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EP1244175A1 - Antenne à spires émettrices de signaux dans une bande déterminée de fréquences - Google Patents

Antenne à spires émettrices de signaux dans une bande déterminée de fréquences Download PDF

Info

Publication number
EP1244175A1
EP1244175A1 EP02005623A EP02005623A EP1244175A1 EP 1244175 A1 EP1244175 A1 EP 1244175A1 EP 02005623 A EP02005623 A EP 02005623A EP 02005623 A EP02005623 A EP 02005623A EP 1244175 A1 EP1244175 A1 EP 1244175A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turns
turn
series
antenna
brought
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02005623A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1244175B1 (fr
Inventor
Charles M. Rydel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Original Assignee
Valeo Electronique SA
Valeo Securite Habitacle SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Electronique SA, Valeo Securite Habitacle SAS filed Critical Valeo Electronique SA
Publication of EP1244175A1 publication Critical patent/EP1244175A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1244175B1 publication Critical patent/EP1244175B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27—Spiral antennas

Definitions

  • the invention relates to an antenna transmitting electromagnetic radiation comprising a set of turns. It relates more particularly, but not exclusively, to a wire antenna which is formed from a web or ribbon of parallel wires.
  • a wire antenna intended to transmit square signals in a relatively frequency band narrow.
  • a transmission device is used, in particular to transmit signals from a motor vehicle to a portable object normally held by the vehicle owner; following an interrogation transmitted from the vehicle to the object, the latter transmits an identification signal to the vehicle which can be used to unlock the doors and / or vehicle operating contact.
  • This communication system between the vehicle and the portable object avoids the introduction of keys in locks.
  • a transmitter should only transmit the frequencies for which it is planned so as not to cause noise in other frequency ranges which are usually used for other broadcasts.
  • the risks of emission in adjacent frequency bands are important.
  • the invention results from the observation that the emissions mainly due to the ability parasites as well as the inductances of the turns.
  • the invention provides that the emitting turns form a sheet of wires in which a turn is brought up to a potential reference, such as mass, between two emission turns.
  • the turns brought to the reference voltage can be active or inactive, i.e. they constitute emission turns or that they only constitute turns protection or shielding.
  • the whole turns brought to the reference potential constitutes a set of turns in parallel analogous to a single turn.
  • the antenna is associated with a transmission circuit in which the signals to be transmitted are applied to a controlled switch so as to make it alternately conductive and blocked and the antenna has a primary inductance consisting of one or more turns turns in parallel and a secondary inductor in series with this primary inductor, this inductor comprising one or several turns in series.
  • the controlled switch is connected to the junction between these two inductors, a capacitor being disposed across all two inductors in series and the mounting is such that when the switch is conductor, the primary inductance charges with energy, and when the switch is open, this energy is supplied to the oscillating circuit constituted by the two inductors in series and the capacitor, the loss resistance of this oscillating circuit being negligible.
  • the two inductors which constitute the antenna, form an autotransformer.
  • the intensity of the current emitted is particularly high.
  • the transmission is fast.
  • the invention relates to a wire antenna for device for transmitting periodic radio signals in a specific frequency band comprising a set of wired turns.
  • This antenna is such that two turns emitters are separated by a turn brought to a potential of reference such as mass.
  • the turn (or turns) brought to a potential of reference can also constitute one (or more) turn (s) resignation.
  • several turns brought to a potential reference can be arranged in parallel.
  • the turn (s) brought to a reference potential and the other emitting turns form an autotransformer.
  • the turns are, for example, part of a sheet of wires in solidarity with each other.
  • connection of the turns to each other is done through a printed circuit type plate (24).
  • the antenna can be used in an information transmission device from a vehicle to a portable object near the vehicle, this device being intended to transmit signals alternately making conductor and blocked a switch controlled, such as a transistor, this device being such that, for the emission, at least one primary turn is provided emission and, in series with this primary turn, turns secondary in series, the controlled switch being connected to the junction between the primary turn and the secondary turns, a capacitor being disposed across all of these turns in series, the assembly being such that, when the switch is conductive, the primary turn charges energy, and when the switch is open, that energy is supplied to the oscillating circuit made up of all the turns in series and the capacitor.
  • a switch controlled such as a transistor
  • the antennas that we will describe in relation to figures, in particular figures 2 and 4, are intended for transmitting information from a motor vehicle to an object portable nearby. Such wire antennas are excited by square signals.
  • Figure 1 and Figure 3 show exemplary embodiments of transmission circuits.
  • the transmission circuit known in itself, represented in Figure 1 has, between a terminal 10, on which is applied the positive pole of a vehicle battery, and the ground, an inductor 12 and a MOS transistor 14.
  • the point common to transistor 14 and inductance 12 is connected to the ground via a capacitor 16, a coil or transmission antenna 18, and of a resistor 20.
  • transistor 14 When transistor 14 is conductive, the inductance 12 accumulates energy which it releases to the antenna 18 when this transistor is blocked.
  • the signals applied to the electrode 141 of the transistor 14 can be modulated in two different ways.
  • the slots applied to the electrode 141 have a constant frequency but one emission on several periods corresponds, for example, to a "1" while an absence emission corresponds to a "0".
  • Such an order by all or nothing is sometimes called amplitude modulation. She can be used to issue a wake-up signal from a badge finding nearby.
  • the transistor control signals can be also frequency modulated, i.e. the information to be transmit by antenna 18 are represented by frequency square signals applied to the control electrode of the transistor 14.
  • the antenna 18 consists of turns, each of which has the general shape of a rectangle. These turns are embedded in the roof of the vehicle (not shown) and are formed from a sheet of insulated wires 22 1 to 22 7 forming a ribbon.
  • the ends of the wires are connected to a printed circuit board 24 (FIG. 2a) which has conductive paths allowing the turns to be connected in series in the following order: 22 1 , 22 3 , 22 5 , 22 2 , 22 4 , 22 6 and 22 7 .
  • the turns of even rank 22 2 , 22 4 and 22 6 each have a terminal to ground.
  • a single conductive path 26 has been shown in Figure 2a.
  • the inductance with seven turns 22 1 to 22 7 comprises an alternation of wires arranged one after the other, a wire (constituting a turn) being preceded and followed by a grounded wire.
  • the turns 2 22, 22 4 and 22 6 to the ground constitute screens which reduce the parasitic capacities between turns. Under these conditions, it has been found that the emissions outside the useful frequency band are negligible.
  • the transmitter device comprises, like that represented in FIG. 1, a transistor 30, by example of MOS type, on the control electrode 31 of which are applied rectangular signals.
  • a terminal of this transistor switch 30 is connected to ground while its other terminal is connected to a connection point 32 between an inductor primary 34 and a secondary inductor 36.
  • Inductors 34 and 36 are constituted by turns in series.
  • the terminal of inductance 34 which is opposite to terminal 32 junction at transistor 30 is connected to the positive (+) terminal 38 of a storage battery, the other terminal of which is connected to the mass.
  • a capacitor 40 is arranged.
  • the inductors 34 and 36 constituting the transmitting antenna, are formed from a sheet of wires 42 0 to 42 8 in which the wires 42 0 and 42 8 are ribbon constitute an external shielding, these wires 42 0 and 42 8 being grounded and not constituting turns for the inductors 34 and 36.
  • the inductor 34 is made from the wires 42 2 , 42 4 and 42 6 in parallel and the inductor 36 is made from the wires forming turns in series 42 1 , 42 3 , 42 5 and 42 7 .
  • the wires 42 2 , 42 4 and 42 6 are on each side at the same potential, namely one end of the wires is on one side at the positive potential of the battery (reference 38 on the Figure 3) and on the other side, these wires are all connected at the same point 32.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne filaire pour dispositif d'émission de signaux radio-électriques périodiques dans une bande déterminée de fréquences, cette antenne comprenant un ensemble de spires filaires. Deux spires émettrices (221, 223) sont séparées par une spire (222) portée à un potentiel de référence tel que la masse. La spire (ou les) spire(s) portée(s) à un potentiel de référence peut constituer aussi une (ou des) spire(s) d'émission. <IMAGE>

Description

L'invention est relative à une antenne émettrice de rayonnement électromagnétique comportant un ensemble de spires. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, une antenne filaire qui est formée à partir d'une nappe ou ruban de fils parallèles.
Dans ce qui suit, on considérera à titre d'exemple préféré une antenne filaire d'émission destinée à transmettre des signaux carrés dans une bande de fréquences relativement étroite. Un tel dispositif d'émission est utilisé, notamment pour transmettre des signaux d'un véhicule automobile vers un objet portatif normalement détenu par le titulaire du véhicule ; à la suite d'une interrogation transmise du véhicule vers l'objet, ce dernier émet vers le véhicule un signal d'identification qui est utilisable pour permettre le déverrouillage des portières et/ou le contact d'actionnement du véhicule. Ce système de communication entre le véhicule et l'objet portatif évite l'introduction de clés dans des serrures.
De façon générale, un émetteur ne doit transmettre que les fréquences pour lesquelles il est prévu afin de ne pas provoquer de parasites dans d'autres domaines de fréquences qui sont habituellement utilisés pour d'autres émissions. Dans le cas de l'émission de signaux carrés, les risques d'émission dans des bandes de fréquences adjacentes sont importants.
L'invention résulte de la constatation que les émissions indésirées ont principalement pour origine les capacités parasites ainsi que les inductances des spires.
Pour diminuer ces capacités et inductances parasites, l'invention prévoit que les spires émettrices forment une nappe de fils dans laquelle on prévoit une spire portée à un potentiel de référence, tel que la masse, entre deux spires d'émission.
On a constaté qu'avec cette disposition, les capacités parasites entre spires sont diminuées, ce qui évite l'émission de signaux en dehors de la bande de fréquence utilisée.
Les spires portées à la tension de référence peuvent être actives ou inactives, c'est-à-dire qu'elles constituent des spires d'émission ou qu'elles constituent seulement des spires de protection ou blindage.
Dans le premier cas (spires d'émission), l'ensemble des spires portées au potentiel de référence constitue un ensemble de spires en parallèle analogue à une seule spire.
Dans un mode de réalisation, l'antenne est associée à un circuit d'émission dans lequel les signaux à émettre sont appliqués à un interrupteur commandé de façon à le rendre alternativement conducteur et bloqué et l'antenne comporte une inductance primaire constituée d'une spire ou de plusieurs spires en parallèle et une inductance secondaire en série avec cette inductance primaire, cette inductance comportant une ou plusieurs spires en série. L'interrupteur commandé est relié à la jonction entre ces deux inductances, un condensateur étant disposé aux bornes de l'ensemble des deux inductances en série et le montage est tel que, lorsque l'interrupteur est conducteur, l'inductance primaire se charge en énergie, et lorsque l'interrupteur est ouvert, cette énergie est fournie au circuit oscillant constitué par les deux inductances en série et le condensateur, la résistance de perte de ce circuit oscillant étant négligeable.
Ainsi, les deux inductances, qui constituent l'antenne, forment un autotransformateur. Avec cette réalisation, l'intensité du courant émis est particulièrement élevée. En outre, la transmission est rapide.
En bref, l'invention concerne une antenne filaire pour dispositif d'émission de signaux radio-électriques périodiques dans une bande déterminée de fréquences comprenant un ensemble de spires filaires. Cette antenne est telle que deux spires émettrices sont séparées par une spire portée à un potentiel de référence tel que la masse.
La spire (ou les) spire(s) portée(s) à un potentiel de référence peut constituer aussi une (ou des) spire(s) d'émission. Dans ce cas, plusieurs spires portées à un potentiel de référence peuvent être disposées en parallèle.
Selon une réalisation, la (les) spire(s) portée(s) à un potentiel de référence et les autres spires émettrices forment un autotransformateur.
Les spires font par exemple partie d'une nappe de fils solidaires les uns des autres.
Dans un mode de réalisation, la liaison des spires les unes aux autres est effectuée par l'intermédiaire d'une plaquette (24) de type circuit imprimé.
Lorsque la (les) spire(s) portée(s) à un potentiel de référence constitue une (des) spire(s) d'émission, l'antenne peut être utilisée dans un dispositif d'émission d'informations d'un véhicule vers un objet portatif se trouvant à proximité du véhicule, ce dispositif étant destiné à transmettre des signaux rendant alternativement conducteur et bloqué un interrupteur commandé, tel qu'un transistor, ce dispositif étant tel que, pour l'émission, on prévoit au moins une spire primaire d'émission et, en série avec cette spire primaire, des spires secondaires en série, l'interrupteur commandé étant relié à la jonction entre la spire primaire et les spires secondaires, un condensateur étant disposé aux bornes de l'ensemble de ces spires en série, le montage étant tel que, lorsque l'interrupteur est conducteur, la spire primaire se charge en énergie, et lorsque l'interrupteur est ouvert, cette énergie est fournie au circuit oscillant constitué par l'ensemble des spires en série et le condensateur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente un dispositif émetteur à bord d'un véhicule,
  • la figure 2 représente les spires du dispositif de la figure 1 disposées conformément à l'invention,
  • la figure 2a montre un détail de l'antenne représentée sur la figure 2,
  • la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 1 pour un autre dispositif d'émission,
  • la figure 4 représente un mode de réalisation conforme à l'invention des spires d'émission du dispositif de la figure 3, et
  • la figure 4a est un schéma montrant les liaisons entre spires de l'antenne représentée sur la figure 4.
    • Les antennes que l'on va décrire en relation avec les figures, notamment les figures 2 et 4, sont destinées à l'émission d'informations d'un véhicule automobile vers un objet portatif à proximité. De telles antennes filaires sont excitées par des signaux carrés. La figure 1 et la figure 3 représentent des exemples de réalisation de circuits d'émission.
    Le circuit d'émission, connu en lui-même, représenté sur la figure 1 comporte, entre une borne 10, sur laquelle est appliqué le pôle positif d'une batterie du véhicule, et la masse, une inductance 12 et un transistor MOS 14. Le point commun au transistor 14 et à l'inductance 12 est relié à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 16, d'une bobine ou antenne 18 d'émission, et d'une résistance 20.
    Sur l'électrode de commande 141 du transistor 14, sont appliqués des signaux carrés qui rendent le transistor alternativement bloqué et conducteur.
    Lorsque le transistor 14 est conducteur, l'inductance 12 accumule de l'énergie qu'elle restitue à l'antenne 18 lorsque ce transistor est bloqué.
    Les signaux appliqués sur l'électrode 141 du transistor 14 peuvent être modulés de deux manières différentes. Dans la première manière, les créneaux appliqués sur l'électrode 141 ont une fréquence constante mais une émission sur plusieurs périodes correspond, par exemple, à un "1" tandis qu'une absence d'émission correspond à un "0". Une telle commande par tout ou rien est quelquefois dénommée modulation d'amplitude. Elle peut être utilisée pour émettre un signal de réveil d'un badge se trouvant à proximité.
    Les signaux de commande du transistor peuvent être aussi modulés en fréquence, c'est-à-dire que les informations à transmettre par l'antenne 18 sont représentées par la fréquence des signaux carrés appliqués sur l'électrode de commande du transistor 14.
    L'antenne 18 est constituée de spires dont chacune a la forme générale d'un rectangle. Ces spires sont noyées dans le toit du véhicule (non montré) et sont formées à partir d'une nappe de fils isolés 221 à 227 formant un ruban.
    Les extrémités des fils sont connectées à une plaquette de circuit imprimé 24 (figure 2a) qui comporte des chemins conducteurs permettant que les spires soient connectées en série dans l'ordre suivant : 221, 223, 225, 222, 224, 226 et 227. Les spires de rang pair 222, 224 et 226 présentent chacune une borne à la masse. Pour simplifier, un seul chemin conducteur 26 a été représenté sur la figure 2a.
    Ainsi, l'inductance à sept spires 221 à 227 comporte une alternance de fils disposés les uns à la suite des autres, un fil (constituant une spire) étant précédé et suivi par un fil à la masse.
    Les spires 222, 224 et 226 à la masse constituent des écrans qui réduisent les capacités parasites entre spires. Dans ces conditions, on a constaté que les émissions hors de la bande utile de fréquences sont négligeables.
    Dans le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la figure 3, le dispositif émetteur comporte, comme celui représenté sur la figure 1, un transistor 30, par exemple de type MOS, sur l'électrode de commande 31 duquel sont appliqués des signaux rectangulaires. Une borne de ce transistor interrupteur 30 est reliée à la masse tandis que son autre borne est reliée à un point de connexion 32 entre une inductance primaire 34 et une inductance secondaire 36. Les inductances 34 et 36 sont constituées par des spires en série. La borne de l'inductance 34 qui est opposée à la borne 32 de jonction au transistor 30 est reliée à la borne positive ( + ) 38 d'une batterie d'accumulateurs dont l'autre borne est connectée à la masse.
    En outre, aux bornes de l'ensemble des deux inductances 34 et 36 en série, est disposé un condensateur 40.
    Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4 et 4a, les inductances 34 et 36, constituant l'antenne émettrice, sont formées à partir d'une nappe de fils 420 à 428 dans laquelle les fils 420 et 428 en ruban constituent un blindage extérieur, ces fils 420 et 428 étant à la masse et ne constituant pas des spires pour les inductances 34 et 36.
    Comme montré sur la figure 4a, l'inductance 34 est réalisée à partir des fils 422, 424 et 426 en parallèle et l'inductance 36 est réalisée à partir des fils formant des spires en série 421, 423, 425 et 427. Comme on peut l'observer sur les figures, les fils 422, 424 et 426 sont de chaque côté au même potentiel, à savoir une extrémité des fils est d'un côté au potentiel positif de la batterie (référence 38 sur la figure 3) et de l'autre côté, ces fils sont tous reliés au même point 32.
    Dans ces conditions, on voit que les spires en série de l'ensemble 36 sont séparées l'une de l'autre par une spire de l'inductance 34 à un potentiel de référence. On a constaté que ce montage permettait aussi de limiter les capacités et inductances parasites et permettait, dans ces conditions, des émissions négligeables en dehors de la bande de fréquences utile.

    Claims (6)

    1. Antenne filaire pour dispositif d'émission de signaux radio-électriques périodiques dans une bande déterminée de fréquences, cette antenne comprenant un ensemble de spires filaires, deux spires émettrices (221, 223 ; 421, 423) étant séparées par une spire (222 ; 422) portée à un potentiel de référence tel que la masse, caractérisée en ce que la spire (ou les) spire(s) (422) portée(s) à un potentiel de référence constitue(nt) aussi une (ou des) spire(s) d'émission.
    2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs spires (422, 424, 426) portées à un potentiel de référence qui sont disposées en parallèle.
    3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la (les) spire(s) portée(s) à un potentiel de référence et les autres spires émettrices forment un autotransformateur.
    4. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les spires font partie d'une nappe de fils solidaires les uns des autres.
    5. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la liaison des spires les unes aux autres est effectuée par l'intermédiaire d'une plaquette (24) de type circuit imprimé.
    6. Application d'une antenne selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 à un dispositif d'émission d'informations d'un véhicule vers un objet portatif se trouvant à proximité du véhicule, ce dispositif étant destiné à transmettre des signaux rendant alternativement conducteur et bloqué un interrupteur commandé (30), tel qu'un transistor, ce dispositif étant tel que, pour l'émission, on prévoit au moins une spire primaire d'émission (34) et, en série avec cette spire primaire, des spires secondaires en série (36), l'interrupteur commandé étant relié à la jonction (32) entre la spire primaire et les spires secondaires, un condensateur (40) étant disposé aux bornes de l'ensemble de ces spires en série, le montage étant tel que, lorsque l'interrupteur est conducteur, la spire primaire se charge en énergie, et lorsque l'interrupteur est ouvert, cette énergie est fournie au circuit oscillant constitué par l'ensemble des spires en série et le condensateur.
    EP02005623.0A 2001-03-20 2002-03-12 Antenne à spires émettrices de signaux dans une bande déterminée de fréquences Expired - Lifetime EP1244175B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR0103742 2001-03-20
    FR0103742A FR2822595B1 (fr) 2001-03-20 2001-03-20 Antenne a spires emettrices de signaux dans une bande determinee de frequences

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1244175A1 true EP1244175A1 (fr) 2002-09-25
    EP1244175B1 EP1244175B1 (fr) 2018-04-11

    Family

    ID=8861328

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP02005623.0A Expired - Lifetime EP1244175B1 (fr) 2001-03-20 2002-03-12 Antenne à spires émettrices de signaux dans une bande déterminée de fréquences

    Country Status (2)

    Country Link
    EP (1) EP1244175B1 (fr)
    FR (1) FR2822595B1 (fr)

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