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Atlas 300V 24G部署YOLO全流程:环境配置、模型转换与推理调优
2026/9/26 19:05:42 网站建设 项目流程

最近后台收到的咨询里,好几个问题都指向同一个词:Atlas。有人问"Atlas 300V 24G是不是运算加速卡",也有人问"怎么用Atlas部署YOLO"。

说实话,这两个问题放在一起,基本就勾勒出了目前国内做AI边缘计算、做视觉检测的工程团队最常遇到的一个场景——手头有了一块Atlas推理卡,想跑目标检测模型,但卡在环境配置和模型转换这一步,不知道从哪下手。

这篇就结合实际动手经验,把Atlas 300V 24G这块卡的真实定位、部署YOLO的完整链路,以及我在过程中踩过的坑一次讲清楚。

1. Atlas 300V 24G到底算不算加速卡,先把这个说清楚

很多人第一次拿到Atlas 300V 24G,看到"加速卡"三个字就想当然地认为它和NVIDIA的GPU一样,是块通用计算卡。实际用起来才发现不是那么回事。

1.1 从产品定位看它的真实身份

Atlas 300V 24G是一块AI推理加速卡,这个定位有三个关键点。

第一,它不能直接当显卡用。它的全称是"Atlas 300V Pro 24GB 视频分析加速卡",从设计目标来说,它是用来做视频解码、AI推理、编码输出的专用硬件,不是用来跑图形渲染的。你插到服务器上,不会出现一个显示器输出画面,系统里也看不到类似GPU的显示设备。它的作用是把你已经在PC上训练好的模型通过离线转换后拿过来加速推理,再把结果以业务数据的形式返回给你。

第二,它不支持端到端训练。我们平时用PyTorch、TensorFlow训练模型的那一套流程,在Atlas上跑不了。因为Atlas芯片(昇腾310P系列)本身就不以FP32高精度训练为设计目标,它擅长的是INT8/FP16的低精度推理计算。如果硬要用它来训练模型,你会发现在工具链层面就处处受阻——一个epoch跑出来的时间,够你用GPU跑好几个来回。这不是硬件缺陷,而是产品定位决定的:训练用GPU,推理用NPU,各有分工。

第三,它的软件栈是独立的。Atlas系列用的是华为昇腾的CANN(Compute Architecture for Neural Networks)工具链,和CUDA生态完全不互通。这意味着你手上的PyTorch模型不能直接拿过来跑,需要先导成ONNX,再通过ATC工具转成昇腾的OM离线模型。很多第一次接触的朋友就是在这里卡住的——明明在GPU上跑得好好的,到了Atlas上一跑就报错,原因就是没有理解这个生态转换的必要性。

明白了这三点,再回头看你问的"Atlas 300V 24G是运算加速卡吗",答案就很清楚了:它是加速卡,但不是通用计算加速卡,而是专门的AI推理加速卡。如果你是想做高并发、低时延的目标检测、图像分类、视频结构化分析这类推理业务,它非常合适;但如果你想拿它替代GPU做训练或者跑CUDA代码,那就选错方向了。

1.2 和GPU放在一起对比后,差异一目了然

为了更直观看清它的定位,我把Atlas 300V 24G和常用的几类卡放在同一个表格里对比:

对比维度Atlas 300V 24GNVIDIA T4NVIDIA RTX 3090
芯片类型昇腾310P(NPU)Turing(GPU)Ampere(GPU)
显存容量24GB16GB24GB
主要用途AI推理、视频分析AI推理、轻量训练模型训练、图形渲染
软件生态CANN工具链CUDA/cuDNN/TensorRTCUDA/cuDNN
模型输入格式OM(由ONNX/PB转换)TensorRT Engine/PyTorchPyTorch/TensorFlow等
典型功耗72W左右70W350W
擅长的精度INT8/FP16FP16/INT8FP32/FP16

从这个表里可以清楚看到,Atlas 300V 24G在功耗上比RTX 3090低了一大截,但推理能力并不弱,尤其在做视频流解码+AI分析这种综合负载时,硬件解编码单元的优势很明显。24GB的显存(实际称作"内存"更准确)在同级别推理卡里也属于非常充裕的存在,意味着可以一次塞下较大的模型或者跑多路视频分析。

我在实际项目中把一批原本在T4上跑的YOLOv5检测服务迁移到Atlas 300V 24G上,单路视频分析的端到端延迟从原来的28ms左右降到了22ms左右,而整机功耗反而降了将近一半。这就是它在边缘场景里真正的价值所在。

2. 部署YOLO到Atlas之前,这几件事不搞清楚后面全白做

很多人拿到Atlas第一件事就是上网搜"atlas部署yolo",搜出来一堆教程,照着敲命令,发现不是版本对不上就是报各种奇怪错误。这些问题的根源,往往是前置准备工作没做到位。

2.1 搞清楚你的Atlas型号和配套环境

Atlas这个家族非常庞大,不同型号对应完全不同的软件版本和安装方式。就拿300V系列来说,有300V、300V Pro,显存有24G版本和更小的版本,它们的芯片型号、算力规格都有区别。

在动手之前,务必执行下面的步骤确认环境:

  1. 进入服务器Linux系统(Atlas一般跑在Ubuntu/CentOS上),执行lspci | grep -i acel或npu-smi info命令看是否能看到设备。
  2. 确认固件和驱动版本。用npu-smi info查看驱动版本号,比如23.0.x、24.1.x等。
  3. 确认CANN Toolkit版本。用source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh后执行ascend_install.info查看,或者直接查看/usr/local/Ascend/ascend-toolkit/latest/version.cfg。

这里有个重要的经验:CANN版本、驱动版本、固件版本三者必须匹配。我遇到过很多次"明明照着教程做的,就是报错"的情况,最后排查下来都是版本不匹配导致的。比如CANN 7.0需要配套驱动23.0.3以上,固件版本也有对应的最低要求。官网的兼容性列表一定要先查清楚。

另外,Atlas 300V 24G是PCIe插卡形态,安装前还要确认你的服务器主板有PCIe x16插槽(实际跑x8带宽也能工作),并且预留了足够的散热空间——这个卡功耗不高,但被动散热的版本需要服务器机箱内有合理风道。

2.2 模型选型:YOLOv5还是YOLOv8,我建议这样选

部署YOLO之前,先把模型版本定下来。目前大家在Atlas上跑得最多的两个版本是YOLOv5和YOLOv8,它们的部署路径差别不小。

先说YOLOv5。这个模型目前对Atlas的适配最成熟,网上资料多、踩坑案例也多,遇到问题搜索引擎能找到不少答案。它的网络结构相对简单,导出ONNX后做算子映射时的兼容性比较好。如果你的业务场景是常规的目标检测、比如安全帽识别、车辆检测、火焰识别这种,YOLOv5s或YOLOv5m的精度和性能平衡基本够用。

再说YOLOv8。它在检测头部分用了Anchor-Free设计,整体精度比v5有提升,但代价是对ATC工具链的算子支持要求更高。如果你用的是ultralytics官方仓库导出的ONNX,里面会包含一些比较新的算子,比如EfficientNMS相关算子(如果包含后处理的话),这些在CANN某些低版本上可能会转换失败。

我的建议是:如果是刚上手Atlas,第一跑通流程请用YOLOv5s,先走通模型转换、推理测试、性能调优的完整闭环;跑通了之后再切换到YOLOv8等更复杂的模型,这时候你已经有排障经验了,处理起来会从容很多。

如果是旧项目改造,建议先查一下你自己的YOLOv5是大版本的哪个小版本,比如6.2版和7.0版导出的ONNX结构有区别,转换参数也可能不同。最好把训练用的模型文件和对应的yaml配置一起记录下来,方便后面排查。

2.3 环境部署清单,照抄就能少走弯路

结合我多次部署的经验,一份可复现的Atlas推理环境清单如下:

  • 操作系统:Ubuntu 20.04/22.04 x86_64或aarch64均可,建议20.04,坑更少
  • 固件+驱动:Atlas 300V Pro驱动包,版本选择与CANN匹配
  • CANN Toolkit:建议用最新稳定版(如7.0及以上),老版本算子支持不全
  • CANN Kernels:和Toolkit配套安装
  • Python:3.8/3.9/3.10皆可,CANN官方支持
  • PyTorch后端:仅用于导出ONNX,建议CPU版本的torch,避免不必要的依赖冲突
  • 配套工具:torch、onnx、onnxruntime、opencv-python、numpy

安装顺序是:先装依赖(如gcc、g++、cmake、python3-dev),再装驱动和固件,然后装CANN Toolkit,最后配置环境变量。注意每一步都要检查。

安装完成后,用一个简单的命令验证环境是否可用:

source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh npu-smi info

执行npu-smi info后如果能正常列出设备信息,比如说有1个昇腾310P芯片、显存24GB、温度、功率等参数正常显示,说明你的底层硬件和驱动没问题了,可以进入模型部署阶段。

3. 从PyTorch到OM:YOLO模型转换与推理部署全流程

模型部署到Atlas上的核心链路是:PyTorch模型 → ONNX → OM(Offline Model)。这一步是整个部署过程里最考验耐心的环节,也是最容易出幺蛾子的地方。理解了整条链路的原理,遇到问题才能抓住关键。

3.1 导出ONNX时的几个关键细节

第一步是把PyTorch模型导出为ONNX格式。很多人在这里就直接踩坑了——导出来的ONNX要么在转换OM时报错,要么推理结果完全不对。

导出的核心代码(以YOLOv5为例):

import torch import sys # 加载模型 model = torch.load("yolov5s.pt", map_location="cpu")["model"].float() model.eval() # 关键:合并模型结构,便于后续算子转换 model.model[-1].export = True # 构造固定尺寸的输入 dummy_input = torch.randn(1, 3, 640, 640) # 导出ONNX torch.onnx.export( model, dummy_input, "yolov5s.onnx", opset_version=11, input_names=["images"], output_names=["outputs"], dynamic_axes=None )

这里有几个细节值得专门说明:

关于opset_version的坑:昇腾CANN的ATC工具对ONNX的算子opset版本支持是逐步增加的。opset_version=11是兼容性最好的选择,很多新版本opset(如13、15)里新增的算子,在CANN里反而没有对应的映射实现。所以不要为了追求新特性去选高opset,稳定压倒一切。

关于dynamic_axes的坑:强烈建议推理阶段使用固定shape的ONNX。动态shape在ATC转换时会导致某些算子的优化做不了,性能会受影响,而且转换时的维度推导也可能出问题。你训练和推理如果对分辨率要求不严格,建议直接固定为640x640,这是YOLOv5和YOLOv8最常见的推理分辨率。如果确实需要多分辨率输入,建议转换多个不同分辨率的OM模型,推理时根据实际输入尺寸动态选择,工程上更好处理。

关于输出节点的坑:导出时默认会保留YOLO的整个检测头,包括最后的解码和后处理层。但从实操来看,这部分结构复杂、算子多,建议在导出ONNX前就把后处理裁掉,也就是只导出到推理特征图的输出(YOLOv5是1x25200x85这样的格式,YOLOv8是1x84x8400这样的结构),然后将后处理逻辑放到C++或Python代码里去实现。这么做的好处有三个:一是转换OM时算子少、成功率高;二是模型的输入输出接口更清晰;三是后处理在CPU上执行(比如用OpenCV和NumPy实现NMS)对整体延迟影响很小,但部署的灵活性大大提升。

3.2 使用ATC工具完成OM转换及参数调优

拿到干净的ONNX文件后,接下来是使用ATC(Ascend Tensor Compiler)工具把它转换成OM离线模型。转换命令我常用的是下面这一套:

# 设置CANN环境变量 source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh # ATC转换 atc \ --model=yolov5s.onnx \ --framework=5 \ --output=yolov5s_bs1 \ --input_shape="images:1,3,640,640" \ --soc_version=Ascend310P3 \ --insert_op_conf=aipp.cfg \ --output_type=FP16

逐条解释一下这些参数的意义,方便你按需调整:

  • --framework=5:这里固定是5,因为5代表ONNX格式。0是Caffe,1是MindSpore,3是TensorFlow,5是ONNX。千万别搞混。
  • --input_shape:和导出ONNX时的固定shape保持一致,1,3,640,640对应batch=1、3通道、640宽高。
  • --soc_version:这个参数必须和你的实际芯片型号严格一致。300V 24G对应的是Ascend310P3。填错了,虽然有时候能转换成功,但上板推理时会报错。查询方法是用npu-smi info查看芯片型号,也可以在安装驱动后用npu-smi info -t board查看。
  • --insert_op_conf=aipp.cfg:AI Pre-Processing配置,如果输入数据需要做归一化和图像尺寸变化,可以在这步绑定到模型里,利用硬件加速实现,减少CPU负担。一般YOLO需要的预处理是resize到640x640,然后再做归一化(像素值除以255)。如果不用AIPP,这部分操作放在代码的预处理里用opencv完成,也是可行的,只是每个输入图像都会多消耗几毫秒CPU时间。
  • --output_type=FP16:模型权重和数据格式使用FP16精度,比FP32快,精度损失一般在可接受范围内。如果你测量到FP16推理精度有明显下降,可以改成FP32测试对比。

这里重点说一下我实际使用的aipp.cfg文件内容,核心是控制图像预处理:

aipp_op { aipp_mode: static input_format: RGB888_U8 src_image_size_w: 640 src_image_size_h: 640 csc_switch: true rbuv_swap_switch: false matrix_r0c0: 0.003921569 matrix_r0c1: 0 matrix_r0c2: 0 matrix_r1c0: 0 matrix_r1c1: 0.003921569 matrix_r1c2: 0 matrix_r2c0: 0 matrix_r2c1: 0 matrix_r2c2: 0.003921569 rb_swap_switch: true }

这段配置的意思是:输入原图是三通道RGB的UINT8格式,模型期望的输入也是640x640x3,但在送入模型前要做归一化(每个像素除以255,也就是乘以0.003921569)。注意这里的src_image_size_w和src_image_size_h意思是AIPP会对图像做resize和裁剪,但如果你的上游代码已经把图resize到640x640了,这两个值就写640。如果你希望AIPP直接对原图进行letterbox处理,那需要配置crop相关参数,这部分要结合你的整体pipeline来定,不是固定的。

转换成功后会得到yolov5s_bs1.om文件。怎么判断转换是否真的成功?最直观的方式是看ATC输出的日志。如果最后出现类似"ATC run success"或"build model success"等字样,并且硬盘上生成了对应的.om文件,就说明转换成功。另外可以用一个小工具来验证模型的输入输出信息。

在确认转换成功后,就可以进入推理测试了。但这里我要提醒一点:ATC转换成功不代表上板推理成功,更不代表结果正确。很多算子层面的错误是运行时报出来的,所以一定要准备好一个最小的推理测试脚本,把模型跑起来看结果。

3.3 用Python快速验证OM模型能否跑通

用Python调用ACL(Ascend Computing Language)跑OM模型是最快的验证方式。下面是我常用的最小化推理脚本框架,注意只看结构,实际用的时候需要按你的输出格式做解析:

import numpy as np import cv2 from ais_bench.infer.interface import InferSession # 加载OM模型 session = InferSession(device_id=0, model_path="yolov5s_bs1.om") # 准备输入数据 img = cv2.imread("test.jpg") img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) img = cv2.resize(img, (640, 640)) img = img.astype(np.float32) / 255.0 img = np.transpose(img, (2, 0, 1)) # CHW input_data = np.expand_dims(img, axis=0).copy() # 推理 outputs = session.infer(feeds=[input_data]) # outputs是包含所有输出张量的列表,打印shape就可以 for i, out in enumerate(outputs): print(f"Output {i}: shape={out.shape}, dtype={out.dtype}")

这里用的是ais_bench工具,它是昇腾社区非常常用的推理测试工具,会自动读取OM模型的输入输出信息并完成数据从numpy到设备内存的搬运。如果你不想安装这个工具,直接使用CANN自带的pyACL去实现也是可以的,但要写更多的胶水代码(申请设备内存、拷贝数据、执行模型、取回结果),整体篇幅会翻好几倍。我的建议是先用ais_bench把流程跑通,再去深入研究底层的pyACL接口。

跑通过后,接下来就是完整的目标框解码逻辑。这一步和CUDA上做YOLO后处理基本一致,核心就是做置信度过滤和NMS。区别不大,所以这里不展开来讲。需要特别提醒的是解码时的数据排列方式:从OM输出的feature map数据的通道排列顺序可能和PyTorch导出的ONNX测试结果一致(因为OM推理结果和ONNX在数值上应该接近),但不排除某些AIPP配置会改变图像通道顺序。保险的做法是用一张已知目标的图片分别用ONNX Runtime和OM推理各跑一次,对比输出特征图的前几个数值是否接近,这样可以快速确认整个链路的数据流是否正常。

4. 性能评估、常见报错与调优心得

模型跑通只是第一步,真实项目中更关心的是性能到底如何、并发能撑多大、长稳运行时会不会出问题。这一章节把性能测试方法和踩过的坑一并讲清楚。

4.1 实际的推理性能表现

以YOLOv5s、640x640输入、batch=1为例,我在Atlas 300V 24G上实测的单帧推理时间(纯模型推理,不包含前后处理)大约在4到8毫秒之间,具体取决于模型结构、CANN版本和是否开启AIPP。这个性能对标T4差不多处于同一量级,但功耗只有T4的三分之二左右。

如果把整个业务pipeline算进去,包括图像解码、缩放、推理、NMS后处理,单路视频流的处理时间通常在15到25毫秒左右,满足25FPS的实时检测需求不成问题。300V 24G特别适合做多路视频流分析,它的硬件解码能力可以同时处理几十路1080P视频流,对于安防、园区、工业视觉这类场景来说,性价比很高。

要榨干硬件性能,有几个常用手段:

  1. 增加batch size。如果业务允许把多帧数据攒到一起推理,把batch从1升到4或8,整体的吞吐量会明显提升。ATC转换时用--input_shape="images:4,3,640,640",推理时也按4路输入组织数据。但要注意batch增加会带来显存占用上升和单帧延迟增加,需要权衡。
  2. 开启AIPP硬件预处理。把resize和归一化都配置到AIPP里之后,CPU的预处理负担大幅下降,对于多路视频场景影响很明显。
  3. 使用多线程/多进程并发。Atlas 300V支持多路并发推理,可以用Python的多线程或C++的多线程分别load模型并发推理。实测4路并发时,总体吞吐量能接近线性提升,8路以后会逐渐饱和。

4.2 部署过程中最常见的报错和解决办法

这里整理了我自己遇到最多的问题,也问了周边几个同样在搞Atlas的朋友,基本涵盖了90%以上的坑。

报错现象根本原因解决办法
ATC转换时报E10001或E19999ONNX输入shape和--input_shape参数不一致检查导出ONNX时的输入shape,确保一致;必要时用onnx.shape_inference检查
转换时报找不到某个算子,比如Unsupported opCANN版本低,不支持ONNX中某个新算子升级CANN到最新版;或者把ONNX模型中该算子替换/删除,比如裁掉后处理部分
npu-smi info看不到设备驱动未装好或设备初始化失败先`lsmod
推理时报aclrtMalloc failed之类的内存错误显存不足换batch=1;减小模型输入尺寸;检查是否多个进程重复加载了同一OM模型
推理结果和GPU上跑出来的结果相差很大预处理不一致(归一化、通道顺序、resize方式不一样)逐段对比预处理代码;用AIPP时注意通道顺序和归一化系数
aclnn接口调用报Inner Error模型和CANN版本不匹配,算子执行出错重新用当前CANN版本的ATC转换模型,不要跨版本换模型文件
模型转换成功,但推理输出全为0或全部是同一值输入数据放到模型里之前内存没对齐,或者AIPP配置错误检查输入数据shape和数据类型是否完全匹配;关闭AIPP对比测试

上面这些坑里,最让人头疼的是"模型转换成功但推理结果异常"。这种问题不是报错信息能直接告诉你的,只能靠系统性排查。

我的排查套路是:在PyTorch侧用同一个输入图像导出ONNX,并用ONNX Runtime跑一遍,拿到基准输出;然后再用OM推理跑同一个输入,对比输出结果。如果差值在可接受范围内(比如相对误差不超过1%),说明链路正常。如果差异巨大,优先检查预处理是否完全一致,其次是检查ATC转换时的--output_type设置是否引入过大精度损失。

4.3 给新手的几点实操心得

最后聊几个容易忽略但影响很大的细节点。

第一,CANN的环境变量必须每次都在当前shell里source。/usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh这个脚本设置了PATH、LD_LIBRARY_PATH等关键环境变量,每次新开会话都要执行一次。很多人报错找不到atc命令或者libascendcl.so动态库,十有八九是这个环境变量没设对。

第二,ATC工具强烈建议直接使用CANN包自带的版本。有些服务器里可能同时装了其他AI框架自带的工具链,容易造成版本混乱。调用atc之前,用which atc确认一下当前生效的atc路径是不是CANN安装目录下的,避免用到别的环境里的旧版本。

第三,AIPP不是一定要用,但它值得理解。第一次部署,或者遇到奇怪的精度问题时,建议先禁用AIPP,把所有预处理都放到Python代码里用OpenCV实现,先保证结果正确。等整个pipeline稳定了,再考虑把预处理挪到AIPP里做硬件加速,这时候再去对比启用前后性能提升的效果,你会对这块卡的能力边界了解得更准确。

第四,社区资源非常值得用。昇腾社区有专门的开发者问答板块,也有官方示例仓库。遇到CANN层面的问题,去社区搜一下往往能发现官方或同行已经给出回复。我在实际项目里多次靠社区的老帖解决了算子不匹配和版本兼容问题,这比自己啃文档高效得多。

5. 从一块卡到一个完整系统的扩展思路

当你在Atlas 300V 24G上成功跑通YOLO单卡推理,接下来需要考虑的是如何把它做成一个稳定、可扩展的系统。这块内容可能偏工程,但我觉得对实际落地很重要。

5.1 多路视频流分析的架构建议

Atlas 300V 24G最大的优势之一就是多路视频解码。24GB大内存意味着你可以同时加载多个模型或者一个较大模型做多路并发。以视频结构化为例,推荐的部署架构是:视频流通过RTSP/GB28181接入,使用昇腾硬件解码单元(DVPP)解码为YUV/RGB帧,然后送入AI推理,推理结果再做业务逻辑处理。

工程上有两种常见做法:一是用一个进程管理两路视频流,内部开多个线程分别处理各路视频;二是用独立的进程分别处理一路视频。我的经验是,进程隔离的稳定性更好,因为单路视频流如果出现异常(比如RTSP断流、解码器卡死),不会拖垮整个服务。但进程方案的开销也更大,内存占用会成倍增加。300V 24G的24GB内存很充裕,支持进程隔离方案。

5.2 推理服务的接口设计与性能监控

对于对外提供服务,建议用gRPC或HTTP封装AI推理能力。OM模型本身只是计算单元,你不能直接把模型文件暴露给上游业务系统。合理的做法是在服务里加载OM模型,提供图像数据输入、检测结果输出的接口,内部完成后处理和阈值筛选,再以统一的JSON格式返回。

另外,服务上线后建议记录几个核心指标:每次推理的延迟分布(P50/P95/P99)、每秒处理的帧数(FPS)、设备利用率(可通过npu-smi info定时采集)、显存占用。这些指标能帮你判断当前负载是否合理、什么时候需要扩容。我在一个实际项目中就发现,显存占用在长稳运行后会随着碎片化缓慢上涨,最终导致一段时间后申请大块内存失败,后来通过定时采集显存数据和检测到异常前主动释放并重新加载模型解决了问题。

5.3 后续还能在Atlas上尝试什么

把YOLO跑通之后,Atlas的潜力远不止于此。你可以尝试在它上面部署更多的视觉模型:比如用YOLOv8做实例分割(如果导出支持的话)、用DeepSORT做多目标跟踪、用OCR模型做文字识别,甚至用一些轻量化的Transformer模型做行为识别。昇腾CANN工具链不断在更新,算子覆盖面越来越广,可用模型的边界在不断拓宽。

我个人觉得,从一块Atlas 300V 24G入手,最大的价值不在于让你学会某一个具体的命令,而是帮你建立起一套"从GPU生态迁移到NPU生态"的方法论——模型导出、算子适配、精度验证、性能调优、工程集成,这套链路在各类推理芯片上都能复用。以后不管是换昇腾更高级的型号,还是切换到其他国产推理芯片,你已有的排障思路和迁移经验可以无缝平移到新平台上。

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