CN213781963U - 一种电动开关及配电监控单元 - Google Patents

Abstract

一种电动开关及配电监控单元：包括绝缘外壳，在所述绝缘外壳中设置电流采集器、电子控制器、电控装置，动触头、静触头，在所述绝缘外壳上设置一个进线接线端、一个出线接线端、至少一个电源端口，所述进线接线端、出线接线端导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口的连接线与所述进线接线端、出线接线端连接线截面积不同。如此地设置，增加其之间的电气间隙与爬电距离，提高电气绝缘安全性的功能，防止因异常热、异物、接线不良等原因造成的短路的隐患，便于装配识别，为电源端口、信号端口提供额外的导向，保证电源端口、信号端口插针准确、可靠插接，防止对接插件异常的扭转、弯曲应力，提高插接触点、插针接触的可靠性。

Description

一种电动开关及配电监控单元

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体涉及一种电动开关及配电监控单元。

背景技术

随着通信系统智能化的发展，馈电的需求日益增多，如何实现小尺寸，低成本，易于集成化成为业界研发的方向。同时，如何实现分时、分户、分电源种类控制，实现备电电压、时长控制，分户、分电源种类的电量统计等个性化智能化的需求亦已成为重要研究课题。

铁塔公司智能化改造项目面临老旧设备升级改造问题，在选择改造方案时，亟需一种电动开关，支持在满足预定升级功能的前提下，减少设备改造量，节省工时，减少投资总成本等方面，有着迫切的需求。

实用新型内容

基于上述背景，本实用新型的目的是要解决如下问题：

一种电动开关及配电监控单元：包括绝缘外壳，在所述绝缘外壳中设置电流采集器、电子控制器、电控装置，动触头、静触头，在所述绝缘外壳上设置一个进线接线端、一个出线接线端、至少一个电源端口，所述进线接线端、出线接线端导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口的连接线与所述进线接线端、出线接线端连接线截面积不同。如此地设置，增加其之间的电气间隙与爬电距离，提高电气绝缘安全性的功能，防止因异常热、异物、接线不良等原因造成的短路的隐患，便于装配识别，为信号端口提供额外的导向，保证电源端口、信号端口插针准确、可靠插接，防止对接插件异常的扭转、弯曲应力，提高插接触点、插针接触的可靠性。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种电动开关，包括绝缘外壳，在所述绝缘外壳中设置电流采集器、电子控制器、电控装置，动触头、静触头，在所述绝缘外壳上设置一个进线接线端、一个出线接线端、至少一个电源端口，所述进线接线端、出线接线端导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口的连接线与所述进线接线端、出线接线端连接线截面积不同。

进一步地，所述电源端口与所述进线接线端、出线接线端相导电连接极的不同极的电压信号和/或电源的输入。

进一步地，所述绝缘外壳包括前端部，所述前端部设置有手柄。

进一步地，所述手柄设置有状态显示区。

进一步地，所述手柄为按钮式、拨扭式中的至少一种。

进一步地，所述手柄与所述出线接线端呈行或列排布。

进一步地，所述前端部设置有至少一个状态显示灯。

进一步地，所述前端部设置有计量脉冲灯。

进一步地，还包括所述绝缘外壳上设置信号端口，所述信号端口包括控制信号端口、状态信号端口、通信信号端口、地址信号端口。

进一步地，所述电流采集器为锰铜电阻、磁传感器中的至少一种。

进一步地，所述电控装置采用双稳态电磁铁、电机与减速器、单稳态电磁铁、继电器中的至少一种。

进一步地，所述锰铜电阻在温度变化±60℃时，其阻值变化率不超过0.5%。

进一步地，所述进线接线端、出线接线端采用弹性套压式、螺母连接式、夹头式、插刀式、圆柱式中的至少一种。

进一步地，所述进线接线端或出线接线端采用连接有一段柔性电缆或柔性导电排的所述任意一种类型的接线端子。

进一步地，所述出线接线端与所述电信柜馈电分配单元进线端子一体化集成设置。

进一步地，所述集成设置的接线端设置有伸出的突出部。

进一步地，所述电动开关的绝缘外壳上设置固定安装特征。

进一步地，一种配电及监控单元，包括至少两只所述的电动开关、金属外壳，在所述金属外壳中设置集控模组、数据终端。

所述集控模组包括集控人机交互模块、集控电源模块、集控通信模块、集控电控装置。

进一步地，所述集控通信模块采用无线通信和/或有线通信方式，所述无线通信包括4G、5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，所述有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN、CAN、DeviceNet和Profibus等通信方式中的至少一种。

进一步地，所述集控电源模块为所述电子控制器提供工作电源。

本实用新型的有益效果如下：

1. 包括绝缘外壳，在所述绝缘外壳中设置电流采集器、电子控制器、电控装置，动触头、静触头，在所述绝缘外壳上设置一个进线接线端、一个出线接线端、至少一个电源端口，所述进线接线端、出线接线端导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口的连接线与所述进线接线端、出线接线端连接线截面积不同。这样的设置增加其之间的电气间隙与爬电距离，提高电气绝缘安全性的功能，防止因异常热、异物、接线不良等原因造成的短路的隐患，便于装配识别，为电源端口、信号端口提供额外的导向，保证电源端口、信号端口插针准确、可靠插接，防止对接插件异常的扭转、弯曲应力，提高插接触点、插针接触的可靠性。节省贵金属的用量。

2. 实现宽温度范围内高精度计量功能，采用一阶电阻温度系数不大于+10，二阶电阻温度系数不小于-0.25的锰铜电阻，实现超宽温度范围-40℃到80℃高精度直流计量的功能。

3. 人机交互模块上设置有光脉冲校准接口，便于计量维修校准。

4. 集控模组能对导电体干路及各个分支路进行单独遥控控制，实现分时、分户、分电源种类控制，实现备电电压、时长控制，分户、分电源种类的电量统计，支持本地/远程，自动/手动模式。

5. 所述电源端口兼具电源电能输入为所述电子控制器供电功能和计量电压信号采样的输入。

6. 便于选择电源端口的正极输入连接点位置，为实现符合预期的计量监测点提供有利条件。

7.本文提供的电动开关便于安装于电信柜馈电分配单元附近，无需对电信柜进行结构变动便可实现计量、通信、遥控、遥信等智能化改造，节省工时，节省投资总费用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：一种配电监控单元示意图一

图2：一种电动开关侧面结构示意图一

图3：一种电动开关前端部结构示意图一

图4：一种电动开关前端部结构示意图二

图5：一种电动开关前端部结构示意图三

图6：一种采用双稳态电磁铁电控装置示意图

图7：一种采用电机与减速器电控装置示意图

图8：一种配电监控单元示意图二

图9：一种电动开关侧面结构示意图二

图10：一种电动开关前端部结构示意图四

图11：一种配电监控单元结构示意图

图12：不同类型接线端结构示意图

图13：带有软线的不同类型接线端结构示意图

图14：集成型接线端结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件的任何修改、替换和改进。

如图1至图7所示，一种电动开关包括绝缘外壳10，在所述绝缘外壳10中设置电流采集器15、电子控制器16、电控装置17，动触头18、静触头19，在所述绝缘外壳10上设置一个进线接线端12、一个出线接线端13、至少一个电源端口14P，所述进线接线端12、出线接线端13导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口14P的连接线与所述进线接线端12、出线接线端13连接线截面积不同。如此设置具有增加其之间的电气间隙与爬电距离，提高电气绝缘安全性的功能，防止因异常热、异物、接线不良等原因造成的短路的隐患，便于装配识别，为电源端口、信号端口提供额外的导向，保证信号端口插针准确、可靠插接，防止对接插件异常的扭转、弯曲应力，提高插接触点、插针接触的可靠性。

所述电源端口14P与所述进线接线端12、出线接线端13相导电连接极的不同极的电压信号和/或电源的输入。所述电源端口14P接入的电压信号，配合所述电动开关59绝缘外壳10内部的另一极电压信号，完成电压采样，进一步地，结合电流采集器15采集的支路电流信号及电压信号实时计算并存储电流、电压、功率、电量等计量数据。所述电源端口14P同时兼具为电子控制器16供电的功能，为所述电子控制器16提供工作的电能。

所述电动开关59包括电流采集器15、电子控制器16、电控装置17，还包括过电流保护系统。所述过电流保护系统一般分为热磁式、电子式两大类。热磁式过电流保护系统采用在主导电通路串联、旁热或感应的方式设置双金属片实现过载保护，采用在主导电通路中设置电磁线圈、电磁铁、磁轭衔铁等方式实现短路保护；电子式过电流保护系统通常设置电流采集器、电子控制器、执行器的方式，由电流采集器采集主导电通路的实时电流，并传递给电子控制器，通过电子控制器处理及判断后，若达到需要保护的门限值，则输出控制执行信号给执行器，通过执行器的动作实现电动开关跳闸从而实现短路保护。

所述绝缘外壳10包括前端部10-1，所述电动开关59前端部10-1设置有手柄11 ，如图2、图3所示。

所述手柄11设置有状态显示区 11-1，如图4所示。用于显示电动开关59的合闸、分闸状态。

所述手柄11为按钮式如图3、拨扭式如图5 中的至少一种。

所述手柄11与所述出线接线端13呈行或列排布 ，如图3所示。这样的端子排列方式保证了不同极性端子间的电气间隙与爬电距离，提高电气绝缘安全性的功能，防止因异常热、异物、接线不良等原因造成的短路的隐患，便于装配识别。

所述前端部10-1设置有至少一个状态显示灯 ，如图4所示。用于显示电动开关59的合闸、分闸、通信、预警、报警、等状态。

所述前端部10-1设置有计量脉冲灯，如图4所示。 便于计量维护校准使用。

所述信号端口14包括控制信号端口、状态信号端口、通信信号端口、地址信号端口。

所述进线接线端12、出线接线端13采用弹性套压式、螺母连接式、夹头式、插刀式、圆柱式中的至少一种。

所述进线接线端12或出线接线端13采用连接有一段柔性电缆、柔性导电排的上述任意一种类型的接线端子。

所述出线接线端13与所述电信柜馈电分配单元进线端子一体化集成设置。

所述集成设置的接线端设置有伸出的突出部59-2。

所述电动开关59的绝缘外壳10上设置固定安装特征59-1。

所述绝缘外壳10的宽高设置充分考虑了所述电动开关59内部的电流采集器15、电子控制器16、电控装置17、动触头、静触头等内部元件容纳空间及合理的空间布局，以及信号端口14设置于中部10-3的特定位置与外部接口进线接线端12相互关系。

所述电流采集器13为锰铜电阻、磁传感器中的至少一种。所述锰铜电阻通常采用串联接入所述电动开关59的主导电通路中的方式，所述磁传感器如巨磁阻传感器、隧道磁阻传感器、各向异性磁阻传感器，通常采用设置在所述电动开关59的主导电通路一旁或套在其上的方式感应出主导电通路的电流相关信号。

所述电子控制器16包括支路监测模块、支路通信模块、支路电源模块、支路遥控模块。

所述电控装置17采用双稳态电磁铁，如图6所示、电机与减速器，如图7所示、单稳态电磁铁、继电器中的至少一种。

所述锰铜电阻设计为在温度变化±60℃时，其阻值变化率不超过0.5%。针对一般的直流电能表，通常安装在室内环境，温度变化范围为-5℃到40℃。温度变化差值小，很容易在此温度范围内满足计量精度的要求。单所述电动开关安装环境非常苛刻，除了环境条件好的室内环境，还有工业环境、室外环境也需要满足计量精度的要求。温度变化差值大，从--40℃到80℃，温差跨度120℃。这样恶劣的安装环境需要对锰铜电阻16的一阶电阻温度系数及二阶电阻温度系数有严格的要求，才能满足预定的精度要求。例如若满足全温范围内1级计量精度，需锰铜电阻16电阻值变化率不超0.5%，常温下计量精度校验到至少0.5%的精度，才能满足全温范围内1级计量精度。在此情况要求下，锰铜电阻一阶电阻温度系数不大于+10，二阶电阻温度系数不小于-0.25。所述锰铜电阻设计为承受所述微型电动开关极限短路分断电流的i2t无熔化，考虑到直流微型电动开关要承担短路的情况，所以所述锰铜电阻16的截面设计要非常细致，必须满足在极限短路条件下，所述直流电动开关分断全过程的i2t能量通过锰铜电阻16后，由于瞬间能量非常大，因此要求不能有熔化现象发生。

所述集控模块62包括集控人机交互模块62-1、集控电源模块62-2、集控通信模块62-3、集控遥控模块62-4和集控微处理器62-5。

如图1所示，所述电动开关59的主电路上设置电流采集器15；所述电动开关59的过流保护系统实时检测对应支路的电流并实现基于实时电流的过电流保护功能；所述电动开关59的支路遥控模块与所述集控模组62的集控遥控模块62-4连接，用于向集控模组62传递支路开关状态信息，并其接收所述集控模组62的集控遥控模块62-4的遥控信号执行合分闸动作；所述某一个电动开关59的进线接线端12、连接某一负极输入，多个电动开关59如负极输入一65-1、负极输入二65-2等，所述各个电动开关59出线接线端13分别连接不同的馈出负载。

所述集控遥控模块62-4向支路遥控模块传递的控制信号，包括但不限于驱动电压、节点/电平信号或数字通信信号，优选的为驱动电压控制；所述支路遥控模块向集控遥控模块62-4传递的状态信号，包括但不限于节点/电平信号或数字通信信号，优选的为电平信号。

远程控制功能包括自动模式和手动模式，自动模式在电动开关处于分闸状态，接收到合闸指令，直接合闸到位。手动模式在电动开关处于分闸状态，接收到合闸指令，不直接重合闸到位，由手柄完成合闸。具有定时合分闸功能，通过远程设置定时时间，例如时间间隔以分为单位，范围：0-1439，发送0代表切除定时分/合闸功能。到达设定时间后自动分/合闸。具有闭锁功能，例如遥控闭锁：执行手动分闸操作后，则远程遥控分合闸功能自动闭锁；手动合闸后解除。

所述电流采集器15采集主电路的电流，并将信号输出给对应的电子控制器16中的支路监测模块。所述支路监测模块根据支路电流信号及电压信号实时计算并存储电流、电压、功率、电量等计量数据；所述的电压信号正极参考点为所述数据终端64接入外部电源的正极输入65-11；电子控制器16中的支路通信模块与所述支路监测模块连接，读取对应支路的电流、电压、功率和电量等计量数据，并以通信的方式向集控模组62发送这些数据，集控模组62的集控通信模块62-3接收这些数据，经过协议转换后，再发送给数据终端64，通过数据终端64向配电及监控单元外部传送。所述数据终端64接入外部电源的正极与负极，如负极输入三65-3、正极输入65-11，分别源自所述电动开关59输入端附近的电源，尤其是两者采的电压的间的差值不超过0.2% 为宜。

所述支路通信模块与所述集控通信模块62-3之间采用内部总线方式通信，优选如RS485总线方式，其通信协议为电信备电设备协议或内部协议；所述集控通信模块62-3与数据终端64之间采用有线方式通信，优选如LAN等，通信协议采用电信备电设备协议；所述数据终端64与外部设备之间通信，采用有线或无线方式，优选如LAN、Wi-Fi、4G等。所述支路通信模块、集控通信模块62-3、数据终端64采用无线通信和/或有线通信方式，所述无线通信包括4G、5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，所述有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN、CAN、DeviceNet和Profibus等通信方式中的至少一种。

所述集控模组21还包括集控人机交互模块21-1，就地输出显示上述各支路的电流、电压、功率、电量等计量数据以及各支路开关合分闸状态，就地输入进行通信地址设置、时间设置等参数，就地控制各支路开关合分闸操作。所述集控人机交互模块21-1包括计量脉冲灯，作为光脉冲校准接口，便于计量维修校准。

所述集控模组62还包括集控电源模块62-2，集控电源模块62-2与干路主电路连接，将主电路电压转换为集控模组62内部个模块工作电源；同时集控电源模块62-2与电子控制器16的支路电源模块连接并向其供电；所述各支路电源模块再将所述集控电源模块62-2输入的电压转换为支路电子控制器16内部各功能模块所需的工作电源。

所述集控模组62还包括集控微处理器62-5，用于控制上述内部其他模块功能的执行。所述集控微处理器62-5根据通信连接的电动开关59的物理地址或通信分类字段，统计出特定分组的总电流、电压、功率、电量等计量数据。便于进行分户统计核对使用。同时，所述集控微处理器62-5根据通信连接的支路开关的物理地址，进行有针对性的分时、分支路控制，结合所述数据终端64的指令，进一步实现分时、分户、分电源种类控制，实现备电电压、时长控制，分户、分电源种类的电量统计。

以上所述电动开关59的电子控制器16中的支路通信模块、支路电源模块、支路遥控模块同所述集控模组62中集控电源模块62-2、集控通信模块62-3、集控遥控模块62-4产生的各种信号关系均通过所述信号端口14实现连接。

如图8至图11所示，一种较佳的实施例中，无需设置所述的金属外壳60，在电信柜馈电分配单元进线的附近设置所述电动开关59。一种电动开关包括绝缘外壳10，在所述绝缘外壳10中设置电流采集器15、电子控制器16、电控装置17，动触头18、静触头19，在所述绝缘外壳10上设置一个进线接线端12、一个出线接线端13、至少一个电源端口14P，所述进线接线端12、出线接线端13导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口14P的连接线与所述进线接线端12、出线接线端13连接线截面积不同。如此设置具有增加其之间的电气间隙与爬电距离，提高电气绝缘安全性的功能，防止因异常热、异物、接线不良等原因造成的短路的隐患，便于装配识别，为电源端口、信号端口提供额外的导向，保证电源端口、信号端口插针准确、可靠插接，防止对接插件异常的扭转、弯曲应力，提高插接触点、插针接触的可靠性。

如图9、图10所示，所述前端部10-1设置信号端口14。

所述信号端口优选地包括通信端口、电压信号端口的方式，所述通信端口连接到所述的数据终端64、其他终端设备或主站，并接收所述的数据终端64、其他终端设备或主站传递的指令，如时钟校准、远程控制、远程设置等，进一步通过所述电子控制器16实现诸如时钟校准、远程合分闸控制、更改设置阈值等设置或指令的执行。所述电压信号端口采集所述电信柜馈电分配单元进线极的电压信号，并传递给所述的电子控制器16，进一步地，所述支路监测模块根据支路电流信号及电压信号实时计算并存储电流、电压、功率、电量等计量数据。

所述进线接线端12、出线接线端13采用弹性套压式、螺母连接式、夹头式、插刀式、圆柱式中的至少一种，如图12所示。

所述进线接线端12或出线接线端13采用连接有一段柔性电缆或柔性导电排的上述任意一种类型的接线端子，如图13所示。

所述出线接线端13与所述电信柜馈电分配单元进线端子一体化集成设置，如图14所示，所述集成设置的接线端设置有伸出的突出部（59-2）。

所述电动开关59设置固定安装特征59-1，如图14所示。所述固定安装特征59-1用于与所述电信柜立柱安装孔固定。

本实用新型可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本实用新型的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本实用新型的范围之中。

Claims (21)

1.种电动开关，其特征在于，包括绝缘外壳（10），在所述绝缘外壳（10）中设置电流采集器（15）、电子控制器（16）、电控装置（17），动触头（18）、静触头（19），在所述绝缘外壳（10）上设置一个进线接线端（12）、一个出线接线端（13）、至少一个电源端口（14P），所述进线接线端（12）、出线接线端（13）导电连接正极、负极、相极或中性极中的同一极，所述电源端口（14P）的连接线与所述进线接线端（12）、出线接线端（13）连接线截面积不同。

2.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，所述电源端口（14P）

的电压信号和/或电源的输入的极与所述进线接线端（12）、出线接线端（13）所导电连接的极不同极。

3.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，所述绝缘外壳（10）包括前端部（10-1），所述前端部（10-1）设置有手柄（11）。

4.根据权利要求3所述的电动开关，其特征在于，所述手柄（11）设置有状态显示区（11-1）。

5.根据权利要求3所述的电动开关，其特征在于，所述手柄（11）为按钮式、拨扭式中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的电动开关，其特征在于，所述手柄（11）与所述出线接线端（13）呈行或列排布。

7.根据权利要求3所述的电动开关，其特征在于，所述前端部（10-1）设置有至少一个状态显示灯。

8.根据权利要求3所述的电动开关，其特征在于，所述前端部（10-1）设置有计量脉冲灯。

9.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，还包括所述绝缘外壳（10）上设置信号端口（14），所述信号端口（14）包括控制信号端口、状态信号端口、通信信号端口、地址信号端口。

10.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，所述电流采集器（15）为锰铜电阻、磁传感器中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，所述电控装置（17）采用双稳态电磁铁、电机与减速器、单稳态电磁铁、继电器中的至少一种。

12.根据权利要求10所述的电动开关，其特征在于，所述锰铜电阻在温度变化±60℃时，其阻值变化率不超过0.5%。

13.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，所述进线接线端（12）、出线接线端（13）采用弹性套压式、螺母连接式、夹头式、插刀式、圆柱式中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的电动开关，其特征在于，所述进线接线端（12）或出线接线端（13）采用连接有一段柔性电缆或柔性导电排的任意一种类型的接线端子。

15.根据权利要求13所述的电动开关，其特征在于，所述出线接线端（13）与电信柜馈电分配单元进线端子一体化集成设置。

16.根据权利要求15所述的电动开关，其特征在于，所述集成设置的接线端设置有伸出的突出部（59-2）。

17.根据权利要求1所述的电动开关，其特征在于，所述电动开关（59）的绝缘外壳（10）上设置固定安装特征（59-1）。

18.一种配电监控单元，其特征在于，包括至少两只如权利1-17任意一项所述的电动开关（59）、金属外壳（60），在所述金属外壳（60）中设置集控模组（62）、数据终端（64）。

19.根据权利要求18所述的配电监控单元，其特征在于，所述集控模组（62）包括集控人机交互模块（62-1）、集控电源模块（62-2）、集控通信模块（62-3）、集控电控装置（62-4）。

20.根据权利要求19所述的配电监控单元，其特征在于，所述集控通信模块（62-3）采用无线通信和/或有线通信方式，所述无线通信包括4G、5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT和LoRa通信方式中的至少一种，所述有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN、CAN、DeviceNet和Profibus通信方式中的至少一种。

21.根据权利要求19所述的配电监控单元，其特征在于，所述集控电源模块（62-2）为所述电子控制器（16）提供工作电源。

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