KR101198647B1 - 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치 - Google Patents

강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치는 유입되는 우수가 와류를 형성하여 우수 중의 조대입자가 비중의 차이에 의해 분리될 수 있도록 나선형으로 볼텍스 배플(Vortex Baffle)로 형성된 유입부를 구비하는 제1 여과조; 상기 제1 여과조 내에 상기 유입부와 연결되도록 배치되고, 상기 유입부를 통해 유입된 우수 중의 잔존 조대입자를 제거하는 스크린; 상기 제1 여과조와의 연통을 위한 유로홀이 하부에 형성된 분리벽을 통해 상기 제1 여과조와 분리되고, 최종 처리수를 외부로 유출하는 유출부를 구비하는 제2 여과조; 및 상기 스크린의 하부로 배출된 처리수가 상기 유로홀을 통해 상기 제2 여과조로 흘러 들어가면, 상기 처리수 중의 미세입자를 제거하여 상기 최종 처리수를 배출하는 카트리지 필터를 포함한다.

Description

강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치{SWIRL FILTER DEVICE FOR TREATMENT OF URBAN STORM RUNOFF AND MICROPARTICLES}
본 발명의 실시예들은 강우 유출수 중의 조대입자 및 미세입자 물질을 여과 처리하기 위한 스월 필터 장치에 관한 것이다.
비점오염원 중에서 특히 도로 유출수는 유기물질, 부유물질, 자동차 배기가스 침착물질, 타이어 마모물질, 기름, 윤활유, 방향족 탄화수소화합물질, 중금속 등 각종 다량의 유해물질을 함유하고 있다. 도로 유출수는 배출 지점에 고사하거나 주변 토양이 검은색으로 오염되는 것은 이와 같은 도로 유출수 유해 성분에 기인한 경우가 대부분이다.
대부분의 도로는 아스팔트나 콘크리트와 같은 불투수성 재질로 되어 있으므로 소규모 강우에도 초기 유출(frist flush)이 강하게 발생하고 유출되는 오염물질 농도 또한 높다. 이러한 이유로 일정 규모 이상의 도시나 산업 단지에서는 강우 유출수에 섞여 배출되는 비점오염원에 의한 수질오염을 방지하기 위한 비점오염원 저감 시설의 설치가 의무적으로 실시되고 있는 실정이다.
또한, 도로 유출수에는 미세입자 이외에도 낙엽, 비닐조각, 나무조각, 플라스틱류, 담배꽁초, 협잡물질들이 유입되어 도로 배수받이 유입부(drainage inlet) 막힘의 원인이 된다. 비점오염물질의 경우 초기 강우 시 우수와 함께 지표면 또는 지하수로 유입되므로 비점오염물질이 포함된 초기 우수를 필터링시켜 부유물질을 제거하는 것이 우선적으로 중요하다.
초기 우수에 포함되어 있는 부유물질, 즉 조대입자 및 미세입자들을 처리하기 위한 방안으로써 본 발명의 실시예들에서는 운전 및 유지관리비가 적게 소요되며, 스크린의 막힘을 최소화하고 조대입자는 물론 미세입자물질 제거에 효과적인 장치인 스월 필터(Swirl Filter)를 이용하여 강우 유출수 내 미세입자의 제거로 비점오염물질을 저감시키고자 한다. 이에 따라 강우 시 특히 초기 우수 시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 저감시키고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 초기 강우 시 대기 중 또는 지표면의 오염물질과 함께 이동하는 오염된 빗물을, 스크린과 카트리지 필터를 이용하여 2차에 걸쳐 여과 처리함으로써, 오염된 빗물로부터 입자물질을 제거하여 오염물질을 저감시킬 수 있는 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치는 유입되는 우수가 와류를 형성하여 우수 중의 조대입자가 비중의 차이에 의해 분리될 수 있도록 나선형으로 볼텍스 배플(Vortex Baffle)로 형성된 유입부를 구비하는 제1 여과조; 상기 제1 여과조 내에 상기 유입부와 연결되도록 배치되고, 상기 유입부를 통해 유입된 우수 중의 잔존 조대입자를 제거하는 스크린; 상기 제1 여과조와의 연통을 위한 유로홀 하부에 형성된 분리벽을 통해 상기 제1 여과조와 분리되고, 최종 처리수를 외부로 유출하는 유출부를 구비하는 제2 여과조; 및 상기 스크린의 하부로 배출된 처리수가 상기 유로홀을 통해 상기 제2 여과조로 흘러 들어가면, 상기 처리수 중의 미세입자를 제거하여 상기 최종 처리수를 배출하는 카트리지 필터를 포함한다.
상기 유입부는 고유량 시에 막힘의 발생으로 인한 도로 침수를 방지할 수 있도록, 상기 유입부로 유입되는 우수의 일부가 통과하여 상기 스크린을 거치지 않고 외부로 직접 유출시키는 유출 위어를 구비할 수 있다.
상기 스크린은 상기 조대입자의 입경별로 사이즈가 다르게 형성된 미세 구멍을 구비하고, 상기 구멍을 통해 상기 우수 중의 잔존 조대입자를 제거할 수 있다.
상기 스크린은 하부에 형성된 배출구를 통해 상기 잔존 조대입자가 제거된 우수(처리수)를 상기 제1 여과조 하부의 제1 세디먼트 섬프(Sediment Sump)로 배출할 수 있다.
상기 스크린은 교체 및 탈부착이 가능하도록 손잡이를 구비할 수 있다.
상기 카트리지 필터는 적어도 두 개의 스크린 사이에 필터가 적층된 구조를 가지며, 상기 제1 여과조의 처리수가 상기 분리벽의 유로홀을 통해 상기 제2 여과조의 제2 세디먼트 섬프로 흘러 들어가면, 상기 스크린 및 상기 필터를 통해 상기 처리수 중의 미세입자를 최종적으로 제거할 수 있다.
상기 필터는 펄라이트(Perlite), 제올라이트(Zeolite), 또는 EPP(Expanded PolyPropylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카트리지 필터는 상기 필터의 상부에 적층된 스크린에 형성되는 아웃플로우 홀을 구비하고, 상기 아웃플로우 홀을 통해 상기 필터에 의해 여과 처리된 최종 처리수를 상기 유출부로 유출시킬 수 있다.
상기 카트리지 필터는 교체 및 탈부착이 가능하도록 손잡이를 구비할 수 있다.
상기 카트리지 필터는 상기 제2 여과조 내에 적어도 두 개 설치될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기 강우 시 대기 중 또는 지표면의 오염물질과 함께 이동하는 오염된 빗물을, 스크린과 카트리지 필터를 이용하여 2차에 걸쳐 여과 처리함으로써, 오염된 빗물로부터 입자물질을 제거하여 오염물질을 저감시킬 수 있으며, 오염물질이 저감된 최종 처리수를 직접적으로 하천에 방류되도록 하여 하천 오염을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치의 카트리지 필터를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치는 도로 밑, 특히 맨홀 밑에 설치되는 비점오염물질 저감장치이다. 상기 스월 필터 장치는 강우 시 도로 유출수에 포함되어 있는 협잡물질, 미세입자 및 조대입자를 유입부에서 볼텍스를 두어 빠른 유속으로 유입시킨다. 그리고, 상기 스월 필터 장치는 바스켓형으로 손잡이가 달린 스크린에, 입경별로 사이즈가 다르게 형성된 미세한 구멍을 통해 조대입자가 1차적으로 제거되도록 하고, 제거된 유출수는 2차적으로 카트리지 필터(Cartridge filter)를 통해 여과되도록 하며, 필터를 통해 처리된 유출수를 하천으로 배출한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치의 카트리지 필터를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치(100)는 제1 여과조(110), 스크린(120), 제2 여과조(130), 및 카트리지 필터(140)를 포함한다.
상기 제1 여과조(110)는 유입부(111), 언더드레인 밸브(Underdrain Valve)(113), 및 제1 맨홀 커버(114)를 포함할 수 있다.
상기 유입부(111)는 우수, 특히 강우 시 도로 유출수가 유입되는 곳이다. 상기 유입부(111)는 상기 유입된 우수가 와류를 형성하여 우수 중의 조대입자가 비중의 차이에 의해 분리될 수 있도록, 나선형의 볼텍스 배플(Vortex Baffle)로 형성된다. 상기와 같이 나선형의 볼텍스 배플로 형성된 유입부(111)는 상기 스크린과 연결되어 상기 조대입자가 분리된 우수를 상기 스크린으로 배출한다.
상기 유입부(111)는 고유량 시에 막힘의 발생으로 인한 도로 침수를 방지할 수 있도록 유출 위어(Emergency Weir)(112)를 구비할 수 있다. 상기 유입부(111)는 상기 유출 위어(112)를 통해 상기 유입된 우수의 일부가 상기 스크린(120)을 거치지 않고 외부(맨홀 밖)로 직접 유출되도록 할 수 있다.
이로써, 상기 유출 위어(112)는 장마철이나 집중호우 등으로 유량이 급격히 증가하는 경우에, 상기 스크린(120)이나 상기 카트리지 필터(140)가 막히는 것을 최소화할 수 있다.
상기 언더드레인 밸브(113)는 상기 제1 여과조(110)의 하부에 설치된다. 상기 언더드레인 밸브(113)는 상기 제1 여과조(110) 내부 청소 시, 개방되어 상기 제1 여과조(110) 내부의 청소를 용이하게 할 수 있도록 한다.
상기 제1 맨홀 커버(114)는 상기 제1 여과조(110)의 상부에 설치되어 상기 제1 여과조(110)를 커버하는 역할을 한다.
상기 스크린(120)은 상기 제1 여과조(110) 내에서 상기 유입부(111)와 연결되도록 배치된다. 상기 스크린(120)은 상기 유입부(111)를 통해 유입된 우수 중의 잔존 조대입자를 제거한다.
이를 위해, 상기 스크린(120)에는 미세 구멍이 다수 개 형성되어 있다. 상기 미세 구멍은 상기 조대입자의 입경별로 사이즈가 다르게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 스크린(120)은 상기 미세 구멍을 통하여 상기 우수 중의 잔존 조대입자를 제거할 수 있다.
상기 스크린(120)은 하부에 형성된 배출구(121)를 통해 상기 잔존 조대입자가 제거된 우수(처리수)를, 상기 제1 여과조(110) 하부의 제1 세디먼트 섬프(Sediment Sump)(115)로 배출한다.
상기 스크린(120)의 상부에는 배스킷(Basket) 형식의 손잡이(122)가 달려 있어 언제든지 교체 및 탈부착이 가능하도록 한다.
상기 제2 여과조(130)는 유출부(131), 및 제2 맨홀 커버(132)를 포함할 수 있다.
상기 유출부(131)는 최종 처리수를 외부로 유출하는 역할을 한다. 여기서, 상기 최종 처리수는 상기 스크린(120)에 의해 1차적으로 여과 처리된 처리수가 상기 카트리지 필터(140)에서 최종적으로 여과 처리된 것을 말한다.
상기 제2 맨홀 커버(132)는 상기 제2 여과조(130)의 상부에 설치되어 상기 제2 여과조(130)를 커버하는 역할을 한다.
이러한 제2 여과조(130)는 분리벽(150)을 통해 상기 제1 여과조(110)와 분리된다. 즉, 상기 제1 여과조(110)와 상기 제2 여과조(130) 사이에는 상기 분리벽(150)이 설치된다.
상기 분리벽(150)의 하부에는 상기 제1 여과조(110)와의 연통을 위한 유로홀(151)이 형성된다. 상기 제2 여과조(130)에는 상기 유로홀(151)을 통해 상기 스크린(120)으로부터 배출된 처리수가 유입된다.
상기 카트리지 필터(140)는 상기 제2 여과조(130) 내부에 설치된다. 이때, 상기 카트리지 필터(140)는 상기 제2 여과조(130)의 유출부(131) 아래에 설치될 수 있다.
상기 카트리지 필터(140)는 상기 스크린(120)의 하부로 배출된 처리수가 상기 유로홀(151)을 통해 상기 제2 여과조(131)로 흘러 들어가면, 상기 처리수 중의 미세입자를 제거한다.
이를 위해, 상기 카트리지 필터(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 하부 스크린(210), 필터(220), 및 상부 스크린(230)을 포함할 수 있다.
상기 하부 스크린(210)에는 상기 처리수 중의 미세입자를 처리할 수 있도록 복수의 미세 구멍이 형성된다. 상기 하부 스크린(210)의 미세 구멍은 도 1의 스크린(120)의 미세 구멍보다 작은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 도 1의 스크린(120)의 미세 구멍은 강우 중의 잔존 조대입자를 제거하기 위한 것인 반면, 상기 하부 스크린(210)의 미세 구멍은 상기 처리수 중의 미세입자를 제거하기 위한 것이기 때문이다.
상기 필터(220)는 상기 하부 스크린(210)을 통과한 처리수를 필터링하여, 상기 처리수 중의 미세입자를 최종적으로 제거한다. 이러한 필터(220)는 펄라이트(Perlite), 제올라이트(Zeolite), 또는 EPP(Expanded PolyPropylene, 발포 폴리 프로필렌) 등과 같은 부상 여재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 상부 스크린(230)은 상기 필터(220)에 의해 필터링된 최종 처리수(정수)가 용이하게 유출되도록 한다. 이를 위해, 상기 상부 스크린(230)은 상기 최종 처리수가 원활히 빠져 나갈 수 있도록 아웃플로우 홀(240)을 구비할 수 있다. 상기 상부 스크린(230)은 상기 아웃플로우 홀(240)을 통해 상기 필터(220)에 의해 여과 처리된 최종 처리수를 유출시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 카트리지 필터(140)는 두 개의 스크린(210, 230) 사이에 필터(220)가 적층된 구조를 가진다. 이러한 적층 구조를 가지는 상기 카트리지 필터(140)는 상기 제1 여과조(110)의 처리수가 상기 분리벽(150)의 유로홀(151)을 통해 상기 제2 여과조(130)의 제2 세디먼트 섬프(133)로 흘러 들어가면, 스크린(210, 230)과 필터(220)를 통해 상기 처리수 중의 미세입자를 최종적으로 제거한 후, 최종 처리수(정수)를 상기 유출부(131)로 배출할 수 있다.
상기 카트리지 필터(140)의 상부에는 배스킷 형식의 손잡이(250)가 달려 있어 언제든지 교체 및 탈부착이 가능하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 카트리지 필터(140)가 상기 제2 여과조(130) 내에 두 개가 설치되어 있지만, 이에 국한되지 않고 그 이상도 설치 가능하다. 이는 하나의 카트리지 필터(140)가 필터링 기능을 상실할 경우, 다른 카트리지 필터(140)가 스페어로서 필터링 기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 이는 하나의 카트리지 필터(140)를 교체할 경우, 교체하는 동안에 다른 카트리지 필터(140)가 필터링 기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치(100)는 스테인레스 재질로 되어 있어 부식을 방지할 수 있으며, 상기 카트리지 필터(140)의 미디어(Media), 즉 도 2의 필터(220)를 언제든지 여재를 손쉽게 교체할 수 있도록 구성된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치(100)는 초기 강우 시 대기 중 또는 지표면의 오염물질과 함께 이동하는 오염된 빗물을, 상기 스크린(120)과 상기 카트리지 필터(140)를 이용하여 2차에 걸쳐 여과 처리함으로써, 오염된 빗물로부터 입자물질을 제거하여 오염물질을 저감시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치(100)는 조대입자 및 협잡물질을 포함한 도로 유출수가 빠른 유속으로 유입되면, 상기 스크린(120)에서 1차적으로 부유물질 및 조대물질을 제거한다. 그리고, 제거된 유출수가 상기 분리벽(150)을 통과하면서 상기 카트리지 필터(140)를 거쳐 미세한 입자물질이 제거됨으로써, 오염물질을 저감시킬 수 있으며 오염물질이 저감된 최종 처리수를 직접적으로 하천에 방류되도록 하여 하천 오염을 최소화할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 제1 여과조
111: 유입부
112: 유출 위어
113: 언더드레인 밸브
114: 제1 맨홀 커버
115: 제1 세디먼트 섬프
120: 스크린
130: 제2 여과조
131: 유출부
132: 제2 맨홀 커버
133: 제2 세디먼트 섬프
140: 카트리지 필터
210: 하부 스크린
220: 필터
230: 상부 스크린
240: 아웃플로우 홀
150: 분리벽
151: 유로홀

Claims (10)

  1. 유입되는 우수가 와류를 형성하여 우수 중의 조대입자가 비중의 차이에 의해 분리될 수 있도록 나선형으로 볼텍스 배플(Vortex Baffle)로 형성된 유입부, 언더드레인 밸브 및 제1 맨홀 커버를 구비하는 제1 여과조;
    상기 제1 여과조 내에 상기 유입부와 연결되도록 배치되고, 상기 유입부를 통해 유입된 우수 중의 잔존 조대입자를 제거하는 스크린;
    상기 제1 여과조와의 연통을 위한 유로홀이 하부에 형성된 분리벽을 통해 상기 제1 여과조와 분리되고, 최종 처리수를 외부로 유출하는 유출부 및 제2 맨홀 커버를 구비하는 제2 여과조; 및
    상기 스크린의 하부로 배출된 처리수가 상기 유로홀을 통해 상기 제2 여과조로 흘러 들어가면, 상기 처리수 중의 미세입자를 제거하여 상기 최종 처리수를 배출하는 카트리지 필터를 포함하고,
    상기 유입부는 고유량 시에 막힘의 발생으로 인한 도로 침수를 방지할 수 있도록, 상기 유입부로 유입되는 우수의 일부가 통과하여 상기 스크린을 거치지 않고 외부로 직접 유출시키는 유출 위어를 구비하고,
    상기 언더드레인 밸브는 상기 제1 여과조의 하부에 설치되고, 상기 제1 여과조 내부 청소 시, 개방되어 상기 제1 여과조 내부의 청소를 용이하게 할 수 있도록 하며,
    상기 제1 맨홀 커버는 상기 제1 여과조의 상부에 설치되어 상기 제1 여과조를 커버하고,
    상기 제2 맨홀 커버는 상기 제2 여과조의 상부에 설치되어 상기 제2 여과조를 커버하며,
    상기 스크린은 상기 제1 여과조 내에서 상기 유입부와 연결되도록 배치되고, 상기 조대입자의 입경별로 사이즈가 다르게 형성된 미세 구멍을 구비하여 상기 미세 구멍을 통해 상기 우수 중의 잔존 조대입자를 제거하며, 하부에 형성된 배출구를 통해 상기 잔존 조대입자가 제거된 우수(처리수)를 상기 제1 여과조 하부의 제1 세디먼트 섬프(Sediment Sump)로 배출하고, 교체 및 탈부착이 가능하도록 손잡이를 구비하며,
    상기 카트리지 필터는 상기 제2 여과조 내에 적어도 두 개 설치되고, 적어도 두 개의 스크린 사이에 펄라이트(Perlite), 제올라이트(Zeolite), 또는 EPP(Expanded PolyPropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 필터가 적층된 구조를 가지며, 교체 및 탈부착이 가능하도록 손잡이를 구비하고, 상기 제1 여과조의 처리수가 상기 분리벽의 유로홀을 통해 상기 제2 여과조의 제2 세디먼트 섬프로 흘러 들어가면, 상기 스크린 및 상기 필터를 통해 상기 처리수 중의 미세입자를 최종적으로 제거하며, 상기 필터의 상부에 적층된 스크린에 형성되는 아웃플로우 홀을 구비하여 상기 아웃플로우 홀을 통해 상기 필터에 의해 여과 처리된 최종 처리수를 상기 유출부로 유출시키는 것을 특징으로 하는 강우 유출수 내 조대입자 및 미세입자물질 처리를 위한 스월 필터 장치.
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