CN106385017A - 一种电路保护装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电路保护装置及系统，包括：阈值电路、比较电路和控制电路；其中，所述比较电路分别与所述阈值电路、所述控制电路和外部电涌保护器相连；所述阈值电路，用于向所述比较电路输出阈值电流；所述比较电路，用于获取所述外部电涌保护器的工频电流，并接收所述阈值电流，根据所述阈值电流，判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路发送脱扣信号；所述控制电路，用于在接收到所述比较电路发送的所述脱扣信号时，断开所述外部电涌保护器的电源；本发明能有效防止火灾事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电路保护装置及系统。
背景技术
在电子设备中，为了防止雷击或电涌冲击，一般需要在火线与零线之间连接电涌保护器(Surge protection Device，SPD)进行保护，通过SPD中的限流元件，限制正常工作的电流通过SPD，允许雷电流和电涌瞬时过电流通过，并将该雷电流和电涌瞬时过电流经地线连至大地，从而防止电子设备遭受损坏。
随着SPD保护动作的次数增加，限流元件逐渐劣化，甚至可能在保护过程中损坏，从而使SPD失去保护作用，使正常的工作电流、雷电流和电涌瞬时过电流均能通过SPD，当通过SPD的电流值较大时，SPD容易引起火灾事故。
发明内容
本发明实施例提供了一种电路保护装置及系统，能有效防止火灾事故的发生。
第一方面，本发明实施例提供了一种电路保护装置，包括：阈值电路、比较电路和控制电路；其中，
所述比较电路分别与所述阈值电路、所述控制电路和外部电涌保护器相连；
所述阈值电路，用于向所述比较电路输出阈值电流；
所述比较电路用于获取所述外部电涌保护器的工频电流，并接收所述阈值电流，根据所述阈值电流，判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路发送脱扣信号；
所述控制电路，用于在接收到所述比较电路发送的所述脱扣信号时，断开所述外部电涌保护器的电源。
优选地，
该电路保护装置进一步包括：报警电路；其中，
所述报警电路与所述比较电路相连；
所述比较电路，进一步用于当判断出所述工频电流不安全时，向所述报警电路发送报警信号；
所述报警电路，用于在接收到所述比较电路发送的所述报警信号时，进行报警。
优选地，
当所述脱扣信号和所述报警信号为电压信号时；
所述报警电路与所述控制电路并联。
优选地，
当所述脱扣信号和所述报警信号为电流信号时；
所述报警电路与所述控制电路串联。
优选地，
所述阈值电路包括滑动电阻和电源；
所述滑动电阻的一个接线柱与所述比较电路的相连，所述滑动电阻的滑片与所述电源相连；
其中，所述滑片的位置由所述阈值电流确定。
优选地，
所述控制电路包括继电器，所述继电器包括电磁线圈、衔铁和触点，所述电磁线圈与所述比较电路相连；其中，
所述比较电路，用于当判断出所述工频电流不安全时，向所述继电器的电磁线圈输出所述脱扣信号；
所述继电器的所述电磁线圈接收到所述脱扣信号时，控制所述衔铁与所述触点分离，以使所述外部电涌保护器的电源断开。
优选地，
所述比较电路，包括互感器和比较器；其中，
所述互感器的一次侧与所述外部电涌保护器相连，所述互感器的二次侧与所述比较器的正向输入端相连；
所述比较器的信号输出端与所述控制电路相连；
所述比较器的反向输入端与所述阈值电路相连；
所述互感器，用于通过所述一次侧接收所述工频电流，从所述二次侧输出互感电流至所述比较器的正向输入端；
所述比较器，用于比较所述互感电流和所述阈值电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，通过所述信号输出端向所述控制电路发送所述脱扣信号。
优选地，
所述互感器，包括：第一绕组和第二绕组；其中，
所述第一绕组的线圈匝数小于所述第二绕组的线圈匝数；
所述第一绕组为所述一次侧，所述第二绕组为所述二次侧；
所述互感电流，满足以下计算公式：
其中，I1用于表征所述外部电涌保护器的工频电流，I2用于表征所述互感电流，n1用于表征所述第一绕组的线圈匝数，n2用于表征所述第二绕组的线圈匝数。
优选地，所述电源与所述比较电路相连，进一步用于为所述比较电路供电。
第二方面，本发明实施例提供了一种电路保护系统，包括：所述电路保护装置和电涌保护器；其中，
所述电涌保护器与所述电路保护装置相连。
本发明实施例提供了一种电路保护装置及系统，通过将比较电路分别与阈值电路、控制电路和电涌保护器连接起来，所述阈值电路向所述比较电路输出阈值电流，所述比较电路获取外部电涌保护器的工频电流，并根据所述阈值电流判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路发送脱扣信号，所述控制电路根据所述脱扣信号，断开所述电涌保护器的电源；由于在电涌保护器的工频电流不安全时，及时断开了电涌保护器的电源，从而避免了电涌保护器因电流过大引起的火灾事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种电路保护装置结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种电路保护系统的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例提供的一种电路保护装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一个实施例提供了一种电路保护装置，包括：阈值电路101、比较电路102和控制电路103；其中，
所述比较电路102分别与所述阈值电路101、所述控制电路103和外部电涌保护器相连；
所述阈值电路101，用于向所述比较电路102输出阈值电流；
所述比较电路102，用于获取所述外部电涌保护器的工频电流，并接收所述阈值电流，根据所述阈值电流，判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路103发送脱扣信号；
所述控制电路103，用于在接收到所述比较电路102发送的所述脱扣信号时，断开所述外部电涌保护器的电源。
上述实施例中，通过将比较电路分别与阈值电路、控制电路和电涌保护器连接起来，所述阈值电路向所述比较电路输出阈值电流，所述比较电路获取外部电涌保护器的工频电流，并根据所述阈值电流判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路发送脱扣信号，所述控制电路根据所述脱扣信号，断开所述电涌保护器的电源；由于在电涌保护器的工频电流不安全时，及时断开了电涌保护器的电源，从而避免了电涌保护器因电流过大引起的火灾事故。
当电涌保护器的工频电流不安全时，说明该电涌保护器的限流元件劣化或损坏，应即使更换以保证电涌保护器的正常使用，因此，在本发明的一个实施例中，该电路保护装置进一步包括：报警电路；其中，所述报警电路与所述比较电路相连；
所述比较电路，进一步用于当判断出所述工频电流不安全时，向所述报警电路发送报警信号；
所述报警电路，用于在接收到所述比较电路发送的所述报警信号时，进行报警。
上述实施例中，当比较电路判断出电涌保护器的工频电流不安全时，说明电涌保护器的限流元件出现劣化或损坏，此时比较电路向报警电路发送报警信号，以使报警电路根据此报警信号进行报警，从而提醒工作人员及时检修电涌保护器，更换劣化或损坏的限流元件，以保证电涌保护器的正常工作。
本发明一个实施例中，当所述脱扣信号和所述报警信号为电压信号时；
所述报警电路与所述控制电路并联。
上述实施例中，当比较电路发送的脱扣信号和报警信号为电压信号时，将所述报警电路与所述控制电路并联，从而使所述报警电路和所述控制电路的电压值均与所述比较电路相等，而不会由于电路的分压影响所述电压信号的传输，从而使控制电路和报警电路能更敏捷的接收所述电压信号。
当所述脱扣信号和所述报警信号为电流信号时；
所述报警电路与所述控制电路串联。
上述实施例中，当比较电路发送的脱扣信号和报警信号为电流信号时，将所述报警电路与所述控制电路串联，从而使所述报警电路和所述控制电路的电流值均与所述比较电路相等，而不会由于电路的分流影响所述电流信号的传输，从而使控制电路和报警电路能更敏捷的接收所述电流信号。
实际应用过程，根据应用环境和要求的变化，电涌保护器的工频电流的安全值也会变化，相应的，阈值电路输出的阈值电流也应随之变化，因此，在本发明一个实施例中，所述阈值电路包括滑动电阻和电源；
所述滑动电阻的一个接线柱与所述比较电路的相连，所述滑动电阻的滑片与所述电源相连；
其中，所述滑片的位置由所述阈值电流确定。
上述实施例中，在阈值电路中设置电源和滑动变阻，将滑动变阻和电源相连，并且将滑动变阻的一个接线柱与比较电路相连，电源可向滑动变阻器输出额定电压，而通过改变滑动变阻滑片的位置，可改变滑动变阻的阻值，从而改变阈值电路输出的阈值电流；由此，当该电路保护装置连接的电涌保护器随着使用环境的变化而改变自身工频电流的安全值时，也可随之改变阈值电路输出的阈值电流；例如，当使用环境温度较高时，由于散热困难，电涌保护器内部的温度也会随着增加，此时电涌保护器容易由于温度过高而引起火灾事故，因此，需降低电涌保护器的安全值，相应的，也需随之降低阈值电路输出的阈值电流，通过改变阈值电路上滑动变阻滑片的位置，增加滑动变阻的阻值，即可降低阈值电路输出的阈值电流；通过改变滑动变阻的阻值来改变阈值电路输出的阈值电流，成本低廉且操作简单。
本发明一个实施例中，所述控制电路包括继电器，所述继电器包括电磁线圈、衔铁和触点，所述电磁线圈与所述比较电路相连；其中，
所述比较电路，用于当判断出所述工频电流不安全时，向所述继电器的电磁线圈输出所述脱扣信号；
所述继电器的所述电磁线圈接收到所述脱扣信号时，控制所述衔铁与所述触点分离，以使所述外部电涌保护器的电源断开。
上述实施例中，通过在控制电路中设置继电器，将继电器的电磁线圈与所述比较电路相连，将继电器的衔铁和触点与电涌保护器相连，相当于在电涌保护器与其电源之间增加一个开关，例如，将衔铁和触点与电涌保护器中的断路器相连，当所述比较电路判断出电涌保护器的工频电流不安全时，即向所述继电器的电磁线圈输出脱扣信号，继电器的电磁线圈接收到所述脱扣信号时，根据电磁效应在产生磁场，从而使继电器的衔铁在电磁力作用下与触点分离，从而断开了电涌保护器的电源；由于继电器的应用技术十分成熟，利用继电器控制电涌保护器断开电源，操作简单方便。
电涌保护器的工频电流值较大，若直接将工频电流与阈值电流进行比较，则需将阈值电流也设置得较大，这会导致电路中电流较大，从而增加事故发生几率，为了降低事故发生几率，本发明一个实施例中，所述比较电路，包括互感器和比较器；其中，
所述互感器的一次侧与所述外部电涌保护器相连，所述互感器的二次侧与所述比较器的正向输入端相连；
所述比较器的信号输出端与所述控制电路相连；
所述比较器的反向输入端与所述阈值电路相连；
所述互感器，用于通过所述一次侧接收所述工频电流，从所述二次侧输出互感电流至所述比较器的正向输入端；
所述比较器，用于比较所述互感电流和所述阈值电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，通过所述信号输出端向所述控制电路发送所述脱扣信号。
上述实施例中，通过在比较电路中设置互感器和比较器，通过互感器将电涌保护器的工频电流转化为互感电流，所述互感电流小于所述工频电流，将较小的互感电流输出给比较器，比较器通过正向输入端接收所述互感电流，同时通过反向输入端接收阈值电路输出的阈值电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，比较器通过信号输出端输出脱扣信号；通过用互感器将电涌保护器的工频电流减小后，再用比较器比较减小后的互感电流与阈值电流，由此阈值电流不用设置得过大，使电路中的流动电流较小，从而使电路更安全。
本发明一个实施例中，所述互感器，包括：第一绕组和第二绕组；其中，
所述第一绕组的线圈匝数小于所述第二绕组的线圈匝数；
所述第一绕组为所述一次侧，所述第二绕组为所述二次侧；
所述互感电流，满足以下计算公式：
其中，I1用于表征所述外部电涌保护器的工频电流，I2用于表征所述互感电流，n1用于表征所述第一绕组的线圈匝数，n2用于表征所述第二绕组的线圈匝数。
上述实施例中，由于一次绕组的线圈匝数较少，直接与电涌保护器相连，电涌保护器的工频电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的互感电流；二次绕组的线圈匝数较多，与比较器相连，由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，即I1n1＝I2n2，因此，产生的互感电流满足计算公式由此，可根据实际应用中，电涌保护器的工频电流大小与比较器接收的互感电流大小，选择具有不同线圈匝数比例的互感器，对工频电流进行按需转化，由于互感器产品型号众多，可根据实际需要随意选择，而无需工作人员再进行电路设计，因此互感器的应用使电路设计更简单方便。
本发明一个实施例中，所述电源与所述比较电路相连，进一步用于为所述比较电路供电。
上述实施例中，由于比较器的一个输入端需连接电源，直接将阈值电路中的电源用于为比较电路中的比较器供电，可简化电路，在实际布线过程中可节约空间。
如图2所示，本发明一个实施例提供了一种电路保护系统，包括：所述电路保护装置201和电涌保护器202；其中，
所述电涌保护器202与所述电路保护装置201相连。
上述实施例中，将电涌保护器与电路保护装置连接起来，正常情况下，由电涌保护器保护外部电路，当出现雷电流和电涌瞬时过电流时，电涌保护器将其引致大地，从而保护外部电路不受冲击；当电涌保护器工作多次之后，其中的限流元件可能发生劣化或损坏，从而使电涌保护器的工频电流不安全，在电路保护装置判断出所述电涌保护器的工频电流不安全时，将所述电涌保护器的电源断开，从而防止电涌保护器由于电流过大而引起火灾事故。
报警电路中可以设置报警指示器进行报警，报警指示器可以是发出特定颜色的灯光的报警指示灯，也可以是发出特定频率的声音的报警指示器，甚至有的报警指示器可以既闪烁灯光，也发出声音，下面以报警电路中安装报警指示灯为例，对发明提供的电路保护装置做详细说明，如图3示，本发明一个实施例提供了一种电路保护装置，包括电源301、滑动变阻302、互感器303、比较器304、继电器和报警指示灯306；其中，
电源301分别与所述滑动变阻302的滑片和所述比较器304相连；
滑动变阻302的一个接线柱与所述比较器304的反向输入端3041相连；
互感器303的一次侧与外部电涌保护器相连，所述互感器303的二次侧与所述比较器304的正向输入端3042相连；
所述比较器304的信号输出端3043与所述继电器和所述报警指示灯306相连；
所述电源301，用于给比较器供电；
所述互感器303，用于通过所述一次侧接收外部电涌保护器的工频电流，从所述二次侧输出互感电流至所示比较器304的正向输入端3042；
所述比较器304，用于比较所述互感电流和阈值电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，向所述继电器的电磁线圈3051输出所述脱扣信号，并向所述报警指示灯306输出报警信号；
所述继电器的所述电磁线圈3051接收到所述脱扣信号时，控制所述衔铁(图中未示出)与所述触点(图中未示出)分离，以使所述外部电涌保护器的电源断开。
上述实施例中，通过电源向滑动变阻输出额定电压，输出阈值电流给比较器的反向输入端；电涌保护器较大的工频电流通过互感器转化为较小互感电流后，输出给比较器的正向输入端，比较器比较所述阈值电流和所述互感电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，说明电涌保护器的工频电流不安全，此时比较器通过信号输出端向继电器发送脱扣信号，继电器的电磁线圈接收到所述脱扣信号时，控制继电器的衔铁和触点分离，以使电涌保护器的电源断开，从而避免了电涌保护器由于电流过大而引起火灾事故，同时向报警指示灯输出报警信号，使报警指示灯报警，以提醒工作人员即使检修电涌保护器，更换劣化或损坏的限流元件，保障电涌保护器的正常使用。
本发明各个实施例至少具有如下有益效果：
1、本发明实施例中，通过将比较电路分别与阈值电路、控制电路和电涌保护器连接起来，所述阈值电路向所述比较电路输出阈值电流，所述比较电路获取外部电涌保护器的工频电流，并根据所述阈值电流判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路发送脱扣信号，所述控制电路根据所述脱扣信号，断开所述电涌保护器的电源；由于在电涌保护器的工频电流不安全时，及时断开了电涌保护器的电源，从而避免了电涌保护器因电流过大引起的火灾事故。
2、本发明实施例中，比较电路判断出电涌保护器的工频电流不安全时，比较电路向报警电路发送报警信号，以使报警电路根据此报警信号进行报警，从而提醒工作人员及时检修电涌保护器，更换劣化或损坏的限流元件，以保证电涌保护器的正常工作。
3、本发明实施例中，比较电路发送的脱扣信号和报警信号为电压信号时，将所述报警电路与所述控制电路并联；比较电路发送的脱扣信号和报警信号为电流信号时，将所述报警电路与所述控制电路串联，使控制电路和报警电路能更敏捷的接收脱扣信号和报警信号。
4、本发明实施例中，在阈值电路中设置电源和滑动变阻，将滑动变阻和电源相连，并且将滑动变阻的一个接线柱与比较电路相连，电源可向滑动变阻器输出额定电压，而通过改变滑动变阻滑片的位置，可改变滑动变阻的阻值，从而改变阈值电路输出的阈值电流；通过改变滑动变阻的阻值来改变阈值电路输出的阈值电流，成本低廉且操作简单。
5、本发明实施例中，通过在控制电路中设置继电器，将继电器的电磁线圈与所述比较电路相连，将继电器的衔铁和触点与电涌保护器相连，当所述比较电路判断出电涌保护器的工频电流不安全时，即向所述继电器的电磁线圈输出脱扣信号，继电器的电磁线圈接收到所述脱扣信号时，根据电磁效应在产生磁场，从而使继电器的衔铁在电磁力作用下与触点分离，从而断开了电涌保护器的电源，操作简单方便。
6、本发明实施例中，通过在比较电路中设置互感器和比较器，通过互感器将电涌保护器的工频电流转化为互感电流，所述互感电流小于所述工频电流，将较小的互感电流输出给比较器，比较器通过正向输入端接收所述互感电流，同时通过反向输入端接收阈值电路输出的阈值电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，比较器通过信号输出端输出脱扣信号；通过用互感器将电涌保护器的工频电流减小后，再用比较器比较减小后的互感电流与阈值电流，由此阈值电流不用设置得过大，使电路中的流动电流较小，从而使电路更安全。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电路保护装置，其特征在于，包括：阈值电路、比较电路和控制电路；其中，
所述比较电路分别与所述阈值电路、所述控制电路和外部电涌保护器相连；
所述阈值电路，用于向所述比较电路输出阈值电流；
所述比较电路，用于获取所述外部电涌保护器的工频电流，并接收所述阈值电流，根据所述阈值电流，判断所述工频电流是否安全，当判断出所述工频电流不安全时，向所述控制电路发送脱扣信号；
所述控制电路，用于在接收到所述比较电路发送的所述脱扣信号时，断开所述外部电涌保护器的电源。
2.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，进一步包括：报警电路；其中，
所述报警电路与所述比较电路相连；
所述比较电路，进一步用于当判断出所述工频电流不安全时，向所述报警电路发送报警信号；
所述报警电路，用于在接收到所述比较电路发送的所述报警信号时，进行报警。
3.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，当所述脱扣信号和所述报警信号为电压信号时；
所述报警电路与所述控制电路并联。
4.根据权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，
当所述脱扣信号和所述报警信号为电流信号时；
所述报警电路与所述控制电路串联。
5.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，
所述阈值电路包括滑动电阻和电源；
所述滑动电阻的一个接线柱与所述比较电路的相连，所述滑动电阻的滑片与所述电源相连；
其中，所述滑片的位置由所述阈值电流确定。
6.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，
所述控制电路包括继电器，所述继电器包括电磁线圈、衔铁和触点，所述电磁线圈与所述比较电路相连；其中，
所述比较电路，用于当判断出所述工频电流不安全时，向所述继电器的电磁线圈输出所述脱扣信号；
所述继电器的所述电磁线圈接收到所述脱扣信号时，控制所述衔铁与所述触点分离，以使所述外部电涌保护器的电源断开。
7.根据权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述比较电路，包括互感器和比较器；其中，
所述互感器的一次侧与所述外部电涌保护器相连，所述互感器的二次侧与所述比较器的正向输入端相连；
所述比较器的信号输出端与所述控制电路相连；
所述比较器的反向输入端与所述阈值电路相连；
所述互感器，用于通过所述一次侧接收所述工频电流，从所述二次侧输出互感电流至所述比较器的正向输入端；
所述比较器，用于比较所述互感电流和所述阈值电流，当所述互感电流大于所述阈值电流时，通过所述信号输出端向所述控制电路发送所述脱扣信号。
8.根据权利要求7所述的电路保护装置，其特征在于，所述互感器，包括：第一绕组和第二绕组；其中，
所述第一绕组的线圈匝数小于所述第二绕组的线圈匝数；
所述第一绕组为所述一次侧，所述第二绕组为所述二次侧；
所述互感电流，满足以下计算公式：
其中，I1用于表征所述外部电涌保护器的工频电流，I2用于表征所述互感电流，n1用于表征所述第一绕组的线圈匝数，n2用于表征所述第二绕组的线圈匝数。
9.根据权利要求5所述的电路保护装置，其特征在于，所述电源与所述比较电路相连，进一步用于为所述比较电路供电。
10.一种电路保护系统，其特征在于，包括：如上述权利要求1-9任一所述的电路保护装置和电涌保护器；其中，
所述电涌保护器与所述电路保护装置相连。
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