JPS62295168A - 機器制御装置 - Google Patents

機器制御装置

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JPS62295168A
JPS62295168A JP61138859A JP13885986A JPS62295168A JP S62295168 A JPS62295168 A JP S62295168A JP 61138859 A JP61138859 A JP 61138859A JP 13885986 A JP13885986 A JP 13885986A JP S62295168 A JPS62295168 A JP S62295168A
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JP
Japan
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cpu
cop
control
task
cops
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JP61138859A
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English (en)
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Masao Hosaka
昌雄 保坂
Hisashi Sakamaki
久 酒巻
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/50Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G21/00Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge
    • G03G21/14Electronic sequencing control
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔技術分野〕 本発明は複数の負荷を有する機器を制御する機器制御装
置に関する。
〔従来技術〕
マイクロコンピュータの機器への応用が一般化した現在
、機器の性能の向上は顕著である。この傾向はさらに増
大して行(ものと思われる。これは半導体技術とこれら
の≠ツブの低コスト化にある。製品の機能の向上と伴に
マイクロコンピュータの使用個数も多(なり、そのソフ
トウェアのプログラム容量も年々飛躍的に増大している
。製品の開発工数はソフトウェアが大部分を占めるに至
っている。製品の開発期間をまさにソフトウェアによっ
て圧迫されているのが現状である。まさにソフトウェア
フライシスと言われる所以がここにある。チップそのも
のの価格は極めて低価格であるから付加価値を向上させ
るために使用個数を増やして行(傾向にある。ハードウ
ェアは極めてシンプルになり、機能は向上して行くがハ
ードウェアにソフトウェアが追いつかない。さらに設計
変更を行なおうとするとプログラムの根本から全て変え
なくてはならない。コンビュータシーケンスとは外から
見るときわめてフレキシビリティに富んだ装置をユーザ
に提供して(れるが、そのソフトウェアの設計は非常に
困難である。そこで、オペレーション・システム(以下
O8)が市販され、これを使用してシステムを構成する
例も増えている。しかし大がかりな装置は別にして、ス
タンドアロンのOA機器は市販のリアルタイムO8を使
用する程装置も大きくないし、これらはプログラム容量
的にも不能率である。そこで、従来のマイコンアーキテ
クチャ−を根本から見直し、タスクの並列処理と、リア
ルタイム処理可能なアーキテクチャ−を提案し、並列処
理を管理するためのメインCPUに簡単なO8(シリコ
ンO8)を付加すればプログラムの構成、変更も容易に
なり、かつ1度作ったプログラムを再度使用出来、この
ようなソフトウェア資源のリサイクルが可能になる。製
品の商品寿命は年々短くなり、開発期間の余裕が十分で
ないのにも拘らず、従来1度作ったソフトウェア(アプ
リケーションプログラム)は次の開発機種には全く使わ
れていなかった。
それは、従来のマイクロコンピュータのアーキテクチャ
−がその様な構造になっていたからである。第8図は複
写機等のメカトロニクスを制御する制御装置の従来のコ
ントロールシステムのハード構成を示す。図においてM
CI NMC4の44のワンチップマイコンによる構成
で、マイコンは8ビツトの日本電気製μmC0M87A
Dが良く使用されている。各種の入出力装置(以下l1
0)を始め、4にバイトのROMX128バイトのRA
Mがオレチップされている。コストパフォーマンスがい
いのでこのチップを使用する傾向が強い。
MCl−MC4は機器の内部のコントロールを行い、シ
リアルI10 (S110)は外部にも拡張されており
、外部に機器を増設する場合このパスラインを介して機
器と通信する事が出来る。複写機でたとえるなら、本体
以外にオプションで付属するソーター、コレ−ター(ペ
ージそろい桁)、ADF (自動原稿送り機)料金カウ
ンターがこれに当るら図における構成においてMCIは
ホストプロセッサで機器のシーケンスコントロールを主
に行う。これはタイミングパルスをMCIのカウンタに
入力してこれを順次カウントして、ROMに書かれた数
値と比較しながらシーケンスを進めて行(。シーケンス
のコトロールに必要なソレノイド、クラッチ、モータ等
のアクチェータをセット、リセットして行く、又センサ
ー検出スイッチ等の信号もへカされ順序動作を行う。
MC2は主にパルスモータ−、サーボモーターの制御を
行う。複数機の場合パルスモータ−は2〜3ケ使用する
場合があるが、レンズ移動、紙の給紙、原稿台移動等に
適用し、サーボモーターは感光体ドラム、光学系スキャ
ナーに使用される。MC3はアナログ入出力のコントロ
ールを行うプロセッサで温度、光量、湿度、表面電位が
これに当る。さらに機器全体の診断も行う。これらの信
号入力はアナログで入力されるためチップ上にあるA/
Dコンバーターでディジタル入力される。
MC4は表示板のコントロールを主に行うもので、表示
素子の制御、LED、LCD、ケイ光表示管の点灯制御
を行う。さらにキースイッチからの入力を制御する。
このようなマルチプロセッサシステムはワンチップマイ
コンを使用した時コストバフーマンスが高いのが特徴で
あるがチップ相互間のプロトコル、通信用ソフトウェア
が複雑になるのが欠点である。それにこれらオンチップ
化されているS Iloはスピードが必ずしも早(ない
ためアイドリングタイムが多いためマイコン相互の連絡
がうまくいかない場合がある。何故ならば、各チップの
S Iloはホストのマイコンより指定されたスレイブ
のマイコンにデータを送ろうとした場合ホストに接続さ
れている全てのスレイブのプロセッサは割り込みが入り
、自分のアドレスが認知されるまで、−斉に仕事を止め
て、自分のアドレスかどうかの照合を行う。この時自分
へのデータの送りである事が確認されれば、データの受
入れ体制に入りデータを受は取る。勿論CPUはこの間
他の仕事を一切する事は出来ない。ホストのCPUも同
様である。通常スレイブのCPUが例えば精度を必要と
するようなサーボの制御を行っていた場合緊急の信号以
外はホストのCPUに送らないようにBUSY信号を発
して、データの受取りを拒否する。
この様に従来の機器の制御装置は各機種毎にプログラム
を開発しなければならず、機器に高度な処理を行わせる
為にはプログラムが複雑にならざるを得なかった。又、
複数のプロセッサを用いた場合にはアイドリングタイム
が増加し、効率的制御が困難であった。
〔目的〕
本発明は上述の如き従来技術の欠点に鑑み、プログラム
作成を容易にすると共に、プログラムの再利用を可能と
し、複数の処理を並列に行うことが可能な機器制御装置
の提供を目的としている。
〔実施例〕
(基本概念) 第1図に本実施例の制御装置の概念図を示しである。頂
点レイヤー1にCPUがある。これは全体を統括する管
理用のCPU (モニタ制御部)で、特に通常はアプリ
ケーションとしてのタスクの実行は行わない。主な仕事
はコープロセツサ(制御実行部以下COPという)の監
視及び管理下、O8の実行管理を行う。又求めに応じて
COPでは出来ないような処理速度の速い演算とか、C
OPが処理で多忙な時、その処理を助けるために実行の
手助けを行う、レイヤー2は複数のCOPである。これ
はCOP複数チャンネルのレイヤーで、複写機の例をと
ると10チヤンネル用意しである。この602群はCP
Uの管理のもとに所定のタスクの実行を行う。各タスク
に対して各COPは対応させて固定させておいても良い
が、CPUの管理のもとに次々に発生するタスクにフレ
キシビリティに対応させている。レイヤー3は、CPU
5COP及び外部I10メモリとの連絡用のRAMとバ
スである。Sバスは通常のシステムバスで通常のマイク
ロプロセッサにあるようにメモリ、I10用のアドレス
、データバスラインである。■バスはCPUと直接接続
されICE (エミュレータ)用の特別なバスである。
I10バスの0バスは後で述べるが、I10ポート拡張
用の専用バスで、これはCPUに管理されたCoPが特
定のレジスターと専用にインタフェースする事が出来る
。μmLANは一定のプロトコルでデータのやりとりを
行うシリアル通信ラインである。D P RA M(デ
ュアルポートRAM)は主にCPUとcopとのデータ
の交換用に用いられる。COPは緊急の場合、CPUに
割り込みをかけて呼出し、データを取りにこさせても良
いがプログラム(O8)によって定期的にRAM領域を
サーチしてデータのチェックを行っても良い。RAMは
通常のスクラッチパッドメモリでC0P1CPUともア
クセス可能である。レイヤー4は、メカトロニクス制御
に必要な周辺110装置で、PWMはパルス巾変調器、
AD/Cはアナログディジタル(A/D)コンバータで
ある。PCはサーボモーター用フェイスコンパレータで
プログラマブルな周波数のPLLに対応出来、可変速度
のPLL制御のDCモーターなどに使用する事が出来る
。このフェイスコンパレータのリファレンス信号は、内
部の16ビツト・タイマ/カウンターから供給させる。
タイマ/カウンターはこれは先に述べたPLLリファレ
ンス信号の発生、形波の発生、ワンショットパルスの発
生を行うタイマと、外部パルス入力のカウンターと備え
ている。外部トリガー人力はゼロクロスパルスのブチフ
タ−、外部パルス入力によるカウンターのスタート、A
/D変換器のスタート等の信号を入力する。このレイヤ
ー4の周辺I10装置はCOPと組み合せて有機的にメ
カトロニクスの制御を行う事が出来る。第2図はCPU
5COP及びタスクの関係を示した図でシリコンO8の
ちとに602群によってタスク1〜10の制御を行う図
を示した。第2図はタスクと特定のCOPとの対応はな
く、CPUの構成のもとにC’OPがいづれのタスク共
フレキシブルに対応する図を示した。
第3図は本実施例の制御装置のブロック構成図を示し外
部との関係栃示した。制御装置100内の各構成部品は
同一の半導体基板上に構成される。図においてIBUS
はCPUより直接接続されたI’CE(インサーキット
エミュレータ−)用の専用バスでシステムのデパック時
に用いられる。CPUはシリコンモニターとしてのO8
に特化した仕事を主に行うから、ACC(アキュームレ
ータ)各レジスタの内容をリアルタイムでIBUSを通
して外部に出力する事が可能である。本システムにおい
て実際のタスクはCOPが行うからCPUはO8の仕事
だけでは十分な余裕をもっているから従来のICEと異
なりリアルタイムのエミュレーションが可能である。S
バスは従来のシステムバスと何ら変りがないが、CPU
の他にCOPもアクセス出来る所に特徴がある。CPU
とCOPは見かけ上全く独立して動作を行う別個のCP
Uであるが実際にはバスをタイムシェアリングによって
用いる。その関係を第4図に示す。バスをCPUとCO
Pが交互に使うタイムチャートの模式を示しである。実
際にはCPUの空きサイクルにCOPのサイクルを入れ
てしまうわけで、従ってCOPはその命令はCPUに比
し比較的単純な命令群を揃えである。先にも述べた様に
、複雑な演算(乗除算)を伴う命令はCPUに実行させ
るのはこの意味が含まれている。第5図はC0PIOチ
ヤンネルの実行順序を示したもので、交互にバスを使用
する様式を示した。COPはCPUに比し、このように
交互にバスをシェアして行くからCOPの数を増やす程
、その実行速度は遅くなる。従って速い実行速度を必要
とする時にはそのタスクの処理の時だけ例えば、cop
oとCOP 1の2チヤンネルのみを使用して、差しつ
かえない時間だけあとのCOPは休止しておけば良い。
どのCoPを動作させるかはCPUが管理してその外部
の負荷の処理状態に応じて起動をかけて行く。第、3図
のブロック図にもどる。0BUSはIloの拡張素子専
用のバスでCOPと直接接続されている。従ってタスク
の編制に応じてCOPは独自にI10素子を動作させる
事が出来る。CoPに入力されているPcLKnは例え
ば4チヤンネルのクロックが入力され、これはCoPに
それぞれ付属しているカウンターに入力される。
このパルスをカウントしてシーケンスのタイミング、外
部装置のコントロールに使用される。μmL A Nは
シリアルラインで、これは一定のプロトコルをシステム
で決定し例えばCOPのどれかを割り当て、この管理を
行えば良い。BGはボーレートジェネレータで16ビツ
トのタイマーがあり、このタイマーレジスタの値を設定
する事によって種々のボーレートを生成する事が出来る
。これらのボーレート生成の管理は特定のCOPが行え
ば良い。
INT O〜2は3チヤンネルの外部割り込み入力でC
PUに接続されている。これらはプライオリティがあり
O→2に従って高くなっている。
μmCANに接続されているMCUOIは他のマイクロ
コントローラでシリアルI10で同期をとっている。
(メモリマツプ) 第6図はコントローラ内部のメモリマツプでCPUとc
op o〜nチャンネルとのアドレスの関係を示してい
る。この関係について説明しよう。各COPはCPUと
同様に独立したプロセッサ群でそれぞれ各COPがアク
セスできる第6図(a)に示す「ローカルスペース」と
、全てのCOPがアクセスできる第6図(b)、 (C
)の共通スペースが存在する。ローカルスペースには、
各CoPのプログラム・カウンタ、各種フラグ、16ビ
ツト・カウンタなどが割り当てられている。ローカルス
ペースは内部RA Mに割り当てられており、第6図(
b)、 (C)の共通スペースにはオンチップのペリフ
ェラルのレジスタ類、RAM及び外部I10スペースが
割り当てられている。外部I10アスペース(I10バ
ンク0〜3)は物理的に外部拡張ポートバスに接続され
ており、ここをアクセスすると外部I10ポートに接続
されたIloとのデータアクセスが出来る。CPUも「
ウィンド」(図−7参照)を通してここをアクセスする
事が出来る。CPUは各COPのローカルスペース及び
第6図(b)のメモリ空間を含めて全てアクセスできる
つまり、アクセス可能範囲はCOPからは自分自身のロ
ーカルスペース及び共通スペースにアクセス出来、CP
Uは全チャンネルのローカルスペース及び共通スペース
にアクセスできる。
CPU、COPともいづれのスペースにもアクセス出来
るのが特徴であり、ローカルスペースは各COP専有の
スペースである。外部I10スペースはCPUはウィン
ドというレジスタを通してアクセスするがCOPは直接
ここにアクセス出来、Iloへの入出力はここへのリー
ド、ライト命令で済ます事ができる。
第7図はCPUとCOPのコミュニケーションの関係を
示す図である。DPRAM (デュアルポートRAM)
上に割り付られた内部データRAMとCOPからCPU
へはその他に割り込みによって行う事が出来る。外部I
10スペースに関しては先にも述べたようにCPUはウ
ィンドというレジスタを介してアクセスする事が可能で
COPは直接アクセスする事が出来る。その他に第6図
に示したメモリマツプ中にある共通スペース中のレジス
タを監視する事によってCOPの動きを知る事が出来る
。又COPはCOPのプログラムに従ってCPUに割り
込みを要求し、状態の変化をCPUに知らせる。ここで
の特徴はCPUもCOPも独立した別個のプロセッサで
あり互いに非同期に動作し、同一のメモリにアクセス出
来る点である。メモリ共有型マルチプロセッサシステム
で問題になる同一番地へ両プロセッサが同時にデータを
書き込む可能性があるが、第4図、第5図で説明したよ
うにバードウエマにおいて、このような衝突は回避して
いる。
以上説明したような新しい提案のリアルタイムマルチタ
スク処理用プロセッサを用いて機器の制御方式について
以下説明を行おう。
(制御ブロック) 第9図に本実施例の制御装置による制御ブロック図を示
した。マルチプロセッサの弊害を排除した構成が完成さ
れている。
第9図の制御装置100は第1図、第3図に示したアー
キテクチャ−そのものである。サーボモータのコントロ
ール、パルスモータ、ランプの調光、温度制御、電位制
御は先に述べたインテリジエンシーI10によって制御
される。このタスクはCPUによって割り付けられたC
oPによって実行される。
先に述べた様に0バスにはシーケンスコントロール用の
各種のアクチェーターが接続され負荷のセットリセット
を行っている。
又表示キー人力もOバスによって接続されている。これ
は同様に特定のCOPによって管理されている。
第10図はCPUによる各タスクの管理を示した図でC
PUはタスクに対してCOPの割り付けを行う。図にお
いてタスク0とcopoと対応しているが実際にはタス
クの発生毎に空いているCOPを順次CPU (モニタ
部)が割り付けて行けば良い。
イベントの発生をCPUが検知したら、新タスクを7編
制して休んでいるCOPを呼び出してCOPに起動をか
ける。又、所定のタスクが終了すれば、実行担当してい
るCoPに停止を命じてタスクから解除してそのCOP
を休止させておけば良い。このようにタスクの発生毎に
COPの割り付け、起動、停止をその状態に応じてCP
Uが行う。
(CPUの動作フローチャート) 第11図はCPUがモニターとして動作するゼネラルフ
ローを示した、このフローに従って説明する。
5TEP−1101CPUは各レジスタ、RAM、CO
Pの初期化を行う。
5TEP−1102イベントのチェックを行う。このイ
ベントは例えばシーケンス の場合、どこからスタートする か、何を実行するかをレジスタ、 キー人力の内容によってCPUが 判断する。
5TEP−1103イベントに従って必要なタスクを編
制する。
5TEP−1104タスクに対応するcopに起動をか
ける。
5TEP−1105起動をかけられたcOPが所定のタ
スクを実行する。
5TEP−1106新たなるイベント(これは外部から
のキー人力又はタイミング パルスを読み込んで所定の値に 達した時、順序動作によって発 生するタスクも含まれる。)の発 生をモニタCPUはチェックする。
5TEP−1107新タスクの発生があったがどうかテ
ストする。これは5TEP−1106でイベントの発生
によって新た なるタスクが必要か否かの判定 を行う。
5TEP−1108新タスクの編制をCPUが行う。
5TEP−1109タスクに対応するcopの割り付け
を行う。
5TEP−1110COPに起動をかける。
5TEP−1111COPは実行し所定の処理をくり返
し実行を行う。
5TEP−1112新たなるイベントのテストを行う。
5TEP−1113全ての制御が終了したかどうかチェ
ックする。
5TEP−1114制御の中断が要求されたか否かのテ
ストを行う。
5TEP−1115何か異常事態が発生したか否かのテ
ストを行う。
5TEP−1116新たなる処理タスクが必要かどうか
のテストを行う。
5TEP−1117全ての制御が終了したからCPUは
copに停止を命じる。
5TEP−1118この間にイベント待ちを行い、イベ
ントが発生すれば所定の 処理の実行を行う。
5TEP−1119パワーがOFFされれば全ての動作
は終了する。
5TEP−1120COPからCPUヘタスクの移管が
行われるか否かのチェックを 行う。これはCoPでは処理出来 ないスピードの早い演算とか複 雑な処理をCPtJにまかせる時、 COPからCPUへ要求を出す。
5TEP−1121CPUへの移管が必要ないからモニ
タ内のレジスタ類のチェック を行いCOPの動作内容の監視を 行う。
5TEP−1122COPからCPUへ演算の移管が行
われ、CPUは要求に応じて 演算の実行を行う。
5TEP−1123新たなるイベントの発生によて特定
のタスクの実行を行う。
従って現に動作しているCQPの 動作を変えれば良いものと、新 たに他のCOPに起動をかける場 合がある。この場合は何らかの 理由で外部、内部より現実行中 の処理の中断が発生したから中 断のための処理を行う事になる。
5TEP−1124中断の原因を調べるための診断を行
う。
5TEP−1125この中断のサインの消えるまで処理
タスクを実行する。イベン トが発生すれば5TEP−1102 ヘジヤンプして新たなタスクの 実行を行う。
5TEP−1126異常が発生した時のタスクで異常処
理を行う。異常の程度に応 じてパワーを切断するとか、モー タを停止するとか異常処理のタ スフの実行を行う。場合によっ ては5TEP−1126の中で新た なるタスクを発生させ、別のCOP に起動をかける場合もある。
5TPE−1127異常状態が解除されたか否かのテス
トを行い解除されていれば 5TEP−1102ヘジヤンブして 新たなるタスクの編制を行う。
(まとめ) 以上説明したように本実施例の制御装置はワンチップの
中にプロセッサを複数搭載して、CPUはこれらコープ
ロセツサCOPのタスク実行の管理、イベントの発生に
よってタスクの編制とCOPの割り付けを行い、かつC
OPの実行を監視しCOPの求めに応じて複雑な演算処
理の実行を行う。CPUはこれらの管理を行うためのモ
ニタとしての機能を有する事を特徴とする。
〔効果〕
かかる構成により、複数のタスクを並列に処理すること
が可能となる。
又、プログラムを各タスク毎に作成すればよいので、プ
ログラムを再利用することが可能となる。
又、モニタ部のプログラム作成が容易となる。
更に、モニタ部に複雑な演算処理を実行させることによ
り各制御実行部がタスク処理に専念でき、高速処理が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の制御装置のアーキテクチャ−を示す
概念図、第2図はCPU1COP及びタスクの関係を示
す図、第3図は本実施例の制御ブロック図、第4図はC
PUとCOPのバスの使用関係を示すタイミング図、第
5図はCOPの動作順序を示す図、第6図はメモリマツ
ピングを示す図、第7図はCOPとCPUのインタフェ
ースを示す図、第8図は従来の制御ブロック図、第9図
は本実施例の制御ブロック図、第10図はCPUによる
タスクの編制と制御実行部の関係を示す図、第11図(
a)〜(f)はCPUのゼネラルフローチャートを示す
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の負荷を有する機器を制御する制御装置にお
    いて、複数の処理を並列に実行するための複数の制御実
    行部、前記複数の制御実行部の処理動作を監視するモニ
    タ部、前記複数の負荷の動作制御情報を出力する出力部
    、前記制御実行部の処理に必要な外部データを入力する
    入力部より成り、前記モニタ部は前記入力部から入力デ
    ータに基づいて前記複数の制御実行部に処理を割当てる
    ことを特徴とする機器制御装置。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、前記複数の制御
    実行部、モニタ部、出力部、及び入力部が一つの半導体
    基板上に形成さていることを特徴とする機器制御装置。
JP61138859A 1986-06-13 1986-06-13 機器制御装置 Pending JPS62295168A (ja)

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US08/400,483 US5553288A (en) 1986-06-13 1995-03-08 Control device for image forming apparatus

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