JP7015877B2 - イメージセンサユニット、画像読取装置、画像形成装置および紙葉類識別装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には蛍光画像を読取るために紫外光LED光源を備えた光学ラインセンサ装置が開示されている。特許文献1の光学ラインセンサ装置では、被照明体とイメージセンサとの間に波長410nm以下の可視光および紫外光をカットするフィルタを配置することで蛍光画像の検出能力を高めている。
一般的に可視光を発する光源を備えるイメージセンサユニットでは、いわゆる白基準に向かって光を照射し、白基準で反射した光をイメージセンサによって検出し、検出した反射光の強度に応じて光源の照射強度を補正している。
本実施形態の画像読取装置100は、紙幣、有価証券などの紙葉類の真贋判定を行う紙葉類識別装置として機能する。
図1は、本実施形態のイメージセンサユニット10を備えた画像読取装置100の要部構成を示す断面図である。ここで先ず、これらの全体構成について概略を説明する。本実施形態では、被照明体として典型的には紙幣Sとする。なお、紙幣Sに限らず、その他の対象物に対しても本発明は適用可能である。
イメージセンサユニット10には比較部103が接続されている。比較部103はイメージセンサユニット10により読取られた画像情報を取得する。また、比較部103は記憶部104に記憶されている基準データを読出し、取得した画像情報と比較して、紙幣Sの真贋を識別する。
図2は、イメージセンサユニット10の分解斜視図である。図3は、図2に示すイメージセンサユニット10のうち、主走査方向における一方側を拡大した斜視図である。図4は、カバー体を省略したイメージセンサユニット10の平面図である。図5は、図4に示すI-I線を矢印方向から見たイメージセンサユニット10の断面図である。
イメージセンサユニット10は、フレーム11、光源部25、集光体32、フィルタ部材34、センサ基板38、イメージセンサ45、基準部材50などを備えている。これらの構成部材のうち、光源部25は照明装置として機能する。また、フレーム11、光源部25、集光体32、フィルタ部材34、センサ基板38およびイメージセンサ45は、読取る紙幣Sの主走査方向の寸法に応じた長さに形成される。
フレーム本体12は、イメージセンサユニット10の各構成部材を所定の位置に支持する。フレーム本体12は、主走査方向を長手方向とする略直方体であって、例えば、黒色に着色されて遮光性を有する樹脂材料で形成される。樹脂材料としては、例えばポリカーボネートなどが適用できる。
図1に示すように、フレーム本体12には、光源部25を収容する光源収容部13と、集光体32を収容する集光体収容部15と、センサ基板38を収容する基板収容部16とが主走査方向に形成される。
基板収容部16は、下側に開口する空間である。基板収容部16は、センサ基板38を実装面が上下方向に直交する状態に収容する。センサ基板38は、フレーム11に形成された図示しないボスなどを熱カシメすることで基板収容部16内に固定される。集光体収容部15と基板収容部16とは、開口部17を介して連通する。
保持体19は、カバーガラス20を中央で保持する。保持体19は、主走査方向を長手方向とする略平板状であって、例えば、黒色に着色されて遮光性を有する樹脂材料で形成される。樹脂材料としては、例えばポリカーボネートなどが適用できる。
カバーガラス20は、主走査方向を長手方向とする平板状の透過部材である。カバーガラス20は、ガラスに限られず、例えばアクリルやポリカーボネートなどの透明な樹脂材料が適用できる。
光源部25は、複数の光源26と、複数の光源26を実装する光源基板30とを有する。図3に示すように、光源26は、表面に発光素子としてのLEDチップ27が配置される、いわゆるトップビュータイプの表面実装型のLEDパッケージが適用できる。LEDパッケージは、LEDチップ27がLEDパッケージの表面に透明樹脂によって封止された状態で配置される。ここでは、紙幣Sの蛍光画像(紙幣Sに紫外光を照射した際に紙幣Sに含まれている蛍光物質から発せられる蛍光により形成される文字や図形)を検出するために、例えば350nm~400nmの紫外光を照射する光源26を用いる。ここで、蛍光物質とは、一般には、ある特定の波長の光を吸収して、その光よりも長い波長の光(蛍光)を発する性質をもつ物質をいう。特に本発明においては、紫外光を吸収して可視光(蛍光)を発する性質を持つ物質をいう。
なお、光源部25は、複数の光源26の全てが紫外光を照射するように構成してもよく、複数の光源26のいくつかが、例えば、赤、緑、青などの可視光および赤外光を照射するように構成してもよい。
本実施形態のフィルタ部材34は、主走査方向の全長に亘って紫外カット部35が形成される。紫外カット部35は、紙幣Sからの光のうち紫外光を吸収することで、紫外光をカットする。具体的には、紫外カット部35は、略450nm以下の光(可視光の一部および紫外光)をカットする。逆に、紫外カット部35は、略450nmよりも長い波長の光を透過する。したがって、紙幣Sに施された蛍光物質が紫外光により励起されることで発生する蛍光は、例えば400nm~700nmの波長であり500nm~650nmの波長が中心であるため、紫外カット部35は蛍光を透過させることができる。
照度比較回路42は、光源部25の照射強度と、照度記憶回路41に記憶された基準の照射強度とを比較する。
駆動回路43は、光源部25およびイメージセンサ45を制御して駆動させる。具体的には、駆動回路43は、光源部25を発光させたり、イメージセンサ45に光を検出させたりする。また、駆動回路43は、照度比較回路42による比較結果に基づいて光源部25の照射強度を補正する。照度比較回路42、駆動回路43による照射強度の補正については、後述する。
読取用検出部46は、主に有効読取範囲Eに位置する。読取用検出部46は、紙幣Sの蛍光画像が紫外光により励起されることで発生し、紫外カット部35を透過する蛍光を検出する。
一方、補正用検出部47は、有効読取範囲Eの外側に位置する。補正用検出部47は、平面視で見て基準部材50と重なり合っている。補正用検出部47は、基準部材50が紫外光により励起されることで発生する蛍光を検出する。
基準部材50は、フレーム11の主走査方向における両端にそれぞれ取付けられている。具体的には、図4の二点鎖線で示すように、基準部材50はフレーム11内において集光体32の主走査方向における両端部と重なり合う位置に配置される。また、図5に示すように、基準部材50は紙幣Sと集光体32との間であって、カバー体18の下面に取付けられている。
したがって、光源部25から紫外光が照射されることで基準部材50の蛍光インクが励起して蛍光を発光する。また、紫外光の一部が蛍光インクを透過したとしても、基準部材50の材料自体が励起して蛍光を発光する。基準部材50は、紫外光により励起されることで例えば450nm~700nmの波長の光が発生する。
このとき、紙幣Sに蛍光画像が含まれている場合、紫外光によって励起されることで蛍光が発生する。蛍光は集光体32によって集光され、イメージセンサ45(読取用検出部46)上に結像される。なお、蛍光画像ではない位置に照射された紫外光は、紙幣Sによって反射されるが、途中でフィルタ部材34の紫外カット部35がカットするためにイメージセンサ45上には結像されない。イメージセンサ45の読取用検出部46は、結像された蛍光を電気信号に変換して、画像として読取る。また、光源部25に紫外光以外の光を発する光源26を含む場合には、順次、光源26を発光させることで、イメージセンサ45の読取用検出部46は結像された光を電気信号に変換して、画像として読取る。
イメージセンサユニット10は読取った画像情報を比較部103に送信し、比較部103は基準データと、取得した画像情報と比較することで、紙幣Sの真贋を識別することができる。
まず、イメージセンサユニット10を製造してから出荷する前に、駆動回路43は光源部25を照射させる。光源部25は、有効読取範囲Eを越えて外側にまで紫外光を照射することから、その一部は基準部材50を照射する。したがって、基準部材50は、紫外光によって励起されることで蛍光を発生する。蛍光は集光体32によって集光され、紫外カット部35でカットされることなくイメージセンサ45(補正用検出部47)上に結像される。イメージセンサ45の補正用検出部47は、結像された蛍光を電気信号に変換して読取ることで、基準部材50を介した光源部25の照射強度を検出する。駆動回路43は、補正用検出部47により検出された照射強度を、基準の照射強度として照度記憶回路41に記憶する。このとき、基準部材50に照射された紫外光の一部は、基準部材50によって反射されるが紫外カット部35によってカットされるために、イメージセンサ45上には結像されない。なお、本実施形態では、イメージセンサユニット10の両側に、それぞれ基準部材50と補正用検出部47とが配置されているために、2つの補正用検出部47で検出された照射強度の平均値を基準の照射強度として記憶してもよい。
なお、本実施形態では、イメージセンサユニット10の両側に、それぞれ基準部材50と補正用検出部47とが配置されているために、駆動回路43は2つの補正用検出部47で検出された照射強度の平均値が、基準の照射強度になるように光源部25の照射強度を補正してもよい。
第1実施形態では、基準部材50の材料として、紫外光により励起されることで蛍光を発生する材料を用いる場合について説明した。このように蛍光を発生させるためには、基準部材50の材料に蛍光反応が生じる有機物が適用される。一方、蛍光反応が生じる有機物は、紫外光が照射されることで経年劣化してしまう。したがって、光源部25の照射強度を補正するために、紫外光を基準部材50に照射して蛍光を検出したとしても、基準部材50が劣化しているか光源部25が劣化しているのか分からず、光源部25の照射強度を精度よく補正することができない場合がある。
そこで、本実施形態では、基準部材に紫外光が照射されても劣化しない材料を用いる。この場合、基準部材は、紫外光が照射されても励起せず、紫外光を反射するだけである。したがって、本実施形態のフィルタ部材は、一部が基準部材により反射された紫外光を透過できるように構成する。
本実施形態のイメージセンサユニット60は、第1実施形態のイメージセンサユニット10の構成部材のうち、基準部材50、フィルタ部材34、イメージセンサ45をそれぞれ基準部材80、フィルタ部材64、イメージセンサ75に置き換えたものである。また、基準部材80、フィルタ部材64、イメージセンサ75が配置される位置などは、図1~図4に示すように、第1実施形態の基準部材50、フィルタ部材34、イメージセンサ45と同様であり、異なる部分を中心に説明する。
基準部材80は、光源26から照射された光の照射強度を判定するための部材である。本実施形態の基準部材80は、照射された紫外光を反射させる反射部として機能する。すなわち、基準部材80は、少なくとも反射面が紫外光に対して励起しない材料を含んで構成される。具体的には、図8に示すように、基準部材80は、ポリ塩化ビニル(PVC)からなる基部81と、アルミニウム合金などの無機物を含有するインクからなる反射層82と、フッ素コーティングからなる保護層83とを積層させた材料が適用できる。このような材料として、スリーエムジャパン株式会社の「JS-1805XL」を用いることができる。なお、無機物を含有するインクは紫外光に対して励起しない特性がある。また、フッ素コーティングは紫外光を透過させると共に、反射層を保護する特性がある。
その他、基準部材80にはポリプロピレン(PP)に硫酸バリウム(BaSO4)を含有させた材料などが適用できる。なお、ポリプロピレンは紫外光に対して励起せず、硫酸バリウムは紫外光を効率よく反射させる特性がある。
紫外カット部65は、主に有効読取範囲Eに位置する。紫外カット部65は、紙幣Sからの光のうち紫外光をカットし、紙幣Sの蛍光画像が紫外光により励起されることで発生する蛍光を透過する。すなわち、紫外カット部65は、第1実施形態の紫外カット部35と同一の機能である。
読取用検出部76は、主に有効読取範囲Eに位置する。読取用検出部76は、平面視で見てフィルタ部材64の紫外カット部65と重なり合っている。したがって、読取用検出部76は、紙幣Sの蛍光画像が紫外光により励起されることで発生し、紫外カット部65を透過する蛍光を検出する。
上述したように構成されるイメージセンサユニット60の基本動作は、第1実施形態と同様である。
まず、イメージセンサユニット60を製造してから出荷する前に、駆動回路43は光源部25を照射させる。光源部25は、有効読取範囲Eを越えて外側にまで紫外光を照射することから、その一部は基準部材80を照射する。基準部材80に照射された紫外光は、保護層83を透過して反射層82により反射される。ここで、本実施形態の基準部材80は、照射された紫外光により励起されることなく反射する。したがって、反射された紫外光は集光体32によって集光される。集光体32によって集光された紫外光は、紫外透過部66を透過することから、フィルタ部材64によってカットされることなく、イメージセンサ75(補正用検出部77)上に結像される。イメージセンサ75の補正用検出部77は、結像された紫外光を電気信号に変換して読取ることで、基準部材80を介した光源部25の照射強度を検出する。駆動回路43は、補正用検出部77により検出された照射強度を、基準の照射強度として照度記憶回路41に記憶する。
なお、本実施形態では、イメージセンサユニット60の両側に、それぞれ基準部材80と補正用検出部77とが配置されているために、駆動回路43は2つの補正用検出部77で検出された照射強度の平均値が、基準の照射強度になるように光源部25の照射強度を補正してもよい。
このとき、イメージセンサ75の補正用検出部77は、紫外光により励起されることで発生した蛍光ではなく、補正対象とする光源部25の紫外光を直接、検出することから、光源部25の照射強度を精度よく補正することができる。
また、補正用検出部77は、有効読取範囲Eの外側に配置される。このように、イメージセンサ75のうち補正用検出部77を紙幣Sの読取りには用いず、光源部25の照射強度の補正のために用いることで、イメージセンサユニット60は光源部25の照射強度を精度よく補正することができる。
また、基準部材80の少なくとも一部は、平面視において、集光体32と重なり合う一方、フィルタ部材64の紫外カット部65とは重なり合わない位置に配置される。したがって、補正用検出部77は基準部材80によって反射され、かつ紫外透過部66を透過する紫外光を検出することができる。
また、基準部材80のうち反射層82は紫外光に対して励起しない材料を含んでいる。したがって、基準部材80は紫外光による劣化を防止することができる。
次に、上述したイメージセンサユニット10、60を画像読取装置としてのフラットベッド方式のスキャナに適用した構成について図9を参照して説明する。
図9は、フラットベッド方式のスキャナの構成の一例を示す斜視図である。
スキャナ110は、筺体111と、被照明体載置部としてのプラテンガラス112と、イメージセンサユニット10、60と、イメージセンサユニット10、60を駆動する駆動機構と、回路基板113と、プラテンカバー114とを有する。プラテンガラス112は、ガラスなどの透明板からなり、筺体111の上面に取り付けられる。プラテンカバー114は、プラテンガラス112に載置された被照明体Pを覆うように、筺体111に対してヒンジ機構などを介して開閉可能に取付けられる。イメージセンサユニット10、60と、イメージセンサユニット10、60を駆動するための駆動機構と、回路基板113とは、筺体111内に収容される。なお、スキャナ110がプラテンガラス112を有するため、イメージセンサユニット10,60はカバー体18を有さなくてもよい。したがって、基準部材50、80は例えばプラテンガラス112の下面であって被照明体Pと重なり合わない位置に取付けることができる。
次に、上述したイメージセンサユニット10、60を画像読取装置としてのシートフィード方式のスキャナに適用した構成について図10を参照して説明する。
図10は、シートフィード方式のスキャナの構成の一例を示す断面図である。
スキャナ120は、筺体121と、イメージセンサユニット10、60と、搬送ローラ122と、回路基板123とを有する。搬送ローラ122は、図示を省略した駆動機構によって回転し、被照明体Pを挟んで搬送する。回路基板123には、イメージセンサユニット10、60を含むスキャナ120の各部を制御する制御回路や、スキャナ120の各部に電力を供給する電源回路などが構築される。
次に、上述したイメージセンサユニット10、60を画像形成装置に適用した構成について図11および図12を参照して説明する。
図11は、画像形成装置の外観を示す斜視図である。図12は、画像形成装置の筺体の内部に設けられる画像形成部を抜き出して示した斜視図である。
画像形成装置130は、フラットベッド方式のスキャナとインクジェット方式のプリンタとの複合機(MFP;Multifunction Printer)である。画像形成装置130は、画像を読取る画像読取手段としての画像読取部131と、画像を形成する画像形成手段としての画像形成部132とを有する。画像形成装置130の画像読取部131には、イメージセンサユニット10、60が組み込まれる。なお、画像形成装置130の画像読取部131は、上述した画像読取装置と共通の構成が適用できる。したがって、画像読取装置と共通の構成については説明を省略する。
上述した第1および第2実施形態では、照度記憶回路41、照度比較回路42、駆動回路43がセンサ基板38に実装されている場合について説明したが、この場合に限られない。すなわち、照度記憶回路41、照度比較回路42および駆動回路43の少なくとも何れか一つは、画像読取装置100内であってイメージセンサユニット10、60とは別体に構成されていてもよい。
上述した第1および第2実施形態では、基準部材50、80をそれぞれ2つずつ配置する場合について説明したが、この場合に限られず、3つ以上配置してもよく、逆に有効読取範囲Eの外側に一つのみ配置してもよい。
Claims (25)
- 蛍光物質が施された被照明体に対して紫外光を照射する光源部と、
前記被照明体から反射された光を集光するレンズアレイと、
前記被照明体と前記レンズアレイとの間の光路上に配置された透過部材と、
前記透過部材を保持する保持体と、
主走査方向に沿って配列された複数の光電変換素子を含み、前記レンズアレイにより集光された光を電気信号へと変換するイメージセンサと、
前記被照明体と前記イメージセンサとの間に配置され、前記被照明体により反射される光のうち、紫外光をカットし、前記蛍光物質により発生する蛍光を透過する紫外カット部と、
を有するイメージセンサユニットであって、
前記光源部から照射された紫外光の一部を、前記被照明体を介さずに前記イメージセンサに入射させるように反射する反射部を備えており、
前記反射部は、前記保持体の前記イメージセンサ側の面に設けられており、
前記反射部の前記主走査方向と垂直な副走査方向における幅が、前記レンズアレイの前記副走査方向における幅よりも広く、
前記保持体が遮光性を有する材料で形成されている、
ことを特徴とするイメージセンサユニット。 - 前記イメージセンサは、平面視において、前記レンズアレイと重なり合う一方、前記紫外カット部とは重なり合わない位置に配置された紫外検出部を有することを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサユニット。
- 前記紫外検出部は、前記被照明体の画像を読取る範囲である有効読取範囲の外側に配置されることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサユニット。
- 前記紫外カット部を有するフィルタ部材を有し、前記フィルタ部材は、紫外光が透過する紫外透過部を有し、前記紫外検出部は、平面視において、前記紫外透過部と重なり合う位置に配置されることを特徴とする請求項2または3に記載のイメージセンサユニット。
- 前記光源部、前記レンズアレイ、前記イメージセンサ、および、前記紫外カット部を収容するフレームを有し、前記フレームは前記保持体を含んでいることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記反射部の少なくとも一部は、平面視において、前記レンズアレイと重なり合う一方、前記紫外カット部とは重なり合わない位置に配置されることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記反射部は、前記被照明体の画像を読取る範囲である有効読取範囲の外側に配置されることを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記反射部は、平面視において、前記レンズアレイの主走査方向における一方側の端部または両側の端部と重なり合う位置に配置されることを特徴とする請求項1ないし7の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記反射部は、紫外光により励起されて蛍光を発生する材料を含むことを特徴とする請求項1ないし8の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記保持体が黒色に着色されていることを特徴とする請求項1ないし9の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記主走査方向に垂直で前記副走査方向に平行な断面において、前記反射部と前記レンズアレイの入射面が向かい合っており、且つ前記光源部からの光は前記被照明体を斜めから照明するとともに、前記反射部を前記被照明体とは違う角度から斜めに入射することを特徴とする請求項1ないし10の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記光源部は、複数の光源を有しており、前記複数の光源同士が電気的に導通されている、ことを特徴とする請求項1ないし11の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記光源部は、複数の光源を有しており、前記複数の光源は前記主走査方向に沿って二列以上に並んで配列されている、ことを特徴とする請求項1ないし11の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記被照明体からの紫外光をカットするフィルタ部材を備えており、前記フィルタ部材は前記レンズアレイの前記イメージセンサ側の面に沿って配置されている、ことを特徴とする請求項1ないし13の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記イメージセンサが実装されるセンサ基板を備えており、前記センサ基板上には、前記光源部の基準となる照射強度の情報を記憶する照度記憶回路と、前記光源の照射強度と前記照度記憶回路に記憶された前記基準となる照射強度とを比較する照度比較回路と、前記照度比較回路で比較した結果に基づいて前記光源部を駆動する駆動回路と、が実装されている、ことを特徴とする請求項1ないし14の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 蛍光物質が施された被照明体に対して紫外光を照射する光源部と、
前記被照明体から反射された光を集光するレンズアレイと、
前記被照明体と前記レンズアレイとの間の光路上に配置され、透過部材を有するカバー体と、
主走査方向に沿って配列された複数の光電変換素子を含み、前記レンズアレイにより集光された光を電気信号へと変換するイメージセンサと、
前記被照明体と前記イメージセンサとの間であって前記レンズアレイの前記イメージセンサ側の面に沿って配置され、前記被照明体により反射される光のうち、紫外光をカットし、前記蛍光物質により発生する蛍光を透過する紫外カット部と、を有するイメージセンサユニットであって、
前記光源部から照射された紫外光の一部を、前記被照明体を介さずに前記イメージセンサに入射させるように反射する反射部を備え、
前記紫外カット部は、前記主走査方向の長さが前記レンズアレイおよび前記イメージセンサの前記主走査方向の長さよりも短く形成されており、
前記反射部は、前記カバー体の前記イメージセンサ側の面に設けられ、平面視において前記レンズアレイの前記主走査方向における一方側の端部および前記イメージセンサの前記主走査方向における前記一方側の端部のそれぞれに重なり合うように配置されるとともに、少なくとも一部が前記紫外カット部と重なり合わないように配置される
ことを特徴とするイメージセンサユニット。 - 前記反射部と前記透過部材とが離間して配置されていることを特徴とする請求項1ないし16の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記反射部は、平面視において、前記イメージセンサの有効読取範囲の外側に配置されており、
前記光源部は、複数の発光素子を有し、
前記複数の発光素子のうち一部が、平面視において、前記イメージセンサの有効読取範囲の外側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし17の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。 - 前記レンズアレイと前記反射部との間の距離は、前記レンズアレイと前記透過部材との間の距離より小さいことを特徴とする請求項1ないし18の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記反射部の厚みは、前記透過部材の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項1ないし19の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 前記レンズアレイと前記反射部が固定されている面との間の距離が、前記レンズアレイと前記透過部材との間の距離と、同等であることを特徴とする請求項1ないし20の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。
- 請求項1ないし21の何れか1項に記載のイメージセンサユニットと、
前記イメージセンサユニットと前記被照明体とを相対的に移送させる移送部と、を有することを特徴とする画像読取装置。 - 前記光源部は、前記レンズアレイよりも、前記被照明体を相対的に移動させる際の上流側に配置されている、ことを特徴とする請求項22に記載の画像読取装置。
- 請求項1ないし21の何れか1項に記載のイメージセンサユニットと、
前記イメージセンサユニットと前記被照明体とを相対的に移送させる移送部と、
前記イメージセンサユニットにより読取られた画像を記録媒体に形成する画像形成部と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし21の何れか1項に記載のイメージセンサユニットと、
前記被照明体としての紙葉類を移送させる移送部と、
前記紙葉類を識別する基準となる基準データを記憶する記憶部と、
前記イメージセンサユニットに読取られた画像情報と、前記記憶部に記憶されている前記基準データとを比較して前記紙葉類を識別する比較部と、を有することを特徴とする紙葉類識別装置。
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