(57)【要約】【課題】本発明は、プレキャストコンクリート階段の接合構造に関し、従来では壁柱と段板とを連結する接続具が、打設されたコンクリートと付着していて自由に伸びる締め付け長さが確保されておらず、地震時の建物の変形に追従できない接合構造であることに課題があり、それを解決することである。【解決手段】接合金具１がプレキャストコンクリート壁柱２１ａに埋設され、該壁柱における前記接合金具の支圧用平板１ｂから貫通型枠６および当該壁柱に接合されるプレキャストコンクリート段板２４の接合部の端面に至るまで、前記接合金具１に挿通された接続具２３が、打設されたコンクリートとの付着部分が無く、長手方向に自由に伸長できる空間が維持されてシステム階段３が構築されている、プレキャストコンクリート階段の接合構造とする。【選択図】図１−Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャストコンクリート階段を構成する段板と壁柱とを接続する際に、前記段板における接続側の側壁面からその内部へ水平にインサートされたネジ鉄筋継手用の継ぎ手に、前記壁柱の側から接続具を接続するため当該壁柱に埋設されるものであって、
前記接続具を前記壁柱から段板に向かって前後方向に挿通させる筒体と、
該筒体の前後方向の両端部の外周に前後方向に直交する左右方向に沿ってそれぞれ打設されたコンクリートの前記筒体内部への侵入を防止するとともに、前記接続具の頭部が片面に定着されて接合用の定着部となる支圧用平板体と前記接続具が貫通孔に遊嵌される封止用の当て板とでなり、
建物の変形に追従できるプレキャストコンクリート階段とすべく、前記接続具が引張力で長手方向に伸びるように、前記筒体の内壁と前記接続具の外周面との間にコンクリートが充填されていない空間部を形成可能にした金具であること、
を特徴とするプレキャストコンクリート階段の接合金具。
【請求項２】
プレキャストコンクリート用型枠の内部で厚さ方向に沿ってその片側から、
打設コンクリートの内部への侵入を防ぎ且つ定着部形成用の定着部用型枠と、
前記定着部用型枠に連接して配設する請求項１に記載の接合金具と、
前記接合金具に連接して配置され打設コンクリートの内部への侵入を防ぐ貫通型枠と、
を少なくとも配設して前記型枠内にコンクリートを打設するとともに前記接合金具における筒体内部に打設コンクリートを侵入させないこと、
を特徴とするプレキャストコンクリート階段における壁柱の製造方法。
【請求項３】
接合金具の支圧用平板体の外側端面と貫通型枠の外側端面との間の寸法が、前記接合金具の筒体に挿通される接続具の直径の５〜９倍の寸法に設定されていること、
を特徴とする請求項２に記載のプレキャストコンクリート階段における壁柱の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の接合金具がプレキャストコンクリート壁柱に埋設され、該壁柱における前記接合金具の支圧用平板から貫通型枠および当該壁柱に接合されるプレキャストコンクリート段板の接合部の端面に至るまで、前記接合金具に挿通された接続具が、打設されたコンクリートとの付着部分が無く、長手方向に自由に伸長できる空間が維持されてシステム階段が構築されていること、
を特徴とするプレキャストコンクリート階段の接合構造。
【請求項５】
接合金具の支圧用平板体の外側端面と貫通型枠の外側端面との間の寸法が、前記接合金具の筒体に挿通される接続具の直径の５〜９倍の寸法に設定されていること、
を特徴とする請求項４に記載のプレキャストコンクリート階段の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、鉄筋コンクリート製の集合住宅における屋外階段であって、プレキャストコンクリート階段の接合構造と接合金具、壁柱の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、現場打ちコンクリートによる階段の施工は、熟練工を必要とすることから、昨今の熟練工不足で選択しにくい施工法となっている。そこで、予め工場で鉄筋コンクリート製の階段の一部を製作して、建物の屋外階段とする方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記プレキャストコンクリート（以下、ＰＣａと表示）階段を構築する工法は、例えば、従来例１：中壁（壁柱）と段板を一体化でプレキャスト化し１フロアーを上下２分割してそれを現場で組み立てる工法、従来例２：段板のみプレキャスト化して１フロアー２ピースの段板を現場打ちコンクリートの中壁で一体化する工法などの工法がある。このうち、前記特許文献１は、中壁１ピースと段板とを現場で組み立てる工法であり、図面を参照して、その概略構成を説明する。
【０００４】
図６、図７に示すように、ＰＣａ壁柱２１ａとＰＣａ段板２４とを現場で接合するための接合金具として、例えば、補強式の接合金具２がある。該接合金具２は、プレキャストコンクリート階段３を構成するＰＣａ段板２４とＰＣａ壁柱２１ａとを接続する際に、前記ＰＣａ段板２４における接続側の側壁面２４ｂからその内部へ水平にインサートされたネジ鉄筋継手用の継ぎ手（長ナット２５ｂ）に、前記ＰＣａ壁柱２１ａの側から、接続具２３である「ねじ節鉄筋」（ネジ鉄筋とも言う）を接続するため、当該ＰＣａ壁柱２１ａに埋設されるものである。
【０００５】
前記接続金具２には、接続具２３である前記ねじ節鉄筋を前記ＰＣａ壁柱２１ａからＰＣａ段板２４に向かって前後方向（長手方向）に挿通させる筒体２ａがある。該筒体２ａは、全体が金属製の円筒状体である。
【０００６】
前記筒体２ａの前後方向の両端部の外周に、前後方向に直交する左右方向に沿ってそれぞれ固着して設けられる、金属製の支圧用平板体２ｂ，枠体用平板体２ｃがある。
【０００７】
更に、図７に示すように、左右方向における前記支圧平板体２ｂ，枠体用平板体２ｃの端部間に、溶接手段で固着することで架設して、前後方向に沿って設けられる補強用平板体２ｄ，２ｄと、該補強用平板体２ｄ，２ｄの外面に溶接手段で固着されるＵ字型の補強鉄筋２ｆがある。
【０００８】
前記Ｕ字型の補強鉄筋２ｆは、Ｕ字型の開口側の両端部２ｇ，２ｇを前記補強用平板体２ｄに溶接手段で固着されるとともに、図８に示すように、壁柱２１ａに埋設した使用状態において、前後方向に直交する鉛直方向に沿った上方向若しくは下方向に設置されている。
【０００９】
図７（Ａ）に示すように、前記補強用平板体２ｄは、矩形状の平板体であって、コンクリートが内部に進入して前記壁柱２１ａとの一体性を確保するための、貫通孔２ｅが中央部に設けられている。
【００１０】
図８に示すように、前記ＰＣａ壁柱２１ａ用の型枠内に、前記接合具２、縦筋２１ｂ、横筋２１ｃとともに配筋され、コンクリートが打設されて工場にてプレキャストコンクリート化される。また、アンカー２５ａと長ナット２５ｂとが埋設されコンクリートが型枠内に打設されてＰＣａ段板２４がプレキャストコンクリート化される。
【００１１】
そして、図６と図８とに示すように、ＰＣａ壁柱２１ａにＰＣａ段板２４が所定の位置に配置されて、外側からＰＣａ壁柱２１ａの接続金具２の筒体２ａに接続具２３が挿通され、そのネジ部２３ａを前記長ナット２５ｂに螺着する。
【００１２】
前記接続具２３の頭部２３ｂに座金４をはめ込み、更に定着用ナット５で所要トルクにてナット締めして締結する。これを繰り返して、建物の外階段であって、システム階段としての従来例に係るＰＣａ階段３が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−６４５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、ＰＣａ階段３の接合構造においては、地震時に発生する建物の層間変形などの影響を受けるほか、その建物と階段との接合位置などにより、階段自身に大きな強制変形が起こるので、段板と壁柱との変形予測は困難である。
【００１５】
また、ＰＣａ壁柱２１ａとＰＣａ段板２４との連結を通常のボルトで摩擦接合とした場合、接続具２３の自由度や長さが十分に取れず、地震時の建物の変形に追随できずに、階段が破損する事例もある。また、地震時に予期せぬ変形が階段に作用した場合に、人命の安全性を確保するために避難経路となる階段が破損することは大きな課題となる。本発明に係るプレキャストコンクリート階段の接合構造と接合金具、壁柱の製造方法は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るＰＣａ階段の接合金具の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、プレキャストコンクリート階段を構成する段板と壁柱とを接続する際に、前記段板における接続側の側壁面からその内部へ水平にインサートされたネジ鉄筋継手用の継ぎ手に、前記壁柱の側から接続具を接続するため当該壁柱に埋設されるものであって、前記接続具を前記壁柱から段板に向かって前後方向に挿通させる筒体と、該筒体の前後方向の両端部の外周に前後方向に直交する左右方向に沿ってそれぞれ打設されたコンクリートの前記筒体内部への侵入を防止するとともに、前記接続具の頭部が片面に定着されて接合用の定着部となる支圧用平板体と前記接続具が貫通孔に遊嵌される封止用の当て板とでなり、建物の変形に追従できるプレキャストコンクリート階段とすべく、前記接続具が引張力で長手方向に伸びるように、前記筒体の内壁と前記接続具の外周面との間にコンクリートが充填されていない空間部を形成可能にした金具であることである。
【００１７】
本発明に係るプレキャストコンクリート階段における壁柱の製造方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、プレキャストコンクリート用型枠の内部で厚さ方向に沿ってその片側から、打設コンクリートの内部への侵入を防ぎ且つ定着部形成用の定着部用型枠と、前記定着部用型枠に連接して配設する前記本発明に係る接合金具と、前記接合金具に連接して配置され打設コンクリートの内部への侵入を防ぐ貫通型枠と、を少なくとも配設して前記型枠内にコンクリートを打設するとともに前記接合金具における筒体内部に打設コンクリートを侵入させないことである。
【００１８】
前記接合金具の支圧用平板体の外側端面と貫通型枠の外側端面との間の寸法が、前記接合金具の筒体に挿通される接続具の直径の５〜９倍の寸法に設定されていることを含むものである。
【００１９】
本発明に係るプレキャストコンクリート階段の接合構造の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、本発明に係る前記接合金具がプレキャストコンクリート壁柱に埋設され、該壁柱における前記接合金具の支圧用平板から貫通型枠および当該壁柱に接合されるプレキャストコンクリート段板の接合部の端面に至るまで、前記接合金具に挿通された接続具が、打設されたコンクリートとの付着部分が無く、長手方向に自由に伸長できる空間が維持されてシステム階段が構築されていることである。
【００２０】
前記接合金具の支圧用平板体の外側端面と貫通型枠の外側端面との間の寸法が、前記接合金具の筒体に挿通される接続具の直径の５〜９倍の寸法に設定されていることを含むものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＰＣａ階段の接合構造と接合金具、壁柱の製造方法によれば、接続具と打設コンクリートとの付着を防止して自由に可動させる長さを確保しているので、壁柱と段板とを接続する接続具の締め付け長さＬが十分に確保され、地震時において建物が変形した場合、ＰＣａ階段も柔軟に変形追従して変形エネルギーが効率的に吸収され、建物の変形に十分に追従できると言う優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１−Ａ】同本発明のＰＣａ階段の接合金具１の使用状態を示す一部拡大した縦断面図である。
【図１−Ｂ】同接合金具１の側断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、背面図（Ｃ）である。
【図１−Ｃ】同接合金具１をＰＣａ壁柱２１ａ用の型枠にセットした後に、該型枠内にコンクリートを打設した状態の断面図である。
【図２】本発明に係るＰＣａ階段３の構造の全体を示す側面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図３】同本発明に係る接合金具１の性能実験を示す実験態様の説明図で、ＰＣａ段板の一部側面図（Ａ），ＰＣａ階段３の平面図（Ｂ），同正面図（Ｃ），同側面図（Ｄ）図である。
【図４】ＰＣａ段板２４の先端部の荷重−変形量を示す特性曲線図である。
【図５】図３（Ｄ）に示す各ａ，ｂ，ｃ，ｄの位置における、接続具２３であるネジ鉄筋の荷重−ひずみ量の関係を示す特性曲線図である。
【図６】従来例に係るＰＣａ階段の接合金具２の使用状態を示す一部拡大した平断面図である。
【図７】同接合金具２の正面図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）、平面図（Ｄ）である。
【図８】従来例に係るＰＣａ階段における、接合金具２、縦筋２１ｂ、横筋２１ｃなどを配筋した状態を示すＰＣａ壁柱２１ａの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るプレキャストコンクリート階段の接合構造は、図１−Ａ、図１−Ｂに示すように、接合金具１を使用して接続具２３の変形追従性能を確保し、地震時の建物の変形および建物のもたれかかりによる変形に対して、ＰＣａ階段（システム階段）３が追従できる接合構造にするものである。
【実施例１】
【００２４】
本発明に係るＰＣａ階段の接合に使用する接合金具１について説明する。尚、従来例と同じ部材には、従来例と同一の符号を付けて説明する。
【００２５】
先ず、接合金具１は、図１−Ａ、図１−Ｂに示すように、プレキャストコンクリート階段３を構成するＰＣａ段板２４とＰＣａ壁柱２１ａとを接続する際に、前記ＰＣａ段板２４における接続側の側壁面からその内部へ水平にインサートされたネジ鉄筋継手用の継ぎ手（長ナット２５ｂ）に、前記ＰＣａ壁柱２１ａの側から接続具２３であるネジ鉄筋を接続するため、当該ＰＣａ壁柱２１ａに埋設されるものである。
【００２６】
この接合金具１の構成は、図１−Ｂに示すように、接続具２３であるネジ鉄筋（ネジ付き鉄筋でも良い）を前記ＰＣａ壁柱２１ａからＰＣａ段板２４の段床２４ａに向かって前後方向に挿通させる筒体１ａと、該筒体１ａの前後方向の両端部の外周に前後方向に直交する左右方向に沿ってそれぞれ打設されたコンクリートの前記筒体１ａ内部への侵入を防止するとともに、前記接続具２３の頭部２３ｂが片面に定着されて接合用の定着部となる支圧用平板体１ｂと前記接続具２３が貫通孔に遊嵌される封止用の当て板１ｄとでなる。
前記支圧用平板体１ｂと当て板１ｄ荷はそれぞれ、貫通孔１ｃ，１ｅが設けられている。
【実施例２】
【００２７】
ＰＣ壁柱２１ａの製造方法について説明する。図１−Ｃに示すように、前記接合金具１は、壁柱用の型枠に以下のようにして配設される。プレキャストコンクリート用型枠の内部で厚さ方向に沿ってその片側から、打設コンクリートの内部への侵入を防ぎ且つ定着部の空間形成用の定着部用型枠８と、前記定着部用型枠８に連接して配設する接合金具１と、前記接合金具１に連接して配置され打設コンクリートの内部への侵入を防ぐ貫通型枠６と、段板接続用のザグリ板７を配設する。定着部用型枠８、貫通型枠６とザグリ板７は壁柱２１ａのコンクリート硬化と共に撤去する。また、万が一、打設コンクリートのノロが筒体１ａ内部に侵入しても、接続具２３を設置するための孔がＰＣ壁柱２１ａを貫通しており、コンクリート硬化後の脱型作業で容易に取り除くことができる。
【００２８】
前記接合金具１の支圧用平板体１ｂの外側端面と貫通型枠６の外側端面（段板２４の接合部の端面でもある）との間の寸法（締め付け長さＬ）が、前記接合金具１の筒体１ａに挿通される接続具２３の直径Ｄの５〜９倍、式：５Ｄ≦Ｌ≦９Ｄの寸法に設定されている。これは、以下のような理由による。例えば、前記締め付け長さＬが無い状態とは、前記筒体１ａの内部にグラウトが充填した状態であり、部材の変形に合わせて接続具２３が歪む。大地震時などに発生する予期せぬ大変形に対して、変形の逃げ場が無くて余裕が無く、段板２４が損傷しやすくなるほか、接続具も破断しやすくなる。
【００２９】
そこで、前記接続具２３において、長手方向に伸びる自由な締め付け長さ（Ｌ）が少しでもあると、大地震時などに発生する大変形に対して、変形の逃げ場ができて余裕が有り、段板が損傷しにくい。この締め付け長さ（Ｌ）の長さは、座金やプレートの厚さの合計で決まり、一般には２倍以下で長くとも５倍以下とされる（日本建築学会「鋼構造設計基準」による）。しかしながら、前記締め付け長さ（Ｌ）が、接続具２３の直径の５倍未満であると、一般的な壁柱の厚さ２００〜３００ｍｍで、締め付け長さ（Ｌ）が１５０〜２５０ｍｍで、接続具２３がＤ３２、Ｄ３５となって、施工性が良くなく、また、接続具２３の直径が太径で過剰な設計となって不経済である。一方、９倍以上であると、例えば、接続具２３がＤ２９の場合、締め付け長さ（Ｌ）が２６１ｍｍ以上となり、必要な壁柱厚さが３１１ｍｍ以上となって厚すぎて不経済である。このようにして、締め付け長さ（Ｌ）を決定するものである。
【００３０】
このほか、他の実施例として、図１−Ｃに示すように、前記貫通型枠６とザグリ板７とは、ネジや接着材などの固定手段で一体に形成し、脱型の時に一緒に撤去するようにしてもよい。更に、定着部用型枠８と貫通型枠６とを、これらに貫通孔とネジ部を設けて、長ボルトで一体に取り付けて、型枠内にセットするようにしてもよい。
【００３１】
このように、前記接合金具１を型枠内に配置して、前記型枠内にコンクリートを打設しても、前記接合金具１における筒体１ａ内部に打設コンクリートを侵入させないようにする。そして、前記接合金具１と、壁柱用の縦筋・横筋とを配筋した後に、型枠内にコンクリートを打設して、図１−Ａに示すＰＣａ壁柱２１ａを構築するのである。
【実施例３】
【００３２】
システム階段３の接合構造について説明する。前記ＰＣａ壁柱２１ａと、ＰＣａ段板２４とを、図１−Ａに示すように、接続具２３を前記筒体１ａに挿通させる。更に、長ナット２５ｂに螺着させて、長ナット２３の頭部２３ｂに、座金４をはめ込み、定着用ナット５で締め付けて定着する。
【００３３】
このように、接合金具１がＰＣａ壁柱２１ａに埋設され、該壁柱における前記接合金具の支圧用平板１ｂから貫通型枠６および当該壁柱２１ａに接合されるＰＣａ段板２４の接合部の端面に至るまで、前記接合金具１に挿通された接続具２３が、打設されたコンクリートとの付着部分が無く、長手方向に自由に伸長できる空間（締め付け長さＬ）が確保されて、システム階段３が構築されるのである。尚、締め付け長さ（Ｌ）は、前記接合金具１の筒体１ａに挿通される接続具２３の直径の５〜９倍の寸法に設定されている。その理由は前述したとおりである。
【００３４】
こうして、システム階段３は、接合金具１と、該接合金具１を使用した壁柱の製造方法、ＰＣａ階段の接合構造とにより、地震時の建物の変形に追従して、建物の変形エネルギーを効率的に吸収する。
【実施例４】
【００３５】
このような接合金具１を使用してなるシステム階段３の変形性状等について、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ＰＣａ段板２４に所定の荷重Ｐが掛かったときの、当該システム階段３の構造性能と破壊性状の確認と、変形量について実験を行った。
【００３６】
前記システム階段３の変形において考察すると、図４に示すように、加力Ｐは鉛直方向に繰り返し行ったが、必要耐力を大きく上回る場合でも、接続具が十分伸びることで段板の接合部やその付近にひび割れなどの発生がみられなかった。
【００３７】
また、図５に示すように、接続具２３において、降伏荷重に近づくと応力の偏りが減少し、また、接続具２３の４箇所のひずみ量の較差が小さいため、接続具の連鎖破断が起こりにくい。接続具２３が接合金具１の定着部を中心に自由に可動して、その締め付け長さ（Ｌ）が活かされているからである。こうして、建物の変形量に対するＰＣａ階段３の変形量が大きくなり、建物の変形にＰＣａ段板２４が追従して変形していることが判る。
【００３８】
これは接続具２３が十分な伸びを示した結果で、この伸びと締め付け長さ（Ｌ）とは正比例の関係にある。仮に従来例（図７）の締め付け長さ（Ｌ）を２０ｍｍ、本実施例図１−ＡのＬを２００ｍｍとした場合、従来例に比べ接続具の破断（階段の崩壊）時の変形量は１０倍となる。また、前記実験の破壊状況観察から、図４で示したとおり階段全体の崩壊が接続具２３の降伏により決定されており、コンクリート部分など接続具以外破壊が進みにくい構造が形成されている。
【００３９】
また、建物の大変形時など階段に想定以上の変形が生じ接続具が降伏した場合、ＰＣａ段板２４とＰＣａ壁柱２１ａの接触面に作用する摩擦力が減少し、ＰＣａ壁柱２１ａに対しＰＣａ段板２４の自由な移動が促進される。このように接続具が引っ張り耐力を温存したまま切れずに降伏し伸び続けることで、建物の大変形時における本実施例の崩壊安全性が確保されている。こうして、当該システム階段は破壊性状や限界荷重などの想定が容易で、安全かつ設計しやすく、かつ崩壊安全性の高い構造となっている。
【００４０】
また、この様な崩壊メカニズムを持った階段の場合、破壊がこの接続具を中心に起こるため、この接合具のみを交換することで災害復興を迅速にできる可能性も高い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係るＰＣａ階段の接合構造と接合金具によれば、プレキャストコンクリートコンクリート製のシステム階段の接合に広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１          支圧式接合金具、            １ａ        筒体、
１ｂ        支圧用平板体、              １ｃ        貫通孔、
１ｄ        当て板  、                  １ｅ        貫通孔、
１ｆ        拡径形筒体、
２          補強式接合金具、            ２ａ        筒体、
２ｂ        支圧用平板体、              ２ｃ        躯体用平板体、
２ｄ        補強用平板体、              ２ｅ        貫通孔、
２ｆ        補強鉄筋、                  ２ｇ        端部、
２ｈ        Ｕ字湾曲部、                ２ｉ        貫通孔、
３          ＰＣａ階段（システム階段）、
４          座金、      
５          定着用ナット、
６          貫通型枠、
７          ザグリ板、
８          定着部用型枠、
２１ａ      ＰＣａ壁柱、                ２１ｂ      縦筋、
２１ｃ      横筋、                      ２１ｄ      開口部、
２２        貫通孔、
２３        接続具、                    ２３ａ      ネジ部、
２３ｂ      頭部、
２４        ＰＣａ段板、                ２４ａ      段床（踏み面）、
２４ｂ      踊場、
２５        インサート金物、            ２５ａ      アンカー、
２５ｂ      長ナット。
【図１−Ａ】
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【図１−Ｂ】
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【図１−Ｃ】
2018111952.tif 000005
【図２】
2018111952.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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