JP2008530513A - 自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭 - Google Patents

Abstract

本発明における、自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭は、複数のロッド、該ロッドを展開させるための爆薬、及び該爆薬を起爆させるための起爆装置を含んでいる。安定化装置は、ロッドを位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべてのロッド又は選択されたロッドに取り付けられている。

Description

本発明は、改善されたロッドを備えたキネティック弾頭の貫通体に関する。

ミサイル、航空機、再突入体（re-entry vehicle）、及び他の目標を破壊することは、３つの第一次分類（primary classification）に分けられる。これら第一次分類は、“衝突破壊”体（”hit-to-kill” vehicle）、爆裂破砕式弾頭（blast fragmentation warhead）、及びロッドを備えたキネティック弾頭（kinetic energy rod warhead）である。

“衝突破壊”体が、例えばパトリオット、トライデント、又はＭＸミサイルのようなミサイルによって、一般に再突入体又は他の目標の近傍の所定位置に向けて発射される。“衝突破壊”体は、誘導可能とされ、再突入体を攻撃し、操作不能とするように設計されている。しかしながら、“衝突破壊”体を回避するために対抗策を利用することができる。さらに、生物兵器の弾頭（biological warfare bomblet）や化学兵器の子爆発体のペイロード（chemical warfare submunition payload）は、幾つかの“衝突破壊”体によって運搬され、１つ以上のこれら弾頭や化学兵器の子爆発体のペイロードが残存し、“衝突破壊”体が実際に目標を攻撃した場合であっても大きな損害を発生させる。

爆裂破砕式弾頭は、既存のミサイルによって運搬されるように構成されている。爆裂破砕式弾頭は、“衝突破壊”体とは非類似であって誘導不可能とされる。その代わりに、ミサイルのキャリアが敵のミサイル又は他の目標の近傍の所定位置に到達した場合に、弾頭の予め作られた金属製バンドが起爆し、金属片が加速され高速化し目標を攻撃する。しかしながら、破片が常に目標を破壊するために有効であるとは限らず、再度、生物兵器及び／又は化学兵器の子爆発体のペイロードが残存し、大きな損害を発生させることが必要とされる場合がある。

非特許文献１及び非特許文献２は、参照によって本明細書に組込まれており、“衝突破壊”体及び爆裂破砕式弾頭に関する付加的且つ詳細な説明を提供するものである。これらの文献の第５章及び第３章は、ロッドを備えたキネティック弾頭を提案している。

ロッドを備えたキネティック弾頭の２つの主な利点は、１）“衝突破壊”体と比較して高精度の誘導を必要としないこと、２）爆裂破砕式弾頭よりも大きな貫通力（penetration）を有すること、である。理論的なロッドを備えたキネティック弾頭に設けられる主要構成要素は、多くの細長いロッド状の発射体又は貫通体を含む発射体核又はベイと炸薬室（explosive charge）とである。炸薬室が起爆された場合に、ロッド状の発射体は展開される。一般に、これら構成要素は外郭又はハウジング内に位置している。

ロッド状の発射体又は貫通体の大きさ、重量、及び形状を決定する場合に、弾頭の設計者は目標脆弱度（target vulnerability）及び外れ距離（miss distance）を考慮しなければならない。例えば外れ距離の大小のような要因が衝突時の散布度（spray density）を決定し、例えば目標の硬さや剛性のような要因が貫通深度（depth penetration）を決定する。貫通体はあらゆる脅威体を無力化するように設計されていることが望ましい。一部の脅威体においては、球状又は小型の立方体状のフラグメントとして設計されている貫通体が必要とされる。一方で、他の脅威体においては、貫通体が直径の２倍以上の長さを有し、貫通体の中心線が相対速度ベクトルに沿って位置合せされている場合には、目標に対してより大きな貫通深度が得られる。

しかしながら、発射体は展開時に乱れて飛翔及び／又は宙返りをして、目標を効果的に貫通しないような大きな傾斜角で該目標に接近する場合がある。非特許文献３は、参照によって本明細書に組み込まれている。散布されたロッド状の貫通体には、相違する相対速度ベクトルを有する多くのロッドが含まれている。

本願の発明者は、先願である特許出願又は特許権の主題である様々な方法による、展開されたロッド状の発射体又は貫通体の位置合せを改良している。一の実施例では、磁束圧縮機が発射体を位置合せするために磁場を発生させる。他の実施例では、複数の起爆装置がロッドを備えたキネティック弾頭の外郭内の炸薬室の長さ方向に沿って離間され配置され、これにより発射体核と炸薬室との間の境界で衝撃波が解消され、位置合せ可能とされる。さらなる実施例では、低密度材料（例えば発泡材料）から成る本体は、ロッドを備えたキネティック弾頭の発射体核内に配置されている。この本体は、発射体を受容する開口部（orifice）を含んでいる。低密度材料は、初期展開後にロッドをまとめて保持するように堅固に支持する。参照によって本明細書に組み込まれている例えば特許文献１及び特許文献２を参照して欲しい。発明者によって開発されたロッドを位置合せする、さらなる他の方法は地雷探査システムの内容に含まれている。各ロッドの長さは直径よりも長く、及び／又は、各ロッドは速度ベクトルに関してロッドを位置合せするために、例えば複数のフィン又はフレア状の遠位端のような安定化装置を含んでおり、これにより地雷上方の表面を良好に貫通することができる。参照によって本明細書に組み込まれている特許文献３を参照して欲しい。

しかしながら、発射体又はロッド状の貫通体を位置合せする上述の方法を除いて、ロッドを備えたキネティック弾頭の展開の問題点は、貫通体が適切に位置合せされず、これにより目標を最適に貫通することができないことである。
米国特許第６，５９８，５３４号明細書 米国特許出願第２００４／００５５５００号明細書 米国特許出願第１０／６８５，２４２号明細書 米国特許出願第１１／０５９，８９１号明細書 米国特許出願第１１／０６０，１７９号明細書 R. Lloyd, "Conventional Warhead Systems Physics and Engineering Design," Progress in Astronautics and Aeronautics (AIAA) Book Series, Vol. 179, ISBN 1-56347-255-4, 1998 "Physics of Direct Hit and Near Miss Warhead Technology", Volume 194, ISBN 1-56347-473-5 "Aligned Rod Lethality Enhanced Concept for Kill Vehicles," R. Lloyd "Aligned Rod Lethality Enhancement Concept For Kill Vehicles" 10th AIAA/BMDD TECHNOLOGY CONF., July 23-26, Williamsburg, Virginia, 2001

従って、本発明の目的は、改良されたロッドを備えたキネティック弾頭を提供することである。

本発明のさらなる目的は、より高い致死率を有するロッドを備えたキネティック弾頭を提供することである。

本発明のさらなる目的は、目標を貫通し破壊する高い可能性を有しているロッド状の貫通体を提供することである。

本発明のさらなる目的は、より良好な目標貫通性能を達成するために自己位置合わせするロッド状の貫通体を提供することである。

最適な攻撃角度で目標を攻撃するように構成されているロッド状の貫通体を提供することである。

本発明における、改良された目標貫通性能を有するロッドを備えたキネティック弾頭は、安定化装置がすべてのロッド又は選択されたロッドに取り付けられることによって、貫通体を位置合わせし最適な貫通を実現する。

従って、本発明は、目標の最適な貫通を実現するためのロッド状の貫通体の位置合せを改良する独特な方法を提供し、排他的に、又は出願人の他の特許及び特許出願に開示され列挙された任意の発射体の位置合せ手段と連係して利用可能とされる。さらに、本発明のロッドを備えたキネティック弾頭は、特許文献４及び特許文献５に開示されるロッドを備えたキネティック弾頭に関する特徴を含んでいる。ロッドを備えたキネティック弾頭の特徴及び／又は特定用途において理想的な他の特徴が含まれるが、これら特徴に限定される訳ではない。本出願はこれら特許文献に基づいて優先権を主張するものであり、これら特許文献は参照によってこれら本明細書に組み込まれ、及び／又は特定用途に求められる他の特徴も組み込まれている。

しかしながら、本発明は、すべての前記目的を達成する必要はなく、本発明の特許請求の範囲は、前記目的を達成可能な構造体及び方法に制限される訳ではない。

本発明は、複数のロッド、該ロッドを展開させるための爆薬、及び該爆薬を起爆させるための起爆装置を含んでいる、貫通体を自己位置合せするロッドを備えたキネティック弾頭を特徴とする。安定化装置は、ロッドを位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべてのロッド又は選択されたロッドに取り付けられている。一の実施例では、安定化装置は、格納するために折り畳み可能であり、展開時に伸展可能とされる。ロッドは、タングステンから成る細長い円筒状部材とされる場合がある。安定化装置は、ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられている、バネ鋼から成る抵抗フラップを含んでいる場合がある。安定化装置は、ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられているパラシュートを含んでいるか、又はロッドの遠位端又はその近傍に接続されているフレア状の取付具を含んでいる場合がある。安定化装置は、ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられている、プラスチック材料から成り数フィートの長さを有するストリーマを含んでいる場合がある。

本発明は、複数のロッドと、該ロッドを展開させるための爆薬と、該爆薬を起爆させるための起爆装置と、位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべての前記ロッド又は選択された前記ロッドに取り付けられている、格納時に折り畳み可能で展開時に伸展可能な安定化装置とを備えている自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭も特徴とする。安定化装置は、ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられている、バネ鋼から成る抵抗フラップを含んでいる。安定化装置は、ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられているパラシュートを含んでいるか、又はロッドの遠位端又はその近傍に接続されているフレア状の取付具を含んでいる。安定化装置は、ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられている、プラスチック材料から成るストリーマを含んでいる。

本発明は、複数のロッドと、該ロッドを展開させるための爆薬と、該爆薬を起爆させるための起爆装置と、前記ロッドを位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべての前記ロッド又は選択された前記ロッドに取り付けられている抵抗フラップから成る安定化装置であって、格納ために折り畳み可能とされ且つ展開時に伸展可能なバネ鋼の前記抵抗フラップから成る前記安定化装置とを備えている自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭を特徴とする。

当業者が、以下の好ましい実施例及び添付図面の説明によって他の目的、特徴、及び利点を理解することができることは明らかである。

本発明は、以下に説明する１つ以上の好ましい実施例と異なる他の実施形態であっても実施可能であり、様々な方法で実践又は実行可能である。従って、本発明は、言うまでもなく以下の説明や図面に示される詳細な構成要素の構成及び配置に限定される訳ではない。本明細書で唯一の実施例が説明されている場合、本願の特許請求の範囲がその実施例に限定される訳ではない。さらに、本願の特許請求の範囲は、特定の除外、制限又は否定（disclaimer）を示す明確且つ確証的な証拠がない限り、限定的に解釈してはならない。

［背景技術］で上記の如く説明するように、一般に目標１１１２を破壊するためにミサイル又はキャリア１１１０に装備されている、図１に表わすロッドを備えたキネティック弾頭１１００が展開された際に、発射体１１１４は、自身の展開時に乱れた飛翔及び／又は宙返りをし、多様で異なるヨー角Ｗ及びピッチ角Ｒを有している場合がある。従って、貫通体１１１４は、該貫通体が効果的に目標１１１２を貫通しないような角度で、再突入体（re-entry vehicle）又は他のタイプの脅威体（threat）である目標１１１２に接近する場合がある。図１に表わすように、大部分の貫通体１１１４の長手方向は、相対速度ベクトルＶＲと一致せず、目標１１１２を貫通するためにあまり効果的でない角度に向いている。

本発明における、自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭１１２０は、図２に表わすように、複数のロッド１１２２と、該ロッドを展開させるための爆薬１１２４と、該爆薬を起爆させるための起爆装置１１２６とを含んでいる。ロッドを備えたキネティック弾頭１１２０の形状及び構成は、特定の構成に限定される訳ではなく、特許文献４に開示される機能を含むが、これら機能に限定される訳でもない。ロッドを備えたキネティック弾頭の正確な構成は特定の求められる用途又は達成すべき結果に従って変化するが、一の実施例では、ロッドを備えたキネティック弾頭１１２０は一般に発射体核１３０６、薄肉板１３０８，１３１０、及び発射体１１２２の周囲の薄肉アルミニウム製の吸収層１３１２，１３１４を含み、一の実施例では、複数のロッド１１２２を含んでいる。炸薬室１１２４は、図３に表わすように、外郭又はハウジング１１２３内で複数のロッド又は発射体１１２２の周囲に配置された区分１１２８，１１３０，１１３２，１１３４に分割されていることが好ましい。一の実施例では、発射体であるロッド１１２２は、タングステン製の細長い円筒状部材であるが、この形状及び材料に必ずしも限定される訳ではなく、求められる用途に応じて様々な形状又は材料から成る場合もある。各区分（区分１１３０，１１３２に図示される）のために、少なくとも１つの起爆装置１１２６，１１２６ａ，１１２６ｂが設けられている。該起爆装置は、図示のように載置されているか、又は図２の参照符号１１２６’，１１２６ａ’，１１２６ｂ’で表わされるように載置されている。図２に表わすように、起爆区分１１４２，１１４４，１１４６，１１４８を付加することによって、求められる用途に応じた汎用性が高められる。一の変形例では、各炸薬区分は、発射体核に当接している炸薬区分１１３０の近位面１１５０と、参照符号１１５４，１１５６で表わされるように重量低減のために縮径されている遠位面１１５２とを備え、図示の如く楔状とされる。各炸薬区分は、炸薬区分１１３０について表わされるように波状部１１５８を含んでいる場合もある。

当該実施例では、図３に表わす起爆区分１１２８，１１３０，１１３２，１１３４が起爆されると、発射体の初期の発射方向はベクトル１１６０に沿った方向となるので、ロッド状の発射体１１２２は図４に表わされる方向でロッドを備えたキネティック弾頭１１２０から展開される。

図４に表わすように、最適な攻撃角度で目標１１１２を攻撃するために本発明に基づいて位置合せを達成するために、安定化装置は、各ロッド又は全ロッドのうち選択された一部のロッドに取り付けられている。一の好ましい実施例では、安定化装置は、ロッドを備えたキネティック弾頭内に格納するために折り畳み可能であり、ロッドの展開時には伸展可能とされる。安定化装置は、ロッドである発射体の軸線を中心として伸展又は展開可能とされる。ロッドが展開された場合に、安定化装置は、抗力を発生させ、ロッドが気流に射出された際にロッドを安定化させることを補助する。結果的に、安定化装置を含むロッド状の貫通体の向きは速度ベクトルＶＲと略一致する。

図５に表わすロッドの安定化装置１１７０は、ロッド状の貫通体１１２２の遠位端１１７４又はその近傍に取り付けられた抵抗フラップ１１７２を含んでいる。抵抗フラップ１１７２のために利用される材料の強度及び可撓性はフラップの直径に依存する。そして、必要なフラップの直径は、図４のロッドを備えたキネティック弾頭１１２０が目標１１２０に衝突（engage）する高度及び空気の密度の関数として表わされる。高度が高くなると空気の密度は低くなるので、大きなフラップの直径が必要とされる。高度が低くなると空気の密度は大きくなるので、小さなフラップの直径は小さくて良い。一の好ましい実施例では、図５に表わす抵抗フラップ１１７２は軽量なバネ鋼から成り、展開されるまで折り畳み可能とされる。発射体であるロッド１１２２が射出されると、抵抗フラップ１１７２が伸展され、適切な空気力学的安定性を得ることができる。

図６に表わすロッドの安定化装置１１７０’は、ロッド１１２２を安定させるために、好ましくはロッド１１２２の遠位端１１７４又はその近傍に取り付けられているパラシュート１１８０を含んでいる。展開する高度によってパラシュート１１８０を利用するか否かが決定されるが、該パラシュートは、空気力学的負荷が小さい高々度で利用されることが望ましい。

図７に表わすように、ロッドの安定化装置１１７０’’は、ロッド状の貫通体１１２２の遠位端１１７４又はその近傍に接続されているフレア状の取付具又は入れ子式ロッド１１９０を含んでいる。フレア状の取付具１１９０は、パラシュート１１８０と同様に高い展開高度で利用されることが望ましい。

図８に表わすロッドの安定化装置１１７０’’’は、ロッド１１２２を安定させるためにストリーマ１２００を含んでいる。ストリーマ１２００は、気流中を自在に移動するために発射体であるロッド１１２２の遠位端１１７４又はその近傍に取り付けられていることが望ましい。一の実施例では、ストリーマ１２００は、展開されるまで格納するために折り畳み又は巻上げをさらに容易とされるように、プラスチック材料から成る。ストリーマ１２００は、低高度では高い動的な力を受けるので、高々度で利用されることが望ましい。しかしながら、高々度での空気の密度が低いので、高々度で利用されるストリーマ１２００は数フィートの長さを有していることが望ましい。

従って、本発明においては、改良された、より高い致死率を有するロッドを備えたキネティック弾頭は、自己位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃することによって目標を貫通し破壊することに関して良好な可能性を有しているロッド状の貫通体として機能する。

本発明の特定の特徴は、幾つかの図面に表わされているが、その他の図面には表わされていない。各特徴は、便宜上、本発明におけるその他の特徴の任意の特徴又はすべての特徴と組み合わされているにすぎない。“〜を含んでいる（including）”、“〜を備えている（comprising）”、“〜を有している（having）”という用語は、本明細書では広く包括的に翻訳されるべきものであり、任意の物理的相互接続に限定される訳ではない。さらに、本出願に開示される任意の実施例は、実施可能な実施例を示しているにすぎない。他の実施例は、当業者にとって想到されるものであるが、本願の特許請求の範囲内である。

さらに、本発明に係る本出願が審査されている間に実施される補正は、出願要所のいかなる請求項をも限定しない。当業者は、すべての実施可能で同等な構成要素を文言上包含する請求項を容易に想到することはできないだろう。多くの同等の構成要素は、補正時に予見することができず、（どちらかと言えば）何を排除すべきかについて正当に解釈することはできないだろう。補正の論理的根拠は、多くの同様の構成要素とほとんど無関係にすぎず、及び／又は出願人が任意の補正された請求項のために不十分な代替要素を記載することを期待することができない多くの他の理由がある。

様々なヨー角方向及びピッチ角方向を有するロッドの配置を表わす射出されたロッドの概略図である。 本発明におけるロッドを備えたキネティック弾頭の一例の断面の概略図である。 図２のロッドを備えたキネティック弾頭の部分的な詳細斜視図である。 本発明のおける改良された位置合せ機能を有するロッドの配置を表わす射出されたロッドの概略図である。 本発明のおける抵抗フラップを含んでいるロッドの安定化装置の概略図である。 本発明におけるパラシュートを含んでいるロッドの安定化装置の概略図である。 本発明におけるフレア状の取付具を含んでいるロッドの安定化装置の概略図である。 本発明におけるストリーマを含んでいるロッドの安定化装置の概略図である。

符号の説明

１１１０ ミサイル又はキャリア
１１１２ 目標
１１１４ 発射体
１１２０ キネティック弾頭
１１２２ ロッド
１１２４ 爆薬
１１２６ 起爆装置
１１２８ 起爆区分
１１３０ 起爆区分
１１３２ 起爆区分
１１３４ 起爆区分
１３０６ 発射体核
１３０８ 薄肉板
１３１０ 薄肉板
１１４２ 起爆区分
１１４４ 起爆区分
１１４６ 起爆区分
１１４８ 起爆区分
１１５０ 近位面
１１６０ ベクトル
１１７０ 安定化装置
１１７２ 抵抗フラップ
１１７４ 遠位端
ＶＲ 相対速度ベクトル

Claims (20)

1. 自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭において、
   複数のロッドと、
   前記ロッドを展開させるための爆薬と、
   前記爆薬を起爆させるための起爆装置と、
   前記ロッドを位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべての前記ロッド又は選択された前記ロッドに取り付けられている安定化装置と、
   を備えていることを特徴とするロッドを備えたキネティック弾頭。
2. 前記安定化装置は、格納するために折り畳み可能とされることを特徴とする請求項１に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
3. 前記安定化装置は、展開時に伸展可能とされることを特徴とする請求項２に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
4. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられている抵抗フラップを含んでいることを特徴とする請求項３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
5. 前記抵抗フラップは、バネ鋼から成ることを特徴とする請求項４に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
6. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられているパラシュートを含んでいることを特徴とする請求項３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
7. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に接続されているフレア状の取付具を含んでいることを特徴とする請求項３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
8. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられているストリーマを含んでいることを特徴とする請求項３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
9. 前記ストリーマは、プラスチックから成ることを特徴とする請求項８に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
10. 前記ストリーマは、数フィートの長さを有していることを特徴とする請求項９に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
11. 前記ロッドは、細長い円筒状部材とされることを特徴とする請求項１に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
12. 前記ロッドは、タングステンから成ることを特徴とする請求項１に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
13. 自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭において、
    複数のロッドと、
    前記ロッドを展開させるための爆薬と、
    前記爆薬を起爆させるための起爆装置と、
    前記ロッドを位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべての前記ロッド又は選択された前記ロッドに取り付けられている安定化装置であって、格納するために折り畳み可能であり、展開時に伸展可能な前記安定化装置と、
    を備えていることを特徴とするロッドを備えたキネティック弾頭。
14. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられている抵抗フラップを含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
15. 前記抵抗フラップは、バネ鋼から成ることを特徴とする請求項１４に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
16. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられているパラシュートを含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
17. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に接続されているフレア状の取付具を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載とするロッドを備えたキネティック弾頭。
18. 前記安定化装置は、前記ロッドの遠位端又はその近傍に取り付けられているストリーマを含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
19. 前記ストリーマは、プラスチックから成ることを特徴とする請求項１８に記載のロッドを備えたキネティック弾頭。
20. 自己位置合せ機能を有する貫通体を含み、ロッドを備えたキネティック弾頭において、
    複数のロッドと、
    前記ロッドを展開させるための爆薬と、
    前記爆薬を起爆させるための起爆装置と、
    前記ロッドを位置合せすることによって最適な攻撃角度で目標を攻撃するために、すべての前記ロッド又は選択された前記ロッドに取り付けられているバネ鋼製抵抗フラップから成る安定化装置であって、格納するために折り畳み可能であり、展開時に伸展可能な前記安定化装置と、
    を備えていることを特徴とするロッドを備えたキネティック弾頭。

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