CH643984A5 - Behandlungskammer zur behandlung von tieren, pflanzen oder materialien mittels luft, der andere gase oder aerosole beigemischt sind. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungskammer zur Behandlung von Tieren, Pflanzen oder Materialien mittels Luft, der andere Gase oder Aerosole beigemischt sind nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 20 Behandlungskammern dieser Art, vorzugsweise für Tiere, sind in mannigfachen Ausführungsformen bekannt. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Kammer in einzelne Abteile unterteilt, welche jeweils einen getrennten Luftan-schluss besitzen. Dies bedingt eine relativ komplizierte Rohr-25 leitungsführung, und es lässt sich ferner nur schwer gewährleisten, dass alle Tiere gleichförmig mit Luft versorgt werden.

Gemäss einer weiteren, bekannten Ausführungsform ist eine Kammer mit einem einzigen Luftanschluss versehen, 30 und in dieser Kammer sind Käfige in verschiedenen Lagen übereinander angeordnet. Die für die Exkremente der Tiere vorgesehenen Auffangschalen verhindern hierbei die gleich-mässige Beschickung der einzelnen Tierkäfige mit Luft.

Lässt man dagegen die Auffangschalen weg, so fallen die Ex-35 kremente der oberen Tiere auf die darunter befindlichen Tiere. Man hat daher bereits versucht, die Kammern im Verhältnis zur Grösse der Käfige und Auffangschalen sehr gross auszubilden oder die gleichmässige Luftverteilung durch Anbringung von Ventilatoren zu erzielen. Um das Problem der 40 gleichmässigen Luftverteilung und eine unzumutbare Haltung der unteren Tiere zu vermeiden, besitzen viele derartige Behandlungskammern lediglich eine waagrechte Reihe von Tierkäfigen. Wenn die Käfige übereinander gestapelt werden, so müssen die Tiere periodisch verlegt werden, indem 45 man von Zeit zu Zeit die untersten Käfige nach oben bringt.

Zum Stande der Technik wird auch auf die Publikation von Robert T. Drew und Sydney Laskin «Environmental Exposure Chambers», Seiten 1 bis 41 aus Band 11 der «Me-thod of Animal Expérimentation» von William I. Gay verso wiesen. Weiter hat sich R. Carpenter in «Cônes, Cone Angles, Plenums and Manifolds», Workshop on Inhalation Technology, Brookhaven National Laboratory mit dem Problem befasst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Behand-55 lungskammer der genannten Art vorzuschlagen, welche einen geringen Raumbedarf aufweist, die es ferner gestattet, eine bestimmte Anzahl Tiere, Pflanzen oder Gegenstände gleichförmig mit Gas zu versorgen, wobei im Falle von Tieren diese gleichzeitig vor dem Befall mit Exkrementen der 60 anderen, in der gleichen Kammer untergebrachten Tiere geschützt sein sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausführungsformen davon sind in den abhängigen Ansprüchen 65 definiert.

Durch die besondere Anordnung der Schalen ist es möglich, dass innerhalb der Behandlungskammer automatisch eine gleichförmige Verteilung der Luft erfolgt. Der Vorgang

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erklärt sich daraus, dass ein über die Kante einer flachen Platte hinausströmendes Gas auf der Oberseite der Platte eine Welle bildet, wenn die Kante senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases liegt.

Die Anwendung dieses physikalischen Phänomens bei der vorliegenden Erfindung ergab sich folgendermassen: Wenn ein Aerosolstrom längs Kammerwänden nach unten gerichtet wird, so ergeben sich im Bereich jeder Auffangschale, die den Mittelbereich der Kammer beansprucht und von den Kammerwänden in Abstand angeordnet ist, vier Wellen (eine Welle pro Kante). Diese Wellen gewährleisten durch ihr Zusammenwirken, dass über jedem Tierkäfig ein gut gemischtes Aerosol verfügbar ist, vorausgesetzt, dass die im zentralen Bereich einer Auffangschale befindliche, nicht bewegte Luft entweichen kann. Ein gutes Gasgemisch kann man oberhalb des zentralen Bereiches jeder Auffangschale dadurch erzielen, dass man die Auffangschale längs ihrer Mittelachse in zwei Hälften aufteilt und die beiden Hälften in waagrechter Richtung etwas auseinanderrückt, wobei vorzugsweise auch eine vertikale Versetzung vorgenommen wird; wählt man hierbei sechs Reihen von rechteckförmigen Auffangschalen, so kann man je drei dieser waagrechten Reihen zu einer vertikalen Gruppe zusammenfassen, so dass sich zwei nebeneinander liegende vertikale Gruppen von Auffangschalen ergeben. Hierdurch lässt sich in dem oberhalb der vier Käfige liegenden Raum durch das Zusammenwirken der Gasströmung mit den erwähnten Wellen eine ausgezeichnete Aerosolverteilung erzielen. Es ist zweckmässig, zwischen den Kammerwänden und den drei äusseren Kanten der untersten Auffangschalen jeder Gruppe von Auffangschalen Umlenkbleche anzuordnen. Man kann aber auch diese Auffangschalen bis zu den Kammerwänden hin verlängern, um zu gewährleisten, dass die Tierkäfige dieser untersten Schalen stets von einem frischen Gasgemisch überströmt werden.

Der Gaseintritt kann entweder am Oberteil oder am Boden der Behandlungskammer angeordnet sein. Vorzugsweise bringt man ihn jedoch am Kammeroberteil an, insbesondere wenn Aerosole verwendet werden, da die Schwerkraft in diesem Falle der Schwebefähigkeit der Aerosolpartikel nicht entgegenwirkt, sondern dieselbe noch unterstützt. Ist der Gaseinlass am Boden angeordnet, so wären oberhalb der obersten Käfige für die Luftverteilung noch zwei Schalen oder Bleche anzubringen.

Die erfindungsgemässe Behandlungskammer ist vorzugsweise für die Tierhaltung gedacht und nachstehend in diesem Sinne beschrieben. Dank ihrer Arbeitsweise gemäss den beschriebenen aerodynamischen Prinzipien lässt sie sich auch für andere Verwendungszwecke einsetzen. So können die Auffangschalen als Tropfschalen für Pflanzenkästen oder Fleisch- bzw. Fischvorräte dienen oder als einfache Regale ausgebildet sein. Auch die Korbelemente können somit für die Aufnahme von Pflanzen, Tieren oder Fleisch bzw. Fisch dienen, vorausgesetzt, dass sie in offener Bauweise erstellt sind und damit die Luftströmung nicht verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Behandlungskammer, wobei die Auffangschalen weggelassen und einzelne Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 ist eine teilweise Frontansicht eines Korbelementes bzw. Käfigs und der zugehörigen Auffangschale,

Fig. 3a und 3b sind Teilansichten der untersten rechten Auffangschale im Bereich der Seitenwand,

Fig. 4a und 4b veranschaulichen schematisch die Strömungsverhältnisse anhand einer Frontansicht zweier Kammerformen und

Fig. 5a und 5b zeigen schematisch die Strömungsverhältnisse anhand einer Seitenansicht, in zwei andern Kammerformen.

Gemäss den Fig. 4a und 5a weist die schematisch dargestellte Behandlungskammer vertikale Seitenwände 1 und obere und untere Abschlusswände 3 und 5 auf, welche als Gasführungsteile gestaltet sind. Die beiden Gasführungsteile sind in der Form von unregelmässigen Pyramiden ausgebildet. Die obere Abschlusswand 3 weist eine Einlassöffnung 7 auf, unterhalb welcher ein Umlenkorgan 9 angeordnet ist. Innerhalb der Kammer sind mehrere Auffangschalen 11,13, 15,17, 19 und 21 angeordnet. Wie sich aus Fig. 4a ergibt, sind diese Auffangschalen in zwei vertikalen Gruppen 11,13, 15 und 17,19,21 angeordnet. Die entsprechenden Schalen 17,19, 21 der linken Gruppe sind in bezug auf diejenigen der rechten Gruppe 11, 13,15 etwas tiefer angeordnet und auch in horizontaler Richtung etwas nach links verschoben. So befindet sich die Schale 17 etwas unterhalb der Schale 11 und auch im waagrechten Abstand von derselben. Sämtliche Auffangschalen sind im Abstand von den vertikalen Seitenwänden der Kammer angeordnet. Fig. 4a zeigt den Abstand von den seitlichen Wänden, während Fig. 5a den Abstand der Auffangschalen von der Vorderwand und der Rückwand veranschaulicht. Zwischen den vertikalen Wänden und den untersten Auffangschalen 15 und 21 sind Umlenkorgane 23, 25,27,29, 31 und 33 eingebaut. Diese Umlenkorgane können gewünschtenfalls auch mit den Auffangschalen einteilig ausgebildet sein, so dass sich die Auffangschalen 15 und 21 bis zu den Wänden 1 erstrecken. Unterhalb der untersten Schalen ist eine Luftaustrittsöffnung 35 vorgesehen.

Die Luftströmung ist durch Pfeile angedeutet. Man erkennt, dass oberhalb jeder Auffangschale eine Turbulenz auftritt, wodurch eine Luftbewegung auf der gesamten Länge und Breite der Kammer erzeugt wird. Die Luft strömt nach unten um die Aussenkanten der Auffangschale sowie, im Mittelbereich, zwischen den einander benachbarten Kanten der Auffangschalen. Die im Kantenhereich der untersten Schalen angeordneten Umlenkorgane sollen die Luft auf die Schalen leiten und das vorzeitige Entweichen der Luft durch die Auslassöffnung 35 verhindern.

Die Fig. 4b und 5b veranschaulichen die Luftströmung gemäss einer Variante. In diesem Falle ist die obere Abschlusswand 3 eine einfache flache Platte. Die untere Abschlusswand 5 ist überhaupt weggelassen. Die Auffangschale 21 ist so ausgedehnt, dass sie den Kammerboden 21' bildet, und die Auslassöffnung 35' ist in der Wand 1 angeordnet. Diese Kammerform kann beispielsweise als Raum eines Gebäudes ausgebildet sein.

Durch ein später noch anzugebendes Beispiel wird sich zeigen, dass diese Anordnung eine praktisch gleichförmige Verteilung von Luft, Aerosol oder anderen Gasen in der gesamten Kammer ergibt.

Es folgt nun die detaillierte Beschreibung der bevorzugten, in den Fig. 1 bis 3b dargestellten Ausführungsform.

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung der Behandlungskammer. Die vertikalen Seitenwände 1 bestehen aus Eckpfosten 37 und Blechen 39. An den Front- und Rückseiten sind Glastüren 41,43 und 45 angeordnet. Die vierte, an der Rückseite befindliche Glastür ist bei dieser Ansicht nicht sichtbar. Im Innern der Kammer sind vier offene Korbelemente oder Käfige auf den zugehörigen Auffangschalen gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich eine Auffangschale 17 und deren zugehöriger Tierkäfig 47 dargestellt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Auffangschale 17 auf Schienen 49 ruht, während der Käfig 47 auf Profilen 51 gleitend gelagert ist. Ausser den Eckpfosten 37 ist die Kammer mit vorderen und hinteren Mittelpfosten 53 versehen, welche

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Schienen 55 und 57 für die inneren Kantenbereiche der Auffangschale 17 sowie des Käfigs 47 tragen. Da die Schiene 49 und das Profil 51 an der Innenseite der Eckpfosten 57 montiert sind, befindet sich die Auffangschale 17 in einem Abstand von der Blechplatte 39, welcher der Eckpfostenbreite entspricht. Auch ergibt sich aus Fig. 1, dass die Schienen der rechten und linken Auffangschalengruppen an gegenüberliegenden Seiten der Mittelpfosten 53 liegen. Die Innenkanten der Auffangschalen befinden sich somit ebenfalls in gegenseitigem Abstand.

Die Teilansichten gemäss den Fig. 3a und 3b zeigen den Übergangsbereich der untersten Auffangschale 15 in der rechten Schalengruppe zum Eckpfosten und der Seitenwand. Auch hier ist die Schiene 59 an der Innenfläche des Eckpfostens 37 angebracht, doch füllt das Umlenkorgan 23, das als Winkeleisen ausgebildet ist, den Raum zwischen der Auffangschale und der Seitenplatte 39 aus. An jeder Tür ist ein entsprechendes Umlenkorgan angebracht, wobei Fig. 1 lediglich die Umlenkorgane 29 und 33 zeigt. Das obere Übergangsteil 3 ist in diesem Falle als unregelmässige Pyramide ausgebildet und weist an seinem Scheitel die Einlassöffnung 7 auf. Diese Einlassöffnung 7 befindet sich direkt oberhalb der linken, vertikalen Schalengruppe. Das Umlenkorgan 9 (Fig. 4 und 5) befindet sich direkt unterhalb der Einlassöffnung 7, ist jedoch in der Figur nicht sichtbar. Das untere Übergangsteil 5 umfasst die Luftauslassöffnung 35 und die Abflussvorrichtung 61 für die Flüssigkeit. Das untere Übergangsteil 5 ist als umgekehrte Pyramide ausgebildet, damit sich beim Waschen der Kammer das Waschwasser in derselben sammelt und abfliessen kann. Aus Gründen der wirtschaftlichen Herstellung entspricht das untere Übergangsteil praktisch dem oberen Übergangsteil 3. Im Hinblick auf eine gute Beweglichkeit ist die Behandlungskammer auf Rollen 63 gelagert.

Nachstehend wird ein Dimensionierungsbeispiel der beschriebenen Behandlungskammer erläutert.

Die in Fig. 1 dargestellte Behandlungskammer kann beispielsweise eine Breite von 127 cm, eine Tiefe von 124,5 cm sowie eine Höhe von 208,3 cm aufweisen, wobei die Tierkäfige eine Höhe von 124,5 cm einnehmen. Innerhalb der Kammer werden dabei in zwei vertikalen Gruppen sechs Auffangschalen mit einer Gesamtbreite von 58,4 cm und einer Gesamtlänge von 119,4 cm untergebracht. Oberhalb jeder Auffangschale wird ein Tierkäfig angeordnet. Der waagrechte Abstand zwischen den beiden vertikalen Auffangschalengruppen beträgt 1,9 cm. Die linke Schalengruppe liegt 10 cm tiefer als die rechte. Der vertikale Abstand zwischen den Schalengruppen beträgt 35,3 cm. Die längere Seitenkante jeder Auffangschale, welche der aus rostfreiem Stahl erstellten Kammerwandung benachbart ist, weist von dieser Wandung einen Abstand von 3,2 cm auf. Die Enden der Auffangschalen befinden sich von den Glasscheiben der vorderen und hinteren Kammertür in einem Abstand von ebenfalls 3,2 cm. Im Hinblick auf die erwünschte Gasströmung im Umfangsbereich und zur Verhinderung der Gasströmung im Mittelbereich der Kammer wird ein Umlenkorgan in der Einlassleitung angebracht, und die Einlass- und Auslassöffnungen der Kammer werden exzentrisch in bezug auf den Kammerquerschnitt angeordnet. Die Gaseinlassöffnung befindet sich oberhalb der niedriger angeordneten Auffangschalen, während die Gasauslassöffnung unterhalb der hö-

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heren Auffangschalen angeordnet ist. Die Höhe des oberen und unteren Übergangsteils ergibt sich aus der Gesamthöhe der Kammer. Das am Einlass angeordnete Umlenkorgan besteht aus einer kreisrunden Scheibe, die 2,5 cm unterhalb der s Anschlussstelle am Übergangsteil angeordnet ist.

Die mit dieser Kammer durchgeführten Versuche umfas-sten die Messung der Konzentration und Verteilungszeit eines Aerosols mit einem aerodynamischen Partikeldurchmesser von weniger als 5 n, das als Strom von gleichförmiger io Konzentration am Oberteil der Kammer eingelassen wurde. Die Konzentration wurde unabhängig von der jeweiligen Lage der Auffangschale durch Messung der Aerosol-Massenkonzentration oberhalb jeder Auffangschale bestimmt sowie durch Messung der Konzentration unter Berücksich-15 tigung der Lage oberhalb einer der sechs Auffangschalen. Die Aerosolkonzentration als Funktion der Zeit wurde für jede der sechs Auffangschalen graphisch dargestellt und mit einem idealen Sollwert verglichen. Um gleiche Werte wie bestehende Kammern gleicher Grösse zu erreichen, müsste die 20 Aerosolkonzentration in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage bis zu 10% betragen, und bei einem zehnmaligen Luftwechsel pro Stunde ergibt sich für die Konzentration als Funktion der Zeit praktisch eine Exponentialkurve mit einer periodischen Halbzeit Konzentrationsaufbau/Leerung von 25 etwa 6 Minuten.

Ein Uranin-Aerosol mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,9 um und einer geometrischen Standardabweichung von 2 wurde für sämtliche Versuche verwendet. Es wurden drei Versuche gefahren mit Filterpapier aus Sonden, 30 die im Mittelbereich oberhalb jeder der sechs Schalen ange-.ordnet waren. Die Sechs Filterpapierproben waren gleichzeitig einer Aerosolkonzentration von etwa 2 jig/I entnommen worden. Die Standardabweichung betrug für jeden Satz der sechs Proben 0,14-0,06 und 0,06 jj.g/1 entsprechend 35 6,3-3,0 und 3,1% der mittleren Konzentration. Vier Filterpapierproben wurden paarweise im Abstand von 28 cm vom Ende des Gestellfachs Nr. 3 angeordnet, wobei eine Standardabweichung von 0,05 ng/1 oder 2,6% von der mittleren Konzentration festgestellt wurde. Gleichzeitig wurden vier 40 Filterpapierproben oberhalb der Auffangschalen 11,13 und 15 entnommen, wobei die Proben oberhalb der Schalen und etwa 28 cm vom vorderen Ende der Schale entfernt waren. Die Standardabweichung von der mittleren Konzentration betrug 0,04 p.g/1 oder 3,3%. Die Halbzeiten für Konzentra-45 tionsaufbau/Leerung lagen für die Gestellfächer 1 bis 21 zwischen 5 und 6,5 Minuten, wobei sich für die untersten vier Gestellfächer Verzögerungen von 1 bis 2 Minuten ergaben. Die Versuchskammer mit massiven Auffangschalen arbeitete gleich gut oder besser als eine gleich grosse Versuchskammer so ohne Auffangschalen.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden. So kann das obere Übergangsteil beispielsweise eine einfache waagrechte Platte sein. Der Abstand zwischen den Auffangschalen und den 55 vertikalen Wänden müsste dann grösser gewählt werden, als dies im Ausführungsbeispiel angegeben wurde. Die Luftströmung könnte auch von unten nach oben erfolgen. In diesem Falle würden die Umlenkorgane an den untersten Auffangschalen weggelassen. Auffangschalen mit Umlenkor-60 ganen würden oberhalb der obersten Käfige angebracht werden, um die Luftströmung auf die Käfige zu lenken.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

643984 PATENTANSPRÜCHE

1. Behandlungskammer zur Behandlung von Tieren, Pflanzen oder Materialien mittels Luft, der andere Gase oder Aerosole beigemischt sind, mit gasdichten, praktisch vertikalen Seitenwänden (1) sowie einer oberen (3) und einer unteren (5) Abschlusswand, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Abschlusswände eine Gaseinlassöffnung (7) und die andere Abschlusswand eine Gasauslassöffnung (35) aufweist, dass im Bereich der Gaseinlassöffnung (7) ein Gasumlenkorgan (9) so angeordnet ist, dass es das einströmende Gas gegen die praktisch vertikalen Seitenwände (1) lenkt, dass ferner innerhalb der Behandlungskammer eine Anzahl praktisch waagrechter Auffangschalen (11,13,15,17,19, 21) angeordnet sind, welche, mit Ausnahme der von der Einlassöffnung (7) am weitesten entfernten, von den vertikalen Seitenwänden im Abstand angeordnet sind, um eine Gasströmung längs der Seitenwände (1) zur ausreichenden Begasung der jeweils unteren Auffangschale zu erzielen, wobei der Abstand einen Bruchteil der waagrechten Abmessung der Auffangschalen ausmacht, dass Umlenkorgane (23, 25, 27,29, 31, 33) vorgesehen sind, welche so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie eine Gasströmung zwischen den vertikalen Seitenwänden (1) und der am weitesten von der Einlassöffnung (7) entfernten Auffangschale (15,21) praktisch verhindern, und dass oberhalb mindestens eines Teiles der Auffangschalen offene Korbelemente (47) angeordnet sind.

2. Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einander gegenüberliegende Auffangschalen (11,17; 13,19; 15, 21) paarweise in vertikaler Richtung gegeneinander versetzt sind.

3. Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangschalen in zwei vertikalen Gruppen (11,13,15; 17,19,21) angeordnet sind und jede Auffangschale von der benachbarten Auffangschale der anderen Gruppe im waagrechten und senkrechten Abstand angeordnet ist.

4. Behandlungskammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnung (7) über derjenigen Gruppe von Auffangschalen (17,19,21) liegt, deren Abstand von der Gaseinlassöffnung (7) grösser ist als bei der Nachbargruppe (11,13,15,23).

5. Behandlungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnung (7) im Oberteil derselben angeordnet ist.

6. Behandlungskammer nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnung (7) oberhalb derjenigen Gruppe von Auffangschalen (17,19,21) angeordnet ist, in welcher die Auffangschalen niedriger liegen als in der Nachbargruppe.

7. Behandlungskammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Abschlusswand (3) als Gasführungsteil gestaltet ist, das die Form einer unregelmässigen Pyramide hat, deren Scheitel oberhalb derjenigen Gruppe von Auffangschalen (17,19, 21) liegt, welche tiefer angeordnet sind als diejenigen der Nachbargruppe, wobei die Gaseinlassöffnung (7) und das Gasumlenkorgan (9) im Bereich des genannten Scheitels angeordnet sind (Fig. 4a).

8. Behandlungskammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Abschlusswand (5) als Gasführungsteil gestaltet ist, das die Form einer umgekehrten Pyramide hat, wobei am Scheitel der Pyramide eine Flüssigkeits-Auslassöffnung (61) und oberhalb des Scheitels die Gasauslassöffnung (35) angeordnet sind.

9. Behandlungskammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der untersten Auffangschale jeder Auffangschalengruppe und jeder der vertikalen Seitenwände (1) Umlenkelemente (23,25,27, 29, 31,33) angeordnet sind.

10. Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Auffang-

s schalen und den vertikalen Seitenwänden zwischen V20 und 1/s der kleinsten waagrechten Abmessung der Auffangschalen liegen.

11. Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korbelemente Tierkäfige (47) sind.

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