FR2636187A1 - Systeme transpondeur duplex - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système transpondeur duplex comportant essentiellement un appareil d'interrogation 30 et un appareil transpondeur 33. Pour rendre plus fiable et miniaturiser le système, le transpondeur 33 est équipé d'un démodulateur 34 en amplitude ou en fréquence, d'un redresseur/multiplicateur 35 et le signal d'interrogation issu de l'appareil 30 et reçu par l'antenne 21 permet l'alimentation fiable du transpondeur et le renvoi d'un signal réponse convenablement modulé d'une composante harmonique émise par le multiplicateur 35 et modulée avec le signal réponse par le modulateur 19. L'invention s'applique notamment aux cartes d'identification associées à des produits semi-finis fabriqués sur chaînes.
Description
La présente invention a pour objet un système transpondeur totalement
duplex dans lequel l'interrogation est effectuée à partir d'un appareil d'interrogation fixe en direction d'une unité qui se déplace et qui doit être interrogée par l'utilisation d'un onde radio; tandis que l'appareil transpondeur de l'unité qui se déplace répond à
cette interrogation.
Dans les récentes années, le système transpondeur suivant a été proposé. Dans ce système transpondeur un appareil transpondeur radio est porté par un utilisateur ou est attaché à une unité qui se déplace. Par exemple les données propres de l'utilisateur ou de l'unité qui se déplace sont stockées dans l'appareil transpondeur radio. Un signal d'interrogation est transmis à partir d'un appareil d'interrogation radio fixe & l'appareil transpondeur radio en utilisant une onde micrométrique, et l'appareil transpondeur radio qui reçoit le signal d'interrogation transmet un signal de réponse propre à l'appareil d'interrogation radio utilisant l'onde micrométrique. L'appareil d'interrogation radio vérifie le signal de réponse reçu par des moyens propres, et de cette façon l'utilisateur ou l'unité qui se déplace peuvent être identifiés. En conformité avec les données personnelles stockées dans l'appareil transpondeur radio, l'appareil transpondeur radio peut être utilisé comme carte d'identification ou comme permis de conduire. D'autre part dans le cas par exemple d'une usine de fabrication produisant divers types de produits en petite quantité, un appareil transpondeur radio qui stocke des données de spécification est attaché à un produit semi-fini sur une chaîne de fabrication. Si la spécification est interrogée à partir d'un appareil d'interrogation radio fixe interrogeant l'appareil transpondeur radio durant chaque processus, et si une opération est effectuée en conformité avec cette spécification, l'appareil transpondeur radio peut être utilisé en tant qu'instruction de
spécification électronique.
Un système constitué par l'appareil transpondeur ci-dessus décrit et l'appareil d'interrogation est décrit dans
la publication de demande de brevet japonais (Kokai) nô 51-
35911 et 56-140486.
Conformément à la technique décrite dans la publication de demande de brevet japonais (Kokai) n' 51 35911, un appareil d'interrogation transmet une onde d'un signal d'interrogation analogue à une impulsion obtenue en modulant une onde porteuse avec un signal d'interrogation appliqué à l'appareil transpondeur. Après réception de cette onde de signal d'interrogation, l'appareil transpondeur délivre une puissance électrique continue fournie à partir de l'onde porteuse de l'onde du signal d'interrogation, et simultanément engendre une seconde composante harmonique de façon à provoquer en conformité la résonance d'un résonateur. La seconde composante harmonique est modulée en amplitude avec un signal de réponse à l'intérieur d'une période dans laquelle cette seconde composante harmonique analogue à une impulsion se poursuit. La seconde composante harmonique modulée est transmise à l'appareil d'interrogation en tant qu'onde de
signal de réponse.
Conformément à la technique décrite à la publication de demande de brevet japonais (Kokai) n' 56-140486, un appareil d'interrogation transmet une onde de signal d'interrogation analogue à une impulsion obtenue par modulation d'une première onde porteuse avec un signal d'interrogation en direction d'un appareil transpondeur, et simultanément l'appareil transmet une onde d'énergie obtenue par modulation d'amplitude d'une seconde onde porteuse avec une onde porteuse du signal réponse qui y est appliqué. L'appareil transpondeur délivre une puissance en courant continu fournie par l'onde
d'énergie reçue et démodule l'onde porteuse du signal réponse.
L'appareil transpondeur transmet alors l'onde du signal réponse analogue à une impulsion obtenue par modulation de l'onde porteuse du signal réponse avec le signal réponse en direction de l'appareil d'interrogation. En variante l'appareil d'interrogation transmet une onde de signal d'interrogation obtenue par modulation d'une première onde porteuse avec un signal d'interrogation et une onde porteuse du signal réponse en direction de l'appareil transpondeur. Le transpondeur fournit le signal d'interrogation, une alimentation électrique en courant continu, et l'onde porteuse du signal réponse à
partir de l'onde signal d'interrogation reçue.
Dans la technique décrite à la publication de demande de brevet japonais (Kokai) n' 51-35911, étant donné que la seconde composante harmonique obtenue à partir de l'onde porteuse analogue à une impulsion est mise en résonance par le résonateur et est utilisée en tant qu'onde porteuse de l'onde de signal réponse, la transmission de l'onde du signal réponse peut être effectuée seulement à l'intérieur d'une période dans laquelle une onde de signal d'interrogation en forme d'impulsion est transmise. Dans la technique décrite à la demande de brevet japonais publiée (Kokai) n 56-140486, l'appareil d'interrogation doit transmettre une onde porteuse du signal réponse à l'appareil transpondeur, et par suite un 20. oscillateur pour les ondes porteuses du signal réponse est requis. De façon à éliminer de tels inconvénients, le système suivant a été proposé. Dans ce système, un appareil d'interrogation transmet une onde de signal d'interrogation en forme d'impulsion obtenue par modulation d'une première onde porteuse avec un signal d'interrogation et une seconde onde porteuse non modulée en tant qu'onde d'énergie à un appareil transpondeur. L'appareil transpondeur fournit une puissance électrique en courant continu à partir de l'onde d'énergie reçue, et simultanément engendre une seconde composante harmonique. L'appareil transpondeur module alors la seconde composante harmonique avec un signal de réponse de façon à former une onde de signal de réponse en forme d'impulsion, et il transmet l'onde du signal réponse à l'appareil d'interrogation. La figure 1 est un diagramme synoptique d'un
tel système de communication qui sera décrit en détail ci-
après. En se référant à la figure 1, un appareil d'interrogation 1 comprend un premier oscillateur 2 délivrant une oscillation à une première fréquence fl dans une certaine bande micrométrique (par exemple 2 440 MHz), et un second oscillateur 3 pour délivrer une oscillation à une seconde fréquence f2 (par exemple 2 455 MHz) légèrement différente de la fréquence fl. Le signal émis sur la première fréquence fl par le premier oscillateur 2 est amplifié par l'amplificateur 4. Ensuite, la première fréquence fi est transmise, par exemple par polarisation verticale, à partir d'une antenne 5 en direction de l'appareil transpondeur 6 en tant qu'onde d'énergie non modulée utilisant la première fréquence fl comme onde porteuse. En outre, le signal émis à la seconde fréquence f2 par le second oscillateur 3 est modulé en mode Al avec un signal d'interrogation par un modulateur 7 et est amplifié par un amplificateur 8. Ensuite, la seconde fréquence f2 est transmise par polarisation horizontale à partir d'une antenne -9 en direction de l'appareil transpondeur 6, en tant qu'onde de signal d'interrogation utilisant la seconde fréquence f2 comme onde porteuse. L'appareil d'interrogation 1 comprend en outre une antenne 10 pour recevoir une onde de signal réponse utilisant une seconde composante harmonique 2f1 de la première fréquence fl transmise à partir de l'appareil transpondeur 6 en tant qu'onde porteuse. Un signal réponse est démodulé à partir de l'onde signal réponse reçue par l'antenne 10 à travers un filtre passe-bande 11, un convertisseur 12 à faible bruit de fond, et un détecteur 13. On notera qu'un microprocesseur ou analogue (non représenté) est incorporé à l'appareil 1 d'interrogation de façon à discriminer si un signal réponse démodulé correspond à un signal d'interrogation, ou pour fournir un signal opératoire afin d'exécuter le processus
conforme au signal de réponse.
L'appareil transpondeur 6 comprend une antenne 14
recevant l'onde d'énergie transmise à partir de l'antenne 5.
Une onde d'énergie reçue par l'antenne 14 est convertie en une puissance électrique continue +B à travers un redresseur 15 et un filtre passe-bas 16 et est émis. Cette puissance électrique continue est utilisée comme source d'alimentation électrique pour l'entraînement c'est-à-dire le fonctionnement de l'appareil transpondeur 6. En outre, l'onde d'énergie reçue par l'antenne 14 est convertie en une seconde composante harmonique 2f1 par un multiplicateur 17 constitué par une diode ou analogue, et elle est acheminée à un modulateur 19 à travers un filtre passe-bande 18 en tant qu'onde porteuse de l'onde de signal de réponse. La seconde composante harmonique 2f1 est modulée en mode A1 avec un signal réponse au moyen du modulateur 19, et elle est transmise depuis l'antenne 20 à l'appareil d'interrogation 1 en tant qu'onde de signal de réponse RS. L'appareil transpondeur 6 comprend en outre une antenne 21 pour recevoir une onde de signal d'interrogation IS transmise à partir de l'antenne 9. Le signal d'interrogation IS est démodulé à partir d'une onde de signal d'interrogation reçue par l'antenne 21 à travers un détecteur 22, un filtre passe-haut 23, et un amplificateur 24. On notera qu'un microprocesseur ou analogue (non représenté) est incorporé dans l'appareil transpondeur 6 de façon à stocker des données propres et à calculer un signal de réponse propre en conformité
avec le signal d'interrogation démodulé.
Dans le système de communication ci-dessus décrit, étant donné qu'une onde d'énergie provenant de l'appareil d'interrogation 1 est reçue par l'appareil transpondeur 6, une seconde composante harmonique en tant qu'onde porteuse d'une onde de signal réponse peut toujours être engendrée. Par suite, une onde de signal d'interrogation et une onde de signal réponse sont simultanément transmises à partir de l'appareil d'interrogation i et à partir de l'appareil transpondeur 6 respectivement, permettant ainsi l'établissement de la communication dénommée totalement duplex. Cependant l'appareil - 1 d'interrogation requiert l'utilisation du premier oscillateur 2 devant osciller à une première fréquence fi en tant qu'onde porteuse de l'onde d'énergie et le second oscillateur 3 devant osciller à une seconde fréquence f2 comme onde porteuse d'une onde de signal d'interrogation. En outre l'appareil d'interrogation 1 requiert l'utilisation des antennes 5 et 9 pour transmettre respectivement une onde d'énergie et une onde de signal d'interrogation, et simultanément requiert une antenne pour recevoir une onde de signal d'interrogation. De plus l'appareil transpondeur 6 requiert les antennes 14 et 21 devant recevoir respectivement une onde d'énergie et une onde de signal d'interrogation, et simultanément requiert l'antenne destinée à transmettre l'onde de signal réponse. Par suite l'appareil d'interrogation 1 et l'appareil transpondeur 6
comportent inévitablement des dispositions complexes.
Particulièrement étant donné que l'appareil transpondeur 6 requiert l'usage des trois antennes 14, 20, 21, il est
difficile de le miniaturiser.
Un objet principal par suite de la présente invention est de prévoir un système transpondeur qui effectue une communication totalement duplex tout en présentant une
disposition simple.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir un système transpondeur comportant un appareil
transpondeur petit et léger.
Un autre objet encore de la présente invention est de prévoir un système transpondeur comportant un appareil
transpondeur qui puisse être utilisé de façon stable.
De façon à atteindre ces objets, on prévoit un système transpondeur totalement duplex dans lequel l'interrogation est effectuée à partir d'un appareil d'interrogation en direction d'une unité qui se déplace et qui doit être interrogée au moyen d'une onde radio, et dans lequel un appareil transpondeur de l'unité mobile répond à 1l'interrogation, l'appareil transpondeur comprenant des moyens formant antenne réceptrice pour recevoir une onde de signal d'interrogation dont l'onde porteuse est modulée en fréquence ou en phase avec le signal d'interrogation, des moyens démodulateurs pour démoduler le signal d'interrogation de l'onde signal d'interrogation reçue par les moyens d'antenne, des moyens redresseurs pour redresser l'onde porteuse de l'onde de signal d'interrogation reçue par les moyens d'antenne et délivrer une puissance électrique en courant continu utilisée comme source d'alimentation électrique pour entraîner l'appareil transpondeur, des moyens multiplicateurs pour engendrer une composante harmonique prédéterminée à partir de l'onde porteuse de l'onde du signal d'interrogation reçue par les moyens d'antenne, des moyens modulateurs pour moduler en amplitude la composante harmonique avec un signal de réponse, et des moyens d'antenne de transmission pour transmettre un signal d'onde de signal réponse à partir des moyens modulateurs, et l'appareil d'interrogation comprenant des moyens modulateurs pour moduler en fréquence ou en phase l'onde porteuse engendrée par les moyens d'oscillation avec un signal d'interrogation, des moyens d'antenne de transmission pour transmettre un signal d'onde de signal-d'interrogation provenant des moyens modulateurs, des moyens d'antenne de réception pour recevoir le signal d'onde de signal réponse à partir des moyens d'antenne de transmission de l'appareil transpondeur, et des moyens démodulateurs pour démoduler le signal réponse à partir de l'onde du signal réponse reçue par
les moyens d'antenne de réception.
L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de
la description qui va suivre faite en référence aux dessins
annexes dans lesquels: la figure i est un schéma synoptique montrant un système transpondeur entièrement duplex conventionnel; la figure 2 est un schéma synoptique montrant un système transpondeur totalement duplex conforme à un mode de réalisation de la présente invention; les figures 3A, 3D sont des diagrammes de temps montrant une onde signal d'interrogation et une onde signal de réponse telles qu'utilisées à la figure 2; et la figure 4 est un schéma d'un circuit illustrant un circuit redresseur/multiplicateur tel qu'utilisé à la figure 2. En se reportant à la figure 2 cette figure illustre un système transpondeur totalement duplex construit selon un mode de réalisation de la présente invention. Les mêmes références numériques utilisées dans la figure 2 correspondent aux composants similaires ou à des ensembles ayant les mêmes fonctions que dans la figure 1. En se référant à la figure 2, un appareil d'interrogation fixe 30 comprend un oscillateur 31 en tant que moyens d'oscillation pour entretenir une oscillation à la fréquence f dans une bande micrométrique (par exemple 2 440 ou 2 455 MHz) comme dans la figure 1. Un signal de fréquence f issu de cet oscillateur est modulé en phase ou en fréquence par un modulateur de phase ou de fréquence 32 utilisé en tant que moyen de modulation avec un signal d'interrogation. La fréquence f est alors amplifiée par un amplificateur 8 et transmise depuis une antenne 9 formant moyen d'antenne de transmission en direction d'un appareil transpondeur 33en tant qu'onde de signal d'interrogation IS utilisant la fréquence f comme onde porteuse. Le signal d'interrogation utilisé dans ce cas est constitué par, par exemple, un signal d'impulsion codé comme montré à la figure 3A et comprend une instruction telle qu'une instruction de lecture, d'écriture ou d'effacement, un signal d'adresse pour l'accès à une mémoire de l'appareil transpondeur, et des données. De façon similaire à l'appareil d'interrogation illustré à la figure 1, l'appareil d'interrogation 30 comprend une antenne 10 constituant les moyens d'antenne de réception pour recevoir une onde du signal réponse RS utilisant une seconde composante harmonique 2f d'une fréquence I transmise à partir de l'appareil transpondeur 33 en tant qu'onde porteuse, et un filtre passe-bande 11, un convertisseur 12 à faible bruit
de fond, et un détecteur 13 en tant que moyens démodulateurs.
Un signal de réponse est démodulé à partir d'une onde signal de
réponse reçue par l'antenne 10.
L'appareil d'interrogation 33 comprend une antenne 21 en tant que moyens d'antenne de réception pour recevoir un signal d'interrogation transmis à partir de l'antenne 9. Une onde de signal d'interrogation reçue par l'antenne 21 est délivrée à un démodulateur 34 de phase ou de fréquence constituant des moyens démodulateurs et à un circuit redresseur/multiplicateur 35 servant à la fois de moyen redresseur et de moyen multiplicateur. Un signal d'interrogation démodulé par le démodulateur 34 de phase ou de fréquence est fourni à un microprocesseur 100 à partir d'un filtre passe-haut 23 et un amplificateur 24. Le microprocesseur 100 engendre un signal réponse avec un accès convenable à la mémoire 200 en conformité avec le signal d'interrogation démodulé. Le circuit 35 redresseur/multiplicateur redresse l'onde porteuse d'une onde signal d'interrogation et délivre une puissance électrique d'alimentation en courant continu +B à travers un filtre passe-bas 16. Le circuit 35'est constitué par une diode ou analogue, et il engendre également des composantes harmoniques seconde et troisième après redressement. La figure 4 montre le circuit 35 en détail. En se référant à la figure 4, la référence numérique 351 illustre une lame présentant une longueur appropriée. Une extrémité de la lame 351 est reliée à l'antenne 21. Une extrémité d'un enroulement 352 formant filtre passe-bas est mise à la masse, et son autre extrémité est reliée au voisinage d'une extrémité de la lame 351. L'anode d'une diode 353 ayant une fonction de redressement/ multiplication est reliée au voisinage de l'autre extrémité de la lame 351, et sa cathode est reliée à une extrémité d'une lame 354 présentant une longueur égale à A g/4 d'une fréquence utilisée t. Cette lame 354 est commandée de façon à amener l'impédance du côté cathode de la diode 353 à tomber à zéro et à extraire un courant important. En outre, un coupleur
2 6 3 6 187
directionnel 356 en forme de J est disposé au voisinage de la lame 351. Une unité de terminaison 357 sans réflexion est reliée à l'extrémité distale du coupleur directionnel 356 qui est parallèle à la lame 351 et déterminé a la valeur)g/4 qui est le double de la fréquence utilisée f de façon à extraire un signal multiple. Un signal composante de seconde harmonique provenant du circuit 35 est filtré par un filtre passe-bande 18 et est fourni comme onde porteuse présentant une fréquence 2f à un modulateur 19 servant de moyen modulateur. Une seconde composante harmonique 2f est modulée en mode Ai avec un signal réponse fourni par le microprocesseur 100 et est transmise en tant qu'onde signal de réponse depuis l'antenne 20 constituant un moyen d'antenne de transmission en direction de l'appareil
d'interrogation 30 de la même manière que dans la figure 1.
Avec une telle disposition, l'onde de signal d'interrogation illustrée à la figure 3B est transmise depuis
l'appareil d'interrogation 30 vers l'appareil transpondeur 33.
Cette onde de signal d'interrogation est obtenue en modulant en phase l'onde porteuse ayant une fréquence f avec un signal numérique tel qu'un signal d'interrogation illustré à la figure 3A. Comme montré à la figure 3B l'onde signal d'interrogation présente une amplitude sensiblement constante, et par suite la puissance électrique en courant continu obtenue par le circuit redresseur/multiplicateur 35 est sensiblement constante. En outre, la puissance de la seconde composante harmonique 2f engendrée par redressement au moyen du circuit 35 est sensiblement constante. Cette seconde composante harmonique est modulée en mode A1 par le modulateur 19 avec le signal numérique (figure 3C) en tant que signal de réponse transmis à partir du microprocesseur 100, et elle est transmise en tant qu'onde de signal de réponse illustrée à la figure 3D depuis
l'antenne 20 en direction de l'appareil d'interrogation 30.
Etant donné qu'une seconde composante harmonique 2f est engendrée à partir d'une onde de signal d'interrogation modulée en phase ou en fréquence, la seconde composante harmonique 2f est modulée en phase ou en fréquence. Par suite, une onde porteuse de l'onde du signal réponse est modulée en phase ou en fréquence. Cependant, étant donné qu'une onde de signal réponse reçue par l'appareil d'interrogation 30 est détectée par son enveloppe par le détecteur 13, un signal réponse peut être démodulé de façon fiable indépendamment de la modulation en
phase ou en fréquence.
Par suite, une onde de signal d'interrogation et une onde de signal de réponse peuvent être simultanément transmisesa partir de l'appareil d'interrogation 30 et de l'appareil transpondeur 33, respectivement, permettant ainsi d'établir une communication totalement duplex. L'échange d'information peut être rapidement effectué entre l'appareil
d'interrogation et l'appareil transpondeur 33.
On notera que dans le mode de réalisation ci-
dessus, au lieu d'une modulation en phase (PM) et une modulation en fréquence (FM), on peut effectuer des déphasages cryptes de phase (PSK phase-shift keying) et des déphasages cryptés de fréquence (FSK frequencyshift keying) en tant que modulation de phase ou de fréquence. En outre, la modulation d'une onde signal réponse n'est pas limitée à la modulation en mode A1, toute autre modulation pouvant être employée aussi
longtemps qu'une modulation d'amplitude est effectuée.
Le dispositif de l'invention étant conçu tel que
décrit ci-dessus, les effets suivants peuvent être obtenus.
Simultanément à la réception d'une onde de signal d'interrogation, l'appareil transpondeur peut transmettre une onde signal de réponse avec une disposition simple. En outre l'onde porteuse de l'onde signal d'interrogation présente une amplitude sensiblement constante, et par suite l'onde signal d'interrogation peut être transmise en utilisant une puissance constante. En outre, étant donné que l'appareil transpondeur requiert seulement une antenne réception en tant que moyen susceptible de recevoir une onde signal d'interrogation, sa conception peut être simplifiée et simultanément la surface occupée pour installer les moyens d'antenne de réception peut être réduite. Par suite, l'appareil transpondeur peut être de dimension et de poids réduits en conformité. En dépit du fait qu'une puissance en courant continue est obtenue à partir d'une onde de signal d'interrogation qui fait appel à des moyens de redressement, une puissance stable en courant continu peut être obtenue, et par suite l'appareil transpondeur peut fonctionner
de façon stable.
En outre, étant donné que l'appareil d'interrogation requiert seulement un moyen d'oscillation pour faire osciller l'onde porteuse de l'onde de signal
d'interrogation, sa conception peut être simplifiée.
De plus, étant donné qu'une communication totalement duplex peut être effectuée entre l'appareil transpondeur et l'appareil d'interrogation, un échange d'information entre ces deux appareils peut être rapidement
effectué.
Claims (2)
1. Système transpondeur totalement duplex dans lequel une interrogation est effectuée à partir d'un appareil d'interrogation en direction d'une unité mobile devant être interrogé par l'utilisation d'une onde radio, et dans lequel un appareil transpondeur de l'unité mobile répond à l'interrogation, ledit système étant caractérisé en ce que ledit appareil transpondeur comprend: des moyens de réception d'antenne (21) destinés à recevoir une onde de signal d'interrogation dont l'onde porteuse est modulée en phase ou en fréquence avec un signal d'interrogation, des moyens démodulateurs (34) pour démoduler le signal d'interrogation à partir de l'onde du signal d'interrogation reçue par ladite antenne (21), des moyens de redressement (35) pour redresser l'onde porteuse de l'onde du signal d'interrogation reçue par ladite antenne (21) et pour fournir une puissance électrique en courant continu utilisée en tant que source électrique d'entraînement ou de fonctionnement dudit appareil transpondeur, des moyens de multiplication (35) pour engendrer une composante harmonique prédéterminée à partir de l'onde porteuse de l'onde de signal d'interrogation reçue par ladite antenne (21), des moyens de modulation (19) pour moduler en amplitude la composante harmonique avec un signal réponse, et des moyens d'antenne de transmission (20) pour transmettre un signal d'onde de signal de réponse provenant desdits moyens modulateurs (19); et caractérisé en ce que ledit appareil d'interrogation (30) comprend: des moyens d'oscillation (31) pour engendrer l'onde porteuse, des moyens de modulation (32) pour moduler en phase ou en fréquence l'onde porteuse engendrée par lesdits moyens d'oscillation avec un signal d'interrogation, des moyens formant antenne de transmission (9) pour transmettre un signal d'onde de signal d'interrogation à partir desdits moyens modulateurs (32), des moyens formant antenne de réception (10) pour recevoir le signal d'onde de signal de réponse provenant desdits moyens formant antenne de transmission (20) dudit appareil transpondeur (33), et des moyens de démodulation (11, 12, 13) pour démoduler le signal réponse de l'onde signal de réponse reçue
par ladite antenne réceptrice (10).
2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composante harmonique est une composante de second ordre.
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