JP4190015B2 - コネクタ - Google Patents

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

本発明は、接続対象物同士を接続する電気コネクタに関する。
従来のデジタル信号の伝送形態としては、不平衡型(シングルエンド)と平衡型(ディファレンシャル型)がある。
不平衡型(シングルエンド)信号伝送では、デジタル信号のHighとLowとの区別をグランド線と信号線(1本)の電位差で判別する形態である。平衡型(ディファレンシャル)信号伝送では、2本の信号線(+,−)の電位差でデジタル信号のデジタル信号のHighとLowとを区別する。後者の場合、2本の信号線の信号で信号電圧は互いに大きさが等しく、かつ位相が180°異なる。
また、TMDS(transition minimized differential)においては、2本の信号線と1本のグランド線とによりデータ伝送が行なわれる。
平衡型(ディファレンシャル)信号伝送においては、+信号コンタクトとグランドコンタクト、−信号コンタクトとグランドコンタクトを均等にしてインピーダンスマッチングを図る必要がある。
平衡型(ディファレンシャル)信号伝送では、2本の信号線に生じたノイズがレシーバの入力段階でキャンセルされるので、不平衡型(シングルエンド)に比べて確実に伝送することができる。
従来のディファレンシャル信号伝送用のコネクタとしては、コンタクトと、コンタクトを保持するハウジングとを備えているものが知られている。
コンタクトは、+信号コンタクトと、−信号コンタクトと、グランドコンタクトとからなり、コンタクトの配列は、+信号コンタクトと−信号コンタクトとグランドコンタクトを1セットとし、グランドコンタクトに対して+信号コンタクトと、−信号コンタクトとによって二等辺三角形を構成し、二等辺三角形の底辺が交互に千鳥状に配列されている。
相手コネクタと嵌合するコネクタの嵌合部では、各コンタクトの配列において、+信号コンタクトと−信号コンタクトとを2本配列した次に、グランドコンタクトを1本配列するように構成し、端子部では+信号コンタクトと−信号コンタクトとグランドコンタクトとがプリント基板に実装される箇所に3列のスルーホールを形成し、中間の列のスルーホールにグランドコンタクトを配列している。
コネクタをディファレンシャル信号伝送に使用する場合には、ペアの信号コンタクトがペア(2本)の信号線に接続され、グランドコンタクトがグランド線に接続される(例えば、特許文献1を参照)。
特許第3564555号公報
特許文献1におけるコネクタは、プリント基板のスルーホールを全て同一のピッチとすると、スルーホール間に2本の配線パターンが困難となる。
また、ペア内とペア間のピッチの合計が、接触部ピッチの3倍以上になるとき、コンタクトのピッチ変換が困難となり、ペア内のコンタクト長さを同一にできないため、スキューが発生する。また、無理にピッチ変換を行なうと、ペア内の線路長が異なるためスキューが発生する。
それ故に、本発明の課題は、基板のスルーホール間に導電パターンを2本配線することができ、コンタクトの各ペア間の長さを同一にすることにより、スキューの発生を防止することができるコネクタを提供することにある。
本発明は、複数のコンタクトと、複数のコンタクトを保持する絶縁性のハウジングと、相手コネクタの相手嵌合部と嵌合する嵌合部とを備え、前記コンタクトは、+信号コンタクトと、−信号コンタクトと、グランドコンタクトとからなり、前記+信号コンタクト、前記−信号コンタクト及び前記グランドコンタクトのそれぞれは、保持部と、該保持部の一側から延びている接触部と、前記保持部の他側から延びている端子部とを有し、前記+信号コンタクトと前記−信号コンタクトとをペアの信号コンタクトとし、ペアの前記信号コンタクトの前記接触部と1本の前記グランドコンタクトの前記接触部とが前記嵌合部側から見た状態で二等辺三角形を構成しており、前記接触部側では、2列の千鳥配列、前記端子部側では3列の配列でかつ3列の中間の列に前記グランドコンタクトが配列されるようにしたコネクタにおいて、前記接触部側では、ペアの前記信号コンタクト間のピッチ方向におけるピッチが同一のピッチに配列されておりかつ前記+信号コンタクト又は前記−信号コンタクトのいずれかと前記グランドコンタクトとの間のピッチ方向におけるピッチが同一のピッチに配列されており、前記端子部側では、前記接触部に対し前記端子部の位置をずらすことにより、前記コンタクトの前記ピッチ方向において、前記接触部側の前記+信号コンタクト及び前記−信号コンタクト間のピッチに対して前記端子部側の前記信号コンタクト及び前記−信号コンタクトのピッチが広くなるように構成されており、前記接触部側の前記+信号コンタクト及び前記−信号コンタクト間のピッチをXとし、前記端子部側のペア内の前記信号コンタクト間のピッチをA、隣接するペアの前記信号コンタクトとの間のピッチをBとしたとき、A+B=3X(ただし、A<B)の式が成り立つコネクタであることを最も主要な特徴とする。
本発明のコネクタによれば、接触部に対し前記端子部の位置をずらすことにより、+信号コンタクト及び−信号コンタクト間のコンタクトピッチが信号コンタクト及びグランドコンタクト間のコンタクトピッチに対して広くなるように構成することにより、基板のスルーホールのピッチを狭い広いと交互に配置することができるので、プリント基板のスルーホール間に導電パターンを2本配線することができ、コンタクトの各ペア(2本の信号コンタクト、1本のグランドコンタクト)間の長さを同一にすることにより、スキューの発生を防止することができる。
本発明のコネクタは、複数のコンタクトと、複数のコンタクトを保持する絶縁性のハウジングと、相手コネクタの相手嵌合部と嵌合する嵌合部とを備え、前記コンタクトは、+信号コンタクトと、−信号コンタクトと、グランドコンタクトとからなり、前記+信号コンタクト、前記−信号コンタクト及び前記グランドコンタクトのそれぞれは、保持部と、該保持部の一側から延びている接触部と、前記保持部の他側から延びている端子部とを有し、前記+信号コンタクトと前記−信号コンタクトとをペアの信号コンタクトとし、ペアの前記信号コンタクトの前記接触部と1本の前記グランドコンタクトの前記接触部とが前記嵌合部側から見た状態で二等辺三角形を構成しており、前記接触部側では、2列の千鳥配列、前記端子部側では3列の配列でかつ3列の中間の列に前記グランドコンタクトが配列されるようにしたコネクタにおいて、前記接触部側では、ペアの前記信号コンタクト間のピッチ方向におけるピッチが同一のピッチに配列されておりかつ前記+信号コンタクト又は前記−信号コンタクトのいずれかと前記グランドコンタクトとの間のピッチ方向におけるピッチが同一のピッチに配列されており、前記端子部側では、前記接触部に対し前記端子部の位置をずらすことにより、前記コンタクトの前記ピッチ方向において、前記接触部側の前記+信号コンタクト及び前記−信号コンタクト間のピッチに対して前記端子部側の前記信号コンタクト及び前記−信号コンタクトのピッチが広くなるように構成されており、前記接触部側の前記+信号コンタクト及び前記−信号コンタクト間のピッチをXとし、前記端子部側のペア内の前記信号コンタクト間のピッチをA、隣接するペアの前記信号コンタクトとの間のピッチをBとしたとき、A+B=3X(ただし、A<B)の式が成りたつことにより実現した。
図1は、本発明に係るコネクタの実施例1を示している。図2及び図3は、図1に示したコネクタに用いるコンタクトをキャリアに接続されている状態を拡大して示している。図4乃至図7は、図1に示したコネクタの外観形状を各面で示している。
以下、図1乃至図7を参照して実施例1のコネクタを説明する。コネクタ1は、複数の導電性のコンタクト11,13,17と、複数の導電性のコンタクト11,13,17を保持している絶縁性のハウジング21と、コンタクト11,13,17を整列させるための板形状のロケータ23と、ハウジング21の外側を覆うように金属板によって形成されているシェル25とを備えている。
コンタクト11,13,17は、+信号コンタクト11と、−信号コンタクト13と、グランドコンタクト17とからなる。1本の+信号コンタクト11と1本の−信号コンタクト13とは、これらでペアの信号コンタクト11,13とし、ペアの信号コンタクト11,13と1本のグランドコンタクト17とにより二等辺三角形を構成するように配置されている。
+信号コンタクト11は、保持部11bと、保持部11bの一側から延びている接触部11aと、保持部11bの他側から延びている端子部11cとを有している。
−信号コンタクト13は、保持部13bと、保持部13bの一側から延びている接触部13aと、保持部13bの他側から延びている端子部13cとを有している。
グランドコンタクト17は、グランド保持部17bと、グランド保持部17bの一側から延びているグランド接触部17aと、グランド保持部17bの他側から延びているグランド端子部17cとを有している。
信号コンタクト11,13及びグランドコンタクト17は、一軸線G(図2及び図3を参照)に対して平行となる方向へ延びている。さらに、信号コンタクト11,13及びグランドコンタクト17は、一軸線Gを含む仮想平面で一軸線Gを直交するピッチ方向(図2及び図3を参照)P1,P2で互いに間隔をもって組み合わされた状態でハウジング21に保持されている。
信号コンタクト11,13及びグランドコンタクト17は、金属板をプレス打ち抜き加工を施すことにより製作することができ、ピッチ方向P1へ移動させるキャリア51,52に接続されている。即ち、信号コンタクト11,13及びグランドコンタクト17は、端子部11c,13c及びグランド端子部17cの先端がキャリア51,52に接続されている状態からハウジング21に挿入された後に、図2に示したI-I線、図3に示したII-II線でキャリア51,52から切断される。
図1及び図6に示すように、コネクタ1には、一方の接続対象物としての相手コネクタ(図示せず)の相手嵌合部嵌合する嵌合部27が形成されている。嵌合部27の外郭は、略筒状に形成されているシェル25の一方側によって構成されている。嵌合部27にはハウジング21の板部21aが位置している。
ハウジング21の板部21aには、図1に示した嵌合部27に位置しているハウジング21の板部21aの上面を上段とすると、板部21aの上面に図2に示した上段の接触部11a,13a及び上段のグランド接触部17aが設けられている。また、図1に示した嵌合部27に位置しているハウジング21の板部21aの下面を下段とすると、板部21aの下面に図3に示した下段の接触部11a,13a及び下段のグランド接触部17aが設けられている。
端子部11c,13c及びグランド端子部17cは、保持部11b,13b及びグランド保持部17bのそれぞれから直角方向に曲げられて、ロケータ23に形成されているロケータ孔23aを貫通するように延びている。なお、実施例1に示したコネクタは一般にアングルタイプのコネクタと呼ばれており、コネクタ1が図1に示した接続対象物としてのプリント基板41に実装される。
図1に示したように、接触部11a,13a側では、接触部11a,13a、グランド接触部17aが2列の千鳥配列されており、端子部11c,13c側では、端子部11c,13c、グランド端子部17cが3列の配列でかつ3列の中間の列にグランド端子部17cが配列されている。
図2に示した+信号コンタクト11及び−信号コンタクト13は、一軸線Gに対して線対称に位置している。接触部11a,13a側では、+信号コンタクト11と−信号コンタクト13との間のピッチ方向P1,P2におけるピッチが同一のピッチになるように配列されている。さらに、接触部11a,13a側では、+信号コンタクト11又は−信号コンタクト13のいずれかとグランドコンタクト17との間のピッチ方向P1,P2におけるピッチが同一のピッチになるように配列されている。
端子部11c側では、図3に示したように、下段の+信号コンタクト11のピッチ方向P2において、+信号コンタクト11の接触部11a,13aに対して+信号コンタクト11の端子部11cの位置を+信号コンタクト11の中心軸線G1から中心軸線G2へピッチ方向S分ずらしている。また、端子部13c側では、図3に示したように、下段のコンタクトのピッチ方向P1において、−信号コンタクト13の接触部13aに対し−信号コンタクト13の端子部13cの位置を−信号コンタクト11の中心軸線からずらしている。
端子部11c,13cは、位置がずらされていることにより、接触部11a,13a側の+信号コンタクト11及び−信号コンタクト13間のピッチX(図6を参照)に対して端子部11c,13c側の+信号コンタクト11及び−信号コンタクト13間のピッチが広くなるように構成されている。
図6及び図7に示すように、接触部11a,13a側の信号コンタクト11,13のピッチをXとし、端子部11c,13c側のペア内の信号コンタクト11,13間のピッチをA、隣接するペアの信号コンタクト11,13間のピッチをBとしたとき、A+B=3X(ただし、A<B)となる。
即ち、コンタクト11,13,17の配置変換については、図8に示したように、端子部11c,13cと接続するプリント基板41において、一方の列の隣接するペアの信号コンタクト11,13間の配線パターン45,46内に、他方の列のペアの信号コンタクト11,13の配線パターン45,46を配設する。
プリント基板41に形成されているスルーホール41aにおいて、下段は+信号コンタクト11及び−信号コンタクト13が内側の列へ、グランドコンタクト17が中央の列に変換され、上段のコンタクト11,13,17は、+信号コンタクト11及び−信号コンタクト131が外側の列へ、グランドコンタクト17が中央の列に変換される。
また、中央列のグランドコンタクト17のピッチはピッチ方向P1,P2において一定の間隔であり、各列の信号コンタクト11,13は、ペア内のピッチが狭く、ペア間のピッチが広くなるように変換される。このとき、ペア内の寸法Aとペア間の寸法Bとの和は、接触部11a,13aのピッチXの3倍となる(A+B=3X)。
ペア内とペア間のピッチの合計が接触部11a,13aのピッチの3倍となるとき、コンタクト11,13,17のピッチ変換が容易となり、ペア内のコンタクト11,13,17長さを同一にできることからスキューが発生しない。
コネクタ1を組み立てるには、始めに、下段のコンタクト11,13,17の端子部11c,13c及びグランド端子部17cを保持部11b,13b、グランド保持部17bに対して略直角に曲げ、接触部11a,13a及びグランド接触部17aをハウジング21に仮挿入し、キャリア51を折り取り後、保持部11b,13b、グランド保持部17bをハウジング21に圧入する。
さらに、上段の信号コンタクト11,13の端子部11c,13c及びグランド端子部17cを保持部11b,13b、グランド保持部17bに対して略直角に曲げ、接触部11a,13a及びグランド接触部17aをハウジング21に仮挿入し、キャリア52を折り取りした後、保持部11b,13b、グランド保持部17bをハウジング21に圧入する。その後、ハウジング21には、ロケータ23及びシェル25を組み込む。
図9は、本発明に係るコネクタの実施例2を示している。図10及び図11は、図9に示したコネクタに用いるコンタクトをキャリアに接続されている状態を拡大して示している。図12乃至図15は、図9に示したコネクタの外観形状を各面で示している。
以下、図9乃至図15を参照して実施例2のコネクタを説明する。コネクタ101は、複数の導電性コンタクト111,113,117と、コンタクト111,113,117を保持している絶縁性のハウジング121と、コンタクト111,113,117を整列させるためのロケータ123と、ハウジング121を覆うように金属板によって形成されているシェル125とを備えている。
コンタクト111,113,117は、+信号コンタクト111と、−信号コンタクト113と、グランドコンタクト117とからなる。1本の+信号コンタクト111と1本の−信号コンタクト113とは、これらでペアの信号コンタクト111,113とし、ペアの信号コンタクト111,113と1本のグランドコンタクト117とにより二等辺三角形を構成している。
+信号コンタクト111は、保持部111bと、保持部111bの一側から延びている接触部111aと、保持部111bの他側から延びている端子部111cとを有している。
−信号コンタクト113は、保持部113bと、保持部113bの一側から延びている接触部113aと、保持部113bの他側から延びている端子部113cとを有している。
グランドコンタクト117は、グランド保持部117bと、グランド保持部117bの一側から延びているグランド接触部117aと、グランド保持部117bの他側から延びているグランド端子部117cとを有している。
信号コンタクト111,113及びグランドコンタクト117は、一軸線G(図10を参照)に対して平行となる方向へ延びている。さらに、信号コンタクト111,113及びグランドコンタクト117は、一軸線Gを含む仮想平面で一軸線Xを直交するピッチ方向(図11を参照)P1,P2で互いに間隔をもって組み合わされた状態でハウジング121に保持されている。
信号コンタクト111,113は、端子部111c,113cの先端がキャリア151に接続されている状態でハウジング121に圧入された後に、図10に示したIII-III線で切断される。
グランドコンタクト117は、グランド端子部117cの先端がキャリア152に接続されている状態でハウジング121に圧入された後に、図11に示したIV-IV線で切断される。
コネクタ101には、相手コネクタ(図示せず)の相手嵌合部嵌合する嵌合部127が形成されている。嵌合部127の外郭は、略筒状に形成されているシェル125の一方側によって構成されている。嵌合部127にはハウジング121の板部121aが位置している。
嵌合部127に位置しているハウジング121の板部121aの一面を一方側とすると、一方側には、図10に示した一方側の接触部111a,113a及び一方側のグランド接触部117aが設けられている。また、嵌合部127に位置しているハウジング121の板部121aの他面を他方側とすると、他方側には、図11に示した他方側の接触部111a,113a及び他方側のグランド接触部117aが設けられている。
端子部111c,113c及びグランド端子部117cは、保持部111b,113b及びグランド保持部117bから直角方向に曲げられて、ロケータ123に形成されているロケータ孔123aを貫通するように延びている。なお、実施例2に示したコネクタは一般にストレートタイプのコネクタと呼ばれており、コネクタ101が図1に示したプリント基板141に実装される。
接触部111a,113a側では、接触部111a,113a、グランド接触部117aが2列の千鳥配列に、端子部111c,113c側では端子部111c,113c、グランド端子部117cが3列の配列でかつ3列の中間の列にグランド端子部117cが配列されている。
+信号コンタクト111及び−信号コンタクト113は、図10に示した一軸線Gに対して線対称に位置している。接触部111a,113a側では、+信号コンタクト111と−信号コンタクト113との間のピッチが同一になるように配列されている。
端子部111c側では、図10に示したように、信号コンタクト111,113のピッチ方向P2において、信号コンタクト111の接触部111a,113aに対し+信号コンタクト111の端子部111cの位置を+信号コンタクト111の中心軸線G1から中心軸線G2へピッチ方向S分ずれて配置されている。端子部113c側では、図10に示したように、コンタクトのピッチ方向P1において、信号コンタクト113の接触部113aに対し−信号コンタクト113の端子部113cの位置を−信号コンタクト111の中心軸線からずれて配置されている。
端子部111c,113cは、図6及び図7に示したコネクタ1と同様に位置がずらされていることにより、+信号コンタクト111及び−信号コンタクト113間のコンタクトピッチXが信号コンタクト111,113及びグランドコンタクト117間のコンタクトピッチに対して広くなるように構成されている。
接触部111a,113a側の信号コンタクト111,113のピッチをXとし、端子部111c,113c側のペア内の信号コンタクト111,113間のピッチをA、隣接するペアの信号コンタクト111,113間のピッチをBとしたとき、A+B=3X(ただし、A<B)となる。
即ち、コンタクト111,113,117の配置変換については、図8に示したように、プリント基板141に形成されているスルーホール141aにおいて、下段は+信号コンタクト111及び−信号コンタクト113が内側の列へ、グランドコンタクト117が中央の列に変換され、上段のコンタクト111,113,117は、+信号コンタクト111及び−信号コンタクト131が外側の列へ、グランドコンタクト117が中央の列に変換される。
また、中央列のグランドコンタクト117のピッチはピッチ方向P1,P2において一定の間隔であり、各列の信号コンタクト111,113は、ペア内のピッチが狭く、ペア間のピッチが広くなるように変換される。このとき、ペア内の寸法Aとペア間の寸法Bとの和は、接触部111a,113aのピッチXの3倍となる(A+B=3X)。
ペア内とペア間のピッチの合計が接触部111a、113aのピッチの3倍となるとき、コンタクト111,113,117のピッチ変換が容易となり、ペア内のコンタクト111,113,117長さを同一にできることからスキューが発生しない。
コネクタ101を組み立てるには、始めに、一方側の信号コンタクト111,113の接触部111a、113aをハウジング121に仮挿入し、キャリア151を折り取りした後、保持部111b,113bをハウジング121に圧入する。
さらに、一方側のグランドコンタクト117のグランド接触部117aをハウジング121に仮挿入し、キャリア152を折り取りした後、グランド保持部117bをハウジング121に圧入する。他方側の信号コンタクト111,113及びグランドコンタクト117を同様に圧入した後、ハウジング121には、ロケータ123及びシェル125を組み込む。
なお、アングルタイプのコネクタにおいては、上段のコンタクトと下段のコンタクトとをそれぞれ1つの金型だけで構成することができ、ストレートタイプのコネクタは、信号コンタクト111,113と、グランドコンタクト117はそれぞれ1つの金型だけで構成することができるので、コンタクトの形状及び材料取りを考慮することによってコンタクトを製作するための金型の数量を少なくすることができる。
本発明は、1つの情報信号をディファレンシャル信号として2本の信号線を用いて伝送する方式、いわゆるディファレンシャル信号伝送方式の信号回路の接続に用いる高周波用コネクタの用途としても適用できる。
本発明に係るコネクタの実施例1を示す断面図である。 図1に示したコネクタの上段に位置するコンタクトをキャリアに接続している状態で示した平面図である。 図1に示したコネクタの下段に位置するコンタクトをキャリアに接続している状態で示した平面図である。 図1に示したコネクタの平面図である。 図1に示したコネクタの側面図である。 図1に示したコネクタの右側面図である。 図1に示したコネクタの底面図である。 図1に示したコネクタを搭載する基板の平面図である。 本発明に係るコネクタの実施例2を示す断面図である。 図9に示したコネクタの上段に位置するコンタクトをキャリアに接続している状態で示した平面図である。 図9に示したコネクタの下段に位置するコンタクトをキャリアに接続している状態で示した平面図である。 図9に示したコネクタの平面図である。 図9に示したコネクタの側面図である。 図9に示したコネクタの平面図である。 図9に示したコネクタの底面図である。
符号の説明
1,101 コネクタ
11,111 +信号コンタクト(コンタクト)
11a,111a 接触部
11b,111b 保持部
11c,111c 端子部
13,113 −信号コンタクト(コンタクト)
17,117 グランドコンタクト(コンタクト)
17a,117a グランド接触部
17b,117b グランド保持部
17c,117c グランド端子部
21,121 ハウジング
23,123 ロケータ
25,125 シェル
27,127 嵌合部
41,141 プリント基板
45,46 配線パターン
51,52,151,152 キャリア
P1,P2 ピッチ方向

Claims (2)

  1. 複数のコンタクトと、複数のコンタクトを保持する絶縁性のハウジングと、相手コネクタの相手嵌合部と嵌合する嵌合部とを備え、
    前記コンタクトは、+信号コンタクトと、−信号コンタクトと、グランドコンタクトとからなり、
    前記+信号コンタクト、前記−信号コンタクト及び前記グランドコンタクトのそれぞれは、保持部と、該保持部の一側から延びている接触部と、前記保持部の他側から延びている端子部とを有し、
    前記+信号コンタクトと前記−信号コンタクトとをペアの信号コンタクトとし、ペアの前記信号コンタクトの前記接触部と1本の前記グランドコンタクトの前記接触部とが前記嵌合部側から見た状態で二等辺三角形を構成しており、
    前記接触部側では、2列の千鳥配列、前記端子部側では3列の配列でかつ3列の中間の列に前記グランドコンタクトが配列されるようにしたコネクタにおいて、
    前記接触部側では、ペアの前記信号コンタクト間のピッチ方向におけるピッチが同一のピッチに配列されておりかつ前記+信号コンタクト又は前記−信号コンタクトのいずれかと前記グランドコンタクトとの間のピッチ方向におけるピッチが同一のピッチに配列されており
    前記端子部側では、前記接触部に対し前記端子部の位置をずらすことにより、前記コンタクトの前記ピッチ方向において、前記接触部側の前記+信号コンタクト及び前記−信号コンタクト間のピッチに対して前記端子部側の前記信号コンタクト及び前記−信号コンタクトのピッチが広くなるように構成されており
    前記接触部側の前記+信号コンタクト及び前記−信号コンタクト間のピッチをXとし、前記端子部側のペア内の前記信号コンタクト間のピッチをA、隣接するペアの前記信号コンタクトとの間のピッチをBとしたとき、A+B=3X(ただし、A<B)の式が成り立つことを特徴とするコネクタ。
  2. 請求項1記載のコネクタを搭載し前記端子部と接続する基板において、一方の列の隣接するペアの前記信号コンタクト間の配線パターン内に、他方の列のペアの前記信号コンタクトの配線パターンを配設したことを特徴とする基板。
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