本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計(jì)。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。通過(guò)上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“準(zhǔn)單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機(jī)通訊，本課題完成了在上位機(jī)中用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的通信電路模塊。通過(guò)上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動(dòng)芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語(yǔ)言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語(yǔ)言編寫。多臺(tái)數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個(gè)通用的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達(dá)到“設(shè)計(jì)復(fù)用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的更加突出的優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。
標(biāo)簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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卷積編碼是深空通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)中常用的一種編碼方式。Viterbi碼算法是卷積碼的一種最大似然譯碼算法，它按照最大似然譯碼準(zhǔn)則，在網(wǎng)格圖上找出一條最大似然路徑來(lái)得到譯碼結(jié)果。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是3比特軟判決Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)是采用硬件VHDL語(yǔ)言來(lái)完成，并在ModelSim和Quartus Ⅱ軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯和仿真。在論文中介紹了Viterbi譯碼器的各模塊的各種算法，并著重介紹了本設(shè)計(jì)所采用的具體方法，通過(guò)仿真和測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。最后，介紹了Viterbi譯碼器在未來(lái)通信中的發(fā)展和應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-07-02
上傳用戶：壞天使kk
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電機(jī)已無(wú)法滿足當(dāng)前工程的要求，其作用也由過(guò)去簡(jiǎn)單的起停控制、提供動(dòng)力上升到要求對(duì)其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行精確的控制，并能實(shí)現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準(zhǔn)確停止等，使被驅(qū)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機(jī)控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機(jī)控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)模混合、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機(jī)控制器中的應(yīng)用。 論文首先對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合性論述。對(duì)系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分：如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進(jìn)行了較詳細(xì)的說(shuō)明；并且提出了與本研究相關(guān)的控制機(jī)理和實(shí)施方案。 其次，論文對(duì)FPGA芯片的特點(diǎn)及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進(jìn)行了較詳細(xì)的論述；同時(shí)對(duì)超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言(VHDL)的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了研究；并提出了應(yīng)用FPGA芯片對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對(duì)FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機(jī)控制的方案進(jìn)行了論述，利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的方法；兩種控制器共同工作，組合方便、功能強(qiáng)大，適合在高精度、高效、寬變速控制的應(yīng)用場(chǎng)合下，可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對(duì)在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡(jiǎn)單分析。
標(biāo)簽： FPGA 電機(jī)控制器 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-08-04
上傳用戶：小鵬
本課題設(shè)計(jì)和完成了一套基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的小波變換實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。采用小波算法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣提取、圖像增強(qiáng)、圖像融合等處理，并在ADSP-BF535上實(shí)現(xiàn)了小波算法，分析了其運(yùn)行小波算法的性能。圖像處理的數(shù)據(jù)量比較大，而且運(yùn)算比較復(fù)雜，DSP的特殊結(jié)構(gòu)和性能很好地滿足了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的需要，而FPGA的高速性和靈活性也滿足了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的需要，所以采用DSP+FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像處理系統(tǒng)是可靠的，也是可行的。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以DSP和FPGA為平臺(tái)，DSP實(shí)現(xiàn)算法、管理系統(tǒng)運(yùn)行、并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自啟動(dòng)；FPGA實(shí)現(xiàn)一些接口、時(shí)序控制等，簡(jiǎn)化了外圍電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。結(jié)果表明，在ADSP-BF535上實(shí)現(xiàn)小波算法，效果良好，而且滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。最后，總結(jié)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對(duì)調(diào)試時(shí)遇到的一些問題進(jìn)行了分析。
標(biāo)簽： FPGA DSP 小波變換 實(shí)時(shí)圖像
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：Kecpolo
本文主要對(duì)基于FPGA芯片的橢圓曲線密碼算法的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于點(diǎn)乘運(yùn)算極大影響了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的加/解密速度，本文對(duì)點(diǎn)乘運(yùn)算的FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化。首先比較分析了三種點(diǎn)乘算法，從運(yùn)算復(fù)雜度的角度確定了蒙哥馬里算法是最利于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)的。然后根據(jù)蒙哥馬里算法，用VerilogHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了基于FPGA芯片的橢圓域中的基本運(yùn)算(模加、模乘、模平方和模逆)。通過(guò)三種模乘算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出一種串并混合的乘法器，達(dá)到了面積與速度的最佳匹配。 本文利用Modelsim對(duì)本課題設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)完成了橢圓曲線密碼算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。最后使用SynplifyPro進(jìn)行綜合及布局布線，綜合報(bào)告文件證明了本課題所設(shè)計(jì)的ECC加密系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化芯片速度和面積的目的。
標(biāo)簽： FPGA ECC 密碼算法 優(yōu)化設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本課題首先研究了常規(guī)的RS譯碼器的算法，確定在關(guān)鍵方程的計(jì)算中采用一種新改進(jìn)的BM算法，然后提出了基于復(fù)數(shù)基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數(shù)相減進(jìn)行除法計(jì)算的有限域除法器，通過(guò)這些優(yōu)化方法提高了RS譯碼器的速度，減少了譯碼延時(shí)和硬件資源使用，最后利用VHDL硬件描述語(yǔ)言在FPGA上實(shí)現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實(shí)現(xiàn)的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平，對(duì)我國(guó)以后航天項(xiàng)目高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著很大的意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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近年來(lái)微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機(jī)器識(shí)別的圖像。因此，市場(chǎng)急需大量高效的實(shí)時(shí)圖像處理器能夠在傳感器后端對(duì)這類圖像進(jìn)行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個(gè)問題。 近十年來(lái)，隨著FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，F(xiàn)PGA也逐漸進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其在實(shí)時(shí)圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量，增長(zhǎng)了50％；而常規(guī)的DSP大約增長(zhǎng)了40％。由于FPGA可無(wú)比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升，國(guó)內(nèi)外，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺(tái)。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來(lái)統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用，而PDSP將會(huì)側(cè)重于復(fù)雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說(shuō)，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號(hào)處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強(qiáng)大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個(gè)世紀(jì)90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù)，而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓?fù)涞碾p重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實(shí)現(xiàn)。該種算法在空域進(jìn)行圖像處理，無(wú)需進(jìn)行大量復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，算法簡(jiǎn)單、快速、高效，易于硬件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)十多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實(shí)有其獨(dú)特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對(duì)”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用，就如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對(duì)常用的圖像增強(qiáng)算法和”共軛變換”圖像處理方法進(jìn)行了比較，并且在設(shè)計(jì)制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺(tái)”的基礎(chǔ)上，用VHDL實(shí)現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進(jìn)行了算法的硬件實(shí)現(xiàn)與效果驗(yàn)證。此外，本文還詳細(xì)地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：CHENKAI
數(shù)字電視近年來(lái)飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個(gè)必然趨勢(shì)。可編程邏輯技術(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來(lái)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢(shì)。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細(xì)說(shuō)明了如何運(yùn)用創(chuàng)新思路，采用獨(dú)特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)整個(gè)復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說(shuō)明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的幾個(gè)FPGA設(shè)計(jì)技巧。最后對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來(lái)發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計(jì)技巧運(yùn)用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計(jì)中。整個(gè)設(shè)計(jì)方案不但簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴(kuò)展性強(qiáng)的復(fù)用器系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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工業(yè)X-CT（X-ray Computed Tomography）無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是以不損傷或者破壞被檢測(cè)對(duì)象的一種高新檢測(cè)技術(shù)，被譽(yù)為最佳的無(wú)損檢測(cè)手段，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域日益受到人們的青睞。近年來(lái)，各國(guó)都在投入大量的人力、物力對(duì)其進(jìn)行研究與開發(fā)。 目前，工業(yè)CT主要采用第二代和第三代掃描方式。在工業(yè)CT第三代掃描方式中，掃描系統(tǒng)僅作“旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。對(duì)此，我國(guó)已取得了可喜的成績(jī)。然而，對(duì)工業(yè)CT系統(tǒng)中的二代掃描運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，即針對(duì)“平移+旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)的研究，我國(guó)已有采用，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在較大的差距。二代掃描方式與其它掃描方式相比，具有對(duì)被檢物的尺寸沒有要求，且能夠?qū)Ω信d趣的檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行局部掃描的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)X光源的射線出束角較小（一般小于20°），因此在工業(yè)X-CT系統(tǒng)主要采用二代掃描運(yùn)動(dòng)控制。有鑒于此，本論文結(jié)合有關(guān)科研項(xiàng)目，開展了工業(yè)X-CT二代掃描控制系統(tǒng)的研究。 論文首先介紹了工業(yè)X-CT系統(tǒng)的工作原理和各種掃描運(yùn)動(dòng)控制方式的特點(diǎn)，闡述了開展二代掃描控制的研究目的和意義。其次，根據(jù)二代掃描控制的特點(diǎn)，提出了“在優(yōu)先滿足工業(yè)X-CT二代掃描控制的基礎(chǔ)上，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)X-CT掃描運(yùn)動(dòng)的通用控制，使其能同時(shí)支持一、三代掃描方式”的設(shè)計(jì)思想。據(jù)此，研究確立了基于單片機(jī)AT89LV52及FPGA芯片EP1C3T100C8的運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)二代掃描控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。論文詳細(xì)介紹了可編程邏輯器件FPGA的工作原理和開發(fā)流程，并對(duì)其相關(guān)開發(fā)環(huán)境QuartusII4.1作了闡述。結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各功能模塊的具體設(shè)計(jì)過(guò)程，給出了相關(guān)的設(shè)計(jì)原理框圖和實(shí)際運(yùn)行波形。并制作了相應(yīng)的PCB板，調(diào)試了整個(gè)硬件控制系統(tǒng)。最后，論文還詳細(xì)研究了利用VisualC++6.0來(lái)完成上位機(jī)控制軟件的設(shè)計(jì)，給出了運(yùn)動(dòng)控制主界面及掃描運(yùn)動(dòng)控制功能軟件設(shè)計(jì)的流程圖。 論文對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用的經(jīng)濟(jì)型的開環(huán)控制技術(shù)所帶來(lái)的不利影響，分析研究了增加步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)以提高掃描精度的可能性，并對(duì)所研究的控制系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的一些問題及解決方案作了簡(jiǎn)要的分析，提出了一些完善方法。
標(biāo)簽： FPGA X-CT 工業(yè) 掃描控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：stella2015
相對(duì)于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來(lái)說(shuō)，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機(jī)、遙感遙測(cè)、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)通信等系統(tǒng)，需要用芯片實(shí)現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過(guò)程。雖然有許多研究工作者對(duì)圖像處理的小波變換進(jìn)行了研究，但大都只偏重算法研究，對(duì)算法硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的復(fù)雜性考慮較少，對(duì)圖像處理的小波變換硬件實(shí)現(xiàn)的研究也較少。 本文針對(duì)圖像處理的小波變換算法及其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。對(duì)文獻(xiàn)[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進(jìn)行仔細(xì)分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗(yàn)證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計(jì)了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進(jìn)行仿真，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行VHDL語(yǔ)言的寄存器傳輸級(jí)(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進(jìn)行驗(yàn)證通過(guò)。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過(guò)程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無(wú)需額外的邊界延拓過(guò)程，減少小波變換過(guò)程中對(duì)內(nèi)存的讀寫量，從而達(dá)到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運(yùn)算速度的特點(diǎn)。本算法與文獻(xiàn)[13]提出的算法相比較：無(wú)需增加額外的硬件計(jì)算模塊，又具有在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)不改變?cè)瓉?lái)的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這種小波變換硬件芯片的實(shí)現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無(wú)損小波變換，當(dāng)然也可用于其它各種實(shí)時(shí)圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：jhksyghr
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