Datasheet

PI4ULS5V102
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2-Bit Universal Bi-directional Level Shifter
with Automatic Direction Control & Advance Package Solution
Features
Description

1.2V to 3.6V on A Port and 1.65V to 5.5V on B Port
(VCCA ≤ VCCB)
 VCC Isolation Feature – If Either VCC Input Is at
GND, All Outputs Are in the High-Impedance State
 OE Input Circuit Referenced to VCCA
 Low Power Consumption, 5 μA Max ICC
 Ioff Supports Partial-Power-Down Mode Operation
 Latch-Up Performance Exceeds 100mA Per JESD
78, Class II
 ESD Protection Exceeds JESD 22
A Port
2500-V Human-Body Model (A114-F)
200-V Machine Model (A115-A)
1500-V Charged-Device Model (C101D)
B Port
15-kV Human-Body Model (A114-F)
200-V Machine Model (A115-A)
1500-V Charged-Device Model (C101D)
This 2-bit non-inverting translator uses two separate
configurable power-supply rails. The A port is designed
to track VCCA. VCCA accepts any supply voltage from
1.2V to 3.6V. The B port is designed to track VCCB. VCCB
accepts any supply voltage from 1.65V to 5.5V. This
allows for universal low-voltage bidirectional translation
between any of the 1.2V, 1.5V, 1.8V, 2.5V, 3.3V, and
5V voltage nodes. VCCA should not exceed VCCB.
Pin Assignment
Function Block Diagram
1
When the output-enable (OE) input is low, all outputs
are placed in the high-impedance state.
This device is fully specified for partial-power-down
applications using Ioff. The Ioff circuitry disables the
outputs, preventing damaging current backflow through
the device when it is powered down.
To ensure the high-impedance state during power up or
power down, OE should be tied to GND through a pulldown resistor; the minimum value of the resistor is
determined by the current-sourcing capability of the
driver.
2
OE
D
C
D
C
B
A
B
1
A2
VCCA
GND
B2
2
A1
OE
VCCB
B1
A2
B2
Channel 2
A
A1
B1
CSP-8 (Bottom View)
Channel 1
Pin Description
Pin Name
B1, B2
GND
VCCA
A1, A2
OE
VCCB
MSOP-8 (Top View)
12-12-0003
Description
Input/output B. Referenced to VCCB.
Ground.
A port supply voltage. 1.2 V ≤VCCA≤ 3.6 V and
VCCA≤VCCB.
Input/output A. Referenced to VCCA.
3-State output. Pull OE low to place all outputs in
3-state mode. Referenced to VCCA.
B port supply voltage. 1.65 V ≤VCCB≤ 5.5 V.
PT0334-3
1
12/18/12
PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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Maximum Ratings*1
Min
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
Max
Unit
4.6
Supply voltage range
V
6.5
A port
4.6
VI
Input voltage range
V
B port
6.5
4.6
Voltage range applied to any output in the high-impedance or A port
VO
V
power-off state
B port
6.5
A port
VCCA + 0.5
VO
Voltage range applied to any output in the high or low state *2
V
B port
VCCB + 0.5
IIK
Input clamp current, VI < 0
-50
mA
IOK
Output clamp current, VO < 0
-50
mA
IO
Continuous output current
±50
mA
IO
Continuous current through VCCA, VCCB, or GND
±100
mA
Tstg
Storage temperature range
-65
150
℃
*1 Stresses greater than those listed under MAXIMUM RATINGS may cause permanent damage to the device. This is a stress
rating only and functional operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operational sections
of this specification is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect reliability.
*2 The value of VCCA and VCCB are provided in the recommended operating conditions table.
VCCA
VCCB
Recommend Operation Conditions(1)(2)
Parameter
VCCA
VCCB
Description
VCCA
1.2V to
3.6V
1.2V to
3.6V
1.2V to
3.6V
1.2V to
3.6V
1.2V to
3.6V
1.2V to
3.6V
VCCB
Min
Max
1.2
3.6
Supply voltage
1.65
5.5
Data
1.65V to
VCCI *
VCCI
inputs
5.5V
0.65(3)
VIH
High-level input voltage
1.65V to
VCCA *
OE input
5.5
5.5V
0.65
Data
1.65V to
VCCI *
0
inputs
5.5V
0.35(3)
VIL
Low-level input voltage
1.65V to
VCCA*
OE input
0
5.5V
0.35
0
3.6
Voltage range applied to any output in the A port
1.65V to
VO
high-impedance or power-off state
5.5V
B port
0
5.5
A
port
1.65V to
40
inputs
5.5V
1.65V to
Input transition rise or fall rate
40
△t/△v
3.6V
B
port 1.2V to
inputs
3.6V
4.5V to
30
5.5V
TA
Operating free-air temperature
-40
85
(1) The A and B sides of an unused data I/O pair must be held in the same state, i.e., both at VCCI or both at GND.
(2) VCCA must be less than or equal to VCCB and must not exceed 3.6 V.
(3) VCCI is the supply voltage associated with the input port.
12-12-0003
PT0334-3
2
Unit
V
V
V
V
ns/V
℃
12/18/12
PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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DC Electrical Characteristics(1)(2)
Parameter
Test Conditions
VOHA
IOH = -20μA
VCCA
VCCB
1.2V
Min
TA = 25℃
Typ
Max
1.0
1.1
1.2
-
-
-
-
-40 to 85℃
Min
Max
-
VOLA
IOL = 20μA
1.2V
1.4V to 3.6V
-
0.0
-
0.09
-
0.4
-
VOHB
IOH = -20μA
-
1.65V to 5.5V
-
-
-
VOLB
IOL = 20μA
VI = VCCI or
GND
VI or VO = 0 to
3.6V
VI or VO = 0 to
5.5V
-
1.65V to 5.5V
-
-
-
VCCA
- 0.4
VCCB
- 0.4
-
1.2 to 3.6V
1.65V to 5.5V
-
-
±1
0V
0V to 5.5V
-
-
0 to 3.6V
0V
-
1.2 to 3.6V
1.65V to 5.5V
1.2V
1.4V to 3.6V
3.6V
0V
1.2V
1.4V to 3.6V
3.6V
0V
1.2V
1.4V to 3.6V
1.4V to 3.6V
Unit
V
0.4
V
V
0.4
V
-
±2
μA
±1
-
±2
-
±1
-
±2
-
-
±1
-
±2
1.65V to 5.5V
1.65V to 5.5V
0V
5.5V
1.65V to 5.5V
1.65V to 5.5V
0V
5.5V
1.65V to 5.5V
1.65V to 5.5V
0.0
0
0.0
-
0.06
2.3
2.4
-
5.0
5.0
8.0
-
-
5
2
-2
5
-2
2
8
1.2V
1.65V to 5.5V
0.0
0.05
0.4
-
-
1.4V to 3.6V
1.65V to 5.5V
-
-
-
-
3
1.2V
1.65V to 5.5V
0.0
2.3
5.0
-
-
1.4V to 3.6V
1.65V to 5.5V
-
-
-
-
5
OE
1.2 to 3.6V
1.65V to 5.5V
A port
Cio
1.2 to 3.6V
1.65V to 5.5V
B port
(1) VCCI is the supply voltage associated with the input port.
(2) VCCO is the supply voltage associated with the output port.
-
2.5
5
11
-
-
3
6
14
II
OE
A port
Ioff
B port
IOZ
A or B
port
OE = GND
ICCA
VI = VCCI or
GND, Io = 0
ICCB
VI = VCCI or
GND, Io = 0
ICCA + ICCB
VI = VCCI or
GND, Io = 0
ICCZA
VI = VCCI or
GND, Io = 0, OE
= GND
ICCZB
VI = VCCI or
GND, Io = 0, OE
= GND
μA
Ci
12-12-0003
PT0334-3
3
μA
μA
μA
μA
μA
μA
pF
pF
12/18/12
PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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AC Electrical Characteristics
Timing requirements
a.
tW
b.
tW
c.
tW
d.
tW
e.
TA = 25℃, VCCA = 1.2V
Data rate
Pulse duration
VCCB = 1.8V
TYP
20
50
VCCB = 2.5V
TYP
20
50
VCCB = 3.3V
TYP
20
50
VCCB=1.8±0.15V
MIN
MAX
40
25
-
VCCB=2.5±0.2V
MIN
MAX
40
25
-
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
40
25
-
Data inputs
VCCB = 5V
TYP
20
50
Unit
Mbps
ns
TA = 25℃, VCCA = 1.5±0.1V
Data rate
Pulse duration
Data inputs
VCCB=5±0.5V
MIN
MAX
40
25
-
Unit
Mbps
ns
TA = 25℃, VCCA = 1.8±0.15V
Data rate
Pulse duration
Data inputs
VCCB=1.8±0.15V
MIN
MAX
60
17
-
VCCB=2.5±0.2V
MIN
MAX
60
17
-
VCCB=3.3±0.3V
MIN MAX
60
17
-
VCCB=5±0.5V
MIN MAX
60
17
-
Unit
Mbps
ns
TA = 25℃, VCCA = 2.5±0.2V
Data rate
Pulse duration
Data inputs
VCCB=2.5±0.2V
MIN
MAX
100
10
-
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
100
10
-
VCCB=5±0.5V
MIN
MAX
100
10
-
Unit
Mbps
ns
TA = 25℃, VCCA = 3.3±0.3V
Data rate
tW
10
-
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
100
10
-
VCCB=5±0.5V
MIN
MAX
100
10
-
Unit
Mbps
ns
Switching characteristics
a.
TA = 25℃, VCCA = 1.2V
From
To
Parameter
(INPUT) (OUTPUT)
A
B
tpd
B
A
A
ten
OE
B
A
tdis
OE
B
A-port rise and fall
trA, tfA
times
B-port rise and fall
trB, tfB
times
Channel-to-channel
tSK(O)
skew
Max data rate
-
VCCB=1.8V
TYP
6.9
7.4
0.2
0.2
0.4
0.2
VCCB=2.5V
TYP
5.7
6.4
0.2
0.2
0.4
0.2
VCCB=3.3V
TYP
5.3
6
0.2
0.2
0.4
0.2
VCCB=5V
TYP
5.5
5.8
0.2
0.2
0.4
0.2
4.2
4.2
4.2
4.2
ns
2.1
1.5
1.2
1.1
ns
0.5
0.5
0.5
1.4
ns
20
20
20
20
Mbps
12-12-0003
PT0334-3
4
Unit
ns
μs
μs
12/18/12
PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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b.
TA = 25℃, VCCA = 1.5±0.1V
From
To
Parameter
(INPUT) (OUTPUT)
A
B
tpd
B
A
A
ten
OE
B
A
tdis
OE
B
A-port rise and fall
trA, tfA
times
B-port rise and fall
trB, tfB
times
Channel-to-channel
tSK(O)
skew
Max data rate
TA = 25℃, VCCA = 1.8±0.15V
From
To
Parameter
(INPUT) (OUTPUT)
A
B
tpd
B
A
A
ten
OE
B
A
tdis
OE
B
A-port rise and fall
trA, tfA
times
B-port rise and fall
trB, tfB
times
Channel-to-channel
tSK(O)
skew
Max data rate
VCCB=1.8±0.15V
MIN
MAX
1.4
12.9
0.9
14.2
0.5
0.5
0.5
0.5
VCCB = 2.5±0.2V
MIN
MAX
1.2
10.1
0.7
12
0.5
0.5
0.5
0.5
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
1.1
10
0.4
11.7
0.5
0.5
0.5
0.5
VCCB = 5±0.5V
MIN
MAX
0.8
9.9
0.3
13.7
0.5
0.5
0.5
0.5
1.4
5.1
1.4
5.1
1.4
5.1
1.4
5.1
ns
0.9
4.5
0.6
3.2
0.5
2.8
0.4
2.7
ns
-
0.5
-
0.5
-
0.5
-
0.5
ns
40
-
40
-
40
-
40
-
Unit
ns
μs
μs
Mbps
c.
TA = 25℃, VCCA = 2.5±0.2V
From
To
Parameter
(INPUT) (OUTPUT)
A
B
tpd
B
A
A
ten
OE
B
A
tdis
OE
B
A-port rise and fall
trA, tfA
times
B-port rise and fall
trB, tfB
times
Channel-to-channel
tSK(O)
skew
Max data rate
VCCB=1.8±0.15V
MIN
MAX
1.6
11
1.5
12
0.3
0.3
0.5
0.5
VCCB=2.5±0.2V
MIN
MAX
1.4
7.7
1.3
8.4
0.25
0.25
0.5
0.5
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
1.3
6.8
1
7.6
0.25
0.25
0.5
0.5
VCCB=5±0.5V
MIN
MAX
1.2
6.5
0.9
7.1
0.25
0.25
0.5
0.5
1
4.2
1
4.1
1
4.1
1
4.1
ns
0.9
4.5
0.6
3.2
0.5
2.8
0.4
2.7
ns
-
0.5
-
0.5
-
0.5
-
0.5
ns
60
-
60
-
60
-
60
-
Unit
ns
μs
μs
Mbps
d.
VCCB=2.5±0.2V
MIN
MAX
1.1
6.3
1.2
6.6
0.25
0.25
0.5
0.5
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
1.0
5.2
1.1
5.1
0.2
0.2
0.4
0.4
VCCB=5±0.5V
MIN
MAX
0.9
4.7
0.9
4.4
0.2
0.2
035
0.35
0.8
3.0
0.8
3.0
0.8
3.0
ns
0.7
3.0
0.5
2.8
0.4
2.7
ns
-
0.5
-
0.5
-
0.5
ns
100
-
100
-
100
-
12-12-0003
Unit
ns
μs
μs
Mbps
PT0334-3
5
12/18/12
PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e.
TA = 25℃, VCCA = 3.3±0.3V
From
To
Parameter
(INPUT) (OUTPUT)
A
B
tpd
B
A
A
ten
OE
B
A
tdis
OE
B
A-port rise and fall
trA, tfA
times
B-port rise and fall
trB, tfB
times
Channel-to-channel
tSK(O)
skew
Max data rate
VCCB=3.3±0.3V
MIN
MAX
0.9
4.7
1.0
4.9
0.2
0.2
0.3
0.3
VCCB=5±0.5V
MIN
MAX
0.8
4.0
0.9
3.8
0.2
0.2
0.3
0.3
0.7
2.8
0.7
2.8
ns
0.5
2.3
0.4
2.7
ns
-
0.5
-
0.5
ns
100
-
100
-
1.2V
1.2V
1.5V
VCCA
1.8V
VCCB
2.5V
2.5V
5V
1.8V
1.8V
1.8V
2.5V
5V
TYP
7.8
12
38.1
25.4
0.01
0.01
0.01
0.01
TYP
10
11
28
18
0.01
0.01
0.01
0.01
TYP
9
11
28
18
0.01
0.01
0.01
0.01
TYP
8
11
28
18
0.01
0.01
0.01
0.01
TYP
8
11
29
18
0.01
0.01
0.01
0.01
TYP
8
11
30
21
0.01
0.01
0.01
0.02
Unit
ns
μs
μs
Mbps
Operating characteristics
Parameter
CpdA
CpdB
CpdA
CpdB
A-port input, B-port output.
B-port input, A-port output.
A-port input, B-port output.
B-port input, A-port output.
A-port input, B-port output.
B-port input, A-port output.
A-port input, B-port output.
B-port input, A-port output.
Test Conditions
CL=0, f=10 MHz,
tr = tf =1ns,
OE=VCCA
(outputs enabled)
CL=0, f =10 MHz,
tr = tf =1ns,
OE=GND
(outputs disabled)
12-12-0003
PT0334-3
6
3.3V
3.3V
to
5.5V
TYP
9
11
30
21
0.01
0.01
0.03
0.04
Unit
pF
12/18/12
PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Test circuit
1> Load circuit for Max data rate, pulse duration propagation delay output rise and fall time measurement
From Output
Under Test
15pF
1MΩ
2> Load circuit for enable/disable time measurement
50kΩ
From Output
Under Test
TEST
S1
tPZL/tPLZ 2*Vcco
tPHL/tPHZ
Open
2*Vcco
Open
S1
50kΩ
15pF
3> Timing Definitions for Propagation Delays and Enable/Disable Measurement
4> Voltage waveforms pulse duration
tw
VCCI
Input
VCCI/2
VCCI/2
0V
5> Notes
A. CL includes probe and jig capacitance.
B. All input pulses are supplied by generators having the following characteristics: PRR_10 MHz, Z O = 50 W, dv/dt ≥ 1 V/ns.
C. The outputs are measured one at a time, with one transition per measurement.
D. tPLH and tPHL are the same as tpd.
E. VCCI is the VCC associated with the input port.
F. VCCO is the VCC associated with the output port.
G. All parameters and waveforms are not applicable to all devices.
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PI4ULS5V102
2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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Principles of operation
Applications
The PI4ULS5V102 can be used in level-translation
applications for interfacing devices or systems operating at
different interface voltages with one another.
Power Up
During operation, ensure that VCCA ≤ VCCB at all times. During
power-up sequencing, VCCA ≥ VCCB does not damage the
device, so any power supply can be ramped up first. The
PI4ULS5V102 has circuitry that disables all output ports
when either VCC is switched off (VCCA/B = 0 V).
Architecture
The PI4ULS5V102 architecture(see Figure1) does not require
a direction-control signal to control the direction of data flow
from A to B or from B to A. In a dc state, the output drivers of
the PI4ULS5V102 can maintain a high or low, but are
designed to be weak, so that they can be overdriven by an
external driver when data on the bus starts flowing the
opposite direction.
Enable and Disable
The PI4ULS5V102 has an OE input that is used to disable the
device by setting OE = low, which places all I/Os in the highimpedance (Hi-Z) state. The disable time (tdis) indicates the
delay between when OE goes low and when the outputs
acutally get disabled (Hi-Z). The enable time (ten) indicates
the amount of time the user must allow for the one-shot
circuitry to become operational after OE is taken high.
The output one shots detect rising or falling edges on the A or
B ports. During a rising edge, the one shot turns on the PMOS
transistors (T1, T3) for a short duration, which speeds up the
low-to-high transition. Similarly, during a falling edge, the
one shot turns on the NMOS transistors (T2, T4) for a short
duration, which speeds up the high-to-low transition. The
typical output impedance during output transition is 70 Ω at
VCCO=1.2 V to 1.8 V, 50 Ω at VCCO=1.8 V to 3.3 V, and 40 Ω
at VCCO=3.3 V to 5 V.
Pull-up or Pull-down Resistors on I/O Lines
The PI4ULS5V102 is designed to drive capacitive loads of up
to 70 pF. The output drivers of the PI4ULS5V102 have low dc
drive strength. If pullup or pulldown resistors are connected
externally to the data I/Os, their values must be kept higher
than 50 kΩ to ensure that they do not contend with the output
drivers of the PI4ULS5V102.
Input Driver Requirements
Typical IIN vs VIN characteristics of the PI4ULS5V102 are
shown in Figure 2. For proper operation, the device driving
the data I/Os of the PI4ULS5V102 must have drive strength of
at least ±2mA.
For the same reason, the PI4ULS5V102 should not be used in
applications such as I2C or 1-Wire where an open-drain driver
is connected on the bidirectional data I/O.
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2-Bit Universal Bi-directional Level
Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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Figure1. Architecture of PI4ULS5V102 I/O Cell
Figure2. Typical IIN vs VIN Curve
Note:
A. VT is the input threshold voltage of the PI4ULS5V102 (typically VCCI/2).
B. VD is the supply voltage of the external driver.
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Shifter with Automatic Direction
Control & Advance Package Solution
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Mechanical Information
CSP-8
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MSOP-8
8
7
6
5
1
2
3
4
X.XX
X.XX
DENOTES DIMENSIONS
IN MILLIMETERS
Note:
1) Controlling dimensions in millimeters.
2) Ref: JEDEC MO-187E/AA
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Shifter with Automatic Direction
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Ordering Information
Part Number
Package Code
Package
PI4ULS5V102GAE
GA
Lead free and Green 8-pin CSP
PI4ULS5V102UE
U
Lead free and Green 8-pin MSOP
Notes:

E = Pb-free and Green

Adding X Suffix= Tape/Reel
Pericom Semiconductor Corporation  1-800-435-2336  www.pericom.com
Pericom reserves the right to make changes to its products or specifications at any time, without notice, in order to improve design or performance and to supply
the best possible product. Pericom does not assume any responsibility for use of any circuitry described other than the circuitry embodied in Pericom product. The
company makes no representations that circuitry described herein is free from patent infringement or other rights, of Pericom.
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