DE102010021105B3 - Fanggeschirr für Grundschleppnetze - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung dient Fischereifahrzeugen als Fangvorrichtung für Grundschleppnetze. Sie dient zum gezielten Fang von bevorzugt am Meeresboden lebenden Meereslebewesen, bestehend aus einem tragflügelförmigen Kurrbaum 1 und mindestens zwei am Kurrbaum 1 außenseitig angeordneten kreisscheibenförmigen Halteplatten 3 mit Anbindungspunkten für Schleppnetze 6, Schleppseile 4 und Grundketten 9, die durch ihre geometrische Anordnung zueinander einen Momentenausgleich in Abhängigkeit der hydrostatischen und hydrodynamischen Kräfte am Meeresboden 11 sowie des Füllzustandes des Schleppnetzes während des Schleppbetriebs bewirken und somit durch die gezielte lastabhängige Ansteuerung des Profilanstellwinkels den Schleppwiderstand der Fangeinrichtung an die vorliegenden Betriebs- und Fangbedingungen anpassen. Herausstellungsmerkmal der Erfindung ist die geometrische Anordnung und Dimensionierung der Halteplatte 3 mit den Anbindungspunkten 4 und 6 sowie der Lage und der Profilform 2 des Kurrbaumes 1. Dadurch lässt sich in Abhängigkeit der Massen-, Widerstands-, Auf- und Abtriebskräfte ein Momentenausgleich erzielen, der einen festen Anstellwinkel des tragflügelförmigen Kurrbaumprofils 2 zur Folge hat und somit eine definierte Abtriebskraft auf die Radachsen 7 in Richtung der Schwerkraft erzeugt, sodass ein Abheben der Baumkurre vom Meeresboden 11 verhindert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung dient Fischereifahrzeugen als Fanggeschirr für Grundschleppnetze.
  • Dieses Fanggeschirr dient zum gezielten Fang von bevorzugt am Meeresboden lebenden Meereslebewesen, bestehend aus einem tragflügelförmigen Kurrbaum und mindestens zwei am Kurrbaum außenseitig angeordneten kreisscheibenförmigen Halteplatten mit Anbindungspunkten für Schleppnetze, Schleppseile und Grundketten, die durch ihre geometrische Anordnung zueinander einen Momentenausgleich in Abhängigkeit der hydrostatischen und hydrodynamischen Kräfte am Meeresboden sowie des Füllzustandes des Schleppnetzes während des Schleppbetriebs bewirken und somit durch die gezielte lastabhängige Ansteuerung des Profilanstellwinkels den Schleppwiderstand der gesamten Fangeinrichtung an die vorliegenden Betriebs- und Fangbedingungen anpassen.
  • Grundschleppnetze mit einem Kurrbaum und Vorrichtungen, die auf dem Meeresgrund gleiten/rollen, sind im Fischereiwesen schon sehr lange bekannt. Erste Patente gehen bis auf das Jahr 1880 zurück [ DE 11189 A vom 28. Oktober 1889, „Neuerungen an den Apparaten für den Fischfang”]. Als Zweck der Erfindung wird in der genannten Patentschrift unter erstens schon damals die Forderung erhoben, den Fangapparat in den Stand zu setzen, dass er mit Leichtigkeit über den Meeresboden gehe. Der grundsätzliche Aufbau dieser Fischfangvorrichtungen sowie die prinzipiellen Arbeitsabläufe haben sich in der Vergangenheit nur unwesentlich verändert. Lediglich Forderungen zur Verringerung der Umweltbelastung und zur Erhöhung der Effektivität/Auslastung haben neue Einzellösungen und Verbesserungen hervorgebracht [z. B. Patentschrift DD 267 898 A1 und DD 63919 A1 ]. Die Zusammenhänge zwischen Umweltentlastung, Technikentwicklung und Effektivität sollen knapp dargestellt werden.
  • Zum Fang von Garnelen/Krabben, aber auch anderer Meereslebewesen, die sich in der warmen Jahreszeit zumeist in verhältnismäßig seichtem Wasser in Bodennähe aufhalten und während dieser Zeit gefangen werden, setzt man zurzeit fast ausschließlich Grundschleppnetze ein, die von einem Antriebsschiff, meist ein Fischereikutter, in Bodennähe über den Meeresgrund gezogen werden. Vor allem im Bereich der Garnelenfischerei hat sich durch die steigenden Treibstoffpreisen und die sinkenden Garnelenpreise neben der Senkung der starken Umweltbelastung durch den Treibstoffverbrauch und durch die Belastung des Meeresboden infolge der Grundschleppnetztechnik ein wirtschaftliches Interesse hinsichtlich einer Kosteneinsparung durch energetische Optimierung der Anlagentechnik entwickelt. Für einen Fischereikutter in Aktion ist nicht nur der Kraftstoffverbrauch des einzelnen Schiffs von der eingesetzten Antriebstechnik und den spezifischen Schiffsdaten abhängig, sondern wird auch stark durch weitere Faktoren, die von den Schleppwiderständen bestimmt werden, beeinflusst. Eine Reduzierung der Schleppwiderstände würde somit einen Betrieb mit geringerer Antriebsleis tung ermöglichen, zusätzlich die Betriebskosten senken und einen geringeren Schadstoffausstoß zur Folge haben.
  • Je nach Einsatzbereich der Fischereikutter zum Fang von Garden bzw. Plattfischen kommen unterschiedlich gestaltete Fangnetze mit Baumkurren zur Fangnetzhalterung zum Einsatz, die einerseits durch die im Wasser gleitenden Bauteile einen strömungsmechanischen und anderseits durch die am Meeresboden gleitenden Komponenten einen reibungsabhängigen Widerstand darstellen. Beim Letzteren kommt der wichtige Aspekt von Umweltauswirkungen hinzu, da durch eine kontinuierliche Bodenreibung beim Einsatz von Bodenschleppnetzen die Funktionalzusammenhänge und -abläufe der Meere gefährdet werden. Dabei kann es zum Zerdrücken, Trennen, Ausgraben und Aufwirbeln von lebenden Organismen durch die am Boden gleitenden schweren Geräte kommen – begründet durch den Schleppwiderstand, der durch das Eigengewicht aller Komponenten und der Kräfteaufteilung aller Bewegungskomponenten bestimmt ist. Neuentwicklungen müssen also alle Komponenten einschließen/beeinflussen, um eine Reduzierung der negativen Umweltauswirkungen zu erreichen.
  • Den größten Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch haben neben den strömungstechnischen Widerständen der Kurrschuhe und der Schleppnetze die Reibungskräfte am Meeresboden. Hydrodynamische Umgestaltungen und Weiterentwicklungen können somit große Auswirkungen sowohl auf ökonomische als auch auf ökologische Aspekte erzielen. Die konstruktive Gestaltung des Kurrbaums nach strömungstechnischen Gesichtspunkten erlaubt somit die Fortbewegung des Schiffs derart zu nutzen, dass mittels der Tragflächenprofile der Baumkurre zum Meeresboden hin wirkende Kräfte generiert werden und damit eine Abtriebskraft erzeugt wird, die eine Gewichtsersparnis des Kurrbaums ermöglicht. Der Widerstand im Wasser wird durch das Anhaften des Fluids an der Körperoberfläche und durch den Staupunkt hervorgerufen. Das Anhaften des Fluids wird durch die Prandtl'sche Grenzschichttheorie beschrieben und hat zur Folge, dass sich längs einer Körperoberfläche eines umströmten Körpers in einem realen Fluid eine Grenzschicht bildet. So entstehen auch bei Flüssigkeiten mit geringer Zähigkeit Schubspannungen auf Oberflächen, den sogenannten Grenzschichtproblemen. Bei der Strömungsaufteilung liegt die Grenzschicht zunächst laminar vor, schlägt aber während des Bewegungsverlaufes in eine turbulente Grenzschicht um. In Gegensatz zu einer laminaren Strömung sind in einer turbulenten Strömung die Stromlinien nicht gleichgerichtet. Die Möglichkeit des Annehmens jeder beliebigen Richtung bewirkt eine Ablösung von der Grenzschicht und eine Bildung von Hinterwirbelung des Profils. Wirbelausprägungen sind abhängig von der Anströmgeschwindigkeit sowie dem Anstellwinkel des Körpers und führen zu einem vom Staupunkt abhängigen Druckaufbau hinter dem Strömungskörper. Je größer der Druck im Staupunkt ist, desto höher ist die Wirbelausbildung hinter dem Profil und somit der Strömungswiderstand im Wasser. Der Widerstand eines Körpers ist somit formabhängig und kann im Sinne der energetisch optimierten Schleppnetzfischerei reduziert werden.
  • Zum allgemeinen Technikstand kann die Vorrichtung für den Fischfang für einen verringerten Schleppwiderstand, wie in der internationalen Patentanmeldung WO 94/08452 A1 vom 21. Oktober 1992 offenbart, gerechnet werden, die aus einem vertikalen und einem horizontalen Flügel besteht. Diese sind zueinander klappbar und erzeugen einen Ab- und Auftrieb. Das Schleppnetz gleitet durch eine bestimmte Kettenpositionierung durch das Wasser und die Stellung des Profils wird durch den Einsatz von pneumatisch betriebenen Zylindern bestimmt. Eine lastabhängige und selbsttätige Ausrichtung der Profilstellung ist nicht möglich, sodass eine nicht unerhebliche Wassermenge durch die Widerstandsfläche des vertikalen Flügels verdrängt werden muss.
  • Das Patent US 4,299,047 A1 vom 15. August 1980 beschreibt eine zusammenklappbare Baumkurre mit Reifenunterstützung und dient hauptsächlich der Platzeinsparung an Bord. Die Baumkurre besitzt zwei Reifen in der Achse des Schlittens und achsversetzt dahinter zwei kleiner Hilfsreifen. Alle vier Reifen besitzen einen Netzhaltepunkt und halten so das Netz offen. Eine Gewichtseinsparung und ein lastabhängiger Schleppwiderstand sind bei dieser Konstruktion nicht realisiert.
  • Eine weitere bereifte Baumkurrenkonstruktion wird in der Patentschrift US 3,458,947 A vom 15. Februar 1968 offenbart. In dieser Erfindung ersetzen Reifen den Kurrschuh und sollen den Einfluss auf den Meeresboden verringern. Ziel der Erfindung ist die Verringerung des Beifanges durch die Verwendung von Reifen und neuen Netzausführungen. Da die Reifen allerdings aus Stahl bestehen, ist die Flexibilität bei Hindernissen am Meeresboden nur unzulänglich gegeben. Ebenso wenig lässt sich eine kontrollierte Gewichts- und Verbrauchseinsparung realisieren.
  • Als moderner Stand der Technik wird die Offenlegungsschrift DE 197 55 991 A1 „Fanggeschirr für Fischereifahrzeuge” vom 17. Dezember 1997 definiert. In ihr werden alle heute wichtigen Forderungen und Bedingungen aus Umwelt- und Effektivitätsanforderungen zum Fang von Krabben und Plattfischen oder anderen in der Nähe des Meeresgrund lebenden Fischen mit Grundschleppnetzen benannt und mit technischen Lösungsmöglichkeiten beschrieben. Dieses wird vorrangig dadurch erreicht indem ein Mittenscherbrett derart konstruiert und in das Fanggeschirr eingebracht ist, um den heutigen Anforderungen an die Meeresgrundfischerei gerechter werden zu können; einschließlich der Wahl der Befestigungspunkte für die Zugleinen an den Seitenscherbrettern, damit eine optimale Kräfte- und Gewichtsverteilung erreicht wird.
  • Nachteilig an dieser Ausführung sind die Leinenanbringung an den Seitenscherbrettern und die sich aus der verschiebbaren Anordnung des Mittelscherbrettes ergebene Kräfteaufteilung zur Verringerung des Gewichtsdrucks des gesamten Fangapparates.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostensparende und umweltschonende Methode zum Fang von Krebstieren und Plattfischen am Meeresboden zu schaffen, die den Einsatz sowohl mit konventionellen als auch mit modernen Kuttern langfristig erlaubt und die gesamte Prozesskette von der technischen Handhabung bis zur Umsetzbarkeit von Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen, selbst auf hoher See, vereinfacht. Zudem ist die Aufgabe zu lösen, damit die Fanggeräte großflächig für verschiedene Kutter- und Fangkapazitäten universell einsetzbar sind und auch die Höhe der Netzöffnung eine an die geforderten Betriebsbedingungen anpassbare Größe darstellt.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen der Vorrichtung an.
  • Die Neuheit der Vorrichtung liegt in der veränderten Konstruktion der Gewichts-, Kräfte- und Strömungsverhältnisse des Fanggeschirrs, die nachfolgend erläutert wird.
  • Sie besteht aus einer gewichts- und materialeinsparenden Baumkurrenkonstruktion, die ein tragflügelförmiges Profil aufweist. Der Kurrbaum erzeugt während des Schleppbetriebes neben dem verringerten hydrodynamischen Anströmungswiderstand einen an die Schlepplast anpassungsfähigen hydrodynamischen Abtrieb, um dem Abheben der Baumkurre von Meeresgrund infolge der reduzierten Masse des Kurrbaums vor allem bei gefüllten Schleppnetzen entgegen zu wirken. Der tragflügelförmig gestaltete Kurrbaum besitzt an den Seitenflächen jeweils eine Halteplatte, die vorzugsweise zum Zwecke der einfachen Herstellung eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist und die Anbindung der Schleppseile, des Schleppnetzes und der Grundkette ermöglicht. Die Abstände der Anbindungspunkte zueinander werden in Abhängigkeit der geometrischen Ausgestaltung des tragflügelförmigen Kurrbaumprofils so gewählt, dass sie gemeinsam durch ihren geometrischen Zusammenhang je nach Belastungszustand der Baumkurre einen Momentenausgleich am Meeresboden bewirken, sodass sich ein Anstellwinkel des Kurrbaums in Strömungsrichtung ergibt, der die für den jeweiligen Befüllungszustand der Schleppnetze notwendige Abtriebskraft erzeugt. Entscheidend dabei ist, dass der Kurrbaum fest mit Halteplatten verbunden und drehbar gelagert ist. Durch diese Konstruktion der Baumkurre wird somit nur so viel Schleppgewicht für das anzutreibende Schleppfahrzeug erzeugt, wie gerade notwendig ist. Das bedingt eine gezielte Kraftstoffeinsparung und damit eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes.
  • Weiterhin erlaubt das gewichtsreduzierte Schleppprofil eine bessere Handhabung bei verringertem Gefahrenpotential außerhalb der Betriebszeiten an Deck des Schleppfahrzeugs. Werden die Halteplatten an ihren Außenseiten mit lösbaren Radachsen versehen, deren Anordnung höhenverstellbar gestaltet ist, kann eine umweltschonendere Funktionsweise der Fangeinrichtung erreicht werden.
  • Die gesamte Vorrichtung wird im Folgenden anhand von vier Figuren erläutert. Dabei bedeuten:
  • 1 Halteplatte für Kurrbaum mit Grundrad,
  • 2 schematische Seitenansicht der Halteplatte,
  • 3 Gesamtansicht der Baumkurre und
  • 4 vergrößerte Seitenansicht der Baumkurre mit Halteplatte und Bodenrad.
  • In 1 wird die Konstruktion der Halteplatte 3 für eine Baumkurre schematisch veranschaulicht. Die gesamte Baumkurre besitzt einen symmetrischen Aufbau – wie 3 zeigt – und besteht aus einem Kurrbaum 1, der vorzugsweise mit einem tragflügelförmigen Profil 2 – wie in 4 gezeigt – versehen ist. Die Seitenflächen sind mit Halteplatten 3 versehen, die kreisscheibenförmig ausgeführt sind. Die Befestigung des Kurrbaumes 1 an den Halteplatten 3 kann beispielsweise mit den Vorteilen eines stabilen Aufbaus als Schweißverbindung ausgeführt sein, lässt sich aber auch lösbar durch kraft- bzw. formschlüssige Verbindungen realisieren. Die Schleppseilanbindungen 4 sind in Form von Bohrungen anströmungsseitig an der Halteplatte 3 angebracht. Für die Anpassung an die optimale Halteposition in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen des Einsatzgebietes, wie der Schlepptiefe, oder für den Fall einer Nachjustierung bei Verschleißerscheinungen, können mehrere Anbindungspunkte für die Schleppseile 5 auf einem Teilkreisdurchmesser liegen. Diese können dann vom Betreiber des Schleppgerätes beispielsweise durch eine einfach handhabende Bolzenverbindung angepasst werden. Für die Schleppnetzbefestigung besitzen die Halteplatten 3 am hinteren Teil Schleppnetzanbindungspunkte 6 – jeweils einen oberen und einen unteren. Da der untere Anbindungspunkt des Schleppnetzes aufgrund der Fangsicherheit während des Schleppbetriebs möglichst nahe am Meeresboden 11 liegen muss, ist die Anbindungsposition an der Halteplatte 3 so zu wählen, dass ein Mindestabstand auch bei verschiedenen Anstellwinkeln des Kurrbaumes 1 gewährleistet wird. Auf der Mittelachse der Halteplatte 3 wird außerhalb des Mittelpunktes, also exzentrisch, eine Radachse 7 für das Grundrad 8, welches drehbar gelagert ist, befestigt. In 2 wird dieses schematisch als Seitenansicht dargestellt.
  • Für die Befestigung der Grundkette besitzt die Halteplatte 3 an der unteren Seite nahe der unteren Schleppnetzanbindung 6 einen Grundkettenanbindungspunkt 9. Die Funktionsweise der Baumkurre sieht vor, dass die Halteplatte 3 mit dem tragflügelförmigen Profil 2 des Kurrbaumes 1 drehbar und widerstandsfrei gelagert ist. Somit ist eine Radachse 7 an den Außenseiten der kreisscheibenförmigen Halteplatten 3 vorgesehen, deren Position höhenverstellbar 10 angeordnet ist. Dadurch können die Profilhöhe und die Schleppnetzhöhe an unterschiedliche Kurren und Schiffstypen angepasst werden und anderseits dient die Halteplatte 3 aufgrund der Exzentrizität als Begrenzungsanschlag beim Verdrehen des Kurrbaums 1 im lastfreien Zustand. An den höhenverstellbaren Radachsen 7, 10 können sowohl Räder als auch konventionelle Kurrschuhe angebracht werden. Dabei ist für die Funktionsfähigkeit entscheidend, dass der Radius des Grundrades 8 mindestens der Exzentrizität der Radachse 7 entspricht und die Halteplatte 3 somit keinen Meeresbodenkontakt ermöglicht. Bei der gesamten Dimensionierung ist zu berücksichtigen, dass die funktionsgemäßer Verdrehung der Halteplatten 3 mit dem Kurrbaum 1 in keiner Weise beeinträchtigt wird, was durch einen ausreichenden Abstand zwischen dem Meeresboden 11 und der Halteplatte 3 gewährleistet wird.
  • Anhand der geometrischen Anordnung und Dimensionierung der kreisscheibenförmigen Halteplatte 3 mit den Anbindungspunkten 4 und 6 sowie der Lage und Profilform des Kurrbaums 1 lässt sich in Abhängigkeit der Massen-, Widerstands-, Auf- und Abtriebskräfte ein Momentenausgleich erzielen, der einen festen Anstellwinkel des tragflügelförmigen Kurrbaumprofils 2 zur Folge hat und somit eine definierte Abtriebskraft auf die Radachsen 7 wirkt. Die der Schwerkraft gleichgerichteten Kräfte werden auf die Räder übertragen und bewirken die horizontale Schlepplast in Form einer Rollreibung am Meeresboden 11. Da das leere Schleppnetz nur Kräfte durch das Eigengewicht und durch den hydrodynamischen Widerstand erzeugt, ist in diesem Lastfall nur eine geringfügige Abtriebskraft des tragflügelförmigen Kurrbaumprofils 2 erforderlich. Dementsprechend klein sind die erforderlichen Schlepp- und Antriebskräfte des Schleppfahrzeugs.
  • Aufgrund des dynamischen Momentenausgleichs kommt es in diesem Ausführungsbeispiel zur Ausrichtung des tragflügelförmigen Kurrbaums 1 mit minimalem Schleppwiderstand ohne weitere Verdrehung der kreisscheibenförmigen Halteplatte 3. Hierbei ergibt sich ein lastabhängiger Winkel zwischen dem Schleppseil 5 und der Tangente der Halteplatte 3 an der Stelle des Anbindungspunktes, der bei einem maximalen Belastungsfall infolge eines vollständig gefüllten Schleppnetzes einen nahezu rechten Winkel ergibt und die Halteplatte 3 zum Verdrehen zwingt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die horizontale Schlepplast so groß, dass sie ein Abheben der Baumkurre vom Meeresboden verursachen würde. Dieses Abheben wird verhindert, da durch den Momentenausgleich und der Verdrehung der Halteplatte 3 der tragflügelförmige Kurrbaum 1 einen steileren Anstellwinkel erfahrt, wodurch eine größere Abtriebskraft erzeugt wird. Da der Momentenausgleich kontinuierlich während des Fangprozesses stattfindet, ermöglicht er eine stetige Lastanpassung für die gesamte Antriebsleistung der Zugmaschine.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kurrbaum
    2
    Kurrbaum mit tragflügelförmigem Profil
    3
    Halteplatte
    4
    Schleppseilanbindungspunkte
    5
    Schleppseil
    6
    Schleppnetzanbindungspunkte
    7
    Radachse
    8
    Grundrad
    9
    Grundkettenanbindungspunkt
    10
    höhenverstellbare Radachse
    11
    Meeresboden

Claims (8)

  1. Baumkurre zur Befestigung eines Grundschleppnetzes, mit einem Kurrbaum (1), je einer zu beiden Seiten des Kurrbaums (1) angeordneten Platte (3), die jeweils in ihrem Schwerpunkt am Kurrbaum (1) befestigt ist, je einem an jeder Platte (3) mit seiner Achse (7) außerhalb des Schwerpunkts der Platte (3) befestigten Rad (8), dessen Umfang über den Außenumriss der Platte (3) hinausragt, je wenigstens einem zu einer Seite der gedachten Linie zwischen der Achse (7) des Rads (8) und dem Schwerpunkt der Platte (3) angeordneten ersten Befestigungsmittel (4) zur Befestigung eines Schleppseils (5), und je wenigstens einem zur anderen Seite der gedachten Linie zwischen der Achse (7) des Rads (8) und dem Schwerpunkt der Platte (3) angeordneten zweiten Befestigungsmittel (6) zur Befestigung des Grundschleppnetzes.
  2. Baumkurre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3) kreisrund ausgebildet und die Räder (8) an den kreisrunden Platten (3) exzentrisch angeordnet sind.
  3. Baumkurre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (7) des Rads (8), das erste Befestigungsmittel (4) und das zweite Befestigungsmittel (6) am Umfang der Platte (3) angeordnet sind.
  4. Baumkurre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein auf einer der beiden Seiten der gedachten Linie zwischen der Achse (7) des Rads (8) und dem Schwerpunkt der Platte (3) angeordnetes drittes Befestigungsmittel (9) zum Befestigen einer mit dem Schleppnetz verbundenen Grundkette.
  5. Baumkurre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Befestigungsmittel (8) am Umfang der Platte (3) dem Rad (8) benachbart angeordnet ist.
  6. Baumkurre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurrbaum (1) ein flügelförmiges Profil (2) aufweist.
  7. Baumkurre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundradstand an den Platten (3) höhenverstellbar (10) ausgebildet ist.
  8. Baumkurre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (3) parallel zueinander ausgerichtet sind.
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