Vorwarnleuchten ohne Warnwirkung

 
     
 

Bereits in der Beschreibung zu Warnleuchten vom Typ WL 7 wird auf die korrekte Ausrichtung dieser Leuchten hingewiesen. Die aktuelle Entwicklung in der Praxis gibt jedoch allen Anlass, diese Thematik etwas ausführlicher zu behandeln und genau darum geht es in diesem Beitrag. Blinkende Vorwarnleuchten vom Typ WL7 sollen als "gelbes Blinklicht" gemäß §38 Abs. 3 StVO vor Gefahrenstellen warnen. Entsprechend werden sie als Warneinrichtung insbesondere vor Überleitungsbereichen auf Autobahnbaustellen eingesetzt - üblicherweise auf Grundlage der gängigen RSA-Regelpläne, oder individueller Verkehrszeichenpläne.

 
 

 

 
 

 
 

Typische Arbeitsstelle auf BAB mit Überleitung - blinkende Vorwarnleuchten vom Typ WL 7 sollen aktiv auf die Gefahrenstelle aufmerksam machen.

 
     
 

Würde man die Vorwarnleuchten vorab aus dem Plan streichen, würde dies den Verantwortlichen in den anordnenden Behörden vermutlich auffallen. Auch kann man davon ausgehen, dass die Polizei das Fehlen der Leuchten bemängelt. Und selbst erfahrene Monteure von Verkehrssicherungsunternehmen würden sich beim Einrichten der Arbeitsstelle vermutlich die Frage stellen, warum denn keine Vorwarnleuchten aufgestellt werden sollen. Nicht zuletzt steht beim Entwenden von Leuchten oder deren Akkus der "gefährliche Eingriff in den Straßenverkehr" im Raum. Was offenbar keiner der Beteiligten hinterfragt, ist die Warnwirkung, die von diesen Leuchten eigentlich ausgehen soll - denn tatsächlich erfüllen viele der aufgestellten Leuchten ihre Funktion nicht ansatzweise.

 
     
 

 
 

Vorwarnleuchten vor einer Verschwenkung - beide Leuchten sind "an" - Warnwirkung gleich Null.

 
     
 

Mangelhafte Montage
Eine wesentliche Grundlage für eine hervorragende Warnwirkung von Vorwarnleuchten ist deren fachgerechte Montage. Die hierfür vorgesehen Leuchten vom Typ WL 7 nach TL-Warnleuchten verzeihen diesbezüglich keine Nachlässigkeiten. Der Abstrahlwinkel beträgt nur 3° - daher führen bereits geringe Abweichungen zu einem fast vollständigen Verlust der Warnwirkung. Die Schaftrohre müssen lotrecht bzw. im 90° Winkel zur Fahrbahnoberfläche (an Steigungen bzw. Gefällstrecken) stehen, die Leuchten selbst bzw. deren "Lichtstrahl" muss möglichst parallel zur Fahrbahnlängsachse verlaufen.

 
     
 

 
 

So ungefähr sollte der Idealfall aussehen - beide Leuchten erfassen in der entsprechenden Entfernung beide (oder mehr) Fahrstreifen und bieten so ein weithin sichtbares optisches Warnsignal. Im Nahbereich hingegen fährt man aus dem Lichtkegel heraus (weißer PKW), wodurch dort keine Blendung eintritt.

 
     
 

 
 

Tatsächlich zeigt sich die Situation vor Ort so: Die "Lichtstrahlen" beider Leuchten treffen bereits nach wenigen Metern auf dem Boden bzw. im Straßenbegleitgrün auf. Für die Fahrzeugführer sind die Warnleuchten damit unwirksam.

 
     
 

 
 

Warum das so ist, zeigt dieses Foto: Die Schaftrohre selbst stehen lotrecht - die Leuchten hingegen sind nach unten geneigt, wobei die vordere Leuchte zusätzlich nach außen gedreht ist.

 
     
 

Der Grund für diese Defizite besteht in der mangelhaften Halterung der Leuchten. Hierbei handelt es sich um eine ganz gewöhnliche Halterung von konventionallen Warnleuchten des Typs WL 1 bzw. WL 2. Für diese Halterung ist das hier eingesetzte Leuchtengehäuse aber nicht konzipiert - zumindest nicht ohne zusätzliche mechanische Verstärkungen. In der Folge neigt sich die Leuchte durch das Eigengewicht nach unten. Dies lässt sich bundesweit bei nahezu allen Arbeitsstellen beobachten, die mit diesen Leuchten ausgestattet sind. Hierzu weitere Beispiele:

 
     
 

 
     
 

 
     
 

 
     
 

 
     
 

 
     
 

 
     
 

Versuchsaufbau
Nun ist es aber nicht so, dass diese Leuchten per se schlecht sind - sie haben schließlich eine Zulassung nach TL-Warnleuchten und erfüllen daher (zumindest unter Laborbedingungen) die erforderlichen Lichtwerte. Entsprechend wurde für diesen Artikel ein kleiner Versuchsaufbau mit zwei LED-Warnleuchten der Klasse WL 7 errichtet, um zu zeigen welche Warnwirkung mit diesen Produkten eigentlich erzielt werden kann und im Sinne der RSA auch erzielt werden sollte:

 
     
 

 
 

Links eine vergleichbare Leuchte eines anderen Herstellers mit der Original-Halterung, die bereits vor Jahrzehnten für dieses Produkt entwickelt wurde - rechts die Leuchte, wie sie in den oben gezeigten Fotos zum Einsatz kam. Etwa im Bereich zwischen "12 und 2 Uhr" erahnt man, dass diese Leuchte tatsächlich etwas heller leuchten kann, als es hier der Fall ist.

 
     
 

 
 

Aufnahme aus größerer Distanz - so wie bei der linken Leuchte sollte das Ergebnis eigentlich auch in der rechten Bildhälfte aussehen.

 
     
 

 
 

Vergleich beider Leuchten: Das Gehäuse ist mit Ausnahme der "Streuscheibe" identisch. Die rechte Leuchte verfügt über die passende Original-Halterung, die linke Leuchte wurde lediglich mit einer konventionellen Halterung ausgestattet. Diese Art der Montage sorgt dafür, dass das Gehäuse nachgibt und sich nach unten neigt.

 
     
 

 
 

Da die Halterung konstruktiv geteilt ist bzw. über ein Einsatzstück verfügt, welches bei Warnleuchten des Typs WL 1 und WL 2 dazu dient, den Metallbügel zu entfernen, gibt sie an dieser Stelle zusätzlich nach. Es neigt sich also nicht nur die Leuchte, sondern die Halterung gleich noch mit.

 
     
 

 
 

Bei der Leuchte mit Original-Halterung passiert das nicht. Hier gibt es einerseits einen Metallstreifen als Verstärkung der Gehäuserückwand, als auch einen damit verbundenen Metallbügel im Inneren der Leuchte. Durch diese Konstruktion wird das Gehäuse in sich stabilisiert, wodurch es nicht nach unten kippen kann. Zusätzlich dazu sorgen Abstandshalter an der Gehäuserückwand (oben und unten) dafür, dass die Leuchte plan am Schaftrohr anliegt. All das fehlt der anderen Leuchte, mit dem bekannten Ergebnis.

 
     
 

 
 

Doch rsa-online.com hat die Lösung: Der neue WL7-Booster! Unsere Ingenieure haben in jahrelanger Forschungsarbeit ein innovatives Produkt entwickelt, mit dem sich die Defizite der Leuchte mit dem "hängenden Kopf" vollständig beseitigen lassen. Die Lichtstärke kann damit um ein vielfaches erhöht werden! Und der Clou: Mehr Licht bei gleicher Stromaufnahme!

 
     
 

 
 

Der WL7-Booster nach der Montage - jetzt ist das Gehäuse korrekt ausgerichtet.

 
     
 

Spaß beiseite: Eine Kunststoff-Klemmschelle, das Kunststoff-Teil einer Warnleuchten-Halterung, vier Schrauben und ein Stück 3mm Anti-Rutsch-Matte sind "der Schlüssel zum Erfolg" - zumindest was den gezeigten Versuchsaufbau angeht. Tatsächlich sollte sich der Hersteller der linken Leuchte ernsthaft Gedanken über eine andere Halterung machen und im Idealfall vielleicht einfach die Original-Halterung der rechten Leuchte einsetzen. Und insbesondere die Anwender, die solche Produkte im Mietpark haben, sollten in Erwägung ziehen, Leuchten diesen Typs künftig anders zu montieren.

 
     
 

 
 

Was die kleine Änderung bewirkt, ist hier zu sehen: Beide Leuchten erfüllen jetzt die ihnen obliegende Funktion: Vorwarnung...

 
     
 

 
 

...natürlich auch aus größerer Distanz - je nach Sichtbedingungen sogar über mehrere Kilometer. So wie hier sollte das in der Regel überall aussehen.

 
     
 

Positiv-Beispiele aus der Praxis
Abseits der temporären Aufstellung von Vorwarnleuchten an Baustellen, lässt sich im Falle der ortsfesten (oder konstruktiv vergleichbaren) Installation auch ohne Versuchsaufbau erkennen, welches Potential in diesen Leuchten schlummert:

 
     
 

 
 

Die gleichen Leuchten, auch ohne "WL7-Booster"  - fachgerecht montiert an einer Stauwarnanlage. Deutlich sichtbare Warnung aus großer Entfernung.

 
     
 

 
 

Im unmittelbaren Nahbereich verlässt man den Lichtkegel - dadurch wird eine Blendwirkung vermieden (Anmerkung: Die LED-Tafel ist tatsächlich aus).

 
     
 

 
 

An diesem Vorwarnanzeiger sind die gleichen Leuchten verbaut. Auch hier erfolgt eine einwandfreie Warnwirkung durch fachgerechte Montage.

 
     
 

 
 

Doch auch bei der temporären Montage sind positive Ergebnisse möglich -
hier handelt es sich allerdings um die Leuchten des anderen Herstellers mit der passenden Original-Halterung.

 
     
 

 
 

Auch an dieser Stelle wurden die anderen Leuchten mit der Original-Halterung eingesetzt.

 
     
 

Montage-Empfehlung
Im Idealfall erfolgt die Montage an lotrecht stehenden Rundrohren (wackelfrei und verdrehsicher), denn so können die Leuchten auch im Bereich von Kurven oder Verschwenkungen perfekt auf den Verkehr ausgerichtet werden. Hierzu stellt man sich die Vorwarnleuchten am Besten als Taschenlampen vor, mit denen man dem Fahrzeugführer in etwa 300m Entfernung ins Gesicht leuchten will. Nur so wird das optische System effektiv genutzt. An Strecken mit langen Geraden genügt die Ausrichtung parallel zur Fahrbahnlängsachse. Damit sie nicht von vorausfahrenden Fahrzeugen verdeckt werden und um eine Blendung im Nahbereich zu vermeiden, sollen Vorwarnleuchten vom Typ WL7 in mindestens 2,50m Höhe angebracht werden.

 
     
 

Alterung / Defekt von LED
Bevor die ersten LED-Vorwarnleuchten (WL7) mit BASt-Zulassung auf den Markt kamen, wurde der Bedarf mit einer für damalige Verhältnisse recht guten Lösung gedeckt: Gelbe LED-Signalgeber aus der "Ampel-Technik", wurden in klassischen WL7-Gehäusen verbaut. Tatsächlich haben diese Leuchten aber nie eine lichttechnische Prüfung im Sinne der TL-Warnleuchten 90 erfahren. Nach einigen Jahren im Dauereinsatz wird zudem ersichtlich, dass viele dieser Produkte inzwischen derart an Lichtstärke verloren haben, dass sie als Vorwarnleuchte definitiv nicht mehr zu gebrauchen sind. Ein visueller Vergleich mit aktuellen TL-geprüften LED-Leuchten, macht dies mehr als deutlich:

 
     
 

 
 

Unzureichende Warnwirkung (linke Leuchte) auf Grund stark gealterter LED.

 
     
 

 
 

Der bereits gezeigte Versuchsaufbau wurde um eine solche Leuchte ergänzt - alle drei Produkte leuchten gleichzeitig.

 
     
 

 
 

Die beiden anderen Leuchten dienen als Referenz für das, was im Sinne der RSA bzw. der TL-Warnleuchten eigentlich gefordert ist. Die Dämmerungs-Automatik der unteren Leuchte ist voll funktionsfähig - daher ist dies nicht die Nachtabsenkung, sondern die effektive Leuchtstärke am Tag. Hierzu muss man noch wissen, dass diese Leuchten keinen so engen Abstrahlwinkel haben, wie "echte" Leuchten vom Typ WL7. Kleine Montagefehler werden also durch die Optik ausgeglichen.

 
     
 

Gründe für die Alterung von LED
Hinweis: Dieser Abschnitt beschränkt sich auf die wesentlichsten Kriterien, um bei den Anwendern bzw. den anordnenden Stellen ein Problembewusstsein für dieses Thema zu schaffen. Eine technisch umfassende bzw. wissenschaftlich komplexe Abhandlung zum Thema "LED" ist ausdrücklich nicht Gegenstand der Erläuterung.

Es liegt bisweilen in der Natur von LED, dass diese im Laufe ihrer Lebensdauer altern. Diese sog. Degradation äußert sich maßgeblich in einem Helligkeitsverlust und ggf. auch in Änderungen der Lichtfarbe. Wie schnell LED altern ist u.a. vom Wärmemanagement abhängig, denn insbesondere Hochleistungs-LED müssen die im Betrieb entstehende Wärme über Kühlkörper bzw. ähnliche Einrichtungen abführen. Wie viel Wärme entsteht, ist wiederum davon abhängig, wie stark die LED von der Elektronik angefahren wird, um die notwendigen Lichtwerte zu erzielen.

Im Grunde verhält es sich mit LED ähnlich wie mit Glühlampen: Der Betrieb mit einer leichten Unterspannung verlängert die Lebensdauer von Glühlampen erheblich (Anm.: Der Halogen-Kreisprozess wird hier ebenfalls nicht weiter ausgeführt). Aus diesem Grund wurden z.B. in sicherheitstechnisch sensiblen Bereichen Leuchtmittel mit höherer Nennspannung eingesetzt - also z.B. Glühlampen mit 28V bei tatsächlichen Betriebsspannungen von 24V. Anwendungsbeispiele sind u.a. die Luftfahrt und - um bei den RSA zu bleiben - Lichtsignalanlagen. Bei LEDs wird dieser Effekt in ähnlicher Weise über den Betriebsstrom erzielt - je höher dieser Strom ist, um so heller leuchtet die LED - jedoch produziert sie dann auch mehr Wärme und altert entsprechend schneller.

Die rasante Entwicklung im Bereich der LED-Technik macht es heutzutage möglich, die erforderlichen Lichtwerte mit einem vergleichsweise moderaten Betriebsstrom zu erzielen. Mit den ersten Hochleistungs-LED-Typen war dies noch nicht möglich, so dass manches frühere Leuchtendesign dazu geführt hat, dass die verbauten LED über die zulässigen Parameter betrieben wurden - insbesondere bei unzureichendem Wärmemanagement. Gerade der Temperaturanstieg im Sommer hatte zur Folge, dass in vielen Vorwarnleuchten die LED "gebraten" wurden. Sichtbar wurde das teilweise dadurch, dass an sich gelbe Warnleuchten eher "rot-orange" leuchteten - ein Effekt, den man bei vielen älteren Produkten auch heute noch beobachten kann.

Doch auch bei fachgerechtem Betrieb der LED bleibt es nicht aus, dass deren Helligkeit mit der Lebensdauer abnimmt. Bei vielen der heutzutage noch eingesetzten LED-Vorwarnleuchten der ersten Generation ist die Lebensdauer (im Sinne von hinreichenden Lichtwerten) vermutlich schon seit vielen Jahren überschritten - sprich diese Leuchten warnen selbst bei perfekter Ausrichtung nicht mehr als ein Teelicht und gehören daher in den Elektroschrott. Die Anwender überprüfen diese Eigenschaften in der Regel nicht - vielmehr genügt es in der Praxis, wenn die Leuchte beim Test im Lager blinkt - selbst wenn die verbaute Zusatzoptik in Bruchstücken im Leuchtengehäuse klappert. In diesem mangelhaften Zustand geht die Leuchte dann raus auf die Baustelle.

Hier gilt es künftig mehr Sorgfalt walten zu lassen und (auch ohne komplexe Laboraufbauten und einem Professor für lichttechnische Messverfahren) zumindest einen visuellen Abgleich mit aktuellen - neuwertigen - Produkten durchzuführen, um Leuchten mit unzureichender Warnwirkung zu erkennen und auszusondern. Das gelingt natürlich nur, wenn die Auftraggeber bzw. anordnenden Behörden dieses Qualitätsbewusstsein auch einfordern. Die genannte Problematik existiert übrigens auch bei konventionellen Warnleuchten vom Typ WL 1 und WL 2 und insbesondere bei mobilen Lichtsignalanlagen mit LED-Signalgebern der ersten Generation.

 
     
 

 
 

Vergleich von "neuen" LED-Leuchten des Typs WL3 (Aufbaulichtanlage im Hintergrund) und einer stark gealterten 300mm LED-Vorwarnleuchte (rechts)

 
     
 

 
 

Ähnliche Situation auch hier: Vorwarnleuchte (rechts) mit unzureichender Warnwirkung - die Leuchten der Aufbaulichtanlage sind deutlich heller.

 
     
 

 
 

Die linke Leuchte (im Übrigen eine Blitzleuchte vom Typ WL5 - an dieser Stelle unzulässig) wird von der Lenkungstafel verdeckt = 2x Leuchte ohne Warnwirkung.

 
     
 

 
 

Auch an dieser Stelle leuchtet eher eine "müde Funzel" - bedingt durch die Alterung der LED.

 
     
 

 
 

Hier wird deutlich, dass diese Leuchten durchaus über eine vernünftige Warnwirkung verfügen können, sofern sie - wie bei dieser Stauwarnanlage - nur zeitweise zum Einsatz kommen. Produkte, die sich hingegen seit fast zwei Jahrzehnten im Dauereinsatz bei Verkehrssicherungsfirmen befinden, sind in der Regel "ausgebrannt".

 
     
 

 
 

Ausgebrannt ist im Übrigen eine sehr treffende Formulierung für das, was sich nicht selten in derartigen Leuchten verbirgt - genauer gesagt im darin verbauten Ampel-Signalgeber-Modul. Der Kunststoffeinsatz ist geschmolzen, die LED, Teile der Platine und das Innere des Gehäuses sind mit einer milchigen Schicht überzogen.

 
     
 

 
 

Detailansicht. Bei der LED oben rechts wurde die weiße Schicht abgewischt - so sollten eigentlich alle LED aussehen.

 
     
 

 
 

Der Grund für dieses Schadensbild liegt in der Gestaltung der Frontlinse - die als Fresnel-Linse ausgeführt ist. Sie soll das von den LED abgestrahlte Licht bündeln - hierfür befindet sich das LED-Modul im Brennpunkt dieser Linse. Dieser Effekt funktioniert allerdings nicht nur in eine Richtung, sondern auch umgekehrt und jetzt kommt die (tiefstehende) Sonne ins Spiel:

 
     
 

 
 

Blick in das Innere des Signalgebers - so wie er bei einer perfekt angeordneten Leuchte ausgerichtet wäre. Die Leuchte selbst "schaut" direkt zur Sonne, so wie es in der Praxis, je nach Aufstellort und Jahreszeit auch der Fall sein kann. Das eintreffende Sonnenlicht wird wie mit einer Lupe auf einen Punkt konzentriert - der Kunststoff beginnt zu schmelzen, es bildet sich Rauch, der sich als weißer Schleier auf die LED, auf Teile im Gehäuse und auch auf die Frontlinse legt. Das Gehäuse selbst ist in sich komplett geschlossen (IP 65), so dass dieser Dunst auch nicht ohne Weiteres entweichen kann. Natürlich erhöht sich durch die gebündelte Sonneneinstrahlung auch die Temperatur im Inneren und damit die Betriebstemperatur der LED. Dies führt wiederum zu einer Überbeanspruchung der Lichtquelle und damit zu einer wesentlich schnelleren Alterung.

 
     
 

 
 

Der beschriebene Prozess läuft je nach Standort bzw. Sonneneinstrahlung über einen bestimmten Zeitraum täglich ab und schädigt die Leuchte somit kontinuierlich.

 
     
 

Defekte LED
Während man bei der Alterung von LED noch darüber philosophieren kann, wann eine Vorwarnleuchte noch "hell genug" ist (zumindest ohne die Durchführung einer Messung), ist der Totalausfall einzelner LED selbst für das ungeschulte Auge ein offensichtliches Kriterium für eine Fehlfunktion. Zwar führt ein solches Fehlerbild noch nicht zum Verlust der Warnwirkung (diese ist durchaus noch hinreichend gegeben), dennoch erfüllt die Leuchte in diesem Zustand nicht mehr die Anforderungen, die im Sinne der TL-Warnleuchten für den Typ WL7 definiert sind:

 
     
 

 
 

Die linke Leuchte ist intakt, bei der rechten Leuchte ist das untere LED-Paar defekt.

 
     
 

 
 

Andere Stelle, ähnlicher Fehler - diesmal funktioniert das obere LED-Paar nicht.

 
 

 

 
 

Bastelkram / LED-Leuchtmittel in Halogenleuchten
Mit der Einführung leistungsfähiger LED-Technik in der Verkehrssicherungsbranche stellte sich auch schnell die Frage, ob man nicht die zahlreich vorhandenen Halogen-Vorwarnleuchten durch den Einsatz von LED-Leuchtmitteln einfach umrüsten könne. Die Praxis zeigt: Man konnte. Die Ergebnisse sind jedoch technisch gesehen unzureichend, insbesondere weil die erforderliche Lichtstärke in der Regel nicht ansatzweise erzielt wird. Zudem wird bei solchen Bastellösungen verkannt, dass der Parabolreflektor in Vorwarnleuchten einen Brennpunkt hat, in dem sich im Falle von Halogenglühlampen das Glühwendel und damit die Lichtquelle befindet.

Bei den ersatzweise eingesetzten LED-Stiftsockellampen befindet sich hingegen keine einzige LED im Brennpunkt des Reflektors, so dass das Licht nicht wie erforderlich gebündelt wird. Allenfalls werden die LED an bestimmten Stellen im Reflektor gespiegelt, doch das allein genügt natürlich nicht, um die erforderlichen Lichtwerte zu erreichen:

 
     
 

 
 

Beispiel für eine umgerüstete Halogen-Vorwarnleuchte mit LED-Leuchtmittel (Im Foto leuchtet die Leuchte)

 
     
 

 
 

In etwas geringerer Entfernung erkennt man einzelne schwache Lichtpunkte.

 
     
 

 
 

Im Nahbereich wird der Reflektor sichtbar.

 
     
 

 
 

An dieser Stelle arbeitet ebenfalls ein LED-Modul in einer Halogen-Vorwarnleuchte - auch erkennbar an der Batteriebox anstelle eines "großen" 12V Akkus.

 
     
 

 
 

Ähnlich ist es hier um die "Warnwirkung" bestellt...

 
     
 

 
 

...allerdings handelt es sich hierbei um ein LED-Modul mit vier Hochleistungs-LED, die das Licht "unbearbeitet" an die Umgebung abstrahlen.
Da sich die LED nicht im Brennpunkt des Reflektors befinden, verfehlt dieser seine Wirkung - und damit die ganze Leuchte.

 
     
 

Die Leuchte in der Leuchte
Eine weitere "Innovation" aus der Praxis ist die Kombination von Leuchten des Typs WL6 in Gehäusen des Typs WL7. Dem Auftraggeber wird damit im Grunde vorgegaukelt, dass eine Leuchte mit 300mm Durchmesser zum Einsatz kommt - tatsächlich leuchtet im Inneren jedoch eine zweite Leuchte mit einem Durchmesser von lediglich 200mm:

 
     
 

 
 

Die Warnwirkung solcher Leuchten ist in der Regel eher bescheiden. Leuchten vom Typ WL6 haben von Haus aus eine geringere Lichtstärke als Produkte vom Typ WL7. Im Falle der Bastelleuchte muss das Licht zudem durch zwei gefärbte Lichtscheiben hindurch - einmal durch die Optik der WL6-Leuchte und anschließend durch die Optik des WL7-Gehäuses.

 
     
 

 
 

Mogelpackung: Die Leuchte in der Leuchte - wahlweise auch mit Produkten anderer Hersteller - teilweise mit Bauschaum befestigt.

 
     
 

 
 

Frontansicht

 
     
 

 
 

Tatsächlich leuchtende Fläche.

 
     
 

Dieser Artikel wird fortgesetzt...

 
 

 

 
     
     
 

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Stand: 09/2019

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