液压维修第14章铲运机液压故障的诊断与排除Word格式.docx
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转向器回油绳与左转或右转油绳接错
油绳对调
表14—2工作机构液压系统故障的诊断与排除
液压缸不动作
1.G30工作液压泵损坏
2.先导阀不工作
1.检修或换泵
2.检修或换阀
液压缸动作
缓慢无力
1.多路换向阀总压力调得太低或油封坏
2.多路换向阀上四个分溢流阀压力调得太低或油封坏
3.液压油中有空气
4.多路阀进油绳漏油
5.多路阀阀芯复位弹簧损坏
1.重调或换油封
2.重调或换油封
3.查泵吸油管
4.更换
5.更换
翻斗液压缸
或举升缸
锁不住
1.多路换向阀两边溢流阀油封损坏
2.液压缸密封件损坏
3.多路阀芯磨损
1.更换油封
2.检修或换缸
3.更换多路阀
表14—3卷绕机构液压系统故障的诊断与排除
不卷缆
1.液压泵坏
2.卷缆阀转不动或转不到位
3.收缆溢流阀压力调得太低
4,收缆溢流阀坏
5.卷缆马达油封坏
2.检修
3.重调
4.检修
5.更换油封
卷缆不同步
放缆时电缆
拉得太紧
1.收缆阀压力调得太低
2.卷缆马达油封损坏
3.收缆阀压力调得太高
1.重调
2.更换油封
14.1.2WJD—1.5型电动铲运机液压系统故障部位的查找方法
从前面的表中可以看出,一个故障产生的原因有多种,若一个原因一个原因去查找,既费时又费力。
便捷的查找方法是:
大的故障从整个液压系统查起,小的故障从局部查起;
查找思路先易后难,先查结构较简单的零部件,后查较复杂的零部件;
查找顺序为辅助部分。
例如转向系统转向不灵或无力这一故障,从表14—1中可以看出,产生这一故障的原因多达6种。
可依照上述的查找方法来找出故障的产生原因与部位。
首先,判定该故障是否为大的故障,若整个液压系统工作均不正常,则说明是大故障,若仅是转向不灵或无力,其余液压分系统均正常则说明是小故障或局部故障。
查找思路是先易后难,顺序为观察辅助部分的油绳与接头是否渗漏油液,再查转向器溢流阀是否调得太低,若调到位转向仍然无力或不灵,可将溢流阀拆下检查,看是否是溢流阀阀芯上的O形油封损坏;
若正常,再用压力表测量泵出口压力是否正常,压力正常则说明泵是好的,可判定是液压缸油封损坏,反之则是泵损坏。
液压系统故障原因和部位查出后,按照各部件检修要求检修。
实例:
故障名称:
电动机无法起动,电工检查电控完好。
故障现象是当电动机Y起动时,翻斗缸自动收斗,Y—△转换时电动机停转。
当时将卷缆阀上两溢流阀调松到位后电动机起动成功一次后又不行。
这说明先导阀控制收斗的阀芯接通油路使控制翻斗缸的一组多路阀芯动作,翻斗缸油路接通,当翻斗缸收斗行程到位后,工作液压泵油路堵塞,系统油压上升,电动机起动负荷太大,而使电动机在Y—△转换起动时停转。
更换先导阀后,电动机起动,工作正常。
14.2电动铲运机换向阀的工作原理及故障处理
芬兰生产的TORO一400E电动铲运机在井下铲装矿石的作业过程中,对变速系统换向阀的工作可靠性要求很高。
当铲装完成后,后退时,如变速系统响应慢,铲运机后退起步就迟缓,极易造成矿石从堆上下滑埋机事故。
处理变速系统这样的故障,必须首先了解换向阀的工作原理及其结构。
14.2.1换向阀的工作原理及结构
铲运机换向阀的工作原理见图14—1所示。
1.油路压力表;
2.变速箱离合器;
3.单向阀;
4.充压蓄能器;
5.溢流阀;
A.节流孔
图14—1换向阀工作原理
电动铲运机用l000V的三相交流异步电动机作为动力,采用液力传动系统。
为保证运行平缓不受冲击,铲运机选用clark5.5HR34425型变速箱,换向阀采用蓄能延时换向的设计。
由图14—1知,要使变速箱方向挡离合器2合上,主轴路上的油必须先通过节流孔(A)向蓄能器充压。
只有当蓄能器压力达到设定值后,才能切断溢流阀5,离合器在压力油的作用下迅速合上。
蓄能器充压时间为2s,离合器的延时合上消除挂挡后压力油直接作用到离合器上所造成的冲击,使铲运机换挡运行平稳,离合器的压力-时间关系曲线如图14—2。
图14—2离合器的压力与时间关系曲线
HR34000变速箱换向阀由两组蓄能器、两组压力调节阀组成,前进挡、后退挡两组方向离合器由装在一个阀体内的每个独立的压力调节阀来调节和控制。
图14—3中调压阀柱塞8A腔的压力油同时作用在方向挡离合器上,其大小由图中的溢流阀来设定,同时与排油口面积的大小有关,由流体力学可知
。
因此,在通过排油口流量恒定的情况下,随着排油口面积增大,排油口前、后腔压力差减小,一旦排油口被切断,A腔压力将很快升高到溢流阀5(图14一l)的调定值,调节过程如下(以后退挡调节为例):
如图14—4所示,在选定后退挡时,压力油进入调节阀的A腔,使柱塞2向左移动,露出节流孔,此时排油口亦随之打开。
随着节流孔口的增大,A腔压力减小,直到A腔的压力油产生的压力与B腔复位弹簧1产生的力相等时,调压阀柱塞2不再左移,A腔保持为一低压,这一过程对应P-t曲线中的t1段,时问为0.14s。
压力油不断进入A腔,使A腔压力升高,其升高值由复位弹簧1决定。
在这一压力差的作用下,压力油通过节流孔5,进入B腔,并从排油口6进入蓄能器空腔。
这一过程对应P-t曲线的t2段,时间为0.30s。
当蓄能器空腔充满压力油后,蓄能器柱塞3压迫弹簧4,使弹力增大,使充满蓄能器空腔和调压阀柱塞2B腔的压力增大,柱塞2向右移动,节流孔面积减小,同时A腔压力升高,使调压阀柱塞2向左移动。
这一动态过程对应P-t曲线的t1段,时间为1.58s。
此时压力升高值由弹簧4来控制。
1.后退挡蓄能器;
2.前进挡蓄能器;
3.前进挡调压阀;
4.后退挡调压阀;
5.蓄能器弹簧;
6.蓄能器柱塞;
7.调压阀复位弹簧;
8.调压阀柱塞;
9.柱塞节流孔;
l0.排油口
图14—3换向阀结构
1.复位弹簧;
2.调压阀柱塞;
3.蓄能器柱塞;
4.蓄能器复位弹簧;
5.节流孔;
6.排油口
图14—4后退挡简图
一旦蓄能器柱塞3压到顶部,将不再有压力油通过节流孔5,调压阀柱塞2的A、B两腔压力相等,这时B腔的复位弹簧将柱塞2推到右边,切断进油。
A腔和后退挡离合器压力迅速上升,达到图14一l中溢流阀6的值,这一过程对应P-t曲线的垂直线段。
此时,离合器合上,实现后退运行。
当选定前进挡时,换向阀的工作过程与之相同。
14.2.2故障诊断与排除
1.故障现象
在实际作业时,当司机挂后退挡时,油门加到最大,约在3s以后铲运机才响应起步,起步时间比设计时间超出1s,这在铲装作业时是绝对不允许的。
2.故障诊断与排除
根据系统工作原理分析,故障产生的原因有两个:
(1)变速箱方向挡离合器内泄漏,挂挡压力建立时间延长。
(2)换向阀压力调节阀节流孔堵塞,液压油流量减小,造成蓄能器充压时间延长。
在判定方向挡离合器是否有内泄漏时,必须做耐压试验。
为了测定离合器是否泄漏,可根据调压阀柱塞空问的大小,做个9.525mm×
28.565mm的圆形柱塞,打入柱塞空间B,这样使得A腔中的压力油不经过蓄能器而直接进入离合器,起动电动机,发现铲运机立即起步,这证明离合器密封良好,故障是由调压阀引起的。
将前进、后退两组调压阀拆下,发现柱塞上的节流孔有部分堵塞,用清洗液进行浸泡清理,将节流孔中的污物清除后,试车正常,修理完成。
通过这种故障的处理证明,要保证电铲换向的灵敏,必须定期更换变速系统的滤芯,经常测试系统油压,根据要求及时更换系统液压油。
14.3LF—4.1型铲运机液压系统故障的诊断与排除
某矿进口的井下铲运机主要有德国G.N.H公司的LF—4.1型和法国E.M公司的CT—Il500型两种,它们的变矩器变速箱液压循环系统原理基本相同,整个液压循环系统在生产使用过程中常出现故障,以LF—4.1型铲运机的变矩器变速箱液压循环系统为例,说明这些故障的产生原因以及排除方法(见原理图14—5所示)。
1.液压泵;
2.过滤器;
3.调压阀;
4.安全阀;
5.变矩器;
6.油冷却器;
7.压力表;
8.润滑油分配器;
9.制动脱挡阀;
10.方向阀;
11.离合器;
l2.挡位阀;
13.变速箱
图14—5LF—4.1型铲运机液压系统原理图
14.3.1故障1
液压泵输出油压力低或不供油。
(1)变速箱油面低
加油至正确油位(停车加油到变速箱上部,油位塞松开时油能自由流出为止)。
(2)漏气
液压泵吸油软管破裂或管接头密封不好,吸人空气,检查吸油管路中所有软管及管接头,拧紧所有管接头,必要时更换。
(3)液压泵吸油滤网堵塞
清洗吸油滤网。
(4)液压泵内泄严重、流量降低
检查并修复液压泵,必要时更换液压泵。
(5)液压泵驱动轴损坏
更换新液压泵。
14.3.2故障2
离合器操纵压力低。
(1)压力表显示失灵
更换压力表。
(2)调压阀阀芯处于开通
清洗并检查调压阀,必要时更换调压阀。
(3)变速箱离合器轴或活塞的密封不好
可以通过关闭变速箱操纵阀的进油压力管,若压力恢复正常,可证明故障发生在变速箱内离合器轴或活塞上,对变速箱进行解体检查,更换密封环。
(4)变速箱离合器活塞卸荷阀失效
变速箱离合器活塞卸荷阀失效而处于开通状态,彻底清洗卸荷阀并恢复其正常工作性能。
(5)制动脱挡阀失灵
检查清洗制动脱挡阀并修复,必要时更换制动脱挡阀。
(6)离合器操纵压力低
按2项处理。
(7)变速箱离合器内摩擦片磨损过度
对变速箱解体检查,更换磨损过度和已达到报废的摩擦片。
14.3.3故障3
功率不足。
(1)发动机运转不正常,调整发动机。
(2)变矩器失速状态下发动机转速低,调节发动机转速,检查调速器并调节正常。
(3)变矩器泵轮和涡轮端面间隙过大,解体变矩器,检查涡轮、泵轮的磨损情况及造成磨损的原因,调节泵轮和涡轮的端面间隙,必要时更换固定卡环、涡轮或泵轮等。
14.3.4故障4
泄漏。
严重的外泄油将会导致整个变矩器变速箱液压循环系统失去正常的工作能力,甚至造成重大的设备事故,故发现有外泄现象,应及早处理好。
(1)系统管路中油管爆裂或磨破,更换油管。
(2)系统管路中接头松或密封不良,拧紧所有的接头,必要时更换接头。
(3)液压泵、变矩器和变速箱的转动轴油封失效,更换轴油封。
(4)发动机飞轮箱内漏油,检查变矩器泵壳和泵轮之间的O形圈、挡油盘O形圈及密封环,更换失效的O圈或密封环。
(5)变速箱前、后端盖与箱体接合面或操纵阀与变速箱接合面密封失效,清洗并修复各接合面,均匀涂上可靠的密封胶,重新装配。
14.4922D铲运机液压系统故障的诊断与排除
液压系统由三个回路组成,一是铲斗油路,控制铲斗上升、下降、倾翻;
二是转向油路,它主要是控制铲运机左右转弯;
三是制动油路,主要是控制停车和制动。
各油路都由相应的液压元件组成,如图14—6所示。
图14—6922D铲运机液压系统的工作原理图
14.4.1故障1
油温高。
(1)油箱太小
一般油箱的容量应是泵每分钟流量的3倍以上,对于井下铲运机由于受空间的限制,油箱的容量应等于液压泵每分钟的流量。
当系统采用两个以上液压泵工作时,油箱的容量应按几个液压泵每分钟的流量总合来计算。
922D铲运机油箱的容量为114L,转向泵当转速为200r/min时流量为76L/min;
工作泵当转速为200r/min时流量为l56L/min。
两泵流量之和为232L/min,远远大于1140L,因此油箱散热面积不足是液压系统油温高的原因之一。
(2)油的污染
实际经验表明,油污染是导致液压系统故障的主要原因。
据统计,有80%以上的故障是由于液压油被污染造成的。
由于污染,液压元件的实际使用寿命往往比设计短得多。
污染物有如下几种:
①液压油和液压系统中,由于没有很好过滤和洗干净而留下的污染物;
②加油时,油箱加油口盖忘盖,从外面进入油箱的粉尘,矿石颗粒,甚至块状矿石;
③系统本身生成的污染物,主要是磨损产生的磨粒,例如,转向泵滑靴与斜盘的磨损而产生的大量铜末;
④由于液压系统的高温,使油液逐渐氧化而产生的污染物。
在解剖大量的被损坏的柱塞泵时发现,由于中心阻尼孔很小,导油槽宽度很窄,常被铜末堵死,油池也就不存在油压支承,滑靴与斜盘之间无法形成一定刚度的油膜厚度。
此时,滑靴在油压的作用下与斜盘发生干摩擦,并急剧磨损。
3mm厚的铜滑靴在很短时间内就磨平,因而产生大量的热。
由于油的污染,经常使密封装置磨损而失效,使相互配合的运动表面划成痕而使液压系统产生内漏和外漏,从而使液压油温度升高。
油的污染使吸油滤清器逐渐堵塞,此时液压泵吸油不畅,冷却不足,油温也会升高。
在试验时,因吸油油滤清器堵塞,油温在不到半小时高达l24℃。
(3)回油油滤清器堵塞或太小
铲斗泵回油通过回油滤清器后,一部分油进入转向泵的吸油口,另一部分油通过节流口流回油箱内。
由于回油滤清器堵塞或选择其他参数的油滤清器,转向泵的吸油不畅,冷却不足,也会使油温升高很快;
在试验时,选择了通油能力小一半左右的滤芯,结果,液压泵只空负荷运行半个小时左右,油温就高达85℃。
(4)转向液压泵的影响
922D铲运机原选用国内生产的柱塞泵,由于泵的性能和结构参数等(下面将详细分析)与进口泵差别较大,致使滑靴与斜盘摩擦平面之间的油膜刚度小,或形成不了油膜,从而形成干摩擦,产生大量热(在分解泵时,发现有烧伤痕迹)而使液压油温升得很高。
当采用国产泵时,大多数油温很快达到110℃。
当采用进口泵时,在同样的条件下,油的最高温度只有91℃。
(5)节流孔大小的影响
由于制动泵的自吸能力差,因此要求要有0.15MPa左右的吸入压力。
922D铲运机油箱是封闭加压油箱,油面以上有0.05MPa的空气压力,剩下的油压靠转向制动泵进口油管装在回油滤清器到阻尼孔之间,主液压泵(铲斗泵、工作泵)和转向泵所提供的系统的流量全部回到回油滤清器之后受阻尼孔阻力而形成。
当阻尼孔为616mm时,柴油机加大到最大油门。
当柴油机转速为2400r/min时,这个阻尼孔可产生0.07MPa的压力。
由于矿山条件所限,油箱不仅不加压,相反有时加油口盖都不盖。
再加上空气滤清器很难保压,柴油机油门也不都在最大位置,因此泵的吸人压力远远满足不了要求,因此泵的吸油不足,流量不够,因而易产生油温很高。
某铜矿2号铲运机在同样的使用条件下,油温一直不很高,检查了很久,最后发现这个节流口只有13mm直径。
为了证实节流口大小对油温度的影响,技术员把1号铲运机油箱节流口也改成l3mm直径,结果油温从91℃下降到68℃。
为了慎重起见,又把这个原理应用某磷矿,也取得了相同效果。
需要指出的是:
随着液压泵的磨损增加,液压泵的效率下降,内泄也增加,泵的排量减少,因此为了保证该泵的吸入压力,节流口需相应减小,否则油温又会回升,节流口的大小与油压,泵流量的关系尚须进一步试验。
(6)维护保养与操作使用不当
在分解泵时发现多种球铰和滑靴有烧伤痕迹,这是因为起动泵时,泵内腔没有灌油之故。
如果工作机构长期处于高压溢流状态,例如已到极限位置还继续同一动作,这时也使液压油温急剧升高。
油温也跟铲运机的负荷大小有关。
当负荷从铲、装、运矿石变为单纯的运输时,负荷下降,油温也下降,当恢复原来工作状态时,油温又升高。
(7)其它因素的影响
除上述因素外,还与油的种类、油的黏度、内外泄漏,液压元件密封件的质量、寿命、压力调整,管路的弯度大小、长短,油位,蓄能器的压力等因素有关。
3.分析步骤与改进措施
①更换脏的油滤清器,更换时要注意过滤精度,过滤流量,压力降和耐压要与原来的一样。
清洗阻塞的油管,清洗油箱通气孔,按规定时间换新油,消除系统内漏、外漏。
②拧紧泄漏油管接头,添加液压油使油位达到要求高度,排除系统内的空气,更换损坏的密封。
③调整部件并检查密封和轴承的情况,固定并正确的机械连接,不让液压泵长期超载。
④安装压力表并调整正确的压力。
⑤彻底检修或更换。
⑥选择合适黏度的油液,更换油滤清器,加油到油箱油位。
⑦检查油箱单向阀是否脱落,适当减少节流孔的大小。
⑧检查密封槽的大小,表面粗糙度,检查密封圈是否破损,压缩量是否合适,材质是否正确。
⑨按使用说明书正确操作。
14.4.2故障2
转向制动泵寿命短。
从分解检测发现制动泵损坏形式,所有液压泵都是因为磨损而损坏。
①滑靴与斜盘的磨损极为严重,有的铜滑靴已全部磨穿,甚至全部脱落,滑芯球头与斜盘直接接触,在斜盘上磨出很深的环槽。
②滑靴背面与回程盘的磨损也十分严重。
回程孔口磨损后形成倒角。
③球铰与回程盘的球面磨损十分严重。
④缸体端面和配油盘平面除外来硬粒磨伤外,其余磨损正常。
2.故障诊断
进口泵的使用寿命为3000h,高达5000h,国产的只有300h。
①进口泵的性能高于国产泵。
进口泵在922D铲运机有较大容量,而国产泵已是满负荷甚至超负荷工作,所以国产泵的使用寿命不如进口泵。
②进口泵与国产泵材质与热处理不同,进口泵的摩擦副滑靴采用是粉末冶金材料且带极薄的耐磨涂层,其硬度为l91~211HB。
国产泵滑靴采用的是QAl9-4铜,硬度只有100~110HB,无涂层。
显然、进口泵摩擦副的耐磨性,[P][V][RV]值比国产的要高。
③从结构参数来说,进口泵与国产泵也有差别。
现以滑靴支承面(磨损最严重的面)的结构参数为例说明这个问题。
从建立设计中所假设的流体压力场和油路被污染物堵塞及油模形成来分析,进口泵较好。
特别要指出的是当滑靴与滑芯偏移最大角度时,从滑芯中心孔看,进口的可以看到光,国产的就看不到光了,这就是说,滑靴与滑阀相对偏移最大角时,进口泵通油顺畅,国产泵不通油或通油不畅,后者自然很难形成油膜,摩擦表面自然就成了干摩擦。
④使用维护不当。
由于转向泵是变量柱塞泵,比较娇气,过滤、润滑、吸油压力、回油压力都有严格要求,稍不注意就会造成泵损坏。
前面已经分析了油的污染对泵性能与寿命的影响,吸油压力对泵的影响也很大,特别是充气油箱不充气敞开时影响更大。
油的种类与黏度对油膜的形成也有影响。
⑤油泵吸空。
从图14—6可知,转向泵有两根吸油管,1根通过油滤清器,另一根不通过油滤清器。
前者吸油口在液面以上,后者在液面以下。
当液压泵起动时,转向泵只是用液面以下的吸油管吸油。
此时工作泵同时从油箱底部吸油,大约经过几秒钟之后,转向泵和工作泵的油经过油路回到油箱,由于油箱节流孔的作用,逐渐建立起油压,使油液充满整个回油过滤器,从而使转向泵用液面以上吸油管吸油。
此时,液面以下吸油管停止吸油,从而防止转向液压泵吸空。
由于当时没有消化该原理,只装了液面以上的吸油管,从而造成转向泵刚起动时有几秒钟的吸空,进而加速了转向泵的磨损。
⑥加工质量上存在差距。
正因为如此,国产泵的寿命低于进口泵。
3.故障排除
①降低油温。
②减小和控制油的污染,选择合适的黏度油。
③减小油箱节流口的大小,以增加液压泵的吸入压力。
④选择合适过滤器,特别要定期清洗,更换过滤器。
⑤提高泵的质量或改用齿轮泵。
14.4.3故障3
漏油严重。
漏油主要产生在管接头,不承受压力负载的固定接合面,承受压力负载的固定接合面,轴向滑动表面密封处。
①主要原因是油温高,随着油温的增加,漏油愈来愈严重。
②胶管接头选用不合适。
试生产时选用可拆式接头,由于矿山路面条件差,负载变化大,压力脉动大易产生振动与冲击,接头与胶管接合处易松动,出现胶管脱管漏油现象。
③加工时,运动零件表面接合面的粗糙度,变形;
密封沟槽的粗糙度,尺寸精度达不到要求,致使接合面不平,O形圈装到槽里后压缩量不是大了,就是小了,或根本无压缩量而造成漏油。
④装配时,管接头常产生泄漏,主要是扭力不足或过大或螺纹加工质量差,螺纹内未清洗干净,O形密封圈在装配处未涂润滑油或O形圈在装配过程中损坏而造成漏油。
⑤密封圈的材料或结构类型与使用条件不符,或使用了老化、破损的密封圈,或使用了表面粗糙的轴划伤了密封圈。
⑥对有的液压元件认识还不够,在试生产过程中,对它提出的技术要求不合适或未提出过要求,进厂后也没有经过严格的试验就装上了,结果把问题暴露在用户。
①首先降低油温。
②把所有可拆式接头全部换成扣压式胶管接头。
③在选用胶管和密封件时必须要了解生产厂家和出厂日期,检查尺寸和材质是否符合所使用的工作条件。
④装配前,必须检查加工接合面,密封沟槽的尺寸,粗糙度是否符合规定。
装配时O形圈必须涂润滑油。
所有的螺纹必须拧紧,在螺栓旋入之前,不要完全旋紧任何一个螺栓。
根据螺纹不同用途,选涂不同的密封胶,涂胶时,只涂在公螺纹上即可。
⑤更换管子和软管应处于更换前的原位,软管和敷设管子避免急拐弯,利用合适的夹子、接头和连接件固定好管子,管子尽可能短。
这样可不使管路承受过大的振动与冲击,从而避免许多灾难。
⑥各种管连接是产生外泄漏的主要部件,因此在设计时尽量减少连接部件的数量,从而可以减少泄漏的可能性,采用集成化的液压阀和阀块组成系统(例如把三个小蓄能器的连接组成一个阀块,把大蓄能器和单向阀组成另一个阀块),简化了管道布置,减少了连接件和漏油的可能性。
在管路的布置上也作了精心的设计,管子尽量不要交叉,以防相互磨损。
⑦所有的液压元件在装机前都要检查和试验,发现问题整改之后再装机。
⑧由于机械振动和压力脉动等原因会引起螺纹松动,因此这些问题在试车和以后的使用中会暴露出来,因此试车后出厂前都必须作最后一次检查,出厂后在矿山使用过程中要随时检查,排除。
由于采取了上述措施,使922D铲运机的泄漏问题有了明显的改善。
14.5CT—500HE铲运机液压系统故障的诊断与排除
某矿从法国引进的CT—500HE微型电动铲运机是全液压矿石铲运设备。
四轮驱动,斗容为0.38m3,有效载重600kg。
其液压系统是整台设备的心脏,由电动机驱动静压泵和液压泵,把电能转变成液压能,实现轮轴转向、铲斗升降、装卸、铲运及卷缆等工作。
设备工作效率高,转向灵活,深受工人欢迎。
由于长时问使用,维护不及时,
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