JP2009054940A - Pressure resistant explosion-proof case for information terminal, and method of forming window thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学プラントなど爆発性の雰囲気が形成される可能性のある環境で用いられる情報端末のケースに関し、特に、光を透過させるための窓の構造、また窓の形成方法に関する。 The present invention relates to a case of an information terminal used in an environment where an explosive atmosphere may be formed such as a chemical plant, and more particularly to a structure of a window for transmitting light and a method of forming the window.
工場や、化学プラントなど、爆発性の雰囲気が形成される可能性のある環境で用いられる機器は、電気機械器具防爆構造規格に沿った構造を採ることが要求される。防爆構造規格には、耐圧防爆、本質安全防爆などがあり、それぞれに技術的な要求事項が定められている。工場等で用いられる設置型の電気機械器具、例えば電気モータと一体となったポンプなどは、携帯性を考慮する必要がないので、重量等が増加する耐圧防爆構造を採用することができる。 Equipment used in an environment where an explosive atmosphere may be formed, such as a factory or a chemical plant, is required to adopt a structure that conforms to the electrical machinery / equipment explosion-proof structure standard. Explosion-proof structural standards include flameproof explosion-proof and intrinsically safe explosion-proof, and technical requirements are stipulated for each. An installation type electric machine apparatus used in a factory or the like, for example, a pump integrated with an electric motor does not need to be considered for portability, and thus can adopt a pressure-proof explosion-proof structure that increases weight and the like.
設置型の機器と無線通信により情報の授受を行うシステムが実用化されている。例えば、下記特許文献1には、モータの軸受の摩耗を監視するシステムにおいて、摩耗を検出するセンサの調整や、検出された摩耗の程度などの情報の授受を、赤外線を用いた無線通信により行う技術が開示されている。この文献においては、設置された機器との間で情報の授受を行う機器として、パーソナルコンピュータが例示されている。コンピュータを防爆構造とすることは難しく、前記のポンプ等の機器が防爆構造規格が要求される設置場所に設置されている場合、コンピュータを設置場所に直接持ち込むことは困難であった。また、PDA(Personal Digital Assistance)など、携帯型の情報端末を用いて情報の授受を行うことが、例えば下記特許文献2に記載されている。 A system for exchanging information with a stationary device by wireless communication has been put into practical use. For example, in Patent Document 1 below, in a system for monitoring the wear of a motor bearing, adjustment of a sensor for detecting wear and transmission / reception of information such as the detected degree of wear are performed by wireless communication using infrared rays. Technology is disclosed. In this document, a personal computer is exemplified as a device that exchanges information with an installed device. It is difficult to make the computer an explosion-proof structure, and when the equipment such as the pump is installed in an installation place where an explosion-proof structure standard is required, it is difficult to bring the computer directly into the installation place. In addition, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-259542 describes that information is exchanged using a portable information terminal such as a PDA (Personal Digital Assistance).
前述のような情報端末を爆発性の雰囲気下で用いる場合、その機器が爆発の引き金とならない構造である本質安全防爆構造を採ることが望まれる。しかし、本質安全防爆構造の場合、機器を流れる電流値に制限があるために、小規模の機器、または回路構成を詳細に検討した機器でなければならなかった。例えば、9Vの乾電池で駆動される一般的な赤外線リモコンを、本質安全防爆構造とすることは困難であった。 When the information terminal as described above is used in an explosive atmosphere, it is desired to adopt an intrinsically safe explosion-proof structure in which the device does not trigger an explosion. However, in the case of the intrinsically safe explosion-proof structure, since the current value flowing through the device is limited, it has to be a small device or a device in which the circuit configuration is examined in detail. For example, it has been difficult for a general infrared remote controller driven by a 9V dry battery to have an intrinsically safe explosion-proof structure.
本発明は、耐圧防爆構造を有する情報端末を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an information terminal having a pressure-proof explosion-proof structure.
赤外線通信など光通信を利用して情報の送受を行う情報端末のケースを耐圧防爆構造とすることで、この情報端末を爆発性雰囲気下で用いることができるようにする。光通信を行うために、ケースには窓が設けられる。窓は、通信に用いられる光が透過する材料の窓部材を、内部に空間を形成するケース部材に固定して形成される。ケース部材は、ケース部材の内外を貫通し、大径部と小径部を含む段付きの貫通孔を有する。窓部材は、この貫通孔の大径部内に配置され、大径部と小径部の境界である肩面に当接して、固定される。大径部と小径部の境界である肩面には、窓部材の肩面に当接する面に少なくとも一部が対向する環状溝が設けられている。この環状溝内には樹脂材料が充填されている。また、貫通孔の大径部と窓部材の間隙にも樹脂材料が充填されている。これらの樹脂材料により窓部材がケース部材に固定される。この窓を固定する方法は、情報端末の動作状況を確認するためにケース内部に設けられたLED(発光ダイオード)等の表示器を見るために設けられた窓にも適用することができる。 By making the case of an information terminal that transmits and receives information using optical communication such as infrared communication have a pressure-proof explosion-proof structure, the information terminal can be used in an explosive atmosphere. In order to perform optical communication, the case is provided with a window. The window is formed by fixing a window member made of a material that transmits light used for communication to a case member that forms a space therein. The case member has a stepped through hole that penetrates the inside and outside of the case member and includes a large diameter portion and a small diameter portion. The window member is disposed in the large-diameter portion of the through hole, and is fixed in contact with a shoulder surface that is a boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion. On the shoulder surface that is the boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion, an annular groove that is at least partially opposed to the surface that contacts the shoulder surface of the window member is provided. The annular groove is filled with a resin material. Further, a resin material is also filled in the gap between the large diameter portion of the through hole and the window member. The window member is fixed to the case member by these resin materials. This method of fixing the window can also be applied to a window provided for viewing a display device such as an LED (light emitting diode) provided in the case in order to check the operation status of the information terminal.
貫通孔の大径部と窓部材の間隙と、環状溝とが連通するようにでき、この場合、前記間隙と環状溝に充填される樹脂材料が一体化される。 The large-diameter portion of the through hole and the gap between the window member and the annular groove can communicate with each other. In this case, the resin material filled in the gap and the annular groove is integrated.
上記の情報端末のケースの窓は、次のように形成することができる。すなわち、ケース部材に大径部と小径部を含む段付きの貫通孔を形成し、貫通孔の大径部と小径部の境界である肩面に環状溝を形成し、環状溝に樹脂材料を注入し、さらに半固化状態とし、窓部材を前記貫通孔の肩面に載置し、窓部材と貫通孔の隙間に樹脂材料を充填する。環状溝を形成する際には、窓部材が肩面に載置されたときに環状溝に注入された樹脂が窓部材と接触するように環状溝が形成される。 The window of the above information terminal case can be formed as follows. That is, a stepped through hole including a large diameter portion and a small diameter portion is formed in the case member, an annular groove is formed on a shoulder surface that is a boundary between the large diameter portion and the small diameter portion of the through hole, and a resin material is formed in the annular groove. The window member is placed on the shoulder surface of the through hole, and the gap between the window member and the through hole is filled with a resin material. When forming the annular groove, the annular groove is formed so that the resin injected into the annular groove comes into contact with the window member when the window member is placed on the shoulder surface.
また、環状溝を形成する際には、窓部材が前記肩面に載置されたときに、窓部材と貫通孔の隙間と、環状溝とが連通するように環状溝が形成されてもよい。 Further, when forming the annular groove, the annular groove may be formed such that when the window member is placed on the shoulder surface, the gap between the window member and the through hole and the annular groove communicate with each other. .
また、窓部材を貫通孔の肩面に載置する前に、あらかじめ窓部材の、貫通孔大径部内周面に対向する面に樹脂材料を塗布しておいてもよい。 In addition, before the window member is placed on the shoulder surface of the through hole, a resin material may be applied to the surface of the window member facing the inner peripheral surface of the through hole large diameter portion in advance.
また、窓部材と貫通孔の間隙に樹脂材料を注入する際には、窓部材に対し肩面に向けて押圧力を作用させるようにしてもよい。 Further, when the resin material is injected into the gap between the window member and the through hole, a pressing force may be applied to the window member toward the shoulder surface.
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。化学プラントなどで使用される機器として、例えばキャンドモータポンプがある。図1は、そのキャンドモータポンプの概略構成を示す斜視図である。キャンドモータポンプ10は、遠心ポンプ12と電気モータ14が一体に構成されている。電気モータ14の、遠心ポンプが設けられた側と反対側の端部には、電気モータ14内のコイルと、外部からの電力線を接続するための端子が収容される端子箱16が設けられている。端子箱16の上部には、電気モータ14の状態を監視するモータ監視装置18が配置されている。モータ監視装置18は、例えば、電気モータ14のシャフトを支持する軸受の摩耗状況を監視することができる。モータ監視装置18の頭頂部には表示部20が設けられ、軸受摩耗状況などの監視対象項目の状況が表示される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As a device used in a chemical plant, for example, there is a canned motor pump. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the canned motor pump. In the canned
また、モータ監視装置18内には、所定の監視対象項目についての情報を一定期間格納する格納部が備えられ、さらに、この格納された情報を外部に送出するための光通信装置も備えられている。光通信装置は、例えば赤外線通信装置である。
Further, the
このモータ監視装置18に格納された情報を読み出し、この情報を別の場所に搬送するために、可搬型の情報端末22が用いられる。情報端末22は、モータ監視装置18の光通信装置と情報の送受を行うための光通信装置を有し、またモータ監視装置18より読み出した情報や、モータ監視装置18に送るための情報を格納する格納部を有している。モータ監視装置18から読み出され情報端末22に格納された情報は、情報端末22をモータ設置場所から離れた場所に移動させることで搬送され、そこで別のコンピュータなどの情報処理機器に転送される。これにより、キャンドモータポンプ10を運転状況を別の場所で解析することが可能となる。
A
監視対象の機器、この場合はキャンドモータポンプ10が設置されている場所が、爆発性の雰囲気が形成される可能性のある環境である場合、情報端末22を耐圧防爆構造とすることにより、キャンドモータポンプ10の運転状況の監視および解析が容易に行えるようになる。
When the device to be monitored, in this case, the place where the canned
図2は、情報端末22の断面図である。情報端末22は、内部に回路基板等を収容する空間が形成される耐圧防爆構造を有するケース24を有する。ケース24は、一端が開放した略円筒状の第1ケース部材26と、第1ケース部材の開放端を塞ぐように配置される第2ケース部材28と、第2ケース部材を第1ケース部材に締め込むための締め込み用リング30を有している。これら第1、第2ケース部材26,28と締め込み用リング30は、アルミニウム合金、例えばA2017にて形成される。アルミニウム合金で形成することにより、情報端末22を万一落下させた際に、他金属との衝撃による火花の発生が抑えられる。また、A2017を採用することにより、切削時の切りくずによる本体の損傷を防止することができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
第1ケース部材26は、略円板状の端面部32と略円筒状の円筒部34を含む。第2ケース部材28は、第1ケース部材26の開放端を塞ぐ略円板状の端面部36と、第1ケース部材の円筒部34の内側に入り込むようにして嵌合する円筒部38を有する。端面部36は、円筒部38の外周より外に張り出したフランジ部40を有し、このフランジ部が第1ケース部材の円筒部34の端面に当接する、第2ケース部材の円筒部38の根本の外周部分には、Oリング42が収まる溝が形成されている。二つの円筒部34,38が作る隙間、いわゆるスキの長さや幅は、防爆構造規格により定められている。第1ケース部材の円筒部34の端面には、位置決めピン44が打ち込まれており、第2ケース部材のフランジ部40には、このピンを受け入れる位置決め溝46が形成されている。位置決めピン44と位置決め溝46の係合により、後述する、光通信に係る発光素子、受光素子と、第2ケース部材28に設けられた窓の位置との位置合わせが行われる。
The
締め込み用リング30は、円筒形状の円筒部48の一端に、円筒の内側に突出した内側フランジ部50を有する。円筒部48の内周には雌ねじ52が形成され、第1ケース部材の円筒部34の外周に形成された雄ねじ54とねじ結合する。これらのねじは、メートルねじであり、その寸法は、防爆構造規格を満たす強度となっている。内側フランジ部50は、第2ケース素部材のフランジ部40に係合し、締め込み用リング30を、ねじ込むことにより、第2ケース部材28が第1ケース部材26に向けて押し込まれる。このとき、位置決めピン44と位置決め溝46の係合して、回り止めとして機能し、第2ケース部材28は第1ケース部材26に対して回らないようにしている。さらに、締め込み用リング30の円筒部34には、回り止めねじ56が設けられ、このねじを締め込むことにより、その先端が、第1ケース部材26に当接し、第1ケース部材26と締め込み用リング30のねじ結合のゆるみを防止する。締め込み用リング30の内側フランジ部50端面、図中下側の面より、第2ケース部材の端面部36の外側の面は窪んでおり、この凹凸の形状が、モータ監視装置18の表示部20の凸形状と係合して、外部からの光の進入を阻止する。
The tightening
ケース24の内部空間には、光通信に係る回路部品等が実装された光通信基板58、情報の送受を司る中央処理装置、情報を格納するメモリ等が実装されたCPU基板60が配置される。これらの基板58,60は、第1ケース部材の端面部32に立設された固定柱62に固定されている。光通信基板58の第2ケース部材28側の面には、光通信に係る受光素子64、発光素子66が配置されている。また、CPU基板60の第1ケース部材の端面部36側の面には、当該情報端末の動作状態を、点灯状態によって示すLED68が配置されている。
In the internal space of the
第2ケース部材の端面部36の、受光素子64と発光素子66に対向する位置には、通信用窓70が形成されている。この窓は、通信用の光線、例えば赤外線通信においては赤外線に対して透過性を有し、ケース内外の、光通信による情報の送受を可能としている。また、第1ケース部材の端面部32の、LED68に対向する位置にも、この通信端末22の動作状況を確認するための確認用窓72が形成されている。これらの通信用窓70および確認用窓72の構造は、同一の構造を有しており、以降の説明においては、通信用窓70についてのみ言及し、確認用窓72については説明を省略する。
A
第2ケース部材の端面部36の通信用窓70を設ける位置には、直径の大きい大径部74と直径の小さい小径部75を有する段付き貫通孔76が形成されている。大径部74と小径部75の境界である肩面78、つまり段付き貫通孔76の軸線に交わる面(この実施形態では直交面)内に形成された面に、窓部材80が載置される。第2ケース部材28と窓部材80の間に樹脂材料82が充填され、これにより窓部材80が第2ケース部材28に固定される。さらに、窓部材80は、ガスケット83を介して、ビス84により第2ケース部材に固定される押さえ板86により、支持されている。図示するように、この実施形態では、段付き貫通孔76の大径部74がケース24の内側に、小径部75が外側に位置している。窓部材80は、対象となる光が透過することができる材料で構成される。この情報端末22では、一般的なガラスが用いられている。また、赤外線は直進性が高いため、通信に赤外線を用いる場合には赤外線が散乱し、通信可能な範囲が拡がるように、すりガラス等を用いることもできる。
A stepped through
前述の肩面78には、Oリング88が収められる、小径部75を囲む環状のOリング用溝90が設けられている。さらに、Oリング用溝90の外側に小径部75を囲む環状の溝92が設けられている。この溝92には、窓部材80を固定する樹脂材料が充填されており、この溝92を以降、樹脂用溝92と記す。樹脂用溝92は、窓部材80の肩面に当接する面の一部に対向し、溝に充填された樹脂は、窓部材80の、この面と接触している。この部分により、窓部材80に接触する樹脂材料の面積が増加し、固定力が増加する。また、段付き貫通孔76の軸線方向の力が作用するとき、溝内の樹脂材料には、引張りまたは圧縮応力が作用し、窓部材80の外周面と大径部74内周面の間隙の樹脂材料に働く剪断応力のみで力を受ける場合に比べ、窓部材80を強固に固定することができる。また、この実施形態では、樹脂用溝92の外径は、大径部74の径と一致している。これにより窓部材80が肩面に載置された状態でも、窓部材の外周面と大径部内周面の隙間と、樹脂用溝が連通し、これらの部分を満たす樹脂材料が一体化している。
The
図3は、窓70の形成にかかる工程を示す図である。図3(a)は、段付き貫通孔76及びその肩面78のOリング用溝90、樹脂用溝92を形成する工程を示している。これは、一般的な切削加工で行われる。肩面78に溝90,92が形成されると、Oリング用溝90にはOリング88が収容され、樹脂用溝92には樹脂材料が注入される(図3(b))。この樹脂材料は、液体状の2剤を混合して硬化させる難燃性シリコーン等を使用することができる。樹脂用溝92に注入される樹脂材料は、溝をちょうど埋めるか、またはこれより若干多い量が注入される。この状態を維持し、樹脂用溝92に注入された樹脂材料94を、若干流動性が残った半固化状態とする。
FIG. 3 is a diagram illustrating a process for forming the
一方で、窓部材80の側面、すなわち窓部材80が段付き貫通孔76に収められたとき、大径部74に対向する面に、樹脂用溝92に注入された樹脂材料と同じ樹脂材料を塗布する(図3(c))。塗布された樹脂材料96は、厚さを強調して図示しており、実際には、図示されるより遙かに薄く塗布される。塗布された樹脂材料96は、後述する、窓部材80と段付き貫通孔の隙間に樹脂材料を注入する工程において、注入した樹脂材料が、窓部材80に密着するように濡れ性を改善する。なお、窓部材80と樹脂材料の濡れ性が良い組み合わせの場合は、この工程は省略することができる。
On the other hand, the same resin material as the resin material injected into the
図3(d)に示されるように、側面に樹脂材料が塗布された窓部材80を段付き貫通孔の大径部74に挿入し、肩面78上に載置する。このとき、半固化した樹脂材料94と、窓部材80の下側の面が密着する。この密着した部分は、とぎれなく環状に形成されることが望ましい。樹脂材料94は、流動性が残っており、余分は、窓部材80と第2ケース部材28の隙間に押し出される。窓部材80が、肩面78に密着するように、肩面78に向けて押圧力を作用させてもよい。簡単には、窓部材80におもり98を載せることにより押圧力を発生させることができる。クランプ等の手段を用いてもよい。窓部材80の自重で十分であれば、これらの付加的な押圧力は不要である。窓部材80が肩面78に載置され、押圧力が作用する状態で、窓部材80と第2ケース部材28の隙間に樹脂材料が注入される(矢印A)。注入された樹脂材料は、樹脂用溝92内の半固化状態の樹脂材料94によりせき止められ、肩面78と窓部材80の隙間に進入し、小径部75に漏れ出すことが阻止される。また、前述したように、窓部材80の側面にあらかじめ樹脂材料を塗布してあるので、側面に気泡が残留することが防止され、密着性が良好となる。
As shown in FIG. 3D, the
樹脂材料を、窓部材80と第2ケース部材28の隙間に満たし、所定時間維持し、樹脂材料を硬化させる。後から注入した樹脂材料は、先に半固化した樹脂材料94および窓部材80のそくめんにと付された樹脂材料96と一体化して硬化し、窓部材80を第2ケース部材28に固定する樹脂材料82となる。
The resin material is filled in the gap between the
樹脂材料としては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のDOW CORNING(登録商標) SE 1816 CV KITを使用することができる。これの場合、半固化状態とするための時間は約10〜20分、完全に硬化する時間は、1日程度である。 As the resin material, for example, DOW CORNING (registered trademark) SE 1816 CV KIT manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. can be used. In this case, the time for the semi-solidified state is about 10 to 20 minutes, and the time for complete curing is about one day.
18 モータ監視装置、22 情報端末、24 ケース、26 第1ケース部材、28 第2ケース部材、30 締め込み用リング、70 通信用窓、72 確認用窓、74 大径部、75 小径部、76 段付き貫通孔、78 肩面、80 窓部材、82 樹脂材料、92 樹脂用溝、98 おもり。 18 motor monitoring device, 22 information terminal, 24 case, 26 first case member, 28 second case member, 30 tightening ring, 70 communication window, 72 confirmation window, 74 large diameter portion, 75 small diameter portion, 76 Stepped through hole, 78 shoulder surface, 80 window member, 82 resin material, 92 resin groove, 98 weight.
Claims (8)
耐圧防爆ケースのケース部材に大径部と小径部を含む段付きの貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の大径部と小径部の境界である肩面に環状溝を形成する工程と、
環状溝に樹脂材料を注入し、さらに半固化状態とする工程と、
前記環状溝に注入した樹脂材料が半固化した後、対象となる光が透過する材料からなる窓部材を前記貫通孔の肩面に載置する工程と、
前記窓部材と前記貫通孔の隙間に樹脂材料を充填する工程と、
を含み、
前記環状溝を形成する工程においては、前記窓部材が前記肩面に載置されたときに環状溝に注入された樹脂が当該窓部材と接触するよう、環状溝が形成される、
情報端末用耐圧防爆ケースの窓形成方法。 In a pressure-proof explosion-proof case of an information terminal that transmits and receives information by optical communication, a method of forming a window that transmits light,
Forming a stepped through hole including a large-diameter portion and a small-diameter portion in a case member of the explosion-proof case; and
Forming an annular groove on a shoulder surface that is a boundary between a large diameter portion and a small diameter portion of the through hole;
Injecting a resin material into the annular groove, and further making it a semi-solidified state,
After the resin material injected into the annular groove is semi-solidified, a step of placing a window member made of a material through which the target light is transmitted on the shoulder surface of the through hole;
Filling a gap between the window member and the through hole with a resin material;
Including
In the step of forming the annular groove, the annular groove is formed so that the resin injected into the annular groove comes into contact with the window member when the window member is placed on the shoulder surface.
Window forming method for explosion-proof case for information terminal.
前記環状溝を形成する工程においては、前記窓部材が前記肩面に載置されたときに、窓部材と貫通孔の隙間と、環状溝とが連通するよう、当該環状溝が形成される、
方法。 It is a window formation method of the explosion-proof case for information terminals according to claim 1,
In the step of forming the annular groove, when the window member is placed on the shoulder surface, the annular groove is formed so that the gap between the window member and the through hole communicates with the annular groove.
Method.
前記窓部材を前記貫通孔の肩面に載置する工程の前に、当該窓部材の、貫通孔大径部内周面に対向する面に樹脂材料を塗布する工程を含む、
方法。 A method of forming a window for an explosion-proof case for an information terminal according to claim 1 or 2,
Before the step of placing the window member on the shoulder surface of the through-hole, including a step of applying a resin material to the surface of the window member facing the inner peripheral surface of the through-hole large-diameter portion,
Method.
前記窓部材と貫通孔の隙間に樹脂材料を充填する工程においては、前記窓部材に対し、前記肩面に向けて押圧力を作用させる、
方法。 It is the window formation method of the explosion-proof case for information terminals of any one of Claims 1-3,
In the step of filling the resin material in the gap between the window member and the through hole, a pressing force is applied to the window member toward the shoulder surface.
Method.
内部に空間を形成するケース部材であって、ケース部材の内外を貫通し、大径部と小径部を含む段付きの貫通孔を有するケース部材と、
前記貫通孔の大径部内に配置され、大径部と小径部の境界である肩面に当接する、通信用の光線が透過する窓部材と、
を含み、
前記貫通孔の肩面は、前記窓部材の肩面に当接する面に少なくとも一部が対向する環状溝を有し、
前記貫通孔の大径部と前記窓部材の間隙、および前記環状溝内には、窓部材を保持するための樹脂材料が充填されている、
情報端末用耐圧防爆ケース。 An information terminal that transmits and receives information by optical communication, is a flameproof explosion-proof case having a window that transmits light,
A case member that forms a space inside, a case member that penetrates the inside and outside of the case member and has a stepped through hole including a large diameter portion and a small diameter portion,
A window member that is disposed within the large-diameter portion of the through-hole and contacts a shoulder surface that is a boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion, and transmits a communication light beam;
Including
The shoulder surface of the through hole has an annular groove that at least partially faces a surface that contacts the shoulder surface of the window member;
The gap between the large diameter portion of the through hole and the window member, and the annular groove are filled with a resin material for holding the window member.
Explosion-proof case for information terminals.
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