KR20110078708A - 핸드 피스용 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 고정자와 회전자로 구성되어 전원의 공급을 받아 회전자를 회전시켜서 작동되는 핸드 피스용 모터는 그 구조를 개선하여 모터 내부를 에어로 용이하게 냉각함과 아울러 에어의 흐름을 부드럽게 하도록 하기 위하여, 양측이 개방 형성되는 외부 하우징과, 상기 외부 하우징의 내주면에 근접 구비되어 상호 결합되는 내부 하우징과, 자성체로 이루어지며, 상기 내부 하우징의 중앙측 내주면에 고정 설치되는 고정자와, 전후방으로 연통되는 다수 통기공이 형성되며, 상기 내부 하우징의 내측 후방에 내장 구비되는 단자설치부재와, 상기 단자설치부재의 전방측 중앙부에 고정 설치되어 전원을 인가하는 단자와, 상기 내부 하우징의 내부 양단에 각각 설치되는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 후방측이 상기 단자의 중심부에 결합된 모터축과, 코일선과 그 코일선이 권취된 코어로 구성되며, 상기 모터축 상에 고정 설치되어지되 상기 고정자의 내측에 이격 설치되어 인가되는 전원과 상기 자성체인 고정자에 의해 회전되는 회전자와, 상기 회전자와 단자 사이에 구비되며, 모터축 상에 고정 설치되어 회전하면서 에어를 내부로 흡입시키고, 그 내부를 순환하면서 냉각시키며, 외부로 배출시키는 임펠러와, 외주면에 에어분출구와 워터분출구가 각각 관통 형성되며, 상기 모터축의 전방측에 결합되어 내부 하우징의 전방측을 덮어 감싸는 전방캡과, 상기 외부 하우징의 후방에 결합 고정되어 외부로부터의 전원, 워터, 에어 및 냉각용 에어의 공급을 중계하는 후방캡을 포함하여 이루어진다.

고정자, 회전자, 모터축, 임펠러

Description

핸드 피스용 모터{Motor for hand piece}

본 발명은 핸드피스에 관한 것으로서, 특히 모터의 구조를 개선하여 모터 내부를 에어로 용이하게 냉각함과 아울러 에어의 흐름을 부드럽게 하여 내부 진동 및 소음을 줄일 수 있도록 한 핸드 피스용 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 회전자와 고정자로 구성되어 전원의 공급을 받아 회전자를 회전시켜서 회전력이 필요로 하는 전기 기기에 사용되는 바, 예컨대 고속 모터는 핸드피스 등의 내부에 설치되어 사용되어 지고 있다.

모터는 일예로서 모터하우징의 내부면에 고정자를 설치하고, 상기 고정자 사이에 회전자를 배치하며, 상기 모터하우징의 일측에 상기 회전자에게 전원을 인가하는 단자를 결합한 단자설치구가 설치되고, 상기 회전자의 회전 중심에 위치한 모터축이 구비되는 구조를 이루고 있다.

상기와 같은 핸드 피스용 모터는 50,000rpm 정도의 회전수로 작동되므로 모터 내부에 과도한 열이 발생하게 된다. 이러한 열을 냉각시키기 위해 식염수를 주입하는 방식, 전기를 이용하는 방식, 에어를 이용하는 방식 등이 사용되어 졌다.

하지만 식염수를 주입하는 방식은 내부열을 식혀주는 효과가 떨어지고 지속 적으로 식염수를 주입해야 하는 문제점이 있었고, 전기를 이용하는 방식 또한 내부열을 식혀주는 효과가 떨어지고 그 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.

또한 종래의 에어를 이용하는 구동 방식은 저속에서 토크의 크기가 작아져서 작업성이 떨어지고, 진동 및 소음이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 모터의 구조를 개선하여 모터 내부를 에어로 용이하게 냉각함과 아울러 에어의 흐름을 부드럽게 하여 진동 및 소음을 줄일 수 있도록 한 핸드 피스용 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 고정자와 회전자로 구성되어 전원의 공급을 받아 회전자를 회전시켜서 작동되는 핸드 피스용 모터에 있어서, 양측이 개방 형성되는 외부 하우징과, 상기 외부 하우징의 내주면에 근접 구비되어 상호 결합되는 내부 하우징과, 자성체로 이루어지며, 상기 내부 하우징의 중앙측 내주면에 고정 설치되는 고정자와, 전후방으로 연통되는 다수 통기공이 형성되며, 상기 내부 하우징의 내측 후방에 내장 구비되는 단자설치부재와, 상기 단자설치부재의 전방측 중앙부에 고정 설치되어 전원을 인가하는 단자와, 상기 내부 하우징의 내부 양단에 각각 설치되는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 후방측이 상기 단자의 중심부에 결합된 모터축과, 코일선과 그 코일선이 권취된 코어로 구성되며, 상기 모터축 상에 고정 설치되어지되 상기 고정자의 내측에 이격 설치되어 인가되는 전원과 상기 자성체인 고정자에 의해 회전되는 회전자와, 상기 회전자와 단자 사이에 구비되며, 모터축 상에 고정 설치되어 회전하면서 에어를 내부로 흡입시키고, 그 내부를 순환하면서 냉각시키며, 외부로 배출시키는 임펠러와, 외주면에 에 어분출구와 워터분출구가 각각 관통 형성되며, 상기 모터축의 전방측에 결합되어 내부 하우징의 전방측을 덮어 감싸는 전방캡과, 상기 외부 하우징의 후방에 결합 고정되어 외부로부터의 전원, 워터, 에어 및 냉각용 에어의 공급을 중계하는 후방캡을 포함하여 이루어지는 핸드 피스용 모터를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 핸드피스용 모터는 모터축에 임펠러를 부착하고 모터 내에서 길이방향으로 에어가 이동되도록 함으로써 하우징 내부를 전체적으로 용이하게 냉각하고 에어의 흐름을 부드럽게 하여 진동 및 소음을 줄일 수 있으며 임펠러를 단독으로 설치함으로써 제조성이 용이한 이점이 있다.

또한 주로 치과용 핸드피스에 설치되는 모터는 50,000rpm 정도의 회전수로 작동하나 모터 내부의 열을 효율적으로 냉각하므로, 작업자인 치과 의사의 손에 열이 전달되지 않아 불쾌감과 불안감을 조성하지 않고, 진동 및 소음의 발생이 현격하게 줄어서 환자의 불안감을 줄이게 하는 이점이 있다.

특히 종래의 에어 구동 방식 모터에 결합되는 커넥터를 그대로 사용할 수 있기 때문에, 에어 구동 방식 모터의 저속 모드에서 발생되는 토크의 저감으로 인한 작업성 저하의 종래의 문제점을 전기 방식으로 개선할 수 있으며, 전기 구동 방식 모터로 개선할 때 종래의 커넥터를 그대로 사용할 수 없어 별도로 커넥터를 제작해야 하는 종래의 문제점을 개선할 수 있다는 이점이 있다.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 핸드 피스용 모터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 측단면 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 보면 본 발명에 의한 핸드 피스용 모터는 고정자와 회전자로 구성되어 전원의 공급을 받아 회전자를 회전시켜서 작동되는 구조이다.

상기한 구조를 이루기 위한 본 발명의 핸드 피스용 모터는 외부 하우징(10)과, 내부 하우징(20)과, 상기 내부 하우징(20)에 고정되는 고정자(30)와, 상기 내부 하우징(20)에 내장되는 단자설치부재(40)와, 상기 단자설치부재(40)에 고정되는 단자(50)와, 상기 단자(50)에 결합되며 내부 하우징(20)의 길이방향 중심에 위치되는 모터축(60)과, 코일선(71)과 그 코일선(71)이 권취된 코어(73)로 이루어진 회전자(70)와, 상기 회전자(70)와 단자(50) 사이의 모터축(60) 상에 고정되는 임펠러(80)와, 상기 내부 하우징(20)의 전방측에 결합되는 전방캡(90a)과, 외부 하우징(10)의 후방측에 결합되는 후방캡(90b)으로 이루어진다.

외부 하우징(10)은 도 2 및 도 3에서와 같이 양측이 개방 형성된 원통형 형상이고, 필요에 따라 양측 중 일측 이상에 커버부(11)가 형성된다. 본 발명에 의한 도면에서는 외부 하우징(10)의 후방측에 커버부(11)를 형성한 것을 일예로 도시하였다. 또한 외부 하우징(10)의 전방 내측면에는 나사부(13)가 형성되어 후술되는 내부 하우징(20)의 나사부(23)와 결합되어진다.

내부 하우징(20)은 예컨대 상기 외부 하우징(10)과 대응되는 단면(원통형) 형상으로 형성되며, 외부 하우징(10)의 내주면에 근접 구비되어 상호 결합된다.

본 발명에서 하우징을 외부 하우징(10)과 내부 하우징(20)으로 분리 구성하는 것은 내부 하우징(20)은 후술되는 고정자(30) 및 다른 구성요소들을 결합 및 내장하기 위한 용도로 사용되는 것이며, 외부 하우징(10)은 이러한 내부 하우징(20)을 보호하기 위한 커버 역할을 하도록 하기 위함이다.

상기 내부 하우징(20)의 내주면에는 고정자(30)가 고정 설치된다. 고정자(30)는 전원을 인가 받는 코일선(71)이 권취된 코어(73)로 이루어진 회전자(70)를 모터축(60)에 의해 축회전시키기 위해 자성체를 띠어야 하며, 내부 하우징(20)의 중앙측 내주면에 고정된다.

상기 고정자(30)는 도 4의 (a)에서와 같이 양측으로 분리 형성되며, 그 사이 공간 중 하나의 공간에 워터 연결파이프(25)와 에어 연결파이프(26)를 구비한다. 이때 워터 연결파이프(25)는 후방 워터 공급측과 전방캡(90a)에 형성된 워터분출구(92) 사이에 구비되어 후방에서 공급되는 워터를 전방으로 중계하는 기능을 수행하게 되고, 에어 연결파이프(26)는 후방 에어 공급측과 전방캡(90a)에 형성된 에어분출구(91) 사이에 구비되어 후방에서 공급되는 에어를 전방으로 중계하는 기능을 수행한다.

또한 이때 도 4의 (b)에서처럼 고정자(30) 사이의 양측 공간에 워터 연결파이프(25)와 에어 연결파이프(26)를 따로 분리 구비하여 사용할 수도 있다.

상기 내부 하우징(20)의 내측 후방에는 단자설치부재(40)를 내장 구비한다. 단자설치부재(40)의 전방측 중앙부에는 단자(50)를 삽입 설치하기 위한 안착홈(미 도시됨)이 형성되고, 후방측에는 전원단자(44), 워터파이프(45) 및 에어파이프(46)가 형성되며, 전후방으로 연통되는 다수 통기공(41)이 형성된다. 이때 본 발명에서의 통기공(41)은 냉각용 에어의 입구(41a)와 출구(41b)로 이루어진다.

상기 전원단자(44)는 외부로부터 전원을 인가 받아 단자(50)에 전원을 중계하기 위한 것이고, 워터파이프(45) 및 에어파이프(46)는 외부에서 공급되는 워터 및 에어를 전방으로 연결하기 위한 부재이다.

상기 단자설치부재(40)의 전방측 안착홈에는 단자(50)가 삽입 설치된다. 단자(50)의 중심에는 모터축(60)이 삽입 고정되며, 회전자(70)에 전원을 인가하도록 회전자(70)의 코일선(71)에 연결된다.

모터축(60)의 외주면과 접하는 단자(50)는 실링 기능을 동시에 수행토록 구성한다. 또한 단자(50)의 후방면에는 지지링(53)과 베어링(62)이 차례대로 구비된다. 이때 지지링(53)은 단자(50)와 베어링(62)의 마찰을 방지하고 후방측 베어링(62)을 지지하기 위한 구성이고, 베어링(62)은 내부 하우징(20)의 전방 내측에 구비된 베어링(61)과 함께 모터축(60)을 회전 가능하게 지지하기 위한 것이다. 상기 전방측 베어링(61)의 후면에도 지지링(54)이 구비 부착된다.

상기 설명에서와 같이 내부 하우징(20)의 내부 양단에 각각 설치되는 베어링(61,62)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 후방측 베어링(62)의 전방에 구비된 단자(50)에 결합되는 모터축(60)이 구비된다.

모터축(60)은 내부 하우징(20)의 길이방향 중심에서 축회전되며, 그 전방측으로 커플링(64)이 결합 구성되어, 미도시되었으나 그 커플링(64)에 축 및 웜기어 가 차례로 연결 구성되어 핸드피스의 드릴을 회전 작동시키게 되는 것이다.

상기 모터축(60) 상에는 코일선(71)이 권취된 코어(73)를 고정 설치한다. 상기 코일선(71)과 코어(73)는 본 발명에서 회전자(70)가 된다. 회전자(70)는 내부 하우징(20)의 내주면에 고정 설치된 자성을 띠는 고정자(30)의 내측에 이격 설치되어 단자(50)를 통해 인가되는 전원과 고정자(30)에 의해 회전되도록 구성된다. 즉 축회전되는 회전자(70)에 의해 모터축(60)이 축회전 되는 것이다.

상기 고정자(30)와 회전자(70)의 이격 공간사이로 냉각용 에어가 순환된다.

상기 회전자(70)와 단자(50) 사이에는 임펠러(80)를 고정 설치한다. 임펠러(80)는 모터축(60)상에 고정 설치되며, 모터축(60)과 함께 회전되면서 단자설치부재(40)에 형성된 냉각용 에어의 입구(41a)를 통해 에어를 내부로 강제 흡입시키고, 그 내부에 강제 순환되면서 내부를 냉각시키며, 냉각용 에어의 출구(41b)를 통해 에어를 외부로 배출시키는 기능을 수행한다.

임펠러(80)는 모터축(60)에 끼워져 고정되는 지지체(81)와, 지지체(81)의 외면에 일정 간격으로 돌출 형성되는 다수 블레이드(83)로 이루어진다.

블레이드(83)는 도 5의 (a)에서와 같이 전방 또는 후방 중 일측으로 경사지게 형성되어 외부에서 유입되는 에어의 이동이 유리하고 그 에어의 이동에 의해 원활하게 회전되도록 구성된다. 이때 블레이드(83)는 에어의 흐름을 원활하게 하고 에어의 이동속도를 보다 증가시키기 위해 도 5의 (b)에서와 같이 나선형 형상으로 형성되어지거나, 도 5의 (c)에서와 같이 유선형 형상으로 형성되기도 한다.

상기 블레이드(83)의 형상을 나선형이나 유선형으로 형성하게 되면 고압의 냉각용 공기 유입으로 인해 회전되는 임펠러(80)의 속도가 상당해지므로 냉각용 공기의 유입만으로도 임펠러(80)에 고정된 모터축(60)을 회전 구동시킬 수 있게 된다.

이와 같이 모터축(60)의 기본 구동은 전원의 인가로 인한 전기 공급으로 작동되나, 냉각용 공기의 유입 및 배출 작용으로 인한 공기압만으로도 구동 가능하고 전기와 공기압을 동시에 사용하여 구동시킬 수 있다. 즉 모터축(60)은 전기와 공기압 중의 어느 하나 이상으로 구동이 가능하다.

상기에서와 같이 내부 하우징(20)에 고정자(30), 단자설치부재(40), 단자(50), 모터축(60), 회전자(70) 및 임펠러(80)가 구비 설치되면 내부 하우징(20)의 외면을 외부 하우징(10)으로 감싸 결합하고, 상기 외부 하우징(10)으로 감싸져 결합된 내부 하우징(20)의 전방에는 그 전방측을 덮어 감싸는 전방캡(90a)을 결합 구성한다. 전방캡(90a)은 모터축(60)의 전방측에 결합되며, 전방캡(90a)의 전방으로 돌출부가 형성되고, 돌출부의 외주면에는 에어분출구(91)와 워터분출구(92)가 각각 관통 형성되어져 후방에서 공급되는 에어와 워터가 각각 분출된다.

한편, 내부 하우징(20)을 감싸는 외부 하우징(10)의 후방에는 후방캡(90b)이 결합 고정된다. 후방캡(90b)에는 에어홀(96a), 워터홀(97a), 전원단자(44) 및 냉각용 에어의 입·출구 파이프(93,94)가 각각 형성되어 외부로부터의 에어, 워터, 전원 및 냉각용 에어의 공급을 중계하도록 구성된다.

도 6은 본 발명에 의한 핸드 피스용 모터의 사용 상태도이다. 도 6에서와 같이 상기 후방캡(90b)에 전원공급선 및 공급호스들이 구비된 커넥터(100)를 연결하 여 사용된다. 커넥터(100)는 종래의 에어 구동식 모터에 사용되는 커넥터(100)를 그대로 사용하면 되고, 다른 방식의 커넥터를 연결 사용하여도 무방하다.

따라서 에어 구동 방식 모터의 저속 모드에서 발생되는 토크의 저감으로 인한 작업성 저하의 종래의 문제점을 전기 방식으로 개선할 수 있으며, 종래의 커넥터를 그대로 사용할 수 없는 별도로 커넥터를 제작해야 하는 종래의 문제점을 개선할 수 있는 것이다.

상기한 구성의 본 발명에 의한 핸드 피스용 모터의 동작 설명은 하기와 같다.

먼저 상기한 구성들로 핸드 피스용 모터를 구성하고, 그 전방으로 드릴이 부착 형성된 연결구를 연결하여 핸드피스의 작동 준비를 한다. 그런 다음 핸드 피스용 모터의 후방으로 연결된 공급관들을 통해 전방의 드릴측에서 분출되는 워터와 에어를 공급하고 전원을 인가하며 또한 냉각용 에어를 공급한다.

공급되는 에어와 워터는 각 연결관들과 연결로들을 통해 내부 하우징(20) 내로 이동되어지고, 내부 하우징(20)의 내주면 측에 구비된 워터 연결파이프(25)와 에어 연결파이프(26)를 통해 전방캡(90a)에 형성된 워터분출구(92)와 에어분출구(91)로 분출되어 그 전방측에 구비된 드릴측으로 이동되어 최종 분출된다.

또한 공급되는 전원은 각 전원단자(44) 및 단자(50)를 통해 모터축(60)에 고정된 회전자(70)의 코일선(71)에 전달되어 그 회전자(70)와 이격 설치된 자성체의 고정자(30)에 의해 회전자(70)가 축회전되면서 모터축(60)을 회전시킴으로써 전방측으로 동력을 전달 공급하게 된다.

또한 냉각용 에어는 통기공(41) 중 입구(41a)를 통해 하우징 내부로 강제 공급되고, 그 에어는 임펠러(80)를 통해 속도가 증가되면서 하우징 내부에 강제 이송되어 순환되면서 그 내부의 온도를 냉각시키고 순환된 에어는 통기공(41) 중 출구(41b)를 통해 외부로 배출된다.

외부에서 유입되는 에어가 하우징 내부로 유입될 때, 열이 가장 많이 발생되는 단자를 일차적으로 냉각하게 되어 하우징 내부를 효율적으로 냉각하게 된다. 그리고 본 발명에서는 에어의 흐름이 원활함과 더불어 임펠러 주위에서 발생되는 마찰음이 발생되지 않아 매우 조용하게 작동된다. 이렇게 본 발명에 의한 고속모터의 회전자는 에어를 원활하게 흐르게 함과 더불어 하우징 내부를 전체적으로 냉각하게 된다.

미설명 부호 (2)는 패킹, (3)은 워터플레이트, (4)는 워터플레이트 캐퍼, (5)는 브러시 홀더가이드, (6)은 브러시 홀더가이드 캐퍼, (7)은 후방캐퍼임.

도 1은 본 발명에 의한 핸드 피스용 모터의 사시도,

도 2는 도 1의 분해 사시도,

도 3은 도 1의 측단면도,

도 4는 도 3의 A-A'선 확대 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 임펠러의 사시도,

도 6은 본 발명에 의한 핸드 피스용 모터의 사용 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 패킹 3 : 워터플레이트

4 : 워터플레이트 캐퍼 5 : 브러시 홀더가이드

6 : 브러시 홀더가이드 캐퍼 7 : 후방캐퍼

10 : 외부 하우징 11 : 커버부

13,23 : 나사부 20 : 내부 하우징

25 : 워터 연결파이프 26 : 에어 연결파이프

30 : 고정자 40 : 단자설치부재

41 : 통기공 44 : 전원단자

45 : 워터파이프 46 : 에어파이프

50 : 단자 53,54 : 지지링

60 : 모터축 61,62 : 베어링

64 : 커플링 70 : 회전자

71 : 코일선 73 : 코어

80 : 임펠러 81 : 지지체

83 : 블레이드 90a : 전방캡

90b : 후방캡 91 : 에어분출구

92 : 워터분출구 100 : 커넥터

Claims (4)

1. 고정자와 회전자로 구성되어 전원의 공급을 받아 회전자를 회전시켜서 작동되는 핸드 피스용 모터에 있어서,

   양측이 개방 형성되는 외부 하우징(10)과;

   상기 외부 하우징(10)의 내주면에 근접 구비되어 상호 결합되는 내부 하우징(20)과;

   자성체로 이루어지며, 상기 내부 하우징(20)의 중앙측 내주면에 고정 설치되는 고정자(30)와;

   전후방으로 연통되는 다수 통기공(41)이 형성되며, 상기 내부 하우징(20)의 내측 후방에 내장 구비되는 단자설치부재(40)와;

   상기 단자설치부재(40)의 전방측 중앙부에 고정 설치되어 전원을 인가하는 단자(50)와;

   상기 내부 하우징(20)의 내부 양단에 각각 설치되는 베어링(61,62)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 후방측이 상기 단자(50)의 중심부에 결합된 모터축(60)과;

   코일선(71)과 그 코일선(71)이 권취된 코어(73)로 구성되며, 상기 모터축(60) 상에 고정 설치되어지되 상기 고정자(30)의 내측에 이격 설치되어 인가되는 전원과 상기 자성체인 고정자(30)에 의해 회전되는 회전자(70)와;

   상기 회전자(70)와 단자(50) 사이에 구비되며, 모터축(60) 상에 고정 설치되 어 회전하면서 에어를 내부로 흡입시키고, 그 내부를 순환하면서 냉각시키며, 외부로 배출시키는 임펠러(80)와;

   외주면에 에어분출구(91)와 워터분출구(92)가 각각 관통 형성되며, 상기 모터축(60)의 전방측에 결합되어 내부 하우징(20)의 전방측을 덮어 감싸는 전방캡(90a)과;

   상기 외부 하우징(10)의 후방에 결합 고정되어 외부로부터의 전원, 워터, 에어 및 냉각용 에어의 공급을 중계하는 후방캡(90b)을 포함하여 이루어지는 핸드 피스용 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 임펠러(80)는 모터축(60)에 끼워져 고정되는 지지체(81)와, 지지체(81)의 외면에 일정 간격으로 돌출 형성되며 전방 또는 후방 중 일측으로 경사지게 형성되는 다수 블레이드(83)로 이루어지되, 상기 블레이드(83)는 나선형 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 핸드 피스용 모터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 임펠러(80)는 모터축(60)에 끼워져 고정되는 지지체(81)와, 지지체(81)의 외면에 일정 간격으로 돌출 형성되며 전방 또는 후방 중 일측으로 경사지게 형성되는 다수 블레이드(83)로 이루어지되, 상기 블레이드(83)는 유선형 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 핸드 피스용 모터.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 모터축(60)은 전기와 공기압 중의 어느 하나 이상을 이용하여 구동할 수 있는 것을 특징으로 하는 핸드 피스용 모터.

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