KR20090099766A - 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조 - Google Patents

마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조 Download PDF

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KR20090099766A
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Abstract

본 발명은 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조에 관한 것으로, 상부다이(40) 하부면에는 홈부(41) 외측면을 감싸도록 사각형의 삽입홈(45)이 형성되며, 상기 삽입홈(45)의 각 모서리부에는 상부다이(40)의 각 측면부로 직선의 삽입홈(45a,45b,45c,45d)이 형성되고, 하부다이(50) 상부면에는 상기 상부다이(40) 하부면에 형성되는 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)에 대응하는 사각형의 삽입홈(55)과, 상기 삽입홈(55)의 각 모서리부에서 하부다이(50)의 각 측면부로 직선의 삽입홈(55a,55b,55c,55d)이 형성되고, 상기 상부다이(40)의 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)과 하부다이(50)의 삽입홈(55,55a,55b,55c,55d)에는 열선(60)이 억지끼움 방식으로 삽입된다. 따라서, 본 발명은 상부다이의 하부면과 하부다이의 상부면에 형성되는 삽입홈에
Figure 112008019596529-PAT00001
형상의 열선이 억지끼움 방식으로 삽입되어, 상기 상,하부다이 사이에 구비되는 마그네슘판재의 프레스성형부위에 열을 전달하며, 광센서에 의해 상기 열선의 온도가 280℃가 되면 상기 마그네슘판재의 성형부위에 대하여 프레스 작업을 실시함으로써, 상기 마그네슘판재의 성형부위에 걸쳐 동일한 온도가 공급된 상태에서 프레스 작업이 이루어지므로, 항상 동일한 품질특성을 갖는 마그네슘판재를 성형할 수 있는 효과가 있다.
온간 프레스, 상부다이, 하부다이, 광센서, 열선

Description

마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조{Heat ray structure for Magnesium sheet Warm press}
본 발명은 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 열선이 내장되는 상,하부프레스를 이용하여 마그네슘판재를 성형하는 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조에 관한 것이다.
일반적으로 온간 프레스 성형장치는 전열히터가 각각 내장된 펀치와 다이를 이용하여 금속판을 프레스 성형하는 것으로, 상기 성형장치의 펀치와 다이 사이에 금속판을 위치시킨 후, 펀치와 다이에 내장된 전열히터의 온도를 작업하고자 하는 일정온도까지 가열시킨 상태에서 상기 금속판을 펀치와 다이를 이용하여 프레스 성형하는 장치이다.
그러나, 상기 종래의 온간 프레스 성형장치는 상기 전열히터가 펀치와 다이 사이에 위치되는 금속판의 프레스 성형부위 즉, 전열히터가 일정온도까지 가열된 상태에서 펀치와 다이를 이용하여 평평한 금속판을 절곡시키기 위한 절곡부위에 일치되도록 상기 펀치 및 다이에 전열히터가 내장되어야 하지만, 상기 전열히터는 금 속판의 절곡부위 전체에 걸쳐 구비되어 있지 않고, 펀치 및 다이의 가로방향으로만 내장되거나, 세로방향으로만 내장되어 있어, 전열히터가 내장되는 가까운 부위에 위치하는 금속판 부위에 대해서는 작업하고자 하는 적정온도까지 가열되지만, 전열히터와 일정거리 만큼 떨어진 부위의 금속판은 상기 작업온도만큼 가열되지 않은 상태에서 프레스 작업이 진행될 경우 성형된 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 마그네슘판재를 성형하기 위하여 상,하부프레스에 구비되는 상부다이의 하부면과 하부다이의 상부면에 직선의 삽입홈이 각 모서리부에 90°간격으로 형성되는 사각형의 삽입홈이 서로 마주보도록 형성되며, 상기 삽입홈에는
Figure 112008019596529-PAT00002
형상의 열선이 억지끼움 방식으로 삽입되고, 상기 상,하부다이 사이에 구비되는 마그네슘판재의 프레스성형부위에 상기 삽입홈에 삽입된 열선이 상하부면으로 맞닿아 열을 전달하게 되며, 광센서에 의해 상기 열선의 온도가 280℃가 되면 상기 마그네슘판재의 성형부위에 대하여 프레스 작업을 실시함으로써, 상기 마그네슘판재의 성형부위에 걸쳐 동일한 온도가 공급된 상태에서 프레스 작업이 이루어지므로, 항상 동일한 품질특성을 갖는 마그네슘판재로 성형하는 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조를 제공하는데 목적이 있다.
목적을 달성하기 위한 구성으로는, 상부다이 하부면에는 홈부 외측면을 감싸도록 사각형의 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈의 각 모서리부에는 상부다이의 각 측면부로 직선의 삽입홈이 형성되고, 하부다이 상부면에는 상기 상부다이 하부면에 형성되는 삽입홈에 대응하는 사각형의 삽입홈과, 상기 삽입홈의 각 모서리부에서 하부다이의 각 측면부로 직선의 삽입홈가 형성되고, 상기 상부다이의 삽입홈과 하 부다이의 삽입홈에는 열선이 억지끼움 방식으로 삽입된다.
본 발명의 다른 특징으로서, 상기 상부다이 하부면에 형성되는 직선의 삽입홈과, 하부다이 상부면에 형성되는 직선의 삽입홈은 각각 이웃하는 삽입홈과 90°각도를 갖도록 형성되며, 상기 상부다이의 삽입홈과 하부다이의 삽입홈에 삽입되는 열선은
Figure 112008019596529-PAT00003
형상으로 형성된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 상부다이의 하부면과 하부다이의 상부면에 형성되는 삽입홈에
Figure 112008019596529-PAT00004
형상의 열선이 억지끼움 방식으로 삽입되어, 상기 상,하부다이 사이에 구비되는 마그네슘판재의 프레스성형부위에 열을 전달하며, 광센서에 의해 상기 열선의 온도가 280℃가 되면 상기 마그네슘판재의 성형부위에 대하여 프레스 작업을 실시함으로써, 상기 마그네슘판재의 성형부위에 걸쳐 동일한 온도가 공급된 상태에서 프레스 작업이 이루어지므로, 항상 동일한 품질특성을 갖는 마그네슘판재를 성형할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 상부다이를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 상부다이의 결합상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 하부다이를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 하부다이의 결합상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 실시 예이고, 도 8은 본 발명에 따른 마그네슘판재를 성형하기 위한 온간 프레스 성형장치의 작동시간에 따른 스트로크 변화를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른 성형장치 실시 예에 따른 마그네슘판재의 성형과정을 나타낸 참고도이다.
이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 사시도로서, 프레스 몸체부(10)와 상,하부프레스(20,30) 및 열선(60)이 삽입된 상,하부다이(40,50)로 구성되며, 도 2는 상기 도 1의 정면도를 도시한다.
상기 프레스 몸체부(10)는 상부베드(11)와 하부베드(15)가 각각 정면으로 돌출되는 “⊃”형상으로 형성되고, 상기 상부베드(11)에는 제1유압실린더(12)가 수직방향으로 관통되어 구비되며, 상기 제1유압실린더(12) 하부면으로는 끝단에 브라켓(14)이 구비되는 실린더로드(13)가 하부로 돌출되어 상하 수직운동되고, 상기 하부베드(15) 내부에는 제2유압실린더(16)가 구비되며, 상기 제2유압실린더(16) 상부면으로는 실린더로드(17)가 하부베드(15)를 관통하여 상부면으로 돌출되어 상하 수직운동되고, 상기 하부베드(15) 상부면에는 사각형의 장착홈(18)이 하부방향으로 형성된다.
상기 상부프레스(20)는 상기 제1유압실린더(12)의 실린더로드(13) 끝단에 구비되는 브라켓(14)이 볼트(B)로 체결되는 베이스(21)가 구비되고, 상기 베이스(21) 하부면에는 슬라이드(22)가 볼트(B) 체결되며, 상기 슬라이드(22) 하부면으로는 플레이트(23)와 단열재(24) 및 다이플레이트(25)가 차례로 구비되고, 상기 다이플레 이트(25) 하부면에는 상부다이(40)가 구비되어, 상기 슬라이드(22) 상부로 삽입되는 볼트(B)에 의해 체결되며, 상기 상부다이(40) 하부면 내측으로는 “∩”형상의 홈부(41)가 형성되며, 상부면에는 광센서(42)가 구비된다.
상기 하부프레스(30)는 상기 제2유압실린더(16)의 실린더로드(17)가 중앙부로 관통되는 하부베드(15) 상부면에 베이스(31)와 볼스터(32)가 구비되어, 상기 실린더로드(17)가 상기 베이스(31)와 볼스터(32) 중앙부를 관통하여 상부로 돌출되며, 상기 베이스(31) 하단 일측은 상기 하부베드(15) 상부면에 형성되는 장착홈(18)에 삽입되어 고정된다.
상기 볼스터(32) 상부면에는 4개의 지지블럭(33)이 구비되어, 상기 베이스(31) 하부로 삽입되는 볼트(B)에 의해 체결되고, 상기 지지블럭(33) 상단으로는 플레이트(34)의 네 모서리부가 상기 4개의 지지블럭(33)에 탑재되며, 상기 플레이트(34) 상단으로 단열재(35)와 펀치플레이트(36)가 차례로 구비되어, 상기 펀치플레이트(36) 상부로 삽입되는 볼트(B)에 의해 체결되고, 상기 펀치플레이트(36)에는 상기 “∩”형상을 갖는 상부다이(40)의 홈부(41)에 대응되는 펀치(37)가 상부로 돌출되게 구비된다.
또한, 상기 펀치(37) 외주면으로는 통공(51)이 형성되며, 하부면에 광센서(52)가 구비되는 하부다이(50)의 내주면이 서로 밀착되게 삽입되고, 상기 실린더로드(17) 끝단에는 볼스터(32) 상단과 플레이트(34) 하단 사이 공간에서 상하 수직운동되는 가압부재(38)가 구비되어, 상기 가압부재(38) 상부면 양측에는 가이드핀(381)이 돌출되며, 상기 돌출된 가이드핀(381)은 플레이트(34)와 단열재(35) 및 펀치플레이트(36)를 관통하여 상기 하부다이(50) 하부면 양측에 고정되어, 상기 하부다이(50)의 수직운동에 연동되어 가압부재(38)가 수직운동된다.
상기 상부다이(40)는 도 3과 도 4와 같이, 상부다이(40) 하부면에는 상기 홈부(41) 외측면을 감싸도록 사각형의 삽입홈(45)이 형성되며, 상기 삽입홈(45)의 각 모서리부에는 상부다이(40)의 각 측면부로 직선의 삽입홈(45a,45b,45c,45d)이 형성되고, 상기 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)에는 열선(60)이 억지끼움 방식으로 삽입된다.
또한, 상기 상부다이(40) 하부면에 형성되는 직선의 삽입홈(45a,45b,45c,45d)은 각각 이웃하는 삽입홈과 90°각도를 갖도록 형성되며, 상기 상부다이(40)의 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)에 삽입되는 열선(60)은
Figure 112008019596529-PAT00005
형상으로 형성된다.
상기 하부다이(50)는 도 5와 도 6과 같이, 상기 하부다이(50) 상부면에는 상기 상부다이(40) 하부면에 형성되는 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)에 대응하는 사각형의 삽입홈(55)과, 상기 삽입홈(55)의 각 모서리부에서 하부다이(50)의 각 측면부로 직선의 삽입홈(55a,55b,55c,55d)이 형성되고, 상기 삽입홈(55,55a,55b,55c,55d)에는 열선(60)이 억지끼움 방식으로 삽입된다.
또한, 상기 하부다이(50) 상부면에 형성되는 직선의 삽입홈(55a,55b,55c,55d)은 각각 이웃하는 삽입홈과 90°각도를 갖도록 형성되며, 상기 하부다이(50)의 삽입홈(55,55a,55b,55c,55d)에 삽입되는 열선(60)은
Figure 112008019596529-PAT00006
형 상으로 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 온간 프레스 성형장치의 열선구조에 따른 작동방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7(a)와 같이, 가압부재(38) 상부면이 플레이트(34) 하부면에 밀착된 상태 즉, 하부다이(50)의 상부면과 펀치(37)의 상부면이 나란히 위치된 상태에서, 성형하고자 하는 평평한 마그네슘판재(90)를 상기 펀치(37) 및 하부다이(50) 상부면에 탑재시킨 다음, 제1유압실린더(12) 하부면에 구비되는 실린더로드(13)를 하부로 작동시키게 되면, 상기 실린더로드(13)의 브라켓(14)이 고정되는 상부프레스(20)를 상부다이(40)와 하부다이(50) 사이에 평평한 마그네슘판재(90)가 위치되도록 하강시키게 되는데, 상기 상부프레스(20)의 하강은 도 8의 그래프에 도시된 제1구간과 같이, 250㎜/sec의 힘으로 하강하게 된다.
상기 상태에서 상부다이(40)의 하부면과 하부다이(50)의 상부면에 구비되는 열선(60)의 온도를 280℃까지 승온(약 3~6초 동안 가열)시켜, 상기 마그네슘판재(90)의 상하부 표면에 280℃의 온도가 전달되도록 하며, 상기 온도는 상,하부다이(40,50) 각각에 구비되는 광센서(42,52)에 의해 감지되어, 도 8의 그래프에 도시된 제2구간과 같이, 상기 제1유압실린더(12)를 작동시켜 상부프레스(20)를 20㎜/sec의 힘으로 누른 상태에서 1~2.5초 동안의 대기시간(idle time)을 갖게 되는데, 상기 제2구간의 작업상태는 도 7(b)와 같다.
상기 상부프레스(20)의 가압에 의해 상부로 돌출된 펀치(37)가 상부다이(40)의 홈부(41)로 삽입되면서, 평평한 마그네슘판재(90)의 중앙부 일측이 상기 도 7(b)와 같이, 상부로 절곡되어져 성형되며, 상기 1~2.5초 동안의 대기시간(idle time)은 상기 마그네슘판재(90)를 성형함에 있어, 절곡부위가 완전한 직각도를 갖도록 하기 위함이다.
이때, 상기 펀치(37)와 나란히 위치되는 하부다이(50)는 상기 상부프레스(20)의 가압에 의해 하강되어, 펀치플레이트(36)의 상부면에 상기 하부다이(50)의 하부면이 밀착되어지며, 상기 하부다이(50)의 하부면에 끝단이 고정되는 가이드핀(381) 역시 상기 하부다이(50)의 하강 이송에 연동하여 하강되며, 상기 가이드핀(381)이 고정되는 가압부재(38)의 하부면은 볼스터(32)의 상부면에 밀착되어진다.
상기와 같이 마그네슘판재(90)의 성형가공이 완료되면 도 7(c)와 같이, 상부프레스(20)를 상승시킨 다음, 성형된 마그네슘판재(90)를 하부프레스(30)에서 이탈시키고, 하부베드(15)에 내장되는 제2유압실린더(16)를 작동시켜 실린더로드(17)를 상승시켜 최초의 도 7(a) 상태와 같이, 하부다이(50) 상부면이 펀치(37) 상부면과 나란히 위치되도록 하며, 상기 상부프레스(20)는 도 8의 그래프에 도시된 제3구간과 같이, 300㎜/sec의 힘으로 상승된다.
도 9는 본 발명의 성형장치 실시 예에 따른 마그네슘판재의 성형과정을 나타낸 참고도로서, 도 9(a)의 마그네슘판재(90)는 상기 도 7(a)의 하부다이(50)에 탑재된 상태 즉, 성형전 마그네슘판재(90)를 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 상기 상,하부다이(40,50) 사이에 구비되는 마그네슘판재(90) 상하부면에 상기 상,하부다이(40,50)에 구비되는 열선(60)으로부터 280℃의 열을 전달받은 상태 즉, 프 레스성형부위(91)에 280℃의 열이 전달된 상태를 나타낸 도면이고, 도 9(c)는 상기 상,하부프레스(20,30)에 의해 상기 마그네슘판재(90)의 가열된 프레스성형부위(91)가 상부로 돌출 성형된 상태를 나타낸 도면이다.
상기 마그네슘판재(90)는 조밀육방격자(HCP; hexagonal clode-packed)를 갖는 조직으로 상온에서는 가공이 되지 않고, 벤딩시에는 부러지는 특성을 가지고 있으며, 통상 280℃ 부근에서 벤딩성(성형성)이 좋아지는데, 평상시에는 1개의 슬립면이 형성되지만, 상기 280℃의 온도로 상승하게 되면 8개 이상의 슬립면이 형성되게 된다.
따라서, 본 발명은 상부다이(40) 하부면과 하부다이(50) 상부면에
Figure 112008019596529-PAT00007
형상의 열선(60)이 서로 마주보도록 삽입되어 있어, 상기 도 9(c)와 같이, 프레스 가공에 의해 성형되는 마그네슘판재(90)의 프레스성형부위(91)에 280℃의 열을 고르게 전달시켜, 상기 성형되는 프레스성형부위(91)의 형상이 정확한 사각형이 되도록 형성시킬 수 있다.
본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 상부다이를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 상부다이의 결합상태도.
도 5는 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 하부다이를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 하부다이의 결합상태도.
도 7은 본 발명에 따른 온간 프레스 성형장치의 실시 예.
도 8은 본 발명에 따른 마그네슘판재를 성형하기 위한 온간 프레스 성형장치의 작동시간에 따른 스트로크 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 성형장치 실시 예에 따른 마그네슘판재의 성형과정을 나타낸 참고도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10 : 프레스 몸체부 11 : 상부베드
12 : 제1유압실린더 13 : 실린더로드
14 : 브라켓 15 : 하부베드
16 : 제2유압실린더 17 : 실린더로드
18 : 장착홈 20 : 상부프레스
21 : 베이스 22 : 슬라이드
23 : 플레이트 24 : 단열재
25 : 다이플레이트 30 : 하부프레스
31 : 베이스 32 : 볼스터
33 : 지지블럭 34 : 플레이트
35 : 단열재 36 : 펀치플레이트
37 : 펀치 38 : 가압부재
40 : 상부다이 41 : 홈부
42 : 광센서 45,45a,45b,45c,45d : 삽입홈
50 : 하부다이 51 : 통공
52 : 광센서 55,55a,55b,55c,55d : 삽입홈
60 : 열선 90 : 마그네슘판재
91 : 프레스성형부위

Claims (2)

  1. 실린더로드(13) 끝단에 브라켓(14)이 구비되는 제1유압실린더(12)가 수직으로 관통되는 상부베드(11)와, 실린더로드(17)가 상부로 돌출되는 제2유압실린더(16)가 내장되는 하부베드(15)를 구비한 프레스 몸체부(10)와; 상기 브라켓(14) 하부로 베이스(21), 슬라이드(22), 플레이트(23), 단열재(24) 및 다이플레이트(25)가 차례로 볼트(B) 체결되는 상부프레스(20)와; 상기 하부베드(15) 상부면에 베이스(31), 볼스터(32), 지지블럭(33), 플레이트(34), 단열재(35) 및 펀치플레이트(36)가 차례로 볼트(B) 체결되고, 상기 펀치플레이트(36) 상부면는 펀치(37)가 돌출되며, 상기 볼스터(32)와 플레이트(34) 사이에는 가이드핀(381)이 돌출되는 가압부재(38)가 위치하는 하부프레스(30)와; 상기 다이플레이트(25) 하부면에는 “∩”형상의 홈부(41)가 하부면에 형성되며, 광센서(42)가 상부면에 구비되는 상부다이(40)가 구비되고, 상기 펀치(37) 외주면으로는 통공(51)이 형성되며, 광센서(52)가 하부면에 구비되는 하부다이(50)의 내주면이 밀착되게 삽입되고, 상기 상부다이(40) 하부면과 하부다이(50) 상부면에는 열선(60)이 각각 구비되는 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조에 있어서,
    상기 상부다이(40) 하부면에는 상기 홈부(41) 외측면을 감싸도록 사각형의 삽입홈(45)이 형성되며, 상기 삽입홈(45)의 각 모서리부에는 상부다이(40)의 각 측면부로 직선의 삽입홈(45a,45b,45c,45d)이 형성되고, 상기 하부다이(50) 상부면에는 상기 상부다이(40) 하부면에 형성되는 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)에 대응하는 사각형의 삽입홈(55)과, 상기 삽입홈(55)의 각 모서리부에서 하부다이(50)의 각 측면부로 직선의 삽입홈(55a,55b,55c,55d)이 형성되고, 상기 상부다이(40)의 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)과 하부다이(50)의 삽입홈(55,55a,55b,55c,55d)에는 열선(60)이 억지끼움 방식으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부다이(40) 하부면에 형성되는 직선의 삽입홈(45a,45b,45c,45d)과, 하부다이(50) 상부면에 형성되는 직선의 삽입홈(55a,55b,55c,55d)은 각각 이웃하는 삽입홈과 90°각도를 갖도록 형성되며, 상기 상부다이(40)의 삽입홈(45,45a,45b,45c,45d)과 하부다이(50)의 삽입홈(55,55a,55b,55c,55d)에 삽입되는 열선(60)은
    Figure 112008019596529-PAT00008
    형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금판재용 온간 프레스 성형장치의 열선구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101419040B1 (ko) * 2013-12-31 2014-07-15 에이테크솔루션(주) 마그네슘 플레이트 연속 가공 시스템

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