DE3544700C1 - Multiple gripper for manipulating nuclear reactor fuel elements - Google Patents

Multiple gripper for manipulating nuclear reactor fuel elements

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DE3544700C1
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Klaus Pakeiser
Heinz-Peter Stegemann
Guenter Zeltner
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Kempchen and Co GmbH
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    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • G21C19/10—Lifting devices or pulling devices adapted for co-operation with fuel elements or with control elements
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Abstract

Multiple gripper for manipulating nuclear reactor fuel elements, arranged in accordance with a grid spacing, having coupling elements which can be mounted on the nuclear reactor fuel elements to be manipulated. Provision is made of a manipulator which can be stopped against a hoist and has a manipulator baseplate, a manipulator head plate and a covering casing. The manipulator baseplate has a plurality of insertion bores, which are distributed in accordance with the grid spacing, for the ends of the nuclear reactor fuel elements. Arranged between the insertion bores as well as between the manipulator baseplate and the manipulator head plate are coupling and supporting members of rubber or plastic which are in the form of flexible tubes and can be inflated and which are connected to a pressure-medium feed device and can, by feeding pressure medium, be pressed against the inserted ends of the nuclear reactor fuel elements with a friction grip. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Mehrfach-Greifer­ vorrichtung für die Manipulation von nach einem Kreuzrastermaß ange­ ordneten Kernreaktor-Brennelementen mit einem an ein Hebezeug an­ schlagbaren Manipulator, einer Manipulatorkopfplatte und einer Mehr­ zahl von nach dem Kreuzrastermaß verteilten Einführungsbohrungen für die Enden der Kernreaktor-Brennelemente sowie mit auf die zu manipu­ lierenden Kernreaktor-Brennelemente aufsetzbaren Kupplungselementen.The invention relates generally to a multiple gripper device for the manipulation of according to a cross-grid dimension arranged nuclear reactor fuel assemblies with one on a hoist beatable manipulator, a manipulator head plate and a more number of insertion holes distributed according to the cross grid dimension for the ends of the nuclear reactor fuel elements as well as to manipu on lating nuclear reactor fuel elements attachable coupling elements.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Ausführungsform (DD-PS 2 16 564) sind die Kupplungselemente mechanische Bauteile, die durch eine Dreh­ bewegung mit komplementären Kupplungselementen an den Kernreaktor- Brennelementen verriegelt werden. Das verlangt komplizierte antriebs­ und getriebetechnische Maßnahmen. Das führt zu bedienungstechnischen und steuerungstechnischen Problemen, wenn die Enden der Kernreaktor- Brennelemente nicht gleich lang aus der Aufnahme herausragen.In the known generic embodiment (DD-PS 2 16 564) are the coupling elements mechanical components, which by a rotation movement with complementary coupling elements on the nuclear reactor Fuel elements are locked. This requires complicated drives and transmission engineering measures. This leads to operational technology and control problems if the ends of the nuclear reactor Do not protrude fuel assemblies from the holder for the same length of time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Mehr­ fach-Greifer so weiter auszubilden, daß ohne komplizierten antriebs­ technischen und getriebetechnischen Aufwand sowie ohne steuerungs­ technische Probleme eine Mehrzahl von Kernreaktor-Brennelementen auch dann aufgenommen werden kann, wenn die Enden der Kernreak­ tor-Brennelemente nicht gleich lang aus den zugeordneten Aufnahmen herausragen.The invention is based, the generic More the task To further train the gripper so that without complicated drive technical and transmission engineering effort as well as without control technical problems a plurality of nuclear reactor fuel assemblies can also be included if the ends of the core freak Tor fuel assemblies not the same length from the assigned recordings stick out.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Manipulator außerdem eine Manipulatorbodenplatte und einen Umfassungsmantel auf­ weist, wobei die Einführungsbohrungen in der Manipulatorbodenplatte angeordnet sind, und daß die Kupplungselemente durch zwischen den Einführungsbohrungen sowie zwischen der Manipulatorbodenplatte und der Manipulatorkopfplatte angeordnete, schlauchförmige und aufblähba­ re Kupplungs- und Stützkörper aus Gummi oder Kunststoff, die an eine Druckmittelzuführungseinrichtung angeschlossen und durch Druckmittel­ zuführung gegen die eingeführten Enden der Kernreaktor-Brennelemente unter Reibungsschluß andrückbar sind, gebildet sind. - Für die Brenn­ stäbe von Kernreaktor-Brennelementen kennt man Mehrfach-Greifervor­ richtungen (EP 01 46 808), die mit Konusklemmung und Reibungsschluß arbeiten. Hier ist infolge von Schlupf insbesondere bei großen Gewich­ ten keine ausreichend definierte Positionierung erreichbar.To achieve this object, the invention teaches that the manipulator also a manipulator base plate and a surrounding jacket points, the insertion holes in the manipulator base plate are arranged, and that the coupling elements by between the  Insertion holes and between the manipulator base plate and the manipulator head plate arranged, tubular and inflatable re coupling and support body made of rubber or plastic attached to a Pressure medium supply device connected and by pressure medium feed against the inserted ends of the nuclear reactor fuel elements can be pressed under friction, are formed. - For the Brenn Multiple gripper rods are known from nuclear reactor fuel assemblies directions (EP 01 46 808) with cone clamping and frictional engagement work. Here is due to slip especially with large weights Sufficiently defined positioning cannot be achieved.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß die Enden der Kernreaktor- Brennelemente aus ihren Aufnahmen in einem Kernreaktorbehälter bzw. in einem Anschirmtransport- und Lagerbehälter frei herausragen, wenn auch unterschiedlich weit. Folglich kann die erfindungsgemäße Vor­ richtung nach Maßgabe ihrer Auslegung auf eine Mehrzahl von solchen Kernreaktor-Brennelementen oder auf alle Kernreaktor-Brennelemente ei­ ner Zelle eines Kernreaktorbehälters bzw. eines Abschirmtransport­ und Lagerbehälters gleichzeitig aufgesetzt werden. Dabei stört die un­ terschiedliche freie Länge dieser Enden nicht, weil die Kupplungs­ und Stützkörper sich über eine Länge erstrecken, die größer ist als die der freien Enden der Kernreaktor-Brennelemente. Die Erfindung nutzt fernerhin, daß die Ankupplung an die Kernreaktor-Brennelemente über Reibungsschluß und gleichsam mit Hilfe von Blähschläuchen erfol­ gen kann, wenn die Blähschläuche so eingerichtet und angeordnet wer­ den, daß sie nach dem Aufblähen bei Aufnahme der Beanspruchungen aus dem Gewicht der Kernreaktor-Brennelemente diese Beanspruchungen in die Manipulatorbodenplatte abtragen, also nicht ausknicken. Das ist der Fall, weil diese Kupplungs- und Stützkörper sich an den Kern­ reaktor-Brennelementen selbst abstützen und dadurch stabilisiert wer­ den. Allerdings müssen die Schlauchwände hinreichend dick gewählt werden, um das beschriebene Abtragen der aufzunehmenden Gewichts­ beanspruchungen übernehmen zu können. Die Kupplungs- und Stützkör­ per können dazu Gewebeeinlagen aufweisen. Es wird somit eine wesent­ liche Verbesserung der Funktionssicherheit erreicht.The invention takes advantage of the fact that the ends of the nuclear reactor Fuel assemblies from their receptacles in a nuclear reactor vessel or protrude freely in a screen transport and storage container, if also different distances. Consequently, the pre-invention direction according to their interpretation of a plurality of such Nuclear reactor fuel elements or on all nuclear reactor fuel elements ner cell of a nuclear reactor vessel or a shielding transport and storage container are placed at the same time. The un disturbs Different free lengths of these ends are not because of the coupling and support bodies extend a length greater than that of the free ends of the nuclear reactor fuel assemblies. The invention further uses that coupling to the nuclear reactor fuel assemblies via frictional engagement and as it were with the help of inflation hoses gen, if the inflation tubes are set up and arranged in this way the one that they inflate when the stresses begin these stresses from the weight of the nuclear reactor fuel elements Remove into the manipulator base plate, so do not kink it. The  is the case because these coupling and support bodies attach themselves to the core Support reactor fuel elements themselves and thereby stabilize who the. However, the hose walls must be chosen sufficiently thick to the described removal of the weight to be absorbed to be able to take over claims. The clutch and support body per can have fabric inserts. It becomes an essential one improved functional safety.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der Ausbildung und Gestaltung. Es versteht sich, daß der Umfassungs­ mantel so eingerichtet ist, daß auch im Randbereich die Kupplungs­ und Stützkörper eine ausreichende Abstützung erfahren. Dazu lehrt die die Erfindung, daß der Umfassungsmantel innenseitig sowie nach Maß­ gabe des Rastermaßes halbzylindrische Anlageelemente aufweist, deren Durchmesser dem der Kernreaktor-Brennelemente entspricht, und daß die Kupplungs- und Stützkörper auch an die Anlageelemente andrückbar sind. Zur Funktionssicherheit und zur Erleichterung des Aufsetzens trägt es bei, wenn an die Manipulatorkopfplatte oberhalb der Einfüh­ rungsbohrungen und mit Abstand von der Manipulatorbodenplatte kreis­ zylindrische Aufnahmehülsen für die Köpfe der Enden der Kernreaktor- Brennelemente angeordnet werden.There are several options within the scope of the invention training and design. It is understood that the surrounding coat is set up so that the coupling in the edge area and support body experience sufficient support. This is what the the invention that the surrounding jacket inside and made to measure Handing the grid size has semi-cylindrical contact elements whose Diameter corresponds to that of the nuclear reactor fuel elements, and that the coupling and support bodies can also be pressed against the contact elements are. For functional safety and to make it easier to put on it helps if the manipulator head plate above the insertion bores and at a distance from the manipulator base plate cylindrical receiving sleeves for the heads of the ends of the nuclear reactor Fuel elements are arranged.

Die erfindungsgemäße Mehrfach-Greifervorrichtung wird so ausgelegt, daß sie einem vorgegebenen Rastermaß angepaßt ist. Im allgemeinen sind die Kernreaktor-Brennelemente in den beschriebenen Aggregaten nach einem Kreuzraster mit quadratischen Rasterflächen angeordnet. In diesem Fall empfiehlt die Erfindung, daß die Kupplungs- und Stützkör­ per einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und konkav ein­ gezogene, dem Durchmesser der Kernreaktor-Brennelemente angepaßte Seitenflächen sowie abgerundete Kanten aufweisen. Die Montage der Kupplungs- und Stützkörper bereitet keine Schwierigkeiten, wenn die Kupplungs- und Stützkörper mit einem unteren Zapfen in eine Zentrier­ bohrung der Manipulatorbodenplatte und mit einem oberen Außenflansch in eine Flanschaufnahme der Manipulatorkopfplatte eingesetzt sind.The multiple gripper device according to the invention is designed so that it is adapted to a predetermined grid dimension. In general are the nuclear reactor fuel elements in the units described arranged according to a cross grid with square grid areas. In In this case, the invention recommends that the coupling and support body per an essentially square cross-section and concave  drawn, adapted to the diameter of the nuclear reactor fuel elements Have side faces and rounded edges. The assembly of the Coupling and support body is no problem if the Coupling and support body with a lower pin in a centering bore of the manipulator base plate and with an upper outer flange are inserted in a flange receptacle of the manipulator head plate.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei­ gen in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on only one embodiment Example illustrating the drawing explained in more detail. It shows gene in a schematic representation

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Mehrfach- Greifervorrichtung, ausschnittsweise, Fig. 1 is a vertical section through a multiple gripping device, fragmentary,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 2, ausschnitts­ weise bei entfernter Manipulatorkopfplatte. Fig. 2 is a plan view of the object of FIG. 2, detail, with the manipulator head plate removed.

Die in den Figuren ausschnittsweise dargestellte Mehrfach-Greifervor­ richtung dient für die Manipulation von nach einem Kreuzrastermaß angeordneten Kernreaktor-Brennelementen 1. Sie arbeitet mit auf die zu manipulierenden Brennelemente 1 aufsetzbaren Kupplungselementen. Die­ se sind in besonderer Weise gestaltet und zu einem Manipulator zusam­ mengefaßt.The multiple gripper device shown in detail in the figures serves for the manipulation of nuclear reactor fuel elements 1 arranged according to a cross-grid dimension. It works with coupling elements that can be placed on the fuel elements 1 to be manipulated. These are designed in a special way and summarized to a manipulator.

Zu dem Manipulator gehören zunächst eine Manipulatorbodenplatte 2, eine Manipulatorkopfplatte 3 und ein Umfassungsmantel 4. Es versteht sich, daß der Manipulator an ein Hebezeug, an einen Kran oder der­ gleichen anschlagbar ist. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß die Manipulatorbodenplatte 2 eine Mehrzahl von nach dem Kreuzrastermaß verteilten Einführungsbohrun­ gen 5 für die Enden der Kernreaktor-Brennelemente 1 aufweist. Zwi­ schen den Einführungsbohrungen 5 sowie zwischen der Manipulatorbo­ denplatte 2 und der Manipulatorkopfplatte 3 sind schlauchförmige und aufblähbare Kupplungs- und Stützkörper 6 aus Gummi oder Kunststoff angeordnet, die an eine Druckmittelzuführungseinrichtung angeschlos­ sen sind. Durch Druckmittelzuführung sind die Kupplungs- und Stütz­ körper 6 gegen die eingeführten Enden der Kernreaktor-Brennelemente 1 unter Reibungsschluß andrückbar. Die Druckmittelzuführung erfolgt im Ausführungsbeispiel über den Einführungskanal 7 und Spalträume 8 in ein Stabilisierungsrohr 9 hinein, das in die schlauchförmigen Kupp­ lungs- und Stützkörper 6 hineinragt und oben Eintrittsbohrungen 10 für das Druckmittel aufweist, welches unten aus diesen Stabilisierungs­ rohren 9 austreten kann, so daß das Aufblähen erfolgt. In Fig. 2 er­ kennt man, daß der Umfassungsmantel 4 innenseitig sowie nach Maßga­ be des Rastermaßes halbzylindrische Anlageelemente 11 aufweist, deren Durchmesser D dem der Kernreaktor-Brennelemente 1 entspricht, und daß die Kupplungs- und Stützkörper 6 auch an die Anlageelemente 11 andrückbar sind. An die Manipulatorkopfplatte 3 sind oberhalb der Einführungsbohrungen 5 und mit Abstand von der Manipulatorboden­ platte 2 kreiszylindrische Aufnahmehülsen 12 für die Köpfe der Enden der Kernreaktor-Brennelemente 1 vorgesehen.The manipulator first includes a manipulator base plate 2 , a manipulator head plate 3 and a surrounding jacket 4 . It is understood that the manipulator can be attached to a hoist, a crane or the like. Take from a comparison of FIGS. 1 and 2 in that the manipulator base plate 2 has a plurality of distributed after Kreuzrastermaß Einführungsbohrun gene 5 for the ends of nuclear reactor fuel assemblies 1. Between the insertion holes 5 and between the Manipulatorbo denplatte 2 and the Manipulatorkopfplatte 3 tubular and inflatable coupling and support body 6 made of rubber or plastic are arranged, which are ruled out to a pressure medium supply device. By pressure medium supply, the coupling and support body 6 can be pressed against the inserted ends of the nuclear reactor fuel elements 1 with friction. The pressure medium supply takes place in the embodiment via the insertion channel 7 and gap spaces 8 into a stabilizing tube 9 , which protrudes into the tubular coupling and support body 6 and has inlet bores 10 at the top for the pressure medium, which can exit from these stabilizing tubes 9 , so that the inflation takes place. In Fig. 2 he knows that the surrounding jacket 4 inside and according to Maßga be the grid size has semi-cylindrical contact elements 11 , whose diameter D corresponds to that of the nuclear reactor fuel elements 1 , and that the coupling and support body 6 can also be pressed against the contact elements 11 . At the manipulator head plate 3 above the insertion holes 5 and at a distance from the manipulator base plate 2 circular cylindrical receiving sleeves 12 are provided for the heads of the ends of the nuclear reactor fuel elements 1 .

Im Ausführungsbeispiel besitzt das Kreuzrastermaß quadratische Raster­ flächen. Entsprechend weisen die Kupplungs- und Stützkörper 6 einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Sie sind ferner mit kon­ kav eingezogenen, dem Durchmesser D der Kernreaktor-Brennelemente 1 angepaßten Seitenflächen 13 sowie abgerundeten Kanten 14 versehen. In the exemplary embodiment, the cross grid dimension has square grid areas. Correspondingly, the coupling and support bodies 6 have an essentially square cross section. They are also provided with a concave recess, the diameter D of the nuclear reactor fuel elements 1 adapted side surfaces 13 and rounded edges 14 .

Die Kupplungs- und Stützkörper 6 sind mit einem unteren Zapfen 15 in eine Zentrierbohrung 16 der Manipulatorbodenplatte 2 eingesetzt, sie sind mit einem oberen Außenflansch 17 in eine Flanschaufnahme 18 der Manipulatorkopfplatte 3 eingesetzt und auf diese Weise im ganzen ein­ fach befestigt. Das schon erwähnte Stabilisierungsrohr 9 ragt in die Kupplungs- und Stützkörper 6 hinein.The coupling and support body 6 are inserted with a lower pin 15 in a center hole 16 of the manipulator base plate 2 , they are used with an upper outer flange 17 in a flange receptacle 18 of the manipulator head plate 3 and in this way fastened a whole in one place. The stabilizing tube 9 already mentioned protrudes into the coupling and support body 6 .

Claims (5)

1. Mehrfach-Greifervorrichtung für die Manipulation von nach einem Kreuzrastermaß angeordneten Kernreaktor-Brennelementen mit einem an ein Hebezeug anschlagbaren Manipulator, einer Manipulatorkopfplatte und einer Mehrzahl von nach dem Kreuzrastermaß verteilten Einfüh­ rungsbohrungen für die Enden der Kernreaktor-Brennelemente sowie mit auf die zu manipulierenden Kernreaktor-Brennelemente aufsetzbaren Kupplungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator außerdem eine Manipulatorbodenplatte (2) und ei­ nen Umfassungsmantel (4) aufweist, wobei die Einführungsbohrungen (5) in der Manipulatorbodenplatte (2) angeordnet sind, und daß die Kupplungselemente durch zwischen den Einführungsbohrungen (5) sowie zwischen der Manipulatorbodenplatte (2) und der Manipulatorkopfplatte (3) angeordnete, schlauchförmige und aufblähbare Kupplungs- und Stützkörper (6) aus Gummi oder Kunststoff, die an eine Druckmittelzu­ führungseinrichtung angeschlossen und durch Druckmittelzuführung ge­ gen die eingeführten Enden der Kernreaktor-Brennelemente (1) unter Reibungsschluß andrückbar sind, gebildet werden.1. Multiple gripper device for the manipulation of nuclear reactor fuel assemblies arranged according to a cross-grid dimension with a manipulator that can be attached to a hoist, a manipulator head plate and a plurality of insertion holes distributed according to the cross-grid dimension for the ends of the nuclear reactor fuel assemblies and with the nuclear reactor to be manipulated Fuel element attachable coupling elements, characterized in that the manipulator also has a manipulator base plate ( 2 ) and egg NEN jacket ( 4 ), the insertion holes ( 5 ) are arranged in the manipulator base plate ( 2 ), and that the coupling elements through between the insertion holes ( 5 ) and between the manipulator base plate ( 2 ) and the manipulator head plate ( 3 ) arranged, tubular and inflatable coupling and support body ( 6 ) made of rubber or plastic, which is connected to a pressure medium management device and by pressure medium supply ge against the inserted ends of the nuclear reactor fuel elements ( 1 ) can be pressed under friction, are formed. 2. Mehrfach-Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Umfassungsmantel (4) innenseitig sowie nach Maßgabe des Kreuzrastermaßes verteilt halbzylindrische Anlageelemente (11) auf­ weist, deren Durchmesser (D) dem der Kernreaktor-Brennelemente (1) entspricht, und daß die Kupplungs- und Stützkörper (6) auch an die Anlageelemente (11) andrückbar sind.2. Multiple gripper device according to claim 1, characterized in that the surrounding jacket ( 4 ) on the inside and in accordance with the cross grid dimension distributed semi-cylindrical contact elements ( 11 ), whose diameter (D ) corresponds to that of the nuclear reactor fuel elements ( 1 ), and that the coupling and support body ( 6 ) can also be pressed against the contact elements ( 11 ). 3. Mehrfach-Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Manipulatorkopfplatte (3) ober­ halb der Einführungsbohrungen (5) und mit Abstand von der Manipu­ latorbodenplatte (2) kreiszylinderförmige Aufnahmehülsen (12) für die Köpfe der Enden der Kernreaktor-Brennelemente (1) angeordnet sind.3. Multiple gripper device according to one of claims 1 or 2, characterized in that on the manipulator head plate ( 3 ) above half of the insertion holes ( 5 ) and at a distance from the manipulator bottom plate ( 2 ) circular cylindrical receiving sleeves ( 12 ) for the heads of the ends the nuclear reactor fuel elements ( 1 ) are arranged. 4. Mehrfach-Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kreuzraster quadratische Rasterflächen und die Kupplungs- und Stützkörper (6) einen im wesentlichen quadra­ tischen Querschnitt und konkav eingezogene, dem Durchmesser (D) der Kernreaktor-Brennelemente (1) angepaßte Seitenflächen (13) sowie abge­ rundete Kanten (14) aufweisen. 4. Multiple gripper device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cross grid square grid surfaces and the coupling and support body ( 6 ) have a substantially quadra table cross-section and concave, the diameter (D) of the nuclear reactor fuel elements ( 1 ) have adapted side surfaces ( 13 ) and rounded edges ( 14 ). 5. Mehrfach-Greifervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupplungs- und Stützkörper (6) mit ei­ nem unteren Zapfen (15) in eine Zentrierbohrung (16) der Manipulator­ bodenplatte (2) und mit einem oberen Außenflansch (17) in eine Flanschaufnahme (18) der Manipulatorkopfplatte (3) eingesetzt sind.5. Multiple gripper device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling and support body ( 6 ) with egg nem lower pin ( 15 ) in a centering hole ( 16 ) of the manipulator base plate ( 2 ) and with an upper Outer flange ( 17 ) are inserted into a flange receptacle ( 18 ) of the manipulator head plate ( 3 ).
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DE19749893C1 (en) * 1997-11-12 1999-08-12 Siemens Ag Loading machine for moving closely adjacent, elongated objects, in particular fuel elements, their use and method for moving fuel elements
RU2684394C1 (en) * 2018-06-13 2019-04-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") Spent fuel elements bundles ampules lifting and moving grip

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