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16.4 變阻器
第十六章 電壓、電阻
授課教師： .
班 級(jí)： .
時(shí) 間： .
物理觀念 知道滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造，理解變阻器的工作原理；知道滑動(dòng)變阻器上所標(biāo)規(guī)格的含義。
科學(xué)思維 知道正確使用滑動(dòng)變阻器的方法。
科學(xué)探究 通過實(shí)驗(yàn)探究，掌握滑動(dòng)變阻器的正確使用方法和接線方式。會(huì)用滑動(dòng)變阻器改變電路中的電流及控制用電器兩端的電壓。
科學(xué)態(tài)度 與責(zé)任 知道變阻器在生活中的應(yīng)用有哪些；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的發(fā)明創(chuàng)造熱情。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
教學(xué)重難點(diǎn)
①理解變阻器的工作原理，變阻器的結(jié)構(gòu)。
②掌握如何通過改變電阻值來(lái)調(diào)節(jié)電路中的電流。
①理解變阻器如何調(diào)節(jié)電路中的電流；
②掌握如何在實(shí)際電路中正確地接入和使用變阻器。
導(dǎo)入新課
①生活中你是怎樣改變調(diào)光燈的亮度？
②怎樣改變收音機(jī)音量的大小？
原來(lái)他們都用了一個(gè)叫作電位器（變阻器）的元件。
變阻器為什么能夠改變燈的亮度？
電位器
電位器
一、變阻器
1. 實(shí)驗(yàn)：改變小燈泡的亮度
（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
選取一根自動(dòng)鉛筆芯，按圖連接電路。使鉛筆芯一端的夾子固定，移動(dòng)另一端的夾子，觀察小燈泡的亮度。
（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析
隨著夾子在鉛筆芯上移動(dòng)，小燈泡的亮度發(fā)生連續(xù)變化，接入電路的鉛筆芯越短，電阻越小，小燈泡越亮。
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論
改變接入電路的導(dǎo)體的長(zhǎng)度，可以改變電阻。
鉛筆芯
1. 定義：能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器。
滑動(dòng)變阻器：能逐漸改變連入電路的電阻，但不能夠顯示連入電路的電阻值。
變阻箱：能準(zhǔn)確表示連入電路的電阻值，但不能連續(xù)改變電阻值。
2.常見的變阻器
注意：滑動(dòng)變阻器和電阻箱在接入電路中時(shí)，閉合開關(guān)之前，都應(yīng)調(diào)節(jié)到最大阻值。
該變阻器的最大電阻是50歐；
允許通過的最大的電流是1.5A。
一、變阻器
滑動(dòng)變阻器的使用
1. 認(rèn)識(shí)滑動(dòng)變阻器
①作用：通過改變連入電路中的電阻來(lái)改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓，還起到保護(hù)電路的作用。
②工作原理：改變接入電路中電阻線的長(zhǎng)度來(lái)改變接入電阻，從而改變電流。
③滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)：電阻絲外部涂有絕緣層，繞在瓷筒上，它的兩端連在A、B接線柱上，滑片P通過金屬桿與C、D接線柱相連。電阻絲與滑片的接觸部分的絕緣層已被刮去，二者能良好接觸。
滑片
瓷管
電阻絲
接線柱
接線柱
④實(shí)物圖與結(jié)構(gòu)示意圖
結(jié)構(gòu)示意圖
⑤元件符號(hào)
2. 連接滑動(dòng)變阻器
①要使滑動(dòng)變阻器和用電器中的電流相同，滑動(dòng)變阻器應(yīng)與用電器串聯(lián)。
按圖連接電路，閉合開關(guān) ， 觀察電路是否接通。
M
N
A
M
S
L
N
②滑動(dòng)變阻器接線柱的接法。
有效接法
接入電路
的接線柱
向A端移滑片P
燈泡亮度變化
接入電路
有效電阻
向A端移滑片P
電阻阻值變化
AD
變亮
AP
變小
連接示意圖


接入電路
的接線柱
向A端移滑片P
燈泡亮度變化
接入電路
有效電阻
向A端移滑片P
電阻阻值變化
AC
變亮
AP
變小
連接示意圖



接入電路
的接線柱
向A端移滑片P
燈泡亮度變化
接入電路
有效電阻
向A端移滑片P
電阻阻值變化
BC
變暗
BP
變大
連接示意圖



接入電路
的接線柱
向A端移滑片P
燈泡亮度變化
接入電路
有效電阻
向A端移滑片P
電阻阻值變化
BD
變暗
BP
變大
連接示意圖



無(wú)效接法
接入電路
的接線柱
向A端移滑片P
燈泡亮度變化
接入電路
有效電阻
向A端移滑片P
電阻阻值變化
AB
不變
AB
不變
連接示意圖

A、B接線柱接入電路時(shí)，電流要經(jīng)過全部電阻線，此時(shí)變阻器連入電路的電阻值為變阻器的最大阻值且不能改變，相當(dāng)于一個(gè)定值電阻。
接入電路
的接線柱
向A端移滑片P
燈泡亮度變化
接入電路
有效電阻
向A端移滑片P
電阻阻值變化
CD
不變
無(wú)
不變
連接示意圖

把C、D接線柱連入電路，相當(dāng)于一條導(dǎo)線，連入電路的阻值為0。
③總結(jié)歸納
· 滑動(dòng)變阻器應(yīng)按照“一上一下”的方式，與用電器串聯(lián)接入電路中。
· 關(guān)鍵是確定滑動(dòng)變阻器的下端接線柱，上端兩個(gè)接線柱中任何一個(gè)連入電路，接法是等效的。
· 滑片向靠近下接線柱的方向移動(dòng)，電阻變小，滑片向遠(yuǎn)離下接線柱的方向移動(dòng)，電阻變大，可簡(jiǎn)記為：
“近下電阻變小，遠(yuǎn)下電阻變大”。
一、變阻器
（3）用滑動(dòng)變阻器改變小燈泡的亮度
若要使小燈泡由暗變亮，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng) 嘗試移動(dòng)滑片，觀察電流表的示數(shù)或小燈泡的亮度變化。
想一想：接通電路前應(yīng)將滑片放到什么位置
在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中列出選用的儀器、設(shè)計(jì)的電路、實(shí)驗(yàn)操作步驟及你對(duì)上面幾個(gè)問題的回答。
實(shí)驗(yàn)過程中你又發(fā)現(xiàn)了哪些新問題 請(qǐng)和同學(xué)們交流。
一、變阻器
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
①設(shè)計(jì)的電路如圖所示。滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)。
②閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片放到位于阻值最大位置（右端），可以使電路中的電流最小，起到保護(hù)電路元件的作用。
③電路中的電流不能超過允許通過的最大電流（否則燒壞滑動(dòng)變阻器）。
A
R'
S
L
一、變阻器
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
①閉合開關(guān)，使滑片P位于最右端，觀察電流表示數(shù)及小燈泡的亮度；
②將滑片由最右端移到中間，觀察電流表示數(shù)及小燈泡的亮度；
③將滑片由中間移到最左端，觀察電流表示數(shù)及小燈泡的亮度。
一、變阻器
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】
滑片P的位置 最右端 中間 最左端
電流表示數(shù) 最小 較大 最大
小燈泡的亮度 暗 較亮 最亮
【實(shí)驗(yàn)分析】
移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片能改變電路中的電流大小和小燈泡的亮度。
電阻變大→電流變小→燈泡變暗；電阻變小→電流變大→燈泡變亮。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
當(dāng)滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的
滑片可以改變小燈泡的亮度。所以滑動(dòng)變阻器起到
控制電路中電流的作用（即限流作用）。
A
R'
S
L
一、變阻器
（4）用滑動(dòng)變阻器控制定值電阻兩端的電壓
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
①實(shí)驗(yàn)器材：電源、開關(guān)、電流表、電壓表、定值電阻R，滑動(dòng)變阻器R'、導(dǎo)線等。
②實(shí)驗(yàn)電路圖與連接如圖所示。
A
V
R
R'
S
一、變阻器
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使定值電阻R兩端的電壓成整數(shù)倍地變化，如2V、4V、6V等。
②換用不同的定值電阻，使電阻成整數(shù)倍地變化，如5Ω、10Ω、15Ω等。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，保持每次接入的定值電阻R兩端的電壓不變。
A
V
R
R'
S
一、變阻器
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】
①當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變大時(shí)，定值電阻兩端的電壓變小；當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變小時(shí)，定值電阻兩端的電壓變大。
②換用不同的定值電阻時(shí)，定值電阻兩端的電壓隨之改變。若保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變，則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片；當(dāng)換用阻值較大的定值電阻時(shí)，需要調(diào)大滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值；當(dāng)換用阻值較小的定值電阻時(shí)，需要調(diào)小滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值。
一、變阻器
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
①利用滑動(dòng)變阻器可以改變定值電阻兩端的電壓。
②利用滑動(dòng)變阻器可控制定值電阻兩端電壓不變，方法是“換大調(diào)大，換小調(diào)小”。
A
V
R
R'
S
一、變阻器
（5）交流與小結(jié)
①滑動(dòng)變阻器是怎樣改變電阻的
滑動(dòng)變阻器是通過移動(dòng)滑片P來(lái)改變接入電路中的電阻絲的長(zhǎng)度，從而改變電阻的。
②利用滑動(dòng)變阻器改變電路中電流大小，應(yīng)怎樣將它接入電路中？怎樣選擇接線柱
應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，連接時(shí)選擇“一上一下”兩個(gè)接線柱。
③利用滑動(dòng)變阻器改變電路中電流（電壓）大小，接通前應(yīng)將滑片放到什么位置上？
應(yīng)將滑片P移到使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大的位置，主要是為了防止接通電路
時(shí)電流過大，損壞電路元件，起到保護(hù)電路的作用。
注意： 電路中的實(shí)際電流不能超過其允許通過的最大電流。
一、變阻器
（1）電阻箱：電阻箱由若干個(gè)不同阻值的定值電阻，按一定的方式連接而 成。是一種可以調(diào)節(jié)電阻大小并且能夠顯示出電阻阻值的變阻器。
（2）元件符號(hào)：在電路圖中用如圖所示的符號(hào)表示。
（3）結(jié)構(gòu)：如圖所示，箱面上有兩個(gè)接線柱、四個(gè)旋盤。
（4）使用方法：使用時(shí)，把兩個(gè)接線柱接入電路，調(diào)節(jié)四個(gè)旋盤就能得到0~9999歐的任意整數(shù)阻值。
（5）讀數(shù)方法：分別計(jì)算出四個(gè)旋盤上小三角指示的示數(shù)與面板上對(duì)應(yīng)倍數(shù)的乘積，將得到的四個(gè)乘積相加，就是電阻箱接入電路中的阻值。如圖所示，接入電路的阻值為
3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω＝3608Ω
（6）插入式電阻箱
插入式電阻箱有兩個(gè)接線柱，接線柱之間有幾段電阻絲，電阻絲的上方有能插入或拔出的銅塞。拔出銅塞時(shí)，對(duì)應(yīng)的那段電阻絲就接入了電路；插入銅塞時(shí)，對(duì)應(yīng)的那段電阻絲就會(huì)被短路，相當(dāng)于沒有接入。
如圖所示，接入電路的總電阻
R=1Ω+2Ω=3Ω
當(dāng)四個(gè)銅塞都拔出時(shí)，接入電路的總電阻
R=1Ω+2Ω+2Ω+5Ω=10Ω
當(dāng)四個(gè)銅塞都插入時(shí)，接入電路的總電阻 R=0Ω。
一、變阻器
習(xí)題1
1.如圖所示，當(dāng)乙圖中滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向右滑動(dòng)時(shí)，要使甲圖電路中小燈泡亮度變暗，可用接線頭M與接線柱C相連，接線頭N與接線柱____相連；圖丙中電阻箱電阻的大小為________Ω。
解：（1）當(dāng)乙圖中滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向右滑動(dòng)時(shí)，要使甲圖電路中小燈泡亮度變暗，說(shuō)明此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大，可用M、N與A、C（或A、D）相接，這樣可起到對(duì)電路的調(diào)節(jié)作用，
由此可知當(dāng)用接線頭M與接線柱C相連，接線頭N與接線柱A相連。
（2）圖丙中電阻箱左上角旋鈕對(duì)準(zhǔn)的數(shù)字為3，右上角旋鈕對(duì)準(zhǔn)的數(shù)字為4，左下角旋鈕對(duì)準(zhǔn)的數(shù)字為0，右下角旋鈕對(duì)準(zhǔn)的數(shù)字為8，因此電阻箱的讀數(shù)=3×1000Ω+4×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3408Ω。
故答案為：A；3408。
3408
A
二、變阻器的應(yīng)用
1. 電位器
滑動(dòng)電位器
電子產(chǎn)品用到的電位器
旋轉(zhuǎn)式電位器
（1）電位器：滑動(dòng)變阻器一般只在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。有些家用電器中，用于音量調(diào)節(jié)的器件也是一種變阻器，通常稱為電位器。
（2）電位器及其應(yīng)用
①電位器的構(gòu)造
如圖是機(jī)械式電位器，主要有電阻絲和滑片組成，它通過機(jī)械式旋鈕調(diào)節(jié)電阻的大小。
②電位器的工作原理
如圖所示，若把A和B兩個(gè)接線柱串聯(lián)接入電路，當(dāng)滑動(dòng)片P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，接入電路中的電阻變小，電流變大，音量變大，反之音量變小。
二、變阻器的應(yīng)用
數(shù)字電位器
（3）數(shù)字電位器及其應(yīng)用
除機(jī)械式電位器外，數(shù)字電位器被人們?cè)絹?lái)越廣泛地使用。數(shù)字電位器是一種用數(shù)字信號(hào)控制電阻的器件（集成電路）。
與機(jī)械式電位器相比，數(shù)字電位器具有可程序控制改變阻值、耐震動(dòng)、噪聲小、壽命長(zhǎng)、抗環(huán)境污染等重要優(yōu)點(diǎn)，因而，已在自動(dòng)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等許多重要領(lǐng)域得到應(yīng)用。
（4）電位器的一些應(yīng)用
電位器可以用在其他電器上例如，可調(diào)亮度電燈，可調(diào)溫度電熱毯、電飯鍋等等。
二、變阻器的應(yīng)用
調(diào)光
調(diào)速
電熱毯調(diào)溫開關(guān)
（1）汽車油量表
如圖所示是一種自動(dòng)測(cè)定汽車油箱內(nèi)的油面高低的裝置，R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片固定在金屬桿的右端，從油量表(實(shí)質(zhì)是一只電流表)指針?biāo)傅目潭染涂梢灾烙拖鋬?nèi)油面的高低.
當(dāng)油量減小時(shí)，浮標(biāo)下降，滑片向上移動(dòng)，R增大，油量表的示數(shù)變小。反之，當(dāng)油量增加時(shí)，浮標(biāo)下降，滑片向上移動(dòng)，R變小，油量表的示數(shù)變大。
油量減小
2. 變阻器在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用實(shí)例
二、變阻器的應(yīng)用
（2）公路收費(fèi)站計(jì)重秤
如圖所示，為公路收費(fèi)站計(jì)重秤的原理圖。R為滑動(dòng)變阻器，車重表是由電流表改裝而成，將它串聯(lián)在電路中。當(dāng)車越重時(shí)，R連入電路中的阻值變小，則電路中的電流變大，即車重表的示數(shù)將變大；反之，當(dāng)車越輕時(shí)，R連入電路中的阻值變大，則電路中的電流變小，即車重表的示數(shù)將變小，這樣就可以測(cè)出汽車的重力。
二、變阻器的應(yīng)用
三、課堂總結(jié)
①定義：是能改變接入電路中電阻大小的元件.
②原理：靠改變接入電路中電阻線的長(zhǎng)度改變電阻.
③元件符號(hào):
④結(jié)構(gòu)示意圖:
①要與用電器串聯(lián).
②要使用“一上一下”兩個(gè)接線柱.
③開關(guān)閉合前，滑片應(yīng)在最大阻值處（保護(hù)電路作用）.
④主要作用：通過調(diào)節(jié)其電阻來(lái)改變電路中的電流.
⑤應(yīng)用：油量表、稱重表、身高測(cè)量?jī)x等.
①電位器：調(diào)節(jié)音量、調(diào)節(jié)電燈亮度、調(diào)節(jié)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等.
②電阻箱的讀數(shù).
滑動(dòng)變阻
器的使用
滑動(dòng)
變阻器
電位器
電阻箱
【解析】
導(dǎo)體部分有 ：金屬桿CD；繞在瓷筒上的電阻線；滑片P 。
絕緣體部分有 ：瓷筒 ；4個(gè)接線柱的塑料帽；電阻線上的絕緣漆。
1. 圖甲展示的是一個(gè)滑動(dòng)變阻器，它的哪些地方是導(dǎo)體 哪些地方是絕緣體
教材課后習(xí)題1
【解析】要使小燈泡越來(lái)越亮，變阻器的滑片應(yīng)該向左移動(dòng)。
2. 請(qǐng)用筆畫線表示接線，連接圖中的實(shí)物，使滑動(dòng)變阻器能夠控制小燈泡的亮度。在你連的電路中，要使小燈泡越來(lái)越亮，變阻器的滑片應(yīng)該向哪個(gè)方向移動(dòng)？
教材課后習(xí)題2
【解析】這個(gè)電路連接存在的問題是：把滑動(dòng)變阻器兩個(gè)下接線柱接入電路，相當(dāng)于一個(gè)定值電阻。導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器不改變電阻，燈泡的亮度不能發(fā)生改變，且燈泡的亮度較暗。
3. 圖是某同學(xué)按照上題要求所連的電路。這個(gè)電路能不能滿足題目的要求？為什么？按這個(gè)電路進(jìn)行操作時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是怎樣的？
教材課后習(xí)題3
【解析】判斷滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值大小，取決于變阻器的“下接線柱”，當(dāng)滑片向下方所用的接線柱靠近時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻會(huì)變小。所以當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小的是甲與丙圖。
4. 圖是滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和連入電路的示意圖。當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小的是哪幅圖？請(qǐng)用彩筆標(biāo)出電流通過滑動(dòng)變阻器的部分。
甲、丙
教材課后習(xí)題4
【解析】接線柱2或3存在斷路故障（或接觸不良）；接線柱3與滑動(dòng)變阻器滑片間的電阻線出現(xiàn)斷路。
5. 圖中電源、開關(guān)、小燈泡之間已經(jīng)接好導(dǎo)線，留了A、B兩根導(dǎo)線準(zhǔn)備跟滑動(dòng)變阻器連接，1、2、3、4是滑動(dòng)變阻器的四個(gè)接線柱。當(dāng)A和1連接、B和4連接后閉合開關(guān)，小燈泡很亮；當(dāng)A和3連接、B和4連接后閉合開關(guān)，小燈泡有點(diǎn)暗；當(dāng)A和3連接、B和2連接后閉合開關(guān)，小燈泡不發(fā)光。根據(jù)上述現(xiàn)象，你認(rèn)為這個(gè)滑動(dòng)變阻器可能哪個(gè)地方有故障
教材課后習(xí)題5
6. 滑動(dòng)變阻器的電阻可變，但不顯示此時(shí)的電阻是多少。圖所示的電阻箱也是一種變阻器，不僅電阻可以變化，還可以從中讀出電阻的數(shù)值。圖甲是電阻箱的外形圖，通過兩個(gè)接線柱把它接入電路，轉(zhuǎn)動(dòng)四個(gè)旋鈕可以改變電阻箱的電阻。例如，圖乙中的電阻箱的電阻是2093Ω。
（1）請(qǐng)你由此推斷圖丙和圖丁中電阻箱的電阻各是多少。
（2）這個(gè)電阻箱的最大電阻是多少
【解析】
（1）圖丙中電阻箱的電阻 1000Ω+700Ω+30Ω+5Ω=1735Ω
圖丁中電阻箱的電阻 0Ω+800Ω+0Ω+5Ω=805Ω
（2）這個(gè)電阻箱的最大電阻是
9000Ω+900Ω+90Ω+9Ω=9999Ω
7. 圖是一種測(cè)定油箱內(nèi)油量的裝置示意圖。其中滑動(dòng)變阻器的滑片跟滑桿連接，滑桿可以繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，滑桿的一端固定著一個(gè)浮子。油箱中的油量減少時(shí)，油面下降，浮子隨液面落下，帶動(dòng)滑桿使滑動(dòng)變阻器的滑片向上移動(dòng)，從而改變電路中電流表的示數(shù)。
因此，電流表上一定的示數(shù)對(duì)應(yīng)著油面的一定高度，把電流表刻度盤改為相應(yīng)的油量體積數(shù)，就可以直接讀出油箱中的油量。請(qǐng)問：在這個(gè)裝置中，電流表的示數(shù)越大，表示油箱中的油量越多還是越少？請(qǐng)說(shuō)明理由。
教材課后習(xí)題7
【解析】由圖可知：當(dāng)油箱中的油面下降時(shí)，浮子下沉，帶動(dòng)滑桿上翹，變阻器的電阻變大，電路中的電流變小，電流表的示數(shù)變小，油箱中的油量減少。反之，當(dāng)油箱中的油面上升時(shí)，浮子上浮，帶動(dòng)滑桿下滑，變阻器的電阻變小，電路中的電流變大，電流表的示數(shù)變大，油箱中的油量增加。
教材課后習(xí)題7
1.基礎(chǔ)性作業(yè)：完成課件中的課堂練習(xí)。
2.拓展性作業(yè)：
我們的生活中有許多用電器都用到了變阻器。如臺(tái)燈、音響等。請(qǐng)大家嘗試調(diào)節(jié)臺(tái)燈改變亮暗的旋鈕，音響的音量旋鈕，感受變阻器對(duì)用電器的作用。
布置課后作業(yè)
下 課
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