JPH0579974A - 分光測定用液体セル - Google Patents
分光測定用液体セルInfo
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- JPH0579974A JPH0579974A JP24113191A JP24113191A JPH0579974A JP H0579974 A JPH0579974 A JP H0579974A JP 24113191 A JP24113191 A JP 24113191A JP 24113191 A JP24113191 A JP 24113191A JP H0579974 A JPH0579974 A JP H0579974A
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- sample
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- liquid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体試料を保持する容器と、液体試料と接触
する透光性部材を備えた分光測定用液体セルであって、
容器内の底部に液体試料を攪拌するための可動部材を有
することにより、試料全体の濃度や粒子分布の均一化を
図り、また試料の反応過程を分光する測定方法を実現す
る。 【構成】 プリズム等の透光性部材１が、光入出力側の
上部を残し、その下部全体が液体試料４と接触するよう
に容器５の中に配置され、容器５の内底部には可動部材
７が配置され、容器ホルダー６の下部に配置された磁石
８の動きに応じて回転することにより、容器５の中の液
体試料４を攪拌する。
する透光性部材を備えた分光測定用液体セルであって、
容器内の底部に液体試料を攪拌するための可動部材を有
することにより、試料全体の濃度や粒子分布の均一化を
図り、また試料の反応過程を分光する測定方法を実現す
る。 【構成】 プリズム等の透光性部材１が、光入出力側の
上部を残し、その下部全体が液体試料４と接触するよう
に容器５の中に配置され、容器５の内底部には可動部材
７が配置され、容器ホルダー６の下部に配置された磁石
８の動きに応じて回転することにより、容器５の中の液
体試料４を攪拌する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体試料の分光特性を
測定するために汎用的に使用できる液体セルに関するも
のであって、特に全反射測定法（ＡＴＲ法）を用いた分
光測定に有用な液体セルに関するものである。
測定するために汎用的に使用できる液体セルに関するも
のであって、特に全反射測定法（ＡＴＲ法）を用いた分
光測定に有用な液体セルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、液体の分光スペクトルを測定する
方法として、例えば図５に示すマイケルソン干渉計を利
用したフーリエ変換赤外分光光度計などの分光光度計を
用いて、(1) 試料が入った透過形液体セルに測定光を略
垂直に入射させ、透過光のスペクトルを測定する方法、
(2) プリズムの表面に試料を密着させ、プリズムに入射
した光が試料との境界面で全反射したスペクトルを測定
する方法（水平形ＡＴＲ法）、等が知られている。
方法として、例えば図５に示すマイケルソン干渉計を利
用したフーリエ変換赤外分光光度計などの分光光度計を
用いて、(1) 試料が入った透過形液体セルに測定光を略
垂直に入射させ、透過光のスペクトルを測定する方法、
(2) プリズムの表面に試料を密着させ、プリズムに入射
した光が試料との境界面で全反射したスペクトルを測定
する方法（水平形ＡＴＲ法）、等が知られている。
【０００３】前者(1) の方法について詳説すると、透過
形液体セルは、測定波長に対して透過性の材料からなる
２枚の窓材と、この２枚の窓材の間隙に挿入される所定
厚さのスペーサとからなり、液体試料を保持する空間が
形成される。この空間に測定対象となる液体試料を注入
して、液体セル全体を分光光度計の試料室に設置する。
そして、分光光度計を動作させ、単色光又は白色光を液
体セルに入射させ、透過光量の波長分布測定又はフーリ
エ変換によるスペクトル解析を行うことにより、液体試
料の透過スペクトルや吸光度スペクトルを得ることがで
きる。
形液体セルは、測定波長に対して透過性の材料からなる
２枚の窓材と、この２枚の窓材の間隙に挿入される所定
厚さのスペーサとからなり、液体試料を保持する空間が
形成される。この空間に測定対象となる液体試料を注入
して、液体セル全体を分光光度計の試料室に設置する。
そして、分光光度計を動作させ、単色光又は白色光を液
体セルに入射させ、透過光量の波長分布測定又はフーリ
エ変換によるスペクトル解析を行うことにより、液体試
料の透過スペクトルや吸光度スペクトルを得ることがで
きる。
【０００４】次に、後者(2) の方法について詳説する
と、図３のように測定光を通す高屈折率物質で作られた
プリズムの表面に液体試料を密着させ、プリズムに対し
臨界角（全反射を起こす角度）以上の入射角で光を入射
し、プリズムと試料の境界で全反射された光を測定する
ことによって、(1) と同様に、液体試料の透過スペクト
ルや吸光度スペクトルを得ることができる。全反射の機
構は、図４に示すように、試料のごく表面近傍に測定光
が波長オーダーの深さで侵入した後、再びプリズム側に
戻って反射する現象であり、例えば、試料とプリズムの
屈折率比が０．５、光入射角度が４５度の場合、波長が
１０μｍ（波数：１０００ｃｍ-1）のとき、侵入深さが
３．１８μｍとなり、波長が５μｍ（波数：２０００ｃ
ｍ-1）のとき、侵入深さが１．６μｍとなる。従って、
試料を薄く加工してスペクトル測定を行うのと同様な測
定を行うことができる。
と、図３のように測定光を通す高屈折率物質で作られた
プリズムの表面に液体試料を密着させ、プリズムに対し
臨界角（全反射を起こす角度）以上の入射角で光を入射
し、プリズムと試料の境界で全反射された光を測定する
ことによって、(1) と同様に、液体試料の透過スペクト
ルや吸光度スペクトルを得ることができる。全反射の機
構は、図４に示すように、試料のごく表面近傍に測定光
が波長オーダーの深さで侵入した後、再びプリズム側に
戻って反射する現象であり、例えば、試料とプリズムの
屈折率比が０．５、光入射角度が４５度の場合、波長が
１０μｍ（波数：１０００ｃｍ-1）のとき、侵入深さが
３．１８μｍとなり、波長が５μｍ（波数：２０００ｃ
ｍ-1）のとき、侵入深さが１．６μｍとなる。従って、
試料を薄く加工してスペクトル測定を行うのと同様な測
定を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
試料セルでは、試料の濃度均一化や粒子分散、又は試料
の化学反応の促進のために必要な液体試料の攪拌操作が
困難であるという課題があった。特に、前述した(1) の
透過形液体セルの場合、試料内を通過する光路長を長く
し、攪拌のための回転子を入れる空間を形成することに
よって、液体試料を攪拌することが想定されるが、液体
試料の光吸収が強い場合には透過光量がかなり減少する
ため、測定許容範囲を外れると明瞭なスペクトルを得る
ことが困難であり、特に水溶液の赤外スペクトルでは光
吸収が大きく測定不可能であった。
試料セルでは、試料の濃度均一化や粒子分散、又は試料
の化学反応の促進のために必要な液体試料の攪拌操作が
困難であるという課題があった。特に、前述した(1) の
透過形液体セルの場合、試料内を通過する光路長を長く
し、攪拌のための回転子を入れる空間を形成することに
よって、液体試料を攪拌することが想定されるが、液体
試料の光吸収が強い場合には透過光量がかなり減少する
ため、測定許容範囲を外れると明瞭なスペクトルを得る
ことが困難であり、特に水溶液の赤外スペクトルでは光
吸収が大きく測定不可能であった。
【０００６】また、前述した(2) の水平形ＡＴＲ法の場
合、測定光の進行方向であるプリズムの長手方向が水平
に設置されているため、攪拌のための回転子の運動や液
体の攪拌運動の障害となって、試料全体を攪拌すること
が困難であるという課題があった。
合、測定光の進行方向であるプリズムの長手方向が水平
に設置されているため、攪拌のための回転子の運動や液
体の攪拌運動の障害となって、試料全体を攪拌すること
が困難であるという課題があった。
【０００７】本発明は、これらの課題を解決するため、
液体試料を攪拌することができる分光測定用液体セルを
提供することを目的とする。
液体試料を攪拌することができる分光測定用液体セルを
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の分光測定用液体セルは、液体試料を保持す
る容器と、前記容器内に配置されて前記液体試料と接触
する透光性部材を備えた分光測定用液体セルであって、
前記容器内の底部に前記液体試料を攪拌するための可動
部材を備えたことを特徴とする。
め、本発明の分光測定用液体セルは、液体試料を保持す
る容器と、前記容器内に配置されて前記液体試料と接触
する透光性部材を備えた分光測定用液体セルであって、
前記容器内の底部に前記液体試料を攪拌するための可動
部材を備えたことを特徴とする。
【０００９】前記構成において、透光性部材の表面の一
部に光反射層を有することが好ましい。
部に光反射層を有することが好ましい。
【００１０】
【作用】前記構成によれば、容器内の底部に液体試料を
攪拌するための可動部材を有するため、機械的作用、電
気的作用、磁気的作用等を利用した力伝達手段を用いて
可動部材を回転運動や往復運動などの動きを生じさせる
ことにより、容器内の液体試料が攪拌されて、全体とし
て濃度や粒子分布が均一にすることができる。また、試
料の反応過程を測定する場合には、上述の作用に加え
て、攪拌により反応を促進させることができる。
攪拌するための可動部材を有するため、機械的作用、電
気的作用、磁気的作用等を利用した力伝達手段を用いて
可動部材を回転運動や往復運動などの動きを生じさせる
ことにより、容器内の液体試料が攪拌されて、全体とし
て濃度や粒子分布が均一にすることができる。また、試
料の反応過程を測定する場合には、上述の作用に加え
て、攪拌により反応を促進させることができる。
【００１１】特に、可動部材として棒状磁石の表面を樹
脂で覆った回転子を用い、強さや向きが周期的に変化す
る磁界を容器の外から印加する手段を用いることによ
り、容器内空間と容器外空間の分離が容易となり、不純
物混入や変質等の試料への悪影響を防止することができ
る。
脂で覆った回転子を用い、強さや向きが周期的に変化す
る磁界を容器の外から印加する手段を用いることによ
り、容器内空間と容器外空間の分離が容易となり、不純
物混入や変質等の試料への悪影響を防止することができ
る。
【００１２】又、測定光が通過する透光性部材は、液体
試料との境界面での反射回数が増加するほど好ましく、
回転子等の可動部材が容器内の底部に配置される関係
上、透光性部材の一端を光入出力側として容器の上部側
に配置し、透光性部材の他端は測定光が内部反射する光
反射層を備えるという好ましい構成によれば、可動部材
の動きを妨げることなく試料の攪拌が円滑になると共
に、測定光の入出力が透光性部材の一端で行えるため、
光学設計が容易になり、更に液体セル全体を小型化する
ことができる。
試料との境界面での反射回数が増加するほど好ましく、
回転子等の可動部材が容器内の底部に配置される関係
上、透光性部材の一端を光入出力側として容器の上部側
に配置し、透光性部材の他端は測定光が内部反射する光
反射層を備えるという好ましい構成によれば、可動部材
の動きを妨げることなく試料の攪拌が円滑になると共
に、測定光の入出力が透光性部材の一端で行えるため、
光学設計が容易になり、更に液体セル全体を小型化する
ことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図を用いて
説明する。図１は、本発明の分光測定用液体セルの一実
施例の部分断面図である。プリズム等の透光性部材１
が、光入出力側の上部を残し、その下部全体が液体試料
４と接触するように、ガラスや石英からなる容器５の中
に配置される。透光性部材１の支持は、内部を通過する
測定光に悪影響を与えないように、透光性部材１の一部
に図２に示すような支持板３が固定され、支持板３と容
器４の開口部とを嵌着することにより、容器内に中空支
持されている。この嵌着構造は、透光性部材１の取り外
しを繰り返しても再現良く位置決めできる構造が好まし
い。なお、支持板３は耐久性の良好なステンレス製が好
ましく、また透光性部材１との接合部分には弗素樹脂等
からなる樹脂製リングが固定され、透光性部材１と支持
板３との固定強度及び気密性の向上を図っている。な
お、支持板３には、液体試料４の注入や排出を行うため
の注入口２０が１つ以上穿設されており、例えば揮発性
液体の測定など測定内容の必要に応じて、栓で注入口２
０を塞ぐこともできる。
説明する。図１は、本発明の分光測定用液体セルの一実
施例の部分断面図である。プリズム等の透光性部材１
が、光入出力側の上部を残し、その下部全体が液体試料
４と接触するように、ガラスや石英からなる容器５の中
に配置される。透光性部材１の支持は、内部を通過する
測定光に悪影響を与えないように、透光性部材１の一部
に図２に示すような支持板３が固定され、支持板３と容
器４の開口部とを嵌着することにより、容器内に中空支
持されている。この嵌着構造は、透光性部材１の取り外
しを繰り返しても再現良く位置決めできる構造が好まし
い。なお、支持板３は耐久性の良好なステンレス製が好
ましく、また透光性部材１との接合部分には弗素樹脂等
からなる樹脂製リングが固定され、透光性部材１と支持
板３との固定強度及び気密性の向上を図っている。な
お、支持板３には、液体試料４の注入や排出を行うため
の注入口２０が１つ以上穿設されており、例えば揮発性
液体の測定など測定内容の必要に応じて、栓で注入口２
０を塞ぐこともできる。
【００１４】容器５の内底部には、容器外部からの力の
作用により運動可能な、例えば棒状に形成された可動部
材７が配置されている。図１に示す可動部材７は、棒状
磁石の表面が樹脂で覆われた回転子であり、容器ホルダ
ー６の下部に配置された磁石８の動きに応じて回転する
ことにより、容器５の中の液体試料４を攪拌する。磁石
８は、モータ１０の回転軸９に固定されており、モータ
１０を制御することにより、所望の回転速度で運動する
ことができる。このように容器内の底部のほぼ中心に回
転子を位置させ、容器外の下部に磁石を回転させる機構
を用いることにより、試料の攪拌作用が効率良く行わ
れ、且つ液体セル全体を小型化することができる。
作用により運動可能な、例えば棒状に形成された可動部
材７が配置されている。図１に示す可動部材７は、棒状
磁石の表面が樹脂で覆われた回転子であり、容器ホルダ
ー６の下部に配置された磁石８の動きに応じて回転する
ことにより、容器５の中の液体試料４を攪拌する。磁石
８は、モータ１０の回転軸９に固定されており、モータ
１０を制御することにより、所望の回転速度で運動する
ことができる。このように容器内の底部のほぼ中心に回
転子を位置させ、容器外の下部に磁石を回転させる機構
を用いることにより、試料の攪拌作用が効率良く行わ
れ、且つ液体セル全体を小型化することができる。
【００１５】なお、可動部材７を駆動する機構として、
上述した以外に、(1) 容器内に回転子及びモータを組み
込み、容器外部から電源線を接続して動かすことにより
液体試料を攪拌するもの、(2) 容器の一部にパッキング
を介して回転軸を設け、容器内の回転子と容器外のモー
タとを連結する機構など、機械的作用、電気的作用、磁
気的作用等を利用した周知の力伝達機構を用いることが
できる。
上述した以外に、(1) 容器内に回転子及びモータを組み
込み、容器外部から電源線を接続して動かすことにより
液体試料を攪拌するもの、(2) 容器の一部にパッキング
を介して回転軸を設け、容器内の回転子と容器外のモー
タとを連結する機構など、機械的作用、電気的作用、磁
気的作用等を利用した周知の力伝達機構を用いることが
できる。
【００１６】分光光度計等の光源（図示せず）から出射
された測定光１５は、平面鏡１１で反射し、凹面鏡１２
で収束され、プリズム等の透光性部材１に入射される。
透光性部材１の材質は、測定光波長領域において吸収が
少なく且つ液体試料より屈折率の高いものが好ましく、
例えば波数４６００ｃｍ-1〜６５０ｃｍ-1の赤外光領域
で測定する場合にＺｎＳｅ、Ｇｅ、Ｓｉ等を、波数４６
００ｃｍ-1〜４００ｃｍ-1の赤外光領域で測定する場合
にＫＲＳ−５等を使用することができる。
された測定光１５は、平面鏡１１で反射し、凹面鏡１２
で収束され、プリズム等の透光性部材１に入射される。
透光性部材１の材質は、測定光波長領域において吸収が
少なく且つ液体試料より屈折率の高いものが好ましく、
例えば波数４６００ｃｍ-1〜６５０ｃｍ-1の赤外光領域
で測定する場合にＺｎＳｅ、Ｇｅ、Ｓｉ等を、波数４６
００ｃｍ-1〜４００ｃｍ-1の赤外光領域で測定する場合
にＫＲＳ−５等を使用することができる。
【００１７】透光性部材１に入射した光は、液体試料４
との境界面近傍で試料へ侵入しながら反射を繰り返し、
透光性部材１の表面の一部に設けられた光反射層２によ
り反射され、再び液体試料４との境界面近傍で反射を繰
り返し、透光性部材１から出射される。測定光の光強度
が強い場合は、光反射層２での多少の光量損失は許容さ
れるため、光反射層２として透光性部材１と液体試料４
のフレネル反射を利用することができるが、測定光の光
強度が弱い場合には、光量損失を出来るだけ抑えるため
に、光反射層２としてＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属からな
る蒸着層を設けることが好ましい。
との境界面近傍で試料へ侵入しながら反射を繰り返し、
透光性部材１の表面の一部に設けられた光反射層２によ
り反射され、再び液体試料４との境界面近傍で反射を繰
り返し、透光性部材１から出射される。測定光の光強度
が強い場合は、光反射層２での多少の光量損失は許容さ
れるため、光反射層２として透光性部材１と液体試料４
のフレネル反射を利用することができるが、測定光の光
強度が弱い場合には、光量損失を出来るだけ抑えるため
に、光反射層２としてＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属からな
る蒸着層を設けることが好ましい。
【００１８】出射された光は、凹面鏡１３、平面鏡１４
で反射され、例えば赤外分光光度計等の焦電検出器（図
示せず）に到達して、液体試料の透過光量に応じた電気
信号に変換され、所定の信号処理により、試料の分光ス
ペクトルを得ることができる。なお、標準的な測定方法
としては、分光測定用液体セルに液体試料４を注入しな
い状態で測定してバックグランドデータを得た後、分光
測定用液体セルに液体試料４を注入した状態で測定して
スペクトルデータを得て、両者のデータから液体試料４
自身の分光スペクトルを得る測定方法が行われる。
で反射され、例えば赤外分光光度計等の焦電検出器（図
示せず）に到達して、液体試料の透過光量に応じた電気
信号に変換され、所定の信号処理により、試料の分光ス
ペクトルを得ることができる。なお、標準的な測定方法
としては、分光測定用液体セルに液体試料４を注入しな
い状態で測定してバックグランドデータを得た後、分光
測定用液体セルに液体試料４を注入した状態で測定して
スペクトルデータを得て、両者のデータから液体試料４
自身の分光スペクトルを得る測定方法が行われる。
【００１９】なお、容器ホルダー６の壁内に管路を形成
し、一定温度に保たれた液体を循環させることにより、
容器５内の液体試料４の温度を一定に保った状態で分光
測定を行うことも可能である。
し、一定温度に保たれた液体を循環させることにより、
容器５内の液体試料４の温度を一定に保った状態で分光
測定を行うことも可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上詳説したように、本発明の分光測定
用液体セルは、容器内の底部に液体試料を攪拌するため
の可動部材を有するため、液体試料を攪拌することが可
能になり、試料全体の濃度や粒子分布の均一化を図っ
て、測定再現性の向上や測定バラツキの解消など測定精
度を向上させることができる。
用液体セルは、容器内の底部に液体試料を攪拌するため
の可動部材を有するため、液体試料を攪拌することが可
能になり、試料全体の濃度や粒子分布の均一化を図っ
て、測定再現性の向上や測定バラツキの解消など測定精
度を向上させることができる。
【００２１】また、試料を攪拌しながら試料の反応過程
を分光測定するという新規な分光測定分野を開拓する分
光測定用液体セルを提供するものである。
を分光測定するという新規な分光測定分野を開拓する分
光測定用液体セルを提供するものである。
【図１】本発明の分光測定用液体セルの一実施例の部分
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の分光測定用液体セルの一実施例を構成
する透光性部材等の斜視図である。
する透光性部材等の斜視図である。
【図３】従来の水平形全反射測定装置の概略構成図であ
る。
る。
【図４】全反射測定法（ＡＴＲ法）の原理を説明する図
であり、図４ａは全体図で、図４ｂは図４ａにある円部
分の拡大図である。
であり、図４ａは全体図で、図４ｂは図４ａにある円部
分の拡大図である。
【図５】本発明が適用可能なフーリエ変換赤外分光光度
計の概略構成図である。
計の概略構成図である。
１ 透光性部材 ２ 光反射層 ３ 支持板 ４ 液体試料 ５ 容器 ６ 容器ホルダー ７ 可動部材 ８ 磁石 ９ 回転軸 １０ モータ １１、１４ 平面鏡 １２、１３ 凹面鏡 １５、１６ 測定光 ２０ 注入口 ３０ プリズム ３１、３２ 測定光 ３３、３５、３６、３７ 鏡 ６０ フーリエ変換赤外分光光度計 ６１ 光源 ６２、６３ 凹面鏡 ６４ ビームスプリッタ ６５ 固定鏡 ６６ 移動鏡 ６７ 外部光源取り出しミラー ６８、７１ 窓 ６９、７０ 平面鏡 ７２ 試料室 ７３、凹面鏡 ７４ 光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 液体試料を保持する容器と、前記容器内
に配置されて前記液体試料と接触する透光性部材を備え
た分光測定用液体セルであって、前記容器内の底部に前
記液体試料を攪拌するための可動部材を有する分光測定
用液体セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24113191A JPH0579974A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 分光測定用液体セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24113191A JPH0579974A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 分光測定用液体セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579974A true JPH0579974A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17069746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24113191A Pending JPH0579974A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 分光測定用液体セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579974A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5773915A (en) * | 1995-08-08 | 1998-06-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating gyroscope |
| EP1480751A2 (en) * | 2002-03-01 | 2004-12-01 | Cognis Corporation | Method and sampling device for detection of low levels of a property/quality trait present in an inhomogeneously distributed sample substrate |
| JP2011202997A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Toshiba Corp | 光学式センサ |
| JP2013064715A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-04-11 | Nippon Instrument Kk | 還元気化水銀測定装置 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP24113191A patent/JPH0579974A/ja active Pending
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| EP1480751A4 (en) * | 2002-03-01 | 2008-12-10 | Cognis Ip Man Gmbh | METHOD AND TAKEOVER DEVICE FOR DETECTING LOW LEVELS OF A PROPERTY / QUALITY FEATURE THAT IS IN AN INHOMOGUDE DISTRIBUTED SAMPLING SUBSTRATE |
| JP2011202997A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Toshiba Corp | 光学式センサ |
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