JP2018082313A - 周辺監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信ネットワークを介してデータを送受信する検出部の検出データを他の検出データに容易に同期させることが可能な周辺監視装置を提供する。【解決手段】周辺監視装置100は、通信ネットワークNTを介してデータを送受信する撮像装置1と、撮像装置1により検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作する点灯装置10と、通信ネットワークNTを介して時刻データを出力する時刻サーバ2と、撮像装置1により検出された点灯装置10の動作から得られる時刻データと時刻サーバ2から出力された時刻データとに基づき、撮像装置1に対する通信遅延時間を算出する遅延算出部31とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、周辺物体を検出可能な検出部を有する周辺監視装置に関する。
従来より、車両周辺を監視可能な一対の車載カメラによる、互いに同期した画像データを取得するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1記載の装置では、タイミングジェネレータが一対のカメラに対し同時にタイミング信号を送信し、一対のカメラはそのタイミング信号に同期して撮像処理を行う。
しかしながら、CAN等の通信ネットワークを介してデータを送受信する各種検出部(例えば車載カメラ)には、固有の通信遅延時間が存在する。このため、上記特許文献1記載の装置のように、タイミングジェネレータが一対のカメラに対し同時にタイミング信号を送信しても、各カメラが互いに同時に撮像処理を開始するとは限らず、検出データを精度よく同期させることが困難である。
本発明の一態様である周辺監視装置は、周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークを介してデータを送受信する検出部と、検出部により検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作するパターン動作部と、通信ネットワークを介して時刻データを出力する時刻出力部と、検出部により検出されたパターン動作部の動作から得られる時刻データと時刻出力部から出力された時刻データとに基づき、検出部に対する通信遅延時間を算出する遅延算出部と、を備える。
本発明によれば、通信ネットワークを介してデータを送受信する検出部の通信遅延時間を算出するようにしたので、検出データの時間ずれを較正することができ、検出データを精度よく同期させることができる。
以下、図1〜図8を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る周辺監視装置100の概略構成を示す図であり、周辺監視装置100を車両に適用した例を示す。
図1に示すように、車両には、撮像装置1と時刻サーバ2と処理装置3と計測装置4とが搭載され、これらはCAN(Controller Area Network)やEthernetなどの車載通信ネットワークNTを介して互いに通信可能に接続される。なお、時刻サーバ2と処理装置3とは、それぞれ車両に搭載された図示しないECU(電子制御ユニット)の一部を構成する。
撮像装置1は、CCDやCMOS等の撮像素子を有するカメラであり、カメラが出力した画像データに基づき車両周辺の障害物や人などを検出することができる。すなわち、撮像装置1は、車両の周辺物体を検出する検出部として機能する。図2は、カメラの車両への搭載例を示す図である。図2に示すように、車両には、車両前方領域AR1を撮影するフロントカメラ1aと、車両後方領域AR2を撮影するリアカメラ1bと、車両左方領域AR3を撮影する左サイドカメラ1cと、車両右方領域AR4を撮影する右サイドカメラ1dとが搭載される。これらカメラ1a〜1dの一部または全部が図1の撮像装置1を構成する。
時刻サーバ2は、例えば水晶振動子を内蔵して自らが時刻データを出力するものであり、マスタークロックとして機能する。この時刻データ(タイムスタンプ)は、通信ネットワークNTを介して撮像装置1に送信され、撮像装置1が取得した画像データに付加される。
計測装置4は、撮像装置1と同期させる必要のある装置であり、例えば撮像装置1とは別の撮像装置(カメラ)、ミリ波レーダー、レーザーレーダー(ライダー)、慣性計測装置(IMU)などにより構成される。計測装置4の計測データには、撮像装置1の画像データと同様に時刻サーバ2の時刻データが付加される。
処理装置3は、時刻データが付加された撮像装置1からの画像データおよび時刻データが付加された計測装置4からの計測データを、それぞれ通信ネットワークNTを介して受信する。処理装置3は、これら画像データと計測データとを同期させて、各種処理を実行する。例えば、受信した画像データと計測データとに基づき、車両の駆動、制動、操舵等の動作を制御する。
このような構成においては、第1時刻に、通信ネットワークNTを介して時刻サーバ2が撮像装置1に第1時刻の時刻データと撮像指令とを送信したとしても、撮像装置1は第1時刻より後の第2時刻に第1時刻の時刻データと撮像指令とを受信し、撮像装置1の撮像動作に遅延が生じる。すなわち、撮像装置1の画像データは第2時刻のものであり、撮像装置1が受信した第1時刻の時刻データに対し画像データに時間ずれ(第1時刻と第2時刻との間のずれ)が生じる。この時間ずれは、撮像装置1だけでなく計測装置4にも生じ、各装置1,4に生じた時間ずれは互いに同一であるとは限らない。
したがって、仮に処理装置3で、撮像装置1の画像データに付加された時間データと計測装置4の計測データに付加された時間データとを合わせるような処理を行ったとしても、画像データと計測データとを精度よく同期させることはできない。そこで、これらデータを精度よく同期可能とするため、本実施形態では、以下のように周辺監視装置100を構成する。
図1に示すように、本実施形態の周辺監視装置100は、その特徴的構成として、車両の外部に点灯装置10を有する。図3は、点灯装置10の概略構成を示す正面図である。図3に示すように、点灯装置10は、撮像装置1の視野角内に水平方向一列に配置された複数(図では12個)の光源11(例えばLED)を有する。各光源11は、所定時間(単位時間)Δt毎に所定パターンに従い点消灯して、所定周期Tで動作を繰り返し、これにより点灯装置10の全体的な点灯形態が変化する。
図3には、一例として、初期時刻t0と任意時刻tnにおける点灯装置10の点灯形態を示す。単位時間Δtは、通信ネットワークNTを介した撮像装置1の通信遅延時間よりも短い時間(例えば通信遅延時間の十分の1〜百分の1程度)に設定される。周期Tは、通信遅延時間よりも長い時間(通信遅延時間の百倍〜千倍程度)に設定される。なお、周期Tと単位時間Δtとは、光源11の個数と点消灯の周波数の設定に応じて適宜調整可能である。
このような点灯装置10は、例えば点灯を1、消灯を0とするとき、時刻変化を表すバイナリカウンタとして扱うことができる。単位時間Δt毎に変化する点灯装置10の各点灯形態に対応するそれぞれの画像と、各点灯形態に対応する時刻データ(図3の各時刻t0,・・・,tn,・・・)とは、予め処理装置3内のメモリに記憶される。
図1に示すように、点灯装置10は通信ケーブル12を介して時刻サーバ2に直接接続される。すなわち、時刻サーバ2は、各光源11に対し単にオンオフの電気信号を出力するだけであり、時刻サーバ2と点灯装置10とは、通信ネットワークNTを介さずに直接通信経路を介して接続される。このため、通信ケーブル12を介した通信には、通信ネットワークNTを介した通信のような遅延がほとんど生じない。換言すれば、時刻サーバ2と点灯装置10との間の通信では、通信ネットワークNTを介した通信に比べて無視できる程度の遅延しか生じない。なお、時刻サーバ2に点灯装置10が接続されるのは、撮像装置1等の較正作業時のみであり、図1は、車両の工場等で実施される較正作業時における装置構成を示す。
図4は、本発明の実施形態に係る周辺監視装置100の動作の一例を示すタイミングチャートである。車両のECUに接続された図示しないスイッチ等により、較正作業の開始が指令されると、図4に示すように、第1時刻t1で時刻サーバ2がオンして、通信ネットワークNTを介して撮像装置1に撮像指令および第1時刻t1の時刻データを出力するとともに、通信ケーブル12を介して点灯装置10に動作開始指令を出力する。これにより、第1時刻t1で点灯装置10がオンして作動を開始する。
通信ネットワークNTを介した撮像指令は、第2時刻t2で撮像装置1に到達し、撮像装置1は、撮像指令に応答して第2時刻t2で撮像動作を実行する。例えば撮像装置1は、シャッターを1回切って、第2時刻t2における点灯装置10の画像を取得する。この点灯装置10の画像データには、時刻サーバ2から送信された第1時刻t1の時刻データが付加される。
その後、第3時刻t3で、処理装置3は、通信ネットワークNTを介して撮像装置1から送信された画像データを受信する。図1に示すように、処理装置3は遅延算出部31と出力同期部32とを有する。遅延算出部31は、画像データを受信すると、例えばパターンマッチングの技法を用いて、その画像データの画像と予め記憶された点灯装置10の各点灯形態の画像とを比較し、点灯装置10を撮像した時刻(第2時刻t2)を特定する。次いで、遅延算出部31は、特定した第2時刻t2から、画像データに付加された第1時刻t1を減算し、撮像装置1の通信遅延時間Δtaを算出するとともに、これをメモリに記憶する。
計測装置4についても同様に較正作業を行い、遅延算出部31は、計測装置4の通信遅延時間Δtbを算出してメモリに記憶する。例えば撮像装置1が図2のフロントカメラ1aであり、計測装置4が左サイドカメラ1cであるとき、図2に示すように車両前方領域AR1内かつ車両左方領域AR3内に点灯装置10を配置すれば、撮像装置1および計測装置4の較正作業(通信遅延時間Δta,Δtbの取得)を同時に行うことができる。なお、撮像装置1および計測装置4の較正作業を別々に行うようにしてもよい。
以降、出力同期部32は、記憶された通信遅延時間Δtaを用いて撮像装置1から送信された画像データを較正するとともに、記憶された通信遅延時間Δtbを用いて計測装置4から送信された計測データを較正する。これにより画像データと計測データとを同期させる。すなわち、出力同期部32は、撮像装置1と計測装置4のそれぞれの通信遅延時間Δta,Δtbを求め、各データを通信遅延時間Δta,Δtbを用いて較正してから同期させる。このため、同期の精度が高く、同期後のデータに基づいて車両を適確に制御することができる。例えば撮像装置1と計測装置4とを、それぞれ同一の対象物を認識する一対のカメラとしてステレオカメラ装置を構成する場合、各カメラの画像を精度よく同期させることができ、対象物までの距離を正確に計測できる。
図5は、図1の変形例を示す図である。図5には、全球測位衛星システム(GNSS;Global Navigation Satellite System)を用いて時刻サーバ2と点灯装置10とが衛星から時刻データを取得する例が示される。したがって、図5では、時刻サーバ2と点灯装置10とを接続する通信ケーブル12が省略され、代わりに衛星からの電波を受信する受信装置2a,10aがそれぞれ設けられる。この例では、時刻サーバ2が所定の第1時刻に通信ネットワークNTを介して撮像装置1に撮像指令および時刻データを出力し、点灯装置10がそれと同時刻(第1時刻)に動作を開始するように構成する。この構成によれば、時刻サーバ2と点灯装置10との間に通信遅延が存在せず、時刻サーバ2から出力される時刻と点灯装置10の点消灯により表される時刻とが精度よく一致する。これにより撮像装置1の通信遅延時間Δtaを精度よく算出することができる。
本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)周辺監視装置100は、周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークNTを介してデータを送受信する撮像装置1と、撮像装置1により検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作する点灯装置10と、通信ネットワークNTを介して時刻データを出力する時刻サーバ2と、撮像装置1により検出された点灯装置10の動作から得られる時刻データ(第2時刻t2)と時刻サーバ2から出力された時刻データ(第1時刻t1)とに基づき、撮像装置1の通信遅延時間Δtaを算出する遅延算出部31と、を備える(図1,5)。このように撮像装置1の通信遅延時間Δtaを算出することにより、通信遅延時間Δtaを考慮して撮像装置1の画像データを較正することができる。このため、撮像装置1により得られた画像データと計測装置4により得られた計測データとを容易かつ精度よく同期させることができる。
(1)周辺監視装置100は、周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークNTを介してデータを送受信する撮像装置1と、撮像装置1により検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作する点灯装置10と、通信ネットワークNTを介して時刻データを出力する時刻サーバ2と、撮像装置1により検出された点灯装置10の動作から得られる時刻データ(第2時刻t2)と時刻サーバ2から出力された時刻データ(第1時刻t1)とに基づき、撮像装置1の通信遅延時間Δtaを算出する遅延算出部31と、を備える(図1,5)。このように撮像装置1の通信遅延時間Δtaを算出することにより、通信遅延時間Δtaを考慮して撮像装置1の画像データを較正することができる。このため、撮像装置1により得られた画像データと計測装置4により得られた計測データとを容易かつ精度よく同期させることができる。
(2)時刻サーバ2は、通信ネットワークNTを介して点灯装置10の動作開始と同期した時刻データを撮像装置1に送信する。これにより、第2時刻t2における撮像装置1の画像データに第1時刻t1の時刻データを付加することができ、遅延算出部31は、撮像装置1から送信されたデータに基づき通信遅延時間Δtaを容易に算出することができる。
(3)周辺監視装置100は、車両の周辺物体を検出する撮像装置1および計測装置4と、撮像装置1の画像データと計測装置4の計測データとを互いに同期させる出力同期部32とをさらに備える(図1,5)。これにより画像データと計測データとを精度よく同期させ、データの同期を前提とした車両の制御を良好に行うことができる。
(4)遅延算出部31は、撮像装置1および計測装置4の通信遅延時間Δta,Δtbをそれぞれ算出し、出力同期部32は、遅延算出部31により算出されたそれぞれの通信遅延時間Δta,Δtbに基づいて、撮像装置1および計測装置4の検出データ(画像データ、計測データ)をそれぞれ較正する。このように周辺監視装置100が車両周辺を検出する複数の装置1,4を有する場合に、各装置1,4に対する通信遅延時間Δta,Δtbによりそれぞれの検出データを較正することで、各装置1,4の検出データを容易に同期させることができるとともに、同期の精度も高めることができる。
(5)点灯装置10は、所定パターンで点消灯する複数の光源11を有する(図3)。これにより点灯装置10をバイナリカウンタとして用いることができ、例えば数百ms等の短い通信遅延時間を容易に計測可能となる。
なお、上述したように、本実施形態の点灯装置10は、水平方向一列に配置された複数の光源11を有する。したがって、撮像装置1には、グローバルシャッターだけでなくローリングシャッターも用いることができる。すなわち、撮像素子(例えばCMOSセンサ)の上部から下部にかけて横方向のライン毎に順番に露光する場合であっても、複数の光源11の撮像タイミングにずれがなく、点灯装置10の点灯形態に応じた時刻を撮像装置1により正確に検出することができる。
但し、ローリングシャッターを用いた場合には、光源11を示すカメラ画像に上下方向で明暗の差が生じるおそれがある。図6は、そのようなカメラ画像IMの一例を示す図である。図6に示す例では、ラインI、ラインII、およびラインIIIで露光タイミングの時間差が生じ、この時間差内に光源11が点消灯する。したがって、光源11の画像IM1〜IM3のうち、例えば画像IM1,IM2は明部L1と暗部L2の両方を含む。特に、画像IM2においては、上下の明部L1の間に暗部L2が存在する。
この場合、光源(LED)11に白色光を用いると、LEDの光はBGRの全カラーフィルターを透過するため、カラーフィルターを透過する光の量が多くなり、カメラ画像IMの上下の明暗の差がぼやける。その結果、処理装置3が、例えば図6の画像IM2(ラインII)の中央部分を誤って明部L1と認識し、画像データから正確な時刻を認識できないおそれがある。この点を考慮すると、光源11には赤または青の単色を発光するLEDを用いることが好ましい。これにより、カラーフィルターを透過する光の量が低減し、カメラ画像IMの上下の明暗の差が明瞭になる。その結果、処理装置3は画像データから正確な時刻を認識することができる。
なお、上記実施形態では、遅延算出部31が通信ネットワークNTを介したデータの通信遅延時間Δta,Δtb(絶対的な通信遅延時間)を算出し、出力同期部32がこの通信遅延時間Δta,Δtbを用いて複数の装置1,4のデータを同期するようにした。しかしながら、絶対的な通信遅延時間を算出するのではなく、相対的な通信遅延時間を算出して、複数の装置(例えば同一の対象物を撮像する複数の撮像装置)のデータを同期させるようにしてもよい。
図7は、その場合の周辺監視装置101の一例を概略的に示す図である。なお、図7は図1の変形例であり、図1と同一の箇所には同一の符号を付す。図7に示すように、周辺監視装置101は、周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークNTを介してデータを送受信する一対の撮像装置1,5と、一対の撮像装置1,5によりそれぞれ検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作する点灯装置10と、一方の撮像装置1により検出された点灯装置10の動作から得られる第1時刻データと、他方の撮像装置5により検出された点灯装置10の動作から得られる第2時刻データとに基づき、一方の撮像装置1に対する他方の撮像装置5の通信遅延時間を算出する処理装置3(遅延算出部31)と、を備える。なお、図1と比較すると、図7では、計測装置4が撮像装置5に置換される。また、図7の時刻サーバ2は、点灯装置10に動作開始指令を送信し、かつ、各撮像装置1,5に同時に撮像指令を送信するだけであり、図1とは異なって撮像装置1,5に時刻データを出力しない。したがって、時刻サーバ2を省略し、時刻サーバ2以外により、点灯装置10の動作開始指令と撮像装置1,5の撮像指令を送信するようにしてもよい。
図8は、撮像装置1,5によりそれぞれ取得されたカメラ画像IMa,IMbの一例を示す図である。このカメラ画像IMa,IMbは、時刻サーバ2から送信された撮像指令に応答して撮像装置1,5が撮像動作を行うことにより得られる。撮像装置1の通信遅延時間Δtaと撮像装置5の通信遅延時間Δtbとが等しければ、撮像装置1,5は互いに同一時刻で点灯装置10を撮像する。このため、カメラ画像IMa,IMbは互いに等しい。
一方、通信遅延時間Δta,Δtbが互いに異なり、撮像装置1,5の間に相対的な通信遅延時間が存在する場合には、例えば図8に示すように、カメラ画像IMa,IMbの形態は互いに異なる。遅延算出部31は、各々のカメラ画像IMa,IMbに対応する点灯装置10によって得られる時刻を特定するとともに、両時刻の差を算出し、これにより相対的な通信遅延時間を算出する。出力同期部32は、算出された通信遅延時間を用いて撮像装置1,5の画像データを同期させ、これに基づいて車両を制御する。
なお、上記実施形態では、周辺物体を検出する検出部として撮像装置1を用いたが、検出部の構成はこれに限らず、例えばミリ波レーダー等、周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークを介してデータを送受信するのであれば、いかなるものでもよい。上記実施形態では、水平方向一列に複数の光源11を配置して点灯装置10を構成したが、光源を水平方向だけでなく上下方向に配置してもよく、点灯装置の構成は上述したものに限らない。
検出部により検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作するのであれば、パターン動作部を点灯装置10以外により構成してもよい。例えば、ミリ波レーダーやレーザーレーダー等により検出部を構成する場合、レーダーに対向して移動可能(回転可能)に配置されたターゲットと、レーダーからターゲットまでのレーダーの照射経路を開放および遮断するチョッパーとの組み合わせによりパターン動作部を構成し、レーダーの受信強度が時間経過に伴い所定パターンで変化するようターゲットとチョッパーとを動作させるようにしてもよい。すなわちパターン動作部の所定パターンには、光源の点消灯のパターンだけでなく、ターゲットの回転、チョッパーの開閉等、種々のパターンを採用することができる。
上記実施形態では、時刻サーバ2が、通信ネットワークNTを介して点灯装置10の動作開始と同期した第1時刻t1の時刻データを撮像装置1に送信するようにしたが、必ずしも同期する必要はなく、また、時刻データを撮像装置1に送信する必要も無い。すなわち、通信ネットワークNTを介して時刻サーバ2から時刻データを出力し、点灯装置10の所定パターンと比較可能であれば、時刻出力部の構成は上述したものに限らない。
上記実施形態では、撮像装置1の画像データにより検出された点灯装置10の第2時刻t2を表す時刻データと、点灯装置10の動作開始と同期して時刻サーバ2から送信された第1時刻t1の時刻データとに基づき、遅延算出部31が撮像装置1に対する通信遅延時間Δta(第1時刻t1と第2時刻t2の差)を算出するようにしたが、遅延算出部の構成はこれに限らない。検出部により検出されたパターン動作部の動作から得られる時刻データと時刻出力部から出力された時刻データとに基づき、検出部の通信遅延時間を算出するのであれば、遅延算出部の構成はいかなるものでもよい。
上記実施形態では、撮像装置1と計測装置4とを通信ネットワークNTを介して接続し、出力同期部32でこれらの検出データを同期させるようにしたが、通信ネットワークを介してより多くの検出部を接続するとともに、より多くの検出部のデータを同期させるようにしてもよい。上記実施形態では、遅延算出部31により算出された遅延時間Δta,Δtbに基づいて撮像装置1および計測装置4の検出データをそれぞれ較正するようにしたが、出力同期部の構成はこれに限らない。
上記実施形態(図7)では、通信ネットワークNTを介して一対の撮像装置1,5を接続するとともに、これらの検出データを同期させるようにした。すなわち、周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークを介してデータを送受信する第1検出部および第2検出部として撮像装置1,5を用いたが、第1検出部および第2検出部は撮像装置以外であってもよい。
上記実施形態では、周辺監視装置100,101を車両に適用するようにしたが、本発明の周辺監視装置は、例えばロボット等、車両以外にも適用することができる。
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
1 撮像装置、2 時刻サーバ、3 処理装置、4 計測装置、5 撮像装置、10 点灯装置、11 光源、31 遅延算出部、32 出力同期部、100,101 周辺監視装置、NT 通信ネットワーク
Claims (7)
- 周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークを介してデータを送受信する検出部と、
前記検出部により検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作するパターン動作部と、
前記通信ネットワークを介して時刻データを出力する時刻出力部と、
前記検出部により検出された前記パターン動作部の動作から得られる時刻データと前記時刻出力部から出力された時刻データとに基づき、前記検出部の通信遅延時間を算出する遅延算出部と、を備えることを特徴とする周辺監視装置。 - 請求項1に記載の周辺監視装置において、
前記時刻出力部は、前記通信ネットワークを介して前記パターン動作部の動作開始と同期した時刻データを前記検出部に送信することを特徴とする周辺監視装置。 - 請求項1または2に記載の周辺監視装置において、
複数の前記検出部と、
前記複数の検出部の検出データを互いに同期させる出力同期部と、をさらに備えることを特徴とする周辺監視装置。 - 請求項3に記載の周辺監視装置において、
前記遅延算出部は、前記複数の検出部の通信遅延時間をそれぞれ算出し、
前記出力同期部は、前記遅延算出部により算出されたそれぞれの遅延時間に基づいて、前記複数の検出部の検出データをそれぞれ較正することを特徴とする周辺監視装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の周辺監視装置において、
前記パターン動作部は、所定パターンで点消灯する複数の光源を有する点灯装置であることを特徴とする周辺監視装置。 - 請求項5に記載の周辺監視装置において、
前記点灯装置は、赤または青の単色光を発光することを特徴とする周辺監視装置。 - 周辺物体を検出するとともに、通信ネットワークを介してデータを送受信する第1検出部および第2検出部と、
前記第1検出部および前記第2検出部によりそれぞれ検出可能な態様で時刻変化に応じた所定パターンで動作するパターン動作部と、
前記第1検出部により検出された前記パターン動作部の動作から得られる第1時刻データと、前記第2検出部により検出された前記パターン動作部の動作から得られる第2時刻データとに基づき、前記第1検出部に対する前記第2検出部の通信遅延時間を算出する遅延算出部と、を備えることを特徴とする周辺監視装置。
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