体。

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