CN214756124U - 一种喷雾机用一体式综合控制器及控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种喷雾机用一体式综合控制器及控制装置。包括直流电源输入接口、交流电源输入接口、整流单元、以及至少两个电机驱动单元；所述交流电源输入接口的输出端与整流单元的输入端连接，直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端分别与电机驱动单元的供电端连接。仅预留直流电源输入接口和交流电源输入接口两个接口，后续直流供电电路共用，交流电源接入不需辨别相序，提供了对不同供应电源的自适应能力，不需根据电源类型选取对应的元器件，提高了整机的应用范围。

Description

一种喷雾机用一体式综合控制器及控制装置

技术领域

本实用新型涉及喷雾机控制技术领域，具体涉及一种喷雾机用一体式综合控制器及控制装置。

背景技术

喷雾机是近几年开始广泛应于工矿及环保行业的降尘抑尘设备，适用于水泥厂、采石场、电厂、煤矿、洗煤厂、钢铁厂、煤炭港口码头、煤车站、煤炭集运站、焦化厂、城市建筑拆迁、土方工程、城市绿化工程、垃圾填埋厂等。喷雾机通常是以各类水泵或气泵为第一次动力把水从喷嘴喷出雾化，然后以风机吹风为第二次动力将雾化的水高射程扬出，在其系统内一般会有风机、水/气泵，姿态调整等相关的动力电机，又因其不同的使用场合会有国标交流电源、新能源直流电源或其他国家地区的60HZ相近电压范围的电力供应，一般不同电源会导致相应动力电机对应配套，给装配和产品快速出货造成很大浪费和不便。

另外，整机的控制部件较多，每个电动机均需配置断路器、接触器、热保护等，另外还有其他的整机信号感/执部件，通常的做法是把这些部件安装于一个或多个箱子内，鉴于该设备的使用工况需要较高的防尘防水处理，且部件相互间接线复杂，若某一部件进尘进水或某一接点出现故障均会导致整机不能正常工作，大大影响设备的使用效率。

因此，现有技术中喷雾机的控制存在以下不足：不同的电源供应需要配置多种不同的元器件；元器件各自带有外壳，体积大，防护差，浪费资源和空间；各元器件之间接线较多，工艺复杂且故障概率太高，还用重复接线造成材料和装配浪费；控制箱体体积大，空间利用率太低，不便于整体设备的安装和外观设计；需要散热的元器件不便于集中安装，控制箱的散热与高防护相矛盾，产品购买来的元器件不便于做适应性改造；多个箱体体安装时，箱体间的连接防护造成极大浪费。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种喷雾机用一体式综合控制器及控制装置。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种喷雾机用一体式综合控制器，包括直流电源输入接口、交流电源输入接口、整流单元、以及至少两个电机驱动单元；所述交流电源输入接口的输出端与整流单元的输入端连接，直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端分别与电机驱动单元的供电端连接。

上述技术方案：当交流电源输入接口输入交流电时，交流电经整流单元整流成直流电后输出给电机驱动单元，当直流电源输入接口接入直流电时，直流电直接输出给电机驱动单元，电机驱动单元为与其连接的电机配置合适电源，本综合控制器仅预留直流电源输入接口和交流电源输入接口两种接口，后续直流供电电路共用，交流电源接入不需辨别相序，提供了对不同供应电源的自适应能力，不需根据电源类型选取对应的元器件，提高了整机的应用范围(如可交直流通用、出口到不同国家的设备可以不需根据当地的电压和频率不同匹配相应的电气元件和电机)及设备的安装效率，降低了生产的备货资金浪费，同时去除功能部件的外壳和相互间的接线，节省空间的同时减少整机装配时的接线，既节省的线材也大大降低了故障概率，此外，所有电机的旋转方向可统一由对应连接的电机驱动单元控制，出厂前调试好旋向后现场就避免因电机旋向问题造成的一些故障。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括预充单元，所述预充单元的输入端分别与直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端连接，预充单元的输出端分别与各电机驱动单元的供电端连接。

上述技术方案：当交流电源输入接口输入交流电时，交流电经整流单元整流成直流电后输入预充单元，当直流电源输入接口接入直流电时，直流电直接输入预充单元，通过预充单元统一给各电机驱动单元提供直流电，通过预充单元能够避免上电瞬间短路产生的较大充电电流损坏功率器件，提高安全性和可靠性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述预充单元包括主开关、预充开关、预充电阻和过流保护单元，所述主开关的第一端分别与直流电源输入接口的输出端、整流单元的输出端和预充开关的第一端连接，预充开关的第二端与预充电阻的第一端连接，预充电阻的第二端和主开关的第二端均与过流保护单元的输入端连接，所述过流保护单元的输出端与各电机驱动单元的供电端连接。

上述技术方案，通过控制主开关和预充开关的断开和闭合，实现初始接入电源时主开关断开，预充开关闭合，通过预充电阻对初始上电的大电流进行限流，稳定后闭合主开关，进行正常供电，以避免高压上电对电机驱动单元的冲击。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括互锁单元，所述互锁单元仅允许直流电源输入接口的输出电信号和整流单元的输出电信号中之一为电机驱动单元供电。

上述技术方案：实现交流电源接入和直流电源接入互锁，避免同时接入交流电和直流电引发电路故障。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括检测直流电源输入接口的输入端是否接入直流电源的直流检测器，检测交流电源输入接口的输入端是否接入交流电源的交流检测器，以及中央控制单元，所述直流检测器的输出端与中央控制单元的第一输入端连接，交流检测器的输出端与中央控制单元的第二输入端连接，中央控制单元的第一控制端与互锁单元的控制信号输入端连接。

上述技术方案：实现中央控制单元自动检测电源接入类型，自动根据接入电源类型控制互锁单元接通对应的供电链路。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元三者中的全部或部分，所述中央控制单元通过通信总线与电机驱动单元、I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元进行双向互联。

上述技术方案：通过I/O接口单元实现控制信号及状态指示信号输出，以及检测及状态信号反馈。遥控接收单元接收无线遥控发射器信号，并将执行状态进行反馈给无线遥控发射器。RTU接收单元具备远程通讯接口，接收远程控制设备控制命令，并将综合控制器状态参数发送至远程控制设备，实现对综合控制器的全面监控。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种控制装置，包括可防尘和防水的箱体，所述箱体内安装有本实用新型所述的喷雾机用一体式综合控制器，所述箱体内还设置有至少一个导热板，所述导热板一侧面上设有冷却部件，导热板上与所述侧面背立的另一侧面上设置有预充单元、整流单元、电机驱动单元、中央控制单元、I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元七者中的全部或部分。

上述技术方案：对生热元件产生的热量进行散热，且生热元件与冷却部件背立安装更有利于提高散热效果，提高综合控制器的热可靠性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述箱体上设有多个与I/O接口单元的输入I口或输出O口连接的防水插件或紧密封接头。

上述技术方案：提高防水防尘性能。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述箱体上设置有用于安装直流电源输入接口的直流安装口和用于安装交流电源输入接口的交流安装口。

上述技术方案：便于外接直流电源和交流电源。

在本实用新型的一种优选实施方式中，当导热板为一个以上时，多个导热板在所述箱体内呈列状排列。

上述技术方案：采用多层散热设计，增强散热效果。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的一种优选实施方式中的综合控制器的系统框图；

图2是本实用新型的另一种优选实施方式中的综合控制器的系统框图；

图3是本实用新型的一种优选实施方式中互锁单元的结构示意图；

图4是本实用新型的一种优选实施方式中预充单元的结构示意图；

图5是本实用新型的一种优选实施方式中中央控制单元的结构示意图；

图6是本实用新型的再一种优选实施方式中综合控制器的动力电路传输图；

图7是本实用新型的再一种优选实施方式中综合控制器的控制信号传输图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型一种喷雾机用一体式综合控制器，在一种优选实施方式中，如图1所示，该综合控制器包括直流电源输入接口、交流电源输入接口、整流单元、以及至少两个电机驱动单元；交流电源输入接口的输出端与整流单元的输入端连接，直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端分别与电机驱动单元的供电端连接。

在本实施方式中，直流电源输入接口可用于高压直流电源接入，包括电压端和接地端两个端子。交流电源输入接口优选为三相四线接口，便于接入任何制式的交流电。优选的，所有供电连接线路采用铜排形式连接。

在本实施方式中，由于喷雾机至少包括两个电机，一个是水泵或气泵电机，用于将水从喷嘴喷出雾化，另一个是风机电机，用于将雾化的水高射程的扬出，优选的，还设置有其它电机驱动单元，如用于姿态调整的动力电机。电机驱动单元可根据与其连接的电机类型选择合适的电机驱动器，为常规技术，在此不再赘述。

在本实施方式中，整流单元可采用现有的全桥整流电路或半桥整流电路，或者选择集成的整流芯片或整流模块，如SKD146-16-L100，在此不再赘述。

在本实施方式中，为避免电源倒灌，综合控制器还包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极与直流电源输入接口的输出端连接，第二二极管的阳极与整流单元的输出端连接，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连后分别与各电机驱动单元的供电端连接。

在一种优选实施方式中，如图1所示，还包括预充单元，预充单元的输入端分别与直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端连接，预充单元的输出端分别与各电机驱动单元的供电端连接。

在本实施方式中，优选的，预充单元的结构如图4所示，预充单元包括包括主开关、预充开关、预充电阻和过流保护单元，主开关的第一端分别与直流电源输入接口的输出端、整流单元的输出端和预充开关的第一端连接，预充开关的第二端与预充电阻的第一端连接，预充电阻的第二端和主开关的第二端均与过流保护单元的输入端连接，过流保护单元的输出端与各电机驱动单元的供电端连接。

在本实施方式中，主开关和预充开关优选但不限于为手动开关或电控开关。预充单元的默认状态为：主开关断开，预充开关闭合。开始上电后预充开关和预充电阻构成的预充回路先接通，电路稳定或延时一段时间后，再打开主开关，关闭预充开关，进入正常工作，工作结束后，又返回默认状态。所以预充开关的作用就是控制预充回路的断开、闭合，预充电阻的作用就是限流。

在一种优选实施方式中，如图2所示，还包括互锁单元，互锁单元仅允许直流电源输入接口的输出电信号和整流单元的输出电信号中之一为电机驱动单元供电。

在本实施方式中，互锁单元优选但不限于包括两个开关，两个开关分别串接在直流电源输入接口的输出供电回路和整流单元的输出供电回路种，当接入直流电源时可手动或电控关闭对应开关，断开另一个开关，当接入交流电源时可手动或电控关闭对应开关，断开另一个开关。

在本实施方式中，优选的，互锁单元设于整流单元的输入端，如图3所示，互锁单元仅允许直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端二者之一接通预充单元的输入端。进一步优选的，如图3所示，互锁单元包括单刀双掷开关，单刀双掷开关的静触点与预充单元的输入端连接，单刀双掷开关的第一动触点与直流电源输入接口的输出端连接，单刀双掷开关的第二动触点与整流单元的输出端连接，单刀双掷开关可选择手动单刀双掷开关，也可选择电控的单刀双掷开关如SPDT开关。

在一种优选实施方式中，还包括检测直流电源输入接口的输入端是否接入直流电源的直流检测器，检测交流电源输入接口的输入端是否接入交流电源的交流检测器，以及中央控制单元，直流检测器的输出端与中央控制单元的第一输入端连接，交流检测器的输出端与中央控制单元的第二输入端连接，中央控制单元的第一控制端与互锁单元的控制信号输入端连接。

在本实施方式中，直流检测器优选但不限于采用直流变压器，如型号为JSD1 DU直流(500V以内)电压变送器，可输出0到5V模拟电压，将直流电源输入接口的输出端的连接通路导线穿过直流电压变送器的测试孔。交流检测器优选但不限于为型号为JSD1AU单相交流电压变送器，将交流电源输入接口的输出端中任一相线的连接通路导线穿过单相交流电压变送器的测试孔，可输出0到5V模拟电压。

在本实施方式中，优选的，中央控制单元的结构如图5所示，包括第一参考电源、第二参考电源、第一比较器A1、第二比较器A2、非门和与门，直流检测器的输出端与第一比较器A1的正向输入端连接，第一参考电源的输出端与第一比较器A1的负向输入端连接，第一比较器A1的输出端与与门的第一输入端连接；交流检测器的输出端与第二比较器A2的正向输入端连接，第二参考电源的输出端与第二比较器A2的负向输入端连接，第二比较器A2的输出端与非门的输入端连接，非门的输出端与与门的第二输入端连接，与门的输出端与互锁单元的控制信号输入端连接。

在本实施方式中，第一参考电源的输出电压为预设的直流输入阈值电压，优选的，可在0到2.5V之间，优选为0V，当直流检测器的输出电压大于第一参考电源的输出电压时，认为直流电源输入接口接入了直流电源，同理的，第二参考电源的输出电压为预设的交流输入阈值电压，优选的，可在0到1.5V之间，优选为0V，当交流检测器的输出电压大于第二参考电源的输出电压时，认为交流电源输入接口接入了交流电源。第一参考电源和第二参考电源均包括现有的电压基准芯片以及相应的电阻分压网络，为常规技术，在此不再赘述。

在本实施方式中，当直流电源输入接口输入直流电源，并且交流电源输入接口没有输入交流电源时，第一比较器A1输出高电平，第二比较器A2输出低电平，非门输出高电平，与门输出高电平，互锁单元(可为电控的单刀双掷开关，如SPDT)的控制信号输入端获得高电平，互锁单元的静触点与第一动触点接通，即直流电源输入接口与预充单元的输入端接通，只允许直流电源输入接口输入的直流电源进行供电。当直流电源输入接口没有输入直流电源但交流电源输入接口输入交流电源时，或者直流电源输入接口输入直流电源并且交流电源输入接口输入交流电源时，或者交流电和直流电均未接入时，与门均输出低电平，互锁单元的控制信号输入端获得低电平，互锁单元的静触点与第二动触点接通，即整流单元的输出端与预充单元的输入端接通。

在本实施方式中，第一比较器A1和第二比较器A2优选但不限于为LM324，与门优选但不限于为7409，非门优选但不限于为CD4069。

在一种优选实施方式中，中央控制单元为单片机等微处理器，主开关为继电器，可叫做主继电器，预充开关为继电器，可叫做预充继电器。主继电器和预充继电器均可选用现有的直流接触器产品，在此不再赘述。中央控制单元的第三控制端与主继电器的控制端连接，中央控制单元的第四控制端与预充继电器的控制端连接，其中涉及的预充电控制流程为现有技术，在此不再赘述。

在本实施方式中，优选的，如图6和图7所示，还包括I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元三者中的全部或部分，中央控制单元通过通信总线与电机驱动单元、I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元进行双向互联。

在本实施方式中，优选的，通信总线为CAN总线。

在本实施方式的一种应用场景中，如图6和图7所示，综合控制器包括中央控制单元、直流电源输入及预充单元(包括直流电源输入接口和预充单元)、交流电源输入及整流单元(包括交流电源输入接口和预充单元)、第一电机驱动单元(包括第一电机A路输出单元和第一电机B路输出单元)、第二电机驱动单元、第三电机驱动单元、I/O接口单元、遥控接收单元、RTU接收单元；直流电源接入及预充单元用于高压直流电源的接入，通过铜排将高压直流电送至第一电机驱动单元、第二电机驱动单元、第三电机驱动单元，加入预充电阻，避免高压上电对电机驱动单元的冲击；交流电源接入及整流单元用于三相四线交流电源的接入，将接入电源通过整流处理送至直流电源输入及预充单元，直流电源接入及预充单元和交流电源接入和整流单元中电源接口具备互锁，运行过程中仅一路电源接口有效；第一电机驱动单元用于风机电机和低压洒水泵电机的驱动控制，通过铜排连接第一电机A路输出单元和第一电机B路输出单元，检测风机电机与洒水泵电机运行转速；第一电机A路输出单元用于风机电机的连接，给风机电机提供电源；第一电机B路输出单元用于低压洒水泵电机的连接，给低压洒水泵电机提供电源，与第一电机A路输出单元具备互锁，运行过程中仅一路输出单元有效；第二电机驱动单元用于高压水泵电机的驱动控制，并具备输出接口，与高压水泵电机连接，给高压水泵电机提供电源，并检测水泵电机运行转速；第三电机驱动单元用于液压电机的驱动控制，并具备输出接口，与液压电机连接，给液压电机提供电源，并检测液压电机运行转速。

在本应用场景中，优选的，中央控制单元是喷雾机用一体式综合控制器系统核心部件，具有程序编写、数据运算、存储记忆功能，与直流电源接入及预充单元、交流电源接入及整流单元电气互联，电参数检测确定供电电源类型，完成上电、预充及保护断电控制；通过CAN总线协议与第一电机驱动单元、第二电机驱动单元、第三电机驱动单元双向互联，采集各电机运行参数，并进行参数整定及驱动控制；通过CAN总线协议与I/O接口单元双向互联，控制及状态指示输出，检测控制及状态反馈；通过CAN总线协议与遥控接收单元、RTU接收单元双向互联，采集遥控接收信号、RTU接收信号输入，并对遥控接收单元、RTU接收单元进行信号反馈；通过电信号与第一电机A路输出单元、第一电机B路输出单元双向互联，实现对供电输出的控制并接收供电状态反馈。

在本应用场景中，I/O接口单元采集外部控制及状态反馈信号，对外进行控制和指示输出；遥控接收单元接收无线遥控发射器信号，并将执行状态进行反馈给无线遥控发射器；RTU接收单元具备远程通讯接口，接收远程控制设备控制命令，并将控制器状态参数发送至远程控制设备，实现对控制器的全面监控。

本实用新型还公开了一种控制装置，在一种优选实施方式中，包括可防尘和防水的箱体，箱体内安装有上述喷雾机用一体式综合控制器，箱体内还设置有至少一个导热板，导热板一侧面上设有冷却部件，导热板上与所述侧面背立的另一侧面上设置有预充单元、整流单元、电机驱动单元、中央控制单元、I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元七者中的全部或部分。

在本实施方式中，导热板优选但不限于为铝板或铜板。冷却部件优选但不限于为抽风风扇或散热器(如铝型材散热器)或水冷流道(可在箱体内部或外部设置水泵、流道散热器和储水器)。

在本实施方式中，当只有一个导热板时，导热板将箱体划分为两个腔体，一个腔体作为电气安装腔，用于安装综合控制器中的元器件，另一个腔体用作冷却流通腔，电气安装腔可以是密闭的，冷却流通腔可以是非密闭的，冷却流通腔里面安装有抽风风扇或散热器或水冷流道等。

在一种优选实施方式中，在箱体上设有多个与I/O接口单元的输入I口或输出O口连接的防水插件或紧密封接头。

在一种优选实施方式中，箱体上设置有用于安装直流电源输入接口的直流安装口和用于安装交流电源输入接口的交流安装口。

在一种优选实施方式中，当导热板为一个以上时，多个导热板在箱体内呈列状排列，此时形成多层布置，分散生热元件，有利于散热。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种喷雾机用一体式综合控制器，其特征在于，包括直流电源输入接口、交流电源输入接口、整流单元、以及至少两个电机驱动单元；

所述交流电源输入接口的输出端与整流单元的输入端连接，直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端分别与电机驱动单元的供电端连接。

2.如权利要求1所述的喷雾机用一体式综合控制器，其特征在于，还包括预充单元，所述预充单元的输入端分别与直流电源输入接口的输出端和整流单元的输出端连接，预充单元的输出端分别与各电机驱动单元的供电端连接。

3.如权利要求2所述的喷雾机用一体式综合控制器，其特征在于，所述预充单元包括主开关、预充开关、预充电阻和过流保护单元，所述主开关的第一端分别与直流电源输入接口的输出端、整流单元的输出端和预充开关的第一端连接，预充开关的第二端与预充电阻的第一端连接，预充电阻的第二端和主开关的第二端均与过流保护单元的输入端连接，所述过流保护单元的输出端与各电机驱动单元的供电端连接。

4.如权利要求1-3之一所述的喷雾机用一体式综合控制器，其特征在于，还包括互锁单元，所述互锁单元仅允许直流电源输入接口的输出电信号和整流单元的输出电信号中之一为电机驱动单元供电。

5.如权利要求4所述的喷雾机用一体式综合控制器，其特征在于，还包括检测直流电源输入接口的输入端是否接入直流电源的直流检测器，检测交流电源输入接口的输入端是否接入交流电源的交流检测器，以及中央控制单元，所述直流检测器的输出端与中央控制单元的第一输入端连接，交流检测器的输出端与中央控制单元的第二输入端连接，中央控制单元的第一控制端与互锁单元的控制信号输入端连接。

6.如权利要求5所述的喷雾机用一体式综合控制器，其特征在于，还包括I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元三者中的全部或部分，所述中央控制单元通过通信总线与电机驱动单元、I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元进行双向互联。

7.一种控制装置，其特征在于，包括可防尘和防水的箱体，所述箱体内安装有如权利要求1-6之一所述的喷雾机用一体式综合控制器，所述箱体内还设置有至少一个导热板，所述导热板一侧面上设有冷却部件，导热板上与所述侧面背立的另一侧面上设置有预充单元、整流单元、电机驱动单元、中央控制单元、I/O接口单元、遥控接收单元和RTU接收单元七者中的全部或部分。

8.如权利要求7所述的一种控制装置，其特征在于，在所述箱体上设有多个与I/O接口单元的输入I口或输出O口连接的防水插件或紧密封接头。

9.如权利要求7或8所述的一种控制装置，其特征在于，所述箱体上设置有用于安装直流电源输入接口的直流安装口和用于安装交流电源输入接口的交流安装口。

10.如权利要求7所述的一种控制装置，其特征在于，当导热板为一个以上时，多个导热板在所述箱体内呈列状排列。

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