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哈佛大學團隊創造一種新的微型運動中心遙控機械手——“mini-RCM”

DeepTech深科技 ? 2020-08-31 11:16 ? 次閱讀

哈佛大學團隊新近開發出一種微型外科機器人,它只有網球大小,僅有 1 枚硬幣的重量,但是它成功地完成了一項困難的模擬手術任務。

哈佛大學維斯研究所教授 Robert Wood 和索尼公司的機器人工程師 Hiroyuki Suzuki 合作,他們受折紙啟發,創造了一種新的微型運動中心遙控機械手,名為“mini-RCM”。這項研究極大地縮小了外科手術機器人的尺寸。

這項研究發表在最新一期的《自然 - 機器智能》(Nature Machine Intelligence)上。

哈佛大學團隊創造一種新的微型運動中心遙控機械手——“mini-RCM”

腹腔鏡手術是指外科醫生將工具和微型攝像機通過小切口進入患者體內進行手術。

近年來,外科手術機器人開始在手術室應用,進一步幫助外科醫生,使他們能夠同時操作多個工具,而且比傳統手術更精確、更靈活、更容易控制。

然而,手術機器人的缺點也特別明顯,這些機器人控制系統非常大,控制工具可能比它們操作的精細組織和結構要大得多,通常會占據整個手術室。而這項新研究則有望解決這一痛點,將外科手術機器人的尺寸縮小到令人驚嘆的地步。

Suzuki 說:“在過去的幾年里,Wood 博士實驗室獨特的技術能力已經在微型機器人領域取得了許多令人印象深刻的發明。我相信,這有可能使醫療機械手領域取得突破。”2018 年,Suzuki 與 Wood 在哈佛 - 索尼的 mini-RCM 項目中開始合作。

Suzuki 和 Wood 使用彈出式微機電系統(pop-up MEMS)制造技術,在 Wood 的實驗室研制出了這種微型機器人。該技術將材料彼此疊層粘合在一起,然后按照特定的圖案進行激光切割,最后能 “彈出” 所需的三維形狀,就像兒童彈出式圖畫書一樣。這項技術極大地簡化了復雜結構的微型機器人的大規模生產,省去了費力的手工建造過程。

研究團隊創造的機器人主體結構是一個平行四邊形的形狀,使用三個線性致動器(mini-LAs)來控制機器人的運動:一個平行四邊形的底端的升降機構,一個垂直于平行四邊形的旋轉機構,還有一個是平行四邊形尖端的伸縮工具。這個機器人比之前學術界開發的其他顯微外科設備都更小更輕。

mini-LA 本身就是出色的微型原件,它由壓電陶瓷材料制成。當電場作用時,壓電陶瓷材料會改變形狀,然后變形推動 mini-LA 的 “運行單元” 沿著 “軌道” 移動,就像火車在鐵軌上一樣。微型機器人的移動就是通過這種線性運動來實現的。

由于壓電材料具有固有的變形,該團隊還將基于 led光學傳感器集成到 mini-LA 中,用來檢測和糾正任何偏離預期運動的偏差,例如由手抖動引起的偏差。

比外科醫生的手更穩定

為了模擬遠程手術的情況,研究小組將 mini-RCM 連接到了 Phantom Omni 設備上,該設備通過響應用戶手的動作來操縱 mini-RCM。

他們的第一項測試是在筆尖大小的地方,在顯微鏡下畫小正方形。研究人員分別用手動和使用 mini-RCM 兩種方式操作。結果顯示,mini-RCM 極大地提高了用戶的準確性,與手動操作相比,將錯誤減少了 68%。在人體細小結構的手術中,這種精度是特別重要的。

mini-RCM 在測試中獲得成功后,研究人員創建了一種名為視網膜靜脈插管的外科手術的模擬版本,在這種手術中,外科醫生必須小心地將一根針穿過眼睛,將治療藥物注入眼球后部的細靜脈中。他們制造了一個與視網膜靜脈大小相同的硅膠管(大約是人類頭發粗細的兩倍),并成功地用連接在 mini-RCM 末端的針刺穿了硅膠管,而不會造成局部損傷或破壞。

除了能有效地進行精細的手術操作之外,這款小巧的 mini-RCM 還提供了另一個重要的好處:它易于安裝和設置,而且在出現并發癥或停電的情況下,醫生可以手動輕易地將機器人從病人的身體上移開。

“在許多領域,尤其是需要小而復雜的機器的場景中,彈出式微機電系統制造方法是非常有價值的。它有可能提高手術的安全性和效率,”Wood 說。

應用未來可期

在 mini-RCM 真正準備好投入使用之前,可能還需要相當一段時間。現在,研究人員的目標是增大微型機器人執行機構的力的范圍,覆蓋在手術過程中所需的最大力,并提高其定位精度。他們還在研究在加工過程中使用脈沖較短的激光,提高 mini-LAs 的傳感分辨率。

維斯研究所創始董事 Don Ingber 說:“Wood 實驗室和索尼之間獨特的合作說明,將現實世界中的行業重點與學術創新精神相結合能帶來很大好處,我們期待著這項工作對近期的外科手術機器人產生影響。”
? ? ? ?責任編輯:pJ

原文標題:受折紙啟發,哈佛大學團隊打造微型外科機器人:可進行精密手術

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WIREST-SDK WireST-SDK有線傳感器的軟件開發工具包為Linux網關

編寫的軟件開發工具包(SDK) 用于與EdgeST-SDK組合可用于快速啟動 應用樣品允許讀取來自數據線連接的傳感器節點和將數據發送到云 BSD(3-子句)許可證條款 WireST-之前在網關上執行本地計算SDK是Linux網關,允許接口網關有線連接一個傳感器計算抽象庫。
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WIREST-SDK WireST-SDK有線傳感器的軟件開發工具包為Linux網關

STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34評估軟件

及配置STPM3x設備 適用于并行和USB加密狗和UART接口 單讀或取樣可用 自動寄存器讀取電壓,電流,功率和能量值的轉換 應用設計向導目標的評分 自動校準程序為: 振幅 相移 電源偏移 應用和配置可被保存到文件,并從它裝 2.0框架 在STPM3x評估軟件是一個圖形用戶界面來讀取,配置和校準STPM3x電能計量IC,適合于并行和USB硬件接口和UART接口。應用程序有一個唯一的工作區域,其中用戶可以讀取設備寄存器和寫配置和校準參數。應用參數(如傳感器靈敏度,AFE參數)所選擇的設備可以被配置為返回測量的功率,電流和電壓。數據采集??可被設置為從所述設備讀取的一個或多個數據樣本,并且相同的數據可以以表格的形式輸出,并保存為Excel文件。提供向導工具,引導該應用程序設計期間,用戶和自動校準該設備。當前會話的數據可以保存在任何時候的一個項目;現有項目可以打開或者可以創建一個新項目。...
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STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34評估軟件

STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并購案精簡版 - 源代碼

用戶界面(GUI),用于Windows平臺 提供的GUI的源代碼,C#語言 使用STEVAL-MKI109V3專業MEMS工具板兼容 為寄存器配置和輸出數據管理的示例代碼 在的Unico精簡版圖形用戶界面(GUI)是一個完整的評估軟件包提供的C#源代碼示出了如何管理從通用MEMS傳感器的傳感器數據流(諸如加速度計,陀螺儀,磁力和壓力傳感器)連接到STEVAL-MKI109V3專業MEMS工具板。
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STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并購案精簡版 - 源代碼

PA192 PA192PA192是用于在小的 硬幣 的形式因子音頻分析和特別適合于與傳感器語音識別和語音asssistant應用程序 處理和無線產品加速器

發表于 05-20 11:05 ? 47次 閱讀
PA192 PA192PA192是用于在小的 硬幣 的形式因子音頻分析和特別適合于與傳感器語音識別和語音asssistant應用程序 處理和無線產品加速器

SENSIBLE SensiBLE準備使用的BLE上系統模塊填充有傳感器 低功率的ARM 32位Cortex?-M4 CPU和硬幣型電池 今天加快物聯網產品的研發!

發表于 05-20 11:05 ? 74次 閱讀
SENSIBLE SensiBLE準備使用的BLE上系統模塊填充有傳感器 低功率的ARM 32位Cortex?-M4 CPU和硬幣型電池 今天加快物聯網產品的研發!

AR0237AT CMOS圖像傳感器 數字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

美半導體的AR0237AT是一款1 / 2.7英寸CMOS數字圖像傳感器,有源像素陣列為1928(H)×1088(V)。它可以在線性或高動態范圍模式下捕獲圖像,并具有滾動快門讀數。它包括復雜的相機功能,如像素內裝箱,窗口以及視頻和單幀模式。它專為低光和高動態范圍的場景性能而設計。它可通過簡單的雙線串行接口進行編程。 AR0237AT可以產生非常清晰,清晰的數碼照片,并且能夠捕捉連續視頻和單幀,使其成為各種應用的理想選擇,包括監控和高清視頻。 特性 卓越的低光性能 采用安森美半導體DR-Pix技術的最新3.0米像素具有雙轉換增益 高達1080p 60 fps的全高清支持,實現卓越的視頻性能 線性或高動態范圍捕獲 支持線路交錯T1 / T2讀出以啟用ISP芯片中的HDR處理 支持用于外部機械快門 片上鎖相環(PLL)振蕩器 ...
發表于 08-13 13:47 ? 339次 閱讀
AR0237AT CMOS圖像傳感器 數字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

AR0230AT CMOS圖像傳感器 2 MP 1/3

AT是一款1 / 2.7英寸CMOS數字圖像傳感器,有源像素陣列為1928Hx1088V。它可以在線性或高動態范圍模式下捕獲圖像,并具有滾動快門讀數。它包括復雜的相機功能,如像素內裝箱,窗口以及視頻和單幀模式。它專為低光和高動態范圍的場景性能而設計。它可通過簡單的雙線串行接口進行編程。 AR0230AT可生成非常清晰,銳利的數碼照片,并且能夠捕捉連續視頻和單幀,使其成為各種應用的理想選擇。 特性 高動態范圍 應用 汽車 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 08-13 11:03 ? 450次 閱讀
AR0230AT CMOS圖像傳感器 2 MP 1/3

AR0237SR CMOS圖像傳感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

是一款1 / 2.7英寸CMOS數字圖像傳感器,有源像素陣列為1928(H)x 1088(V)。它采用滾動快門讀數捕獲線性或高動態范圍模式的圖像,并包括復雜的相機功能,如像素內合并,窗口以及視頻和單幀模式。它專為低光和高動態范圍場景性能而設計,可通過簡單的雙線串行接口進行編程。 AR0237可以產生非常清晰,銳利的數碼照片,并且能夠捕捉連續視頻和單幀,使其成為各種應用的理想選擇,包括監控和高清視頻。 特性 具有雙轉換增益的DR-PIX™技術 全高清支持1080p 60 fps,提供卓越的視頻性能 線性或高動態范圍捕獲 片上鎖相環(PLL)振蕩器 支持線路交錯T1 / T2讀出以在ISP芯片中啟用HDR處理 基于位置的集成顏色和鏡頭陰影校正 用于精確幀率控制的從屬模式 ...
發表于 08-13 11:01 ? 296次 閱讀
AR0237SR CMOS圖像傳感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

NCP186 LDO穩壓器 1 A 超低壓差 高PSRR 帶使能

是一款超低壓降穩壓器,可提供高達1 A的負載電流,并在-40至85℃范圍內保持1.0%的出色輸出電壓精度。工作輸入電壓范圍為1.8 V至5.5 V,使該器件適用于鋰離子電池供電的產品以及后調節應用。該產品提供多種固定輸出電壓選項,其他產品可根據要求提供,范圍為1.2 V至3.9 V.NCP186具有完全的過熱保護和輸出短路保護。小型8引腳XDFN6 1.2 mm x 1.6 mm封裝使該器件成為可能特別適用于空間受限的應用。 特性 優勢 1.8 V至5.5 V工作輸入電壓范圍 適用于鋰離子電池或后期調節應用 多種固定輸出電壓選項及其他可根據要求提供1.2 V至3.9 V 設計靈活性 Typ的低靜態電流。 90μA 延長電池壽命 極低壓差:100 mV典型值。在Iout = 1 A(3.0V版本) 擴展電池范圍 1 kHz PSRR時高75 dB 適用于噪聲敏感電路 內部軟啟動 限制浪涌電流 在-40至85℃溫度范圍內的±1.0%精度 高輸出電壓精度 熱關斷和限流保護 保護產品和系統免受損壞 使用小型1μF陶瓷電容器穩定 節省PCB空間和系統成本 應用 終端產品 電池供電設備 便攜式通訊設...
發表于 07-29 22:02 ? 156次 閱讀
NCP186 LDO穩壓器 1 A 超低壓差 高PSRR 帶使能

NCP176 LDO穩壓器 500 mA 超低壓降 高PSRR 帶使能

是一款超低壓差穩壓器,可提供高達0.5 A的負載電流,并在25°C時保持0.8%的出色輸出電壓精度。工作輸入電壓范圍為1.4 V至5.5 V,使該器件適用于鋰離子電池供電產品以及后調節應用。該產品提供3.3 V固定輸出電壓選項,其他電壓選項可根據要求提供,范圍為0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的過熱保護和輸出短路保護。小型6引腳XDFN6 1.2 mm x 1.2 mm封裝使該設備特別適用于空間受限的應用程序。 特性 優勢 1.4 V至5.5 V工作輸入電壓范圍 適用于鋰離子電池或后調節應用 幾種固定輸出電壓可根據要求提供的選項和其他選項范圍為0.7 V至3.6 V 設計靈活性 Typ的低靜態電流。 60μA 延長電池壽命 極低壓降:130 mV典型值。在Iout = 0.5 A(2.5V版本) 擴展電池范圍 1 kHz PSRR時高75 dB 適用于噪聲敏感電路 內部軟啟動 限制浪涌電流 室溫下±0.8%精度 高輸出電壓精度 熱關斷和限流保護 保護產品和系統免受損壞 使用小型1μF陶瓷電容器穩定 節省PCB空間和系統成本 應用 終端產品 電池供電設備 便攜式通信設備 相機,...
發表于 07-29 22:02 ? 93次 閱讀
NCP176 LDO穩壓器 500 mA 超低壓降 高PSRR 帶使能

NCP171 LDO穩壓器 超低50nA Iq 雙電源模式 80mA

是雙模式LDO,在ActiveMode中提供高達80 mA的電流,在低功耗模式下低至50 nA的Iq。雙模式功能可通過ECO引腳選擇,允許動態和低功耗模式之間的動態切換,非常適用于長壽命電池供電的無線應用。低功耗模式下的輸出電壓可降低50 mV,100 mV,150的內部工廠編程值相對于活動模式下的標稱輸出電壓,mVor為200 mV。此功能進一步降低了睡眠模式下的應用消耗.NCP171采用SLIQ(超低Iq)LDO系列,具有50nA的超低靜態電流,可用于小XDFN4 1.2 x 1.2包。 特性 優勢 超低水平50nA 非常適合電池供電的應用 雙模式功能針對主動模式和待機模式操作進行了優化 系統靈活地在兩種不同的操作模式之間切換,優化性能和延長電池壽命 工作模式,高達80mA,具有出色的PSRR和噪聲性能 非常適用于射頻電源和高精度傳感器 低功耗模式(SLIQ),50nA Iq 當系統處于擴展待機(低功耗)模式時延長電池壽命 模式選擇,ECO Pin 靈活選擇主動和低功率模式 XDFN 1.2x1.2包 空間受限應用程序的小尺寸 應用 終端產品 無線電池供電的物聯網傳感器 電池供電的醫療...
發表于 07-29 22:02 ? 287次 閱讀
NCP171 LDO穩壓器 超低50nA Iq 雙電源模式 80mA

AR1337 CMOS成像傳感器 13 MP 采用SuperPD?PDAF技術

是一款采用SuperPD?PDAF技術的13萬像素CMOS成像傳感器。這款先進的傳感器具有獨特的PDAF微透鏡和PDAF圖案技術,在低光照條件下具有出色的自動對焦性能。采用1.1μm像素構建,提供符合行業標準的1 / 3.2“光學格式,使AR1337具有適合大批量設計的尺寸。圖像質量由領先的量子效率和靈敏度驅動,同時保持低讀取噪聲。這種組合可在明亮的日光或低室內照明條件下提供出色的圖像。 AR1337以每秒30幀的速度運行在13 MP,并支持每秒30幀的4k2k視頻和高達每秒60幀的全高清1080P視頻。 特性 優勢 SuperPD?PDAF技術 領先的低光自動對焦性能 獨特的PDAF圖案和微透鏡技術 高精度相位檢測自動聚焦(PDAF)功能 片上壞像素校正和AF計算 簡化的相機模塊積分校準和與后端應用處理器的集成 具有低讀取噪聲的高量子效率和靈敏度 卓越的圖像質量,尤其是在光線不足 應用 終端產品 智能手機相機 平板電腦相機 智能手機 平板電腦 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 17:02 ? 239次 閱讀
AR1337 CMOS成像傳感器 13 MP 采用SuperPD?PDAF技術

AR1011 CMOS圖像傳感器 10 MP 1

HS是一款1080萬像素,1英寸光學格式圖像傳感器,結合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(動態響應像素),可動態調整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60幀/秒(fps)視頻;同時跳至120 fps的1080p高清模式。該傳感器非常適合需要高分辨率的高端監控攝像系統,如電子平移,傾斜,變焦(ePTZ)等具有驚人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率為每秒60幀的模式,使傳感器也成為專業消費類廣播相機的理想選擇。 應用 相機 安全 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 17:02 ? 139次 閱讀
AR1011 CMOS圖像傳感器 10 MP 1

AR0239 CMOS圖像傳感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半導體的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS數字圖像傳感器,有源像素陣列為1936(H)×1188(V)。它可以在線性或高動態范圍模式下捕獲圖像,并具有滾動快門讀數。它包括復雜的相機功能,如像素內裝箱,窗口以及視頻和單幀模式。它專為低光和高動態范圍的場景性能而設計。它可通過簡單的雙線串行接口進行編程。 AR0239可以產生非常清晰,銳利的數碼照片,并且能夠捕捉連續視頻和單幀,使其成為各種應用的理想選擇,包括監控和高清視頻。 特性 以90 fps的速度拍攝2.3Mp以獲得出色的視頻性能 小型光學格式(1 / 2.7英寸 1080p模式適用于16:9視頻 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技術 支持線路交錯T1 / T2 / T3讀數以啟用HDR處理ISP芯片處于1080P和30fps 片上鎖相環(PLL)振蕩器 集成顏色和鏡頭著色校正 用于精確幀率控制的從模式 數據接口: - HiSPi(SLVS) - 4個車道 - MIPI CSI-2 - 4車道 - 平行 自動黑電平校準 高速可配置上下文切換 溫度傳感器 快速模式兼容2線接口 多相機同步支持 高速可配置上下文切換 具有靈...
發表于 07-29 16:02 ? 312次 閱讀
AR0239 CMOS圖像傳感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR0543 CMOS圖像傳感器 5 MP 1/4

美半導體專注于卓越的像素性能,為該傳感器的卓越圖像質量奠定了基礎,具有卓越的色彩精度,低光靈敏度和低噪聲水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素數字圖像傳感器集成了復雜的片上相機功能,如窗口,鏡像,列和行跳過模式以及快照模式。它可通過簡單的雙線串行接口進行編程,功耗非常低。 應用 移動 電路圖、引腳圖和封裝圖
發表于 07-29 16:02 ? 168次 閱讀
AR0543 CMOS圖像傳感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS圖像傳感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS數字圖像傳感器,有源像素陣列為2592(H)x 1944(V)。它通過滾動快門讀數捕獲線性或高動態范圍模式的圖像,并包括復雜的相機功能,如分檔,窗口以及視頻和單幀模式。它專為低亮度和高動態范圍性能而設計,具有線路交錯T1 / T2讀出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以產生非常清晰,銳利的數字圖像,并且能夠捕獲連續視頻和單幀,使其成為安全應用的最佳選擇。 特性 5 Mp為60 fps,具有出色的視頻性能 小型光學格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式視頻 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技術 支持線路交錯T1 / T2讀出以啟用ISP芯片中的HDR處理 支持外部機械快門 片上鎖相環(PLL)振蕩器 集成顏色和鏡頭陰影校正 精確幀率控制的從屬模式 數據接口:?HiSPi(SLVS) - 4個車道?MIPI CSI-2 - 4車道 自動黑電平校準 高速可配置上下文切換 溫度傳感器 快速模式兼容2線接口 應用 終端產品 視頻監控 高動態范圍成像 安全攝像頭 行動相機 車載DVR 電路圖、引腳圖和封裝...
發表于 07-29 16:02 ? 444次 閱讀
AR0521 CMOS圖像傳感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS圖像傳感器 8 MP 1/3

圖像傳感器是一款1 / 3.2“光學格式1.4微米像素傳感器,能夠以每秒42幀的速度捕獲其完整的8 MP傳感器分辨率,以60fps的速度捕獲1080P視頻.A-PixHS(tm )技術將安森美半導體的第二代背照式(BSI)像素技術和先進的高速傳感器架構結合在一起,實現了許多創新功能。它旨在實現低z高度相機模塊,以滿足OEM和移動設備制造商的需求。 特性 高動態范圍 應用 移動 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-29 16:02 ? 164次 閱讀
AR0835 CMOS圖像傳感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS圖像傳感器 5.1 MP 1 / 2.5 近紅外增強

是一款1 / 2.5英寸CMOS數字圖像傳感器,有源像素陣列為2592(H)x 1944(V)。它通過滾動快門讀數捕獲線性或高動態范圍模式的圖像,并包括復雜的相機功能,如分檔,窗口以及視頻和單幀模式。它專為低亮度和高動態范圍性能而設計,具有線路交錯T1 / T2讀出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,銳利的數碼照片,并且能夠捕捉連續視頻和單幀,使其成為各種應用的理想選擇。 特性 5 Mp,60 fps,優異的視頻性能 小光學格式(1 / 2.5英寸) 彩色濾光片陣列:RGB和單色 1440p模式適用于16:9視頻 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技術 支持線路交錯T1 / T2讀出以啟用ISP芯片中的HDR處理 支持外部機械快門 片上鎖相環(PLL)振蕩器 集成顏色和鏡頭著色校正 用于精確幀率控制的從模式 數據接口:?HiSPi(SLVS) - 4條車道?MIPI CSI-2 - 4車道 自動黑電平校準 高速可配置上下文切換 溫度傳感器 快速模式兼容2線接口 近紅外線增強 應用 終端產品 視頻監控 高動態范圍成像 機器視覺...
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AR0522 CMOS圖像傳感器 5.1 MP 1 / 2.5  近紅外增強
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