JPH0348192A - 微動機構 - Google Patents
微動機構Info
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- JPH0348192A JPH0348192A JP18250389A JP18250389A JPH0348192A JP H0348192 A JPH0348192 A JP H0348192A JP 18250389 A JP18250389 A JP 18250389A JP 18250389 A JP18250389 A JP 18250389A JP H0348192 A JPH0348192 A JP H0348192A
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims description 33
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
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- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超精密加工、半導体製造装置、電子顕微鏡等
のサブμ−オー、グーの調節を必要とする装置に使用さ
れる微動機構に関する。
のサブμ−オー、グーの調節を必要とする装置に使用さ
れる微動機構に関する。
近年、各種技術分野においては、サブμmのオーダーの
微細な変位調節が可能である装置が要望されている。そ
の典型的な例がLSI(大規模集積回路)、超LSIの
製造工程において使用されるマスクアライナ、電子線描
画装置等の半導体製造装置である。これらの装置におい
ては、サブμmオーダーの微細な位置決めが必要であり
、位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度も
増大し、高性能の製品を製造することができる。このよ
うな微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕
微鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加工
装置等においても必要であり、その精度向上により、バ
イオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそれ
らの発展に大きく寄与するものである。以下、このよう
な微細な位置決めを行なう微動機構を図により説明する
。
微細な変位調節が可能である装置が要望されている。そ
の典型的な例がLSI(大規模集積回路)、超LSIの
製造工程において使用されるマスクアライナ、電子線描
画装置等の半導体製造装置である。これらの装置におい
ては、サブμmオーダーの微細な位置決めが必要であり
、位置決めの精度が向上するにしたがってその集積度も
増大し、高性能の製品を製造することができる。このよ
うな微細な位置決めは上記半導体装置に限らず、電子顕
微鏡をはじめとする各種の高倍率光学装置や超精密加工
装置等においても必要であり、その精度向上により、バ
イオテクノロジ、宇宙開発等の先端技術においてもそれ
らの発展に大きく寄与するものである。以下、このよう
な微細な位置決めを行なう微動機構を図により説明する
。
第2図は従来の微動機構の平面図である。図で、lは適
宜な手段で固定された剛体部、2は剛体部1と対向する
剛体部、3,4はそれぞれ剛体部1゜2をそれらの左右
端で連結する弾性を有する平板である。各平板3,4は
互いに平行な関係にある。
宜な手段で固定された剛体部、2は剛体部1と対向する
剛体部、3,4はそれぞれ剛体部1゜2をそれらの左右
端で連結する弾性を有する平板である。各平板3,4は
互いに平行な関係にある。
5は剛体部1から突出した突起、6は剛体部2から突出
した突起、7は突起5.6間に装着された圧電アクチュ
エータである。圧電アクチュエータ7は突起5,6に例
えば接着剤により固着される。
した突起、7は突起5.6間に装着された圧電アクチュ
エータである。圧電アクチュエータ7は突起5,6に例
えば接着剤により固着される。
8は平板4の所定個所に貼着されたひずみゲージである
。これらにより微動機構10が構成される。
。これらにより微動機構10が構成される。
なお、X、Y、Zは座標軸を示し、Z軸は紙面に垂直方
向である。この微動機構10はY軸方向およびZ軸方向
には高い剛性を有する。
向である。この微動機構10はY軸方向およびZ軸方向
には高い剛性を有する。
圧電アクチュエータフに電圧を印加すると、圧電アクチ
ュエータ7が伸長して突起6を押圧する。
ュエータ7が伸長して突起6を押圧する。
これにより、平板3,4は破線のように変形し、剛体部
2は剛体部1に対してX軸方向に長さu8たけ並進変位
する。この変位量uXは圧電アクチュエータフに印加さ
れる電圧により、サブミクロンオーダーで調節すること
ができる。又、変位量u、はひずみゲージ8のひずみ量
により知ることができる。
2は剛体部1に対してX軸方向に長さu8たけ並進変位
する。この変位量uXは圧電アクチュエータフに印加さ
れる電圧により、サブミクロンオーダーで調節すること
ができる。又、変位量u、はひずみゲージ8のひずみ量
により知ることができる。
ところで、実際の装置においては、−軸方向のみでなく
一平面(二軸方向)において自由に位置決めを実施する
ことができる微動機構が必要とされる場合が多い、これ
に応じるため、第2図に示す微動機構10を1つの単位
(微動ユニット)とし、この微動ユニットを組合せた構
造の2軸並進の微動機構が提案されている。以下、この
ような微動機構について説明する。
一平面(二軸方向)において自由に位置決めを実施する
ことができる微動機構が必要とされる場合が多い、これ
に応じるため、第2図に示す微動機構10を1つの単位
(微動ユニット)とし、この微動ユニットを組合せた構
造の2軸並進の微動機構が提案されている。以下、この
ような微動機構について説明する。
第3図は従来の2軸並進の微動機構の平面図である。図
で、第2図に示す部分と同−又は等価な部分には同一符
号が付しである。IOXはX軸方向2の並進変位を行な
う微動ユニット(第2図に示す微動機構10と等価の構
造、以下同じ)、10YはY軸方向の並進変位を行なう
微動ユニットを示す。
で、第2図に示す部分と同−又は等価な部分には同一符
号が付しである。IOXはX軸方向2の並進変位を行な
う微動ユニット(第2図に示す微動機構10と等価の構
造、以下同じ)、10YはY軸方向の並進変位を行なう
微動ユニットを示す。
激動ユニットIOX、JOYはX軸方向に積層され、微
動ユニット10Xの剛体部1と微動ユニツ目OYの剛体
部2とは一体に構成されている。微動ユニット10Xの
剛体部2は、微動ユニット10Xの圧電アクチュエータ
7が駆動されることによりX軸方向に並進変位し、微動
ユニツl−10Yの圧電アクチュエータ7が駆動される
ことによりY軸方向に並進変位する。これにより、この
微動機構はX軸およびY軸の2軸方向の並進変位が可能
となる。
動ユニット10Xの剛体部1と微動ユニツ目OYの剛体
部2とは一体に構成されている。微動ユニット10Xの
剛体部2は、微動ユニット10Xの圧電アクチュエータ
7が駆動されることによりX軸方向に並進変位し、微動
ユニツl−10Yの圧電アクチュエータ7が駆動される
ことによりY軸方向に並進変位する。これにより、この
微動機構はX軸およびY軸の2軸方向の並進変位が可能
となる。
第3図に示す微動機構の構造は、図から明らがなように
片持ち梁の構造となる。ところで、2軸並進の微動機構
はZ軸方向の厚みの小さい薄型とされるのが通常である
から、第3図に示す片持ち梁の形の微動機構は、外力に
対してZ軸方向の剛性が弱くなるという問題が生じる。
片持ち梁の構造となる。ところで、2軸並進の微動機構
はZ軸方向の厚みの小さい薄型とされるのが通常である
から、第3図に示す片持ち梁の形の微動機構は、外力に
対してZ軸方向の剛性が弱くなるという問題が生じる。
そこで、第3図に示す微動機構のように片持ち梁の構造
とはならない微動機構が提案されている。これを第4図
により説明する。
とはならない微動機構が提案されている。これを第4図
により説明する。
第4図は他の従来の微動機構の平面図である。
図で、第2図に示す部分と同−又は等価な部分には同一
符号が付しである。10X+ 、1OXzはX軸方向の
並進変位を行なう微動ユニット、IOY、。
符号が付しである。10X+ 、1OXzはX軸方向の
並進変位を行なう微動ユニット、IOY、。
10Y2はY軸方向の並進変位を行なう微動ユニットで
ある。微動ユニットIOX、、LOXzは線■−1につ
いて対称位置に配置され、微動ユニッHOY+ 、10
Ytは線J−Jについて対称位置に配置されている。そ
して、微動ユニッhlOX、 、 10Xzの剛体部1
と微動ユニッ目OY1,10Y2の剛体部2とは一体と
なって中心剛体部12を構成している。図示されていな
いが微動ユニッ目ox、 、 i。
ある。微動ユニットIOX、、LOXzは線■−1につ
いて対称位置に配置され、微動ユニッHOY+ 、10
Ytは線J−Jについて対称位置に配置されている。そ
して、微動ユニッhlOX、 、 10Xzの剛体部1
と微動ユニッ目OY1,10Y2の剛体部2とは一体と
なって中心剛体部12を構成している。図示されていな
いが微動ユニッ目ox、 、 i。
X2の両開体部2に跨って剛体の激動テーブルが連結さ
れている。微動ユニットl0XI 、IOX、 の圧電
アクチュエータ7を駆動することにより、微動テーブル
はX軸方向に並進変位し、微動ユニッ)10yt 、1
0Yzの圧電アクチュエータ7を駆動することにより、
微動テーブルはY軸方向に並進変位する。
れている。微動ユニットl0XI 、IOX、 の圧電
アクチュエータ7を駆動することにより、微動テーブル
はX軸方向に並進変位し、微動ユニッ)10yt 、1
0Yzの圧電アクチュエータ7を駆動することにより、
微動テーブルはY軸方向に並進変位する。
(発明が解決しようとする課題〕
第4図に示す微動機構は、片持ち梁構造とはならず、安
定した精度の高い2軸の並進変位を行なうことができる
。しかしながら、この微動機構は、各微動ユニット10
X+ 、10Xz 、10Y+ 、l0YZが四方に張
り出し、全体の外形寸法が大きくなるという問題があっ
た。
定した精度の高い2軸の並進変位を行なうことができる
。しかしながら、この微動機構は、各微動ユニット10
X+ 、10Xz 、10Y+ 、l0YZが四方に張
り出し、全体の外形寸法が大きくなるという問題があっ
た。
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
安定した高精度の2軸並進変位を行なうことができ、し
かも外形寸法が小形である微動機構を提供するにある。
安定した高精度の2軸並進変位を行なうことができ、し
かも外形寸法が小形である微動機構を提供するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、2つの剛体部と
、これら剛体部を連結する複数の平板状弾性部材と、前
記各剛体部間に装架されこれら剛体部間に相対変位を発
生させる変位発生素子とで構成される微動ユニットを4
つ組合せて互いに直交する方向の変位を発生させる微動
機構において、前記4つの微動ユニットのすべてが、そ
の一方の外側の平板状弾性部材と他の微動ユニットの一
方の剛体部とが間隙を介して隣接せしめられ、かつ、当
該一方の剛体部のすべてが連結される態様で組合わされ
ていることを特徴とする。
、これら剛体部を連結する複数の平板状弾性部材と、前
記各剛体部間に装架されこれら剛体部間に相対変位を発
生させる変位発生素子とで構成される微動ユニットを4
つ組合せて互いに直交する方向の変位を発生させる微動
機構において、前記4つの微動ユニットのすべてが、そ
の一方の外側の平板状弾性部材と他の微動ユニットの一
方の剛体部とが間隙を介して隣接せしめられ、かつ、当
該一方の剛体部のすべてが連結される態様で組合わされ
ていることを特徴とする。
4つの微動ユニットのうち、平板状弾性部材が並行とな
る2つの微動ユニットの、他の平板状弾性部材と隣接し
ない側の各剛体部を固定した状態で、それら2つの微動
ユニットの各変位発生素子を駆動すると、他の2つの微
動ユニットの他の平板状弾性部材と隣接しない各剛体部
は第1の方向に並進変位する。又、上記他の2つの微動
ユニットの各変位発生素子を駆動すると、それら微動ユ
ニットの他の平板状弾性部材と隣接しない各剛体部は前
記第1の方向と直交する第2の方向に並進変位する。
る2つの微動ユニットの、他の平板状弾性部材と隣接し
ない側の各剛体部を固定した状態で、それら2つの微動
ユニットの各変位発生素子を駆動すると、他の2つの微
動ユニットの他の平板状弾性部材と隣接しない各剛体部
は第1の方向に並進変位する。又、上記他の2つの微動
ユニットの各変位発生素子を駆動すると、それら微動ユ
ニットの他の平板状弾性部材と隣接しない各剛体部は前
記第1の方向と直交する第2の方向に並進変位する。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る微動機構の平面図である
。図で、第2図に示す部分と同−又は等価な部分には同
一符号を付して説明を省略する。
。図で、第2図に示す部分と同−又は等価な部分には同
一符号を付して説明を省略する。
20X+ 、20XzはX軸方向の並進変位を行なう微
動ユニット、2oY、、20Y!はY軸方向の並進変位
を行なう微動ユニットである。
動ユニット、2oY、、20Y!はY軸方向の並進変位
を行なう微動ユニットである。
上記微動機構において、微動ユニット20X+の平板3
と微動ユニツl−20Y、の剛体部2の外側面とは間隙
S、を介して隣接配置され、微動ユニット20Y、の平
板4と微動ユニツ)20X、の剛体部1の外側面とは間
隙S!を介して隣接配置される。
と微動ユニツl−20Y、の剛体部2の外側面とは間隙
S、を介して隣接配置され、微動ユニット20Y、の平
板4と微動ユニツ)20X、の剛体部1の外側面とは間
隙S!を介して隣接配置される。
又、微動ユニット20 X !の平板4と微動ユニット
20Y2の剛体部2の外側面とは間隙S、を介して隣接
配置され、微動ユニット20Ytの平板3と微動ユニツ
)20XIの剛体部1の外側面とは間隙S4を介して隣
接配置される。そして、微動ユニット20X+ 、20
Xzの剛体部1および微動ユニット20Y+ 、20Y
tの剛体部2は一体に連結される。
20Y2の剛体部2の外側面とは間隙S、を介して隣接
配置され、微動ユニット20Ytの平板3と微動ユニツ
)20XIの剛体部1の外側面とは間隙S4を介して隣
接配置される。そして、微動ユニット20X+ 、20
Xzの剛体部1および微動ユニット20Y+ 、20Y
tの剛体部2は一体に連結される。
さらに、微動ユニット20X、の剛体部2の外側面と微
動ユニット20Ylの平板3とはほぼ一平面となるよう
に配置され、同じく、微動ユニット20Y、の剛体部l
の外側面と微動ユニット20X2の平vi3、微動ユニ
ツ)20X!の剛体部2の外側面と微動ユニット20Y
2の平板4、および微動ユニット20 Y 、の剛体部
lの外側面と微動ユニット20Xlの平板4とはそれぞ
れほぼ同一平面となるように配置される。
動ユニット20Ylの平板3とはほぼ一平面となるよう
に配置され、同じく、微動ユニット20Y、の剛体部l
の外側面と微動ユニット20X2の平vi3、微動ユニ
ツ)20X!の剛体部2の外側面と微動ユニット20Y
2の平板4、および微動ユニット20 Y 、の剛体部
lの外側面と微動ユニット20Xlの平板4とはそれぞ
れほぼ同一平面となるように配置される。
今、各微動ユニット20XI 、20X! 、20YI
。
。
20Y2の寸法が同一であり、かつ、各間隙S、〜S4
が同一間隙であるとすると、微動ユニット20Xlと微
動ユニット20Xt、および微動ユニット20y+ と
微動ユニット20Y2は、それぞれこの微動機構の中心
点0に関して互いに点対称となるように配置されている
こととなる。
が同一間隙であるとすると、微動ユニット20Xlと微
動ユニット20Xt、および微動ユニット20y+ と
微動ユニット20Y2は、それぞれこの微動機構の中心
点0に関して互いに点対称となるように配置されている
こととなる。
微動ユニット20Y+ 、20ytの剛体部を固定し、
微動ユニット20Xr 、20Xzの剛体部2に跨って
剛体の微動テーブルを連結した状態で、微動ユニット2
0X+ 、20Xzの圧電アクチュエータ7を駆動する
と、微動テーブルはX軸方向に並進変位し、又、微動ユ
ニット20Yt 、20y、の圧電アクチュエータ7を
駆動すると、微動テーブルはY軸方向に並進変位する。
微動ユニット20Xr 、20Xzの剛体部2に跨って
剛体の微動テーブルを連結した状態で、微動ユニット2
0X+ 、20Xzの圧電アクチュエータ7を駆動する
と、微動テーブルはX軸方向に並進変位し、又、微動ユ
ニット20Yt 、20y、の圧電アクチュエータ7を
駆動すると、微動テーブルはY軸方向に並進変位する。
これにより、X軸およびY軸方向の2軸並進変位を行な
うことができる。
うことができる。
上記のように構成したので、本実施例の微動機構は、片
持ち梁構造をもたず、したがって安定した高精度の2軸
並進変位を行なうことができるとともに、第4図に示す
従来の微動機構のような張出し構造による無駄な空間を
省くことができ、全体構造を小形に構成することができ
る。
持ち梁構造をもたず、したがって安定した高精度の2軸
並進変位を行なうことができるとともに、第4図に示す
従来の微動機構のような張出し構造による無駄な空間を
省くことができ、全体構造を小形に構成することができ
る。
なお、上記実施例の説明では、変位発生素子として圧電
アクチュエータを用いる例について説明したが、電磁式
の直進モータ等を使用することもできる。又、微動ユニ
ツ)20Y+ 、20Yzの剛体部を固定する例につい
て説明したが、微動ユニツ)20X+ 、20Xzの剛
体部を固定してもよいのは明らかである。
アクチュエータを用いる例について説明したが、電磁式
の直進モータ等を使用することもできる。又、微動ユニ
ツ)20Y+ 、20Yzの剛体部を固定する例につい
て説明したが、微動ユニツ)20X+ 、20Xzの剛
体部を固定してもよいのは明らかである。
以上述べたように、本発明では、4つの微動ユニットの
すべてが、その一方の平板状弾性部材と他の微動ユニッ
トの一方の剛体部とが間隙を介して隣接上しめられ、か
つ、内方にある各剛体部が連結されるような態様で組合
されているので、片持ち梁構造は存在せず、したがって
、安定した高精度の2軸並進変位を行なうことができる
ととに、全体構造を小形に構成することができる。
すべてが、その一方の平板状弾性部材と他の微動ユニッ
トの一方の剛体部とが間隙を介して隣接上しめられ、か
つ、内方にある各剛体部が連結されるような態様で組合
されているので、片持ち梁構造は存在せず、したがって
、安定した高精度の2軸並進変位を行なうことができる
ととに、全体構造を小形に構成することができる。
第1図は本発明の実施例に係る微動機構の平面図、第2
図、第3図および第4図はそれぞれ従来の微動機構の平
面図である。 1.2・・・・・・剛体部、3.4・・・・・・平板、
7・・・・・・圧電アクチュエータ、20X+ 、20
Xt 、 20Y+ 、 20・・・・・・微動ユニッ
ト、 〜S4 ・・・・・・間隙 第1凶 23凶 1.2−・−FiJ停鮮 34−・#−腋 7−・、五@7り÷ユニーク 20X、、20X2,20¥、20Y、−eNユニ、’
h5+152.53.54−間隙
図、第3図および第4図はそれぞれ従来の微動機構の平
面図である。 1.2・・・・・・剛体部、3.4・・・・・・平板、
7・・・・・・圧電アクチュエータ、20X+ 、20
Xt 、 20Y+ 、 20・・・・・・微動ユニッ
ト、 〜S4 ・・・・・・間隙 第1凶 23凶 1.2−・−FiJ停鮮 34−・#−腋 7−・、五@7り÷ユニーク 20X、、20X2,20¥、20Y、−eNユニ、’
h5+152.53.54−間隙
Claims (1)
- 2つの剛体部と、これら剛体部を連結する複数の平板状
弾性部材と、前記各剛体部間に装架されこれら剛体部間
に相対変位を発生させる変位発生素子とで構成される微
動ユニットを4つ組合せて互いに直交する方向の変位を
発生させる微動機構において、前記4つの微動ユニット
のすべてが、その一方の外側の平板状弾性部材と他の微
動ユニットの一方の剛体部とが間隙を介して隣接せしめ
られ、かつ、当該一方の剛体部のすべてが連結される態
様で組合わされていることを特徴とする微動機構
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1182503A JP2760404B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 微動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1182503A JP2760404B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 微動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348192A true JPH0348192A (ja) | 1991-03-01 |
| JP2760404B2 JP2760404B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16119433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1182503A Expired - Lifetime JP2760404B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 微動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760404B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6488182A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Fine displacement table apparatus |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1182503A patent/JP2760404B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6488182A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Fine displacement table apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2760404B2 (ja) | 1998-05-28 |
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