JP2000061971A - 積層樹脂カ―ドを製造するためのプレス方法及びプレス機 - Google Patents

積層樹脂カ―ドを製造するためのプレス方法及びプレス機

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JP2000061971A
JP2000061971A JP11198965A JP19896599A JP2000061971A JP 2000061971 A JP2000061971 A JP 2000061971A JP 11198965 A JP11198965 A JP 11198965A JP 19896599 A JP19896599 A JP 19896599A JP 2000061971 A JP2000061971 A JP 2000061971A
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pressing
stage
stages
press
pressure
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Wolfgang Stein
ヴォルフガング・シュタイン
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Robert Buerkle GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子デバイスや樹脂積層体に前記のよう
な寸法誤差が生じたり、またはこれらが相互に不利に相
乗しても、表面が完璧に平滑なＩＣカードを得ることの
できるマルチステージプレス技術を提供することであ
る。 【解決手段】 ＩＣカードのような積層樹脂カードを製
造するためのプレス方法であって、重なるように配置さ
れるとともに垂直に連動するプレス機の複数ステージ１
３上にプレスされるべき複数の積層体６が載せられ、前
記各ステージが加熱され、少なくともいくつかのステー
ジがある程度の重量バランス機能を有し、プレステーブ
ル１１，１２を用いてステージが圧力がかかった状態で
互いに接当し合うまでステージを上昇させることでプレ
ス工程が行われる。このプレス工程が多段階で行われ、
まず積層体がほとんどプレス圧なしで熱可塑性状態に到
達するまで加熱され、その後初めてプレス圧が最大圧に
引き上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銀行カード、クレ
ジットカード、電子部品を組み込んだ非接触カードなど
の各種カードのような積層樹脂カードを製造するため
に、重なるように配置されるとともに垂直に連動するプ
レス機の複数ステージ上にプレスされるべき複数の積層
体が載せられ、前記各ステージが加熱され、少なくとも
いくつかのステージがある程度の重量バランス機能を有
し、プレステーブルを用いてステージが圧力がかかった
状態で互いに接当し合うまでステージを上昇させること
でプレス工程が行われるプレス方法、及びプレス機に関
する。
【０００２】
【従来の技術】加熱作用によりプレス接合された数層の
ラミネートからなる銀行カード、クレジットカード、テ
レフォンカード等の従来型積層樹脂カードにおいては、
メモリ、磁気ストライプまたはＩＣチップのような電子
デバイスがカード外面に配置されている。これに対して
いわゆる非接触式カードや同様のカードにおいては、こ
れらデバイスは外面に配置されるのでなくカード内部に
内臓されている。ここではデータの読み込みや読み取
り、あるいは一般的な信号伝送は、誘導的経路で非接触
式に行われる。このために電子デバイスはほとんどの場
合、同じくカード内部に封じ込まれた状態で延設されて
いるアンテナを備えている。
【０００３】どちらのタイプのカードの場合も電子デバ
イスは、積層体との一体的結合をはかる一方で、プレス
行程において損傷を受けることがないように内蔵ないし
封入されなければならない。
【０００４】電子デバイス、特にＩＣチップやその支持
体による内層の材料押し出しを防ぐために、内層にはそ
の中にこれを収容するための開口部ないし切り欠き部が
設けられる。
【０００５】出願人の調査では、一方で電子デバイスの
公差また他方で樹脂積層体の公差が原因となって、いわ
ゆる開口部が電子デバイスにより完全に充填されなかっ
たり、または電子デバイスが収まりきれなくて、結果的
に材料押し出しないし材料圧縮が起こることが判明し
た。ここで開口部が十分充填されないと積層体表面に局
所的窪みが発生し、反対に材料押し出しがあると表面に
軽い隆起が見られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記実状に鑑み、本発
明の課題は、前述の問題点を解消することである。特
に、電子デバイスや樹脂積層体に前記のような寸法誤差
が生じたり、またはこれらが相互に不利に相乗しても、
表面が完璧に平滑なカードを得ることのできるマルチス
テージプレス技術（方法と装置）を提供することであ
る。この技術の結果として、完璧に平滑な、瑕疵のない
美麗印刷に優れた樹脂カード（プラスチックカード）が
作り出されることになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によるプレス方法では、重なるように配置さ
れるとともに垂直に連動するプレス機の複数ステージ上
にプレスされるべき複数の積層体が載せられ、前記各ス
テージが加熱され、少なくともいくつかのステージがあ
る程度の重量バランス機能を有し、プレステーブルを用
いてステージが圧力がかかった状態で互いに接当し合う
までステージを上昇させることでプレス工程が行われ、
その際プレス工程が多段階で行われ、まず樹脂積層体が
ほとんどプレス圧なしで熱可塑性状態に到達するまで加
熱され、その後初めてプレス圧が最大圧に引き上げられ
る。
【０００８】また、上記課題を解決するため、本発明に
よるマルチステージプレス機では、重なるように配置さ
れるとともに垂直に連動するプレス機の複数ステージ上
にプレスされるべき複数の積層体が載せられ、前記各ス
テージがヒータを備え、少なくともいくつかのステージ
がある程度の重量バランス機能を有し、プレステーブル
を用いてステージが圧力がかかった状態で互いに接当し
合うまでステージを上昇させることでプレス工程が行わ
れ、最上階のステージの上側に、垂直に移動可能に支持
されるとともにプレス上昇行程の位置調整可能なストッ
パとして機能するヒータプレートが配置され、かつプレ
ステーブルの上側に位置するステージがそれぞれ個々の
重量バランスを作り出す専用の昇降デバイスに接続され
ており、かつ前記昇降デバイスがそれぞれ調節ユニット
を介して圧力源に接続されている。
【０００９】プレス行程中に各ステージの昇降ストロー
クを制限する上方のストッパは、本発明により可動式の
ヒータプレートによって実現している。これにより、プ
レス工程中の昇圧は固定式ストッパにおける場合より精
密に制御することができる。
【００１０】さらに、プレステーブル上に置かれたステ
ージを除く全ステージは各々専用の昇降デバイスに接続
し、またこれら昇降デバイスの各々は専用の調節ユニッ
トを介し圧力源に接続している。本発明の好適な実施形
態では、この圧力源は全ての昇降デバイスで共通として
いる。この構成により各ステージ用に個別に上昇力を調
整することができ、しかもその上昇力は予め設定された
固定値としたり、ステージ毎に個別に取得された重量に
対応した値としたりできる。こうして各ステージ毎に好
ましいプレス圧が実現される。
【００１１】さらに、別な好適実施形態として、ヒータ
プレートは好ましくは圧力センサまたは行程センサと連
携動作させることで、加熱工程中でも積層体が熱塑性状
態に達した後もプレス工程の精確な制御を確保できるよ
うになる。このようにして、まず各々の上に積層体を載
置した全ステージが互いに接触し合う程度にプレス機を
上昇させることができる。このとき可動式ストッパとし
て働く最上段のステージの何も載せていないヒータプレ
ートが僅かに持ち上げられ、圧力センサまたは行程セン
サがこれを感知する。ほぼ無圧に近いこの段階で積層体
は熱塑性状態に達するまで加熱され、その後に初めて本
来のプレス工程が行われるが、これは極僅かな圧力勾配
を以て行うので、樹脂材料が電子デバイス周囲の空隙を
充填し、また電子デバイスの浮き出た状態をなくすよう
に流動する。また電子デバイスに対して危険な反力が及
ぶこともない。
【００１２】ステージが最上段のステージのヒータプレ
ートに接触するまで特に繊細に連動できるようにするた
めには、最上段のステージにも同様に昇降デバイスを接
続して、上側のヒータプレートに対して一定の重量バラ
ンスを得るようにすることが好ましい。こうするとヒー
タプレートはその全自重を下方の積層体に対して及ぼす
のではなく、昇降デバイスにより制御することのできる
各ステージに弱い力のみを及ぼすことになる。この昇降
デバイスは、各ステージ用の昇降デバイスと同じくモー
タ、油圧、好ましくは空圧による駆動とすることがで
き、また例えば調節ユニットを介して一つの圧力源に接
続されているものとしてよい。
【００１３】コスト上の理由によりヒータプレートは、
下方の各ステージと同様の構造とすることが好ましい。
これは、そのために配備された個々に重量バランスを取
るための昇降デバイスについても同様である。
【００１４】重量バランスについては一般的に、テーブ
ル板ないしヒータプレートの重量だけでなく、その上に
載る積層体についても多少はバランスを考慮すべきであ
ると言える。提示した昇降デバイスには各々そのための
専用調節ユニットがある。
【００１５】説明したような重量バランスが取られてい
ても、プレステーブルの上昇時に積層体に不利なピーク
負荷がかかることがある。上昇中の積層体が、まだ停止
状態にある上方の隣接ステージに衝突する度にこれが起
こる。それはこのステージが速度０から上昇速度に加速
されてしまうからである。ここで克服すべき慣性力を減
じるために、本発明の枠内においては全ステージを個別
の専用リフティング駆動機構で結ぶことも考慮されてい
る。この駆動機構は、下から接近するステージが衝突す
る前に、上方の隣接ステージを持ち上げるものである。
これにより各ステージは集合して連動する時に全ての速
度差による衝撃を受けなくなる。この追加的な個別的駆
動機構は、全ステージが同時に上昇し、しかも下のステ
ージの速度が上のステージのそれより大きく、全ステー
ジがほぼ同時にその上方最終位置に到達するように設計
することができる。
【００１６】この速度差を設けた全ステージ同時駆動は
例えば、チェーン等の巻き掛け伝動手段を介して実現で
きる。それらに直径の異なる駆動輪を使用すればよい。
こうすれば全駆動輪を同一の軸上に配置することがで
き、しかもこれらは直径が異なるので様々な周速を各々
の伝動手段に伝達することができる。
【００１７】これに代えて、駆動を既述の昇降デバイス
によって次のように行うこともできる。即ち、これらに
静的な重量バランスのみを担わせるのでなく、その調節
ユニットによる制御を得て、下方から接近する隣接ステ
ージが衝突する前に各ステージの実際の上昇ストローク
を開始させるのである。衝突後は、昇降デバイスの機能
を再び重量バランスに限定することができる。本発明に
よるその他の特徴及び利点は、以下図面を用いた実施例
の説明により明らかになるだろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１と図２の如く非接触式カード
は上側と下側に被覆層１を備え、各々その内側に装飾層
または白色層２が続く。装飾層または白色ホイル２の間
には数層の内部層３が延設している。これらの内部層に
は局所的に切り欠き部３ａないし３ｂが設けられ、その
中に電子デバイス４、特にモジュール台付きのＩＣチッ
プモジュールが収容される。一般的に電子デバイス４に
はアンテナ５が付いている。アンテナは同様に内部層３
の適当な切り欠き部中に収容することもできるが、ほと
んどの場合プレス前には単に層表面上に載置されること
になる。
【００１９】図２は同じカードのプレスされた状態を示
す。ここでは以前に存在した、電子デバイスおよび隣接
する樹脂層間の空隙は完全に消滅しており、アンテナや
場合によっても備えられる付属品を含め電子デバイスは
完全に樹脂層で包囲されている。同時に各層はプレス工
程を通して相互に固着している。このとき、電子デバイ
スの範囲で起こる材料押し出しや材料圧縮が装飾層２に
及ぼす影響は排除されているか、最小限度に抑えられて
いる。このために、部分的に内部層３用には、低融点の
または低密度のあるいはその両方の特性を有する、特に
軟質の層が使用される。
【００２０】図３では、１つの積層体ブロックから多数
の隣接配置して区画された単体カード型が得られること
が判る。ここでカードの枚数は、とりわけ装飾印刷の実
施法および電子デバイス配置のための前工程の実施法に
より決定される。図３による実施形態では１つの積層体
ブロックに、１列に各々１０個の単体カード型を持つ３
列がレイアウトされている。ここで、カードをプレス工
程の前に分離するか、工程後に打ち抜くかは本発明の主
題とは無関係であり、どちらを採用してもよい。
【００２１】図４では、図１または図２に示す複数の積
層体をプレス機の同じステージに積み上げており、これ
により１ステージ単位のカード生産効率を高めることが
できる。それぞれの積層体６はこの場合、各々プレス板
７により分離されており、これらがプレス工程時に癒着
しないよう工夫されている。最上段のプレス板７とカバ
ー板７ａの間には多くの場合、プレスパッド８を配して
より均一な圧力分布と温度分布を図る。
【００２２】このように構成されたプレス品を搬送プレ
ート９上に配置すると、プレス品の取り扱いと搬送が容
易である。一般的にプレス機の個々のステージには各々
このようなプレス品を載せて、一回のプレス工程により
多数のカードを製造できるようにする。
【００２３】プレス機本体を図５に示す。本機は下方の
プレスピストン１０と、これに支持される加熱可能なテ
ーブルプレート１２の付きのプレステーブル１１により
構成される。このテーブルプレート１２上に最初の積層
体６が載る。テーブルプレートの上方に間隔を空けて幾
つかの垂直可動式のステージ１３を配置し、これらの各
々は加熱可能なテーブルプレート付きとし、またこれら
は図示した降下位置において相互間の距離が、テーブル
プレート１２から最下段のステージ１３の距離とほぼ同
じになるようにする。これらのステージ１３の各々には
図４に示したような積層体６から構成されるプレス品を
載せる。
【００２４】最上段のステージ１３の上方に間隔を空け
て垂直可動式のヒータプレート１３ａを配置する。これ
は前述したステージと同様の形態であるが、プレス品を
載せるためのものではなく、プレス工程中に可動式のス
トッパとして機能するものである。その上方には間隔を
空けて剛体のプレス機上部天井プレート１６がある。
【００２５】本来のプレス工程はプレスピストン１０の
上昇により行う。この上昇ストローク中にテーブルプレ
ート１２上に載る積層体が、まず最下段のステージ１３
に接当し、これが次のステージに到達するまで持ち上
げ、上昇ストロークがさらに進行するに連れて対応する
ステージが次々に持ち上げられていく。この工程におい
て重要なのは、全ステージ１３がここでは概略のみを表
現した重量バランス機構１４に連結していることであ
る。この機構は、積層体に加わる負荷がその上方にある
ステージの数により変動するのでなく、全ステージに対
して可能な限り均一に小さくなるよう、またおよそ１０
ｋｇから３０ｋｇの範囲に収まることを保証する。実際
上この重量バランス機構は、好ましくは空圧動作の昇降
デバイスにより実現し、これらは個別に割り当てた調節
ユニット２４を介して共通の圧力源に接続している。ま
たこれらは、各ステージの重量とは比べものにならない
程度の上向きの反力を発生させる。この結果として、ス
テージの上昇中にプレス品が上方にあるステージ１３の
ヒータプレートまたは最上段のステージのヒータプレー
ト１３ａに確実に接触して、良好な熱伝導が得られるこ
とになる。
【００２６】さらに昇降デバイスは、上昇中の下方のス
テージないし諸ステージが上方にあるステージに衝突す
るときの衝撃を緩衝するためにも利用できる。このため
に昇降デバイスを下から上に順次、プレスピストン１０
の上昇ストロークの進行に連れて制御して、各ステージ
を下方のステージが衝突する直前に上向きに始動させ、
下から接近するステージの速度にほぼ達するようにす
る。下から接近するステージがその上方にあるステージ
に達したら、いわゆる上方の昇降デバイスの機能は再び
重量バランスに専念すればよい。このときステージが寄
り集まる前に速度を全体的に揃える必要はなく、速度差
を明確に減じるだけでも効果が大きい。
【００２７】ヒータプレート１３ａの重量に応じてこれ
にも重量バランス機構１４を設けることもできるが、こ
の重量は下方にある全ステージのプレス品に均一に分布
するのであるから、これは必ずしも必要ではない。むし
ろ上方のヒータプレート１３ａの主たる役目は可動式ス
トッパとしての機能にある。即ちこれは、積層体への圧
力負荷を大きく変化させることなく数ミリメータないし
数センチメータ上方に移動することができる。これによ
り、積層体中に計算外のプレス圧を生じさせることな
く、全ステージが寄り集まって閉じてしまうまでプレス
ピストン１０を上昇させることが可能である。
【００２８】プレスピストン１０の上昇ストロークが上
部のヒータプレート１３ａに達したら終了するように、
ヒータプレート１３ａはストロークセンサ１５と連係し
ている。このセンサは、上のプレス品がヒータプレート
１３ａをその降下位置から持ち上げると応答して、この
後の上昇ストロークを中断する。プレス機のこの位置に
おいて積層体６が、上下で接触するヒータプレートによ
りほぼ無圧状態で、電子デバイス４を封入すべき内層の
樹脂層３が概ね熱塑性状態に達するまで、加熱される。
このことは時間測定または温度測定を通じて監視するこ
とができる。
【００２９】続いてプレスピストン１０がさらに上昇す
ることにより本来のプレス接合が行われ、プレス機天井
プレート１６が固定ストッパとして働く。ただし従来技
術とは対照的にこの上昇は、一定の急激な昇圧を以てで
はなく遅延を用いた緩やかな昇圧を以て行う。この昇圧
過程は装置制御によりコントロールされ、このためには
ストロークセンサ１５を援用することができる。
【００３０】図６は、先に概略のみを示した重量バラン
ス機構を個別のシリンダ・ピストンユニット１４ａの形
態として示している。下側のステージ１３は上側のステ
ージよりはるかに大きな上昇ストロークを実行する必要
があるので、これらのシリンダ・ピストンユニットはそ
れぞれ長さが異なっている。
【００３１】プレス工程のその他の詳細は図７の経過ダ
イヤグラムから判る。図面中央に位置するダイヤグラム
にはプレスピストン１０の上昇ストロークが時間軸上で
示されている。まずプレスピストンは個々のステージが
相互に接当するところ、つまりポイントＫまで上昇する
ことが判る。すると最上段のステージのヒータプレート
１３ａによりセンサ１５が作動し、この後の上昇ストロ
ークが中断するので、樹脂層は予熱されたプレートによ
り加熱されるための時間を得る。その下側に示されてい
る温度／時間ダイヤグラムから、積層体内部の昇温開始
を確認できる。
【００３２】一定の加熱時間後、樹脂層の少なくとも内
部層３は熱塑性状態に達している。それからプレス機が
閉じ状態となり、プレスピストン１０はさらに上昇し、
上のヒータプレート１３ａがプレス機天井プレート１６
に接当して点Ｐ0に達する。
【００３３】これから本来のプレス工程が始まるが、こ
こで図７の上側のダイヤグラムを参照されたい。まずプ
レス力は値Ｐ1に向けて急激に上昇し、そこで変曲して
明らかに緩和された圧力勾配を以て最終圧Ｐ2に向けて
上昇を続ける。このプレス力の昇圧制御により、プレス
接合時に電子デバイスが如何なる損傷も受けないことが
保証される。プレス機を低減した環境圧力により運転し
て、層間の空隙をなくすことも本発明の枠内に入るもの
である。
【００３４】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】未プレス状態にある、アンテナと内蔵ＩＣチッ
プを実装する非接触式カードの断面図
【図２】プレス接合状態にある同じ非接触式カードの断
面図
【図３】積層体ブロックを載せた搬送プレートの平面図
【図４】多層プレスパケットの断面図
【図５】油圧閉じ機構付きプレス機の模式図
【図６】重量バランス機構付きプレス機の模式図
【図７】プレス工程の経過ダイヤグラム
【符号の説明】
４，５ 電子部品 ６ 積層体 １１，１２ プレステーブル １３ ステージ １４ 昇降デバイス ２４ 調節ユニット ２５ 圧力源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599098714 ＳＴＵＴＴＧＡＲＴＥＲ ＳＴＲＡＳＳＥ 123， Ｄ‐72250 ＦＲＥＵＤＥＮＳＴ ＡＤＴ， ＢＵＮＤＥＳＲＥＰＵＢＬＩＫ ＤＥＵＴＳＣＨＬＡＮＤ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 銀行カード、クレジットカード、電子部
    品を組み込んだ非接触カードなどの各種カードのような
    積層樹脂カードを製造するためのプレス方法であって、
    重なるように配置されるとともに垂直に連動するプレス
    機の複数ステージ（１３）上にプレスされるべき複数の
    積層体（６）が載せられ、前記各ステージが加熱され、
    少なくともいくつかのステージがある程度の重量バラン
    ス機能を有し、プレステーブル（１１，１２）を用いて
    ステージ（１３）が圧力がかかった状態で互いに接当し
    合うまでステージ（１３）を上昇させることでプレス工
    程が行われるものにおいて、 プレス工程が多段階で行われ、まず樹脂積層体がほとん
    どプレス圧なしで熱可塑性状態に到達するまで加熱さ
    れ、その後初めてプレス圧が最大圧に引き上げられるこ
    とを特徴とする積層樹脂カードを製造するためのプレス
    方法。
  2. 【請求項２】 プレス圧が最初わずかな圧力勾配で、そ
    の後より高い圧力勾配で上昇させることを特徴とする請
    求項１に記載の積層樹脂カードを製造するためのプレス
    方法。
  3. 【請求項３】 停止したプレスで熱可塑性状態への到達
    後のプレス圧上昇は調整器を介して制御されることを特
    徴とする請求項１に記載の積層樹脂カードを製造するた
    めのプレス方法。
  4. 【請求項４】 前記ステージ（１３）はそれぞれ自己の
    昇降デバイス（１４）に接続され、下側からくるステー
    ジと衝突する前にこの昇降デバイス（１４）がそのステ
    ージ（１３）を上昇させ、その衝突を緩和することを特
    徴とする請求項１に記載の積層樹脂カードを製造するた
    めのプレス方法。
  5. 【請求項５】 銀行カード、クレジットカード、電子部
    品（４，５）を組み込んだ非接触カードなどの各種カー
    ドのような積層樹脂カードを製造するためのマルチステ
    ージプレス機であって、重なるように配置されるととも
    に垂直に連動する前記プレス機の複数ステージ（１３）
    上にプレスされるべき複数の積層体（６）が載せられ、
    前記各ステージがヒータを備え、少なくともいくつかの
    ステージがある程度の重量バランス機能を有し、プレス
    テーブル（１１，１２）を用いてステージ（１３）が圧
    力がかかった状態で互いに接当し合うまでステージ（１
    ３）を上昇させることでプレス工程が行われるものにお
    いて、 最上階のステージ（１３）の上側に、垂直に移動可能に
    支持されるとともにプレス上昇行程の位置調整可能なス
    トッパとして機能するヒータプレート（１３ａ）が配置
    され、かつプレステーブル（１１，１２）の上側に位置
    するステージ（１３）がそれぞれ個々の重量バランスを
    作り出す専用の昇降デバイス（１４）に接続されてお
    り、かつ前記昇降デバイス（１４）がそれぞれ調節ユニ
    ット（２４）を介して圧力源（２５）に接続されている
    ことを特徴とするマルチステージプレス機。
  6. 【請求項６】 前記ヒータプレート（１３ａ）がプレス
    工程を制御する圧力センサ又はストロークセンサ（１
    ５）と連係していることを特徴とする請求項５に記載の
    マルチステージプレス機。
  7. 【請求項７】 前記ヒータプレート（１３ａ）がある程
    度の重量バランスを作り出す昇降デバイス（１４）に接
    続されていることを特徴とする請求項５に記載のマルチ
    ステージプレス機。
  8. 【請求項８】 前記昇降デバイス（１４）がそれぞれ調
    節ユニット（２４）を介して圧力源（２５）に接続され
    ていることを特徴とする請求項７に記載のマルチステー
    ジプレス機。
  9. 【請求項９】 前記ヒータプレート（１３ａ）が下側に
    位置するステージ（１３）と実質的に同じ形態であるこ
    とを特徴とする請求項５に記載のマルチステージプレス
    機。
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