WO2015040940A1 - バンド型無線機 - Google Patents

Abstract

　本発明の一形態におけるバンド型無線機（５０Ａ）は、本体（１）にアンテナ（２）と地導体（３）とを内蔵し、当該地導体（３）が、本体（１）に連結された第一のベルト（４）に設けられた金属部（５）と導通接続している。

Description

バンド型無線機

　本発明は、腕時計のように人の腕に装着することができるバンド型無線機に関する。

　腕等に装着して使用するバンド型無線機に搭載されるアンテナ装置は、小型または携帯性を確保するために、バンド内部に実装されたり、筺体内部に内蔵されたりする。

　特許文献１には、腕装着時において高いアンテナ利得と良好なアンテナ指向性を確保することを目的とした腕時計型無線機用アンテナ装置が記載されている。特許文献１の腕時計型無線機用アンテナ装置は、腕時計本体の内部に内蔵して設置されるヘリカルアンテナであって、前記腕時計を腕に装着して人体の正面に構えた状態においてヘリカルアンテナを人体から遠ざかる正面方向寄りに配置し、ヘリカルアンテナの軸方向が腕に対して略平行に配置された主プリント基板と垂直になるように配置し接続する手段を備えており、ヘリカルアンテナに対して腕を接地導体と見なし、腕に対してヘリカルアンテナの主偏波方向が垂直となるように動作させる。ヘリカルアンテナに対して腕を接地導体とみなし、腕に対してヘリカルアンテナの主偏波方向が垂直となるように動作させることにより、腕に装着したときの利得劣化を防いでいる。

日本国特許公報「特許第３５６０４５５号（２００４年６月４日登録）」

　しかしながら、上述のような特許文献１の構成は、ヘリカルアンテナに対して腕を接地導体とみなしているため、腕に装着していない場合には接地導体が無くなりアンテナ特性が劣化するという問題がある。

　そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、腕に装着していない場合でも安定したアンテナ特性を得ることができるバンド型無線機を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るバンド型無線機は、
　アンテナおよび当該アンテナの地導体を備え、バンドにより対象に固定されるバンド型無線機であって、
　上記バンドに配設された金属部であって、上記地導体と導通接続される金属部を備えていることを特徴としている。

　本発明の一態様によれば、アンテナの地導体が、バンドに配設される金属部と導通接続されることにより、バンド型無線機を腕に装着していない場合であっても、当該金属部によって地導体の面積を確保することができるため、安定したアンテナ特性を得ることができる。

本発明に係るバンド型無線機の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係るバンド型無線機の一実施形態を示す上面図である。 図２の変形例を示す上面図である。 本発明の実施形態２に係るバンド型無線機を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係るバンド型無線機の腕装着時の状態を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係るバンド型無線機の腕装着時の状態を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係るバンド型無線機を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係るバンド型無線機の腕装着時の状態を示す断面図である。

　〔実施形態１〕
　以下、本発明に係るバンド型無線機の一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。

　本発明に係るバンド型無線機は、取り付け対象物である腕あるいは脚に当該無線機に配設されたバンドを巻きつけて取り付けるタイプの無線機である。本実施形態１では、取り付け対象物を腕とした腕時計型の無線機を例に挙げて、本発明の一実施形態を説明する。

　図１は、本実施形態１のバンド型無線機の構成を示す断面図である。また、図２は、本実施形態１のバンド型無線機の構成を示す上面図である。なお、図１には、取り付け対象物である腕１００を示すとともに、仮想線でバンド型無線機５０Ａが腕１００に巻き付けられた状態も併せて示す。

　本実施形態１のバンド型無線機５０Ａは、人体の腕等に装着して用いられ、無線通信により外部からの情報を受信可能な電子機器であり、特に、人体の腕等に継続して装着する携帯型の電子機器である。このようなバンド型無線機５０Ａの例として、腕時計、歩数計、血圧計、心拍計、・・・等が挙げられる。

　本実施形態１のバンド型無線機５０Ａは、本体１と、本体１に内蔵されるアンテナ２と、本体１に内蔵されるアンテナ２の地導体３と、本体１に接続される第一のベルト４（バンド）と、第一のベルト４に設けられた金属部５とを有し、金属部５は地導体３と導通接続されている。更に、本体１には、基板１０、締結コネクタ１１、無線回路部１２、および給電線路１３が内蔵されている。

　第一のベルト４は、本体１に第一のベルト連結部８を介して固定されている。また、本体１には、第一のベルト連結部８に対向する位置に第二のベルト連結部９が配設されており、第二のベルト連結部９を介して第二のベルト７が本体１に接続されている。

　なお、第一のベルト連結部８および第二のベルト連結部９はいずれも、本体１の一部から構成されていてもよいし、本体１とは別体として構成されていてもよい。

　第一のベルト４および第二のベルト７は、図１中に仮想線で示すように腕１００の周囲に沿って配することができる。これは、第一のベルト連結部８および第二のベルト連結部９がそれぞれ第一のベルト４および第二のベルト７を、本体１に対して回動可能に連結しているためであり、且つ、第一のベルト４および第二のベルト７が腕１００の周囲に沿うように変形することができるためである。ここで変形とは、ゴム素材のように変形する態様に限らず、後述するように複数の駒を有したベルトであって駒同士がピンなどで連結しておりピンを中心に駒が回動することによってベルトの形状を変えることができる態様も含まれる。

　第一のベルト４および第二のベルト７における、ベルト連結部に連結している端部とは反対側の端部は、腕１００の周囲に沿うように第一のベルト４および第二のベルト７を配置したときに、留め具構造（不図示）によって互いは留められる。このとき、仮想線で図示したように、第二のベルト７の端部およびその近傍領域における第二のベルト７の外側面と、第一のベルト４の端部およびその近傍領域における第一のベルト４の内側面（腕側の面）とが重なり合うように、第一のベルト４および第二のベルト７の長さは設計されている。なお、上記留め具構造としては特に限定されず、穴留め式のピンバックル構造であってもよいし、片開き式、両開き式又は二重ロック式のバックル構造であってもよい。ここで、片開き式のバックル構造とは、バックル部分の片側のみが開く構造であり、両開き式のバックル構造とは、バックル接合部が両側に開く構造である。また、二重ロック式のバックル構造とは、片開き式のバックルの開く部分に留め金が付いた構造である。

　本体１は、アンテナ２、地導体３、アンテナ給電部６、締結コネクタ１１、無線回路部１２、および給電線路１３を、基板１０上に搭載している。本体１には、更に、時計の文字盤、ディスプレイ、入力装置等のユーザインターフェース等を搭載することができる。

　地導体３は、基板１０上に形成されたＧＮＤパターンである。地導体３は、本体１における腕１００に近接している側に設けられており、腕１００とアンテナ２との間に位置している。また、地導体３上の第一のベルト４に近接した辺に沿って締結コネクタ１１が配設されている。また、地導体３上の締結コネクタ１１と、アンテナ２との間に、無線回路部１２が配設されている。

　ここで、本実施形態１のバンド型無線機５０Ａは、携帯電話などよりも更に小型の端末とすることができる。しかしながら、そのような小型の端末では、本体１内の地導体３だけでは長さが足りず、共振するために十分な鏡像電流が得られないため、十分なアンテナ性能が得られない。そこで、本実施形態では、金属部５を設けて地導体３を延長することで、共振するために十分な鏡像電流が生じて、十分なアンテナ性能を確保することができる。また、腕に巻いているときには地導体３と腕が結合して、腕も仮想的な地導体と見なすことによって、アンテナ性能を確保することができる。

　アンテナ２は、金属部５が導通接続されている辺と対向する位置において地導体３と接続（アンテナ給電部６）されている。アンテナ２は、アンテナ給電部６を介して基板１０上の給電線路１３に接続され、給電線路１３は無線回路部１２に接続される。アンテナが送受信する信号も、この経路で処理される。

　アンテナ２は、本体１における腕１００から離れた側に設けられている。アンテナ２は、従来公知の薄板状、線状等のアンテナを使用することができる。

　地導体３の第一のベルト連結部８近傍において締結コネクタ１１を介して地導体３と導通接続されている金属部５は、第一のベルト連結部８を経由して第一のベルト４に延設されている。

　金属部５は、第一のベルト４の第一のベルト連結部８側の端部から反対側の端部に向かって延設されており、図１に長さＬで示した地導体３と金属部５との合計の長さは、アンテナ２の共振周波数の１／８波長以上３／８波長以下となるように、好ましくは１／４波長となるように設計されている。

　ここで、本実施形態１では、第一のベルト４がゴムバンドであることを想定している。この場合、金属部５は金属箔などで形成され、ゴムバンドの内部、または表面にゴムバンドと一体成型される。金属箔としては、主にフレキシブル基板上のパターン（銅）が挙げられるが、アルミ、ステンレス、銅などの箔でもよい。厚さはフレキシブル基板上パターンで有れば４０μｍ程度とすることができるが、この数値に限定されるものではない。

　なお、先述したように金属部５と基板１０との接続手段は、基板１０上にフレキシブル基板用の締結コネクタ１１を実装して、フレキシブル基板で形成された金属部５を、この締結コネクタ１１を介して基板１０と接続する。しかしながら、この態様に限定されるものではなく、フレキシブル基板やアルミ箔、銅箔、ステンレス箔（金属部５）を、本体１内の地導体３に半田付けしても良い。

　ここで、第一のベルト４は、先述したように複数の駒を有したベルトであって駒同士がピンなどで連結してなるものであってもよい。そこで、駒を連結した態様について、図３に基づいて説明する。図３は、図２の変形例を示す上面図である。複数の駒４４がピン１５によって連結されて、第一のベルト４を構成している。この態様において、金属部５は、本体１に最も近い駒４４とこれに連なる幾つかの駒４４を金属によって形成し、且つ、これら金属の駒４４同士を、駒同士を導通接続する金属のピン１５によって連結した構成によって実現することができる。この態様において、本体１に最も近い駒４４は、ビス１４によって地導体３にビス留めされて導通接続される。また、この態様において、先述の長さ（Ｌ）を越える長さに位置する駒４５は、非金属製のものを用いることができる。あるいは、駒自体は金属であるが、それを連結するピンを非導通のピンとしてもよい。

　なお、第二のベルト７には金属部５は設けられていない。

　このように地導体３に導通接続した金属部５が第一のベルト４に設けられていることによって、バンド型無線機５０Ａを腕に装着していないときであっても、金属部５により地導体の面積を確保することができる。そのため、バンド型無線機５０Ａを腕に装着していないときであっても、安定したアンテナ特性を得ることができる。

　また、アンテナ２は、地導体３から、金属部５が導通接続されている辺と対向する位置で給電されている。そのため、地導体３および金属部５に流れるアンテナ電流の逆相電流が軽減するため、非装着時のアンテナ特性が更に改善する。

　また、金属部５と地導体３とが接続された長さ（Ｌ）が、アンテナ２の共振周波数における略４分の１波長となっているため、地導体３および金属部５に流れるアンテナ電流の逆相電流が軽減し、非装着時のアンテナ特性が更に改善する。また、長さ（Ｌ）が上述のように設計されているため、アンテナ２、地導体３および金属部５で構成されるアンテナ系の共振条件が良好になり、非装着時のアンテナ特性が更に改善する。

　なお、本実施形態１では、本体１を挟んで両側にそれぞれ別体のベルトを配した構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一本のベルトを本体１の一方の端部から他方の端部までループ状に配して、この一本のベルトが腕１００に巻き付くように構成してもよい。このとき、図１に示した長さＬを実現する金属部５をベルトにおける本体１の一方の端部から配設すればよい。また例えば、本体１の他方の端部にこの一本のベルトの一端を着脱可能に固定することができる固定部材が配設すればよい。

　なお、第二のベルト７に、地導体とは絶縁された金属部を配設してもよい。

　〔実施形態２〕
　本発明に係るバンド型無線機の他の実施形態について、図４から図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　上述の実施形態１におけるバンド型無線機５０Ａとの相違点を、図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態２におけるバンド型無線機５０Ｂの構成を示す断面図である。図４は、実施形態１の図１に対応している。

　本実施形態２のバンド型無線機５０Ｂは、地導体３´が、第一のグランド部３ａと、当該第一のグランド部３ａとスイッチ１５を介して接続された第二のグランド部３ｂとを有している。また、金属部５は、この第一のグランド部３ａと導通接続されている。

　そして、アンテナ２は、地導体３´における、金属部５が導通接続されている辺と対向する位置において、第二のグランド部３ｂと接続（アンテナ給電部６）されている。

　また、本実施形態２のバンド型無線機５０Ｂは、人体の近接を検知するセンサ１６（検知部）を本体１の底面に備えている。そして、センサ１６が人体の近接を検知するとスイッチ１５がオフとなって第一のグランド部３ａと第二のグランド部３ｂとは導通せず、センサ１６が人体の近接を検知しないとスイッチ１５がオンとなって第一のグランド部３ａと第二のグランド部３ｂとが導通する構成となっている。

　本実施形態２においても実施形態１と同様に、地導体３´と金属部５との合計の長さ（Ｌ）、すなわち、第二のグランド部３ｂにおける金属部５から最も離れた位置にある端部から、金属部５における地導体３´から最も離れた位置にある端部までの長さは、アンテナ２の共振周波数の略４分の１波長となるように設計されている。

　本実施形態２の構成のメリットは、実施形態１のバンド型無線機５０Ａよりもアンテナ特性が安定している点にある。これについて、図５および図６を用いて説明する。

　図５は、実施形態１のバンド型無線機５０Ａを示しており、腕１００に巻き付けた状態を示している。図６は、本実施形態２のバンド型無線機５０Ｂを示しており、こちらも図５と同様、腕１００に巻き付けた状態を示している。

　図５に示す実施形態１のバンド型無線機５０Ａは、先述したように腕に装着していない場合でもアンテナ特性が劣化しないというメリットがあるものの、腕１００に装着したときに第一のベルト４が折り返されることによって第一のベルト４に設けられた金属部５が折り返されて、図５中に矢印で示すように金属部５上に逆相のアンテナ電流が生じ、打ち消し合うことでアンテナ特性の劣化が生じる。

　これに対して、センサ１６を具備した本実施形態２のバンド型無線機５０Ｂの構成によれば、腕１００に装着しているときには、スイッチ１５がオフになることで金属部５は第二のグランド部３ｂから絶縁されるため、金属部５に電流は流れない。そのため、逆相のアンテナ電流は発生しない。

　更に、本実施形態２のバンド型無線機５０Ｂの構成によれば、腕１００に装着しているときは、第二のグランド部３ｂが腕１００と結合して腕１００が地導体とみなされるため、アンテナ特性は確保される。

　このように、本実施形態２のバンド型無線機５０Ｂの構成によれば、腕に装着していないときの安定したアンテナ特性の実現は勿論のこと、腕１００に装着しているときの逆相のアンテナ電流の発生を抑制するとともに安定したアンテナ特性を確保することができるという効果を奏する。

　〔実施形態３〕
　本発明に係るバンド型無線機の他の実施形態について、図７および図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　上記実施形態１では、本体１を挟んで、それぞれ別体のベルト（バンド）を本体１に連結させている。これに対して本実施形態３では、本体１の一方の端部からこれに対向する端部に至るまで、腕１００の周囲に沿って連続する一本のベルトを配設している点において両者は相違している。

　図７は、本実施形態３のバンド型無線機５０Ｃの構成を示す断面図であり、腕に装着していないときの状態を示す。一方、図８は、本実施形態３のバンド型無線機５０Ｃを腕に装着した状態を示す。

　本実施形態３のバンド型無線機５０Ｃは、本体１における第一のベルト連結部８とは反対側の位置に、ベルト固定部３０が設けられている。第一のベルト連結部８に連結したベルト４０（一本のバンド）は、このベルト固定部３０に着脱可能に固定されている。

　ベルト４０には、実施形態１において説明した金属部５と略同じ金属部５´が設けられている。本実施形態３の金属部５´は、実施形態１の金属部５に比べて、ベルト４０に沿って延設される長さが長い点で両者は相違している。すなわち、本実施形態３は腕１００の周囲に沿って連続する一本のベルトを配設しているため、金属部５´の配設長に余裕があると言える。そのため、二本のベルトを配設してその一本に金属部５を設ける場合と比較して、長い金属部５´をベルトに設けることができる。

　金属部５´は、実施形態１の金属部５と同様に、地導体３における第一のベルト連結部８近傍において、地導体３と導通接続している。そして、金属部５´は、ベルト４０に沿って延設され、ベルト固定部３０の近傍まで設けられている。図８では、金属部５´は、腕１００における本体１の配設位置とは反対側の位置を大きく超えて配されている。

　このように本実施形態３のバンド型無線機５０Ｃの構成によれば、金属部５´の長さが長いため、実施形態１の金属部５を具備したバンド型無線機５０Ａの構成に比べて、より低い共振周波数のアンテナに対しても、十分な長さの地導体長さを確保することができて、腕に装着していないときのアンテナ特性を改善することができるという効果を奏する。

　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係るバンド型無線機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、
　アンテナ２および当該アンテナ２の地導体３、３´を備え、バンド（第一のベルト４、ベルト４０）により対象に固定されるバンド型無線機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃであって、
　上記バンド（第一のベルト４、ベルト４０）に配設された金属部５、５´であって、上記地導体３、３´と導通接続される金属部５、５´を備えていることを特徴としている。

　上記の構成によれば、アンテナの地導体が、バンドに配設される金属部と導通接続されることにより、バンド型無線機を腕に装着していない場合であっても、当該金属部によって地導体の面積を確保することができるため、安定したアンテナ特性を得ることができる。

　なお、バンド型無線機を腕に装着しているときには、上記地導体が腕と結合して、腕が地導体とみなされるため、アンテナ特性は確保される。

　本発明の態様２に係るバンド型無線機５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、上記態様１において、
　上記アンテナ２は、上記地導体３、３´における、上記金属部５、５´と導通接続される辺と対向する位置に接続されていることが好ましい。

　上記の構成によれば、地導体、金属部に流れるアンテナ電流の逆相電流が軽減するため、バンド型無線機を腕に装着していないときのアンテナ特性をより一層改善させることができる。

　本発明の態様３に係るバンド型無線機５０Ｂは、上記態様１または２において、
　上記地導体３´は、第一のグランド部３ａと、当該第一のグランド部３ａとスイッチ１５を介して接続された第二のグランド部３ｂとを有し、
　上記金属部５は、上記第一のグランド部３ａと導通接続され、
　上記アンテナ２は、上記地導体３´における、上記金属部５が導通接続されている辺と対向する位置において、上記第二のグランド部３ｂと接続されており、
　上記バンド型無線機５０Ｂは、人体の近接を検知する検知部（センサ１６）を備えており、
　上記検知部（センサ１６）が人体の近接を検知すると上記スイッチ１５がオフとなって第一のグランド部３ａと第二のグランド部３ｂとは導通せず、上記検知部（センサ１６）が人体の近接を検知しないと上記スイッチ１５がオンとなって第一のグランド部３ａと第二のグランド部３ｂとが導通することが好ましい。

　バンド型無線機を腕に装着している際、すなわちベルトを腕に巻いた際、ベルトが折れ曲がって当該ベルトに配設された金属部上に逆相のアンテナ電流が生じてアンテナ特性が劣化する虞がある。しかしながら、上記態様３の構成によれば、バンド型無線機を腕に装着しているときには、金属部が第二のグランド部から絶縁されるためアンテナ電流は流れず、逆相のアンテナ電流は発生しない。また、バンド型無線機を腕に装着しているときには、第二のグランド部が腕と結合して、腕が地導体とみなされるため、アンテナ特性は確保される。

　本発明の態様４に係るバンド型無線機は、上記態様１から３において、
　上記金属部５、５´と上記地導体３、３´とが接続された長さが、上記アンテナ２の共振周波数の１／８波長以上３／８波長以下となっていることが好ましい。

　上記の構成によれば、地導体、金属部に流れるアンテナ電流の逆相電流が軽減するため、バンド型無線機を腕に装着していないときのアンテナ特性をより一層改善させることができる。

　また、上記の構成によれば、アンテナと、地導体と、金属部とにより構成されるアンテナ系の共振条件が良好となるため、バンド型無線機を腕に装着していないときのアンテナ特性を更に改善させることができる。

　本発明の態様５に係るバンド型無線機は、上記態様１から４において、
　一本の上記バンド（ベルト４０）により上記対象に固定されることが好ましい。

　上記の構成によれば、一本のバンド（ベルト４０）により上記対象に固定される態様のほうが、二本のバンド（第一のベルト４および第二のベルト７）を配設する構成に比べて、バンドの長さが必然的に長くなり、当該バンドに配設される金属部の長さを長くすることが可能である。そのため、より低い共振周波数のアンテナに対しても十分な長さの地導体を確保することができる。これにより、バンド型無線機を腕に装着していないときのアンテナ特性を良好なものとすることができる。

　なお、ここでいう「一本のバンド」とは、実施形態３でいうところの本体１の第一のベルト連結部８とベルト固定部３０との間に連続して配される態様であれば全て含まれる。すなわち、例えば、第一のベルト連結部８とベルト固定部３０との間に複数の駒を連ねて構成されるものも含まれるほか、実施形態３でいうところのベルト４０が複数の層を積層してなるものであっても含まれる。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

　本発明は、腕時計型のアンテナ装置として好適に利用することができる。

　１　本体
　２　アンテナ
　３、３´　地導体
　３ａ　第一のグランド部
　３ｂ　第二のグランド部
　４　第一のベルト（バンド）
　５、５´　金属部
　６　アンテナ給電部
　７　第二のベルト
　８　第一のベルト連結部
　９　第二のベルト連結部
１０　基板
１１　締結コネクタ
１２　無線回路部
１３　給電線路
１４　ビス
１５　スイッチ
１６　センサ（検知部）
３０　ベルト固定部
４０　ベルト（バンド、一本のバンド）
４４、４５　駒
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ　バンド型無線機
１００　腕
 

Claims (5)

1. 　アンテナおよび当該アンテナの地導体を備え、バンドにより対象に固定されるバンド型無線機であって、
   　上記バンドに配設された金属部であって、上記地導体と導通接続される金属部を備えていることを特徴とするバンド型無線機。
2. 　上記アンテナは、上記地導体における、上記金属部と導通接続される辺と対向する位置に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のバンド型無線機。
3. 　上記地導体は、第一のグランド部と、当該第一のグランド部とスイッチを介して接続された第二のグランド部とを有し、
   　上記金属部は、上記第一のグランド部と導通接続され、
   　上記アンテナは、上記地導体における、上記金属部が導通接続されている辺と対向する位置において、上記第二のグランド部と接続されており、
   　上記バンド型無線機は、人体の近接を検知する検知部を備えており、
   　上記検知部が人体の近接を検知すると上記スイッチがオフとなって第一のグランド部と第二のグランド部とは導通せず、上記検知部が人体の近接を検知しないと上記スイッチがオンとなって第一のグランド部と第二のグランド部とが導通することを特徴とする請求項１または２に記載のバンド型無線機。
4. 　上記金属部と上記地導体とが接続された長さが、上記アンテナの共振周波数の１／８波長以上３／８波長以下となっていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載のバンド型無線機。
5. 　一本の上記バンドにより上記対象に固定されることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載のバンド型無線機。

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