双绞线布线标准.docx

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双绞线布线标准

双绞线布线标准

双绞线（TwistedPairwire，TP）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。

双绞线由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成。

把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。

如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，如在局域网中常用的五类、六类、七类双绞线就是由4对双绞线组成的。

在双绞线内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在13mm以内，按逆时针方向扭绞，相邻线对的扭绞长度在12.7cm以上。

　　虽然双绞线与其他传输介质相比，在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定的限制，但价格较为低廉，且其不良限制在一般快速以太网中影响甚微，所以目前双绞线仍是企业局域网中首选的传输介质。

　　双绞线可分为非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，UTP）和屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）两种。

屏蔽双绞线在线径上要明显精过非屏蔽双绞线，而且由于它具有较好的屏蔽性能，所以也具有较好的电气性能。

但由于屏蔽双绞线的价格较非屏蔽双绞线贵，且非屏蔽双绞线的性能对于普通的企业局域网来说影响不大，甚至说很难察觉，所以在企业局域网组建中所采用的通常是非屏蔽双绞线。

不过七类双绞线除外，因为它要实现全双工10Gbps速率传输，所以只能采用屏蔽双绞线，而没有非屏蔽的七类双绞线。

六类双绞线通常也建议采用屏蔽双绞线。

　　一双绞线布线标准概述

　　随着网络技术的发展和应用需求的提高，双绞线这种传输介质标准也得到了一步步的发展与提高。

从最初的一、二类线，发展到今天最高的七类线，而且据悉这一介质标准还有继续发展的空间。

在这些不同的标准中，它们的传输带宽和速率也相应得到了提高，七类线已达到600MHz，甚至1.2GHz的带宽和10Gbps的传输速率，支持千兆位以太网的传输。

　　这些不同类型的双绞线标注方法是这样规定的，如果是标准类型则按CATx方式标注，如常用的五类线和六类线，则在线的外包皮上标注为CAT5、CAT6。

而如果是改进版，就按xe方式标注，如超五类线就标注为5e（字母是小写，而不是大写）。

在北美，也是在国际上最有影响力的3家综合布线组织如下。

　　ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute，美国国家标准协会）

　　TIA（TelecommunicationIndustryAssociation，美国通信工业协会）

　　EIA（ElectronicIndustriesAlliance，美国电子工业协会）

　　由于TIA和ISO两组织经常进行标准制定方面的协调，所以TIA和ISO颁布的标准的差别不是很大。

目前，在北美，乃至全球，在双绞线标准中应用最广的是ANSI/EIA/TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B（实际上应为ANSI/EIA/TIA-568B.1，简称为T568B）。

这两个标准最主要的不同就是芯线序列的不同，如图1所示。

图1EIA/TIA-568A与EIA/TIA-568B标准的芯线排列顺序

　　下面是对这个标准中规定的各双绞线类型的一些简单说明。

　　一类线是ANSI/EIA/TIA-568A标准中最原始的非屏蔽双绞铜线电缆，但它开发之初的目的不是用于计算机网络数据通信，而是用于电话语音通信。

　　二类线是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO2类/A级标准中第一个可用于计算机网络数据传输的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为1MHz，传输速率达4Mbps。

主要用于旧的令牌网。

　　三类线是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO3类/B级标准中专用于l0Base-T以太网络的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为16MHz，传输速度可达10Mbps。

　　四类线是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO4类/C级标准中用于令牌环网络的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为20MHz，传输速度达16Mbps。

主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。

　　五类线是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO5类/D级标准中用于运行CDDI（CDDI是基于双绞铜线的FDDI网络）和快速以太网的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为100MHz，传输速度达100Mbps。

　　超五类线是ANSI/EIA/TIA-568B.1和ISO5类/D级标准中用于运行快速以太网的非屏蔽双绞线电缆，传输频率也为100MHz，传输速度也可达到100Mbps。

与五类线缆相比，超五类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比4个主要指标上都有较大的改进。

　　六类线是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆，它也主要应用于百兆位快速以太网和千兆位以太网中。

因为它的传输频率可达200～250MHz，是超五类线带宽的2倍，最大速度可达到1000Mbps，能满足千兆位以太网需求。

　　超六类线是六类线的改进版，同样是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆，主要应用于千兆位网络中。

在传输频率方面与六类线一样，也是200～250MHz，最大传输速度也可达到1000Mbps，只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。

　　七类线是ISO7类/F级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。

但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10Gbps。

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　　二双绞线的主要测试指标

　　在双绞线布线标准中，对一些用户最关心的双绞线性能指标做了明确的说明。

这些指标包括衰减（Attenuation）、近端串扰（NEXT）、直流电阻、阻抗特性、衰减串扰比（ACR）和电缆特性（SNR）等。

　　在测试的前期工作中，测试的连接图表示出每条线缆的8条布线与接线端口的连接实际状态。

正确的线对为：

1/2，3/6，4/5，7/8，参见图1。

　　1．衰减（Attenuation）

　　衰减是沿链路的信号损失度量。

由于集肤效应、绝缘损耗、阻抗不匹配、连接电阻等因素，信号沿链路传输损失的能量称为衰减，表示为测试传输信号在每个线对两端间的传输损耗值及同一条电缆内所有线对中最差线对的衰减量相对于所允许的最大衰减值的差值。

衰减与线缆的长度有关系，随着长度的增加信号衰减也相应增加。

衰减用dB（分贝）做单位，表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。

由于衰减随频率的变化而变化，因此，应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。

　　2．近端串扰（NEXT）

　　串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）两种。

由于存在线路损耗，因此FEXT的量值的影响较小，测试仪主要测量NEXT。

NEXT损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。

对于UTP链路，NEXT是一个关键的性能指标，也是最难精确测量的一个指标，且随着信号频率的增加，其测量难度将加大。

　　NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值，它只是表示在近端点所测量到的串扰值。

这个量值会随电缆长度的不同而变化，电缆越长，其值变得越小。

同时发送端的信号也会衰减，对其他线对的串扰也相对变小。

实验证明，只有在40m内测量得到的NEXT才是较真实的。

如果另一端是远于40m的信息插座，虽然它会产生一定程度的串扰，但测试仪可能无法测量到这个串扰值。

因此最好在两个端点都进行NEXT测量。

现在的测试仪都配有相应功能，可以在链路一端就能测量出两端的NEXT值。

　　以上两个指标是TSB67测试标准中的主要内容，但某些型号的测试仪还可以给出直流电阻、特性阻抗、衰减串扰比等指标。

　　3．直流电阻

　　TSB67标准中无此参数。

直流环路电阻会消耗一部分信号，并将其转变成热量。

三类链路不超过170 ，三类以上链路不超过30 。

在ISO/IEC11801标准中规定双绞线的直流电阻不得大于19.2 。

每对双绞线间的直流电阻的差异应小于0.1 ，否则表示接触不良，必须检查连接点。

　　4．特性阻抗

　　特性阻抗是指链路在规定工作频率范围内呈现的电阻。

与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率为1～100MHz的电感阻抗及电容阻抗，它与一对电缆之间的距离及绝缘体的电气性能有关。

各种电缆有不同的特性阻抗，而双绞线电缆则有100 、120 及150 几种类型，通常采用100 的。

但无论三类、四类、五类或六类线缆，其每对芯线的特性阻抗在整个工作带宽范围内应保证恒定和均匀。

链路上任何点的阻抗不连续性将导致该链路信号反射和信号畸变。

链路特征阻抗与标准值之差不大于20 。

　　5．衰减串扰比（ACR）

　　衰减串扰比的定义为：

在受相邻发信线对串扰的线对上其串扰损耗（NEXT）与本线对传输信号衰减值（A）的差值（单位为dB），即ACR（dB）=NEXT（dB）A（dB）。

对于五类及高于五类线缆和同类接插件构成的链路，由于高频效应及各种干扰因素，ACR的标准参数不单纯从串扰损耗值NEXT与衰减值A在各相应频率上的直接的代数差值导出，通常可通过提高链路串扰损耗NEXT或降低衰减A以改善链路ACR。

对于六类布线链路在200MHz时ACR要求为正值，六类布线链路要求测量到250MHz。

　　在某些频率范围内，串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。

ACR有时也以信噪比（Signal-NoiceRatio，SNR）表示，由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算。

ACR值较大，表示抗干扰的能力更强。

一般系统要求至少大于10dB（分贝）。

　　6．电缆特性（SNR）

　　通信信道的品质是由它的电缆特性（SNR）描述的。

SNR是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量。

如果SNR过低，将导致数据信号在被接收时接收器不能分辨数据信号和噪声信号，最终引起数据错误。

因此为了将数据错误限制在一定范围内，必须定义一个最小的可接收的SNR。

　　7．传播时延（T）

　　在通道连接方式或基本连接方式或永久连接方式下，对五类及五类以下链路传输10～30MHz频率的信号时，要求线缆中任一线对的传输时延满足T≤1000ns（纳秒）；对于超五类、六类链路则要求T≤548ns。

　　8．线对间传播时延差

　　以同一缆线中信号传播时延最小的线对的时延值做参考，其余线对与参考线对时延差值不得超过45ns。

若线对间时延差超过该值，则在链路高速传输数据下4个线对同时并行传输数据信号时，将造成数据帧结构严重破坏。

　　9．回波损耗（RL）

　　回波损耗由线缆特性阻抗和链路接插件偏离标准值导致功率反射引起。

RL为输入信号幅度和由链路反射回来的信号幅度的差值。

　　10．链路脉冲噪声电平

　　它指由大功率设备间断性启动对布线链路带来的电冲击干扰。

布线链路在不连接有源器械和设备的情况下，高于200mV的脉冲噪声发生个数的统计，测试2分钟捕捉脉冲噪声个数不大于10。

　　三超五类双绞线

　　虽然双绞线的类型到目前为止已有七大类了，但在实际的企业局域网组建中，目前主要应用的还是中间的两大类，即五类和六类。

七类线在一些大型企业网络中，为了支持10Gbps万兆位网络才采用，该网络构建成本非常贵，一般企业在目前来说是不可能采用的。

　　在五类和六类中又可细分为五类、超五类、六类、超六类（有的称为"增强型六类"）4种。

虽然是在性能指标上这4个小类各有不同，但从总的方面来说，这4个小类的双绞线都差不多，而且在局域网组建中基本上都是采用非屏蔽类型。

　　超五类双绞线标准是于1999年正式发布的。

与五类双绞线一样，它也有屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）两类，但在企业局域网组建中基本都是采用廉价的非屏蔽双绞线布线系统。

图2（a）、（b）所示的分别就是超五类屏蔽与非屏蔽双绞线。

图2超五类屏蔽与非屏蔽双绞线

　　在超五类非屏蔽布线系统中，通过对它的链接和信道性能的测试表明，其性能超过了ANSI/EIA/TIA-568标准中的五类线要求。

与普通的五类UTP比较，超五类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比4个主要指标上都有较大的改进。

超五类双绞线的主要性能如下。

　　连接器的远端串扰：

35.1dB。

　　连接器的综合远端串扰：

32.1dB。

　　信道远端串扰：

17.4dB。

　　信道综合远端串扰：

14.4dB。

　　电缆回波损耗：

20.1dB。

　　连接器回波损耗：

20.0dB。

　　信道回波损耗：

10.0dB。

　　线缆最大延时：

538ns。

　　连接器最大延时：

2.5ns。

　　信道最大延时：

548ns。

　　线缆最大延时差：

45ns。

　　连接器最大延时差：

1.25ns。

　　信道最大延时差：

50ns。

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　　四六类双绞线

　　自2001年开始经过10个版本的修改后，在2002年6月，ANSI/EIA/TIA568-B铜缆双绞线六类线标准正式出台。

这个分类标准将成为EIA/TIA-568B标准的附录，它被正式命名为EIA/TIA-568B.2-1。

国际标准ISO/IECJTC/SC25/WG3N598工作组编写的铜缆六类线标准也将正式出台，到时超五类将替代原标准五类产品。

　　1．六类线标准简介

　　ANSI/EIA/TIA568-B标准由ANSI/EIA/TIA568-A演变而来，ANSI/EIA/TIA标准属于北美标准系列，在全世界一直起着综合布线产品的导向作用。

新的568-B标准从结构上分为3部分：

568-B1综合布线系统总体要求、568-B2平衡双绞线布线组件和568-B3光纤布线组件。

（1）568-B1综合布线系统总体要求：

在新标准的这一部分中，包含了电信综合布线系统设计原理、安装准则，以及与现场测试相关的内容。

（2）568-B2平衡双绞线布线组件：

在新标准的这一部分中，包含了组件规范、传输性能、系统模型，以及与用户验证电信布线系统测量程序相关的内容。

　　（3）568-B3光纤布线组件：

在新标准的这一部分中，包含了与光纤电信布线系统的组件规范和传输相关的内容。

　　新的六类标准在两个方面对以前的草案进行了完善，TIA指定六类系统组成的成分必须向下兼容（包括三类、五类和超五类布线产品），同时必须满足混合使用的要求。

六类布线标准对100 平衡双绞线、连接硬件、跳线、信道和永久链路做了具体要求。

　　新的六类布线国际标准在许多方面做了完善，主要有以下几个方面。

　　对六类性能的测试频率最终确定为1～250MHz。

　　六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。

为了确保整个系统有良好的电磁兼容性，这个标准还同时对线缆和连接的匹配提出了建议。

　　六类与超五类的一个重要的不同点在于，改善了在串扰及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。

　　在以前的布线测试中有基本链路（TIA）、永久链路（ISO）和信道模型（TIA/ISO）。

在六类标准中取消了基本链路模型，从而两个标准在测试模型上达成了一致。

　　六类标准中规定了介质、布线距离、接口类型、拓扑结构、安装实践、信道功能及线缆和连接硬件性能等多方面的要求。

同超五类标准一样，新的六类布线标准也采用星型的拓扑结构，要求的布线距离为：

永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。

　　六类产品及系统的频率范围应当在1～250MHz之间，对系统中的线缆、连接硬件、永久链路及信道在所有频点都需测试以下几种参数：

插入损耗（Insertion-Loss）、回损（ReturnLoss）、延迟/失真（Delay/Skew）、近端串扰（NEXT）、功率和近端串扰（PowerSumNEXT）、等效远端串扰（ELFEXT）、功率和等效远端串扰（PowerSumELFEXT）、平衡（Balance：

LCL，LCTL）等。

另外，测试环境应当设置在最坏情况下，对产品和系统都要进行测试，从而保证测试结果的可用性。

所提供的测试结果也应当是最差值而非平均值。

六类系统的最坏情况配置（4个接头）下的信道模式如下：

　　A+C+I<10m   E+G<90m

　　其中，A为电信间设备线；C为快接/跳接线；E，G为水平线缆，I为工作区设备线。

　　2．六类双绞线简介

　　六类、超六类双绞线与五类、超五类线在外观上看起来没有太大的区别，都是4对8芯电缆，但六类和超六类双绞线要稍粗些。

同样，六类双绞线也有屏蔽与非屏蔽两类，分别如图3（a）、（b）所示。

图3六类屏蔽与非屏蔽双绞线

　　六类线除了像五类线那样具有用单一屏蔽层包裹4对芯线的屏蔽线（参见图3（a））以外，还有一种既采用统一屏蔽层，又在各芯线对分别采用一个屏蔽层的双屏蔽线，如图4（a）所示。

在七类线中就全是采用这种双屏蔽的屏蔽双绞线，如图4（b）所示。

双屏蔽双绞线主要用于对性能和安全性要求较高的领域，如千兆位或万兆位以太骨干网，或者一些特殊的行业，如电信、证券和金融等。

　　六类线系统与五类线系统相比，主要存在以下几方面的区别。

　　在新标准中增加了电信布线设计原理、安装准则与现场测试组件规范、传输性能、系统模型和用于验证电信布线系统的测量程序。

图4六类和七类双屏蔽层双绞线

　　在性能测试方面增加了"插入损耗"项目，用来表示链路与信道上的信号损失量。

　　用"永久链路"替代五类线系统中的"基本链路"。

　　在测试参数方面，新增"传播延时"和"传播延时差"，前者表示传播信号延长时间，后者表示最快线对与最慢线对发送信号延时差的尺度。

　　3．六类线标准所带来的好处

　　在2002年6月，六类布线标准的出台不仅结束了长达多年的商家在产品性能方面的纷争局面，也为用户选择六类布线产品提供了一个可靠的技术依据。

　　六类布线带来的最大好处是用户可以大大减少在网络设备端的投资，包括网卡和交换机等。

西蒙公司指出，六类系统的投资可能会比五类（系统）多30％，但网络设备的成本会有大幅降低。

以思科公司的设备计算，每端口成本将至少节省25％。

因此综合起来计算整个网络设施的总成本，六类布线并不算贵。

而且六类布线不只是提供了新的网络应用平台，还提升了数字话音和视频应用到桌面的服务质量。

　　至于采用六类布线系统后，网络设备投资成本是如何节省的，可以从目前主流应用的千兆位网络工作原理来分析。

目前的千兆位以太网铜线标准是1000Base-T（IEEE802.3ab），在采用超五类双绞线的情况下是以全双工方式工作的，对回波损耗非常敏感。

交换机在收到一个数据包后可能难以分辨是对方正常发过来的，还是已发出被反射回来的。

因此在支持1000Base-T的五类线网络设备上需要具备源数字信号处理器来补偿回波损耗。

而如果采用六类线系统，在网络设备上可以不再需要这个源数字信号处理器，于是其成本可以降低许多。

1000Base-T在五类线上利用双工方式实现就需要在同一根线上既要收又要发，自然会复杂一点。

而六类线采用单工方式（半双工），就不存在这个问题了。

　　更重要的是，在五类线上跑1000Mbps，把这个流量分配到8根铜线上，每根线还要负担125Mbps。

但它的频率最高只能到100MHz，这就意味着1Hz要产生1.25位，编码调制便比较复杂。

而六类线用1对线实现500Mbps，每根线上承担250Mbps，而它的频率可达到250MHz，这样在1Hz上产生1位便足够使用了，因此编码方式比较简单。

　　在技术方面，新出台的六类布线标准给人最深的印象是带宽由五类、超五类的100MHz提高到250MHz，带宽资源一下提高了2.5倍，为将来的高速数据传输预留了广阔的带宽资源。

同时新标准保证系统的向下兼容性和相互兼容性，即不仅能够包容以往的三类、五类布线系统，而且保证了不同厂家产品之间的混合使用，消除了以往在六类线标准未正式出台前六类线产品必须完全统一的弊端。

　　还有，六类线的布线性能指标也有了较大程度的提高，对衰减、近端串扰、综合近端串扰、远端串扰、综合等效远端串扰、回波损耗等指标提出了更高的要求，因而在布线系统性能上已大大优于超五类布线系统。

　　说到这里，可能就有读者认为，六类线是必需的，现有的五类线系统必须全部转换成六类线系统，其实不然。

至于用户是否要立即采用新的六类线系统，笔者认为要区别对待。

对一个已经布设了五类或超五类布线系统的用户而言，如现行网络及应用一切正常，又无网络转型等特殊需要，就没有必要淘汰原有的五类或超五类电缆，而重新布设六类电缆了；而对一个新用户而言，是使用超五类布线产品，还是使用六类产品，完全取决于用户的需求和决策。

但随着千兆位网络应用的普及，对那些有高速数据传输需求的用户来说，选择六类已无后顾之忧，而且完全有必要。

从长远看，也是明智的选择，毕竟六类系统的性能要远远优于五类、超五类。

而对那些网络应用需求较低，在较长时间内不会有网络转型需求的，或者对自身应用需求根本不明确的，至少在现阶段没必要选择六类系统。

超五类布线经过几年来的应用验证，其良好的稳定性和性价比赢得了很多有中、低速网络需求用户的信赖，因而对他们来说，在目前不一定非要选择六类系统，超五类或许是他们最理智的选择。

　　五七类线标准

　　七类线标准虽然并未正式发布，但是它的草案已非常多，而且已有不少技术实力雄厚的公司发布了基于七类布线系统的产品，如AMP（安普）、西蒙等。

七类线标准是一套在100 双绞线上支持最高600MHz带宽传输的布线标准。

在1997年9月，ISO/IEC正式确定进行七类/F级布线标准的研发。

　　1．七类线标准基础

　　与四类、五类、超五类和六类相比，七类具有更高的传输带宽，至少为600MHz。

不仅如此，七类布线系统与以前的布线系统不同，采用的不再是廉价的非屏蔽双绞线，而是采用双屏蔽的双绞线。

在网络接口上也有较大变化，开始制订七类标准时，共有8种连接口被提议，其中两种为RJ形式，6种为非RJ形式。

在1999年1月，ISO技术委员会决定选择一种RJ和一种非RJ型的接口做进一步的研究。

在2001年8月的ISO/IECJTC1/SC25/WG3工作组会议上，ISO组织再次确认七类标准分为RJ型接口及非RJ型接口两种模式。

其中，RJ型接口的可行性正在被IECSC488组织审查和研究中。

2002年7月30日，西蒙公司开发的TERA七类连接件被正式选为非RJ型七类标准工业接口的标准模式。

TERA连接件的传输带宽高达1.2GHz，超过目前正在制定中的600MHz七类标准传输带宽，可同时支持语音、高速网络、CATV等视频应用。

　　非RJ型七类布线技术完全打破了传统的8芯模块化RJ型接口设计，从RJ型接口的限制中解脱了出来，不仅使七类的传输带宽达到1.2GHz，还开创了全新的1、2、4对的模块化形式。

这是一种新型的满足线对和线对隔离、紧凑、高可靠、安装便捷的接口形式。

例如，TERA连接头可提供极佳的传输带宽，超过目前正在制定中的600MHz七类标准传输带宽。

这使得一些需要高带宽的应用，如高达862MHz的宽带视频应用，可以运行在七类/F级布线系统中。

由于TERA的紧凑性设计及1、2、4对的模块化多种连接插头，一个单独的七类信道（4对线）可以同时支持语音、数据和宽带视频多媒体等混合应用，这使得在同一插座内可以管理多种应用，减少了以前必需的光纤、同轴、双绞线缆需求，从而降低了高速局域网设备的成本。

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