CN111514540A - 一种身体训练设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种身体训练设备，包括踏板和固定于踏板一侧的底座，底座上方固定有显示面朝向踏板方向的显示装置和摄像头朝向踏板方向的摄像装置，显示装置背面固定有与显示装置信号连接的主机；踏板上设置有若干个键位区域，每个键位区域内侧设置有用于感知作用于该键位区域作用力大小的压力传感器；压力传感器的信号输出端与压力信号处理电路的输入端信号连接，压力信号处理电路输出与作用力所在键位区域和作用力大小相关的输出信号至主机；主机可根据不同的输出信号输出不同的互动控制指令，以使用户及时获悉当前动作是否正确的信息，或引导用户执行下一步的动作，为用户提供互动体验。

Description

一种身体训练设备
技术领域
本发明涉及机械技术，尤其是一种身体训练设备。
背景技术
近年来，大众的健康意识与体态塑造愿望逐渐增强，对健身设备的需求也逐渐增多。为释放生活压力，提升生活品质，保障身体健康，人们常在学习工作之余去健身场所健身。然而现有的健身器材大多功能较为单一，锻炼时所用动作机械重复，玩法单一，乏味感强，用户要有较强的意志力才能坚持使用，降低了锻炼意愿。而且，现有健身器材多仅仅针对身体进行单一锻炼，不需要过多脑力参与，无法满足用户与设备的互动需求。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提供一种可为用户提供互动体验的身体训练设备。
所述身体训练设备包括踏板和固定于踏板一侧的底座，底座上方固定有显示面朝向踏板方向的显示装置和摄像头朝向踏板方向的摄像装置，显示装置背面固定有与显示装置信号连接的主机；踏板上设置有若干个键位区域，每个键位区域内侧设置有用于感知作用于该键位区域作用力大小的压力传感器；所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理电路的输入端信号连接，所述压力信号处理电路输出与所述作用力所在键位区域和所述作用力大小相关的输出信号至主机；
主机内包括手部图像处理模块与脚部动作处理模块；所述手部图像处理模块用于接收摄像头捕捉的手部动作信息并反馈至显示装置显示；所述脚部动作处理模块用于接收所述压力信号处理电路的输出信号，并根据不同的所述输出信号输出不同的互动控制指令。
优选地，摄像装置包括内壳，所述内壳内部固定摄像头，外部两端设有阻尼转轴，阻尼转轴通过轴承可转动地固定于支架外壳上。
优选地，踏板与显示装置之间的高度差为80厘米-180厘米，且显示装置的显示面与踏板所在的平面呈钝角。
优选地，显示装置上部固定有摄像装置，摄像装置底部设有麦克风。
优选地，显示装置下部设置有操控台，操控台上设置有若干个控制键。
优选地，底座上方两侧分别设有支架，支架的上部向远离踏板的一侧倾斜形成固定臂；一个固定臂外侧设有水杯架，另一个固定臂外侧设有毛巾架，两个固定臂内侧之间固定有显示装置。
优选地，底座与显示装置之间设有置物架托盘，置物架托盘的两端分别固定于支架上；置物架托盘与显示装置之间设有主音箱，置物架托盘与底座之间设有低音音箱，主音箱与低音音箱的两端分别固定于支架上。
优选地，主机在远离踏板的后壳上部设置散热风扇，下部设置有扩展接口；扩展接口包括插座、HDMI端口、TYPE-C端口、USB端口、网线接口、外扩音频端口、外扩灯光设备端口、信号与音频端口中的一个或多个。
优选地，每个所述键位区域内还设置有用于展示灯光效果的发光电路，所述发光电路与主机信号连接。
优选地，底座上设置有用于接入网络的网络通讯接口，主机与网络通讯接口信号连接。
优选地，身体训练设备底部设置有定向脚轮。
本发明的有益效果如下：
1、本发明每个键位区域内压力传感器可接收用户作用于踏板的作用力大小，并结合压力传感器所在的键位区域可知所述作用力所在的键位区域，通过所述压力信号处理电路处理后，可及时向主机反馈用户的脚部动作，以使用户快速获知当前脚部动作的训练情况；而且，本发明还可通过摄像装置捕捉用户的动作，并反馈至显示装置显示，以使用户获悉当前动作是否正确的信息，或引导用户执行下一步的动作。
2、本发明可在每个所述键位区域内设置用于展示灯光效果的发光电路，并根据用户作用于踏板的作用力所在的键位区域和所述作用力的大小，通过主机控制踏板的发光效果，可达到良好的人机互动效果。
3、本发明有利于用户在踏板上训练时，同时录制运动视频与语音，以方便用户及时获知自身的运动姿势，在本发明的身体训练设备接入互联网时，还有利于用户在运动时与其它联网的用户进行肢体互动与语音互动。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明身体训练设备一个实施例的正面结构示意图；
图2为本发明身体训练设备一个实施例的背面结构示意图；
图3为本发明身体训练设备的摄像装置实施例的爆炸结构示意图；
图4为本发明身体训练设备的音视频扩展接口实施例结构示意图。
标号说明：
踏板1、中间键位区域11、方向键位区域12、底座2、音频/信号连接接口21、网络通讯接口22、显示装置3、摄像装置4、摄像头41，上内壳421，下内壳422、阻尼转轴43、轴承44、轴承座45、支架外壳46、风扇47、摄像头防尘窗48、主机5、散热风扇51、音视频扩展接口52、插座521、HDMI端口522、TYPE-C端口523、USB端口524、网线接口525、外扩音频端口526、外扩灯光设备端口527、信号与音频端口528、麦克风6、操控台7、控制键71、二维码扫码器72、支架8、水杯架82、毛巾架83、置物架托盘84、主音箱91、低音音箱92，定向脚轮10。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本发明中所述的“上、下”，“内、外”，“左、右”为相对概念，例如“上部”、“下部”为相对的两个方位，而并不代表实际应用中的朝向。本发明的身体训练设备在实际应用中的朝向可根据具体情况而改变，而并不影响本发明身体训练设备的功能。
结合图1和图2所示，本发明提出一种身体训练设备，包括踏板1和固定于踏板1一侧的底座2，底座2上方固定有显示面朝向踏板1方向的显示装置3和摄像头41朝向踏板1方向的摄像装置4，显示装置3背面固定有与显示装置3信号连接的主机5；踏板1上设置有若干个键位区域，每个键位区域内侧设置有用于感知作用于该键位区域作用力大小的压力传感器；所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理电路的输入端信号连接，所述压力信号处理电路输出与所述作用力所在键位区域和所述作用力大小相关的输出信号至主机。
主机5内包括手部图像处理模块与脚部动作处理模块；所述手部图像处理模块用于接收摄像头41捕捉的手部动作信息并反馈至显示装置3显示；所述脚部动作处理模块用于接收所述压力信号处理电路的输出信号，并根据不同的所述输出信号输出不同的互动控制指令。
使用时，用户在本发明身体训练设备的踏板1上运动，并通过各键位区域内的压力感应器接收用户脚部对各键位区域的踩踏信号，以感知用户的脚部动作；结合压力传感器感受的作用力大小和感受到作用力的压力传感器所在的键位区域，即可得到用户脚部动作对应的键位区域，以便判断用户的脚部动作是否正确；同时，所述压力信号处理电路可输出与所述作用力大小、和/或所述作用力所在键位区域相关的输出信号，以使主机5的所述脚部动作处理模块发出对应的互动控制指令，或向显示装置发出对应的显示信号。故，本发明可及时获知用户作用于踏板1的作用力所在的键位区域和所述作用力的大小，以判断用户的脚部动作是否正确，并结合摄像装置4捕捉的用户动作，通过所述手部图像处理模块以使用户快速获悉当前动作是否正确的信息，或引导用户执行下一步的动作；对应的动作信息或引导信息还可显示于显示装置3上，方便用户查看。
在本发明的另一个实施例中，该身体训练设备还可包括踏板1和固定于踏板1一侧的底座2，底座2上方固定有显示面朝向踏板1方向的显示装置3和摄像头41朝向踏板1方向的摄像装置4，显示装置3背面固定有与显示装置3信号连接的主机5；踏板1上设置有若干个键位区域，例如图1中所述的中间键位区域11和四个方向键位区域12；每个键位区域内侧设置有用于感知作用于该键位区域作用力大小的压力传感器和用于展示灯光效果的发光模块；所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理电路的输入端信号连接，所述压力信号处理电路输出与所述作用力所在键位区域和所述作用力大小相关的输出信号至主机5，以便主机5处理所述压力信号处理电路的输出信号。主机5内包括手部图像处理模块与脚部动作处理模块；所述手部图像处理模块用于接收摄像头41捕捉的手部动作信息并反馈至显示装置3显示；所述脚部动作处理模块用于接收所述压力信号处理电路的输出信号，并根据不同的所述输出信号输出不同的控制指令至所述发光模块。
使用时，用户在本发明身体训练设备的踏板1上运动，并通过各键位区域内的压力感应器接收用户脚部对各键位区域的踩踏信号，以感知用户的脚部动作是否正确；同时，所述压力传感器还可感知用户作用于该键位区域的作用力大小，使所述压力信号处理电路输出与所述作用力大小、和/或所述作用力所在键位区域相关的输出信号，并通过主机5控制所述发光模块的发光效果。故，本发明可实现根据用户作用于踏板1的作用力键位区域和作用力大小控制踏板1发光效果的目的。
本发明的主机5内可预设多种运动模式或发光模式，以根据接收的所述手部动作信息和所述压力信号处理电路的输出信号匹配对应的运动模式或发光模式。故显示装置3还可显示主机5内或网络服务器上的多种运动模式、预设运动动作等信息，以供用户选择运动方式。进一步地，显示装置3还可根据主机5接收的信息或信号显示用户当前的运动动作，以及用户当前的运动动作与预设运动动作之间的比对结果等信息，以使用户获知自身的运动动作是否标准，并及时调整当前的运动动作。
主机5内还可包括动作比较模块，用于比较用户当前的运动动作与预设运动动作之间的差别。例如，当用户选择一种运动模式时，若在预设时间内，所述动作比较模块确认手部图像处理模块接收的所述手部动作信息与预设的手部动作信息相差较大，或所述脚部动作处理模块接收的压力信号处理电路的输出信号与预设的输出信号相差较大，则主机5可向用户推荐难度更低的运动模式，或提示用户切换运动方式，以避免用户以不正确的姿势训练。故，本发明不仅可为用户提供多种运动模式和互动体验，还可引导用户的运动方式，改善用户的训练效果，提高用户的训练效率。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，摄像装置4包括内壳，所述内壳内部固定摄像头41，外部两端设有阻尼转轴43，阻尼转轴43通过轴承44可转动地固定于支架外壳46上。本实施例的摄像头41可绕阻尼转轴43在支架外壳46内转动，以调整摄像头41的朝向，使得摄像头41可更好地捕捉用户的训练动作。
本实施例中的内壳还可包括上内壳421和下内壳422，当上内壳421和下内壳422扣合时，可将摄像头41扣合于内部。所述上内壳421或下内壳422的两侧端可设置与阻尼转轴43连接的连接部，所述连接部亦可设置于上内壳421和下内壳422的结合处。阻尼转轴43可插设于轴承44的内圈，轴承44固定于轴承座45上，轴承座45固定于支架外壳46上。支架外壳46可固定于显示装置3上，以简化身体训练设备的结构，亦可固定于预设的摄像装置支架上，以便于调整摄像头41的朝向。摄像头41可为运动捕捉精度较高的体感摄像头；轴承44可采用摩擦阻力小转速高的深沟球轴承，以提高摄像头41固定的稳定性。
为方便用户在运动过程中观看显示装置3显示的内容，本发明可将踏板1与显示装置3之间的高度差设为80厘米-180厘米，以使显示装置3的高度与人体头部高度匹配。显示装置3的显示面与踏板1所在的平面优选呈钝角，以使显示装置3的显示面略向上倾斜；当用户的头部高度高于显示装置3的高度时，方便用户观看所述显示面显示的内容。
在本发明的又一实施例中，显示装置3上部固定有摄像装置4，摄像装置4底部设有麦克风6。本实施例将摄像装置4与麦克风6均固定于显示装置3的上部，结合前述的摄像头41朝向踏板1方向可知，本实施例有利于用户在踏板1上训练时同时录制运动视频与语音，不仅可方便用户及时获知自身的运动姿势，在本发明的身体训练设备接入互联网时，还有利于用户在运动中与其它联网的用户进行肢体互动与语音互动。
在本发明的又一实施例中，结合图1所示，在显示装置3下部还设置有操控台7，操控台7上设置有若干个控制键71，以方便用户通过控制键71输入调整身体训练设备参数的指令。所述指令可包括选择身体训练设备的运动模式、运动歌曲、是否同步录像、外放音量的大小等。控制键71可以为机械按钮、机械旋钮，也可以为虚拟的触控按钮或触控旋钮等。
在本发明的另一实施例中，底座2上方两侧分别设有支架8，以支撑显示装置3等组件；支架8的上部向远离踏板1的一侧倾斜，形成固定臂81；其中一个固定臂81的外侧设有水杯架82，另一个固定臂81外侧设有毛巾架83，两个固定臂81的内侧之间固定有显示装置3。当显示装置3的两侧分别固定于两个固定臂81上时，本实施有利于使显示装置3的显示面自垂直方向向上倾斜，即所述显示面朝向斜上方；当用户的头部高度高于显示装置3时，便于用户从俯视角度观看，而且，水杯架82和毛巾架83可位于有利于用户手臂操作的高度与角度，方便用户在训练时使用。
用户训练时，一般不适宜随身携带手机、钥匙等物品，故本发明还可在底座2与显示装置3之间设置物架托盘84，置物架托盘84的两端分别固定于支架8上；置物架托盘84与显示装置3之间设有主音箱91，置物架托盘84与底座2之间设有低音音箱92，主音箱91与低音音箱92的两端分别固定于支架8上。本实施例的置物架托盘84不仅可方便用户放置随身物品，充分利用身体训练设备占用的物理空间，还可将主音箱91与低音音箱92隔开，提高设备音频外放的效果；而且，主音箱91与低音音箱92为单独的音箱组件，当其中一个损坏时，可单独进行更换，降低了音箱组件的维修成本。
为便于主机5散热，主机5在远离踏板1的后壳上部设置散热风扇51；当摄像装置4位于显示装置3的上部，主机5固定于显示装置3背面时，该散热风扇51与摄像装置4的距离也较近，可同时为摄像装置4与主机5散热，延长了主机5以及摄像头41的持续使用时间。为提高本发明身体训练设备的适用范围，主机5在后壳下部还设置有扩展接口52；扩展接口52可包括插座521、HDMI端口522、TYPE-C端口523、USB端口524、网线接口525、外扩音频端口526、外扩灯光设备端口527、信号与音频端口528等多种端口或接口中的一个或多个。本实施例的散热风扇可提高设备的持续使用时间，避免设备因温度过高而异常，并可通过多种接口与其它设备或存储装置进行数据通讯，提高了设备扩容性。
为方便本发明的身体训练设备接入互联网，在本发明的底座2上可设置用于接入网络的网络通讯接口17，主机5与网络通讯接口17信号连接。通过该网络通讯接口17，用户可与其它身体训练设备上的用户进行同步训练或互动，亦可将训练数据存储至云端服务器或分享至社交网络，以提高用户训练过程中的娱乐性。在本发明的主机5内还可设置蓝牙模块、无线网络模块等，以通过无线连接的方式与其它设备或服务器连接，进一步提高设备的扩容性。
在本发明的部分实施例中，所述身体训练设备的底部可设置有定向脚轮10，以便于整机的移动。该定向脚轮10可与定位装置结合使用，以在无需移动时通过所述定位装置将整机固定于预设位置，在需要移动时将所述定位装置收起或拆下并通过定向脚轮10的滚动进行移动。在部分实施例中，定向脚轮10可设置有预设角度，当整机的一侧被抬起一定角度时，定向脚轮10才着地以便移动整机，当整机一侧不抬起时，定向脚轮10无法移动，从而达到固定整机的目的。
进一步地，在踏板1内还包括用户测量用户体重的重量测量模块；该重力测量模块的输出端与主机5连接。当该重量测量模块测量到踏板1上当前的用户与上一次使用时记录的用户体重相差超过预设值时，则判断当前的用户与上一次的用户为不同的用户，可在显示装置3上弹出切换用户的相关选项；当该重量测量模块测量到踏板1上当前的用户与上一次使用时记录的用户体重相差不超过预设值时，则判断当前的用户与上一次的用户为相同的用户，可在显示装置3上弹出继续上一次训练的相关选项。本实施例可根据用户的体重判断本次的用户与之前的用户是否为同一个用户，以便同一用户保存之前的训练记录，并持续训练计划。
结合图1-图4所示，在本发明的一个具体实施例中，身体训练设备包括踏板1、底座2，踏板1与底座2通过螺栓连接固定。踏板1上设置有中间键位区域11与四个方向键位区域12；每个键位区域底下设置有压力传感器，用于检测用户脚步的踩踏动作。在图示底座2的左右两侧分别延伸有左支架和右支架，左支架和右支架自上而下分别夹设有主机5、置物架托盘84和低音音箱92。置物架托盘84用于放置手机、手包等私人物品。在左支架上端安装有水杯架82，用于放置用户的水杯或者饮料水瓶，右支架上端安装有毛巾架83，用于放置用户的毛巾或者手帕。
主机5与作为显示装置3的触摸显示屏、用于识别用户身份或实施支付功能的二维码扫描器72、设置在二维码扫描器72两侧的主音箱91、设置在主机5面板下端的操控台7、设置在主机5面板上端的摄像装置4等组件集成为一体。操控台7上设置有作为控制键71的按键、旋钮等调控工具，用于调节运动模式、音视频播放选项等。触摸显示屏可以为电容触摸屏和LED显示组件，用于显示交互画面和接收触控指令。摄像头41为体感摄像头，包括采集三维结构光深度的传感器，并可调摄像角度，以用于捕捉用户的手部动作。
在该具体实施例中，体感摄像头通过体感摄像头支架上内壳421和体感摄像头下内壳422组合在一起，然后通过两端的深沟球轴承44、阻尼转轴43固定于轴承座45上，轴承座45固定在体感摄像头支架外壳46上；体感摄像头可绕阻尼转轴43旋转调整角度。摄像装置4内部还有麦克风组件，用于接收语音的麦克风6位于摄像头41的下方，以便拾取用户的语音信号。当本发明的身体训练设备连接网络时，用户可与其它联网的用户进行语音通讯，实现多人互动。
在本具体实施例中，底座2内还设置有踏板控制板，分别连接控制主机5和踏板1内的压力传感器；主机5、压力传感器通过底座2上的音频/信号连接接口21进行通讯连接。同时，底座2上还设置有网络通讯接口22，以实现多台设备的局域网联机。主机5的系统内部还设置有WIFI/蓝牙两种无线连接模块。在整机底部还设置有倾斜一定角度的定向脚轮10，当整机被抬起一定角度后，定向脚轮10着地，整机就轻易移位，便于移动设备。
本发明的身体训练设备与现有健身设备相比，增设了用于感应用户动作摄像装置4与用于感应用户踩踏力度的压力传感器，通过检测用户的运动状态，可为用户匹配不同交互信息，并通过发光模块显示不同的发光效果，实现训练内容的多样式玩法，改变了现有健身设备机械重复的运动方式，提升了身体训练设备的娱乐性。当本发明的设备连接至网络或者与其它身体训练设备时，还可实现不同玩家之间的互动，进一步度丰富了互动体验。本设备还可通过多种拓展接口、蓝牙、wifi等连接方式进一步提高设备的扩容性。与现有健身设备或跳舞设备相比，本发明的身体训练设备的占地面积减小，通过可移动的定向脚轮，可提高设备使用的方便性，适用于健身房、家庭等多种场所。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种身体训练设备，其特征在于，包括踏板(1)和固定于踏板(1)一侧的底座(2)，底座(2)上方固定有显示面朝向踏板(1)方向的显示装置(3)和摄像头(41)朝向踏板(1)方向的摄像装置(4)，显示装置(3)背面固定有与显示装置(3)信号连接的主机(5)；踏板(1)上设置有若干个键位区域，每个键位区域内侧设置有用于感知作用于该键位区域作用力大小的压力传感器；所述压力传感器的信号输出端与压力信号处理电路的输入端信号连接，所述压力信号处理电路输出与所述作用力所在键位区域和所述作用力大小相关的输出信号至主机(5)；
主机(5)内包括手部图像处理模块与脚部动作处理模块；所述手部图像处理模块用于接收摄像头(41)捕捉的手部动作信息并反馈至显示装置(3)显示；所述脚部动作处理模块用于接收所述压力信号处理电路的输出信号，并根据不同的所述输出信号输出不同的互动控制指令。
2.根据权利要求1所述的身体训练设备，其特征在于，摄像装置(4)包括内壳，所述内壳内部固定摄像头(41)，外部两端设有阻尼转轴(43)，阻尼转轴(43)通过轴承(44)可转动地固定于支架外壳(46)上。
3.根据权利要求1所述的身体训练设备，其特征在于，踏板(1)与显示装置(3)之间的高度差为80厘米-180厘米，且显示装置(3)的显示面与踏板(1)所在的平面呈钝角。
4.根据权利要求3所述的身体训练设备，其特征在于，显示装置(3)上部固定有摄像装置(4)，摄像装置(4)底部设有麦克风(6)。
5.根据权利要求4所述的身体训练设备，其特征在于，显示装置(3)下部设置有操控台(7)，操控台(7)上设置有若干个控制键(71)。
6.根据权利要求1所述的身体训练设备，其特征在于，底座(2)上方两侧分别设有支架(8)，支架(8)的上部向远离踏板(1)的一侧倾斜形成固定臂(81)；一个固定臂(81)外侧设有水杯架(82)，另一个固定臂(81)外侧设有毛巾架(83)，两个固定臂内侧之间固定有显示装置(3)。
7.根据权利要求6所述的身体训练设备，其特征在于，底座(2)与显示装置(3)之间设有置物架托盘(84)，置物架托盘(84)的两端分别固定于支架(8)上；置物架托盘(84)与显示装置(3)之间设有主音箱(91)，置物架托盘(84)与底座(2)之间设有低音音箱(92)，主音箱(91)与低音音箱(92)的两端分别固定于支架(8)上。
8.根据权利要求1所述的身体训练设备，其特征在于，主机(5)在远离踏板(1)的后壳上部设置散热风扇(51)，下部设置有扩展接口(52)；扩展接口(52)包括插座(521)、HDMI端口(522)、TYPE-C端口(523)、USB端口(524)、网线接口(525)、外扩音频端口(526)、外扩灯光设备端口(527)、信号与音频端口(528)中的一个或多个。
9.根据权利要求1所述的身体训练设备，其特征在于，每个所述键位区域内还设置有用于展示灯光效果的发光电路，所述发光电路与主机(5)信号连接。
10.根据权利要求1所述的身体训练设备，其特征在于，其底部设置有定向脚轮(10)，底座(2)上设置有用于接入网络的网络通讯接口(22)，主机(5)与网络通讯接口(22)信号连接。
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