JPH0656441B2 - 積層透明偏光ガラスとその製造法 - Google Patents

積層透明偏光ガラスとその製造法

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JPH0656441B2
JPH0656441B2 JP13263883A JP13263883A JPH0656441B2 JP H0656441 B2 JPH0656441 B2 JP H0656441B2 JP 13263883 A JP13263883 A JP 13263883A JP 13263883 A JP13263883 A JP 13263883A JP H0656441 B2 JPH0656441 B2 JP H0656441B2
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Description

【発明の詳細な説明】 透明な積層化した偏光ガラスは医療用、眼科用、サング
ラス用および保護用眼鏡レンズの製造において広く用い
られるが、例えば機器レンズ、あらゆる種類（空，陸，
海）の乗物の窓ガラス、建物の窓ガラス等にも使用する
ことができる。
偏光ガラスの製造においては偏光物質（通常は偏光粒
子）の周囲環境への溶解性（水に溶解すること、低濃度
ではあるが化学製品に溶解すること等）およびその極め
て低い機械的強度に関連して様々な問題が生ずる。この
ため、研究者たちは様々な保護手段を考案してきたが、
その一例は偏光粒子をポリマーフイルムに包含させるも
のである。
一般に、これらの製品は表面硬度が非常に弱く、引つか
き傷を非常に受けやすく、現在の美容製品の多くとは相
容れないものであると認識されている。
このため、ポリビニルアルコール型の有偏光フィルムを
１種もしくは２種の（サンドウィッチ状の）ガラス要素
と結合させることによってガラスレンズを得ようとする
試みが行われている。これらの試みは多くの困難に直面
してきた。例えば： アメリカンオプテイカルコーポレーシヨン（Ａｍｅｒｉ
ｃａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に
より１９７６年６月２２日に出願された仏国特許出願第
７６．１８８９１号（特開昭５２−１１０４９号公報）
に示されるような、偏光方向を変形することなく偏光フ
イルムを光学物質に結合させることの複雑性； このようにして得られた組立品の重量が、例えば眼鏡に
使用される従来のレンズ（１０〜２５グラム）とは相容
れないこと；および その複雑性のため製品が非常に高価になることが問題で
あった。
これらの理由のため、これらの製品は眼鏡の製造のよう
な「一般大衆」向けの使用に用いられることは多くな
い。
より新しくは、ポリビニルアセテートもしくはポリビニ
ルブチレートから成る偏光フイルムを無機眼鏡レンズの
凹面に結合させる試みが行なわれた。この試みも失敗に
終わつたが、その理由となった主要な３つの問題は： このようなフイルムの光学特性が非常に劣つているこ
と； フイルムを湿気から保護する必要があること；および フイルムに引つかき傷がつきやすいことである。
これらの欠陥にも関らず、この種の製品は「ポラロイド
（ＰＯＬＡＲＯＩＤ）」レンズという名で市販されてい
る。この製品では、偏光物質はセルロースの薄いフイル
ムの前後に積層化されたポリビニルフイルム中に包含さ
れ、メラミンの薄いストリップで保護される。
この種のすべての材料において、この種の製品を使用す
る際に大きな欠点となるのは従来の無機ガラス製品と比
較して引つかき傷を非常に受けやすいことである。
さらに、現在（もしくは以前から）市販されているすべ
ての製品は、思い通りになる無機ホトクロミック眼鏡
（すなわち光の状態により光学的透過が変化するもの）
を所有し、必要であれば偏光、着色および／もしくはフ
イルタリングをさせたいという現在の消費者の欲求を満
足するものではない。このような製品を完全に満足でき
るものとするためには、外形のデザインおよび曲率半径
に関していかなる限界も存在してはならず、全く無制限
に医療用、眼科用および保護用眼鏡製造上のすべての必
要性を満足しなければならない。
本発明の目的は前記の欠点が存在せず、前述の必要性を
満足する積層透明偏光ガラスを供給することである。
より詳細には、本発明は： 主として： (a)深さおよび幅が０．５μｍ未満である平行な微溝を
一表面に有する無機ガラスよりなる素地； (b)三原色に対応し、ネマチック状態を示す３種の有機
着色剤の混合物から成り、二色性が約10である偏光特性
を示すコーテイングであって、前記有機着色剤の粒子が
前記平行な微溝に整列するように前記素地の一表面に被
覆されており、前記有機着色剤の少なくとも一部は前記
コーティングの水溶性を減少させるように前記素地の一
表面内に拡散した金属スルホン酸塩を形成しているコー
ティング；および (c)前記コーティングに対して接着性があり前記コーテ
ィングに接着された熱可塑性ポリウレタン層および抗裂
傷性と自己瘉合性を有する熱硬化性ポリウレタン層から
成る連続した光学的に透明な複合フイルム； から成り、偏光度が約50〜約90％の範囲にあり、厚さ２
mmにおける光透過率が25〜45％の範囲にある積層透明偏
光ガラスに関する。
また本発明は： 主として： (a)無機ガラス素地表面に深さおよび幅が０．５μｍ未
満である平行な微溝を形成する工程； (b)前記表面を入念に洗浄した後に乾燥する工程； (c)三原色に対応し、ネマチック状態を示す３種の有機
着色剤から成る混合物を前記表面に被覆させて高い水溶
性を有し、二色性が約10である偏光特性を発現するコー
ティングを形成する工程； (d)酸性pHの無機塩類水溶液で前記コーティングを処理
して金属スルホン酸塩を形成することによって前記コー
ティングの水溶性を減少させる工程；および (e)前記コーティングに対して接着性のある熱可塑性ポ
リウレタン層および抗裂傷性と自己瘉合性のある熱硬化
性ポリウレタン層から成る連続した光学的に透明な複合
フイルムをまず穏やかな温度および圧力状態において、
しわを生ずることなく漸進的に伸張させ、前記コーティ
ングと接着させた後、温度および圧力状態を上昇させて
フイルムおよびコーティング間の機械的結合を強化し、
複合フイルムの橋かけ結合を完成する工程； から成ること特徴とする、このような積層透明偏光ガラ
スを得るための方法にも関する。
第１図に示すように、素地１を形成するものは、あらゆ
る組成および形状の無機もしくは有機ガラスとして良
い。とりわけ、ホトクロミツク特性を発現するガラス、
特に眼鏡ガラス用ブランク（矯正用、サングラス用、も
しくは保護用）とすることができる。
偏光コーテイングは様々な型のものとすることができ
る。適当な偏光コーテイングの１つの型は赤−青−黄三
原色に対応し、ネマチツク状態を示す３種の着色剤から
成る混合物より形成される。着色剤分子は、コートされ
る素地表面をブラツシングにより極わずかに平行摩耗さ
せて形成した予線を通して自然に基本素地上に配置され
る。このブラツシングにより、非常に浅く細い（０．５
μｍ未満）平行な微溝が形成される。得られたコーテイ
ングの示す二色性は約１０であり、またその水溶性は高
い。酸性pHの無機塩類水溶液を用いる表面安定化処理に
より、この水溶性を減少させることができる。特に適し
た有機着色剤は、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポー
ルのスリーエム（３Ｍ）社より「スリーエムベリライト
（３ＭＶｅｒｉ−Ｉｉｇｈｔ）２５」という品名で販売
されている。
この型の偏光コーテイングに関する技術も米国特許第
２，５４４，６５９号および２，４８１，８３０号中に
見出すことができる。
複合フイルム３は英国特許第１，５７６，３９４号に記
載されたフイルムから成ることが好ましい。
連続した複合フイルムの１面は熱可塑性ポリウレタン
層、もう一方の面は熱硬化性ポリウレタン層から成り、
前記熱可塑性ポリウレタンは偏光特性を示すコーテイン
グに接合されており、脂肪族ジイソシアン酸塩およびそ
れぞれ分子量が500〜4000である脂肪族二酸ポリエステ
ルジオールもしくはポリグリコールエーテルジオールに
より形成され、前記熱硬化性ポリウレタンは(a)エポキ
ー１，２プロパンに２，２−ビス（ヒドロキシメチル）
１−ブタノールを化合させて得た１０．５〜１２重量％
の遊離水酸基を含有するポリグリコールエーテル、およ
び(b)２１〜２２重量％のイソシアン酸塩官能基を含有
する１，６−ヘキサメチレンジイソシアナートビウレツ
トから成る生成物であり、前記ビウレツト重量は前記ポ
リグリコールエーテル重量の０．９〜１．１倍であり、
熱可塑性ポリウレタンの厚さは約０．０１〜０．８mmの
範囲にあり、熱硬化性ポリウレタンの厚さは約０．２〜
０．８mmの範囲にある。
複合フイルム３の偏光コーテイング２上への接着は以下
に詳述するような熱および圧力の適用により行なわれ
る。
３層１−２−３を有する積層透明ガラスが一度完成する
と、必要と考えられるあらゆる仕上げ工程を行なうこと
ができる。例えば、積層透明ガラスが眼鏡レンズ用ブラ
ンクである場合には「エツジング」と呼ばれる工程（ガ
ラスがその固定されるフレームの型に合うように輪郭を
仕上げること）を行なうことができる。
このエツジング工程には偏光コーテイング上に形成され
た薄皮層がガラスの縁の位置で切断される欠点があるた
め、水分が積層中に浸透し剥離を招く結果、偏光層の崩
壊をもたらす危険性のあることは、大気中の作用物に対
する耐性試験からも明らかである。この困難を克服する
ため、本発明においてはエツジング後にガラスの縁を重
合性樹脂コーテイングで保護することが望ましい。
本発明の積層ガラスの偏光効果は50〜98％の範囲にあ
り、２mmにおける光学透過率は25〜45％の範囲にあり、
これらの値は偏光分子の量、それらの構造およびそれら
の二色効果により変化する。これらの製品は眼鏡製造分
野において支配的なすべての水準を完全に満足する。
また、必要であれば本発明の積層ガラスは、本出願者に
より１９８１年１２月４日に出願された仏国特許出願第
８１．２２７１８号明細書（特開昭５８−１０４２８５
号公報）に記載された方法で着色することも可能であ
る。この方法によれば、新規で望ましい製品すなわち容
易に着色ができ紫外線の遮断が可能であり、いかなる制
限もなく最も多様な外形および曲率を有することができ
るホトクロミツク偏光ガラスを容易に製造することがで
きる。
最後に、本明細書は特に眼鏡製造用を目的とするガラス
に関して記載しているが、このガラスの応用はそれだけ
に限定されるものではない。実際に、例えば乗物（自動
車、船舶、トラツク）もしくは建物の窓、もしくは電子
計算器もしくは電子時計に使用される「液晶デイスプレ
イ」と呼ばれるデジタル表示板等、他の領域にも完全に
応用することができる。一般的に本発明は、入射光もし
くは反射光の偏光が使用者に快適もしくは技術的可能性
の増大をもたらし得る全領域において有効である。
以下の記述は添付の図面に関連し、非制限的な実施例と
して示されるものであり、この記述により本発明の実施
方法の理解が容易になるであろう。また、図面および本
文の双方に現れる特徴は当然ながら本発明の一部をなす
ものである。
第１図には本発明による積層偏光ガラス；より詳細には
必要とされる光学特性に従つて機械加工された眼鏡ガラ
ス用ブランクを示す。ガラスは、無機ガラス（ホトクロ
ミツク特性は有つても無くても良い）より成る素地１、
素地の凹面に被覆された偏光コーテイング２、および接
着性を有しコーテイング２に接着する熱可塑性ポリウレ
タン層４および抗裂傷性と自己瘉合性を有する熱硬化性
ポリウレタン層５から成る光学的に透明な連続複合フイ
ルム３から成る。
第２図には図１のブランクをエツジングし、必要とされ
る形状にした眼鏡ガラスレンズを示す。ガラスの縁には
重合性樹脂コーテイング６を形成し、水の浸透を防止す
る。
ホトクロミツク特性を有するガラス素地は本発明におけ
る好ましい実施例を構成する。
以下は本発明を示す非制限的な実施例である。
実施例 無機ホトクロミツクガラス素地上への偏光コーテイング
の付着は以下に示す８段階に従つて行なわれる： 段階１：表面の準備 この段階の目的は被膜される表面を極わずかにブラツシ
ングで摩耗させることによつて有機分子を予め定められ
た場所に配置させるようにすることである。このために
使用できるものは、例えばロータリーデイスク、好まし
くは研摩材を注入したポリエステルフオームであり、そ
の研摩材はジルコニア（ＺｒＯ２）型の酸化物である
か、好ましくは、水中で懸濁させたアルミナ（Al2O3）
である。デイスクの端を表面に当て、後者に平行な微溝
が形成されるようにする。この工程の継続時間は、例え
ば約３〜３０秒であり、被膜される表面の硬さによつて
変化する。通常、無機ガラスの場合には１０秒で足りる
であろう。
段階２：表面の第１洗浄 この工程の目的は前段階で使用した有機酸化物残留物を
表面から除去することである。
この工程は、例えば、研摩材を含んだ懸濁液の代りに環
境温度の天然水を用いること以外は前段階で使用したも
のと同様な装置を用いて行なうことができる。この工程
の持続時間は、例えば約１０〜３０秒である。
段階３：表面の第２洗浄 この工程の目的は被膜される表面を化学的に処理しし、
その清浄度を高めることである。この工程においては、
好ましくは素地を（例えば５００rpmで）水平回転運動
させ、抵抗率が約１０〜１７オームcmである脱イオン水
を噴霧するが、脱イオン水には素地に応じて小量の表面
活性剤（例えば１容量％のアルコール）を加えることも
できる。この工程の持続時間は例えば５〜１０秒程度で
ある。
段階４：表面の乾燥 予め極めて清浄に水洗した素地の表面を、例えば、７５
ワットのＩ．Ｒ．ランプの下で素地を回転させながら数
秒（例えば５〜１０秒）間照射を行なうことにより乾燥
する。
段階５：素地の安定化 この工程では被膜される素地を、３０℃±１℃および湿
度５０％±５％である室中に約１分３０秒保持し、温度
および湿度に対して安定化させる。同じ試験室は次の段
階においても用いられる。
段階６：偏光コーテイング被覆 この段階ではアゾを基本とする３種の着色剤（青−赤−
黄）の混合物の水溶液から成る「ネマチツク」型の有機
分子が被覆され配置される。３種の着色剤（スリーエム
社より「スリーエムベリライト２５」という商品名で市
販されている）の割合は最大の偏光効果を得るように決
定されるが、この効果は極めて厳密な温度および湿度範
囲（３０゜±１℃および相対湿度５０±５％）における
長形の結晶の形成に関連する。得られたコーテイングは
薄灰色である。通常、弱アルカリ性の湿潤剤を着色剤混
合物に結合させ、有機分子の凝集形成を促進する。推薦
される湿潤剤の濃度は数パーセント程度であり、好まし
くは１〜２容量％である。
この段階では直径が５０〜８０mmの範囲にある素地に対
して約１．５〜５mlの割合で有機分子溶液を噴霧する。
素地は例えば1000rpmで、例えば３０〜４５秒間水平回
転させることにより有機分子を予めブラッシングにより
形成された予線に従つて配置させ、遠心により最初の溶
液の溶媒を蒸発させる。得られた被膜の二色性は約１０
であり、また水溶性が高い。有機分子溶液の量および遠
心速度により、素地の偏光度は約５０％〜９０％の範
囲、５５０nmにおける光学透過率は２５％〜４５％の範
囲となる。
段階７：表面の安定化処理 この工程の目的は前に形成された偏光コーテイングの水
溶性を減少させることである。このため、素地は酸性pH
（例えば３．２）の無機塩類水溶液に１０秒間浸漬され
る。通常用いられる無機塩類は鉄およびカルシウム塩類
より成る混合物の水溶液である。この工程により、表面
中にイオン拡散が生じ、有機着色剤分子との反応によっ
て、水に不溶である金属スルホン酸塩が形成される。他
の使用できる塩類は前述の米国特許に記載されている。
段階８：表面の最終水洗 この工程では、得られた製品を環境温度において天然水
中に完全に浸漬することにより洗浄する。
製造されたレンズには偏光性があり、表面処理は偏光コ
ーテイング表面に水に対する無感応特性を付与するもの
である。
複合ポリウレタンフイルムの接着は前述の英国特許に記
載された方法で行なうことができるが、好ましくは本出
願者により「積層眼科ガラスその製造法」の名称で１９
８１年１０月５日に出願された仏国特許出願第８１．１
８６７８号明細書（特開昭５８−９０９２５号公報）に
記載された方法に従い、ただしガラスレンズの洗浄工程
を除いて製造される。要約すれば、この工程は、複合フ
イルムの熱可塑性ポリウレタン面を、素地に装着された
偏光コーテイングに接触させ、環境温度もしくは適度に
上昇させた温度（例えば40゜〜80℃）および適度に上昇
させた圧力（例えば３〜５パール）において複合フイル
ムを前記コーテイングにプレスし、しわを生ずることな
くコーテイング上にフイルムが均質かつ漸進的に流動も
しくは展着および接着するようにした後、得られた積層
を高温および高圧（例えば75゜〜150℃および５〜２５
パール）において十分な長さの時間（例えば０．５〜４
時間）保持し、複合フイルムおよび偏光コーテイング間
の機械的結合を強化し、気体の混入を防ぐことから成
る。
必要であれば、得られたガラスレンズブランクをエツジ
ングすることもできる。このエツジングはブランクを予
め110±１０℃で約３０分加熱しして偏光コーテイング
の複合フイルムに対する接着性を一時的に高めてから行
なう。
エツジング後、そのまま重合可能な有機樹脂薄層をガラ
スレンズの縁に接着させ、予想される水の浸入から偏光
コーテイングを物理的に保護する。例えば、フランスに
おいてサンリスのフラメ（ＦＲＡＭＥＴ）社が市販する
ロクタイト（ＬＯＣＴＩＴＥ ）樹脂等、紫外線により
重合可能な樹脂を使用することができる。1500ワットの
キセノン紫外ランプで５秒間処理すれば、この樹脂は十
分に硬化する。
樹脂による保護コーテイングは厚さが百分の数ミリメー
トルとなるよう重合化され、好ましくは透明かつ無色で
ある。そして、得られた完成品ガラスは、いかなる劣化
の恐れもなく眼鏡に装着することができる。これは耐候
試験室で、２５２時間以上、５０℃および相対温度９８
％に保持した後、水中に長期（数週間）浸漬した試験か
らも明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による積層ガラスの断面図、第２図は本
発明による眼鏡ガラスレンズの縁を重合樹脂コーテイン
グで保護した状態を示す図である。 １……素地 ２……偏光コーティング ３……連続複合フィルム ４……熱可塑性ポリウレタン層 ５……熱硬化性ポリウレタン層 ６……樹脂コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−108458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82433（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】主として： (a)深さおよび幅が０．５μｍ未満である平行な微溝を
    一表面に有する無機ガラスよりなる素地； (b)三原色に対応し、ネマチック状態を示す３種の有機
    着色剤の混合物から成り、二色性が約１０である偏光特
    性を示すコーティングであって、前記有機着色剤の粒子
    が前記平行な微溝に整列するように前記素地の一表面に
    被覆されており、前記有機着色剤の少なくとも一部は前
    記コーティングの水溶性を減少させるように前記素地の
    一表面内に拡散した金属スルホン酸塩を形成しているコ
    ーティング；および (c)前記コーティングに対して接着性があり前記コーテ
    ィングに接着された熱可塑性ポリウレタン層および抗裂
    傷性と自己瘉合性を有する熱硬化性ポリウレタン層から
    成る連続した光学的に透明な複合フイルム； から成り、偏光度が約５０〜約９０％の範囲にあり、厚
    さ２ｍｍにおける光透過率が25〜45％の範囲にある積層
    透明偏光ガラス製品。
  2. 【請求項２】前記素地がホトクロミック特性を発現する
    無機ガラスから成ることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載のガラス製品。
  3. 【請求項３】前記ガラス製品がエッジング工程を経る眼
    鏡レンズ用ブランクとして使用されるものであり、前記
    ブランクの縁に重合性樹脂コーティングが形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガラス
    製品。
  4. 【請求項４】前記熱可塑性ポリウレタン層が脂肪族ジイ
    ソシアン酸塩およびそれぞれ分子量が500〜4000である
    脂肪族二酸ポリエステルジオールもしくはポリグリコー
    ルエーテルジオールにより形成され、前記熱硬化性ポリ
    ウレタンが(a)エポキシ−１，２プロパンに２，２−ビ
    ス（ヒドロキシメチル）１−ブタノールを化合させて得
    た10.5〜12重量％の遊離水酸基を含有するポリグリコー
    ルエーテルおよび(b)21〜22重量％のイソシアン酸塩官
    能基を含有する１，６−ヘキサメチレンジシアナートビ
    ウレットから成る生成物であり、前記ビウレット重量が
    前記ポリグリコールエーテル重量の0.9〜1.1倍であり、
    熱可塑性ポリウレタン層の厚さが約0.01〜0.8mmの範囲
    にあり、熱硬化性ポリウレタン層の厚さが約0.2〜0.8mm
    の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のガラス製品。
  5. 【請求項５】主として： (a)無機ガラス素地表面に深さおよび幅が０．５μｍ未
    満である平行な微溝を形成する工程； (b)前記表面を入念に洗浄した後に乾燥する工程； (c)三原色に対応し、ネマチック状態を示す３種の有機
    着色剤から成る混合物を前記表面に被覆させて高い水溶
    性を有し、二色性が約10である偏光特性を発現するコー
    ティングを形成する工程； (d)酸性pHの無機塩類水溶液で前記コーティングを処理
    して金属スルホン酸塩を形成することによって前記コー
    ティングの水溶性を減少させる工程；および (e)前記コーティングに対して接着性のある熱可塑性ポ
    リウレタン層および抗裂傷性と自己瘉合性のある熱硬化
    性ポリウレタン層から成る連続した光学的に透明な複合
    フイルムをまず穏やかな温度および圧力状態において、
    しわを生ずることなく漸進的に伸張させ、前記コーティ
    ングと接着させた後、温度および圧力状態を上昇させて
    フイルムおよびコーティング間の機械的結合を強化し、
    複合フイルムの橋かけ結合を完成する工程； から成る偏光度が約50〜約90％の範囲にあり、厚さ２mm
    における光透過率が25〜45％の範囲にある積層透明偏光
    ガラス製品の製造法。
  6. 【請求項６】前記平行な微溝が、前記素地を非常に穏や
    かに摩耗することにより形成されることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項記載の方法。
  7. 【請求項７】前記コーティングの水溶性を減少させる前
    記処理が、前記コーティングを酸性pHの無機塩類溶液に
    浸漬することから成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第５項記載の方法。
  8. 【請求項８】前記熱可塑性ポリウレタン層が脂肪族ジイ
    ソシアン塩およびそれぞれ分子量が500〜4000である脂
    肪族二酸ポリエステルジオールもしくはポリグリコール
    エーテルジオールにより形成され、前記熱硬化性ポリウ
    レタンが(a)エポキシ−１，２プロパンに２，２−ビス
    （ヒドロキシメチル）１−ブタノールを化合させて得た
    10.5〜12重量％の遊離水酸基を含有するポリグリコール
    エーテルおよび(b)21〜22重量％のシアン酸塩官能基を
    含有する１，６−ヘキサメチレンジイソシアナートビウ
    レットから成る生成物であり、前記ビウレット重量が前
    記ポリグリコールエーテル重量の0.9〜1.1倍であり、熱
    可塑性ポリウレタン層の厚さが約0.01〜0.8mmの範囲に
    あり、熱硬化性ポリウレタン層の厚さが約0.2〜0.8mmの
    範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
    の方法。
  9. 【請求項９】前記積層透明偏光ガラス製品がエッジング
    工程を経る眼鏡レンズ用ブランクであり、重合性樹脂コ
    ーティングを付着させることによりその縁が保護される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。
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