JP2008112536A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で衝撃に強い光ピックアップおよび光ピックアップを備えた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】本発明の光ピックアップは、光源と、光源から出射した光が情報記録媒体において反射することによって得られる反射光を受光する受光素子と、光源から出射した光を複数の光束に分離する回折格子を有する回折素子５と、ガラスまたは光学結晶からなり、回折格子によって分離された複数の光束の少なくとも１つを分岐させるビームスプリッタを有する分光素子１０６と、樹脂からなり、分光素子１０６を保持し、回折素子に対して分光素子を固定するように回折素子に固定されたアダプタ１２８と、分光素子からの光束を情報記録媒体へ向けて集光する対物レンズと、対物レンズを支持し、情報記録媒体に対してフォーカス方向及びラジアル方向に対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は光ディスクに情報を記録し、または、光ディスクに記録された情報を再生する光ピックアップ装置に関するものである。

近年、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭなど種々の光ディスクや光磁気ディスクおよびそれに対応した光ディスク装置や光磁気ディスク装置が利用されている。以下、本願明細書では、光ディスクおよび光ディスク装置は、光のみを用いて情報の記録再生を行うディスクおよびディスク装置のみならず、光および磁気を用いて情報の記録再生を行う光磁気ディスクおよび光磁気ディスク装置を含む。

こうした光ディスクおよび光ディスク装置の用途が広がるにつれて、高密度、小型、高性能、高品質、高付加価値化などの性能の向上が光ディスクおよび光ディスク装置に求められている。特に記録可能な光ディスクおよびそれに対応した光ディスク装置については、データや映像を記録するための記憶装置として需要が増大しており、光磁気ディスクや記録再生装置には、より一層の小型化、薄型化、高性能化、高記録密度化が求められている。

以下、図面を参照しながら、従来の光ディスク装置に用いられる光学ピックアップを説明する。

図８は、従来の光ディスク装置に用いられる光ピックアップの全体の構造を示す斜視図である。光ピックアップは、対物レンズ駆動装置１２および光学基台１４を含む。対物レンズ駆動装置１２は、対物レンズ９を固定した対物レンズホルダー１０を駆動することにより、対物レンズ９を移動させる。対物レンズ駆動部１２はベース１３に支持されている。光学基台１４には、反射ミラー８および集積ユニット７が固定されている。

図９は、集積ユニット７の発光部および受光部の構成を示す平面図である。図１０（ａ）は集積ユニット７の側面図であり、対物レンズ９との相対的な位置を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。

集積ユニット７は、パッケージ４、回折素子５および分光素子６を含む。図９に示すように、パッケージ４は、シリコン基板１とシリコン基板１に設けられた半導体レーザ２および多分割光検出器３を有する。多分割光検出器３は、フォーカス誤差信号受光領域１９、トラッキング誤差信号受光領域２０、２１および情報信号受光領域２２を含む。分光素子６はビームスプリッタ６ａ、折り返しミラー６ｂおよび偏光分離素子６ｃより構成されている。

半導体レーザ２より発せられた光は、回折素子５により異なる複数の光束に分離される。異なる複数の光束は、分光素子６のビームスプリッタ６ａを透過し、反射ミラー８で反射され、対物レンズホルダー１０に固定された対物レンズ９により、情報記録媒体１１上において、直径１ミクロン程度の光スポット２７として集光される。

また、分光素子６のビームスプリッタ６ａにより反射された光束は、レーザモニタ用受光素子（図示せず）に入射し、半導体レーザ２の駆動電流を制御する。

情報記録媒体１１からの反射光は、逆の経路をたどり、分光素子６のビームスプリッタ６ａにより反射分離されて、折り返しミラー６ｂ、偏光分離素子６ｃに入射する。

半導体レーザ２は、図１０において紙面に平行な偏光方向となるよう設置されており、入射光は偏光分離素子６ｃにより、偏光方向を４５度回転させるとともに互いに直交する２つの偏光成分の光束に分離され、メインビーム１７（Ｐ偏光）、１８（Ｓ偏光）として情報信号受光領域２２に入射する。また情報記録媒体１１からの反射光のうちビームスプリッタ６ａを透過した光束は回折格子５により複数の光束に分離され、光スポット１５および１６としてフォーカス誤差信号受光領域１９とトラッキング誤差信号受光領域２０および２１とへ集光する。

フォーカスサーボはいわゆるＳＳＤ法で行い、トラッキングサーボはいわゆるプッシュプル法で行う。

さらに、Ｐ偏光からなるメインビーム１７とＳ偏光からなるメインビーム１８の差を取ることにより、差動検出法による光磁気ディスク情報信号の検出が可能となる。さらに、それらの和をとることにより、プレピット信号の検出が可能となる。

図１１に示すように、従来の光ピックアップの集積ユニットにおいて、分光素子６は、半導体レーザから出射した光や、情報記録媒体１１から反射した光が通過しない部分６ｄ、６ｅを含んでいる。これらの部分６ｄ、６ｅは、光学的には不必要である。しかし部分６ａ、６ｂは、分光素子６を回折素子５に接着するために必要な部分である。このため、光学的に不必要であるにもかかわらず、分光素子６を小さくすることが出来ないという問題があった。

特に、分光素子６は比重が比較的大きいガラスや光学結晶で構成されているため、光ピックアップ自体の重さも重くなる。また、光ディスク装置を落下させた場合、光ピックアップには、数千Ｇの衝撃が加わる。このため、分光素子６が重いと、落下の衝撃によって分光素子６にかかる力が、分光素子６と回折素子５との接着固定力を上回り、分光素子６が回折素子５から外れてしまうという問題があった。

また、半導体レーザから発光される不要な光が集積ユニットや光ピックアップ本体やディスクなどに反射され、集積ユニットの受光部に戻ってくるため、信号の読み取りが不安定になることに対し、従来は分光素子自体に光吸収膜を付加するという対策を講じる必要があった。

本発明は、上記課題を解決し、軽量で衝撃に強い光ピックアップおよび光ピックアップを備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の光ピックアップは、光源と、前記光源から出射した光が情報記録媒体において反射することによって得られる反射光を受光する受光素子と、前記光源から出射した光を複数の光束に分離する回折格子を有する回折素子と、ガラスまたは光学結晶からなり、前記回折格子によって分離された複数の光束の少なくとも１つを分岐させるビームスプリッタを有する分光素子と、樹脂からなり、前記分光素子を保持し、前記回折素子に対して前記分光素子を固定するように前記回折素子に固定されたアダプタと、前記分光素子からの光束を前記情報記録媒体へ向けて集光する対物レンズと、前記対物レンズを支持し、前記情報記録媒体に対してフォーカス方向及びラジアル方向に前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部とを備える。

ある好ましい実施形態において、前記アダプタを構成する前記樹脂は、前記光源から出射した光を吸収する。

ある好ましい実施形態において、前記アダプタは穴を有する。

ある好ましい実施形態において、前記アダプタは、不要光が前記受光素子に入射しないよう前記不要光を遮光する遮光部を有する。

ある好ましい実施形態において、前記情報記録媒体は光磁気効果を利用して情報の記録および再生を行う。

本発明の光ディスク装置は、上記いずれかに規定される光ピックアップを備える。

また、本発明の携帯型光ディスク装置は、上記いずれかに規定される光ピックアップを備える。

本発明によれば、アダプタが分光素子を回折素子に対して固定し、アダプタは樹脂によって形成されている。このため、分光素子の外形を小さくすることができ、光ピックアップを軽量化することができる。また、分光素子の重量が小さくなるため、光ピックアップに落下などによる大きな衝撃が加わっても、分光素子にかかる力は小さくなる。このため、落下などの衝撃によって、分光素子などの部品が外れるのを防止することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明による光ピックアップの第１の実施形態を説明する。本実施形態の光ピックアップは、ＭＤなどの光磁気効果を利用して情報の記録を行う光磁気ディスクを情報記録媒体として用いる。図１は、本発明による光ピックアップの第１の実施形態全体の構造を示す斜視図である。第１の実施形態の光ピックアップは、対物レンズ駆動装置１２および光学基台１４を含む。対物レンズ駆動装置１２は、対物レンズ９を固定した対物レンズホルダー１０を駆動することにより、対物レンズ９を情報記録媒体に対してフォーカス方向及びラジアル方向に移動させる。対物レンズ駆動部１２はベース１３に支持されている。光学基台１４には、反射ミラー８および集積ユニット１０７が固定されている。

図２は、集積ユニット１０７の斜視図である。図３（ａ）は集積ユニット１０７の側面図であり、対物レンズ９との相対的な位置を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。また、図４は集積ユニット１０７の発光部および受光部の構成を示す平面図である。

集積ユニット１０７は、パッケージ４、回折素子５、分光素子１０６およびアダプタ１２８を含む。図４に示すように、パッケージ４は、シリコン基板１とシリコン基板１に設けられた光源である半導体レーザ２および受光素子である多分割光検出器３を有する。多分割光検出器３は、フォーカス誤差信号受光領域１９、トラッキング誤差信号受光領域２０、２１および情報信号受光領域２２を含む。半導体レーザ２は、光ディスクなどの情報記録媒体１１に情報を記録し、情報記録媒体１１に記録された情報を再生するための光を出射する。

多分割光検出器３のフォーカス誤差信号受光領域１９およびトラッキング誤差信号受光領域２０、２１はそれぞれ、半導体レーザ２から出射した光が情報記録媒体１１において反射することによって得られた反射光を検出し、電気信号に変化する。

たとえば、一対のフォーカス誤差信号受光領域１９はそれぞれ３分割されており、一方のフォーカス誤差信号受光領域１９の分割された両端部分および他方のフォーカス誤差信号受光領域１９の分割された中央部分から得られる信号と、他方のフォーカス誤差信号受光領域１９の分割された両端部分および一方のフォーカス誤差信号受光領域１９の分割された中央部分から得られる信号とを減算器２４によって減算することにより、フォーカス誤差信号が得られる。

トラッキング誤差信号は、トラッキング誤差信号受光領域２０、２１からそれぞれ得られる信号の差を減算器２３によって求めることにより得られる。また、情報信号受光領域２２から得られる信号の差を減算器２３で求め、和を加算器２４で求めることにより、情報記録媒体に記録された情報を含む信号およびプレピット信号が得られる。

回折素子５は、半導体レーザ２から出射した光を複数の光束に分離する回折格子を有する。回折素子５は、半導体レーザ２から出射した光が回折格子に入射するようにパッケージ４に取り付けられている。

分光素子１０６は、回折格子によって分離された複数の光束の少なくとも１つを分岐させるビームスプリッタ６ａと、折り返しミラー６ｂおよび偏光分離素子６ｃを有する。分光素子１０６はガラスまたは光学結晶からなる。

アダプタ１２８は分光素子１０６を保持し、分光素子１０６の位置が回折素子５に対して定まるように回折素子５に固定されている。具体的には、アダプタはたとえば、回折素子５から出射する光を遮らないように、回折素子５から出射する光の光軸に対して垂直な面においてコの字形を有しており、コの字形状によって形成される凹部に分光素子１０６が固定されている。アダプタ１２８は好ましくは樹脂からなる。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、半導体レーザ２より出射した光は、回折素子５により異なる複数の光束に分離される。複数の光束は、分光素子１０６のビームスプリッタ６ａを透過し、反射ミラー８で反射され、対物レンズホルダー１０に固定された対物レンズ９により、情報記録媒体１１上において、直径１ミクロン程度の光スポット２７として集光される。

また、分光素子１０６のビームスプリッタ６ａによって反射された光束は、レーザモニタ用受光素子（図示せず）に入射する。レーザモニタ用受光素子から得られた信号は半導体レーザ２の駆動電流を制御するために用いられる。

情報記録媒体１１からの反射光は、逆の経路をたどり、分光素子１０６のビームスプリッタ６ａにより反射分離されて、折り返しミラー６ｂ、偏光分離素子６ｃに入射する。

半導体レーザ２は、図４において紙面に平行な偏光方向となるよう設置されており、入射光は偏光分離素子６ｃにより、偏光方向を４５度回転させるとともに互いに直交する２つの偏光成分の光束に分離され、メインビーム１７（Ｐ偏光）、１８（Ｓ偏光）として情報信号受光領域２２に入射する。また情報記録媒体１１からの反射光のうちビームスプリッタ６ａを透過した光束は回折素子５により複数の光束に分離され、光スポット１５および１６としてフォーカス誤差信号受光領域１９とトラッキング誤差信号受光領域２０および２１とへ集光する。

フォーカスサーボはいわゆるＳＳＤ法で行い、トラッキングサーボはいわゆるプッシュプル法で行う。さらに、Ｐ偏光からなるメインビーム１７とＳ偏光からなるメインビーム１８の差を取ることにより、差動検出法による光磁気ディスク情報信号の検出が可能となる。また、それらの和をとることにより、プレピット信号の検出が可能となる。

図２および図３（ａ）に示すように、本実施形態の光ピックアップにおいて、分光素子１０６は、回折素子５が出射する光および情報記録媒体１１から反射する光が通過する光路のみに設けられており、光路以外の部分にはアダプタ１２８が設けられている。つまり、従来の分光素子において光学的に不要な部分は分光素子１０６から取り除かれており、この光学的に不要な部分にアダプタ１２８を設けている。このため、従来の分光素子と本実施形態の分光素子１０６を保持したアダプタ１２８とは互換性を有することが可能である。

アダプタ１２８が回折素子５に取り付けられ、固定されることによってアダプタ１２８に固定された分光素子１０６が回折素子５に対して固定され、回折素子５および分光素子１０６が光ピックアップの光路中に配置される。

アダプタ１２８を樹脂によって形成することにより、従来の分光素子と同様の光学特性を維持しつつ、従来の分光素子に比べて軽量化を図ることができる。

たとえば、ガラスの比重は約２．５ｍｇ／ｃｍ³であり、樹脂として光ピックアップによく使用されるポリカーボネートの比重は約１．２ｍｇ／ｃｍ³である。したがって、アダプタ１２８および分光素子１０６を用いることによって、従来の分光素子を用いる場合に比べて、アダプタ１２８の体積分、重量を軽くすることができる。したがって、本実施形態によれば、光ピックアップの軽量化を図ることができる。

また、光ピックアップを軽量にできるため、落下などの衝撃に対する耐性を向上させることができる。たとえば、１０００Ｇの衝撃が光ピックアップに加わると、従来の分光素子６が１０００ｍｇである場合、瞬間的に、
（分光素子６の重量）１０００ｍｇ×（落下による衝撃値）１０００Ｇ＝１００ｇ
の力が従来の分光素子６に加わることになる。このため、従来の分光素子６と回折素子５とを固定する接着剤に要求される接着強度は１００ｇ以上であり、この値よりも接着強度が弱いと、落下衝撃で分光素子６が外れるという問題が発生する。

これに対し、本実施形態の光ピックアップにおいて、分光素子１０６は、光学的に不要な部分が取り除かれているため、外形が小さくなる。たとえば、分光素子１０６の重量は６０ｍｇである。光学的に不要な部分として取り除かれた部分の重量は４０ｍｇであり、この取り除かれた部分がアダプタ１２８となる。アダプタ１２８を構成する樹脂の比重はガラスの約１／２の比重であるため、アダプタ１２８の重量は２０ｍｇである。

したがって、分光素子１０６とアダプタ１２８を固定するために必要な接着強度は
（分光素子１０６の重量）６０ｍｇ×（落下による衝撃値）１０００ｇ＝６０ｇ
である。

また、アダプタ１２８と回折素子とを固定するために必要な接着強度は
｛（分光素子１０６の重量）６０ｍｇ＋（アダプタ１２８の重量）２０ｍｇ｝
×（落下による衝撃値）１０００Ｇ＝８０ｇ
となる。つまり、いずれの接着強度も従来（１００ｇ以上）より低く設定することができる。また、従来と同じ接着強度を確保できれば、衝撃に対する耐性をより向上させることができる。

したがって、本実施形態によれば、分光素子を回折素子に固定するための樹脂製のアダプタを用いることによって、光ピックアップを落下させたとき衝撃に対する耐性を向上させることができる。

アダプタ１２８は、半導体レーザ２から出射する光を吸収する色、たとえば、黒色の樹脂を用いて形成してもよいし、アダプタ１２８の表面の面粗度を大きくしてもよい。これにより、半導体レーザ２から出射した迷光や、外部から進入する迷光などがアダプタ１２８に照射した場合、迷光が、アダプタ１２８を透過して、パッケージ４内の多分割光検出器３に入射することによって、多分割光検出器３における信号の検出に悪影響を与えるといった問題を防止することができる。

なお、本実施形態では、ＭＤなどの光磁気効果を利用して情報の記録を行う光磁気ディスクを情報記録媒体として用いる光ピックアップを例示した。上述したように機器の落下による衝撃に対する耐性が向上するという点では、本発明は、携帯型のＭＤプレーヤやレコーダなどの光ディスク装置および光ディスク装置に用いる光ピックアップに好適に用いられる。また、ノート型パソコン、携帯型のゲーム機、ＰＤＡなどのなどの光ディスクドライブとしても好適に用いられる。

また、据え置き型の光ディスク装置に本発明の光ピックアップを用いても、衝撃に強い光ディスク装置を実現することができる。

また、情報媒体は、ＭＤに限られず、ＭＯなどの他の光磁気情報記録媒体であってもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクなどの他の光情報記録媒体であってもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明による光ピックアップの第２の実施形態を説明する。図５は、本発明による光ピックアップの第２の実施形態に用いられる、集積ユニット２０７の斜視図である。

第２の実施形態の光ピックアップは、アダプタ２２８を有する集積ユニット２０７を備えている点で第１の実施形態とは異なる。

図５に示すように、集積ユニット２０７において、アダプタ２０８は、穴２２８ａを有している。本実施形態では、アダプタ２２８が分光素子１０６を保持し、かつ、回折素子５に固定された状態においで、外部に露出する表面からアダプタ２２８の内部に向かって穴２２８ａが設けられている。しかし、外部に露出する表面ではなく内側、たとえば、分光素子１０６に面する側や回折素子５と面する側に穴を設けてもよい。また、穴２２８ａの大きさや数は任意に設定することができる。ただし、アダプタ２２８において穴２２８ａが占める空間が大きくなりすぎると、アダプタ２２８の強度が低下したり、アダプタ２２８の剛性が低下する可能性がある。このため、用途に応じた剛性を確保できる範囲内で穴２２８ａをアダプタ２２８に設けることが好ましい。

本実施形態によれば、アダプタに穴を設けることによって、アダプタをさらに軽量化できる。このため、第１の実施形態と比べよりいっそう軽量な光ピックアップを実現することができる。また、衝撃に対する耐性をより向上させることができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明による光ピックアップの第３の実施形態を説明する。図６は、本発明による光ピックアップの第３の実施形態に用いられる、集積ユニット３０７の斜視図である。また、図７は、集積ユニット３０７の正面図を示している。第３の実施形態の光ピックアップは、アダプタ３２８を有する集積ユニット３０７を備えている点で第１の実施形態とは異なる。

アダプタ３２８は遮光部として機能するリブ３２８ａを有している。リブ３２８ａは、情報の記録や再生に不必要な不要光３３０がパッケージ４内の多分割光検出器３に入射するのを遮るようにアダプタ３２８に設けられている。

図１２および図１３は従来の光ピックアップに用いられる集積ユニットの正面図である。図１２に示すように、光ピックアップの集積ユニット７において、分光素子６に不要光３０が入射した場合、分光素子６および回折素子６を透過して、パッケージ４内の多分割光検出器３に入りこみ、信号が不安定になるという問題が起きる場合がある。このような問題を解決するため、従来の光ピックアップでは、分光素子７に光吸収膜３１を設けることによって、不要光３０を防いでいた。

これに対し、本実施形態の光ピックアップでは、集積ユニット３０７のアダプタ３２８にリブ３２８ａを設けている。リブ３２８ａは、半導体レーザ２から出射する波長の光を減衰させたり、遮光したりする物質によって形成されている。

本実施形態によれば、光吸収膜を設けることなく、不要光３３０を遮り、パッケージ４内の多分割光検出器３に不要光が入射し、多分割光検出器３における信号の検出に悪影響を与えるといった問題を防止することができる。

本発明による光ピックアップは、種々の規格の光ディスクおよび光磁気ディスクに対して記録および再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置に好適に用いられる。

本発明による光ピックアップの第１の実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示す光ピックアップの集積ユニットの斜視図である。 （ａ）は図２に示す集積ユニットの正面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。 図２に示す集積ユニットの光源および光検出器が設けられたパッケージの平面図である。 本発明による光ピックアップの第２の実施形態に用いられる集積ユニットの斜視図である。 本発明による光ピックアップの第３の実施形態に用いられる集積ユニットの斜視図である。 図６の集積ユニットの正面図である。 従来の光ピックアップの分解斜視図である。 図８の集積ユニットの発光部および受光部の構成を示す平面図である。 （ａ）は集積ユニットの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。 図８の集積ユニットの正面図である。 図８の集積ユニットに入射する不要光を説明する図である。 図８の集積ユニットに入射する不要光を説明する図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ 半導体レーザ
３ 多分割光検出器
４ パッケージ
５ 回折素子
６、１０６ 分光素子
６ａ ビームスプリッタ
６ｂ 折り返しミラー
６ｃ 変更分離素子
６ｄ 分光素子の光学的に使用していない部分
６ｅ 分光素子の光学的に使用していない部分
７、１０７、２０７、３０７ 集積ユニット
８ 反射ミラー
９ 対物レンズ
１０ 対物レンズホルダー
１１ 情報記録媒体
１２ 対物レンズ駆動装置
１３ ベース
１４ 光学基台
１５ フォーカス誤差信号検出用の光スポット
１６ トラッキング誤差信号検出用の光スポット
１７ メインビーム（Ｐ偏光）
１８ メインビーム（Ｓ偏光）
１９ フォーカス誤差信号受光領域
２０、２１ トラッキング誤差信号受光領域
２２ 情報信号受光領域
２３ 減算器
２４ 加算器
２５、２６ フォーカス誤差信号検出用の光スポットの焦点
２７ 光スポット
３０ 不要光
３１ 光吸収膜
１２８、２２８、３２８ アダプタ
２２８ａ 穴
３２８ａ リブ

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から出射した光が情報記録媒体において反射することによって得られる反射光を受光する受光素子と、
   前記光源から出射した光を複数の光束に分離する回折格子を有する回折素子と、
   ガラスまたは光学結晶からなり、前記回折格子によって分離された複数の光束の少なくとも１つを分岐させるビームスプリッタを有する分光素子と、
   樹脂からなり、前記分光素子を保持し、前記回折素子に対して前記分光素子を固定するように前記回折素子に固定されたアダプタと、
   前記分光素子からの光束を前記情報記録媒体へ向けて集光する対物レンズと、
   前記対物レンズを支持し、前記情報記録媒体に対してフォーカス方向及びラジアル方向に前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部と、
   を備えた光ピックアップ。
2. 前記アダプタを構成する前記樹脂は、前記光源から出射した光を吸収する請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記アダプタは穴を有する請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 前記アダプタは、不要光が前記受光素子に入射しないよう前記不要光を遮光する遮光部を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ。
5. 前記情報記録媒体は光磁気効果を利用して情報の記録および再生を行う請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ。
6. 請求項１から５のいずれかに規定される光ピックアップを備えた光ディスク装置。
7. 請求項１から５のいずれかに規定される光ピックアップを備えた携帯型光ディスク装置。

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