(57)【要約】【課題】フレームに対して揺動可能に支持された鍵盤楽器の鍵を駆動する鍵駆動装置において、省電力で鍵を駆動できるようにする。【解決手段】鍵７が付勢手段によってフレームに対してＡ方向に付勢され、導線を平面視略矩形状に巻回したコイル１５が鍵７の揺動に連動して移動可能に設けられ、コイル１５を介して相互に対向配置される一対の磁石１７，１９がフレームに固定され、一対の磁石１７，１９のうち第１の磁石１７の各磁極が第２の磁石１９の各磁極と隙間を介して対向配置され、相互に対向する磁極の配列方向が鍵７の揺動方向に直交し、コイル１５の一対の直線部１５ａ，１５ｂが第１の磁石１７の各磁極と第２の磁石１９の各磁極との隙間にそれぞれ配置され、磁極の間に生じる磁界によって一対の直線部１５ａ，１５ｂが受ける電磁力に基づいて鍵７をＢ方向に揺動させるように、コイル１５に電流を流す電流供給手段２５を設けた鍵駆動装置１を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、
前記鍵が、付勢手段によって前記フレームに対して前記鍵の揺動方向の一方に付勢され、
導線を平面視略矩形状に巻回したコイル、及び、該コイルを介して相互に対向配置される一対の磁石のいずれか一方が前記フレームに固定されると共に、いずれか他方が前記鍵の揺動に連動して移動可能に設けられ、
前記一対の磁石のうち第１の磁石の各磁極が、第２の磁石の各磁極と隙間を介して対向配置され、
前記隙間を介して相互に対向する前記磁極の配列方向が、前記鍵の揺動方向に直交し、
相互に対向する前記コイルの一対の直線部が、前記第１の磁石の各磁極と前記第２の磁石の各磁極との隙間にそれぞれ配置され、
前記磁極の間に生じる磁界によって前記一対の直線部が受ける電磁力に基づいて前記鍵を他方の揺動方向に揺動させるように、前記コイルに電流を流す電流供給手段を設けることを特徴とする鍵駆動装置。
【請求項２】
前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して支点を中心に揺動する棒状部材が設けられ、
前記付勢手段が、前記棒状部材と、該棒状部材の端部に固定されて自重により前記鍵を前記一方の揺動方向に付勢する前記コイル及び前記一対の磁石のいずれか他方により構成されることを特徴とする請求項１に記載の鍵駆動装置。
【請求項３】
前記鍵の前記一方の揺動方向への揺動を規制する第１の規制手段、及び、前記鍵の前記他方の揺動方向への揺動を規制する第２の規制手段が設けられると共に、これら２つの規制手段により前記鍵の揺動範囲が規定され、
前記コイルに電流が流れた状態において、前記鍵が前記揺動範囲の途中に位置するように、前記付勢手段の付勢力と前記電磁力とを均衡させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鍵駆動装置。
【請求項４】
フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、
前記複数の鍵が、各鍵を揺動させる軸線方向に並べて配置され、
各鍵を駆動する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置が、各鍵に対応づけて複数設けられ、
前記一対の磁石が前記フレームに固定されると共に、前記コイルが前記鍵の揺動に連動して移動可能に設けられ、
各鍵に対応づけて配置される複数の前記一対の磁石及び前記コイルが、前記複数の鍵の配列方向と平行に配列され、
相互に隣り合う前記鍵駆動装置を構成する前記一対の磁石の片方ずつが、相互に隣り合わせて配置されると共に、一体に形成されることを特徴とする鍵盤楽器。
【請求項５】
フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置と、
自動演奏用の楽曲データを発生する演奏情報発生装置と、
前記楽曲データに基づいて選択された前記鍵に対応する前記コイルに電流を流す信号を前記電力供給手段に出力する鍵駆動制御装置とを備えることを特徴とする鍵盤楽器。
【請求項６】
前記楽曲データに基づいて前記鍵の駆動に同期するように楽音を発生する発音手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の鍵盤楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵駆動装置及び鍵盤楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子キーボードやアコースティックピアノ等の鍵盤楽器には、各鍵を個々に駆動する鍵駆動装置を設けたものがある（例えば、特許文献１，２参照。）。この種の鍵盤楽器では、楽曲を構成する一連の楽音に対応する演奏情報に応じて鍵駆動装置により各鍵を駆動できるようになっている。
従来の鍵駆動装置では、特許文献１のようにソレノイドを用いたものや、特許文献２のようにステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして使用している。したがって、上記演奏情報に応じてソレノイドやステッピングモータ等に駆動電圧や駆動信号を供給することで、各鍵が駆動されることになる。
【特許文献１】特開昭５９−３７５９４号公報
【特許文献２】特開２００４−２９４７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の鍵駆動装置では、ソレノイドやステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして用いているため、鍵を駆動しはじめる鍵駆動の初期段階において十分な駆動力を得るためには大きな消費電力が必要になるという不具合も生じる。この不具合は、特に電池仕様の電子キーボードに適用することが困難になるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情を鑑み、省電力で鍵を駆動することができる鍵駆動装置、及びこれを備える鍵盤楽器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、前記鍵が付勢手段によって前記フレームに対して前記鍵の揺動方向の一方に付勢され、導線を平面視略矩形状に巻回したコイル、及び、該コイルを介して相互に対向配置される一対の磁石のいずれか一方が前記フレームに固定されると共にいずれか他方が前記鍵の揺動に連動して移動可能に設けられ、前記一対の磁石のうち第１の磁石の各磁極が第２の磁石の各磁極と隙間を介して対向配置され、前記隙間を介して相互に対向する前記磁極の配列方向が前記鍵の揺動方向に直交し、相互に対向する前記コイルの一対の直線部が前記第１の磁石の各磁極と前記第２の磁石の各磁極との隙間にそれぞれ配置され、前記磁極の間に生じる磁界によって前記一対の直線部が受ける電磁力に基づいて前記鍵を他方の揺動方向に揺動させるように、前記コイルに電流を流す電流供給手段を設けることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。
【０００６】
この発明に係る鍵駆動装置によれば、コイルに電流が流れていない状態においては、鍵が付勢手段によって付勢された初期位置に配置されている。
この状態において電流供給手段によりコイルに電流を流した際には、電磁力に基づいてコイルと一対の磁石とが相対的に移動し、この相対移動に基づいて、鍵が付勢手段の付勢力に抗って他方の揺動方向に揺動することになる。ここで、鍵が初期位置に配置されている状態においては、コイルの直線部が磁界の磁束密度が最も大きい一対の磁極間に配置されているため、上述の電磁力が最大となる。すなわち、コイルに流す電流を大きくしなくても、初期位置において鍵を駆動する初期駆動力を十分に得ることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鍵駆動装置において、前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して支点を中心に揺動する棒状部材が設けられ、前記付勢手段が、前記棒状部材と、該棒状部材の端部に固定されて自重により前記鍵を前記一方の揺動方向に付勢する前記コイル及び前記一対の磁石のいずれか他方により構成されることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。
【０００８】
この発明に係る鍵駆動装置によれば、付勢手段が、棒状部材とこれに固定されるコイル若しくは一対の磁石とにより構成されるため、重力によるコイル若しくは一対の磁石の移動に基づいて棒状部材が揺動することで、鍵が一方の揺動方向に付勢されることになる。すなわち、棒状部材に固定されるコイル若しくは一対の磁石が錘としての役割を果たすことになる。
また、コイルや一対の磁石を棒状部材の端部に設けることで、コイルや一対の磁石の重量を大きくしなくても、棒状部材を介して鍵を一方の揺動方向に揺動させる付勢力を十分に得ることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の鍵駆動装置において、前記鍵の前記一方の揺動方向への揺動を規制する第１の規制手段、及び、前記鍵の前記他方の揺動方向への揺動を規制する第２の規制手段が設けられると共に、これら２つの規制手段により前記鍵の揺動範囲が規定され、前記コイルに電流が流れた状態において、前記鍵が前記揺動範囲の途中に位置するように、前記付勢手段の付勢力と前記電磁力とを均衡させることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。
【００１０】
この発明に係る鍵駆動装置によれば、コイルの直線部に作用する電磁力に基づいて第１の規制手段により規制される上記揺動範囲の一端から揺動範囲の途中まで鍵を駆動する場合には、上記揺動範囲の一端からコイル及び一対の磁石のいずれか一方により規制される規制範囲の他端まで鍵を駆動する場合と比較して、上記磁界によってコイルに作用する力の大きさを小さくすればよい。すなわち、コイルに流す電流の大きさをさらに小さくすることができ、より省電力で鍵を駆動することができる。
また、鍵が揺動範囲の途中に配置された状態においては、手指により鍵を押すことで第２の規制手段により規制される揺動範囲の他端まで鍵を揺動させることができる。したがって、この発明に係る鍵駆動装置を複数の鍵を並べて配置した鍵盤楽器に搭載した場合には、上記コイルに作用する力により所定の鍵を揺動範囲の途中まで揺動させる動きで、手指で押すべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知することが可能となる。すなわち、手指で押すべき鍵を演奏者に報知するガイド機能として鍵駆動装置を役立たせることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、前記複数の鍵が、各鍵を揺動させる軸線方向に並べて配置され、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置が、各鍵に対応づけて複数設けられ、前記一対の磁石が前記フレームに固定されると共に、前記コイルが前記鍵の揺動に連動して移動可能に設けられ、各鍵に対応づけて配置される複数の前記一対の磁石及び前記コイルが、前記複数の鍵の配列方向と平行に配列され、相互に隣り合う前記鍵駆動装置を構成する前記一対の磁石の片方ずつが、相互に隣り合わせて配置されると共に、一体に形成されることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。
【００１２】
この発明に係る鍵盤楽器においては、所定の鍵に対応づけて配置されたコイルに電流が流された際に、電磁力によってコイルがフレームに固定された一対の磁石に対して移動し、このコイルの移動に基づいて鍵が他方の揺動方向に揺動することになる。
そして、この鍵盤楽器によれば、相互に隣り合あわせて各鍵駆動装置を構成する一対の磁石の片方ずつを一体に形成することにより、複数の鍵駆動装置を構成する磁石の総数を最小限に抑えることができる。したがって、鍵盤楽器の構成部品点数を削減して製造コストの削減を図ることができ、鍵盤楽器の小型化及び軽量化を図ることもできる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、各鍵を駆動する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置と、自動演奏用の楽曲データを発生する演奏情報発生装置と、前記楽曲データに基づいて選択された前記鍵に対応する前記コイルに電流を流す信号を前記電力供給手段に出力する鍵駆動制御装置とを備えることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。
【００１４】
この発明に係る鍵盤楽器によれば、楽曲データに対応づけて鍵盤楽器の各鍵を揺動させることができる。したがって、各鍵の動きにより手指で押さえるべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知することができるため、楽曲データに応じた各鍵の動きを手指で直接感じ取ることが可能となる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の鍵盤楽器において、前記楽曲データに基づいて前記鍵の駆動に同期するように楽音を発生する発音手段を備えることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、コイルの直線部が磁界の磁束密度が最も大きい一対の磁石の磁極間に配置されているため、コイルに流す電流を大きくしなくても、省電力でも十分な初期駆動力を得ることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、コイルや一対の磁石に錘としての役割を持たせることで、鍵駆動装置の構成部品点数を削減してその製造コストの削減を図ることができる。
また、コイルや一対の磁石の重量を大きくしなくても、棒状部材を介して鍵を一方の揺動方向に揺動させる付勢力を十分に得ることができるため、鍵駆動装置の軽量化を図ることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、鍵を揺動範囲の一端から途中まで揺動させる際には、コイルに流す電流の大きさをさらに小さくすることができるため、より省電力で鍵を駆動することができる。
また、手指で押すべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知するガイド機能として鍵駆動装置を役立たせることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、複数の鍵駆動装置を構成する磁石の数を最小限に抑えることができるため、鍵盤楽器の製造コスト削減、小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、楽曲データに応じた各鍵の動きを実際に鍵を押す手指で直接感じ取ることができるため、鍵盤楽器の練習を効率よく行うことが可能となる。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、楽曲データに基づく鍵の駆動に同期させて楽曲データの楽音を発音手段から発生させることで、省電力で鍵盤楽器の自動演奏を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器について説明する。本実施形態の鍵盤楽器は、その筐体を構成するフレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて構成されるものであり、図１に示すように、鍵盤の鍵を個々に駆動する鍵駆動装置１、自動演奏用の楽曲データを出力する演奏情報発生装置３、及び、楽曲データに基づいて選択された鍵を駆動するように鍵駆動装置１を制御する鍵駆動制御装置５を備えている。なお、楽曲データは鍵盤楽器において演奏可能な楽曲の情報であり、例えばＭＩＤＩ形式のものがある。
演奏情報発生装置３は、鍵盤楽器に内蔵されるＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置（不図示）や各種記憶媒体（不図示）から楽曲データを読み出すと共に、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するものである。なお、この楽曲データには、楽曲の速度に応じて各楽音を発音するタイミングの情報（以下、発音タイミング情報と呼ぶ。）、楽曲の各楽音のノート（音高）の情報（以下、ノート情報と呼ぶ。）やその他の情報が含まれている。また、演奏情報発生装置３から楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミングは、上述した発音タイミング情報に基づいて行われる。
【００２３】
図２，３に示すように、鍵盤楽器の鍵７の長手方向の後端７ｂは、板バネ９を介してフレーム（不図示）と一体の固定部１１に取り付けられており、上記板バネ９を撓ませることにより、鍵７がその後端７ｂ側を支点として揺動できるようになっている。鍵駆動装置１は、鍵盤楽器の各鍵７に対応して１つずつ設けられるものであり、電磁力によって鍵７を駆動するように構成されている。
この鍵駆動装置１は、鍵７の下方側に配置されると共にフレームに対して揺動可能に取り付けられた揺動レバー（棒状部材）１３と、揺動レバー１３の後端（端部）１３ｂに固定されたコイル１５と、コイル１５を介して相互に対向配置されると共にフレームに固定された一対の磁石１７，１９とを備えている。
【００２４】
揺動レバー１３は、その長手方向が鍵７の前後方向となるように配置されており、その中途部を支点Ｆ１として揺動できるようにフレームに支持されている。この揺動レバー１３は、その前端１３ａが鍵７の前端７ａに係合しているため、鍵７の揺動に連動して支点Ｆ１を中心に揺動することになる。なお、コイル１５を取り付けた揺動レバー１３の重心は上記支点Ｆ１よりも後端１３ｂ側にずれているため、コイル１５の自重によって鍵７が揺動方向の一方（Ａ方向）に付勢されることになる。すなわち、コイル１５が錘としての役割を果たすことになり、これによってアコースティックピアノに似た打鍵感覚を鍵７に持たせることができる。
【００２５】
なお、揺動レバー１３の後端１３ｂには、フレームに固定されてＡ方向への揺動を規制する規制部材（第１の規制手段）２１が配置されており、揺動レバー１３はコイル１５の自重によって規制部材２１に当接することになる。また、鍵７の後端７ｂに取り付けられた板バネ９は、揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接した状態において、撓んでいない、若しくは、鍵７をＡ方向に付勢するように撓んでいる。この状態においては、鍵７が静止した初期位置に配されることになる。
そして、揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接した状態から、鍵７や揺動レバー１３をＡ方向とは逆の揺動方向（Ｂ方向）に揺動させた際には、板バネ９の撓みやコイル１５の自重によって鍵７や揺動レバー１３をＡ方向に付勢する付勢力が発生することになる。すなわち、板バネ９、揺動レバー１３及びコイル１５によって鍵７をＡ方向に付勢する付勢手段２３が構成されることになる。
【００２６】
一対の磁石１７，１９は、Ｂ方向に揺動された揺動レバー１３の後端１３ｂに接触することで鍵７や揺動レバー１３のＢ方向への揺動を規制する位置に配されており、規制部材２１と共に鍵７や揺動レバー１３の揺動範囲を規定する規制部材（第２の規制手段）として機能している。
各磁石１７，１９は、正面から見て略Ｕ字状に形成されており、図４に示すように、鉄、コバルト等の磁性体からなる板状のヨーク１７ａ，１９ａと、ヨーク１７ａ，１９ａにそれぞれ固定された２つの永久磁石１７ｂ，１７ｃ及び永久磁石１９ｂ，１９ｃとにより構成されている。各永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃは、それぞれ略直方体状に形成されており、相互に間隔をおいてヨーク１７ａ，１９ａの表面に配置されている。
【００２７】
このように構成された各磁石１７，１９においては、ヨーク１７ａ，１９ａによって２つの永久磁石１７ｂ，１７ｃ及び永久磁石１９ｂ，１９ｃを繋ぐ閉磁路が形成されることで、一方の永久磁石１７ｂ，１９ｂの部分が各磁石１７，１９のＮ極となり、他方の永久磁石１７ｃ，１９ｃの部分が各磁石１７，１９のＳ極となる。すなわち、各磁石１７，１９を構成する永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃは、それぞれ磁石１７，１９の磁極を構成することになる。
これら２つの磁石１７，１９のうち第１の磁石１７の各永久磁石１７ｂ，１７ｃは、第２の磁石１９の各永久磁石１９ｂ，１９ｃと隙間を介して対向配置されている。具体的には、第１の磁石１７のＮ極となる永久磁石１７ｂが第２の磁石１９のＳ極となる永久磁石１９ｃに対向配置され、第１の磁石１７のＳ極となる永久磁石１７ｃが第２の磁石１９のＮ極となる永久磁石１９ｂに対向配置されている。
【００２８】
上記のように、隙間を介して相互に対向配置される永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃの配列方向は、揺動レバー１３の揺動方向及び長手方向に直交している。すなわち、Ｎ極となる永久磁石１７ｂ，１９ｂからＳ極となる永久磁石１７ｃ，１９ｃに向かう磁界の向きが、揺動レバー１３の揺動方向及び長手方向に直交している。
以上のように構成される各磁石１７，１９は、例えば、略板状のヨーク１７ａ，１９ａを横５０ｍｍ、縦４０ｍｍ、厚さ３ｍｍの大きさに形成し、各永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃを横５０ｍｍ、縦１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの大きさに形成したものから構成されており、同一のヨーク１７ａ，１９ａにそれぞれ取り付けられる２つの永久磁石１７ｂ，１７ｃの間隔、及び、永久磁石１９ｂ，１９ｃの間隔を２０ｍｍとする。また、相互に対向配置される永久磁石１７ｃと永久磁石１９ｂとの隙間、及び、永久磁石１７ｂと永久磁石１９ｃとの隙間は、例えば３ｍｍに設定されており、この場合には、相互に対向する永久磁石１７ｃと永久磁石１９ｂとの間、及び、永久磁石１７ｂと永久磁石１９ｃとの間の磁束密度が１０００Ｇとなる。
【００２９】
コイル１５は、導線を平面視略矩形状に巻回して構成されている。このコイル１５のうち相互に対向する一対の直線部１５ａ，１５ｂは、永久磁石１７ｃと永久磁石１９ｂとの隙間、及び、永久磁石１７ｂと永久磁石１９ｃとの隙間にそれぞれ配置されている。
このコイル１５を上述した寸法の一対の磁石１７，１９の間に配置する場合には、その一対の直線部１５ａ，１５ｂの長さを５０ｍｍとし、一対の直線部１５ａ，１５ｂの両端をそれぞれ繋ぐコイル１５の他の直線部の長さを３０ｍｍとする。これにより、一対の直線部１５ａ，１５ｂをそれぞれ永久磁石１７ｃ，１９ｂの縦方向の中間位置、及び、永久磁石１７ｂ，１９ｃの縦方向の中間位置に配置することができると共に、各直線部１５ａ，１５ｂの長手方向を各永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃの横方向にわたって配置することができる。すなわち、一対の直線部１５ａ，１５ｂは、相互に対向する永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃの間に生じる磁界が最も強い位置に配置されることになる。
【００３０】
また、鍵駆動装置１は、図２，３に示すように、隙間を介して配置された永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃの間に生じる磁界によって一対の直線部１５ａ，１５ｂが受ける電磁力に基づいて鍵７や揺動レバー１３をＢ方向に揺動させるように、コイル１５に電流を流す電流供給手段２５を備えている。
電流供給手段２５は、コイル１５に電気接続された電源２７と、電源からコイル１５への通電を切り換えるスイッチ２９とを備えている。したがって、このスイッチ２９をＯＮにすることで電源２７からコイル１５に電流が供給され、各永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃ間に生じる磁界内に配置されたコイル１５の各直線部１５ａ，１５ｂをＢ方向に移動させる電磁力が発生する。
【００３１】
この鍵駆動装置１では、コイル１５に電流が流れていない状態において、付勢手段２３の付勢力によって揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接して、図２に示すように、鍵７が静止した初期位置に配されることになる。この状態において、スイッチ２９を切り換えてコイル１５に電流を流した際には、図４に示すように、一対の磁石１７，１９の間に生じる磁界によって、コイル１５の各直線部１５ａ，１５ｂをＢ方向に移動させる電磁力が発生する。すなわち、この電磁力によってコイル１５が一対の磁石１７，１９に対してＢ方向に移動し、これにより、図３に示すように、揺動レバー１３及び鍵７が付勢手段２３の付勢力に抗ってＢ方向に揺動することになる。
【００３２】
そして、コイル１５への電流の供給を止めた際には、鍵７が付勢手段２３の付勢力によってＡ方向に揺動し、揺動レバー１３の後端１３ｂが規制部材２１に当接する鍵７の初期位置で停止することになる。
ここで、鍵７が初期位置に配置されている状態においては、コイル１５の各直線部１５ａ，１５ｂがそれぞれ磁界の磁束密度の最も大きい一対の磁石１７，１９の磁極間に配置されているため、上述した電磁力が最大となる。すなわち、コイル１５に流す電流を大きくしなくても、鍵７の初期位置において鍵７を駆動する初期駆動力を十分に得ることができる。
なお、上述した寸法を有する一対の磁石１７，１９及びコイル１５を使用した場合には、導線を１００回巻回したコイル１５に０．５Ａの電流を流した際に、０．５Ｎ程度の電磁力が発生する。この電磁力の大きさは、鍵７や揺動レバー１３を揺動させるには十分な大きさである。
【００３３】
また、この鍵駆動装置１では、コイル１５に電流が流れている状態において、揺動レバー１３が規制部材２１及び一対の磁石１７，１９のいずれにも接触しない位置に配されるように、付勢手段２３の付勢力とコイル１５が受ける電磁力とを均衡させている。これら付勢力と電磁力とが均等になるようにするためには、例えば、コイル１５に流す電流の大きさを調整すればよい。これにより、コイル１５に電流が流れている状態においては、鍵７がその揺動範囲の途中に位置することになる。
また、鍵駆動装置１のスイッチ２９は、鍵盤楽器の鍵駆動制御装置５によって動作するようになっている。すなわち、鍵駆動制御装置５は、演奏情報発生装置３から出力された楽曲データに基づいて、所定の鍵７に対応する鍵駆動装置１のスイッチ２９を切り換える信号を出力するように構成されている。
【００３４】
さらに、この鍵盤楽器は、図５に示すように、各鍵７が一対の磁石１７，１９によって規制される位置までＢ方向に揺動したことを個々に検出する押鍵検出装置３１と、押鍵検出装置３１から出力された検出結果に基づいて揺動した鍵７に対応する楽音を発生する発音手段３３とを備えている。この発音手段３３は、各鍵７に対応する音程や種々の音色等を有する実際の波形データを記憶した音源３５と、波形データを出力する発音装置３７と、押鍵検出装置３１の検出結果に基づいて音源３５から所定の波形データを読み出すと共に、この波形データを発音装置３７から出力させる発音制御装置３９とから構成されている。ここで発音装置３７は、例えばオーディオ機器のアンプやスピーカに相当するものである。
以上の構成により、手指により鍵７を押して一対の磁石１７，１９によって規制される位置まで揺動させることで、鍵７に対応する波形データが発音装置３７から出力されることになる。
なお、発音制御装置３９は、演奏情報発生装置３から出力される楽曲データの各楽音に対応する所定の波形データを音源３５から読み出し、この波形データを上記楽曲データの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて制御して発音装置３７から出力させるようにも構成されている。すなわち、発音手段３３においては、上記の押鍵検出装置３１からの入力に代えて、演奏情報発生装置３から出力される楽曲データに基づいて楽音を発生することもできるようになっている。
【００３５】
以上のように構成された鍵盤楽器の動作について以下に説明する。
図６に示すように、はじめに、演奏情報発生装置３が、発音タイミング情報やノート情報等を含む楽曲データを読み込み（ステップＳ１）、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力する（ステップＳ２）。具体的には、楽曲データの発音タイミング情報に基づいて楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力する。次いで、鍵駆動制御装置５が、楽曲データのノート情報に基づいて上記各楽音の音高に対応する鍵７に取り付けられた鍵駆動装置１のスイッチ２９をＯＮにする信号を出力し、コイル１５に電流を流す（ステップＳ３）。この際には、コイル１５の各直線部１５ａ，１５ｂに作用する電磁力によって、上記楽音に対応する鍵７がその初期位置から付勢手段２３の付勢力に抗してＢ方向に揺動する。
【００３６】
なお、この際には、発音タイミング情報がＯＮとなっている間、すなわち楽曲データの楽音の長さに応じてコイル１５に継続的に電流を流しておく。すなわち、上記楽曲データの楽音の終了にあわせて、鍵駆動制御装置５がスイッチ２９を制御して、電源２７によるコイル１５への通電を遮断する。これにより、鍵７が付勢手段２３の付勢力によってＡ方向に揺動して初期位置に戻ることになる。
そして、鍵駆動制御装置５に出力すべき楽曲データの楽音が残っているかどうかを判定し（ステップＳ４）、出力すべき楽曲データが残っていると判定された場合には、再度ステップＳ２に戻り、演奏情報発生装置３が楽曲データの次の楽音を鍵駆動制御装置５に出力する。また、ステップＳ４において、楽曲データに出力すべき楽音が残っていないと判定された場合には、楽曲データに基づく鍵７の駆動を終了する。
【００３７】
上述のように鍵盤楽器を動作させる場合には、各鍵７が鍵駆動装置１によって駆動されても、鍵７はその揺動範囲の途中に位置して一対の磁石１７，１９により規制される位置には到達せず、楽曲データの各楽音、すなわち、これに対応する発音タイミングやノート（音高）のままで波形データが発音装置３７から出力されることはない。
したがって、演奏者が揺動範囲の途中に位置する鍵７を探して手指でさらに押し込むことで、はじめて押鍵検出装置３１が動作し、この検出結果に基づいて発音装置３７から鍵７に対応する波形データを出力されるため、楽曲の練習として用いることができる。すなわち、楽曲データにあわせて各鍵７をその揺動範囲の途中まで揺動させる動きを、楽曲データにあわせて手指で押すべき鍵７を鍵盤楽器の演奏者に報知するガイド機能として役立たせることができる。
【００３８】
上述したように、この実施形態に係る鍵駆動装置１及びこれを備えた鍵盤楽器によれば、鍵７が初期位置に配置されている状態において、コイル１５の各直線部１５ａ，１５ｂが磁界の磁束密度が最も大きい一対の磁石１７，１９の磁極間に配置されているため、省電力でも十分な初期駆動力を得ることができる。
また、コイル１５に錘としての役割を持たせることで、鍵駆動装置１の構成部品点数を削減してその製造コストの削減を図ることができる。さらに、コイル１５を揺動レバー１３の後端１３ｂに設けることで、コイル１５の重量を大きくしなくても、揺動レバー１３を介して鍵７をＡ方向に揺動させる付勢力を十分に得ることができる。したがって、鍵駆動装置１の軽量化を図ることができる。
【００３９】
さらに、コイル１５が受ける電磁力により鍵７をその初期位置から揺動範囲の途中まで駆動する場合には、上記初期位置から一対の磁石１７，１９によって規制される位置まで鍵７を駆動する場合と比較して、電磁力の大きさを小さくすることができる。すなわち、コイル１５に流す電流の大きさをさらに小さくすることができ、さらに省電力で鍵７を駆動することができる。
【００４０】
また、この鍵盤楽器によれば、楽曲データに対応づけて鍵盤楽器の各鍵７を揺動させることができるため、各鍵７の動きにより手指で押さえるべき鍵７を鍵盤楽器の演奏者に報知することができる。したがって、楽曲データに応じた各鍵７の動きを視覚だけではなく手指で直接感じ取ることも可能となり、楽曲の練習を効率よく行うことができる。また、演奏者は揺動範囲の途中に位置する鍵７を手指でさらに押し込むことができるため、鍵盤楽器を手指で弾く感覚を損なうことなく楽曲の練習を行うことができる。
さらに、演奏者は楽曲データに応じた各鍵７の動きを手指で直接感じ取ることができるため、押すべき鍵７を視認してから手指で対応する鍵７を押す場合と比べて、鍵７を押す手指の反応速度を向上させることができる。また、視覚に頼らずに楽曲の練習が可能となるため、視力の弱い演奏者でも効率的に練習することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態において、鍵駆動制御装置５が楽曲データの各楽音に対応する鍵駆動装置１のスイッチ２９を制御する際には、楽曲データに含まれる各楽音の音量に応じてコイル１５に流す電流の大きさを変化させてもよい。すなわち、楽音の音量が大きい程、コイル１５に流す電流を大きくしてもよい。この場合には、コイル１５に流れる電流の大きさに応じて鍵７の揺動ストロークが変化するため、楽曲データにおける楽音の強弱も手指で直接感じ取ることができる。
【００４２】
また、楽曲データの各楽音に基づいて鍵駆動装置１により各鍵７が駆動されても、各楽音に対応する波形データが発音装置３７から出力されることはないとしたが、これに限ることはなく、例えば、楽曲データの各楽音に基づく鍵７の駆動に同期するように、発音装置３７から各楽音に対応する波形データを出力しても構わない。この場合には、例えば図７に示すように、楽曲データの各楽音を演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５及び発音制御装置３９の両方に出力する。この際には、発音制御装置３９が、楽曲データの各楽音に対応する所定の波形データを音源３５から読み出し、これを演奏情報発生装置３からの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて制御して発音装置３７から出力させればよい。
このような動作を行う場合には、例えば、楽曲データに基づく鍵盤楽器での自動演奏が可能となる。なお、この自動演奏でも一対の磁石１７，１９の磁極間に配されたコイル１５が受ける電磁力を利用して鍵７を揺動させるため、省電力での自動演奏が可能となる。
【００４３】
ここで、楽曲データに基づいて発音装置３７から出力される波形データは、押鍵検出装置３１の検出結果に基づいて発音装置３７から出力される波形データと同じ音程や音色等を有するとしてもよいし、異なる音程や音色等を有するとしても構わない。この波形データの音程や音色等の選択は、発音制御装置３９で行えばよい。そして、楽曲データに基づく波形データと押鍵検出装置３１の検出結果に基づく波形データとが異なる場合には、鍵盤楽器の演奏者が、楽曲データの楽音と自らの手指で弾いている楽音とを容易に比較することができるため、楽曲の練習を効率よく行うことができる。
また、波形データは、楽曲データや押鍵検出装置３１の検出結果に基づいて発音装置３７から出力されるとしたが、これに限ることはなく、出力しないようにしても構わない。この場合には、周囲に迷惑をかけることなく楽曲の練習を行うことができる。
【００４４】
演奏情報発生装置３は、楽曲データに含まれる発音タイミング情報に基づいて楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力したり、各楽音に対応する波形データを発音装置３７から出力させるとしたが、これに限ることはなく、例えば、楽曲データの楽音に対応する鍵７が手指によって押し込まれることを検出した後に、次の楽音を演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５に出力したり、上記次の楽音に対応する波形データを発音装置３７から出力させるとしてもよい。このような動作を行うためには、例えば、押鍵検出装置３１の検出結果を演奏情報発生装置３に出力し、演奏情報発生装置３において楽曲データの楽音に対応する鍵７が押し込まれたかどうかを判定すればよい。そして、この判定結果に基づいて次の楽音を演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５に出力したり、上記次の楽音に対応する波形データを発音制御装置３９から出力させればよい。
この場合には、演奏者が楽曲において押鍵するべき鍵７を１つずつ確認しながら楽曲の練習を行うことができるため、楽曲の演奏に不慣れな演奏者の練習に役立てることができる。
【００４５】
また、例えば、楽曲の速度と鍵７を押し込む演奏者の演奏速度とのズレに応じて、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミング、及び、各楽音に対応する波形データを発音装置３７から出力させるタイミングを変化させても良い。このような動作を行うためには、例えば、押鍵検出装置３１の検出結果を演奏情報発生装置３に出力し、演奏情報発生装置３において楽曲の速度と演奏者の演奏速度とのズレを計算し、この計算結果に基づいて次の楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミング、及び、上記次の楽音に対応する波形データを発音装置３７から出力させるタイミングを計算すればよい。
この場合には、演奏者の演奏速度にあわせて各楽音に対応する鍵７が揺動されるため、演奏者の演奏速度にばらつきがあっても効率よく楽曲の練習を行うことができる。
【００４６】
さらに、上記実施形態の鍵駆動装置１においては、鍵７や揺動レバー１３のＡ方向への揺動を規制する規制部材２１は揺動レバー１３の後端１３ｂに当接する位置に配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵７及び揺動レバー１３のＡ方向への揺動を規制して、一対の磁石１７，１９と共に鍵７及び揺動レバー１３の揺動範囲を規定する位置に配されていればよい。すなわち、規制部材２１は、例えば、揺動レバー１３の前端１３ａや鍵７に当接する位置に配されるとしても構わない。
また、コイル１５に電流が流れている状態においては、鍵７がその揺動範囲の途中に配置されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、一対の磁石１７，１９によって鍵７の揺動が規制される位置に配置されるとしても構わない。
【００４７】
一対の磁石１７，１９は、それぞれヨーク１７ａ，１９ａ及び２つの永久磁石１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃにより構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともコイル１５の各直線部１５ａ，１５ｂを介して相互に対向して配置される磁極を備えていればよい。すなわち、一対の磁石１７，１９は、例えば、それぞれ略Ｕ字状に形成された永久磁石により形成されるとしても構わない。
【００４８】
なお、鍵盤楽器を構成する複数の鍵７は、各鍵を揺動させる軸線方向に並べて配置されるため、各鍵７に対応づけて設置される複数の鍵駆動装置１については、例えば、これを構成する複数の磁石１７，１９の数を減らすことができる。
すなわち、例えば、図８に示すように、各鍵７と係合する各揺動レバー１３の後端１３ｂに固定されたコイル１５を揺動レバー１３の配列方向と平行に並べて複数配置すると共に、各コイル１５の間にそれぞれ磁石４３，４５を１つずつ配置する。ここで、各磁石４３，４５は、略Ｈ字状に形成されており、上記実施形態と同様にフレームに固定されている。また、各磁石４３，４５は、揺動レバー１３の揺動方向の両端に磁極を有する永久磁石４３ａ，４５ａと、永久磁石４３ａ，４５ａの両端に固定されて永久磁石４３ａ，４５ａの端部から複数のコイル１５の配列方向に突出するヨーク４３ｂ，４３ｃ，４５ｂ，４５ｃとから構成されている。すなわち、各ヨーク４３ｂ，４３ｃ，４５ｂ，４５ｃの突出部分の各先端が各磁石４３，４５の磁極をなしている。
【００４９】
相互に隣り合う２つの磁石４３，４５のうち第１の磁石４３の磁極は、第２の磁石４５の磁極と隙間を介して対向配置されている。具体的には、第１の磁石４３のＮ極となるヨーク４３ｂが第２の磁石４５のＳ極となるヨーク４５ｃに対向配置され、第１の磁石４３のＳ極となるヨーク４３ｃが第２の磁石４５のＮ極となるヨーク４５ｂに対向配置されている。
そして、各コイル１５の直線部１５ａ，１５ｂは、隙間を介して相互に対向配置された２つの磁石４３，４５の磁極間にそれぞれ配置されているため、所定のコイル１５に電流が流れた状態においては、上記実施形態と同様に、２つの磁石４３，４５の磁極間に生じる磁界によってコイル１５の直線部１５ａ，１５ｂをＢ方向に移動させる電磁力が発生する。
【００５０】
したがって、この構成においては、隙間を介して相互に対向する２つの磁石４３，４５の一部、及び、この間に配されるコイル１５が鍵駆動装置４１を構成することになる。すなわち、各コイル１５の間に配される磁石４３，４５は、上記実施形態において、相互に隣り合う鍵駆動装置４１を構成する一対の磁石１７，１９の片方ずつが相互に隣り合わせて配置されると共に一体に形成されたものと同等となる。
以上のことから、この構成の鍵盤楽器によれば、複数の鍵駆動装置４１を構成する磁石の総数を最小限に抑えることができるため、鍵盤楽器の構成部品点数を削減して製造コストの削減を図ることができ、また、鍵盤楽器の小型化及び軽量化も図ることができる。
【００５１】
また、付勢手段２３は、板バネ９、揺動レバー１３及びコイル１５により構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともこれらの一方により構成されていればよい。すなわち、付勢手段２３の付勢力は、例えば、板バネ９の弾性力のみとしてもよいし、コイル１５の自重のみとしても構わない。
【００５２】
また、コイル１５は、鍵７の前端７ａに係合されて鍵７の揺動に連動して揺動する揺動レバー１３の後端１３ｂに固定されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵７の揺動に連動して移動する位置に設けられていればよい。
すなわち、コイル１５は、例えば図９，１０に示すように、鍵７の前端７ａの下方側に固定されるとしても構わない。この構成の鍵駆動装置５１においては、コイル１５を介して相互に対向配置される一対の磁石１７，１９も鍵７の下方側に配置すればよい。この構成の場合には、上記実施形態と同様に、一対の磁石１７，１９が鍵７のＢ方向への揺動を規制する規制部材として機能することになる。また、この構成においては、例えば、鍵７の上方側に規制部材２１を配置しておくことで、規制部材２１及び上記一対の磁石１７，１９により鍵７の揺動範囲が規定されることになる。なお、この構成においては、鍵７をＡ方向に付勢する板バネ９の付勢力によって鍵７が規制部材２１に当接することになる。
この構成の場合には、コイル１５を上記実施形態と同様の付勢手段２３として用いることはできないが、揺動レバー１３が不要となるため、鍵駆動装置５１の構成を簡略化して鍵盤楽器の小型化や軽量化、及び製造コストの削減を図ることができる。
【００５３】
また、コイル１５は、例えば図１１，１２に示すように、鍵７の後端７ｂからその長手方向に一体に延出する延出ロッド（棒状部材）６３の先端（端部）６３ｂの上方側に固定されるとしてもよい。この構成の鍵駆動装置６１においては、鍵７及び延出ロッド６３が同一の支点Ｆ２を中心として一体に揺動するようになっている。この支点Ｆ２は、鍵７と延出ロッド６３との間に位置している、すなわち、延出ロッド６３の基端６３ａ側に位置している。
なお、この構成においては、コイル１５を介して相互に対向配置される一対の磁石１７，１９も延出ロッド６３の上方側に配置すればよい。この構成の場合には、上記実施形態と同様に、一対の磁石１７，１９が鍵７のＢ方向への揺動を規制する規制部材として機能することになる。また、この構成においては、例えば、延出ロッド６３の下方側に規制部材２１を配置しておくことで、規制部材２１及び上記一対の磁石１７，１９により鍵７の揺動範囲が規定されることになる。
【００５４】
さらに、この構成においては、コイル１５が延出ロッド６３の先端６３ｂに取り付けられることで、鍵７及び延出ロッド６３をあわせた重心が支点Ｆ２よりも延出ロッド６３側にずれている。すなわち、コイル１５の自重によって鍵７がＡ方向に付勢されることになる。また、鍵７の前端７ａには、鍵７及び延出ロッド６３をＡ方向に付勢するコイルばね６５が設けられている。したがって、これらコイル１５、延出ロッド６３及びコイルばね６５によって鍵７をＡ方向に付勢する付勢する付勢手段が構成されることになる。
上記構成の場合には、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００５５】
一対の磁石１７，１９をフレームに固定すると共に、コイル１５を鍵７の揺動に連動して移動可能としたが、コイル１５の間に配置される２つの磁石を一体に形成する構成（図８参照）を考慮しない場合には、これに限ることはなく、例えば、コイル１５をフレームに固定し、一対の磁石１７，１９を鍵７の揺動に連動して移動可能としてもよい。この構成の場合には、例えば、一対の磁石１７，１９を揺動レバー１３の後端１３ｂや延出ロッド６３の先端６３ｂに固定することで、鍵７をＡ方向に揺動させる付勢手段として機能させてもよい。また、この構成の場合には、例えば、鍵７のＢ方向への揺動を規制する位置にコイル１５を配することで、このコイル１５を規制部材２１と共に鍵７の揺動範囲を規定する規制部材（第２の規制手段）として機能させても構わない。
【００５６】
また、鍵７や揺動レバー１３のＢ方向への揺動を規制する規制部材は、一対の磁石１７，１９もしくはコイル１５により構成されることに限らず、フレームに固定される別個の規制部材により構成されるとしても構わない。
さらに、鍵駆動装置１は、電子音を発音する発音手段３３を備える鍵盤楽器に搭載されるとしたが、これに限ることはなく、ハンマーで弦を打つグランドピアノやアップライトピアノに搭載されるとしても構わない。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵を駆動させるための構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器に取り付けられた鍵駆動装置を示す概略斜視図である。
【図３】図２の鍵駆動装置において、コイルに電流を流した状態を示す概略斜視図である。
【図４】図２の鍵駆動装置において、コイル及び一対の磁石の構成を拡大して示す概略斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、各鍵に対応する楽音を発生するための構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵を駆動させるフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵の駆動及び楽音の発生を同期させるための構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る鍵盤楽器において、複数の鍵駆動装置を配列した状態を示す概略正面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置を示す概略斜視図である。
【図１０】図９の鍵駆動装置において、コイルに電流を流した状態を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る鍵盤楽器を示す概略斜視図である。
【図１２】図１１の鍵駆動装置において、コイルに電流を流した状態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，４１，５１，６１・・・鍵駆動装置、３・・・演奏情報発生装置、５・・・鍵駆動制御装置、７・・・鍵、１３・・・揺動レバー（棒状部材）、１３ｂ・・・後端（他端）、１５・・・コイル、１５ａ，１５ｂ・・・直線部、１７・・・第１の磁石、１７ｂ，１７ｃ，１９ｂ，１９ｃ・・・永久磁石（磁極）、１９・・・第２の磁石、２１・・・規制部材（第１の規制手段）、２３・・・付勢手段、２５・・・電流供給手段、３３・・・発音手段、４３・・・第１の磁石，４５・・・第２の磁石、６３・・・延出ロッド（棒状部材）、６３ｂ・・・先端（端部）、Ｆ１，Ｆ２・・・支点
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
2007256870.tif 000011
【図１０】
2007256870.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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