CN110481537B - 一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统，属于汽车技术领域。它解决了现有的电机零位角标定成本高的问题。本混合动力汽车的电机零位角自学习的方法包括如下步骤：控制点火开关进入ON挡；连接诊断设备；整车控制器与诊断设备建立通讯连接，并控制车辆进入维修模式；诊断设备判断车辆进入维修模式成功后，发出相应操作指令提醒，包括进行踩刹车操作，控制点火开关进入START挡的操作，控制与电机机械连接的离合器进行吸合的操作，从而使电机通过离合器由发动机拖动着以恒定的预设转速进行空转；空转预设时间值后，电机控制器与诊断设备建立通讯连接，电机控制器控制电机进行零位角自学习。本发明降低了电机零位角标定的成本。

Description

一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统。

背景技术

作为混合动力汽车的核心零部件，电机与电机控制器的性能决定了整车的性能好坏。电机转子对于定子的相对位置是电机控制器计算电机转速时所用的一个非常重要的信号。如果检测到的位置信号存在问题，计算得出的电机扭矩和转速就不准确，这将导致电机无法被很好地控制，并且容易出现电机三相过流。

目前标定电机零位角的方法主要有两种：

方法一：申请号为CN201810457346.2的一种混合动力汽车的旋变自学习系统及方法，所述系统包括:整车控制器以及分别与所述整车控制器通过CAN总线的电机装置、发动机装置；以及与所述电机装置机械连接的离合器，所述整车控制器还与点火锁连接，当所述点火锁点火后，所述整车控制器启动所述发动机装置，控制所述离合器吸合，向所述电机装置发送自学习标志，以使所述电机装置进行旋变自学习。

方法二：当电机生产完成后，在最后一道工序中，都需要进行旋转变压器零位角的标定，即电机运行到一定转速时，测量此时控制器的输入电流是否在一个特定的范围内。如果在这个范围内，则说明了测试的零位角初始位置正确；如不在这一范围，则需要调整。由于每台电机对应不同的零位角，因此零位角相关数据需要与电机一一对应，并在整车总装下线时写入控制器中。

虽然以上两种方法都能实现零位角标定，但是方法一在车辆点火锁每次点火时都要进行旋变自学习一次，增加了不必要的自学习操作，影响车辆的使用性能,而且每辆车中的整车控制器中都需要加载电机零位角自学习应用数据，成本较高；方法二的电机零位角标定是电机装配后在台架上进行的，而后再将电机装配到动力总成上，还需要将数据写入控制器时保证零位角数据与电机的匹配性，浪费时间、设备和人力。一旦电机故障损坏，更换后还需重新上台架重新标定。综上两种方法均存在电机零位角标定不够便利且成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统，该混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统所要解决的技术问题是：如何降低电机零位角标定的成本。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法包括如下步骤：

控制点火开关进入ON挡；

连接用于实现电机零位角自学习操作的诊断设备；

整车控制器与诊断设备建立通讯连接，整车控制器控制车辆进入维修模式；

诊断设备判断车辆进入维修模式成功后，发出相应操作指令提醒，包括进行踩刹车操作，控制点火开关进入START挡的操作，控制与电机机械连接的离合器进行吸合的操作，从而使电机通过离合器由发动机拖动着以恒定的预设转速进行空转；

空转预设时间值后，电机控制器与诊断设备建立通讯连接，电机控制器控制电机进行零位角自学习。

本混合动力汽车的电机零位角自学习的方法的工作原理为：在点火开关进入ON挡时，全车电气设备得电进入工作状态；连接诊断设备，使整车控制器与诊断设备建立通讯连接，整车控制器控制车辆进入维修模式，诊断设备在判断车辆进入维修模式成功时，发出踩刹车和启动点火开关的提醒指令，控制点火开关进入START挡，发动机启动运转，从而使与电机机械连接的离合器吸合，并使电机通过离合器由发动机拖动着以恒定的预设转速进行空转，电机以恒定的预设转速进行空转预设时间，这样的操作，能够保证电机转动的稳定性，提高电机零位角自学习的成功率；在电机空转预设时间后，电机控制器与诊断设备建立通讯连接，电机控制器控制电机进行电机零位角自学习。在本方法中，通过接入诊断设备来实现电机的零位角自学习，无需在每辆车的整车控制器内加载电机零位角自学习的应用数据，降低了整车控制器的成本，不同车辆通过连接诊断设备即可完成电机零位角自学习的操作，有效降低了电机零位角自学习的成本，而且本方法既可在车辆整车出厂下线时进行全自动化电机零位角自学习，也可以在检测维修时进行电机零位角自学习，提高电机零位角标定的便利性并能有效降低成本。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，所述发动机、离合器、整车控制器、电机控制器和诊断设备均通过CAN总线建立通讯连接。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，点火开关进入ON挡后，整车控制器进入默认诊断会话模式；整车控制器进入扩展诊断会话模式。其中，默认诊断会话模式包括打开与诊断设备通讯的控制命令，扩展诊断会话模式包括打开整车控制器的控制命令，如控制离合器吸合，发动机转速等，通过这一步操作，能够提高电机零位角自学习的成功率。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，整车控制器与诊断设备建立通讯连接前，还包括：

诊断设备发送秘钥给整车控制器；

整车控制器接收后进行配对，配对成功后，整车控制器与诊断设备完成安全认证。整车控制器与诊断设备进行安全认证，可保证整车控制器与诊断设备通讯的准确性和安全性。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，还包括以下步骤：电机控制器进入默认诊断会话模式；电机控制器进入扩展诊断会话模式。其中，默认诊断会话模式包括打开与诊断设备通讯的控制命令，扩展诊断会话模式包括电机进行零位角自学习的操作指令。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，电机控制器与诊断设备建立通讯连接前，还包括：

诊断设备发送秘钥给电机控制器；

电机控制器接收后进行配对，配对成功后，电机控制器与诊断设备完成安全认证。电机控制器与诊断设备进行安全认证，在该步，诊断设备发送的秘钥可以与发给整车控制器的相同也可以不同，这一步的操作可提高电机控制器与诊断设备通讯的准确性和安全性。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，电机进行零位角自学习后，诊断设备查询电机零位角自学习是否完成，在完成时存储电机零位角标定值；否则，继续进行电机零位角自学习。电机零位角自学习完成后，电机控制器会输出一个完成的信号，诊断设备通过检测该信号来判断自学习是否完成，并对此时的电机零位角标定值进行存储。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，在电机零位角自学习完成后，诊断设备查询电机零位角自学习是否成功，在成功时清除故障码；否则，诊断设备发出进入维修模式失败的提示。通过对上一步存储的电机零位角标定值进行判断，在电机零位角标定值在规定的范围值内时判断零位角自学习成功，则清除故障码，故障码为上一次电机零位角自学习失败存储的。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法中，还包括：诊断设备查询是否有电机初始角度自学习失败的故障码，如果否，退出维修模式，结束电机零位角自学习；否则，重新上电，重新进行电机零位角自学习。该步骤可提高电机零位角自学习的成功率。

一种混合动力汽车的电机零位角自学习的系统，包括整车控制器、电机控制器、发动机、与整车控制器电连接的点火开关、与电机控制器电连接的电机以及机械连接在发动机和电机之间的离合器；所述系统还包括诊断设备和CAN总线，所述发动机、点火开关、诊断设备、整车控制器和电机控制器均通过CAN总线进行通讯连接，在点火开关处于ON挡时，整车控制器、电机控制器分别与诊断设备进行通讯，整车控制器根据诊断设备的提示，进行踩刹车并控制点火开关进入START挡，使发动机启动，离合器吸合，电机通过离合器被发动机拖动着以恒定的预设转速空转稳定运行预设时间值时，诊断设备通过CAN总线向电机控制器发送电机零位角自学习指令，电机控制器开始电机零位角自学习，进而把学习到的电机零位角标定值存储到电机控制器中。

本混合动力汽车的电机零位角自学习的系统的工作原理：在点火开关处于ON挡时，全车电气设备得电进入工作状态，此时整车控制器、电机控制器通过CAN总线与诊断设备建立通讯连接，整车控制器控制车辆进入维修模式，并由诊断设备发出的提示指令，控制点火开关进入START挡，发动机启动运转；从而使离合器吸合，使电机通过离合器由发动机拖动着以恒定的预设转速进行空转预设时间值，这样的操作，能够保证电机转动的稳定性，提高电机零位角自学习的成功率；在电机空转预设时间值后，诊断设备发送电机零位角自学习指令给电机控制器，电机控制器接收到指令后控制电机进行电机零位角自学习。在本装置中，通过内部存储电机零位角自学习操作数据的诊断设备来实现电机的零位角自学习，无需在每辆车的整车控制器内加载电机零位角自学习的应用数据，降低了整车控制器的成本，不同车辆通过连接诊断设备即可完成电机零位角自学习的操作，有效降低了电机零位角自学习的成本，而且本方法既可在车辆整车出厂下线时进行全自动化电机零位角自学习，也可以在检测维修时进行电机零位角自学习，提高电机零位角标定的便利性并能有效降低成本。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的系统中，整车控制器通过秘钥传输的方式与诊断设备进行安全认证后建立通讯连接；电机控制器通过秘钥传输的方式与诊断设备进行安全认证后建立通讯连接。通过秘钥进行安全认证后建立通讯，可提高安全性。

在上述的混合动力汽车的电机零位角自学习的系统中，诊断设备在电机进入零位角自学习后，对电机零位角自学习完成情况和成功情况进行查询，并根据查询结果发出进入维修模式失败的提示或者在成功完成时退出维修模式的操作。通过诊断设备的应用，使操作更加直观方便，并能有效节省成本。

与现有技术相比，本混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统具有以下优点：

1、本发明通过诊断设备与整车控制器和电机控制器共同对电机零位角进行自学习，通过本发明的方式即可在车辆整车出厂下线时进行全自动化电机零位角自学习，也可以再检修维修时进行电机零位角自学习，电机零位角自学习更加方便，且成本低。

2、本发明在发动机通过离合器拖动电机以恒定预设转速稳定空转预设时间值时才进行电机零位角自学习，这样的操作，使电机在有稳定的转速后再进行自学习，可提高电机零位角自学习的成功率，提高电机零位角标定的效率。

附图说明

图1是本发明的控制流程图。

图2是本发明的控制结构图。

图中，1、整车控制器；2、电机控制器；3、发动机；4、电机；5、离合器；6、诊断设备；7、CAN总线；8、点火开关。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本混合动力汽车的电机零位角自学习的方法包括如下步骤：控制点火开关8进入ON挡；连接用于实现电机零位角自学习操作的诊断设备6；整车控制器1与诊断设备6建立通讯连接，整车控制器1控制车辆进入维修模式；诊断设备6判断车辆进入维修模式成功后，发出相应操作指令提醒，包括进行踩刹车操作，控制点火开关8进入START挡的操作，控制与电机4机械连接的离合器5进行吸合的操作，从而使电机4通过离合器5由发动机3拖动着以恒定的预设转速进行空转；空转预设时间值后，电机控制器2与诊断设备6建立通讯连接，电机控制器2控制电机4进行零位角自学习。

作为优选方案，发动机3、离合器5、整车控制器1、电机控制器2和诊断设备6均通过CAN总线7建立通讯连接。三者之间的通讯采用的是基于CAN总线7UDS协议。其中，发动机3包括发动机控制器；离合器5包括变速箱控制器。

作为优选方案，点火开关8进入ON挡后，整车控制器1进入默认诊断会话模式；整车控制器1进入扩展诊断会话模式。其中，默认诊断会话模式包括打开与诊断设备6通讯的控制命令，扩展诊断会话模式包括打开整车控制器1的控制命令，如控制离合器5吸合，发动机3转速等，通过这一步操作，能够提高电机零位角自学习的成功率。

作为优选方案，整车控制器1与诊断设备6建立通讯连接前，还包括：

诊断设备6发送秘钥给整车控制器1；

整车控制器1接收后进行配对，配对成功后，整车控制器1与诊断设备6完成安全认证。整车控制器1与诊断设备6进行安全认证，可保证整车控制器1与诊断设备6通讯的准确性和安全性。

作为优选方案，还包括以下步骤：电机控制器2进入默认诊断会话模式；电机控制器2进入扩展诊断会话模式。其中，默认诊断会话模式包括打开与诊断设备6通讯的控制命令，扩展诊断会话模式包括电机4进行零位角自学习的操作指令。

作为优选方案，电机控制器2与诊断设备6建立通讯连接前，还包括：

诊断设备6发送秘钥给电机控制器2；

电机控制器2接收后进行配对，配对成功后，电机控制器2与诊断设备6完成安全认证。电机控制器2与诊断设备6进行安全认证，在该步，诊断设备6发送的秘钥可以与发给整车控制器1的相同也可以不同，这一步的操作可提高电机控制器2与诊断设备6通讯的准确性和安全性。

作为优选方案，电机4进行零位角自学习后，诊断设备6查询电机零位角自学习是否完成，在完成时存储电机零位角标定值；否则，继续进行电机零位角自学习。电机零位角自学习完成后，电机控制器2会输出一个完成的信号，诊断设备6通过检测该信号来判断自学习是否完成，并对此时的电机零位角标定值进行存储。

作为优选方案，在电机零位角自学习完成后，诊断设备6查询电机零位角自学习是否成功，在成功时清除故障码；否则，诊断设备6发出进入维修模式失败的提示。通过对上一步存储的电机零位角标定值进行判断，在电机零位角标定值在规定的范围值内时判断零位角自学习成功，则清除故障码，故障码为上一次电机零位角自学习失败存储的。

作为优选方案，本方法还包括：诊断设备6查询是否有电机初始角度自学习失败的故障码，如果否，退出维修模式，结束电机零位角自学习；否则，重新上电，重新进行电机零位角自学习。该步骤可提高电机零位角自学习的成功率。

如图2所示，本混合动力汽车的电机零位角自学习的系统包括诊断设备6、CAN总线7、整车控制器1、电机控制器2、发动机3、与整车控制器1电连接的点火开关8、与电机控制器2电连接的电机4以及机械连接在发动机3和电机4之间的离合器5；发动机3、点火开关8、诊断设备6、整车控制器1和电机控制器2均通过CAN总线7进行通讯连接，在点火开关8处于ON挡时，整车控制器1、电机控制器2分别与诊断设备6进行通讯，整车控制器1根据诊断设备6的提示，进行踩刹车并控制点火开关8进入START挡，使发动机3启动，离合器5吸合，电机4通过离合器5被发动机3拖动着以恒定的预设转速空转稳定运行预设时间值时，诊断设备6通过CAN总线7向电机控制器2发送电机零位角自学习指令，电机控制器2开始电机零位角自学习，进而把学习到的电机零位角标定值存储到电机控制器2中。

作为优选方案，整车控制器1通过秘钥传输的方式与诊断设备6进行安全认证后建立通讯连接；电机控制器2通过秘钥传输的方式与诊断设备6进行安全认证后建立通讯连接。

作为优选方案，诊断设备6在电机4进入零位角自学习后，对电机零位角自学习完成情况和成功情况进行查询，并根据查询结果发出进入维修模式失败的提示或者在成功完成时退出维修模式的操作。通过诊断设备6的应用，使操作更加直观方便，并能有效节省成本。

作为优选方案，诊断设备6可以为集成有本电机零位角自学习应用数据的诊断仪、电检设备和CANOE等。

作为优选方案，电机控制器2通过三相线束与电机4进行通讯连接。

本混合动力汽车的电机零位角自学习的方法及系统的最优实施方式的工作原理为：车辆上电，控制点火开关8进入ON挡，全车电气设备得电进入工作状态；连接诊断设备6，使整车控制器1与诊断设备6建立通讯连接；上述两步的操作可进行前后调整；整车控制器1进入默认诊断会话模式，进入扩展诊断会话模式，通过这两步打开整车控制器1相应地会话控制命令，整车控制器1与诊断设备6进行安全认证，通过诊断设备6发送秘钥给整车控制器1，整车控制器1进行配对，在配对成功时，则表示整车控制器1与诊断设备6完成安全认证，提高了两者通讯的安全性；安全认证后，整车控制器1使车辆进入维修模式；

诊断设备6检测车辆进入维修模式是否成功，在判断车辆进入维修模式成功时，诊断设备6发出“已进入维修模式，请踩刹车并点火启动”的提示，操作者根据提示进行操作，踩刹车并控制点火开关8进入START挡，发动机3启动运转；在判断车辆进入维修模式不成功时，诊断设备6提示“电机零位角自学习失败”；

与电机4机械连接的离合器5由CAN总线7上获得发动机3启动信号后，离合器5吸合，其中，离合器5是包括了变速箱控制器，是由变速箱控制器与CAN总线7建立通讯；由变速箱控制器控制离合器5吸合或打开，发动机3通过离合器5拖动电机4以恒定的预设转速进行空转，其预设转速可设定为850-950转/秒，优选为，900转/秒；等待500ms，即在电机4空转500ms后，电机控制器2进入默认诊断会话模式，进入扩展诊断会话模式，使电机控制器2打开相应地会话控制命令，电机控制器2与诊断设备6进行安全认证，其安全认证与整车控制器1的认证方式相同，通过诊断设备6发送秘钥给电机控制器2或者通过电机控制器2发送秘钥给诊断设备6，其中秘钥可以与整车控制器1与诊断设备6进行安全认证的秘钥相同，也可以不同，通过这样的方式，提高安全性；在完成安全认证后，诊断设备6通过基于CAN总线7的UDS协议向电机控制器2发送电机零位角自学习指令，电机控制器2开始电机零位角自学习，自学习操作为：假设设定合理的电机4角度条件下，电机控制器2的母线电压波动范围为[ab]，先预设定电动旋变值同时检测母线电流小于a时，将电动旋变值增加一定值；检测母线电流大于b时，将电动旋变值减小一定值；检测母线电流在[a b]时，电机控制器2结束自学习，并存储当前电动旋变值。

诊断设备6与电机控制器2进行通讯，查询电机零位角自学习是否完成，在完成时，查询电机零位角自学习是否成功，否则，继续进行电机零位角自学习；在电机零位角自学习成功时，诊断设备6存储当前电机4旋变值作为标定值，并清除上一步操作时记录的故障码；诊断设备6查询是否有“电机零位角自学习失败”的故障码，若有，诊断设备6提示“电机零位角自学习失败”，若没有，退出维修模式，结束电机零位角自学习，并把学习到的电机4零位角存储到电机控制器2中，使电机4能够正常、安全且平稳地运行。通过本方法及系统使电机零位角自学习既可在车辆整车出厂下线时进行全自动化电机零位角自学习，也可以在检测维修时进行电机零位角自学习，提高电机零位角标定的便利性并无需每辆车都配置电机零位角自学习应用数据，有效降低了成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

控制点火开关(8)进入ON挡；

连接用于实现电机零位角自学习操作的诊断设备(6)；

整车控制器(1)与诊断设备(6)建立通讯连接，整车控制器(1)控制车辆进入维修模式；

诊断设备(6)判断车辆进入维修模式成功后，发出相应操作指令提醒，包括进行踩刹车操作，控制点火开关(8)进入START挡的操作，控制与电机(4)机械连接的离合器(5)进行吸合的操作，从而使电机(4)通过离合器(5)由发动机(3)拖动着以恒定的预设转速进行空转；

空转预设时间值后，电机控制器(2)与诊断设备(6)建立通讯连接，电机控制器(2)控制电机(4)进行零位角自学习。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，整车控制器(1)与诊断设备(6)建立通讯连接前，还包括：

诊断设备(6)发送秘钥给整车控制器(1)；

整车控制器(1)接收后进行配对，配对成功后，整车控制器(1)与诊断设备(6)完成安全认证。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，还包括以下步骤：点火开关(8)进入ON挡后，整车控制器(1)进入默认诊断会话模式，包括打开与诊断设备(6)通讯的控制命令，进入扩展诊断会话模式，包括打开整车控制器(1)的控制命令；电机控制器(2)进入默认诊断会话模式，包括打开与诊断设备(6)通讯的控制命令，进入扩展诊断会话模式，包括电机(4)进行零位角自学习的操作指令。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，电机控制器(2)与诊断设备(6)建立通讯连接前，还包括：

诊断设备(6)发送秘钥给电机控制器(2)；

电机控制器(2)接收后进行配对，配对成功后，电机控制器(2)与诊断设备(6)完成安全认证。

5.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，电机(4)进行零位角自学习后，诊断设备(6)查询电机零位角自学习是否完成，在完成时存储电机零位角标定值；否则，继续进行电机零位角自学习。

6.根据权利要求5所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，在电机零位角自学习完成后，诊断设备(6)查询电机零位角自学习是否成功，在成功时清除故障码；否则，诊断设备(6)发出电机零位角自学习失败的提示。

7.根据权利要求6所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的方法，其特征在于，还包括：诊断设备(6)查询是否有电机(4)初始角度自学习失败的故障码，如果否，退出维修模式，结束电机零位角自学习；否则，重新上电，重新进行电机零位角自学习。

8.一种混合动力汽车的电机零位角自学习的系统，包括整车控制器(1)、电机控制器(2)、发动机(3)、与整车控制器(1)电连接的点火开关(8)、与电机控制器(2)电连接的电机(4)以及机械连接在发动机(3)和电机(4)之间的离合器(5)；其特征在于，所述系统还包括诊断设备(6)和CAN总线(7)，所述发动机(3)、离合器(5)、诊断设备(6)、整车控制器(1)和电机控制器(2)均通过CAN总线(7)进行通讯连接，在点火开关(8)处于ON挡时，整车控制器(1)、电机控制器(2)分别与诊断设备(6)进行通讯，整车控制器(1)根据诊断设备(6)的提示，进行踩刹车并控制点火开关(8)进入START挡，使发动机(3)启动，离合器(5)吸合，电机(4)通过离合器(5)被发动机(3)拖动着以恒定的预设转速空转稳定运行预设时间值时，诊断设备(6)通过CAN总线(7)向电机控制器(2)发送电机零位角自学习指令，电机控制器(2)开始电机零位角自学习，进而把学习到的电机零位角标定值存储到电机控制器(2)中。

9.根据权利要求8所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的系统，其特征在于，整车控制器(1)通过秘钥传输的方式与诊断设备(6)进行安全认证后建立通讯连接；电机控制器(2)通过秘钥传输的方式与诊断设备(6)进行安全认证后建立通讯连接。

10.根据权利要求8或9所述的混合动力汽车的电机零位角自学习的系统，其特征在于，诊断设备(6)在电机(4)进入零位角自学习后，对电机零位角自学习完成情况和成功情况进行查询，并根据查询结果发出电机零位角自学习失败的提示或者在成功完成时退出维修模式的操作。

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