JP4387107B2 - フォーマー - Google Patents

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Description

本発明のフォーム生成デバイスに関する。
或る公知のタイプのフォーム生成デバイスは、いずれもBennettに付与された米国特許第4,147,306号明細書及び同第4,156,505号明細書に開示されている。これらの特許では、発泡性流体及び空気を収容する変形可能なリザーバー;排出デバイス;及びフォームオーバーレイまたはフィルター及びボール逆止弁の両方を含むフォーム生成デバイスを有している。前記フォーム生成デバイスは、混合チャンバを形成する空気通路を備えたウェルを有している。リザーバーを絞ると、液体及び空気はチャンバー中で混合される。生じた混合物がオーバーレイを通過するとフォームが生成し、これはオリフィスを介して排出される。逆止弁は液体流路中に配置されており、スクィーズ作用により開き、圧力を開放したときに閉じる。閉じると、逆止弁は液体またはフォームの下向き流れを防止する。さもなければ、ディスペンサーは閉塞または目詰まりを起こすであろう。しかしながら、前記した装置は他の幾つかの欠点を有している。
例えば、従来技術のデバイスは、大量生産するためには高価な部品を複数含んでいる。更に、従来技術のデバイスの多くは、フォームを生成したときに容器から排出されてしまった空気を再補給するために長時間を要する。従って、本発明の1つの目的は、幾つかのアセンブリコストを削減し、複雑さを軽減するために数少ない部品で製造されるが、従来技術のデバイスと少なくとも同等に有効であるフォームノズル及びディスペンサーを提供することである。本発明の別の目的は、フォームの排出間に空気を迅速に再補給するフォームディスペンサーを提供することである。
本発明によれば、容器に空気を非常により有効な方法で再補給し得る弾性成形シールを用いることにより従来技術のフォームノズル及びディスペンサーの欠点が解消されることが判明した。より良い品質のフォームを生成するためにはスワールマニホールドを使用することが有利であり、好ましい実施態様では、前記マニホールドは本発明のフォーム発生ハウジング中に一体部品として成形される。本発明のフォームディスペンサーは数少ない部品を用い、より簡単に組み立てられ得、従って非常に低コストで製造、販売され得る。
本発明の1態様では、フォーム発生ハウジング;フォームを発生させるべく流体と蒸気を混合するための、前記フォーム発生ハウジング中に配置されてなる出口及び入口を有する混合導管;乱流ゾーンを形成するための、前記混合導管中に前記出口に隣接して配置されてなる複数の離間したメッシュスクリーン;及び流体及び蒸気の渦流パターンを形成するように流体と蒸気を接触させるための、前記の複数の離間したメッシュスクリーンの下流に配置されてなる前記入口と流体的に連通しているスワールマニホールドを含むフォームを分配するためのノズルが提供される。前記スワールマニホールドは表面を有し、混合導管入口及び流体導管出口と連通するアパーチュアを規定する。前記マニホールド表面はまた、アパーチュア及び蒸気導管出口と連通するスワール導管を少なくとも1つ有し、蒸気はスワール導管を介して流れ、アパーチュアに接線方向で入る。
好ましくは、本発明のノズルはそれぞれ出口及び入口を有する流体導管及び蒸気導管、並びに通気孔を有し、これらはいずれもフォーム発生ハウジング中に配置されている。複数のスクリーンが第1スクリーン及び該第1スクリーンの下流に配置されてなる第2スクリーンを含むことが好ましい。好ましくは、ノズルは混合導管中で生成したフォームを運ぶためのフォーム導管を有し、混合導管出口に連通しているフォーム導管ハウジング;及び該フォーム導管ハウジングに固定連結されてなるアダプターをも含む。好ましくは、アダプターは開位置と閉位置の間を移動するようにフォーム発生ハウジングの外表面に対して摺動可能に連結しており、前記した開位置では大気と容器中の流体及び蒸気との間は連通しており、前記した閉位置では大気と容器中の流体及び蒸気との間は連通していない。
好ましくは、本発明のノズルのフォーム導管ハウジングは、該フォーム導管ハウジングが開位置と閉位置の間を移動するときにフォーム発生ハウジングの外表面に係合するように配置されている封止突起及び少なくとも1つの戻り止を含む。好ましくは、本発明のノズルは更に、流体及びフォームが容器に逆流するのを防ぐために混合導管中に配置されてなる逆止弁を含む。
有利には、本発明のノズルはフォーム発生ハウジングと一体的に形成されたスワールマニホールドを有し、このマニホールドは中央アパーチュアを有し、マニホールド表面は前記アパーチュアと接線方向で連通している複数の食刻スワール導管を有し、各スワール導管は主軸を有している。好ましくは、スワールマニホールド表面に食刻されるスワール導管の数は好ましくは2〜約50である。より好ましくは、スワール導管の数は少なくとも2であり、少なくとも1つのスワール導管の主軸は第2スワール導管の主軸に対して直角に配置されている。
本発明の別の態様では、通気孔を有するフォーム発生ハウジング;フォームを発生させるべく流体及び蒸気を混合するための、前記フォーム発生ハウジング中に配置されてなる出口及び入口を有する混合導管;乱流ゾーンを形成するための、混合導管中に前記出口に隣接して配置されてなる複数の離間したメッシュスクリーン;及び通気孔を介して容器中に空気を流入させるためのフレーア付き変形性通気孔シールを含むノズルが提供される。前記シールはフォーム発生ハウジング内に配置されており、空気を流入させる開位置とフォームを排出する閉位置の間で移動するように移動可能に係合している。本発明では、変形性通気孔シールのフレアー性は、90°近い角度で円筒状外壁と接する平らなシールとは対照的に75°未満の角度で円筒状外壁と接するシールにより規定される。
好ましくは、本発明のノズルの通気孔シールは幅広の上端部、この幅広端部に連結している放射状に延びるフランジ、及びシールアパーチュアを規定する狭い底端部を有する。前記フランジはフォーム発生ハウジングの下表面に密封的に係合しており、シール底端部はフォーム発生ハウジングの円筒状外壁に密封的に係合している。
好ましくは、通気孔シールは、シール及び円筒状外壁により規定される約35〜約55°の角度で円筒状外壁に係合しており、これにより容器中の負圧によりシールは外壁から遠ざけられ、よって空気は容器中に流入する。より好ましくは、通気孔シールは円錐形である。
有利には、本発明のノズルは、混合導管の外側に同心円状に配置され、通気孔シールに係合するように設けられ且つ開位置と閉位置の間で移動するように構成された、蟹のはさみ(crab−claw)に似た環状の弾性的に変形可能なリングである。開位置では第1の弾性的に変形可能なシールの少なくとも一部に係合し、閉位置では通気孔シールをフォーム発生ハウジングの下表面に対して押圧する。より好ましくは、環状の弾性的に変形可能なシールは、製造コストを軽減させるためにフォーム発生ハウジング内に下表面に隣接して一体的に注形される。
本発明の別の態様で、本発明のノズルはフォームディスペンサーを提供するために容器と組み合わされる。容器は首部を介してフォーム発生ハウジングに連結される。容器は通常ノズルに係合させるためにネジ、ダボ等を有する。ノズルは容器に係合させるために外表面上に成形した相補的なネジ、ダボ等を有し、フォーム発生ハウジングが容器に密封的に係合するときには環状の弾性的に変形可能なシールは閉位置に移動する。好ましくは、容器をフォーム発生ハウジングに螺合させる。
本発明のこの態様では、容器中の圧力を適当な手段により上昇させることによりフォームは分配される。好ましくは、容器は可撓性ポリマー材料から構成され、例えば手で絞ったり、ベロー、ポンプデバイスまたは加圧ガス源等を用いることにより容器中の圧力を上昇させることによりフォームが分配される。トリガースプレー中に通常設けられているトリガーポンプのような外部ポンピングデバイスを使用しないことが好ましい。こうした外部ポンピングデバイスは容器中の圧力を上昇させない。前記トリガースプレーの例は、2000年9月12日にWanbaughらに付与された米国特許第6,116,472号明細書に記載されている。
操作に際し、フォーム発生ハウジングを流体の容器の開放首部に固定し、流体導管入口を容器中に流体レベルの下の位置まで延ばし、蒸気導管入口を容器の蒸気空間に延ばす。ノズルが開位置にあり、容器を絞ったり加圧したときには通気孔シールは閉じ、通気孔を封止する。蒸気または空気は蒸気導管を介して上向きに流れ、流体は流体導管を介して上向きに流れる。流体及び空気は混合導管に配置されたスワールマニホールドにおいて混合され、空気を同伴させた流体の渦巻きが生ずる。流体/空気混合物は逆止弁及び複数のスクリーンを通過し、フォームに変換される。フォームはノズルのフォーム導管セクションを介して流れ、排出される。
圧力を放出すると、通気孔シールは開き、空気は通気孔及び通気孔シールを介して容器に流入し、フォームを生成するために使用された空気と置換される。圧力が平衡化すると、ノズルは閉位置に戻り得る。たとえディスペンサーが傾いたり逆さにされても、ディスペンサーは封止され、流体の漏出は起こり得ない。
本発明の上記特徴、作用効果及び目的を図面を参照しながら詳細に説明する。これらの説明は単に例示にすぎない。
図1〜図9を参照すると、プラスチック製スクィーズ容器10は発泡性流体11及び空気空間13を収容している。容器10の開放ねじ付き首部14に対してプラスチック製フォーム発生ハウジング12が螺着されている。流体導管16はハウジング12から容器に流体レベルの下まで下向きに延びている。逆止弁18、逆止弁ボール20、第1スクリーン22及び第2スクリーン24がハウジング12内に設置されている。フォーム導管ハウジングまたはプラスチック製キャップノズル26がハウジング12に対して摺動可能に接続されている。
ハウジング12には、開放下端30及び閉鎖上端32を有する第1の垂直中空シリンダ28が設けられている。円筒28は雌ねじ29を有し、容器10の開放首部14に係合するように構成されている。円筒28の上端は中央に配置された混合導管34を有し、通気孔36が混合導管34の外側に該導管34から離間して設置されている。
混合導管34は円筒28の上端を越えて延びている。混合導管34は上部セクション38を有し、この上部セクション38は第1円筒28の閉鎖上端32で下部セクション40と連通している。上部セクション38は第1スクリーン22及び第2スクリーン24を有し、下部セクション40はポイントストップ42と弁座44の間に摺動可能に配置されている逆止弁ボール20を有する逆止弁18を受容するように構成されている。ボール20は通常弁座44に係合している。ボール20がポイントストップ42に係合しているときにはフォーム及び空気は逆止弁18を介して流れ得る。ボール20が弁座44に係合しているときにはフォーム及び空気は逆止弁を介して流れ得ない。
アパーチュア46が下部セクション40の下流に、下部セクション40と連通して配置されている。アパーチュア46の下流には、蒸気導管54が下部セクション壁50から離間して流体導管16を受容するように構成されており、流体導管16は下部セクション壁50上に成形されているスペーサー52と圧力係合している。蒸気導管54は流体導管16及び下部セクション壁50の周りに環状に配置されており、その入口56で容器10中の空気空間13と連通している。
スワールマニホールド58が下部セクション40中に配置されている。スワールマニホールド58は中央に配置されたアパーチュア46、及び線5−5及び5A−5Aと平行にマニホールド表面62に食刻されている複数の食刻マニホールドスワールチャネル60を有しており、各導管60は主軸61に沿って延びている。蒸気導管54はマニホールドスワールチャネル60を介してアパーチュア46と連通している。
第2中空円筒64は開放上端66を有し、その下端68で第1円筒28の上端32に固定されている。第2円筒64は混合導管34の上部セクション38の外側に同心円状に配置されており、環状溝70により上部セクション34から離間している。通気孔36が環状溝70と連通して配置されている。
図6A及び6Bを参照すると、キャップノズル26は水平排出導管セクション74、垂直中空円筒セクション76及びアダプター86を有する。水平セクション74は外部排出オリフィス78及び内部吸気端80を有する。垂直セクション76は吸気端80に連結している上端を有し、下部開口82を有する。アダプター86は開位置(図3)と閉位置(図2)の間を移動するように混合導管34の上部外面88に摺動可能に連結されている。アダプター86は、開位置では上部外面88上の戻り止90に係合し、閉位置では下部外面88上の戻り止92に係合する封止リング89を有する。アダプター86は、フォームノズルが閉位置にあるときにハウジング12の下端30にも係合する締付リング91をも有する。
混合導管34の上部セクション38は閉位置で垂直円筒セクション76に延びている。閉位置すなわち下方位置では、垂直セクション壁77は環状領域70に延び、プラグ84を介して混合導管34を閉鎖し、アダプター86は通気孔36を閉鎖する。開位置すなわち上方位置では、通気孔36は周囲空気に接しており、この空気は第1円筒28の内部に流入し得、混合導管34は水平導管74及び垂直セクション76を介して周期空気に接しており、フォームが分配され得る。
図7、9A及び9Bを参照すると、コーン形通気孔シール100が第1円筒28に配置されている。シール100は第1円筒28の閉鎖上端32の下表面104に隣接しており、その狭い下端106は下部セクション40の円筒状外壁108の外側にその外壁108に隣接して同心円状に配置されている。フランジ102は下表面104上に形成されている環状または蟹はさみ状弾性シール100により係合されている。ハウジング12が容器10の首部14にねじ止めされ、締付けられているときにはシール110はフランジ102を下表面104に対して押圧する。
使用に際し、第1円筒28を容器10の開放首部14に固定し、流体導管16を容器中に流体11レベル以下の深さまで伸びる位置に配置し、蒸気導管54を容器10の空気空間13まで延ばす。ノズル26が上方位置にあり、容器10を絞ると、第1環状シール100は閉鎖される。空気は蒸気導管54及び蒸気スワールチャネル60を介して流れ、流体は流体導管16を介して上向きに流れる。流体11及び空気13はスワールマニホールド58のアパーチュア46において混合され、渦巻き流体−空気混合物は第1スクリーン22及び第2スクリーン24を介して流れ、フォーム120に変換される。フォーム120はノズル26の垂直セクション76及び水平セクション74を介して流れ、排出される。
同時に、第1環状弾性シール100により、容器10中の空気13が通気孔36から逃げることが防止される。なぜならば、容器10を絞って生ずる空気圧のためにシール100の狭い底端部106が外壁108に対して密封的に押圧されるからである。
所望量のフォーム120が排出され、容器10のスクィーズ圧が開放されると、外部の空気が直ぐに容器10に流れ、環状溝70を介して容器10内の圧力が平衡化し、
通気孔シール100とシール100の底端106で外壁108の間を通過し、容器10の空気空間13に入る(図8参照)。
蒸気または空気は本発明のスワールマニホールドに吸引され、ここで流体と混合される。スワールマニホールド中で生じた渦巻きの圧力変動は空気の流体への溶解速度に影響を及ぼすと考えられ、フォームの量は少なくとも部分的にマニホールド中で生じた渦巻きの強さにより決定される。渦巻きの強さは容器を絞る圧力、メッシュスクリーンのデザイン及び位置、並びに分配しようとする流体の物理的特性に依存する。
流体/空気の比率もフォームの品質及び量を決定する。空気及び流体の接触時間も空気の溶解速度、よってフォームの量に影響を及ぼす。接触時間は混合導管の長さの寸法により調節され得る。好適な寸法の選択に影響を及ぼす因子は利用可能な吸引空気の量及び液体の物理的特性(例えば、表面張力及び粘度)である。使用し得る空気の量は容器中の空気の容量、フォーマー容器を絞り出す程度及び蒸気導管の寸法に依存する。これらの寸法は多くの場合実験的に決定される。本明細書に記載の好ましい実施態様における好適な寸法を有するフォーマーは、容量が約50〜約250mlの容器、全長が約25〜約150mmの混合導管を有することを知見した。混合導管の上部セクションは約25〜約50mmの長さ及び約6.2〜約13.0mmの半径を有する。混合導管の下部セクションは約9.5〜約13.0mmの長さ及び約3.1〜約9.5mmの半径を有する。流体導管の周りに同心円状に配置される環状蒸気導管は約3.0〜約7.4mmの内径、約3.8〜約7.6mmの外径及び約10.0〜約15.3mmの長さを有する。円筒状流体導管は約25〜約250mmの長さ及び約4.0〜約9.5mmの半径を有する。スワールマニホールド表面は約6.2〜約13.0mmの直径及び約1.6〜約6.2mmのアパーチュア直径を有する。好ましくは、4つの長方形スワールチャネルがスワールマニホールドの表面に食刻されており、それぞれの隣接するチャネル長軸に対して直交している。各スワールチャネルは通常約3.1〜約6.2mmの長さ、約0.3〜約0.8mmの深さ及び約0.3〜約1.2mmの幅を有する。
本発明のフォーマーは、皮膚に適用したときにしたたることがなく、皮膚に十分な時間くっつく許容できる品質を有するフォームを生成しながらも大気中への浮遊液滴の量を減らすメッシュスクリーンを複数有する。好ましくは、本発明のフォーマーは1対のメッシュスクリーンを有し、各スクリーンは約2〜約5個の開口/mlの大きさを有し、スクリーンは第1スクリーンを通過したときにスプレー粒子の流れ方向が変わり、第2スクリーンを通過したときにスプレー粒子の流れ方向が更に変わるので1対の乱流ゾーンが確立されるように少なくとも1方向で約6〜約8mmの距離離れている。
容器本体を容器を手で絞ることができ、直ぐ元の形に戻ることができる材料から製造することが好ましい。好適な材料の例には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニルやナイロンのような熱可塑性樹脂またはそのラミネート等が含まれる。透明または不透明材料が使用可能であるが、容器中の内容物レベルをチェックするために透明または半透明の着色または無色材料が好ましい。ノズルと容器はきっちりと係合しなければならないので、ノズルを構成する材料についてはポリプロピレンやポリエチレンのような熱可塑性樹脂が好ましく使用される。通気孔シールはエラストマー材料から製造することが好ましいが、ゴム、軟質プラスチックまたは他の弾性シール材料のような他の種類の弾性材料も使用し得る。材料が100未満のShoreまたはDurometer Aスケール硬度を有することが好ましい。
本発明の特定実施態様について本発明を説明してきたが、本発明の多数の他の形態または改変が本発明の請求の範囲内で当業者には自明である。
本発明の好ましい実施態様の分解組立図である。 下方位置にノズルを有する組立て形態の図1の実施態様の断面図である。 図2に類似の図である。ただし、ノズルはスクィーズ圧力を加える前の上方位置で示されている。 図3に類似の図である。ただし、ノズルはスクィーズ圧力を加えた直後の上方位置で示されている。 図3の線5−5に沿ったスワールマニホールドの底面図である。 図4の線5A−5Aに沿ったスワールマニホールドの底面図である。 図6Bのフォーム導管ホルダー及びアダプターが図6Aのフォーム発生ハウジング上に受容されていることを示す図2の詳細分解断面図である。 図6Bのフォーム導管ホルダー及びアダプターが図6Aのフォーム発生ハウジング上に受容されていることを示す図2の詳細分解断面図である。 図8、9A及び9Bに示す通気孔シールのフランジを受容している環状弾性または蟹はさみ状のリングの好ましい実施態様の詳細部分縦断面図である。 図8、9A及び9Bに示す通気孔シールのフランジを受容している環状弾性または蟹はさみ状のリングの好ましい実施態様の詳細部分縦断面図である。 スクィーズ圧力を加えた直後に外部空気が容器に流入し得る通気孔シールの好ましい実施態様の作動部分断面図である。 図8に示す通気孔シールの縦断面図である。 図8及び図9Aに示す通気孔シールの平面図である。

Claims (13)

  1. フォーム発生ハウジング;
    フォームを発生させるべく液体空気を混合するための、前記フォーム発生ハウジング中に配置されてなる出口及び入口を有する混合導管;
    乱流ゾーンを形成するための、前記混合導管中に前記出口に隣接して配置されてなる複数の離間したメッシュスクリーンであって、第1スクリーン及び第1スクリーンの下流に位置する第2スクリーンを含む複数の離間したメッシュスクリーン;
    液体と空気を接触させ、液体と空気の渦流パターンを形成するための、前記入口と流体的に連通し且つ複数の離間したメッシュスクリーンの上流であって、該入口の上流に配置されてなるスワールマニホールドであって、前記スワールマニホールドは表面を有し、混合導管入口及び液体導管出口と連通する開口を規定し、前記表面は前記開口及び空気導管出口と連通する渦流形成用溝を少なくとも1つ有し、空気渦流形成用溝を介して流れ、開口に接線方向で入るスワールマニホールド;並びに
    出口及び入口を有する前記液体導管、出口及び入口を有する前記空気
    含み、
    前記液体導管、空気管はいずれもフォーム発生ハウジングに配設されていることを特徴とするフォームを分配するためのノズルを有するフォームディスペンサー
  2. 渦流形成用溝の数は少なくとも2であり、少なくとも1つの渦流形成用溝長手方向の軸が第2の渦流形成用溝長手方向の軸に対して直角に配置されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  3. 更に、フォーム導管ハウジングは、混合導管中で生成したフォームを運ぶための、前記フォーム導管ハウジングに配設されており且つ混合導管出口と連通している垂直中空円筒セクションと水平排出導管セクションを含み、
    前記フォーム導管ハウジングは開位置と閉位置の間で移動するようにフォーム発生ハウジングの外表面に摺動可能に連結しており、前記開位置では垂直中空円筒セクションと水平排出導管セクションを通してフォームが容器から分配可能であり、前記閉位置ではフォームが容器から分配されないことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  4. フォーム導管ハウジングが、該フォーム導管ハウジングが開位置と閉位置の間で移動するとき、フォーム発生ハウジングの外表面の少なくとも1つの戻り止に係合するように設けられた封止突起を有することを特徴とする請求の範囲第3項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  5. 更に、液体及びフォームが容器に逆流するのを防ぐために混合導管中に配置されてなる逆止弁を含むことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  6. スワールマニホールドがフォーム発生ハウジングと一体的に形成されており、前記マニホールドは中央開口を有し、前記表面は開口と接線方向で連通している複数のエッチングされた渦流形成用溝を有し、各渦流形成用溝自身の長手方向の軸を有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  7. スワールマニホールド表面にエッチングされた渦流形成用溝の数が2〜50であることを特徴とする請求の範囲第6項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  8. 更に、前記フォーム発生ハウジングに設けられた通気孔を介して空気を容器中に流入させることが可能で空気が容器から流出するのを防止するための通気孔用コーン形弾性シール、及び液体及び空気を収容するための、フォーム発生ハウジングに連結する首部を有する容器を含み、前記通気孔用コーン形弾性シールはフォーム発生ハウジング内に配置されており、前記通気孔用コーン形弾性シールが空気を流入させることが可能な状態空気が容器から流出するのを防止する状態の間で変形することを特徴とする請求の範囲第3項に記載のノズルを有するフォームディスペンサー
  9. フォーム導管ハウジングが、フォーム導管ハウジングが開位置と閉位置の間で移動するとき、フォーム発生ハウジングの外表面の少なくとも1つの戻り止に係合するように設けられた封止突起を有することを特徴とする請求の範囲第8項に記載のフォームディスペンサー。
  10. 通気孔用コーン形弾性シールが、上端の開口を規定する上端部;前記上端部に連結した半径方向に延びるフランジ;及び前記上端の開口よりも直径の小さい下端の開口を規定する下端部を有し、前記フランジはフォーム発生ハウジングの下表面と密封的に係合しており、前記下端部は混合導管の外壁に35〜55°の角度で密封的に係合しており、容器中の負圧により前記下端部は外壁から遠ざけられ、よってフォーム発生ハウジングに設けられた通気孔を通して容器中に空気が流入することを特徴とする請求の範囲第8項に記載のフォームディスペンサー。
  11. 容器の首部がフォーム発生ハウジングに螺合していることを特徴とする請求の範囲第8項に記載のフォームディスペンサー。
  12. フォームが容器中の圧力を上昇させることにより分配されることを特徴とする請求の範囲第8項に記載のフォームディスペンサー。
  13. 容器が可撓性ポリマー材料から構成され、フォームは容器を変形させることにより容器中の圧力を上昇させることにより分配されることを特徴とする請求の範囲第8項に記載のフォームディスペンサー。
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