CN1179266C - 多路数字显示信号智能切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多路数字显示信号智能切换装置，通过智能判断和切换数字显示信号，使位于多个地点处的电脑主机能共享一数字显示终端。主要包括N路数字显示信号判断电路和N路数字显示信号选择控制电路。N路数字显示信号判断电路的N个判断信号输入端对应连接N路数字显示信号的同步时钟脉冲(DATA CLOCK)信号，将检测到的有同步时钟脉冲(DATA CLOCK)信号的一路数字显示信号判断为当前路显示信号，该判断结果通过切换输出控制信号端输出至N路数字显示信号选择控制电路。N路数字显示信号选择控制电路，根据该判断结果，从N个切换信号输入端输入的N路数字显示信号中，选择当前路数字显示信号输出给数字显示终端显示。

Description

多路数字显示信号智能切换装置

技术领域

本发明涉及电子电脑或电子设备技术领域，是一种供数字显示终端对多路数字显示信号进行智能识别并自动切换择一进行显示的装置。

背景技术

随着电脑的普及及技术的进步，显示终端已逐渐地由模拟CRT(阴极射线管)发展到现在的数字TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)，显示信号也从模拟信号发展为相应的RGB(红绿兰)数字信号。

电视机上CRT显示器的基本工作原理是由电子枪产生电子束，并打到涂覆有一层磷光材料的显像管上，使得涂覆在其上的那一层磷光材料暂时性发亮。让电子束穿过一连串强磁场，使之路径产生偏转，而使打到显像管上的位置发生改变。显示屏上的每个点代表一个像素(画面元素)，通过控制电子束的电压，就可以自由调整每个单一点的明暗，由此也决定了输入CRT的显示信号必须将数字的RGB信号转换为模拟的RGB信号，这样就引入了D/A转换的信号损失。

而TFT-LCD的工作原理和CRT不同，TFT也就是薄膜晶体管，是用来主动控制每一个像素光通过量的元件。由于这个原因，人们也称其为“有源矩阵薄膜晶体管”。TFT-LCD影像产生的原理是：为了让面板上的每一个独立像素都能产生所要的色彩，必须让多个冷阴极灯管用作显示器的背光源，为了让光通过每一个像素，面板必须被分割且制造成一个个的小门或开关来让光通过。液晶显示器(LCD)就是使用液晶元件来调变光的屏幕。液晶可以改变它的分子结构，因此可以让不同程度的光量通过它本身(也可完全阻断光线)。液晶显示器里含有两片偏极片、彩色滤光片阵列及取向膜，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。液晶层位于两片玻璃片之间，当向取向膜层施以一个电压时，则产生一个电场，使取向层界面的液晶朝某一个方向排列。每一个像素都由红、绿、蓝三个子像素(Subpixel)组成，因此每个象素可以和相应的数字RGB信号对应。TFT-LCD的工作原理决定了其本身可以由数字显示信号直接驱动，而不用进行D/A转换。从理论上来说没有信号损失。所以在CRT显示器上出现的几何线性误差等失真和干扰情况从理论上说不会在TFT-LCD显示器上出现。

应用TFT-LCD面板(LCD PANEL)的一个较大优势是使用数字的显示接口，来自电脑主机的显示信号不必经过A/D和D/A转换，显示信号在传输过程中几乎没有损失，使显示质量比模拟的VGA(视频图形显示)信号更高。

另一方面，在电脑日益普及的今天，无论在办公室还是在家里，人们使用电脑的时间越来越多，而和人打交道最直接的接口就是显示终端。传统的使用显示终端(显示器)的方式是固定式的，即将显示终端(包括数字显示终端)放置在距台式电脑主机较近的位置处，与电脑主机间通过电缆线连接，使用者则端坐在显示终端前操作。

对操作者来说，显示终端的这种固定式使用方式在很多情况下是很不方便和很不舒适的。如，使用者想让他人看自己桌上电脑中的资料时，就必须将他叫到自己的电脑桌旁，而不能将自己电脑的显示器拿到他面前，甚至使用他的电脑显示器；又如，使用者不可能在卧室或在客厅等远离台式电脑主机的地方，舒适地操作放置在书房里台式电脑上的资料。

比较理想的使用电脑的方式应该是可移动的，特别是让包括显示与输入输出部分的人机接口部分可移动，即台式电脑的主机部分可保持在原地，而将人机接口部分与主机部分从物理空间上完全分离，人机接口部分可随意移动到所需要的位置，对主机部分作远距离的操作。而随着薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的普及应用和市场份额的逐步增大，更使这种显示终端的便携使用成为可能。

实现对远端电脑主机部分操作的一种最有效的方法是使人机接口部分与主机部分以无线方式连接，两边对应设置无线收发电路单元和利用近距离的无线通讯协议进行通讯，此时的人机接口部分称之为无线人机交互设备，此时的台式电脑主机部分是无线主机。

无线人机交互设备不仅可以进行鼠标、键盘或触笔的无线方式输入，最关键的是可进行主机屏幕内容的远端显示，使无线人机交互设备充当台式电脑无线主机的无线显示器，所实现的无线主机与无线显示器，可使对电脑的使用变为可移动方式。

无线显示器与无线主机的设计，解决了现有固定式显示方式的不足，让使用者能够随心所欲地移动并使用显示终端，根据不同的使用要求，对显示信号进行有线方式与无线方式的自动切换与连接。

如图1所示的一种“无线人机交互设备的自动显示切换装置”，底座14与无线主机11间可以用固定的电缆线13连接。

在将无线显示终端(如液晶显示器)12放置在底座14上时，无线显示终端12就成为无线主机11的显示终端，同传统使用方式，无线显示终端12显示由电缆13传送的无线主机11显示卡的VGA(视频图形显示卡)信号；如图2所示，当拿起无线显示器12离开底座14时，由自动显示切换装置(包括底座14)通过自动检测切换选择信号的相应电平变化，自动切换为无线连接方式，无线主机11输出的显示信号以无线方式与无线终端12相连接，供用户远端操作无线主机11，达到方便使用和便携移动的目的。

在两台或两台以上的普通台式电脑主机共用一个显示终端时，目前的作法是设置机械开关，即拨动开关直接切换两路或两路以上的显示信号共用一个显示终端。通过机械开关切换显示信号的缺点是：容易在切换时产生干扰和火花，严重时甚至会损坏主机和显示终端；机械开关容易损坏和老化，使用寿命短，当发生短路或其它故障时会危及其它设备的安全。

发明内容

本发明的目的是设计一种多路数字显示信号智能切换装置，使两台或多台主机能够共享一个数字显示终端。对来自多个电脑主机的数字差分显示信号进行智能判断和切换连接，让使用者能够自由地移动TFT-LCD数字显示终端，以便能舒适随意地使用该显示终端。如可将TFT-LCD数字显示终端通过放在桌上的底座和一个电脑主机相连成为该电脑主机的显示终端，也可让TFT-LCD数字显示终端离开底座，成为多个无线或有线电脑主机的显示终端。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于包括：N路数字显示信号判断电路，所述N路数字显示信号判断电路的N个判断信号输入端对应连接有N路数字显示信号的同步时钟脉冲信号，所述N路数字显示信号判断电路将检测到的有同步时钟脉冲信号的一路数字显示信号判断为当前路显示信号，并通过所述N路数字显示信号判断电路的切换输出控制信号端输出该判断结果；N路数字显示信号选择控制电路，所述N路数字显示信号选择控制电路根据所述N路数字显示信号判断电路输出的所述判断结果，从所述N个切换信号输入端输入的N路数字显示信号中，选择当前路数字显示信号输出给数字显示终端显示，所述的N路数字显示信号是分别由N个无线电脑主机显示卡通过无线连接方式输出的N路数字显示信号，或是由N1个普通电脑主机显示卡输出的数字显示信号通过有线连接方式以及由N2个无线电脑主机显示卡通过无线连接方式输出的(N1+N2)路数字显示信号，其中N1与N2之和(N1+N2)小于或等于N，N1、N2为正整数。

所述的有同步时钟脉冲(DATA CLOCK)信号，是在一个检测周期的T个连续时间检测到的序列信号，是一有高低逻辑电平变化的连续脉冲序列。

还包括有底座、设置在底座上的第一插拨式接口部件、和设置在数字显示终端上可与第一插拨式接口部件对应连接、紧密耦合的第二插拨式接口部件；第一插拨式接口部件连接一电脑主机显示卡输出的数字显示信号，第二插拨式接口部件连接所述N路数字显示信号判断电路的判断信号输入端和连接N路数字显示信号选择控制电路的切换信号输入端。

所述第一插拨式接口部件的一端子接固定的第一电位，第二插拨式接口部件上与第一插拨式接口部件的该端子对应的端子接固定的第二电位，并连接所述N路数字显示信号判断电路的一判断控制信号输入端，当数字显示终端位于底座上、第一插拨式接口部件与第二插拨式接口部件对应连接、紧密耦合时，保持该判断控制信号输入端为第一电位，该第一电位控制所述的N路数字显示信号判断电路，并由该N路数字显示信号判断电路控制所述的N路数字显示信号选择控制电路，将所述电脑主机显示卡输出的数字显示信号输出给所述的数字显示终端显示，当数字显示终端脱离底座、第一插拨式接口部件与第二插拨式接口部件分离时，保持该判断控制信号输入端为第二电位，该第二电位使所述的N路数字显示信号判断电路根据检测的同步时钟脉冲信号，控制所述的N路数字显示信号选择控制电路，从所述的N路数字显示信号中选择一路数字显示信号输出给所述的数字显示终端显示。

所述的N路数字显示信号判断电路是一单片机电路，单片机电路的N个输入端分别对应连接所述N路数字显示信号的同步时钟脉冲(DATA CLOCK)信号。

所述的N路数字显示信号选择控制电路由差分输入电路、切换控制逻辑电路和差分输出电路顺序连接构成；每一差分输入电路连接一对差分数字显示信号，每一个差分输出电路根据切换控制逻辑电路的切换，输出一对差分数字显示信号。

本发明的装置，所设置的数字显示信号判断电路，从所连接的来自1至N个电脑主机的1至N路数字显示信号中智能地判断出一路待显示信号是有效的，然后控制N路显示信号选择控制电路，将该路数字显示信号切换为N路显示信号选择控制电路的输出，输送至数字显示终端显示。1至N路数字显示信号是由多个电脑主机(无线或非无线)显示卡输出的显示信号。

本发明的切换装置可自动检测到多个电脑主机的显示状态，如当数字显示终端位于底座上时，可与通过电缆与底座连接的电脑主机连接；如当数字显示终端脱离底座时，切换成与某一无线或有线电脑主机的连接，将数字显示终端切换到一路显示信号有效的无线电脑主机或有线电脑主机上，该无线或有线电脑主机的数字显示信号就可以通过无线或有线方式连接到数字显示终端上，实现方便使用和便携移动。

本发明的装置使数字显示终端可在不同情况下均能实现智能判断和切换数字显示信号，显示不同电脑主机的显示内容。而使一个数字显示终端能在不同的方式下使用，做到自动切换电脑主机，使用户从中能体验到舒适与方便，而且有更好的显示质量。

附图说明

图1是近距离使用显示终端操作台式电脑主机时的连接状态示意图；

图2是远距离使用无线显示终端操作台式电脑主机时的连接状态示意图；

图3是本发明装置的原理性结构框图；

图4是本发明检测显示信号的数据时钟(DATA CLOCK)信号的原理图；

图5为本发明应用于无线数字显示器时，底座部分与无线数字显示终端的接口部件连接示意图；

图6为本发明应用于有线、无线混合方式下的结构框图；

图7为本发明两路数字显示信号选择控制电路的实施电路图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

参见图3，图中示出本发明的技术实现原理。装置主要包括N路数字显示信号判断电路31和N路数字显示信号选择控制电路32。N路数字显示信号判断电路31对输入的N路数字显示信号-显示信号1、显示信号2、...、显示信号N进行检测，判断其中哪些路有显示信号输入：当检测到只有一路输入显示信号有效时，N路数字显示信号判断电路31将确定该路的检测结果送N路数字显示信号选择控制电路32，自动控制N路数字显示信号选择控制电路32将有效的该路电脑主机显示信号切换到数字显示终端33上；当检测到有两路或两路以上的输入显示信号有效时，N路数字显示信号判断电路31可以按缺省设置或根据手工选择信号311，将其中的一路显示信号切换到数字显示终端33上。

结合参见图4，判断哪一路有显示信号输入的根据是判断TFT-LCD数字显示信号的同步时钟脉冲信号(数据时钟：DATA CLOCK)的有无，在有显示信号输入时，该DATA CLOCK信号应该是一连续的时钟脉冲信号，如图4中所示。如采用单片机作N路数字显示信号判断电路31，将N路显示信号中的DATA CLOCK分别连接至单片机的N个输入端，利用单片机来监测N路同步时钟脉冲信号。其检测及判断过程是：假设在时间T1时，检测到一路DATA CLOCK信号电平为高，经过时间间隔t1后在时间T2时再检测该DATA CLOCK信号是高还是低，如此，对在时刻T1，T2，T3，T4，T5，T6...，检测到的该路同步时钟脉冲信号的逻辑电平可以形成一个检测序列，根据这个检测序列连续的高低逻辑电平变化就可判断出该路有同步时钟脉冲信号和有显示信号输入。如图4中，T1、T2、T3时间的DATA CLOCK的逻辑电平为高，T4、T5、T6时间的DATA CLOCK的逻辑电平为低，可形成一个高低高低的连续脉冲序列，说明该路显示信号有效，即通过检测高低逻辑电平可以检测到有无DATA CLOCK信号输入。

需要说明的是：时间间隔t1的设置值要使一个检测周期T内最少检测4次以上(图中所示为6次)，这样可以防止因存在干扰而造成误检测。

根据以上原理，当检测到有DATA CLOCK信号输入时，就有对应路的数字显示信号输入，如果没有检测到DATA CLOCK信号，就没有对应的数字显示信号输入。

本发明的切换装置可以智能判断出哪个电脑主机有显示信号输出，并自动将其显示信号切换到数字显示终端33上。如果不只一个电脑主机有显示信号输出，可以由使用者通过手动方式主动选择或按缺省选择。N路显示信号判断电路31根据使用者的手工选择信号311(如采用+键或-键对单片机进行操作)，输出切换输出控制信号312至N路数字显示信号选择控制电路32，将该路显示信号切换到数字显示终端33，从而实现显示信号的无触点切换。

参见图5，图中示出无线主机11与无线数字显示器12通过底座14进行有线方式或无线方式连接时的显示信号切换结构。底座14上设置有插拨式接口部件141，通过电缆线13连接无线主机11的以差分方式输出的数字显示信号，底座14中插拨式接口部件141的CD端固定接地电位(第一电位)。无线数字显示器12上对应插拨式接口部件141设置插拨式接口部件121，其上与插拨式接口部件141的CD端可成紧耦合连接的SEL端通过电阻R1接高电位VCC(第二电位)和通过电容C1接地，该SEL端还同时连接N路数字显示信号判断电路31的一判断控制信号输入端，插拨式接口部件141连接N路数字显示信号判断电路31的判断信号输入端和连接N路数字显示信号选择控制电路32的切换信号输入端。

当无线数字显示器12置于底座14上即插拨式接口部件121、141间成紧耦合连接时，CD端地电平将SEL信号拉低为逻辑地，在N路数字显示信号判断电路31的控制下，N路数字显示信号选择控制电路32将电脑主机11输出的数字显示信号切换到数字终端33上；当无线数字显示器12脱离底座14，即插拨式接口部件121、141分离时，SEL信号拉高恢复为逻辑高电平，此时，哪一路电脑主机输出的数字显示信号与数字显示终端33连接，则由N路数字显示信号判断电路31和N路数字显示信号选择控制电路32决定。

参见图6，图中虚线框中的无线数字显示器12在物理上可以为一个整体，它和底座14通过可以插拔的机构141、121连接或断开。结合相应的数字显示终端33(如液晶显示屏)，便可形成一个插拔方便、可便携移动或固定的数字显示设备。底座14通过电缆13和一电脑主机相连。本装置通过对多路电脑主机输出的数字显示信号进行判断，以及结合手工选择信号311，实现对多路(如图中所示的3路)主机显示信号的智能选择及自动无触点切换。

图中3路显示信号判断电路61和3路显示信号选择控制电路62，从数字显示信号1、数字显示信号2和底座数字显示信号3中，经判断后选择有效的一路输出至数字显示终端33。图中数字显示信号1是从无线收发电路122输出并经相关显示处理(64)后的显示信号，本质上与以有线方式输入的数字显示信号2没有差别。该数字显示信号2连接一有线数字显示信号装置63。

当无线数字显示器12安放在底座14上时，插拨式接口部件121通过SEL线电平状态可判断出无线数字显示器12当前放置在底座14上，输出一个有效的插拔信号(逻辑0)，经无线数字显示器12上的插拨式接口部件121送至3路显示信号判断电路61和3路显示信号选择控制电路62。3路显示信号判断电路61根据该插拔选择信号控制3路显示信号选择控制电路62，将来自底座14的数字显示信号3切换到数字显示终端33；当无线数字显示器12脱离底座14时，插拨式接口部件121通过SEL线电平状态可判断出无线数字显示器12已脱离底座14，输出一个有效的插拔信号(逻辑1)到3路显示信号判断电路61和3路显示信号选择控制电路62，3路显示信号判断电路61根据该有效的插拔选择信号及根据检测到的有效DATA CLOCK信号，控制3路显示信号选择控制电路62，将无线收发电路及相关显示处理装置64输出的显示信号1或由有线信号装置63输出的数字显示信号2切换输出到数字显示终端33上，或者可以根据手工选择信号311以及有效的数字显示信号从数字显示信号1和数字显示信号2中选择一路输出到数字显示终端33。

插拨式接口部件141与插拨式接口121间传送的信号包括电脑主机输出的数字显示信号、插拨信号及其它相关信号，如电源信号等。

结合参见图7，图中示出本发明N路显示信号选择输出电路32的一种实施电路。

N路显示信号选择输出电路32的本实施电路是一个2路数字差分显示信号的切换输出选择电路，其逻辑结构包括差分输入电路71、切换控制逻辑电路72和差分输出电路73。可以用一个现成的集成电路实现，如PI90LV022或MAX9152等。图中，1A/1B为输入的一对差分数字显示信号，2A/2B为输入的另一对差分数字显示信号，1Y/1Z为输出的一对差分数字显示信号，2Y/2Z为输出的另一对差分数字显示信号，1DE，2DE为输出使能控制信号。当1DE为逻辑1时输出1Y/1Z有效，当1DE为逻辑0时输出1Y/1Z呈高阻，同理，当2DE为逻辑1时输出2Y/2Z有效，当2DE为逻辑0时输出2Y/2Z呈高阻，选择控制的真值表如下：

输入		输出		功能
					S1	S0	1Y/1Z	2Y/2Z
0	0	1A/1B	1A/1B						分路输出
				0	1	2A/2B	2A/2B	分路输出
1	0	1A/1B	2A/2B						交叉输出
				1	1	2A/2B	1A/1B	交叉输出

即当S1 S0为00时，1Y/1Z、2Y/2Z输出的数字显示信号为从1A/1B输入的差分数字显示信号，实现分路输出功能；当S1 S0为01时，1Y/1Z、2Y/2Z输出的数字显示信号为2A/2B输入的差分数字显示信号，也实现分路输出功能；当S1 S0为10时，1Y/1Z输出的数字显示信号为1A/1B输入的差分数字显示信号，2Y/2Z输出的数字显示信号为2A/2B输入的差分数字显示信号，实现交叉输出功能；当S1 S0为11时，1Y/1Z输出的数字显示信号为2A/2B输入的差分数字显示信号，2Y/2Z输出的数字显示信号为1A/1B输入的差分数字显示信号，也实现交叉输出功能。这样，通过控制S1 S0就可以控制和选择不同的差分数字显示信号输出了。

如果装置只需作两路数字显示信号的切换，用一组图7电路就可完成，如果需作四路数字显示信号的切换，则需两组图7所示电路，通过控制集成电路的S0、S1、1DE、2DE就可实现。

本发明通过设计多路数字显示信号判断电路和多路数字显示信号选择控制电路，并结合底座及其插拨式接口部件及电路，使各台电脑主机可以在不同的使用环境下都能进行数字显示信号至数字显示终端间的智能切换，可共享一个数字显示终端TFT-LCD。用户可以在相对舒适的环境下操作自己的电脑主机，获得的显示服务是优质的。

Claims (8)

1.一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于包括：N路数字显示信号判断电路，所述N路数字显示信号判断电路的N个判断信号输入端对应连接有N路数字显示信号的同步时钟脉冲信号，所述N路数字显示信号判断电路将检测到的有同步时钟脉冲信号的一路数字显示信号判断为当前路显示信号，并通过所述N路数字显示信号判断电路的切换输出控制信号端输出该判断结果；N路数字显示信号选择控制电路，所述N路数字显示信号选择控制电路根据所述N路数字显示信号判断电路输出的所述判断结果，从所述N个切换信号输入端输入的N路数字显示信号中，选择当前路数字显示信号输出给数字显示终端显示，所述的N路数字显示信号是分别由N个无线电脑主机显示卡通过无线连接方式输出的N路数字显示信号，或是由N1个普通电脑主机显示卡输出的数字显示信号通过有线连接方式以及由N2个无线电脑主机显示卡通过无线连接方式输出的(N1+N2)路数字显示信号，其中N1与N2之和(N1+N2)小于或等于N，N1、N2为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：所述的有同步时钟脉冲信号，是在一个检测周期的T个连续时间检测到的序列信号，是一有高低逻辑电平变化的连续脉冲序列。

3.根据权利要求2所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：所述T个连续时间的时间间隔设置值，是按一个检测周期至少包括有4个连续时间设置的。

4.根据权利要求1所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：还包括有底座、设置在底座上的第一插拨式接口部件、和设置在数字显示终端上可与第一插拨式接口部件对应连接、紧密耦合的第二插拨式接口部件；第一插拨式接口部件连接一电脑主机显示卡输出的数字显示信号，第二插拨式接口部件连接所述N路数字显示信号判断电路的判断信号输入端和连接N路数字显示信号选择控制电路的切换信号输入端。

5.根据权利要求4所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：所述第一插拨式接口部件的一端子接固定的第一电位，第二插拨式接口部件上与第一插拨式接口部件的该端子对应的端子接固定的第二电位，并连接所述N路数字显示信号判断电路的一判断控制信号输入端，当数字显示终端位于底座上、第一插拨式接口部件与第二插拨式接口部件对应连接、紧密耦合时，保持该判断控制信号输入端为第一电位，该第一电位控制所述的N路数字显示信号判断电路，并由该N路数字显示信号判断电路控制所述的N路数字显示信号选择控制电路，将所述电脑主机显示卡输出的数字显示信号输出给所述的数字显示终端显示，当数字显示终端脱离底座、第一插拨式接口部件与第二插拨式接口部件分离时，保持该判断控制信号输入端为第二电位，该第二电位使所述的N路数字显示信号判断电路根据检测的同步时钟脉冲信号，控制所述的N路数字显示信号选择控制电路，从所述的N路数字显示信号中选择一路数字显示信号输出给所述的数字显示终端显示。

6.根据权利要求1所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：所述的N路数字显示信号判断电路是一单片机电路，单片机电路的N个输入端分别对应连接所述N路数字显示信号的同步时钟脉冲信号。

7.根据权利要求1所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：所述的N路数字显示信号选择控制电路由差分输入电路、切换控制逻辑电路和差分输出电路顺序连接构成；每一差分输入电路连接一对差分数字显示信号，每一个差分输出电路根据切换控制逻辑电路的切换，输出一对差分数字显示信号。

8.根据权利要求1所述的一种多路数字显示信号智能切换装置，其特征在于：所述的N路数字显示信号判断电路还设有一手工选择信号输入端，在所述的N路数字显示信号判断电路检测出有两路或两路以上的同步时钟脉冲信号时，用于手工选择将其中的一路数字显示信号切换到所述的数字显示终端上。

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