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        Microcomputer를 이용(利用)한 농업기계요소(農業機械要素)의 Strain 측정(測定)에 관(關)한 연구(硏究)

        김기대,김태균,김성래,Kim, Kee Dae,Kim, Tae Kyun,Kim, Soung Rai 충남대학교 농업과학연구소 1981 Korean Journal of Agricultural Science Vol.8 No.1

        농업기계(農業機械)의 개량(改良) 및 개발(改發)의 새로운 설계(設計)를 위(爲)하여는 기계요소(機械要素)의 strain의 정밀측정(精密測定)이 중요(重要)하다. 각종(各種) 농업기계요소(農業機械要素)의 strain 측정(測定)을 위(爲)하여 현재(現在) 널리 사용(使用)하고 있는 strain 계측장치(計測裝置)의 Recorder는 1,000m/s 이하(以上)의 고속측정(高速測定)에는 이용(利用)하기 어려울뿐아니라 포장(圃場)에서 실험(實驗)할 경우는 매우 불편(不便)하고 또한 Recording paper에 나타난 Analog Data를 인력(人力)에 의(依)해 Digital로 변환(變換)해야 하므로 이때의 분석소요시간(分析所要時間)이 많이 소요(所要)될 뿐 아니라 오차(誤差)의 발생요인(發生要因)도 많이 내포(內包)하고 있다. 본(本) 연구(硏究)는 Amplifier에서 출력(出力)되는 Analog Signal을 A/D 변환기(變換器)를 갖춘 마이크로 콤퓨터에서 실시간(實時間)으로 측정(測定)하고, 이를 보통의 카세트녹음기(錄音器)에 수록(收錄)하였다가 실험후(實驗後) 콤퓨터에 보내 처리(處理)하는 방안(方案)에 관(關)해 연구(硏究)를 실시(實施)한 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 측정시간간격(測定時間間隔), 사용(使用) channel수(數) 및 data수(數)를 자유(自由)로 조정(調整)할 수 있는 측정(測定) program을 개발(開發)하였으며 특(特)히 측정시간(測定時間) 간격(間隔)은 고속측정(高速測定)이 최소(最少) $62{\mu}s$까지 가능(可能)하였다. 2. Calibration은 funcfion generator와 Oscilloscope를 이용(利用)하여 삼각파(三角波)를 넣어 측정(測定)한 결과(決果)를 콤퓨터에서 plotling한 결과(結果) 정확(正確)한 삼각파(三角波)를 얻을 수 있어 phase distorsion, amplitude distorsion의 문제(問題)가 전혀 없는 것이 인정(認定)되었다. 3. 진동주기(振動週期)가 0.019초(秒)인 Cantilever beam vibrafor의 strain 변화(變化)를 이 실험장치(實驗裝置)로 측정시간(測定時間) 간격(間隔) 1.0ms로 측정(測定)하여 콤퓨터에서 plotting한 결과(結果) 이론치(理論値)와 잘 일치(一致)하는 진동곡선(振動曲線)을 얻었다. 4. 마이크로 콤퓨터는 농업기계요소(農業機械要素)의 strain 측정(測定)에 이용(利用)하면 분석시간(分析時間)이 절약(節約)되고 기록용지(記錄用紙)를 사용(使用)치 않아 경제적(經濟的)일 뿐 아니라 포장실험(圃場實驗) 적응성(適應性)이 우수(優秀)하고 정밀고속측정등(精密高速測定等) 우수(優秀)한 성능(性能)을 갖춘 것으로 인정(認定)된다. To design more efficient agricultural machinery, the accurately measuring system among many other factors is essential. A light-beam oscillographic recorder is generally used in measuring dynamic strain but it is not compatible with the extremely high speed measuring system such as 1,000 m/s, also is susceptable to damage due to vibration while using the system in field. The recorder used light sensitive paper for strip chart recording. The reading and analysis of data from the strip charts is very cumbersome, errorneous and time consuming. A microcomputer was interfaced with A/D converter, microcomputer program was developed for measuring, system calibration was done and the strain generated from a cantilever beam vibrator was measured. The results are summarized as follows. 1. Microcomputer program was developed to perform strain measuring of agricultural machine elements and could be controled freely the measuring intervals, no. of channels and no. of data. The maximum measuring speed was $62{\mu}s$. 2. Calibration the system was performed with triangle wave generated from a function generator and checked by an oscilloscope. The sampled data were processed using HP 3000 minicomputer of Chungnam National University computer center the graphical results were triangle same as input wave and so the system have been out of phase distorsion and amplitude distorsion. 3. The strain generated from a cantilever beam vibrator which has free vibration period of 0.019 second were measured by the system controlled to have l.0 ms of time interval and its computer output showing vibration curve which is well filted to theoretical value. 4. Using microcomputer on measuring the strain of agricultural machine elements could not only save analyzing time and recording papers but also get excellent adaptation to field experiment, especially in measurement requiring high speed and good precision.

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        경운실험(耕耘實驗)을 위(爲)한 인공토양(人工土壤)의 물리적(物理的) 특성(特性)에 관(關)한 연구(硏究)

        김기대,허윤근,김만수,김성래,Kim, Kee-Dae,Hur, Yun-Kun,Kim, Man-Soo,Kim, Soung-Rai 충남대학교 농업과학연구소 1978 Korean Journal of Agricultural Science Vol.5 No.2

        경운장치(耕耘裝置)의 재량(改良)과 새로운 경운장치(耕耘裝置)의 설계(設計)를 위(爲)한 실험(實驗)을 실내(室內)에서 실시(實施)하기 위하여 Soil bin과 자연토양(自然土壤)과 유사(類似)한 39.35%의 bentonite, 48.10의 모래 및 12.55%의 SAE 10W oil을 사용한 인공토양(人工土壤)을 제조(製造)하였으며 경운실험(耕耘實驗)을 위(爲)한 인공토양(人工土壤)의 물리적(物理的)인 특성(特性)을 구명(究明)하기 위해 전압회수(轉壓回數), 전압속도등(轉壓速度等)을 변화(變化)시켜 가면서 인공토양(人工土壤)의 절대경도(絶對硬度), 밀도(密度), 인공토양(人工土壤)과 철판(鐵板) 및 고무판(板) 및 고무판(板)의 동마찰계수(動摩擦係數)를 측정(測定)하였으며 인공토양(人工土壤)의 밀도변화(密度變化)에 따른 점착력(粘着力)과 내부마찰각(內部摩擦角)의 변화(變化)를 조사(調査)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 전압회수(轉壓回數)가 증가(增加)할수록 밀도(密度)는 증가(增加)하였으며 그 관계식(關係式)은 다음과 같다. $y=1.073200+0.070780x-0.002263x^2$ 여기서, y : 밀도(密度)($g/cm^3$) x : 전압회수(轉壓回數) 전압속도(轉壓速度) 4.5~10.4 cm/sec의 범위(範圍)에서 전압속도(轉壓速度)는 밀도(密度)에 큰 영향(影響)을 주지 않았다. 2. 토양절대경도(土壤絶對硬度)는 전압속도(轉壓速度) 4.5~10.4cm/sec의 변화(變化)에 거의 영향(影響)을 받지 않았으며 토양절대경도(土壤絶對硬度)(y)는 전압회수(轉壓回數)(x)의 증가(增加)에 대(對)하여 곡선적(曲線的)으로 증가(增加)하였는데 그들 관계식(關係式)은 다음과 같다. $y=37.74{\frac{(0.64 +0.17x-0.0054x^2}{(3.36-0.17x-0.0054x^2)^3}}$ 3. 밀도(密度)(Bulk density : y($g/cm^3$))와 토양절대경도(土壤絶對硬度)(absolute soil hardness : x($kg/cm^3$))의 관계식(關係式)은 다음과 같다. $y=37.74{\frac{2.46x-2.02}{(6.02-2.46x)^3}$ 4. 밀도(密度)의 변화(變化)는 점착력(粘着力)과 내부마찰각(內部摩擦角)에 영향(影響)을 주는데 밀도(密度)가 1.60~1.75에서 함수비(含水比) 29.5%인 자연토양(自然土壤)의 사질(砂質)loam과 유사(類似)한 값을 나타내었다. 5. 동마찰계수(動摩擦係數)는 철판(鐵板)의 경우 0.3~0.4, 고무판(板)의 경우 0.64~0.72로 나타났으며 자연토양(自然土壤)에서의 값과 유사(類似)하다. For improvement and new design of tillage equipments, indoor test is very useful and more desirable than outdoor because the experiment of outdoor is very difficult and its cost is expensive. This study was carried out to determine the physical properties of artificial soil suitable for the indoor test with the soil bin manufactured at the workshop of the Dept. of Agricultural Machinery Engineering. The artificial soil being studied was made with very similarity to the natural soil of the experimental plots of Chungnam National University, and it consist of 39.35 percent, by weight of bentonite and 48.10 percent of sand with 12.55 percent of SAE 10W oil. The results are summarized as follows: 1. Bulk density increased with increasing number of rolling, and its relationship could be expressed. $y=1.073200+0.070780x-0.002263x^2$ where, y=bulk density ($g/cm^3$), x=number of rolling. These results could be explained that the effect of rolling velocity on the bulk density was not singnificant in the range of 4.5~10.4 em/sec. 2. The absolute soil hardness depended directly upon number of rolling, and their relationship could be expressed by the equation. $y=37.74(0.64 +0.17x-0.0054x^2)/(3.36-0.17x-0.0054x^2)^3$. where, y=absolute soil hardness($kg/cm^3$), x=number of rolling. 3. Relationship between the bulk density and absolute soil hardness could be expressed by the equation; $y=37.74(2.46x-2.02)/(6.02-2.46x)^3$. where, y=absolute soil hardness, x=bulk density. 4. The cohesion and the angle of internal friction of artificial soil were increased with increasing its bulk density. According to the cohesion and angle of internal friction, at the range of 1.60~1.75 ($g/cm^3$) of bulk density, this artificial soil was similar with sandy loam of 29.5% moisture content of natural soil. 5. Sliding-fricfion coefficient of steel plate on the artificial soil was 0.3~0.4 and rubber plate on it is 0.64~0.72. Those values were very similar with those of natural soil being studies by many others.

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        Microcomputer를 이용(利用)한 Data Acquisition System에 관(關)한 연구(硏究)

        김기대,김상래,Kim, Ki Dae,Kim, Soung Rai 한국농업기계학회 1983 바이오시스템공학 Vol.7 No.2

        효율적(效率的)인 농업기계(農業機械)의 실내(室內) 및 실외실험(室外實驗)을 위(爲)하여 Microcomputer에 의(依)한 Data 측정(測定)을 위(爲)해 A/D 변환기(變煥器)를 Interface 시키고, 이를 기록보관(記錄保管)하기 위해 Computer memory인 2716용(用) EPROM programmer와 Microprinter를 interface시켰고, 실험(實驗) 후(後)Data를 다시 HP computer로 전송(傳送)하기 위(爲)한 RS232C 장치(裝置) 등(等)의 Hardware를 구성(構成)하고, 이들의 작동(作動)을 위(爲)한 Microprogram을 개발(開發)하여 Data acquisition system으로 활용(活用)할 수 있는 방안(方案)을 연구(硏究)한 본(本) 연구(硏究)의 주요(主要) 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 사용(使用) channel수(數), 측정시간(測定時間) 간격(間隔) 및 측정(測定) data수(數)를 자유(自由)로 조정할 수 있는 측정용(測定用) microprogram을 개발(開發)하였으며 최소(最小) 측정시간(測定時間) 간격(間隔)은 $58.8{\mu}s$이었다. 2. A/D 변환기(變煥器)의 Calibration을 위(爲)해 Function generator에서 삼각파(三角波), 구형파(矩形波), sin파등(波等)을 발생(發生)시켜 Oscillograph에서 확인(確認)하고 이를 계측(計測)하여 보관(保管)한 후(後) HP Computer에 전송(傳送)하여 plotting한 결과(結果) 정확(正確)한 파형(波形)을 얻을 수 있었다. 3. Data 기록(紀錄)을 위(爲)한 EPROM programmer는 잘 동작(動作)하였으며 기록(紀錄) 및 원래(原來)의 Data와 비교(比較)하는 데 총 소요시간(所要時間)은 75초 정도였고, 취급이 용이(容易)할 뿐 아니라 지워서 재사용(再使用)할 수 있어 경제적(經濟的)이었다. 4. Data의 기록(記錄)을 위(爲)한 Microprinter는 그 2kB Decimal로 변환(變換)시켜 Print하는 시간(時間)이 15분(分) 정도이었으며 계측(計測)과 동시(同時)에 기록(記錄)시키는 완속측정용(緩速測定用)으로 적당하였다. 5. 본(本) system과 HP3000 컴퓨터 간(間)의 Data 전송(傳送) 장치(裝置)를 사용(使用)하면 2k byte의 Data를 HP3000 computer로 전송(傳送)하는데 1~2분(分)정도 소요(所要)되었고, 작동(作動)은 만족스러웠다. 6. 사용(使用) 전원(電源)은 DC/DC 변환기(變煥器)를 사용(使用)하여 입력전원(入力電源)이 7~25V로 단일화(單一化)하였으며, 그 상용전류(常用電流)는 1.8A정도로 tractor의 battery를 사용(使用)할 경우도 시동시(始動時)에 전압강하(電壓降下)에 의(依)한 컴퓨터의 오동작(誤動作)이 일어나지 않았으며 야외실험(野外實驗)에서의 적응성(適應性)이 우수하였다. 이상(以上)의 결과(結果)를 종합할 때 본(本) system은 실내(室內) 및 실외(室外) 실험(實驗)을 위(爲)한 Data auquistition system으로 활용(活用)할 수 있으며 경제적면(經濟的面)이나 정말 고속 측정(側定) 면(面)에서 우수한 성능(性能)을 갖춘 것으로 인정(認定)된다. A low cost and versatile data acquisition system for the field and laboratory use was developed by using a single board microcomputer. Data acquisition system based on a Z80 microprocessor was built, tested and modified to obtain the present functional system. The microcomputer developed consists of 6 kB ROM, 5 kB RAM, 6-seven segment LED display, 16-Hex. key and 8 command key board. And it interfaces with an 8 channel, 12 bits A/D converter, a microprinter, EPROM programmer for 2716, and RS232C interface to transfer data between the system and HP3000 mini-computer manufactured by Hewlett Packard Co., A software package was also developed, tested, and modified for the system. This package included drivers for the AID converter, LED display, key board, microprinter, EPROM programmer, and RS232c interface. All of these programs were written in 280 assembler language and converted to machine codes using a cross assembler by HP3000 computer to the system during modifying stage by data transferring unit of this system, then the machine language wrote to the EPROM by this EPROM programmer. The results are summarized as follows: 1. Measuring program developed was able to control the measuring intervals, No. of channels used, and No. of data, where the maximum measuring speed was 58.8 microsec. 2. Calibration of the system was performed with triangle wave generated by a function generator. The results of calibration agreed well to the test results. 3. The measured data was able to be written into EPROM, then the EPROM data was compared with original data. It took only 75 sec. for the developed program to write the data of 2 kB the EPROM. 4. For the slow speed measurements, microprinter instead of EPROM programmer proved to be useful. It took about 15 min. for microprinter to write the data of 2 kB. 5. Modified data transferring unit was very effective in communicating between the system and HP3000 computer. The required time for data transferring was only 1~2 min. 6. By using DC/DC converting devices such as 78-series, 79-series. and TL497 IC, this system was modified to convert the only one input power sources to the various powers. The available power sources of the system was DC 7~25 V and 1.8 A.

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        기계이앙(機械移秧) 준비답(準備畓)의 토양경도(土壤硬度) 측정(測定)에 관(關)한 연구(硏究)

        김홍윤,김성래,김기대,Kim, Hong Yun,Kim, Soung Rai,Kim, Ki Dae 충남대학교 농업과학연구소 1986 Korean Journal of Agricultural Science Vol.13 No.2

        무논에서 쇄토작업후(碎土作業後)에 토양경도(土壤硬度)를 측정(測定)할 수 있는 낙하식(落下式) 원추형(圓錐形) 토양경도기(土壤硬度器)를 설계(設計) 제작(製作)(6종(種))하여 이를 공시(供試)콘(cone)으로한 1, 2차(次)의 기초실험(基礎實驗)을 통(通)하여 1개(個)의 콘을 선정(選定)한 다음, 이로써 전국(全國) 5개지역(個地域), 56개(個) 측점(測點)에서 이앙당시(移秧當時)의 토양경도(土壤硬度)를 콘의 관입심(貫入深)으로 조사(調査)하여 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 1차(次) 실험(實驗)에서 4종(種)의 공시(供試)콘을 만들어 답토양(沓土壤)을 3유형(類型)의 토괴(土塊) 토양(土壤)으로 나누어 콘의 관입심(貫入深)을 비교(比較) 측정(測定)한 결과(結果) A, B, C 콘 사이에는 차이(差異)가 없었고, D콘만이 유의차(有意差)가 있었다. 2. 2차(次) 실험(實驗)에서 2종(種)의 공시(供試)콘을 추가제작(追加製作)하여 1차(次) 실험(實驗)에서 사용(使用)한 공시(供試)콘과 함께 쇄사(碎士) 정지(整地)한 상태(狀態)의 답토양(沓土壤)에서 콘의 관입심(貫入深)을 비교(比較) 분석(分析)한 결과(結果) D콘만 차이(差異)가 있었고 나머지 A, B, C, E, F 콘 사이에는 유의차(有意差)가 없었으나, 이 중에서 반복간(反覆間)에 변화(變化)가 적은 F콘을 선정(選定)하였다. 3. 전국(全國) 5개지역(個地域) 56개(個) 포장(圃場)의 로우터리에 의(依)한 써래질 작업(作業) 직후(直後)의 토양경도(土壤硬度)는 공시(供試) cone의 관입심(貫入深)으로 11.0~14.4cm이며 평균(平均) 13.0cm로 나타났으며, 한편 이앙당시(移秧當時)는 9.2~13.7cm로 평균(平均) 11.2cm로 나타났다. 4. 이상(以上)의 결과(結果)와 같이 이앙(移秧) 준비(準備)를 위(爲)한 써래질 작업(作業) 직후(直後)의 과다(過多)한 쇄토작업(碎土作業)은 토성(土性)에 따라 차이(差異)는 있으나 1~3일간(日間) 침지(沈地)시켜야만 동력(動力) 이앙기(移秧機)의 사용(使用)이 가능(可能)한 점을 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)한 토양경도계(土壤硬度計)에 의(依)해 충분히 계측수량화(計測數量化) 할 수 있을 것으로 판단(判斷)된다. This study was conducted to select the appropriate types of drop cone for measuring soil hardness and to determine the cone index for the actual field on which rice will be transplanted. One type of drop cone was selected from the results of indoor tests and the selected drop cone was tested at the 56fields of the five different districts in Korea. The results of this study were summarized as follows; 1. Cone type D shows a significant penetrating depth variation comparing the other types of cone on the indoor tests. 2. Six types of cone were tested on the similar state of the actual puddling field. The penetrating depth variation was not significant among the cones but cone type F seemed to be suitable to evaluate the state of puddling because cone type F showed the least repeat variations during the tests. 3. The actual field test from 56 fields showed that the penetrating depth was approximately 11.0-14.4cm on the puddling day and it was 9.2-13.7cm on the transplanting day of which one to three days after puddling. 4. The above results show that the selected drop cone could be used to formulate the state of puddling.

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        농업기계화(農業機械化)에 관(關)한 연구(硏究) - 수도이앙작업(水稻移秧作業)의 기계화(機械化)를 중심(中心)으로 -

        안수봉,김성래,김기대,Ahn, Su Bong,Kim, Soung Rai,Kim, Ki Dae 충남대학교 농업과학연구소 1981 Korean Journal of Agricultural Science Vol.8 No.2

        수도작(水稻作) 기계화일관작업체계(機械化一貫作業體系)를 통(通)하여 이앙시기(移秧時期)의 노동(勞動)Peak를 해소(解消)하고 또한 소요노동력(所要勞動力) 절감(節減)으로 수도생도비(水稻生度費)의 절감(節減)을 위한 이앙작업(移秧作業)의 기계화(機械化)는 우리나라 현여건하(現與件下)에서 매우 시급(時急)한 과제(課題)이다. 본(本)연구(硏究)는 수도이앙작업(水稻移秧作業) 기계화(機械化)의 보다 적극적(積極的)인 추진(推進)을 위한 기초자료(基礎資料)를 얻기 위해 충청남도(忠淸南道) 일반농가(一般農家) 381호(戶)를 대상(對象)으로 이앙기(移秧機) 이용실태(利用實態) 및 소유성향(所有性向)에 대(對)하여 설문조사 및 청취조사를 실시(實施)하였다. 이 조사자료는 충남대학교(忠南大學校) 전자계산소(電子計算所)의 Computer로 통계(統計) Package인 STATS에 의(依)해 분석(分析)되었다. 이 연구(硏究)에서 밝혀진 중요(重要)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 이앙기(移秧機) 소유(所有) 형태(形態)는 76.09%가 개인소유(個人所有)이나 앞으로 2~3년이내(年以內)에 구입희망농가(購入希望農家)는 52.27%가 공동소유(共同所有) 공동이용(共同利用) 희망(希望)하므로 공동(共同) 이용체제(利用體制)에 대(對)한 연구(硏究)가 보다 강화(强化)되어야 할 것이다. 2. 이앙기(移秧機)로 이앙(移秧)한 수도(水稻)의 수량(收量)은 응답자(應答者)의 91.33%가 증수(增收)되거나 별차(別差)가 없는 것으로 나타나 앞으로 수도이앙기(水稻移秧機)의 농촌보급(農村普及)이 증가(增加)될 것으로 전망(展望)된다. 3. 이앙기소유농가(移秧機所有農家)의 73.26% 산파묘(散播苗) 4조용(條用)을 보유(保有)하고 있으나 2~3년내(年內)에 구입(購入) 희망(希望)하는 농가(農家)의 25.0%가 띠묘(苗) 4조용(條用)을 희망(希望)하므로 띠묘(苗) 4조용(條用)에 대한 농촌보급문제(農村普及問題)도 그 기계(機械)의 특성(特性)으로 보아 재고(再考)되어야 할 것이다. 4. 이앙기소유농가(移秧機所有農家) 및 구입희망농가(購入希望農家)의 부락공동육묘(部落共同育苗)에 대(對)한 희망도(希望度)가 49.71~57.83%로 높으므로 공동육묘(共同育苗)에 대(對)한 기술지원(技術支援) 체제(體制)가 보다 강화(强化)되어야 할 것이다. Mechanization of rice transplanting operation is very important project not only to solve the labor shortage problem at the so-called labor demand peak seasons of the rice transplanting, but also to reduce the production cost of rice by reducing the labor requirements. For these reasons this study was carried out to find the basic data for encourage the project of mechanization of rice transplanting. 381 sample farms were surveyed with questionaries and interviewed with a considerable number of relative personels about the operation, selecting and ownership trend of the rice transplanter. Collected data was analized by computer of Chungnam National University computer center applied to frequencies, cross- tabulation, $x^2$-test. The analized results of this survey are summarized as follows; 1. About 76.09% of the farmers interviewed was individual ownership of rice transplanter but about 52.27% of the farmers who wanted to purchase it in 2 or 3 years supported the cooperative ownership and utilization. This fact suggested that cooperative system of village level should be thoroghly studied. 2. The 93.33% of respondents gave the answer that the yield of rice was not affected by the planting methods between machine and manual. 3. The farmers who had a rice transplanter owned 4- row type rice transplanter with mat type seedling but the 25% of the farmers wanted to purchase it in 2 or 3 years wanted to own a 4 row type rice transplanter with band type seedling. Therefore the introduction of the 4-row type rice transplanter with band type seedling to rural area should be considered again. 4. The percent of farmers who wanted the cooperative system of village level was 49.57-57.83% of the farmers who had it already and wanted to own it in near future. It was strengthened by this fact that seedling nursely work was technically supported by the governmental level.

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