KR101382535B1 - 외기 및 토양 환경 측정장치 - Google Patents

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Abstract

휴대가 용이하며 조작이 간편하여 작물재배 중에도 작물재배 공간의 외기 및 토양의 환경을 손쉽게 측정 가능한 외기 및 토양 환경 측정장치가 개시된다. 상기 외기 및 토양 환경 측정장치는 측단부에 양쪽으로 손잡이가 형성되고 원통형으로 이루어진 몸체부; 상기 몸체부와 연결봉으로 연결되며 외기의 온도를 측정하는 온도센서와, 습도를 측정하는 습도센서와, 이산화탄소를 측정하는 이산화탄소 센서와, 일사량을 측정하는 일사량센서를 포함하는 외기 환경 측정부; 상기 몸체부와 탐침부로 연결되며 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도와 수분 및 온도를 측정하는 토양특성검출센서를 포함하는 토양 환경 측정부; 상기 외기환경 측정부와 토양 환경 측정부로부터 측정된 신호를 디지털 신호로 변화하고 무선 송신이 가능하도록 하는 중앙 제어부; 상기 외기 환경 측정부 및 토양 환경 측정부의 각종 센서와 중앙 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함할 수 있다.

Description

외기 및 토양 환경 측정장치{Air and soil environmental measuring equipment}
본 발명은 외기 및 토양 환경 측정장치에 관한 것으로, 휴대가 가능하도록 하여 현장에서 측정 가능하도록 하고, 다양한 측정항목을 동시에 측정할 수 있도록 하여 토양 외기 및 토향 환경의 변화를 파악할 수 있도록 하는 외기 및 토양 환경 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 작물의 생육을 관리하기 위해서 포장의 외부환경뿐만이 아니라 토양의 환경을 파악하는 것이 필요하다.
작물을 재배하는데 필요한 토양정보, 즉, 작물의 발아와 뿌리 발육에 필요한 물리적 상태를 파악하기 위한 토양 3상(기상, 액상, 고상)과 토성, 작물생육에 필요한 영양 상태를 파악하기 위한 토양의 화학적 성분구성에 대한 자료를 얻기 위해 토양시료를 채취한다.
이러한 토양시료의 채취방법은 인력 혹은 기계적 장치를 이용하여 토양으로부터 일정량의 시료를 채취하고, 이를 일정한 방법에 따라 건조한다.
건조된 시료에 화학용액을 사용하여 유효 성분을 추출하고, 이 추출된 유효성분을 분석하여 토양상태를 파악하게 된다.
하지만, 종래의 토양 환경 분석 방법을 사용할 경우 토양 샘플을 채취해 토양분석을 실시함으로써 많은 노력과 비용, 그리고 2~3일 정도의 시간이 소요된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 탐침부를 형성하여 토양의 전기전도도, 수분, 온도를 측정할 수 있는 토양 환경 측정부 및 외부의 온도, 습도, 일사량 이산화탄소를 측정할 수 있는 외기환경 측정부를 포함하도록 하여 다양한 항목을 동시에 측정할 수 있도록 하고, 태양전지와 배터리를 사용하여 휴대 가능하며 이동통신망을 사용하여 측정된 정보를 웹페이지에 바로 전송하여 데이터베이스 구축 및 자료확인이 가능하도록 하는 외기 및 토양 환경 측정장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치는, 측단부에 양쪽으로 손잡이가 형성되고 원통형으로 이루어진 몸체부; 상기 몸체부와 연결봉으로 연결되며 외기의 온도를 측정하는 온도센서와, 습도를 측정하는 습도센서와, 이산화탄소를 측정하는 이산화탄소 센서와, 일사량을 측정하는 일사량센서를 포함하는 외기 환경 측정부; 상기 몸체부와 탐침부로 연결되며 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도와 수분 및 온도를 측정하는 토양특성검출센서를 포함하는 토양 환경 측정부; 상기 외기환경 측정부와 토양 환경 측정부로부터 측정된 신호를 디지털 신호로 변화하고 무선 송신이 가능하도록 하는 중앙 제어부; 상기 외기 환경 측정부 및 토양 환경 측정부의 각종 센서와 중앙 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다.
상기 중앙 제어부는 상기 외기환경 측정부와 토양 환경 측정부로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 신호변환기와, 상기 외기환경 측정부 및 토양 환경 측정부에 의해 측정된 데이터를 신호변환기를 통하여 디지털 정보로 변화하여 저장하는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 신호를 안테나를 통하여 무선으로 전송할 수 있도록 하는 무선 송신부와, 상기 데이터 저장부 및 무선 송신부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 중앙 제어부는 데이터 저장부로부터 저장된 데이터를 유선으로 전송하기 위한 USB포트를 더 포함할 수 있다.
상기 전원공급부는 충전용 배터리를 사용하고, 충전이 가능하도록 충전단자를 포함할 수 있다.
상기 전원공급부는 태양광을 이용하여 전기의 생성 및 충전이 가능한 태양전지를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 기존의 토양분석법은 시간 및 노력이 필요하여 불편하였지만 본 발명은 휴대가 용이하며 조작이 간편하여 작물재배 중에도 손쉽게 측정이 가능하기 때문에 현장에서 바로 측정할 수 있어 간편하고, 다수 항목의 외기 및 토양 환경을 동시에 측정이 가능하다.
또한, 외기환경의 경우 작물주위의 국소환경 파악이 가능하며, 또한 토양 환경의 경우 깊이별 토양 환경을 파악할 수 있어 작물관리에 적용하면 실용성이 높다.
또한, 토양 환경의 경우 측정항목을 이용하여 상호보정하기 때문에 측정 정밀도가 높다.
또한, 작물위주의 국소외기 환경 및 토양 환경 파악, 관리가 가능하므로 비료량 결정 및 물 공급 시기와 양을 결정할 수 있어 효과적인 작물관리가 가능하다.
또한, 뿌리부분의 토양 환경 파악이 가능하기 때문에 작물에 적합한 물, 비료 관리가 가능하여 물과 화학비료 사용량을 줄일 수 있고, 이로 인하여 환경오염 감소를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치의 전기적 연결관계 및 데이터 전송 연결관계를 설명하기 위한 내부 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치를 설명하기 위한 도 1 의 A와 B의 확대도이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치의 외기환경 측정부의 평면도(a) 및 배면도(b)이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치의 내부 회로 연결을 설명하기 위한 블럭도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 과장하여 도시한 것일 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, A와 B가'연결된다', '결합된다'라는 의미는 A와 B가 직접적으로 연결되거나 결합하는 것 이외에 다른 구성요소 C가 A와 B 사이에 포함되어 A와 B가 연결되거나 결합되는 것을 포함하는 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
먼저 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치에 대하여 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치의 전기적 연결관계 및 데이터 전송 연결관계를 설명하기 위한 내부 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치를 설명하기 위한 도 3 의 A와 B의 확대도이고, 도 3 는 본 발명의 일실시예에 의한 외기 및 토양 환경 측정장치의 외기환경 측정부의 평면도(a) 및 배면도(b)이다.
상기 도 1 를 참조하면, 본 발명은 외기 및 토양 환경 측정장치는 손잡이를 포함하는 몸체부(100)와, 상기 몸체부와 연결봉으로 연결되는 외기 환경 측정부(200)와, 상기 몸체부의 하단부와 탐침으로 연결되어 있는 토양 환경 측정부(300)와, 측정된 신호를 변환하고 무선통신망을 사용하여 전송할 수 있는 중앙 제어부(400)와, 전원을 공급하는 전원 공급부(500)를 포함한다.
상기 몸체부(100)는 원통형으로 이루어져 있으며 측단부에 양쪽으로 손잡이(110)를 포함한다.
한편, 도 2 에서 보는 바와 같이, 외기 환경 측정부(200)와 중앙 제어부(400), 전원공급부(500) 한 공간에 설치되어 있으며, 이를 다음에서 자세하게 설명한다.
도 2 의 'A'부분 및 도 3 을 참조하면, 상기 외기 환경 측정부(200)는 상기 몸체부(110)를 관통하여 상단부로 뻗어있는 연결봉(120)과 연결된다. 상기 외기 환경 측정부의 외부에는 외기의 온도를 측정하는 온도센서(210)와, 습도를 측정하는 습도센서(220)와, 이산화탄소를 측정하는 이산화탄소센서(230)와, 일사량을 측정하는 일사량센서(240)를 포함한다. 예를 들면, 넓은 원통형으로 내부에 공간이 마련되어 있는 외판을 포함하고, 온도센서(210), 습도센서(220), 이산화탄소센서(230)는 외기 환경 측정부(200)의 외판 하단에 설치되며, 일사량센서(240)는 태양을 바라보며 일사량을 측정해야 하기 때문에 외기 환경 측정부(200) 외판 상단에 설치된다. 상기 온도센서(210), 습도센서(220), 이산화탄소센서(230), 일사량센서(240)는 전원 공급부(500)로부터 전원을 공급받아 동작하고, 중앙 제어부(400)와 연결되어 측정된 데이터 저장하고 외부로 전송한다.
한편, 도 2 의 'B' 부분을 참조하면, 상기 토양 환경 측정부(300)는 상기 몸체부(100)의 하단부와 탐침부(130)로 연결되며, 상기 탐침부(130)는 몸체부(100)를 관통하는 연결봉(120)과 연결된다. 한편, 상기 토양 환경 측정부(300)는 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도와 수분 및 온도를 측정하는 토양특성검출센서(310)를 포함한다. 상기 토양특성검출센서(310)는 토양의 전기전도도와 수분함유량을 측정하는 전극부(311)와, 토양의 온도를 측정하는 온도센서부(312)를 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 전극부(311)는 상기 탐침부(130)의 끝단에 원뿔 형상으로 형성되어 단단한 토양 속에 쉽게 관입될 수 있도록 함과 동시에 토양과 전극이 잘 접촉할 수 있도록 한다. 상기 전극부(311)는 상부 전극(313) 및 하부 전극(314)과, 상기 상부전극과 하부전극 사이의 제1절연체(315)와, 전극부(311)와 탐침부(130) 사이의 제2절연체(316)로 구성되어 있다.
또한, 상기 전극부(311)의 내부에는 온도센서부(312)가 실장되어 토양의 온도를 측정할 수 있도록 한다.
한편, 상기 외기 환경 측정부(200)의 온도센서(210), 습도센서(220), 이산화탄소센서(230), 일사량센서(240)는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 있으며, 측정된 신호는 중앙 제어부(400)와 연결되어 데이터를 전송하게 된다. 또한, 상기 토양 환경 측정부(300)의 토양특성검출센서(310) 역시 전원공급부(500)와 전기적으로 연결되어 있으며, 중앙 제어부(400)로 측정된 신호를 보내게 된다.
중앙 제어부(400)는 도 3 을 참조하여 상세하게 설명한다.
중앙 제어부(400)는 신호 변환부(410)와, 데이터 저장부(420)와, 무선 송신부(430)와, 제어부(440)를 포함한다.
상기 신호 변환부(410)는 외기 환경 측정부(200)와 토양 환경 측정부(300)로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 데이터화 시킨다.
상기 데이터 저장부(420)는 상기 신호 변환부(410)로부터 디지털 신호로 변환된 측정 데이터를 저장한다.
상기 무선 송신부(430)는 상기 데이터 저장부(420)에 저장된 데이터를 무선통신을 통하여 전송할 수 있도록 한다. 예를들면, CDMA 통신방식을 사용하여 측정 정보를 웹페이지로 전송할 수 있으며, 전송된 정보는 데이터베이스화 되어 추후에 웹페이지를 통하여 자료의 확인이 가능하다. 상기 무선통신은 이동통신망, 블루투스, RFID 등과 같이 다양한 형태의 무선통신방식을 포함할 수 있다.
상기 제어부(440)는 상기 데이터 저장부(420) 및 무선 송신부(430)를 제어한다. 예를 들면, 각종 센서로부터 전송되는 정보를 데이터 저장부(420)로 보내어 저장하도록 하고, 저장된 데이터는 일정 간격 또는 실시간으로 무선 송신부(430)를 통하여 전송되도록 한다.
전원공급부(500)는 상기 외기 환경 측정부(200) 및 토양 환경 측정부(300)의 각종 센서와 중앙 제어부(400)에 전원을 공급한다.
상기 전원공급부(500)는 충전 가능한 배터리(510)를 내장하여 전원을 공급하도록 할 수 있으며, 배터리와 연결되어 배터리 충전이 가능하도록 충전단자(511)를 더 포함함으로써 배터리를 충전 가능하도록 할 수 있다. 또한, 내장 배터리(511)와 연결되는 태양전지(520)를 더 포함하여 사용하여 태양광을 이용하여 전기의 생성 및 배터리의 충전이 가능하도록 할 수 있다. 상기 태양전지(520)는 외기 환경 측정부(200) 외판의 상단에 설치되어 태양광을 최대한 많이 받을 수 있도록 한다.
이러한 외기 및 토양 환경 측정장치에 대한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
외기 및 토양 환경 측정장치를 측정하고자 하는 곳에 위치시키고 손잡이(110)를 사용하여 압력을 가해 탐침부(130)를 토양에 관입시킨다.
토양에 관입된 후 토양특성검출센서(310)의 전극부(311)에 의해 토양의 전기전도도와 수분을 측정하고, 온도센서부(312)에 의해 온도를 측정한다. 측정된데이터는 탐침부(130) 내부로 연결된 데이터 전송선을 따라 중앙 제어부(400)로 전송되며, 신호 변환부(410)를 통하여 디지털 신호로 변환된다. 변환된 디지털 신호는 데이터 저장부(420)로 저장된다.
한편, 외기 환경 측정부(200)에 설치되어 있는 온도센서(210), 습도센서(220), 이산화탄소센서(230), 일사량센서(240)로부터 온도, 습도, 이산화탄소량, 일사량을 측정하여 중앙 제어부(400)로 전송한다. 상기와 같이 전송된 신호는 신호 변환부(410)를 통하여 디지털 신호로 변환된다. 변환된 디지털 신호는 데이터 저장부(420)로 저장된다.
일정시간 간격으로 저장된 측정 정보는 무선 송신부(430)를 통하여 외부 데이터베이스 서버로 전송된다. 상기 전송된 정보는 서버 내에 저장되어 데이터베이스를 구축하게 되고, 웹페이지를 이용하여 측정한 자료의 확인이 가능하다.
또한, 필요에 따라 데이터 저장부(420)에 저장되어 있는 정보를 USB포트를 사용하여 노트북 컴퓨터를 통하여 이동 및 삭제가 가능하다.
한편, 전원공급부(500)는 내장되어 있는 배터리의 전원을 각종 측정 센서 및 중앙 제어부로 공급하여 동작하도록 하며, 충전단자(511)를 사용하여 배터리의 충전이 가능하다.
또한, 태양전지(520)를 더 포함함으로써 외부에 설치시 태양광을 받아 전기를 생성하여 공급하거나, 남는 전기는 배터리에 충전할 수 있도록 함으로써 휴대성을 더욱 높일 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 휴대가 용이하며 조작이 간편하여 작물재배 중에도 손쉽게 측정이 가능하기 때문에 현장에서 바로 측정할 수 있으며, 간편하게 다수 항목의 외기 및 토양 환경을 동시에 측정이 가능하다.
또한, 외기환경의 외기 및 토양 환경 츠정장치가 설치된 작물주위의 국소환경 파악이 가능하며, 또한 토양 환경의 경우 깊이별 토양 환경을 파악할 수 있어 작물관리의 실용성을 높일 수 있다.
또한, 토양 환경의 경우 측정항목을 이용하여 상호보정이 가능하기 때문에 측정 정밀도가 높고, 작물위주의 국소외기 환경 및 토양 환경 파악, 관리가 가능하므로 비료량 결정 및 물 공급 시기와 양을 결정할 수 있어 효과적인 작물관리가 가능하다.
또한, 뿌리부분의 토양 환경 파악이 가능하기 때문에 작물에 적합한 물, 비료 관리가 가능하여 물과 화학비료 사용량을 줄일 수 있고, 이로 인하여 환경오염 감소를 기대할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 몸체부 110: 손잡이
120: 연결봉 130: 탐침부
200: 외기 환경 측정부 210: 온도센서
220: 습도센서 230: 이산화탄소 센서
240: 일사량 센서 300: 토양 환경 측정부
310: 토양특성검출센서 311: 전극부
312: 온도센서부 313: 상부전극
314: 하부전극 315: 제1절연체
316: 제2절연체 400: 중앙 제어부
410: 신호 변환부 420: 데이터 저장부
421: USB 포트 430: 무선 송신부
431: 안테나 440: 제어부
500: 전원 공급부 510: 배터리
511: 충전 단자 520: 태양 전지

Claims (7)

  1. 측단부에 양쪽으로 손잡이가 형성되고 원통형으로 이루어진 몸체부;
    상기 몸체부와 연결봉으로 연결되며 외기의 온도를 측정하는 온도센서와, 습도를 측정하는 습도센서와, 이산화탄소를 측정하는 이산화탄소 센서와, 일사량을 측정하는 일사량센서를 포함하는 외기 환경 측정부;
    상기 몸체부와 탐침부로 연결되며 상기 탐침부의 끝단에 원뿔 형상으로 형성되어 단단한 토양 속에 쉽게 관입될 수 있도록 함과 동시에 토양과 전극이 잘 접촉할 수 있도록 하는 전극부를 통하여 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도와 수분을 측정하고, 상기 전극부 내부에 실장되어 토양의 온도를 측정할 수 있는 온도센서부를 통하여 토양의 온도를 측정하는 토양특성검출센서를 포함하는 토양 환경 측정부;
    상기 외기환경 측정부와 상기 토양 환경 측정부로부터 측정된 신호를 디지털 신호로 변화하고 무선 송신이 가능하도록 하는 중앙 제어부;
    상기 외기 환경 측정부 및 상기 토양 환경 측정부의 각종 센서와 중앙 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 외기 및 토양 환경 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극부(311)는 상부 전극(313) 및 하부 전극(314)과, 상기 상부전극과 하부전극 사이의 제1절연체(315)와, 상기 전극부(311)와 탐침부(130) 사이의 제2절연체(316)로 구성되는 것을 특징으로 하는 외기 및 토양 환경 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 상기 외기환경 측정부와 토양 환경 측정부로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 신호변환기;
    상기 외기환경 측정부 및 토양 환경 측정부에 의해 측정된 데이터를 신호변환기를 통하여 디지털 정보로 변화하여 저장하는 데이터 저장부;
    상기 데이터 저장부에 저장된 신호를 안테나를 통하여 무선으로 전송할 수 있도록 하는 무선 송신부;
    상기 데이터 저장부 및 상기 무선 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 외기 및 토양 환경 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 상기 데이터 저장부로부터 저장된 데이터를 유선으로 전송하기 위한 USB포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외기 및 토양 환경 측정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원공급부는 충전용 배터리를 사용하고, 충전이 가능하도록 충전단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 외기 및 토양 환경 측정장치.
  7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 전원공급부는 태양광을 이용하여 전기의 생성 및 충전이 가능한 태양전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외기 및 토양 환경 측정장치.
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