DE1539162A1 - Zuendschaltung fuer Zuendkerzen - Google Patents
Zuendschaltung fuer ZuendkerzenInfo
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Description
Associated Electrical Industries Limited, London, S.¥.1,England
Zündschaltung für Zündkerzen
Die Erfindung betrifft ZündSchaltungen, wie sie z.B. für Zündkerzen
in Verbrennungskammern verwendet werden. Insbesondere
soll eine Schaltung vorgeschlagen werden, mit der bei einer vorgewählten Spannung, die unabhängig von den Verhältnissen
an der Zündkerze ist, ein erforderlicher Betrag an elektrischer
Energie von einer Kapazität entladen werden kann.
Die Erfindung geht von einer Zündschaltung aus, bei der eine
Zündkerze über eine Funkenstrecke mit einer Kapazität verbunden ist, die mit einer Gleichspannung aufgeladen wird.
Die Erfindung besteht i'ii einer Zündelektrode, die an der !Funken
strecke liegt, und in einem mit ihr verbundenen Auslösekreis, der das Zünden der Zündkerze durch ein Durchsteuern der.Funken-'strecke
steuert.
Von der gleichen Kapazität können durch mehrere Funkenstrecken hindurch mehrere Zündkerzen erregt werden, wobei ein Auswahlschalter
an einer Stelle geringen Potentials in der Schaltung Impulse auf die den einzelnen Funkenstrecken zugeordneten Auslösekreise
geben kann.
Außerdem ist es möglich, die Energiemengen zu ändern, die der
Kapazität zur Entladung durch die Zündkerzen ( bzw. der Zündkerze) entnommen werden sollen*
Die Zündelektrode liegt in der Iahe der Funkenstrecke, um im Gebiet der Funkenstrecke eine Ionisation hervorzurufen oder das
elektrische Feld zu zerstören, wenn ein Zündimpuls erscheint.
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Diode.
-2-
Wenn die Funkenstrecke in einem Gehäuse eingeschlossen ist,
dann kann die Zündelektrode ein. Miallband oder einen Draht
außerhalb des Gehäuses oder auch eine dritte Elektrode innerhalb der Funkenstrecke enthalten.
Auf die Zündelektrode kann über einen Transformator, der in
einer Steuerschaltung liegt, ein Zündsignal gegeben werden.
Das Zündsignal kann mit Hilfe einer Diode, die bei einer vorgewählten Vorwärts spannung durchschlägt, oder von einem gesteuerten
Impulsgenerator oder irgendeiner äquivalenten Vorrichtung, z.B. einem Unijunktion-Transistor, erzeugt werden.
Die 'Erfindung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus den Abbildungen
und der Beschreibung hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale
zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen
und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.
Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung für drei Zündkerzen.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Shoekley-
Die Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Fora des Ausführungsbelspiels
nach,der Fig. 2.
Die Fig. 4 zeigt, wie drei Transformatoren, deren Primärwicklungen
durch einen Auswahlschalter gesteuert werden, dazu verwendet werden können, aus einer üblichen Zündschaltung Zündsignale zur Steuerung von drei Zündkerzen herzustellen.
D4 e Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in der eine Steuerschaltung
nach,Art des Schmitt-Triggers verwendet wird.
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OffiGINÄL INSPECTED
Die Fig. 6 zeigt eine Schaltung für den gleichen Zweck mit einer
Kaltkathodenröhre.
Die Pig. 7 zeigt eine vereinfachte Form des Ausführung sbeispiels
nach der Fig. 6.
Die Fig. 8 z.tig.t eine Ausführungsform mit Spannungsteilern, die
die Spannungen im Ausk-lÖsekreis und in der Steuerschaltung festlegen.
Die Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, mit dem die Funkenenergie
verändert werden kann.
Die Fig. 10 zeigt, wie eine Hilfsfunkenstrecke zur Erzeugung
eines Zündsignals verwendet werden kann, das die Funkenstrecke und die Entladung durch die Zündkerze einleitet.
Die Fig. 11 zeigt einen Unijunktion-Iransistor, der als Schmitt-Generator
wirkt.
Die Fig. 1 zeigt eine Kapazität G-, die über die Anschlüsse
+ und - von einer Gleichspannungsquelle , z.B. einem Gleichrichter
an einem Wechselspannungsanschluß, einer Batterie, einem Wandler oder einem durch einen Elektromotor oder einer "
Antriebsvorrichtung betriebenen Dynamo, aufgeladen werden kann. An die Kapazität sind über Fünkensireeken SG drei Zündkerzen
angeschlossen, die durch die Pfeile SP angedeutet sind. Steuerelektroden
AE, die die Funkenstrecken beeinflussen können, erhalten
von einer Schaltung TO Signale, die den Zeitpunkt des
Zündens der Funkenstrecken und damit der Entladung des Kondensators durch die Zündkerzen bestimmen. Ein Auswahls.chalter
oder ein Verteiler kann zur Zufuhr der Zündsignale in vorgewählter
und wiederkehrender Folge vorgesehen sein, wie es z.B. bei mehreren Verbrennungskammern erforderlich ist. Zwischen
den Funkenstrecken und den Zündkerzen können Drosseln CH vorgesehen sein, um den Spitzenstrom bei der Entladung zu begrenzen.
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Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Zündschaltung. Die Zündelektrode
ΑΈ der Funkenstrecke SG ist mit dem einen Ende der Sekundärwicklung eines !Transformators T- verbunden, d er en zweites
Ende geerdet ist. Die Primärwicklung des Transformators ist
Teil einer Steuerschaltung. Sie ist mi; dem einen Ende an einem Punkt P1 zwischen zwei Widerständen R- und Rp angeschlossen, während
sie mit dem anderai Ende über einen Schwellwertschalter,
der hier eine gesteuerte Entladevorrichtung Dp, insbesondere
einen steuerbaren Siliziumgleichrichter, enthält, mit dem negativen
Anschluß der Spannungsquelle verbunden -tsrt. Die Steuerelektrode
der Entladevorrichtung Dg liegt über ein Zwischenglied
an einem Punkt Pp zwischen dem Widerstand Ro 1^ einem
Widerstand IU. Das Zwischenglied besteht z.B. aus etnem Widerstand
R^ und einem zweiten Schwellwertschalter, der hier eine
Shockley-Diode D-., z.B. eine Vierschichtendiode, ist, die
einen hohen Vorwärtswiderstand besitzt, bis eine bestimmte Spannung zwischen Anode und Kathode erreicht ist und der Vorwärtswiderstand
stark verkleinert wird, d.h., die Diode bei einer vorgewählten Spannung leitend wird. Die Widerstände R*, Rg und R,
bilden einen Spannungsteiler für die Gleichspannung zwischen den Punkten E- und Eg, die gleich der Spannung an der Kapazität
C- ist. Ein Kondensator G liegt parallel zum Widerstand
R^, während ein weiterer Kondensator C~ parallel zu dem Serienkreis
liegt, der aus der Primärwicklung des Transformators T^
und dem steuerbaren Gleichrichter Dp gebildet wird.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist die folgende; Wenn die Kapazität
C.j aufgeladen wird, dann steigt die Spannung am Spannungsteiler
an und die Kondensatoren Cp und C, werden entsprechend aufgeladen. Wenn die Spannung an der Kapazität C. einen,
vorgewählten Wert von z.B. 2kV erreicht hat, dann ist die Spannung
am Kondensator C2 gleich der vorgewählten Durchbruchsspannung,
bei der die Shockley-Diode D- leitend wird. Daher entlädt
sich der Kondensator Cg durch diese Diode D- und de» Widerstand
R., wodurch an der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters Ig ein Signal erscheint, das diesen in dan leitenden Zustand
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bringt, so daß sich der Kondensator 0, durch die Primärwicklung
des Transformatora T- entlädt. Dadurch wird von der Sekundärwicklung des Transformators Tj ein Hochspannungssignal
an die Zündelektrode AE der !funkenstrecke SG abgegeben. In
einem """usfuhrungsbeispiel beträgt die Durchbruchsspannung der
Shockley-Diode D- etwa 20 Volt, während der Kondensator C,
bei 200 Volt entladen wird.
Wenn die Shockley-Diode den Strom führen kann, der von der Primärwicklung
des Transformators T- benötigt wird, dann kann der steuerbare
Siliziumgleichrichter Dp auch entbehrt werden und das Zünd- Λ
signal gemäß der Pig. 3 durch die Diode D- gesteuert werden.
Wenn drei Zündkerzen über drei Funkenstrecken versorgt werden
müssen, dannhb'nnen die Zündelektroden der Funkenstrecken durch
drei Transformatoren T-, T2 und T, gesteuert werden, wie es
in der Fig. 4 gezeigt ist. Die Primärwicklungen der Transformatoren
T-, Τ« und 3» sind jeweils mit einem Ende mit dem steuerbaren
Gleichrichter D„ und mit dem anderen Ende einzeln über
einen Auswahlschalter SS in Serie mit dem Kondensator C, verbunden.
Der Auswahlsehalter SS kann, z.B. bei einer mehrfachen
A'bhebeeinrichtung, mit der Hand geschaltet werden oder einen
Verteiler enthalten, der automatisch gesteuert wird, um verschiedene
Zündkerzen nacheinander zu zünden. - . "
Anstelle der Diode D- kann irgendeine gleichwertige Vorrichtung verwendet werden, z.B. ein Impulsgenerator in der Art
eines Schmitt-Triggers, wie es bei PG in der Fig. 5 gezeigt
ist. Die Wirkungsweise des Kondensators O2 (in der Fig. 2)
wird nunmehr von der Einheit PG übernommen. Wenn die Eingangsspannung eimen vorgewählten Wert erreicht, dann wird ein Impuls
erzeugt, der den ateuerbaren Siliziumgleichrichter durchsteuert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 wird
der steuerbare Gleichrichter D2 durch das Ausgangssignal einer
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Kaltkathodenröhre CT gesteuert, die hier den Schwellwertsciialter
darstellt. Die Anode der Röhre ist mit dem Punkt P1 verbunden,
während die Kathode über die Widerstände Rc und R^ an den Anschluß
Eg der Kapazität Cj angeschlossen ist. An einem Punkt P, zwischen
den Widerständen R5 und Rg wird das Signal abgenommen,
das zur Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters Dp geleitet
wird. Ein Widerstand R1- liegt weiterhin zwischen der
Anode und einer Hilfsanode der Röhre, während eine Zündelektrode der Röhre mit dem Punkt P2 verbunden ist und ein Kondensator
C2 wie in der Fig. 2 parallel zum Widerstand R, liegt. Bei
einer kritischen Spannung verursacht der Kondensator das Zünien der Röhre CT, durch die der Kondensator C, dann ein Steuersignal schickt, das den steuerbaren Gleichrichter D2 durchschaltet.
Dadurch wird der Kondensator C, durch den steuerbaren Gleichrichter
D2, der in Serie mit der Primärwicklung des Transformators
T1 liegt, vollständig entlauen, so daß an der Zündelektrode
AE der funkenstrecke SG ein Zündimpuls erscheint.
Der steuerbare Gleichrichter Dp kann auch fehlen, wenn die Kaltkathodenröhre
CT ausreicht, um den Kondensator C, zu entladen.
Wie die Pig. 7 zeigt, liegt sie dann parallel zu einem Serienkreis,
der die Primärwicklung des Transformators T.. und den
Kondensator C, enthält. Es können auch zwei Kaltkathodenröhren verwendet werden, wobei die eine das Zünden der anderen steuert.
Die zweite Röhre, die, mit dem Kondensator C, in Serie liegt,
braucht dann nicht sehr genau eingestellt sein, da ihre Zündung von der anderen Röhre festgelegt wird. Die letztere muß
dagegen für eine gleichmäßige Betriebsweise eine hohe Stabilität aufweisen.
Gemäß der Pig. 8 können in einem weiteren Ausführungsbeispiel
zwei Spannungsteiler verwendet werden. Die Widerstände R1 und
R2, die in Serie liegen, liegen parallel zur Kapazität C1 an E1
und E2* An ihrer Verbindungsstelle P^ wird die Spannung^ für
die Steuerelektrode der Kaltkathodenröhre CT abgenommen. Ein
weiterer Spannungsteiler enthält eiae Reihe von Widerständen
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E~, Eg und Eq, die parallel zur Kapazität O- liegen. An der
Verbindungsstelle P. zwischen den Widerständen E7 und Eo liegt
die Anode der Bohre CT. Dagegen ist die Verbindungsstelle zwischen
den Widerständen Bg und Eq an die Primärwicklung des
Transformators T- und an den Kondensator C, angeschlossenen,
so daß der Serienkreis aus steuerbarem Gleichrichter und der Priaärwickliig des Transformators T- parallel zum Kondensator
O- liegt, der die Spannung von PV hat. Die Steuerelektrode
des steuerbaren Gleichrichters Dp ist wie in der Fig* 6 mit
einem Punkt P, zwischen den Widerständen E5 und Eg verbunden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 erzeugt mit Hilfe der hoehs-febilen
Widerstaände R- und E2 Spannungssignale an der Zündelektrode AE der Funkenstrecke.
Die durch die Zündkerzen entladene Energie kann anacn dem. Ausführung;
sbeispiel der Fig. 9 gesteuert werden, indem die Spannung
geändert wird, bei der sich die Kapazität O- entlädt. Ein
Spannungsteiler zwischen den Anschlüssen E- und Eg der Kapazität
C- weist Abgriffe P-Q, P-- und P-g auf, die abwechselnd an
die Zündelektrode FE der Kaltkathodenröhre OT angeschlossen werden können, damit die Kapazität bei verschiedenen Spannungen
entladen wird. Dazu ist ein Auswahlschalter SW vorgesehen. :
In der Fig. 10 liegt ein Serienkreis, der die Primärwicklung
des Trans form;; tor s T-, einen Widerstand E-Q und eine Hilfsfunkenstrecke G1 als Schwellwertschalter enthält, zwischen den -Anschlüssen
E- und Eo der Kapazität G-. Di-'.- Hilfsfunkenstrecke
G- wird hi-jr·'/jTvv..» Potentiometer verwendet, da die Durchbrüchsspannung
der Funkenstrecke auf eine bestimmte Spannung an der Kapazität C- eingestellt ist. Wenn die Hilfsfunkenstrecke G-durehschlägt,
dann wird dadurch eine Zündspannung an die Elektrode AE der Funkenstrecke SG gelegt.
Die Fig. 11 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem
die Steuerschaltung einen Unijunktion-Transistor enthält, der
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nach Art des Schmitt-Triggers als Impulsgenerator und Schwellwertsehalter
dient. Der Unijunktion-Transistor D- ist mit der einen Basis über einen Widerstand Eg mit dem negativen Anschluß verbunden,
während er mit der anderen Basis über einen Widerstand R7 an einer positiven Spannung IV liegt, die niedriger als die
Spannung HY am anderen positiven Anschluß ist. Zwei Zenerdioden D. und Dc halten vorzugsweise die Vorspannung des Unijunktion-Transistors
konstant. Sie liegen in Serie zwischen dem negativen Anschluß und einem Punkt Pg, der zwischen dem Widerstand IU und
einem Widerstand R12 vor dem einen positiven Anschluß liegt. Der
) Emitter E des Unijunktion-Transistors D, ist mit der Verbindungsstelle P2 zwischen den Widerständen R2 und R, des Spannungsteilers
verbunden. Wenn die Vorspannung des Unijunktion-Transistors auf
einem konstanten Wert gehalten wird, z.B. zwischen 16 und 28 Volt,
dann wird die Spitzenspannung des Emitters, bei der der Unijunktion-Transistor
leitend wird,.nicht durch Spannungsschwankungen an den Gleichspannungsanschlüssen beeinflußt.
Die Wirkungsweise ist die folgende: Wenn die Kapazität Cj sich
auflädt und die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten E- und
E2 erhöht wird, dann liegt ein vorgewählter Teil dieser Spannungsdifferenz
am Emitter E und an den Kondensatoren C2 und C,.
* Bei einer vorgewählten Spannung wird der UniFunktion-Transistor
leitend und verursacht, daß der Kondensator Cp entladen wird,
was eine Spannung am Widerstand RQ zur Folge hat. Die Steuerelektrode
des steuerbaren Gleichrichters D2, die an einem Punkt
P, zwischen dem Unijunktion-Transistor und dem Widerstand Rq liegt,
schaltet den steuerbaren Gleichrichter im erwünschten Augenblick
durch, so daß der Kondensator C, durch den Gleichrichter D2 entladen und die Zündelektrode AE der Funkenstrecke SG durch den
Transformator T- durchgesteuert wird.
Die Ausführungsbeispiele nach der Erfindung lassen sich insbesondere dort anwenden, wo die Intervalle zwischen den Funken an
den Zündkerzen, z.B. bei senkrecht startenden Flugzeugen mit
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menreren Verbrennungskammern, die mit Zündkerzen ausgerüstet
sind und die Rückstöße zum Abheben liefern, relativ groß sind
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Claims (2)
1. Zündschaltung für eine Zündkerze, die über eine Funkenstrecke mit einer Kapazität verbunden ist, die durch eine
Gleichspannung aufgeladen wird, dadurch gekennz
e i c h η e t, daß an der Funkenstrecke (SG) eine Zündelektrode (AE)-vorgesehen ist, die in einem Auslösekreis
liegt, der durch ein Durchschalten der Funkenstrecke die Zündkerze zündet. .
™
2. Zündschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e kennzeichnet,
daß der Auslösekreis die Sekundärwicklung eines Transformators (T1) enthält, die mit der
Zündelektrode (AB) verbunden ist, während die Primärwicklung, des Transformators in einer Steuerschaltung liegt.
3. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch g eι. k
e η η ζ e i c h η et, daß die Steuerschaltung einen
Schwellwertschalter enthält.
4. Zündschaltung nach Anspruch 3., d a 4 u r c h g e .-k
e η η ζ e i c h η e t, daß der Sehwellwertschalter und
die Primärwicklung des Transformators (T^) untereinander
in Serie und parallel zur Kapazität (G1) liegen.
5. Zündsdhaltung nach Anspruch 3, d a 4 u r c h .g e ^·
k e η η ζ'β i c h η e t, äsB^ev Sßhwellwertschalter «ine
Hilfsfunkenstrecke (G1) enthält (Fig, Xo.)*
Tl
6. Zündschaltung nach Anspruch 3,d a d u r c h gekennzeichnet,
daß der Schwellwertschalter und die Primärwicklung des Transformators (T-,) über einen Spannungsteiler
(S1, R2, R·*) sn die Kapazität angeschlossen sind.
7. Zündschaltung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η n-
z eic h η et, daß ein Kondensator (G-,,) mit der Primärwicklung
des Transformators (T-, ) und mit dem Schwellwertschalter in
Serie liegt und an einen Abgriff (P-i) des Spannungsteilers angeschlossen
ist.
8. Zündschaltung nach Anspruch 3» d a d u r c h g e.k e η nzeichnet,
daß <fer Schwellwertschalter dn.e Kaltkathodenröhre
(GT) enthält.
9. Zündschaltung nach Anspruch 3» d a d u r c h g e k e η nz
ei ohne t, daß der Schwellwertschalter ein Halbleiterbauelement
(D?) enthält.
lp.: Zündschaltung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e η nzeichne
t, daß der Schwellwertschalter eine Steuerelektrode aufweist, die mit einer Schalung verbunden ist, die einen
zweiten Schwellwertschalter aufweist»
11. Zündschaltung nach Anspruch Io, dadurch g e k e η nz
e i c h η e t, daß der zweite Schwellwertschalter eine
Kaltkathodenröhre enthält.
12. Zündschaltung nach Anspruch Io, da durch g e k e η nz
e ic h η e t, daß der zweite Schwellwertschalter ein Halbleiterbauelemente
(P2) enthält (Kg. 6).
BAD ORKBlMAt 909837/0686
13. Zündschaltung nach Anspruch Io, d a d u r c h g e k
e η η ζ e ich η e t, daß die Steuerelektrode des zweiten Schwellwertschalters über einen Spannungsteiler mit einem
Kondensator verbunden ist, der auf eine niedrigere Spannung als die Kapazität (C-,) aufgeladen wird.
14. Zündschaltung nach Anspruch Io, dadurch g e k
en η ζ ei ohne t, daß die Steuerelektrode des zweiten
Schwellwertschalters mit dem Ausgang eines Schmitt-Generators verbunden ist, dessen Eingang über einen Spannungsteiler .
ein Teil der Endspannung der Kapazität (G-, ) zugeführt wird.
15. Zündschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmittgenerator einen Unijunktion-Transistor (D,) 'enthält (Pig. 11).
16. Zündschaltung nach Anspruch 2, d a d u r c h ge—
k e η η ζ e i c h η e t, daß die Steuerschaltung mindestens
die Primärwicklungen zweier Transformatoren versorgt, deren Sekundärwicklungen mit den Zündelektroden einzelner lunkenstrecken
verbunden sind (Fig. 1).
17. Zündschaltung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k
e η η ζ ei c. h η t- t, daß ein Auswahlschalter (SS) die
Primärwicklungen nacheinander mit der Steuerschaltung verbindet (Mg. 4).
18. Zündschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Kapazität (C) ein Spannungsteiler
liegt, der Abgriffe (^χο-Ρη^) aufweist, die auswählbar
(SW) mit der Steuerelektrode des Schwellwertschalters verbunden
sind und Zündsignale bzw. Entladungen der Kapazität bei vorgewählten Spannungen der Kapazität hervorrufen.
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Ti
19· Zündschaltung nach Anspruch Io, d a d u r c h g e k e η η-z
e i c h η e t, daß der Spannungsteiler an den Enden der Kapazität liegt und eine Anzahl -von Abgriffen aufweist, die wahlweise mit der Steuerelektrode des zweiten Schwellwertschalters
verbunden werden. ■
.2.0» Zündschaltung nach Anspruch 3, d-a d u r c h g e k e η nz
e i c- Ii η e tr daß der Schwellwertschalter eine Steuerelektrode
aufweist, die in Serie mit einem weiteren Kondensator (Cg) liegt,
der durch den Spannungsteiler auf einen Teil der Spannung an der
Kapazität (Οη) aufgeladen wird.
909837/0686
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- 1966-03-09 DE DE19661539162 patent/DE1539162A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3505563A (en) | 1970-04-07 |
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