CN113954996B - 一种货运列车自动化拆解方案 - Google Patents
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Abstract
一种货运列车自动化拆解方案,拆解方案包括以下步骤:工位1外部性状扫描→工位2预处理部件标定、拆解→工位3→转向架系统分离→工位4侧墙端墙分离→工位5侧墙及端墙分割→工位6底板翻转及底部附件拆除→工位7底板切割→工位8切割块料运输。方案中包含整线综合控制系统,各分系统独立控制系统,整线运转RGV系统,物料输送系统,整线信息采集、设备监控系统,立体仓库系统,人员保护系统优先级高于其他系统;各系统独立控制系统包括动力控制,系统内生产任务执行,设备信息采集及向上层服务器发送,生产任务终止,且任务终止级别高于整线综合控制系统。
Description
技术领域
本发明属于设备拆解领域,尤其是涉及到铁路专用设备的自动化拆解,修复及回收利用的技术方案。
背景技术
货运列车在铁路运输中以其运输力大、成本低、有利环保等特点在我国交通运输体系中占领着十分重要的地位,我国目前铁路货运车辆约90万辆,客运约15万辆,国内无关于废旧列车的拆解相关技术及系统,与此同时就存在了货运列车的老旧化,从环保的方面我们利用一系列加工工艺步骤来使整个货运列车箱体分解来达到老旧废钢铁资源的回收利用。
当前我国对报废火车在其回收形式上较原始、落后,官方的明令法规并没有成行,再利用技术落后、科技含量低,大多数都是凭借工人纯手工完成对报废列车回收后的拆卸。
现有货运列车回收利用需求如下:利用机车将货车推进车间工位,通过顶升方式,将车厢与底部转向架分离;分离后的底部转向架(由轮轴和摇枕组成)采用小车引入库房堆码存放;车厢厢体采用自动切割(切割尺寸800mmx800mm)+人工拆除附件的方式,拆解分割的废钢码垛、装车运输进入钢厂。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足,从提高生产效率与降低工人劳动强度出发,提供一种货运列车自动化拆解方案。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种货运列车自动化拆解方案,其主要特征包括以下步骤。
主要工艺流程:工位1外部性状扫描→工位2预处理部件标定、拆解→工位3转向架系统分离→工位4侧墙端墙分离→工位5侧墙及端墙分割→工位6底板翻转及底部附件拆除→工位7底板切割→工位8切割块料运输。
工位1外部性状扫描
包含独立控制系统,定位伺服,线激光测量建模系统,数据对比系统,打印标定系统;所述伺服定位包含待拆解货运列车定位,工装夹具定位,转运系统定位;所述独立控制系统接收到任务开始指令,设备处于待机准备状态;所述线激光测量建模系统包括安放在货运列车左右两侧的线激光传感器,装有3D建模软件的计算机系统,接收PLC系统发出指令,执行预定任务;数据对比系统将超限数据指令传输至打印标定系统,标定超限位置。所述工位1货运列车入库前线激光扫描模型对比标指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV系统传输至下一工位。
人工检查厢体、底盘、清理垃圾;机械动力辅助人工切割拆除车门,拆除后的车门采用转运框存放,框满后AGV运输车自动运输至指定位置,回收利用车门需要分类打包。切断轮系与厢体连接部分(制动系统与刹车片连接杆)。
工位2预处理部件标定、拆解
工位2,包括独立控制系统,人工标定模块;伺服定位系统,人工助力系统,切割系统,环保消防系统,转运系统;接收到工位1任务完成确认指令后,工位2设备处于待机准备状态;伺服定位包含待拆解货运列车定位,AGV货车定位,人工助力系统定位,工装夹具定位,转运系统定位;人工助力系统包括助力悬臂吊,助力悬臂吊夹具库,助力升降系统,助力机械臂、助力机械臂夹具库,助力升降系统,布置在待拆解货运列车两侧,承担车厢侧门、附件标定、拆解助力工作,该部分有单独的操作机构;人工标定模块,将拆解部分分为可回收利用,修复后回收利用,直接报废处理三种模式,采用人工增加标签的方式,对三种类型部件进行标定;所述切割系统包含便携式切割机械(等离子、火焰、切割机),配合人工助力系统完成车厢侧门及附件拆除;所述转运系统,包括AGV货车,定位夹具,输送带装置,配合人工助力悬臂吊及夹具库,完成拆解零件运送至输送机构;工位2指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV系统传输至下一工位。
工位3转向架系统分离
工位3包括独立控制系统,伺服定位系统,人工助力系统,架车机,人员保护系统,转运系统;工位3接收到工位2任务完成确认指令后,工位3设备处于待机准备状态;伺服定位包含待拆解货运列车定位,AGV货车定位,架车机系统定位,转运系统定位;架车机系统有四组架车机组成,架车机安放在待拆解货运列车两侧,接收到工作指令后,自动到达工作位置,完成车体举升工作;转运系统包含独立轨道的RGV系统,接收到转向架分离指令,经由RGV系统转运至立体仓库;工位3指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV系统传输至下一工位。
工位4侧墙端墙分离
工位4包括独立控制系统,伺服定位系统,自动化切割系统,环保消防系统,侧墙端墙切割防变形系统,侧墙端墙吊装转运系统,转运系统;工位4货接收到工位3任务完成确认指令后,工位4设备处于待机准备状态;伺服定位包含待拆解货运列车定位,自动化切割系统设备定位,侧墙端墙吊装系统定位,侧墙端墙切割防变形系统定位,转运系统定位;自动化切割系统包含自动化切割机床,自动化夹持机构,切削力监测单元,温度检测单元,自动换刀单元,刀具自动修磨单元,自动化切割系统接收控制端任务执行指令,具有独立的操作按键,程序中断优先级高于系统执行指令;侧墙端墙切割防变形系统,包含一个AGV单元,电磁吸盘单元,伺服反馈单元,刚性快速吊装夹具单元,由行车设备吊装至待拆解货运火车车厢内部,自动行走、定位、吸附固定;侧墙端墙吊装转运系统包含侧墙吊装夹具系统,端墙吊装、旋转夹具系统;所述工位4指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV系统传输至下一工位。
工位6侧墙及端墙分割
工位6包括独立控制系统,伺服定位系统,切割系统,送料系统,转运系统;工位6接收到物料输送系统任务完成确认指令后,工位6设备处于待机准备状态;伺服定位包含待拆解货运列车侧墙、端墙定位,送料系统定位,转运系统定位;切割系统包含龙门式剪裁机械,侧墙、端墙步进定位夹具;底架翻转后,运输至人工拆除制动装置工位,机械动力辅助、人工切割拆除制动装置,采用转运框存放,框满后采用AGV运输车运输至指定存放地点存放、装车,产品分可回收和报废两种。
工位6底板翻转及底部附件拆除
工位5包括独立控制系统,伺服定位系统,液压柔性定位翻转机构,人工助力系统,夹具库系统,底板附件拆除系统,底板附件吊装转运系统,转运系统;工位5接收到工位4任务完成确认指令后,工位5设备处于待机准备状态;伺服定位包含待拆解货运列车定位,液压柔性定位翻转机构定位,人工助力系统定位,转运系统定位;液压柔性定位翻转机构包括侧向轨道滑移单元,纵向轨道滑移单元,夹持单元,旋转单元,液压系统,侧向滑移单元展开实现待拆解货运类车通过,纵向轨道滑移单元展开实现适应不同长度货运列车,旋转机构实现设备90度旋转;人工助力系统包括助力悬臂吊,助力悬臂吊夹具库,助力升降系统,助力机械臂、助力机械臂夹具库,助力升降系统,布置在待拆解货运列车右侧,承担承担车厢底部附件拆解助力工作,该部分有单独的操作机构。
工位7底板切割
工位7包括独立控制系统,伺服定位系统,切割系统,送料系统,转运系统;所述工位7接收到物料输送系统任务完成确认指令后,工位7设备处于待机准备状态;伺服定位包含待拆解货运列车底板定位,送料系统定位,转运系统定位;切割系统包含龙门式剪裁机械,底板步进夹具定位;尽量考虑自动化切割、自动吊装、转运框储存、AGV运输车运输至指 定存放点的方式,若因底架结构复杂切割轨迹无法做到切断钢梁,可考虑自动化切割,人工 补割方式。
工位8切割块料运输
所述工位8包括独立控制系统,伺服定位系统,吊装、转运系统;所述工位8接收到工位6、工位7任务完成确认指令后,工位8设备处于待机准备状态;伺服定位包含吊装转运系统定位,货运系统定位。
附图说明
图 1工位6至工位8布局图
图2 工位4至工位5设备布局图
图3 工位1至工位4设备布局图
图4生产线整体布局运行图
工位1-工位8呈直线型布置
1:工位8切割块料运输
2:自动行车
3:立体仓库系统
4:废料存放区
5:环保设备
6:辅助机器人
7:吊运设备
8:转运AGV
9:助力机械臂
10:门板存放区
11:工位伺服定位机构、三级液压减速机构
12:线激光边界扫描系统
13:工位1外部性状扫描
14:工位2电动升降台
15:工位2预处理部件标定、拆解
16:助力升降系统
17:便携式切割机械工作站
18:架车机
19:工位3转向架系统分离
20:自动化切割系统
21:自动化切割系统导轨
22:车厢内部AGV防变形装置
23:工位4侧墙端墙分离
24:三桁架吊装系统
25:工位5侧墙及端墙分割
26:龙门式剪板机
27:缓冲工位
28:工位6底板翻转及底部附件拆除
29:液压柔性定位翻转机构
30:液压柔性定位翻转机构滑轨1
31:液压柔性定位翻转机构滑轨2
32:工位7底板切割
33:工位8装卸机械臂
34:整线运转RGV系统
35:物料输送系统。
具体实施方式
本发明一种货运列车自动化拆解方案包括如下步骤:
1、待拆解货运列车由整线运转RGV系统运输至工位1外部性状扫描(13),依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动线激光边界扫描系统,对货运列车外形进行扫面,线激光边界扫描系统将得到的数据发送至数据处理服务器,服务器采用数据对比法确定超限位置,将位置信息发送至标定打印机出,打印机在车体相应位置做出标记,待人工确认后,进行相应处理,工位完成扫面,车体前端依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器,表明该工位工作完成,由人工发出确认完成指令,在整线运转RGV系统作用下,车体运行到下一个工位。
待拆解货运列车由整线运转RGV系统运输至工位2预处理部件标定、拆解(15),依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构、三级液压减速机构(11),待拆解车体实现定位后,发出信号给控制单元;人工进场,按照技术标准对带拆除的侧门,车厢附件,底盘附件进行绿、黄、红三色标定;人工启动助力升降系统(16):实现上升下降高度,实现侧门及附件的助力抓取,搬运;拆下下来的附件由助力机械手抓取至转运AGV,运送至物料存放区;该工位任务完成之后,由人工发出确认完成指令,整线运转RGV将该工位拆解完成的车体运输至下一工位。
待拆解货运列车由整线运转RGV系统运输至工位3转向架系统分离,依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构、三级液压减速机构,待拆解车体实现定位后,发出信号给控制单元;人工进场,确认设备到位后,发出确认指令给控制单元,控制单元按照预定规划内容,执行操作;架车机系统接收到指令后,根据车型,沿滑轨移动到设定位置,待发出就位指令后,架车机同步将车体顶起设定高度,架车机附属托运RGV运行至车体底部支撑拆解车体;人工进场将转向架与车体分离,挂上转运系统后,转向机系统在转运RGV作用下,进入制定拆解车间;剩余车体由转运RGV托运,该工位任务完成之后,由人工发出确认完成指令,整线运转RGV将该工位拆解完成的车体运输至下一工位。
待拆解货运列车由整线运转RGV系统运输至工位4侧墙端墙分离,依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构、三级液压减速机构,待拆解车体实现定位后,发出信号给控制单元;三桁架吊装系统(24)吊装车厢内部AGV防变形装置(22)到达车厢内部,防变形装置完成定位后,防变形装置电磁吸盘工作,完成侧墙,端墙定位固定工作,发出就位指令给控制单元;自动化切割系统(20)接收任务指令,开始动作,完成定位后,在自动化切割系统导轨(21)上移动,完成侧墙,端墙切割分离;切割完成确认扫描系统在自动化切割系统工作开之后,线激光传感器启动工作,扫描切割缝隙;一侧端墙(侧墙)完成分离后,,自动化切割系统与切割完成确认扫描系统发出任务完成指令给控制单元;控制单元下发指令至防变形装置,该侧电磁吸盘停止工作;控制单元发出指令给吊装系统,吊装系统就位,快换夹具系统完成端墙(侧墙)定位夹紧后,发出指令给控制单元,控制单元下发指令至三桁架吊装系统(24),完成端墙(侧墙)吊装分离工作至物料输送系统(35),在侧墙、端墙翻转定位系统(36)作用下,完成物料姿态由垂直至水平放置;其余三组端墙、侧墙切割、分离、吊装转运工作完成后,人工确认发出指令至控制单元,剩余车体在整线运转RGV系统作用下,运输至下一工位,完成侧墙、端墙切割与车体底板的继续分解工作。
待拆解侧墙端墙由物料输送系统(35)运输至工位5侧墙及端墙分割(25),依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构,待拆解部件实现定位后,发出信号给控制单元;控制单元下发指令到步进控制单元,在物料姿态修正夹具辅助下,按照设定尺寸800mm完成物料步进运动,物料输送至龙门式剪板机,完成侧墙、端墙板料裁剪;人工发出确认指令后,经由物料输送系统将裁剪下来的板料输送至工位8切割块料运输,完成物料打包运输至回收厂工作。
待拆解货运列车底板由整线运转RGV系统从工位4运输至工位6底板翻转及底部附件拆除,依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构、三级液压减速机构,待拆解车体实现定位后,发出信号给控制单元;液压柔性定位翻转机构29得到指令,在液压柔性定位翻转机构滑轨1(30)、液压柔性定位翻转机构滑轨2(31)作用下实现使用不同长度车型车厢底板的固定与翻转;翻转定位动作完成后,发送指令至控制单元,人工进场,在人工助力系统协助下,完成底部附件拆除,人工确认发出指令至控制单元,剩余车体在整线运转RGV系统作用下,运输至下一工位,完成底板分割工作。
待拆解侧墙端墙由物料输送系统(35)运输至工位7底板切割(32),依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构,待拆解部件实现定位后,发出信号给控制单元;控制单元下发指令到步进控制单元,在物料姿态修正夹具辅助下,按照设定尺寸800mm完成物料步进运动,物料输送至龙门式剪板机,完成底板切割;人工发出确认指令后,经由物料输送系统将裁剪下来的板料输送至工位8切割块料运输,完成物料打包运输至回收厂工作。
待打包运输的板料块由物料输送系统(35)运输至工位8切割块料运输,依次触发光线传感器,接触开关,限位开关,三类传感器将相应信号发送至控制单元,控制单元发出信号,启动工位伺服定位机构,待拆解部件实现定位后,发出信号给控制单元;工位8装卸机械臂加载电磁吸盘,在控制单元指令下,完成物料转成转运工作。
Claims (9)
1.一种货运列车自动化拆解系统,其特征在于:包含整线运转RGV系统(34)、物料输送系统(35)、立体仓库系统(3)、废料存放区(4)、工位1外部性状扫描(13)、工位2预处理部件标定拆解(15)、工位3转向架系统分离(19)、工位4侧墙端墙分离(23)、工位5侧墙及端墙分割(25)、工位6底板翻转及底部附件拆除(28)、工位7底板切割(32)和工位8切割块料运输;所述工位1外部性状扫描(13)、所述工位2预处理部件标定拆解(15)、所述工位3转向架系统分离(19)、所述工位4侧墙端墙分离(23)、所述工位5侧墙及端墙分割(25)、所述工位6底板翻转及底部附件拆除(28)、所述工位7底板切割(32)和所述工位8切割块料运输呈直线型布置,所述整线运转RGV系统(34)贯穿入所述工位1外部性状扫描(13)并沿直线贯穿出所述工位8切割块料运输,用于运输待拆解货运列车车体至各个工位;所述物料输送系统(35)沿直线分布在所述工位1外部性状扫描(13)至所述工位8切割块料运输的同一侧;
拆解步骤:工位1外部性状扫描(13)→工位2预处理部件标定拆解(15)→工位3转向架系统分离(19)→工位4侧墙端墙分离(23)→工位5侧墙及端墙分割(25)→工位6底板翻转及底部附件拆除(28)→工位7底板切割(32)→工位8切割块料运输。
2.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位1外部性状扫描(13),包含独立控制系统、伺服定位机构三级液压减速机构(11)、线激光测量建模系统、数据对比系统和打印标定系统;所述伺服定位机构三级液压减速机构(11)含待拆解货运列车定位、工装夹具定位和转运系统定位;所述独立控制系统接收到任务开始指令,设备处于待机准备状态;所述线激光测量建模系统包括安放在货运列车左右两侧的线激光传感器,装有3D建模软件的计算机系统,接收控制单元可编程逻辑控制器发出指令,执行预定任务;数据对比系统将超限数据指令传输至打印标定系统,标定超限位置;所述工位1外部性状扫描(13)指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV转运系统传输至下一工位。
3.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位2预处理部件标定拆解(15),包括独立控制系统、人工标定模块、伺服定位系统、人工助力系统、切割系统、环保消防系统和转运系统;所述工位2预处理部件标定拆解(15)接收到工位1外部性状扫描(13)任务完成确认指令后,工位2预处理部件标定拆解(15)设备处于待机准备状态;所述伺服定位包含待拆解货运列车定位、AGV货车定位、人工助力系统定位、工装夹具定位和转运系统定位;所述人工助力系统包括助力悬臂吊、助力悬臂吊夹具库、助力升降系统(16)、助力机械臂(9)和助力机械臂夹具库,人工助力系统布置在待拆解货运列车两侧,承担车厢侧门、附件标定、拆解助力工作,人工助力系统有单独的操作机构;所述人工标定模块,将拆解部分分为可回收利用、修复后回收利用和直接报废处理三种模式,采用人工增加标签的方式,对三种类型部件进行标定;所述切割系统包含便携式切割机械工作站(17),配合人工助力系统完成车厢侧门及附件拆除;所述转运系统包括AGV货车、定位夹具和输送带装置,配合人工助力悬臂吊及夹具库,完成拆解零件运送至输送机构;所述工位2预处理部件标定拆解(15)指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV转运系统传输至下一工位。
4.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位3转向架系统分离(19),包括独立控制系统、伺服定位系统、人工助力系统、架车机(18)、人员保护系统和转运系统;所述工位3转向架系统分离(19)接收到工位2预处理部件标定拆解(15)任务完成确认指令后,工位3转向架系统分离(19)设备处于待机准备状态;所述伺服定位包含待拆解货运列车定位、AGV货车定位、架车机系统定位和转运系统定位;所述架车机系统有四组架车机组成,架车机安放在待拆解货运列车两侧,接收到工作指令后,自动到达工作位置,完成车体举升工作;所述转运系统包含独立轨道的RGV系统,接收到转向架分离指令,经由RGV系统转运至立体仓库;所述工位3转向架系统分离(19)指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV转运系统传输至下一工位。
5.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位4侧墙端墙分离(23),包括独立控制系统、伺服定位系统、自动化切割系统(20)、环保消防系统、侧墙端墙切割防变形系统(22)、三桁架吊装系统(24)和转运系统;所述工位4侧墙端墙分离(23)接收到工位3转向架系统分离(19)任务完成确认指令后,工位4侧墙端墙分离(23)设备处于待机准备状态;所述伺服定位包含待拆解货运列车定位、自动化切割系统设备定位、侧墙端墙吊装系统定位、侧墙端墙切割防变形系统定位和转运系统定位;所述自动化切割系统包含自动化切割机床、自动化夹持机构、切削力监测单元、温度检测单元、自动换刀单元和刀具自动修磨单元,自动化切割系统接收控制端任务执行指令,具有独立的操作按键,程序中断优先级高于系统执行指令;所述侧墙端墙切割防变形系统,包含一个AGV单元、电磁吸盘单元、伺服反馈单元和刚性快速吊装夹具单元,由行车设备吊装至待拆解货运火车车厢内部,自动行走、定位、吸附固定;所述侧墙端墙吊装转运系统包含侧墙吊装夹具系统,端墙吊装、旋转夹具系统;所述工位4侧墙端墙分离(23)指令完成后,人工经独立控制系统确认,经由整线RGV转运系统传输至下一工位。
6.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位6底板翻转及底部附件拆除(28),包括独立控制系统、伺服定位系统、液压柔性定位翻转机构(29)、人工助力系统、夹具库系统、底板附件拆除系统、底板附件吊装转运系统和转运系统;所述工位6底板翻转及底部附件拆除(28)接收到工位4侧墙端墙分离(23)任务完成确认指令后,工位6底板翻转及底部附件拆除(28)设备处于待机准备状态;所述伺服定位包含待拆解货运列车定位、液压柔性定位翻转机构定位、人工助力系统定位和转运系统定位;所述液压柔性定位翻转机构包括侧向轨道滑移单元、纵向轨道滑移单元、夹持单元、旋转单元和液压系统,侧向滑移单元展开实现待拆解货运类车通过,纵向轨道滑移单元展开实现适应不同长度货运列车,旋转机构实现设备90度旋转;人工助力系统包括助力悬臂吊、助力悬臂吊夹具库、助力升降系统(16)、助力机械臂和助力机械臂夹具库,人工助力系统布置在待拆解货运列车右侧,承担车厢底部附件拆解助力工作,人工助力系统有单独的操作机构。
7.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位5侧墙及端墙分割(25)包括独立控制系统、伺服定位系统、切割系统、送料系统和转运系统;所述工位5侧墙及端墙分割(25)接收到物料输送系统任务完成确认指令后,工位5侧墙及端墙分割(25)设备处于待机准备状态;所述伺服定位包含待拆解货运列车侧墙、端墙定位、送料系统定位和转运系统定位;所述切割系统包含龙门式剪裁机械和侧墙、端墙步进定位夹具。
8.根据权利要求1所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位7底板切割(32)包括独立控制系统、伺服定位系统、切割系统、送料系统和转运系统,工位7底板切割(32)接收到物料输送系统任务完成确认指令后处于待机准备状态,伺服定位包含待拆解货运列车底板定位、送料系统定位和转运系统定位,切割系统包含龙门式剪裁机械和底板步进夹具定位。
9.根据权利要求1、4或5任一项所述的一种货运列车自动化拆解系统,其特征是:所述工位8切割块料运输,包括独立控制系统、伺服定位系统和吊装转运系统;所述工位8切割块料运输接收到工位6底板翻转及底部附件拆除(28)、工位7底板切割(32)任务完成确认指令后,工位8切割块料运输设备处于待机准备状态;所述伺服定位包含吊装转运系统定位和货运系统定位。
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