CN1958434B - 采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法，该机包括若干个计量缸模块单元和控制器；在其中一基准计量缸模块单元驱动气缸一侧的上下部位设置一对位置传感器；该方法包括以下步骤：一，控制器调整灌装测量基准位置，并分别调整各计量缸灌装微调整数值；二，控制器启动各计量缸灌装；三，控制器检测到位置传感器的输出信号，启动相应部件工作，即：控制器根据各微调整数值及定时器计数值，控制相应模块单元的驱动气缸折返转入吸料；对各计量缸模块单元灌装误差量检测和计算；灌装量误差进行合格判定，若不合格则转入步骤一重新调整至合格。本发明灌装量微调方便且效率精度高，结构简单体积小且降低成本，因此极为实用。

Description

采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法

技术领域

本发明涉及一种灌装机及灌装量调整方法，尤其涉及一种采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法。

背景技术

采用现有技术的灌装机灌装量调整方法用于各种液态物料的定量灌装。

请参见图1所示，这是多头灌装机的计量缸模块单元的结构示意图。图中的灌装机采用现有技术灌装机是2-16头灌装机，可广泛应用于日化、食品、粮油等行业。

从图1中可见，现有技术多头灌装机的计量灌装部件采用的是若干个计量缸模块单元1至N个组合式结构，每个计量缸模块单元1包含独立的计量缸11、带磁环的驱动气缸12、设置在每个驱动气缸12上的一对位置传感器13及控制各个计量缸模块单元工作的控制器14；计量缸11内的活塞111通过连杆15与驱动气缸12内的活塞121连接，控制器14分别与位置传感器13和驱动气缸12的控制信号端连接，在计量缸11的上方设置进出料单向阀16，位置传感器13具有磁敏功能。

对上述多头灌装机的若干个计量缸模块单元进行灌装量调节的方法是：设置在各驱动气缸上方位置传感器位置，就是各驱动气缸活塞上行运动的折返点。在每个灌装周期的开始时刻，先由控制器(该控制器可采用可编程控制器PLC或单片机系统组成)同时驱使各组计量缸模块单元的驱动气缸活塞上行，带动计量缸活塞开始进行物料灌装作业。然后控制器不断检测各驱动气缸上方位置传感器输出信号，一旦发现某组驱动气缸活塞到达折返点，就使其折返向下运动，带动该计量缸活塞进行吸料作业，直至所有计量缸模块单元均完成吸料作业，一个完整的灌装周期即告结束。通过人工反复、精细调节各计量缸模块单元中驱动气缸上位置传感器的位置，即可实现各计量缸模块单元的灌装量微调。驱动气缸下方位置传感器(也可不安装)的输出信号，则可反映驱动气缸的初始位置，此信号可由控制器采集作为控制之用。

由上述可知，由于在多头灌装机的每个计量缸模块单元中需配置位置传感器，并要配置支架等附件，增加了制造成本；采用现有技术的多头灌装机的灌装量微调整方法，由于必须通过人工反复精细调节各位置传感器的位置，因而步骤繁多，调整的效率很低，调整精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法，它能使多头灌装机结构简单，制造成本降低；同时使灌装量的微调精度和微调效率高，微调简便。

本发明的目的是这样实现的：

一种采用单组位置传感器的多头灌装机，包括：

若干个计量缸模块单元，每一计量缸模块单元由计量缸和驱动气缸组成，计量缸内的活塞通过连杆与驱动气缸内的活塞连接；

一控制器，它与各计量缸模块单元中的驱动气缸连接；

其特点是：

将其中一计量缸模块单元设为基准计量缸模块单元，在该基准计量缸模块单元驱动气缸一侧的上下部位分别设置一位置传感器，两位置传感器的输出端与控制器连接。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机中，其中，所述的设置在基准计量缸模块单元驱动气缸一侧上部的位置传感器为灌装量微调的起始位置传感器，设置在该驱动气缸一侧下部的位置传感器为灌装起始位置传感器。

一种采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法，用于对多头灌装机上的多个计量缸模块单元的灌装量的微调节，其特点是，所述的灌装量微调整方法包括以下步骤：

步骤一，调整灌装测量参照基准位置；

控制器根据灌装量，调整在基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器至适当位置，以此作为测量参照基准位置，并分别调整控制器的各定时器中的各计量缸灌装微调整数值；

步骤二，控制器启动各计量缸模块单元进行灌装工作；

步骤三，控制器检测基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器的输出信号，并据此启动各计量缸模块单元相应的定时器工作。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，其中，所述的步骤一中控制器分别调整控制器的各定时器中的各计量缸灌装微调整数值的具体步骤是：

1-1，控制器调整基准计量缸模块单元驱动气缸一侧上部的位置传感器的初始位置，以此位置作为各计量缸模块单元灌装的基准位置；

1-2，控制器在定时器中设置各计量缸模块单元的预设微调整数值，该数值所对应的微调灌装量为额定灌装量的2％；

1-3，控制器将由人机交互界面显示的各计量缸模块单元的表观微调整数值设置为零。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，在所述的步骤二中，所述的各计量缸模块单元进行灌装工作的步骤是：

2-1，控制器启动各计量缸模块单元的驱动气缸，使各驱动气缸内的活塞向位于驱动气缸一侧上部的位置传感器方向上行；

2-2，与此同时，计量缸中上行的活塞将计量缸内的灌装液体输出并通过进出料单向阀灌入相应的容器。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，其中，所述的步骤三中，在控制器检测传感器输出信号并启动各计量缸模块单元相应的定时器工作后还包括以下步骤：

32，控制器检测各计量缸模块单元的微调整信息，控制相应计量缸模块单元的驱动气缸折返转入吸料；

33，控制器对经过微调灌装量后的各计量缸模块单元灌装误差量进行检测和计算；

34，灌装量误差的合格判定，控制器对各计量缸模块单元的灌装量误差进行分析判定，若不合格则转入步骤一，重新调整，直至使各计量缸模块单元的灌装量误差达到合格要求。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，其中，所述的步骤三中，控制器检测基准计量缸模块单元传感器信号及启动各计量缸模块单元相应的定时器工作的具体步骤是；

31-1，控制器不断检测且接收基准计量缸模块单元一侧上部的位置传感器的输出信号；

31-2，当控制器没有检测到基准计量缸模块单元气缸内的活塞上行至规定位置时，则返回到31-1步骤继续检测，直至对应的上部位置传感器发出输出信号。

31-3，当基准计量缸模块单元气缸内的活塞上行至规定位置，控制器接收了上部位置传感器发出的输出信号后，即启动各计量缸模块单元所对应的定时器。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，其中，所述的步骤32中，控制器检测各计量缸模块单元的微调整信息及控制相应计量缸模块单元的驱动气缸折返转入吸料的具体步骤是：

32-1，控制器根据各计量缸模块单元的微调整数值，不断与定时器当前计数值进行对比，判断定时器当前计数值是否等于微调整数值；

32-2，当各自定时器当前计数值与其设置的微调整数值相符时，控制器控制各计量缸模块单元驱动气缸中的活塞进行折返换向移动，使相应的计量缸模块单元由灌装动作转为吸料动作，直至完成各计量缸模块单元的灌装过程；

32-3，当各自定时器当前计数值与其设置的微调整数值不相符时，则返回32-1步骤继续判断。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，其中，在所述的步骤一中，所述的微调整数值为：

微调整数值＝预设微调整数值+表观微调整数值；

在所述的步骤三中，控制器根据各计量缸模块单元的灌装量误差，调整定时器中各计量缸模块单元灌装量的表观微调整数值，

表观微调整数值＝灌装的误差重量/微调整当量；

微调整当量通过计算由下式求出：

微调整当量(克/毫秒)＝ΔG/Δt，

在延时时间增量为Δt(毫秒)时，得到灌装增量ΔG(克)。

在上述的采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法中，其中，所述的步骤34中，控制器对各计量缸模块单元的灌装量误差进行分析判定的具体步骤是：

34-1，控制器根据获得的经步骤三的计算得出的各计量缸模块单元的灌装量误差进行判定“误差是否合格”；

34-2，若存在任一计量缸模块单元的“灌装量误差不合格”，控制器进行调整各微调整数值的步骤，包括：

a，控制器根据“表观微调整数值＝灌装量误差/微调整当量”，计算各计量缸模块单元的表观微调整数值，

b，控制器通过人机交互界面接收经(34-2-a)步骤计算所得的表观微调整数值，

c，控制器根据“微调整数值＝预设微调整数值+表观微调整数值”公式，结合步骤三得到的“灌装量误差”和(34-2-b)步骤得到的“表观微调整数值”，计算得出各定时器的“微调整数值”，

d，根据相应的“微调整数值”调整各定时器中设置的微调整数值，

e，返回到步骤一，重复实施步骤一至步骤三的工作；

f，若所有计量缸模块单元的灌装量误差均达到合格规定的要求，则结束调整工作。

本发明采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法采用组合式结构的多头灌装机灌装量微调整方法，由于采用了此技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本发明将现有技术的机械式灌装量微调整改进为通过控制器中设有的各计量缸模块单元的微调整数值，进行灌装量微调整，调整方便，简化灌装量微调整步骤，提高了灌装量微调整的效率和精度。

2.本发明由于在步骤一中，在若干个计量缸模块单元中设定其中一个计量缸模块单元为为基准计量缸模块单元，并只需在该基准计量缸模块单元上设置位置传感器，可省却其它计量缸模块单元上设置的大量位置传感器以及传感器安装支架等附件，减少机械加工量，结构简单，体积小，节约了制造成本。

3.本发明将现有技术的机械式灌装量微调整方法改进为通过控制器控制各计量缸模块单元的表观微调整数值，控制各计量缸模块单元完成灌装量微调整，不仅操作方便，同时简化了灌装量微调整步骤，并且提高了灌装量微调整的效率和精度。

4.本发明由于灌装微量的微调整是根据控制器对各驱动气缸活塞到达上部传感器位置后，通过控制其不同的附加延时数值(毫秒数量级)，以分别改变其折返点位置，由此控制了计量缸的行程，从而达到微调灌装量目的，因此该灌装微量调整方法方便、快捷、精确。

附图说明

通过以下对本发明采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

1.现有技术多头灌装机的计量缸模块单元的结构示意图；

2.本发明单组位置传感器的多头灌装机的计量缸模块单元的结构示意图；

3.本发明采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法的流程图。

具体实施方式

请结合参见图2所示，这是单组位置传感器的多头灌装机的计量缸模块单元的结构示意图。本发明单组位置传感器的多头灌装机的计量缸模块单元与现有技术多头灌装机不同的是，它只需在其中一基准计量缸模块单元中配置一组位置传感器作为调整、测量的基准，而现有技术多头灌装机的各个计量缸模块单元中均需配置一组位置传感器作为调整、测量的基准。

图2所示的是单组位置传感器的多头灌装机的1至N个计量缸模块单元的结构示意图，该计量缸模块单元包含计量缸11、活塞带磁环的驱动气缸12、在其中一计量缸模块单元的驱动气缸12一侧的上下部设置一对磁敏位置传感器13，设有人机交互界面及电、气转换装置的控制器14；计量缸11内的活塞111通过连杆15与驱动气缸12内的活塞121连接；设有位置传感器13的计量缸模块单元1设定为基准计量缸模块单元，在基准计量缸模块单元的(1)的驱动气缸(12)一侧上部设置的一位置传感器(131)为灌装量微调的起始位置传感器，在基准计量缸模块单元(1)的驱动气缸(12)一侧下部设置的一位置传感器(132)为灌装起始位置传感器；控制器14分别与一对位置传感器13的输出端和驱动气缸12的控制端连接，在计量缸11的上方设置进出料单向阀16。控制器14可采用可编程控制器PLC或单片机系统组成，在控制器中设有N个定时器。

请参见图3所示，这是本发明采用单组位置传感器的多头灌装机灌装量微调整方法的流程图。本发明的微调整方法包括以下步骤：

第一步骤，灌装测量参照基准位置的调整；

控制器根据预设的微调整数值，调整设在基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器至适当位置，以此作为测量参照基准位置；

控制器分别调整各计量缸灌装微调整数值，具体步骤是：

1-1，控制器调整基准计量缸模块单元驱动气缸一侧上部的位置传感器的初始位置，以此位置作为各计量缸模块单元灌装的基准位置。

1-2，控制器在定时器中设置各计量缸模块单元的预设微调整数值，该数值所对应的微调灌装量为额定灌装量的2％；

由于，微调整数值＝预设微调整数值+表观微调整数值，

并且，在本实施例中，微调整数值是一固定数值，即为预设微调整数值，为此，

1-3，控制器将由人机交互界面显示的各计量缸模块单元的表观微调整数值设置为零。

在本实施例中，由于微调整数值是一固定数值，即为预设微调整数值，因此，

2-2，控制器将由人机交互界面显示的各计量缸模块单元的表观微调整数值设置为零。

第二步骤，控制器启动各计量缸模块单元进行灌装量微调整工作，具体步骤是；

2-1，控制器启动各计量缸模块单元的驱动气缸，使各驱动气缸内的活塞向位于驱动气缸一侧上部的位置传感器方向上行；

2-2，与此同时，计量缸中上行的活塞将计量缸内的灌装液体输出并通过进出料单向阀灌入相应的容器。

第三步骤，控制器检测基准计量缸模块单元中位置传感器的输出信号，并启动相应部件工作，包括以下步骤：

31，控制器不断检测且接收基准计量缸模块单元位置传感器的输出信号，并据此启动各计量缸模块单元相应的定时器工作，具体步骤是：

31-1，控制器不断检测且接收基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器的输出信号，

31-2，当控制器没有检测到基准计量缸模块单元气缸内的活塞上行至规定位置时，则返回到31-1步骤继续检测，直至对应的上部位置传感器发出输出信号，

31-3，当基准计量缸模块单元气缸内的活塞上行至规定位置，控制器接收了该气缸一侧上部的位置传感器发出的输出信号后，即启动各计量缸模块单元所对应的定时器；

32，控制器检测各计量缸模块单元的微调整信息，控制相应计量缸模块单元的驱动气缸折返转入吸料，具体步骤是：

32-1，控制器根据各计量缸模块单元的微调整数值，不断与定时器当前计数值进行对比，判断定时器当前计数值是否等于微调整数值，

32-2，当各自定时器当前计数值与其设置的微调整数值相符时，控制器控制各计量缸模块单元驱动气缸中的活塞进行折返换向移动，使相应的计量缸模块单元由灌装动作转为吸料动作，直至完成各计量缸模块单元的灌装过程，

32-3，当各自定时器当前计数值与其设置的微调整数值不相符时，则返回32-1步骤继续判断；

33，各计量缸模块单元经过微调灌装量后，控制器采集接收各计量缸模块单元的灌装量，并分别依据当前要求的灌装量进行误差计算；

34，灌装量误差的合格判定，控制器对各计量缸模块单元的灌装量误差进行分析判定，若不合格则转入步骤一，重新调整，直至使各计量缸模块单元的灌装量误差达到合格要求，具体步骤是：

34-1，控制器根据获得的经步骤33的计算得出的各计量缸模块单元的灌装量误差进行判定“误差是否合格”，

34-2，若存在任一计量缸模块单元的“灌装量误差不合格”，控制器进行调整各微调整数值的步骤，包括：

a，控制器根据“表观微调整数值＝灌装量误差/微调整当量”，计算各计量缸模块单元的表观微调整数值；同时，计算得到微调整当量：

微调整当量(克/毫秒)＝ΔG/Δt，

在延时时间增量为Δt(毫秒)时，得到灌装增量ΔG(克)。

b，控制器通过人机交互界面接收经34-2-a步骤计算所得的表观微调整数值，

c，控制器根据“微调整数值＝预设微调整数值+表观微调整数值”公式，结合步骤三得到的“灌装量误差”和34-2-b步骤得到的“表观微调整数值”，计算得出各定时器的“微调整数值”，

d，根据相应的“微调整数值”调整各定时器中设置的微调整数值，

e，返回到步骤一，重复实施步骤一至步骤三的工作；

f，若所有计量缸模块单元的灌装量误差均达到合格规定的要求，则结束调整工作。

综上所述，本发明采用单组位置传感器的多头灌装机及灌装量微调整方法，通过控制器设置、改变各计量缸模块单元的微调整数值，同时根据基准计量缸模块单元传感器输出的驱动气缸活塞位置信息，来微调各驱动气缸活塞行程的延时时间以及折返点位置，由此控制了各计量缸的行程，从而达到微调灌装量的目的；本发明不仅操作方便，同时简化了灌装量微调整步骤，并且可有效地提高了灌装量微调整的效率和精度；由于改进后的若干个计量缸模块单元只需在基准计量缸模块单元上设置一对位置传感器，可省却其它计量缸模块单元上设置的大量位置传感器及附件，使整机结构简单，体积小，节约了制造成本，因此极为实用。

Claims (13)

1.一种采用单组位置传感器的多头灌装机，包括：

若干个计量缸模块单元(1)，每一计量缸模块单元(1)由计量缸(11)和驱动气缸(12)组成，计量缸(11)内的活塞(111)通过连杆(15)与驱动气缸(12)内的活塞(121)连接；

一控制器(14)，它与各计量缸模块单元(1)中的驱动气缸(12)连接；

其特征在于：

将其中一计量缸模块单元(1)设为基准计量缸模块单元，在该基准计量缸模块单元(1)驱动气缸(12)一侧的上下部位分别设置一位置传感器(13)，两位置传感器(13)的输出端与控制器(14)连接。

2.如权利要求1所述的采用单组位置传感器的多头灌装机，其特征在于：所述的设置在基准计量缸模块单元(1)驱动气缸(12)一侧上部的位置传感器(131)为灌装量微调的起始位置传感器，设置在该驱动气缸(12)一侧下部的位置传感器(132)为灌装起始位置传感器。

3.一种如权利要求1的采用单组位置传感器的多头灌装机的灌装量微调整方法，用于对多头灌装机上的多个计量缸模块单元的灌装量的微调节，其特征在于，所述的灌装量微调整方法包括以下步骤：

步骤一，调整灌装测量参照基准位置；

控制器根据灌装量，调整在基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器至适当位置，以此作为测量参照基准位置，并分别调整控制器的各定时器中的各计量缸灌装微调整数值；

步骤二，控制器启动各计量缸模块单元进行灌装工作；

步骤三，控制器检测基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器的输出信号，并据此启动各计量缸模块单元相应的定时器工作。

4.如权利要求3所述的灌装量微调整方法，其特征在于：所述的步骤一中控制器分别调整控制器的各定时器中的各计量缸灌装微调整数值的具体步骤是：

1-1，控制器调整基准计量缸模块单元驱动气缸一侧上部的位置传感器的初始位置，以此位置作为各计量缸模块单元灌装的基准位置；

1-2，控制器在定时器中设置各计量缸模块单元的预设微调整数值，该数值所对应的微调灌装量为额定灌装量的2％；

1-3，控制器将由人机交互界面显示的各计量缸模块单元的表观微调整数值设置为零。

5.如权利要求3所述的灌装量微调整方法，其特征在于：在所述的步骤二中，所述的各计量缸模块单元进行灌装工作的步骤是：

2-1，控制器启动各计量缸模块单元的驱动气缸，使各驱动气缸内的活塞向位于驱动气缸一侧上部的位置传感器方向上行；

2-2，与此同时，计量缸中上行的活塞将计量缸内的灌装液体输出并通过进出料单向阀灌入相应的容器。

6.如权利要求3所述的灌装量微调整方法，其特征在于：所述的步骤三还包括以下步骤：

32.控制器检测各计量缸模块单元的微调整信息，控制相应计量缸模块单元的驱动气缸折返转入吸料；

33.控制器对经过微调灌装量后的各计量缸模块单元灌装误差量进行检测和计算；

34.灌装量误差的合格判定，控制器对各计量缸模块单元的灌装量误差进行分析判定，若不合格则转入步骤一，重新调整，直至使各计量缸模块单元的灌装量误差达到合格要求。

7.如权利要求3所述的灌装量微调整方法，其特征在于：所述的步骤三中，控制器检测基准计量缸模块单元传感器信号及启动各计量缸模块单元相应的定时器工作的具体步骤是；

31-1，控制器不断检测且接收基准计量缸模块单元的驱动气缸一侧上部的位置传感器的输出信号；

31-2，当控制器没有检测到基准计量缸模块单元气缸内的活塞上行至规定位置时，则返回到31-1步骤继续检测，直至对应的上部位置传感器发出输出信号；

31-3，当基准计量缸模块单元气缸内的活塞上行至规定位置，控制器接收了上部位置传感器发出的输出信号后，即启动各计量缸模块单元所对应的定时器。

8.如权利要求6所述的灌装量微调整方法，其特征在于：所述的步骤32中，控制器检测各计量缸模块单元的微调整信息及控制相应计量缸模块单元的驱动气缸折返转入吸料的具体步骤是：

32-1，控制器根据各计量缸模块单元的微调整数值，不断与定时器当前计数值进行对比，判断定时器当前计数值是否等于微调整数值；

32-2，当各自定时器当前计数值与其设置的微调整数值相符时，控制器控制各计量缸模块单元驱动气缸中的活塞进行折返换向移动，使相应的计量缸模块单元由灌装动作转为吸料动作，直至完成各计量缸模块单元的灌装过程；

32-3，当各自定时器当前计数值与其设置的微调整数值不相符时，则返回32-1步骤继续判断。

9.如权利要求6所述的灌装量微调整方法，其特征在于：

在所述的步骤一中，所述的微调整数值为：

微调整数值＝预设微调整数值+表观微调整数值；

在所述的步骤三中，控制器根据各计量缸模块单元的灌装量误差，调整定时器中各计量缸模块单元灌装量的表观微调整数值，

表观微调整数值＝灌装的误差重量/微调整当量；

微调整当量通过计算由下式求出：

微调整当量＝ΔG/Δt，

在延时时间增量为Δt时，得到灌装增量ΔG。

10.如权利要求6所述的灌装量微调整方法，其特征在于：所述的步骤34中，控制器对各计量缸模块单元的灌装量误差进行分析判定的具体步骤是：

34-1，控制器根据获得的经步骤三的计算得出的各计量缸模块单元的灌装量误差进行判定“误差是否合格”；

34-2，若存在任一计量缸模块单元的“灌装量误差不合格”，控制器进行调整各微调整数值的步骤，包括：

a，控制器根据“表观微调整数值＝灌装量误差/微调整当量”，计算各计量缸模块单元的表观微调整数值，

b，控制器通过人机交互界面接收经34-2-a步骤计算所得的表观微调整数值，

c，控制器根据“微调整数值＝预设微调整数值+表观微调整数值”公式，结合步骤三得到的“灌装量误差”和34-2-b步骤得到的“表观微调整数值”，计算得出各定时器的“微调整数值”，

d，根据相应的“微调整数值”调整各定时器中设置的微调整数值，

e，返回到步骤一，重复实施步骤一至步骤三的工作；

f，若所有计量缸模块单元的灌装量误差均达到合格规定的要求，则结束调整工作；

其中微调整当量通过计算由下式求出：

微调整当量＝ΔG/Δt，

在延时时间增量为Δt时，得到灌装增量ΔG。

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