CN212907023U - 一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，包括：显示器，显示白色图像窗口和接收数据；色彩分析仪，检测当前显示器白色图像窗口色坐标数据和亮度数据，并传送给电脑主机；USB转I2C电路板，分别通讯连接显示器和电脑主机；电脑主机，电脑主机安装有应用软件，应用软件设置有色坐标规格和亮度规格；应用软件检测接收到的色坐标数据和亮度数据是否分别在色坐标规格和亮度规格，并分别调整更新显示器增益大小和背光电流大小，将调整后数据发送给显示器；应用软件命令显示器保存数据。色坐标数据符合色坐标调试规格，显示器的透光率最高，当亮度数据在亮度调试规格，背光电流最小，显示器消耗的功率最小。

Description

一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统。

背景技术

节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源的利用率的一系列行为。按照世界能源委员会1979年提出的节约能源定义是：采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。显示器广泛地应用于学习、娱乐、办公等方面。现在人们的工作、娱乐、学习等活动都离不开电脑液晶显示器。在实际的电脑液晶显示器使用过程中绝大部分的使用者都很少调节显示器。显示器出厂时都会对显示器进行色温和亮度的调节。出厂的显示器都保证了显示器出厂的亮度和色温的一致性，出厂的显示器的亮度和色温基本都能满足大部分用户的使用。现有的显示器的出厂设置只保证的显示器的色温和亮度的一致性，很少关心出厂设置的色温和亮度是否是最小的功耗。这样就使出厂设置的液晶显示器不是最优的功耗。这样对能源产生了浪费。

现有出厂设置调试出厂亮度和色温没有考虑出厂状态的液晶显示器功耗，导致出厂的功率不是最小功率。液晶显示器是一种借助于薄膜晶体管(TFT)驱动的有源矩阵液晶显示器，它主要是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯条构成画面。IPS、TFT、SLCD都属于LCD的子类。液晶显示器的工作原理是：在电场的作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变(调制)，完成电一光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。液晶显示器出厂设置的功率有70％以上都是由液晶显示器的背光模块消耗的。(背光模块由LED恒流板和LED发光灯条组成)，要减少背光模块的功率消耗主要是减少工厂设置状态的背光电流。显示屏出厂设置的亮度主要由背光亮度和液晶的透光率来决定。显示器在出厂设置的液晶的透光率受液晶显示器驱动板的红色增益(red gain)、绿色增益(green gain)和蓝色(bluegain)增益控制。红色增益、绿色增益、蓝色增益在满足不出现色饱和的情况下最大就是液晶的最高的透光率。在工厂色温和亮度的调试中，满足了液晶的透光率最高和LED的最小电流就能做到最佳的显示器出厂设置的状态下的最小功率。

为此，提供一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，在工厂色温和亮度的调试中，满足了液晶的透光率最高和LED的最小电流，做到最佳的显示器出厂设置的状态下的最小功率，在显示器色温和亮度规格不变的情况下让工厂生产的液晶显示器出厂设置的功率调试到最小。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，以解决显示器的色温和亮度的一致性的条件下，显示器出厂的功率不是最小功率的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，其特征在于，该系统包括：

显示器，显示白色图像窗口和接收电脑主机发送的初始化参数数据和调整后数据；

色彩分析仪，检测当前显示器的白色图像窗口的色坐标数据和亮度数据，并传送给电脑主机；

USB转I2C电路板，分别通讯连接显示器和电脑主机；

电脑主机，电脑主机安装有调试显示器色温和亮度的应用软件，电脑主机通过USB转I2C电路板向显示器发出中心白色图像窗口和数据，应用软件设置有色坐标规格和亮度规格；

应用软件检测从色彩分析仪接收到的色坐标数据是否在色坐标规格并调整更新显示器增益大小，将调整后的显示器增益数据通过USB转I2C电路板发送给显示器；

应用软件检测从色彩分析仪接收到的亮度数据是否在亮度规格并调整更新显示器背光电流大小，将调整后的显示器背光电流数据通过USB转I2C电路板发送给显示器；

应用软件命令显示器保存显示器增益大小数据和背光电流数据。

作为进一步的优化，调整的显示器增益包括红色增益和绿色增益。

作为进一步的优化，USB转I2C电路板通过USB线缆或者HDMI线连接电脑主机。

作为进一步的优化，USB转I2C电路板通过HDMI数据线连接显示器。

作为进一步的优化，初始化数据包括背光电流、红色增益、绿色增益、蓝色增益和对比度的数据。

作为进一步的优化，调整后数据包括显示器增益数据和背光电流数据。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：在工厂设置色温和亮度的调试中，满足了显示器的透光率最高和显示器LED的最小电流就能做到最佳的显示器出厂设置的状态下的最小功率。本实用新型的调试方法为先进行色温调试然后进行亮度调试，设置出厂色温规格和亮度规格。色温调试过程中，调整显示器的RGB增益的数值，直到当前读取的色坐标数值在色坐标规格内。亮度调试过程中，调整读取的显示器背光电流数值，直到当前读取的亮度数值在亮度规格内。减少背光模块的功率消耗主要是通过减少工厂设置状态的背光电流。显示屏出厂设置的亮度主要由背光亮度和液晶的透光率来决定。显示器在出厂设置的液晶的透光率受液晶显示器驱动板的红色增益(red gain)、绿色增益(greengain)和蓝色(blue gain)增益控制。红色增益、绿色增益、蓝色增益在满足不出现色饱和的情况下最大就是液晶的最高的透光率。在工厂色温和亮度的调试中，满足了液晶的透光率最高和LED的最小电流就能做到最佳的显示器出厂设置的状态下的最小功率。当色坐标数值是在色坐标规格，液晶的透光率最高，同时当亮度数值在亮度规格，背光电流最小，显示器消耗的功率最小。

附图说明

图1为本实用新型的低功耗液晶显示器出厂设置的调试方法的流程图；

图2为本实用新型的低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统结构的示意图；

图3为本实用新型的色温调试的方法的流程图；

图4为本实用新型的亮度调试的方法的流程图；

图5为USB转I2C电路板电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型实施例中的低功耗液晶显示器出厂设置的调试方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括步骤S1至步骤S5，结合图2该方法涉及到的调试系统结构示意图。

步骤S1：向显示器发送白色图像窗口；具体地，电脑主机安装有调试色温和亮度的应用软件，电脑发送的指令传送到液晶显示器驱动板的MCU，电脑主机通过显卡发送255灰阶(8位图像数据)的白色中心窗口画面到显示器。

步骤S2：向显示器发送初始化命令；具体地，显示器接收到初始化命令后就进入调试状态。

步骤S3：设置出厂亮度规格和色坐标规格，向显示器发送初始化数据；具体地，设置出厂色坐标规格为后续的色温调试提供色温设定范围，亮度规格为后续的亮度调试提供亮度设定范围，向显示器发送初始化数据，该初始化数据为图像的亮度初始值、色温初始值、绿色增益调试初始值、红色增益调试初始值、蓝色增益调试初始值、显示器背光电流和对比度，显示器根据接收到的初始化数据更新和显示白色图像窗口。

步骤S4：色温调试，包括：读取当前白色图像窗口的色坐标数据，和色坐标规格比较，根据比较结果调整RGB增益的数据并发送给显示器；具体地，读取当前白色图像窗口的色坐标数据，检测比较读取的色坐标数据是否在色坐标规格内，若是不在色坐标规格内，调整显示器的绿色增益值、红色增益值和蓝色增益值，然后将调整后的数值发送给显示器，显示器根据接收到的调整后的数据更新和显示白色图像窗口，然后再重新进行色坐标数据的读取、比较和显示器增益的调整，步骤S4要重复地依次执行，读取的色坐标数据符合色坐标规格后才执行下一个步骤。需要说明的是，调整后的数值是根据检测比较的结果在初始值的基础上调整的，调整后的数值与初始值可能相同也可能不同，由于调整显示器RGB增益的三个增益比较繁琐，也可以保持其中的一个增益数值不变，只是单独调整另外两个增益的数值。出厂设置的色温是通过调节显示器的红色增益、绿色增益、和蓝色增益的大小来改变红色像素、绿色像素和蓝色像素的发光强度来实现显示器的白平衡，红色增益、绿色增益、蓝色增益在满足不出现色饱和的情况下最大就是液晶的最高的透光率，色温调试满足显示器的透光率最高。

步骤S5：亮度调试，包括：读取当前白色图像窗口的亮度数据，和亮度规格比较，根据比较结果调整显示器背光电流的数据并发送到显示器；具体地，读取当前白色图像窗口的亮度数据，检测比较读取的亮度数值是否在亮度规格内，若不在色坐标规格内，调整显示器的背光电流，然后将调整后的背光电流数值发送给显示器，显示器根据接收到的调整后的数据更新和显示白色图像窗口，然后再重新进行亮度数据的读取、比较和显示器背光电流的调整，步骤S5要重复地依次执行，直到当前读取的亮度数值在亮度规格内。

步骤S6：保存色温调试和亮度调试后的RGB增益数据和背光电流数据；具体地，保存的数据就是出厂设置的数据，这些数据的功率最低。

其中：步骤S4重复地依次执行，读取的色坐标符合色坐标规格后才执行下一个步骤，步骤S5重复地依次执行，直到读取的亮度数据符合亮度规格。

在工厂设置色温和亮度的调试中，满足了显示器的透光率最高和显示器LED的最小电流就能做到最佳的显示器出厂设置的状态下的最小功率。本实用新型的调试方法为先进行色温调试然后进行亮度调试，设置出厂色温规格和亮度规格。色温调试过程中，调整显示器的RGB增益的数值，直到当前读取的色坐标数值在色坐标规格内。亮度调试过程中，调整读取的显示器背光电流数值，直到当前读取的亮度数值在亮度规格内。减少背光模块的功率消耗主要是通过减少工厂设置状态的背光电流。显示屏出厂设置的亮度主要由背光亮度和液晶的透光率来决定。显示器在出厂设置的液晶的透光率受液晶显示器驱动板的红色增益(red gain)、绿色增益(green gain)和蓝色(blue gain)增益控制。红色增益、绿色增益、蓝色增益在满足不出现色饱和的情况下最大就是液晶的最高的透光率。在工厂色温和亮度的调试中，满足了液晶的透光率最高和LED的最小电流就能做到最佳的显示器出厂设置的状态下的最小功率。当色坐标数值是在色坐标规格，液晶的透光率最高，同时当亮度数值在亮度规格，背光电流最小，显示器消耗的功率最小。

以下举一个数字实例。例如，液晶显示器出厂调试的主要内容是色温和亮度满足产品规格，液晶显示器大部分的恢复出厂状态的色温都是6500K，亮度200cd/m²。例如：一台27英寸的液晶显示器(分辨率：1920*1080@60Hz)产品出厂调试规格(恢复出厂设置时的规格)是：其中，色温：6500K，色坐标x＝0.313±0.005，y＝0.329±0.005，亮度：Y＝200±10cd/m²。调试中的参数说明：显示器中心白色窗口的色坐标用x表示水平坐标，用y表示垂直坐标。用Y表示白色图像窗口的亮度值。用R_gain表示液晶红色增益(R_gain的范围是0-255，取值越大红色就越强。128是液晶屏原始值)用G_gain表示液晶绿色增益(G_gain的范围是0-255，取值越大绿色就越强。128是液晶屏原始值)用B_gain表示液晶蓝色增益(B_gain的范围是0-255，取值越大蓝色就越强。128是液晶屏原始值)，用B表示背光的电流。(范围是0-255，取值越大背光灯条的电流越大，显示器背光越亮，液晶显示屏的白色窗口也越亮)。用C表示显示器的对比度(范围0-255，取值越大屏幕亮度越亮)用Y_max表示显示器出厂设置亮度的最大值，用Y_min表示显示器出厂设置亮度的最小值。用x表示当前色彩分析仪的水平色坐标。用x_max表示工厂设置色温坐标的x的最大值。用x_min表示工厂设置色温坐标的x的最小值。用y表示当前色彩分析仪的垂直色坐标。用y_max表示工厂设置色温坐标的y的最大值。用y_min表示工厂设置色温坐标的y的最小值。用R_gain_c表示液晶红色增益调试初始值。用G_gain_c表示液晶绿色增益调试初始值。用B_gain_c表示液晶蓝色增益调试初始值。

电脑主机通过显卡向显示器发出的中心白色图像窗口，从而控制显示器使之显示该全白图像。电脑向显示器发送初始化命令，显示器进入工厂模式，为后续的规格参数提供便利。设置工厂亮度调试规格和色坐标调试规格数据，电脑向显示器MCU发送初始化参数数据，初始化参数数据包括背光电流B、红色增益R_gain、绿色增益G_gain、蓝色增益B_gain和对比度C，其中，色温：6500K，色坐标x＝0.313±0.005，y＝0.329±0.005，亮度：Y＝200±10cd/m²，即设置工厂色坐标规格:x_max＝0.318，x_min＝0.308，y_max＝0.334，y_min＝0.324，设置显示器红色增益、绿色增益和蓝色增益的初始值。比如设置显示器出厂背光电流的初始值B＝205，R_gain_c＝128,G_gain_c＝128，B_gain_c＝128，电脑向显示器MCU发送初始化参数数据，此时R_gain＝R_gain_c，G_gain＝G_gain_c，B_gain＝B_gain_c。色彩分析仪实时采集显示器白色图像窗口的参数数据，并将数据实时传递给电脑，即色彩分析仪将显示器白色图像窗口的x，y和Y的值传递给电脑。电脑将接收到的显示器白色图像窗口的色坐标和调试规格数据比较，电脑根据比较结果调整显示器的红色增益R_gain和绿色增益G_gain并发送到显示器，即电脑将根据接收到的x值与色坐标调试规格数据(x＝0.313±0.005)进行比较，并据此调整显示器的红色增益R_gain，电脑将根据接收到的y值与色坐标调试规格数据(y＝0.329±0.015)进行比较，并据此调整显示器的红色增益G_gain，电脑将调整后的红色增益R_gain和绿色增益G_gain发给显示器，色彩分析仪再次将采集到的数据发给电脑进行比较处理，直到电脑接收到的x值在色坐标调试规格数据(x＝0.313±0.005)内，而且y值在色坐标调试规格数据(y＝0.329±0.005)内。电脑将根据接收到的x，y值与色坐标调试规格数据进行比较，并据此调整显示器的红色增益R_gain绿色增益G_gain的方法的流程框图如图3所示，x值在(x_min，x_max)范围时，如果y<y_min，则G_gain＝(G_gain+1)；如果y>y_max，则G_gain＝(G_gain-1)；y值在(y_min，y_max)范围时，如果x<x_min，则R_gain＝(R_gain+1)；如果如果x>x_max，则R_gain＝(R_gain-1)；如果x在(x_min，x_max)范围且y在(y_min，y_max)，结束色温调试，进行下一步。最终可以得到色坐标x＝0.313±0.005y＝0.329±0.005。

进一步地，色温和色坐标满足规格后进行亮度调试，电脑将接收到的显示器白色图像窗口的亮度Y和亮度规格数据比较，电脑根据比较结果调整显示器的背光电流B并发送到显示器，如图4所示，亮度的调试符合规格的方法包括：电脑读取色彩分析仪亮度数据Y，并与亮度规格范围(Y_min，Y_max)对比后调整显示器的背光电流B，如果Y<Y_min，则B＝(B+1)；如果Y>Y_max，则B＝(B-1)，如果Y在亮度规格范围(Y_min，Y_max)范围内，背光电流就达到了最小值，此时为最小功率。在工厂色温和亮度的调试中，满足了显示器最小电流就，使显示器出厂设置的状态下的最小功率。

作为进一步的优化，还包括:电脑主机保存调试后的数据，并将调试后的数据赋值为下一台显示器的初始值，加快显示器的调试速度。

一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，该系统包括：显示器，显示白色图像窗口和接收电脑主机发送的初始化参数数据和调整后数据；色彩分析仪，检测当前显示器的白色图像窗口的色坐标数据和亮度数据，并传送给电脑主机；USB转I2C电路板，分别通讯连接显示器和电脑主机；电脑主机，电脑主机安装有调试显示器色温和亮度的应用软件，电脑主机通过USB转I2C电路板向显示器发出中心白色图像窗口和数据，应用软件设置有色坐标规格和亮度规格；应用软件检测从色彩分析仪接收到的色坐标数据是否在色坐标规格并调整更新显示器增益大小，将调整后的显示器增益数据通过USB转I2C电路板发送给显示器；应用软件检测从色彩分析仪接收到的亮度数据是否在亮度规格并调整更新显示器背光电流大小，将调整后的显示器背光电流数据通过USB转I2C电路板发送给显示器；应用软件命令显示器保存显示器增益大小数据和背光电流数据，其中色坐标数据在色坐标规格内应用软件检测才从色彩分析仪接收到的亮度数据，并判断是否在亮度规格，判断是否进行调整更新显示器背光电流大小，色坐标符合规格而且亮度符合规格后，应用软件(电脑主机)命令显示器保存显示器增益大小数据和背光电流数据。如图2所示，液晶显示器、电脑主机、色彩分析仪和USB转I2C电路板连接方式。电脑主机安装有调试色温和亮度的应用软件。液晶显示器驱动板的MCU接收电脑主机(应用软件)发送的指令。电脑通过USB线缆读取色彩分析仪测试的显示器显示画面的色坐标和亮度。电脑主机通过显卡发送255灰阶(8位图像数据)的白色中心窗口画面。色彩分析仪的光感探讨测量显示器的白色窗口的色坐标和亮度。

作为进一步的优化，电脑主机(应用软件)调整的显示器增益包括红色增益和绿色增益。电脑主机(应用软件)检测从色彩分析仪接收到的色坐标数据是否在色坐标规格并调整更新红色增益和绿色增益数值大小，将调整后的更新显示器增益大小数据通过USB转I2C电路板发送给显示器，显示器根据接收到的数据重新显示白色图像窗口。

作为进一步的优化，USB转I2C电路板通过USB线缆和HDMI线连接电脑主机。

作为进一步的优化，USB转I2C电路板包括USB连接器、USB转I2C芯片U14、第一HDMI连接器和第二HDMI连接器，USB连接器输出端连接USB转I2C芯片U14输入端，芯片U14输出端连接第二HDMI连接器输入端，第一HDMI连接器输出端连接连接第二HDMI连接器输入端。如图5所示，USB连接器的第2引脚连接芯片U14的第8引脚，USB连接器的第3引脚连接芯片U14的第7引脚，第一HDMI连接器和第二HDMI连接器分别为CN9和CN10，芯片U14的第15和16引脚分别连接CN10的第16和15引脚，CN10的第16和15引脚分别连接CN9的第16和15引脚，USB转I2C电路板通过USB线缆和HDMI线连接电脑主机，电脑可以通过USB通讯连接显示器，电脑可以与显示器更加快速便捷与显示器通讯，电脑可以通过HDMI线缆向显示器高速传输图像。

作为进一步的优化，USB转I2C电路板通过HDMI数据线连接显示器。

作为进一步的优化，初始化数据包括背光电流、红色增益、绿色增益、蓝色增益和对比度的数据。

作为进一步的优化，调整后数据包括显示器增益数据和背光电流数据。电脑主机，电脑主机安装有调试显示器色温和亮度的应用软件，通过USB转I2C电路板向显示器发出中心白色图像窗口，电脑主机检测从色彩分析仪接收到的参数数据是否在设定范围并调整参数数据，将调整后的参数数据通过USB转I2C电路板发送给显示器。

调试过程如下：

a.电脑主机安装有调试色温和亮度的应用软件，电脑主机通过显卡发出如图2所示的中心白色画面。(8位数据255灰阶白画面)。

b.电脑主机(应用软件)通过USB线缆给显示器MCU发送初始化进入显示器工厂模式。

c.电脑主机(应用软件)通过USB线缆给显示器MCU发送初始化参数。主机(应用软件)设置有色坐标规格和亮度规格，初始化参数包括B＝205，(80％的背光电流)，R_gain＝128，G_gain＝128，B_gain＝128，C＝255，参数说明之前所述，色坐标规格为x＝0.313±0.005，y＝0.329±0.005，亮度规格：Y＝200±10cd/m²。

d.电脑主机(应用软件)根据读取的显示器白色窗口的色坐标和出厂调试的目标色坐标规格比较。然后改变显示器的R_gain和G_gain的值使白色窗口的测试色温坐标符合工厂设置规格。(出厂设置色温的调试)

e.电脑主机(应用软件)根据读取的显示器白色窗口的亮度Y，然后根据Y和调试亮度规格(Y_max和Y_min)比较，调节显示器的背光电流C，使显示器的出厂亮度Y满足调试规格。其中，色温的调试符合色坐标规格后才进行亮度规格的调试。

f.电脑主机(应用软件)再读取当前的色温坐标(x，y)和Y是否分别满足调试规格{(x_min，x_max)，(y_min，y_max)}和(Y_min，Y_max)，满足规格进入下一步。不满足再回到第d步。

g.电脑主机(应用软件)发保存指令让显示器MCU保存工厂模式的R_gain，G_gain，B_gain和B值。电脑记忆调试OK的R_gain，G_gain，B_gain和B值。把本台显示器调试好的R_gain，G_gain，B_gain和B数值赋值给下一台待调液晶显示器的初始化调试值。加快下一台机器的调试速度。

h、结束调试。

上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，并对本实用新型的工作原理做了阐述，但是本实用新型并不仅限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，其特征在于，该系统包括：

显示器，显示白色图像窗口和接收电脑主机发送的初始化参数数据和调整后数据；

色彩分析仪，检测当前显示器的白色图像窗口的色坐标数据和亮度数据，并传送给电脑主机；

USB转I2C电路板，分别通讯连接显示器和电脑主机；

电脑主机，电脑主机安装有调试显示器色温和亮度的应用软件，电脑主机通过USB转I2C电路板向显示器发出中心白色图像窗口和数据，应用软件设置有色坐标规格和亮度规格；

应用软件检测从色彩分析仪接收到的色坐标数据是否在色坐标规格并调整更新显示器增益大小，将调整后的显示器增益数据通过USB转I2C电路板发送给显示器；

应用软件检测从色彩分析仪接收到的亮度数据是否在亮度规格并调整更新显示器背光电流大小，将调整后的显示器背光电流数据通过USB转I2C电路板发送给显示器；

应用软件命令显示器保存显示器增益大小数据和背光电流数据。

2.根据权利要求1所述的低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，其特征在于：调整的显示器增益包括红色增益和绿色增益。

3.根据权利要求1所述的低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，其特征在于：USB转I2C电路板通过USB线缆和HDMI线连接电脑主机。

4.根据权利要求1所述的低功耗液晶显示器出厂设置的调试系统，其特征在于：USB转I2C电路板通过HDMI数据线连接显示器。

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