JP2007145262A - タイヤ状態監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ側通信機の情報出力時の消費電力を従来よりも抑えることが可能なタイヤ状態監視システムの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のタイヤ状態監視システム１０によれば、タイヤ側通信機２０が検出情報を電磁波に乗せ、その電磁波を、タイヤホイール１２及び車両本体１５の表面波にして出力するから、従来のものに比較して検出情報を出力する際の消費電力を抑えることができる。これにより、タイヤ側通信機２０に内蔵したボタン電池３０の大型化が抑えられかつ、長寿命化が図られる。なお、具体的には、従来の構成では情報出力時の消費電力が３［ｄＢｍ］（２［ｍＷ］）であったが、本発明のタイヤ状態監視システム１０では−１０［ｄＢｍ」（０．１［ｍＷ］）にすることができた。つまり、情報出力時の消費電力を従来の１／２０にすることができた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤホイールに取り付けられてタイヤの内圧を検出し、その検出結果を含む情報を無線出力するタイヤ側通信機と、車両本体に設けられてタイヤ側通信機が無線出力した情報を無線受信する車両本体側通信機とを備えたタイヤ状態監視システムに関する。

この種の従来のタイヤ状態監視システムでは、タイヤ側通信機がタイヤの内圧を電波に乗せて車両本体側通信機に送信していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２１２５１４号公報（段落［００２１］）

ところが、上述した従来のタイヤ状態監視システムでは、電波の出力に伴う消費電力が大きいため、タイヤ側通信機の内蔵電池が大型化したり、内蔵電池の交換周期が短いといった問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、タイヤ側通信機の情報出力時の消費電力を従来よりも抑えることが可能なタイヤ状態監視システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るタイヤ状態監視システム（１０）は、タイヤホイール（１２）に取り付けられてタイヤ（１４）の内圧を検出し、その検出結果を含む情報を無線出力するタイヤ側通信機（２０）と、複数の部品（１６，１７）からなる車両本体（１５）に設けられてタイヤ側通信機（２０）が無線出力した情報を無線受信する車両本体側通信機（５５）とを備えて、タイヤ（１４）の状態を監視するタイヤ状態監視システム（１０）において、タイヤ側通信機（２０）に設けられ、検出結果を含む情報を電磁波に乗せ、その電磁波をタイヤホイール（１２）の表面波にして出力するタイヤ側変調器（４１）と、車両本体側通信機（５５）に設けられて、タイヤホイール（１２）から車両本体（１５）の複数の部品（１６，１７）の表面へと伝搬した電磁波を受信する車両本体側復調器（４６）とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のタイヤ状態監視システム（１０）において、タイヤ側通信機（２０）に一体に設けられて、タイヤ（１４）内にガスをチャージ可能とするタイヤバルブ（５０）と、タイヤバルブ（５０）に設けられて、タイヤ（１４）の内外に連通した筒状をなし、内部にバルブコアを有すると共に、タイヤ側変調器（４１）が出力した電磁波をタイヤホイール（１２）へと伝搬するバルブステム（５１）とを備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のタイヤ状態監視システム（１０）において、車両本体側通信機（５５）に設けられ、タイヤ側通信機（２０）への情報を電磁波に乗せ、車両本体（１５）の複数の部品（１６，１７）の表面波にして出力する車両本体側変調器（４８）と、タイヤ側通信機（２０）に設けられ、車両本体（１５）の複数の部品（１６，１７）からタイヤホイール（１２）へと表面を伝搬した電磁波を受信するタイヤ側復調器（３５）とを備えたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のタイヤ状態監視システム（１０）において、車両本体側通信機（５５）及びタイヤ側通信機（２０）に設けられ、車両本体側変調器（４８）及びタイヤ側変調器（４１）が出力した電磁波の強度を検出する電界強度検出手段（６０）と、電界強度検出手段（６０）の検出結果に応じて、車両本体側変調器（４８）及びタイヤ側変調器（４１）が出力する電磁波の周波数を変更する出力変更手段（６１）とを備えたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のタイヤ状態監視システム（１０）において、タイヤ側通信機（２０）は、車両（１００）に備えた各タイヤホイール（１２）毎に取り付けられ、タイヤ側変調器（４１）は、タイヤ（１４）同士を識別するためのＩＤを情報に含めて電磁波に乗せるように構成したところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ状態監視システム（１０）において、タイヤ側通信機（２０）は、車両（１００）に備えた各タイヤホイール（１２）毎に取り付けられ、それら各タイヤホイール（１２）のタイヤ側通信機（２０）同士が互いに異なるタイミングで情報を電磁波に乗せて出力するように構成したところに特徴を有する。

請求項１のタイヤ状態監視システム（１０）では、タイヤ側通信機（２０）は、タイヤ（１４）の内圧を検出すると、その検出結果を含む情報をタイヤ側変調器（４１）によって電磁波に乗せ、その電磁波をタイヤホイール（１２）の表面波にして出力する。すると、この表面波は、車両本体（１５）の複数の部品（１６，１７）の表面を伝搬して、車両本体（１５）に備えた車両本体側通信機（５５）の車両本体側復調器（４６）により受信される。

本発明によれば、タイヤ側通信機（２０）が情報を電磁波に乗せ、その電磁波を、タイヤホイール（１２）及び車両本体（１５）の表面波にして出力するから、従来のものに比較して情報を出力する際の消費電力を抑えることができる。これにより、タイヤ側通信機（２０）の内蔵電池（３０）の大型化が抑えられ、長寿命化が図られる。また、車両本体側通信機（５５）が、他の車両に備えたタイヤ側通信機（２０）からの情報を誤って受信することも防がれ、通信の信頼性が向上する。

請求項２の発明によれば、タイヤホイール（１２）に固定されたバルブステム（５１）を通じてタイヤ側変調器（４１）が電磁波をタイヤホイール（１２）へ出力するから、電磁波をタイヤホイール（１２）に出力するための専用部品を別途設けた場合に比較してコストを抑えることができる。

請求項３の発明によれば、車両本体側通信機（５５）が、タイヤ側通信機（２０）への情報を電磁波に乗せ、車両本体（１５）の表面波にして出力すると、その表面波が、車両本体（１５）の複数の部品（１６，１７）とタイヤホイール（１２）の表面を伝搬してタイヤ側通信機（２０）にて受信される。つまり、車両本体側通信機（５５）とタイヤ側通信機（２０）との間で双方向の通信を行うことができる。そして、車両本体側通信機（５５）が情報を電磁波に乗せ、その電磁波をタイヤホイール（１２）及び車両本体（１５）の表面波にして出力するから、車両本体側通信機（５５）が情報を出力する際の消費電力を抑えることができる。

請求項４の構成によれば、車両本体側変調器（４８）及びタイヤ側変調器（４１）が出力した電磁波の強度に応じて、出力する電磁波の周波数を変更することができる。

請求項５の発明によれば、車両本体側通信機（５５）は、情報に含まれるＩＤに基づいて、何れのタイヤ側通信機（２０）から出力された情報かを識別することができる。

請求項６の発明によれば、タイヤ側通信機（２０）は、互いに異なるタイミングで情報を電磁波に乗せて出力するから、送信源の異なる複数の電磁波が車両本体（１５）において混信することがなく、情報を正確に車両本体側通信機（５５）に送信することができる。また、車両本体側通信機（５５）は、異なる送信源からの情報を区別して受信することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
本実施形態のタイヤ状態監視システム１０は、例えば、自動車１００に搭載されており、４つの車輪１１（図１には、そのうち２つの車輪１１のみが示されている）に固定された４つのタイヤ側通信機２０と、自動車１００の車両本体１５に備えられた１つの車両本体側通信機５５とを有する。

図２に示すように、タイヤ側通信機２０は金属製のタイヤバルブ５０を一体に備えている。各車輪１１に備えたタイヤ１４における内周面の開口は、タイヤホイール１２のリム１３によって閉塞され、これにより、タイヤ１４内が密閉空間になっている。タイヤバルブ５０は、リム１３のうち幅方向の中間部分を内外に貫通した状態に固定され、タイヤバルブ５０の先端部がリム１３から車両本体１５の反対側に導出されている。そして、タイヤ側通信機２０のうち、このタイヤバルブ５０の基端部に一体に設けられた樹脂製のケース２１が、タイヤ１４の内部空間に配置されている。

ここで、タイヤバルブ５０は、タイヤ１４の内外を連通した筒形のバルブステム５１を備え、その芯部に図示しないバルブコアが備えられている。そして、バルブステム５１を通して圧縮空気が外部に排出されることを防ぐ一方、バルブステム５１を通して外部からタイヤ１４内に圧縮空気をチャージ可能となっている。

図３に示すように、タイヤ側通信機２０のうちケース２１の内部には、回路基板２２とボタン電池３０とが備えられている。図４に示すように、回路基板２２は、通信コントローラ２７に、圧力センサ２４、温度センサ２５、加速度センサ２６、出力回路２８及び要求指令復調器３５を接続して備えている。圧力センサ２４及び温度センサ２５は、タイヤ１４の内圧及び温度を検出し、その検出情報を通信コントローラ２７に出力している。通信コントローラ２７は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵで構成されている。ＲＯＭには、タイヤ側通信機２０同士を識別するためのＩＤと所定のプログラムとが書き込まれている。そして、通信コントローラ２７は圧力センサ２４、温度センサ２５からの検出情報にＩＤを含めて出力回路２８に出力している。

出力回路２８には、検出情報の搬送波としての電磁波を生成する発振器４０、発振器４０により生成された電磁波を、通信コントローラ２７からの検出情報により変調する（電磁波に検出情報を乗せる）変調器４１等が備えられている。この変調器４１は、本発明の「タイヤ側変調器」に相当する。

また、変調器４１とバルブステム５１との間は給電線２９により導通接続されており、変調器４１から出力された電磁波が、バルブステム５１を通じて金属製のタイヤホイール１２の表面波にして出力されるようになっている。そして、この表面波が、車両本体１５に伝搬する（図１を参照）。このように、タイヤホイール１２に固定されたバルブステム５１を利用して電磁波を出力しているから、電磁波をタイヤホイール１２に出力するための専用部品を別途設けた場合に比較して、コストを抑えることができる。

なお、出力回路２８は、変調器４１から出力された電磁波を増幅する増幅手段や、電磁波からノイズ電流を除去するフィルタ等を備えていてもよい。

要求指令復調器３５は、バルブステム５１と導通接続されており、後述する車両本体側通信機５５より出力された電磁波から要求指令を抽出して通信コントローラ２７に出力する。ここで、要求指令には１つのＩＤが含められており、通信コントローラ２７は、このＩＤが自身に設定されたＩＤと一致するか否かを判定する。そして一致した場合に、タイヤ側通信機２０は、圧力センサ２４及び温度センサ２５からの検出情報によって電磁波を変調して出力し、一致しなかった場合には電磁波を生成、変調及び出力しないように構成されている。ここで、要求指令復調器３５は、本発明の「タイヤ側復調器」に相当する。

タイヤ側通信機２０の構成は以上である。このタイヤ側通信機２０に対応させて、車両本体１５には車両本体側通信機５５が設けられている。図５に示すように、車両本体側通信機５５には、タイヤ側通信機２０から出力されかつ、タイヤホイール１２及び車両本体１５の表面波となって伝搬した電磁波を取り込む入力回路４５、取り込んだ電磁波からＩＤを含む検出情報を抽出する復調器４６（本発明の「車両本体側復調器」に相当する）、抽出された検出情報に基づいて演算処理を行う通信コントローラ４７等が備えられている。また、車両本体側通信機５５は、例えば、車両に備えたバッテリー４９からの電力によって駆動する。

入力回路４５は、車両本体１５の表面波としての電磁波を受信し、その電磁波に対して、例えば、ノイズ除去処理及び増幅処理を行う。また、通信コントローラ４７は、タイヤ側通信機２０と同様な構成（即ち、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた構成）となっており、ＲＯＭには、各タイヤ側通信機２０に設定されたＩＤが全て記憶されている。通信コントローラ４７（詳細には、ＣＰＵ）は、復調器４６により電磁波から抽出された検出情報、即ち、タイヤ１４の内圧及び温度データに基づいて、タイヤ１４の状態判定を行い、車内に備えた表示器５７（より具体的には、インストロメントパネルに備えた液晶パネルや警告ランプ）及びスピーカ５８に所定の報知動作を行わせる。なお、車両本体側通信機５５と表示器５７及びスピーカ５８とはケーブル（図示せず）により接続されている。

また、通信コントローラ４７は、所定のタイミング（例えば、１５秒間隔）で要求指令変調器４８（本発明の「車両本体側変調器」に相当する）に信号を出して、１つのＩＤを含む要求指令を出力させる。具体的には、要求指令変調器４８は、搬送波としての電磁波を生成する発振器（図示せず）を備えると共に、通信コントローラ４７からの信号に応じて要求指令を生成する。そして、その要求指令により電磁波を変調して（電磁波に要求指令を乗せて）、その電磁波を車両本体１５の表面波にして出力するように構成されている。この電磁波は、車両本体１５を伝搬してタイヤホイール１２に到達し、バルブステム５１を介してタイヤ側通信機２０の要求指令復調器３５（図３を参照）に取り込まれる。ここで、車両本体側通信機５５に備えた復調器４６は、抽出した検出情報を増幅処理してから通信コントローラ４７に出力するようにしてもよい。

本実施形態のタイヤ状態監視システム１０は、以下のように動作する。自動車１００が停止している間には、タイヤ側通信機２０は停止している。自動車１００を走行させると、車輪１１の回転により加速度センサ２６が遠心力を受けて作動し、タイヤ側通信機２０が起動する。これにより、各タイヤ側通信機２０は、車両本体側通信機５５からの要求指令を受信可能となる。

車両本体側通信機５５に備えた要求指令変調器４８は、自動車１００に備えた４つのタイヤ側通信機２０のうち、何れか１つのタイヤ側通信機２０のＩＤを含む要求指令を生成する。そして、この要求指令により電磁波を変調して、その電磁波を車両本体１５の表面波にして出力する。

車両本体側通信機５５から車両本体１５に出力された電磁波は、車両本体１５を構成する複数の部品（ボディ１７、車軸１６等）の表面を伝搬して、全てのタイヤ側通信機２０に取り込まれる。各タイヤ側通信機２０は、要求指令復調器３５により電磁波から要求指令を抽出する。そして、各タイヤ側通信機２０のうち、要求指令に含まれるＩＤと同一のＩＤを有するタイヤ側通信機２０だけが、圧力センサ２４及び温度センサ２５によりタイヤ１４の内圧及び温度を検出する。そして、タイヤ側通信機２０は、この検出情報により電磁波を変調して、その電磁波をバルブステム５１を通じてタイヤホイール１２の表面波として出力する。この電磁波は、タイヤホイール１２から、車軸１６、ボディ１７等の車両本体１５の表面に伝搬する。

すると、この電磁波が、車両本体側通信機５５に備えた入力回路４５に取り込まれ、取り込まれた電磁波から復調器４６によって検出情報が抽出される。そして、抽出された検出情報に基づいて通信コントローラ４７が演算処理を行い、車内に備えた表示器５７にタイヤ１４の状態（圧力及び温度又は、異常の有り・無し）に関する情報を表示すると共に、タイヤ１４の異常時にはスピーカ５８から警告音を発生する。

このように、本実施形態のタイヤ状態監視システム１０によれば、タイヤ側通信機２０が検出情報を電磁波に乗せ、その電磁波を、タイヤホイール１２及び車両本体１５の表面波にして出力するから、従来のものに比較して検出情報を出力する際の消費電力を抑えることができる。これにより、タイヤ側通信機２０に内蔵したボタン電池３０の大型化が抑えられかつ、長寿命化が図られる。なお、具体的には、従来の構成では情報出力時の消費電力が３［ｄＢｍ］（２［ｍＷ］）であったが、本発明のタイヤ状態監視システム１０では−１０［ｄＢｍ」（０．１［ｍＷ］）にすることができた。つまり、情報出力時の消費電力を従来の１／２０にすることができた。

また、車両本体側通信機５５が、他の自動車に備えたタイヤ側通信機からの検出情報を誤って受信することも防がれ、通信の信頼性が向上する。さらに、本実施形態では、車両本体側通信機５５も要求指令を電磁波に乗せ、その電磁波を車両本体１５及びタイヤホイール１２の表面波として出力するからバッテリー４９の長寿命化も図られる。

タイヤ側通信機２０は、自動車１００が走行している（車輪１１が回転している）ことを条件として検出情報を電磁波に乗せて出力するので、常時、出力する構成のものに比較して消費電力を抑えることができる。さらに、４つのタイヤ側通信機２０のうち、要求指令に含まれるＩＤと同一のＩＤを有するタイヤ側通信機２０のみが、検出情報を電磁波に乗せて出力するから、複数の異なるタイヤ側通信機２０から複数の電磁波が同時に車両本体１５に出力されることが防止され、検出情報を正確に送受信することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、車両本体側通信機５５から要求指令を受信したことでタイヤ側通信機２０が、各センサ２４，２５の検出情報を電磁波に乗せて出力していたが、タイヤ側通信機２０が互いに異なるタイミングで自身のＩＤを含めた検出情報を電磁波に乗せて出力するようにしてもよい。このような構成とすれば、複数のタイヤ側通信機２０から複数の電磁波が同時に車両本体１５に出力されることがなく、車両本体側通信機５５はタイヤ側通信機２０からの検出情報を正確に受信することができる。

（２）車両本体１５の電気的特性は、一定ではなく状況に応じて変化し得る。例えば、乾いた状態と濡れた状態とでは電流の流れ易さが異なり、温度によっても変化し得る。そこで、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、例えば、タイヤ側通信機２０及び車両本体側通信機５５から出力された電磁波の強度を、タイヤ側通信機２０及び車両本体側通信機５５に備えた電界強度検出器６０（本発明の「電界強度検出手段」に相当する）で検出して、その検出結果を変調器４１及び要求指令変調器４８にフィードバックするように構成しておき、その検出結果に応じてタイヤ側通信機２０及び車両本体側通信機５５に備えた出力変更手段６１によって変調器４１及び要求指令変調器４８から出力される電磁波の周波数を変更するようにしてもよい。このようにすれば、車両本体１５の状態に拘わらず通信状態を安定させることができる。

なお、出力変更手段６１は、予め設定された周波数帯域又は、複数の周波数の中から電界強度に応じた最適な周波数を選択するようにし、車両本体側通信機５５及びタイヤ側通信機２０は、それら全ての周波数の電磁波を受信可能な構成としておけばよい。

そして、車両本体側通信機５５は、要求指令の出力先となったタイヤ側通信機２０から電磁波（検出情報）を受信できなかった場合に、出力する電磁波の周波数を変更するようにしてもよい。

（３）タイヤ側通信機２０に、タイヤ１４内の湿度を検出する湿度センサを備えていてもよい。

（４）上記実施形態では、圧力センサ２４と温度センサ２５とを備えていたが、圧力センサ２４だけでもよい。

（５）回路基板２２に給電するための電源は、ボタン電池３０に限定されるものではなく、例えば、円柱状の電池、キャパシタ等であってもよい。

（６）タイヤ状態監視システム１０を搭載する車両は、自動車１００に限定されるものではなく、例えば、オートバイや産業車両（例えば、フォークリフト）さらには、航空機等であってもよい。

（７）加速度センサ２６に換えて、車輪１１の回転を検出する回転センサを備えていてもよい。

本発明の一実施形態に係るタイヤ状態監視システムを備えた自動車の概念図 タイヤ状態監視システムを備えた自動車の概念図 タイヤ側通信機の部分断面図 タイヤ側通信機のブロック図 車両本体側通信機のブロック図 （Ａ）他の実施形態（２）に係るタイヤ側通信機のブロック図、（Ｂ）車両本体側通信機のブロック図

符号の説明

１０ タイヤ状態監視システム
１２ タイヤホイール
１４ タイヤ
１５ 車両本体
１６ 車軸
１７ ボディ
２０ タイヤ側通信機
３５ 要求指令復調器（タイヤ側復調器）
４１ 変調器（タイヤ側変調器）
４６ 復調器（車両本体側復調器）
４８ 要求指令変調器（車両本体側変調器）
５１ バルブステム
５５ 車両本体側通信機
６０ 電界強度検出器（電界強度検出手段）
６１ 出力変更手段

Claims (6)

1. タイヤホイール（１２）に取り付けられてタイヤ（１４）の内圧を検出し、その検出結果を含む情報を無線出力するタイヤ側通信機（２０）と、複数の部品（１６，１７）からなる車両本体（１５）に設けられて前記タイヤ側通信機（２０）が無線出力した情報を無線受信する車両本体側通信機（５５）とを備えて、タイヤ（１４）の状態を監視するタイヤ状態監視システム（１０）において、
   前記タイヤ側通信機（２０）に設けられ、前記検出結果を含む情報を電磁波に乗せ、その電磁波を前記タイヤホイール（１２）の表面波にして出力するタイヤ側変調器（４１）と、
   前記車両本体側通信機（５５）に設けられて、前記タイヤホイール（１２）から前記車両本体（１５）の前記複数の部品（１６，１７）の表面へと伝搬した電磁波を受信する車両本体側復調器（４６）とを備えたことを特徴とするタイヤ状態監視システム（１０）。
2. 前記タイヤ側通信機（２０）に一体に設けられて、前記タイヤ（１４）内にガスをチャージ可能とするタイヤバルブ（５０）と、
   前記タイヤバルブ（５０）に設けられて、前記タイヤ（１４）の内外に連通した筒状をなし、内部にバルブコアを有すると共に、前記タイヤ側変調器（４１）が出力した電磁波を前記タイヤホイール（１２）へと伝搬するバルブステム（５１）とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視システム（１０）。
3. 前記車両本体側通信機（５５）に設けられ、前記タイヤ側通信機（２０）への情報を電磁波に乗せ、前記車両本体（１５）の前記複数の部品（１６，１７）の表面波にして出力する車両本体側変調器（４８）と、
   前記タイヤ側通信機（２０）に設けられ、前記車両本体（１５）の前記複数の部品（１６，１７）から前記タイヤホイール（１２）へと表面を伝搬した電磁波を受信するタイヤ側復調器（３５）とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ状態監視システム（１０）。
4. 前記車両本体側通信機（５５）及び前記タイヤ側通信機（２０）に設けられ、前記車両本体側変調器（４８）及び前記タイヤ側変調器（４１）が出力した電磁波の強度を検出する電界強度検出手段（６０）と、
   前記電界強度検出手段（６０）の検出結果に応じて、前記車両本体側変調器（４８）及び前記タイヤ側変調器（４１）が出力する電磁波の周波数を変更する出力変更手段（６１）とを備えたことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ状態監視システム（１０）。
5. 前記タイヤ側通信機（２０）は、車両（１００）に備えた各タイヤホイール（１２）毎に取り付けられ、前記タイヤ側変調器（４１）は、タイヤ（１４）同士を識別するためのＩＤを前記情報に含めて電磁波に乗せるように構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のタイヤ状態監視システム（１０）。
6. 前記タイヤ側通信機（２０）は、車両（１００）に備えた各タイヤホイール（１２）毎に取り付けられ、それら各タイヤホイール（１２）のタイヤ側通信機（２０）同士が互いに異なるタイミングで情報を電磁波に乗せて出力するように構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ状態監視システム（１０）。
   

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