JP4936815B2 - 建物ユニット及びこれを用いたユニット建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物ユニット及びこれを用いたユニット建物に関する。

図５（Ａ）、（Ｂ）には、従来のユニット工法の手順並びにこれによって構築されたユニット住宅の模式図が示されている。この図に示されるように、従来では、二階建てのユニット住宅１０２を構築する場合、基礎１００を打設した後、工場生産された箱形の一階ユニット（上階建物ユニット）１０４を輸送車両で建築地まで搬送し、クレーンで基礎１００上に順次据え付けて一階部分を構築した後、一階ユニット１０４上に二階ユニット１０６（下階建物ユニット）を順次据え付けて二階部分を構築し、最後に二階ユニット１０６上に屋根架構１０８を据え付けるという手順を踏んでいた（一例として、特許文献１参照）。
特開平１１−３３６１９８号公報

しかしながら、上記従来技術による場合、以下に説明する点において課題がある。

（１）従来工法による場合、基礎１００、一階ユニット１０４、二階ユニット１０６及び屋根架構１０８の合計４層でユニット住宅１０２が構成されるため、組立工数が増えるので、その分工期が長くなる。

本発明は上記事実を考慮し、組立工数の削減による工期の短縮を達成することができる建物ユニット及びこれを用いたユニット建物を得ることが目的である。

請求項１の発明に係る建物ユニットは、下階と上階との高さ方向中間部に上下に離間して水平に配置され、上階側床大梁を用いて構成された上階側中間側パネル及び下階側天井大梁を用いて構成された下階側中間側パネルと、上階側中間側パネルの角部を通るように上階側へ延在され、中間柱の一部を構成する上階側柱下部と、下階側中間側パネルの角部を通るように下階側へ延在され、中間柱の一部を構成する下階側柱上部と、前記上階側柱下部の下端部と前記下階側柱上部の上端部とを連結し、中間柱の一部を構成する中間柱と、前記上階側中間側パネルと下階側中間側パネルとの間に形成された所定高さのセントラル空調の設置スペースと、を含んで構成されている、ことを特徴とする。

請求項２の発明に係る建物ユニットは、請求項１記載の発明において、さらに、複数の下階側床大梁を用いて構成された下階側床パネルと、この下階側床パネルの角部に上階側へ向けて立設された下階側柱下部と、プレキャストコンクリートによって構成され、下階側柱下部の下端部を支持する基礎部と、を含んで構成されている、ことを特徴とする。

請求項３の発明に係る建物ユニットは、請求項１又は請求項２記載の発明において、さらに、複数の上階側天井大梁を用いて構成された上階側天井パネルと、この上階側天井パネルの角部に下階側へ向けて立設された上階側柱上部と、上階側柱上部の上端部に接合された屋根架構と、を含んで構成されている、ことを特徴とする。

請求項４の発明に係る建物ユニットは、請求項１記載の下階側柱上部、請求項１記載の上階側柱下部、請求項２記載の下階側柱下部、請求項３記載の上階側柱上部の長さは、通常の建物ユニットの柱の長さの半分の長さに設定されている、ことを特徴とする。

請求項５の発明に係るユニット建物は、建物下層に配置された請求項２記載の建物ユニットと、建物中間層に配置され、請求項２記載の建物ユニットの下階側柱下部の上端部に下階側柱上部の下端部が接合された請求項１記載の建物ユニットと、建物上層に配置され、請求項１記載の建物ユニットの上階側柱下部の上端部に上階側柱上部の下端部が接合された請求項３記載の建物ユニットと、を有することを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、 下階と上階との高さ方向中間部には、上階側床大梁を用いて構成された上階側中間側パネルと下階側天井大梁を用いて構成された下階側中間側パネルとが上下に離間して水平に配置される。なお、上階側中間側パネルの角部を通るように上階側柱下部が上階側へ延在され、又下階側中間側パネルの角部を通るように下階側柱上部が下階側へ延在される。さらに、本発明では、上記の上階側中間側パネルと下階側中間側パネルとの間に所定高さのセントラル空調の設置スペースが形成され。

請求項２記載の本発明によれば、プレキャストコンクリートによって基礎部が構成され、その際に複数の下階側床大梁を用いて構成された下階側床パネルの角部に上階側へ向けて立設された下階側柱下部の下端部が支持される。これにより、プレキャストコンクリート製の基礎部と下階側床パネル及び下階側柱下部とが一体化されて一つの建物ユニットが構成される。従って、従来のように基礎部と下階側ユニットとを完全に別の層として分ける構成に比し、組立工数が大幅に削減される。

請求項３記載の本発明によれば、複数の上階側天井大梁を用いて構成された上階側天井パネルとの角部には、上階側柱上部が下階側へ向けて立設されており、更に当該上階側柱上部の上端部に屋根架構が接合される。これにより、屋根架構と上階側天井パネル及び上階側柱上部とが一体化されて一つの建物ユニットが構成される。従って、従来のように屋根架構と上階側ユニットとを完全に別の層として分ける構成に比し、組立工数が大幅に削減される。

請求項４記載の本発明によれば、請求項１記載の下階側柱上部、請求項１記載の上階側柱下部、請求項２記載の下階側柱下部、請求項３記載の上階側柱上部の長さは、通常の建物ユニットの柱の長さの半分の長さに設定されているので、柱の分割位置（第１の建物ユニットと第２の建物ユニットとの分割位置及び第１の建物ユニットと第３の建物ユニットの分割位置）が曲げモーメントが最も小さくなる反曲点近傍になり、曲げに対する要求剛性を下げることができる。従って、要求剛性を満たせばよいということであれば柱の断面を小さくすることができ、又柱の断面の大きさを変えないのであれば要求剛性に対して充分に余裕のある曲げ耐力を有する柱になる。換言すれば、柱の断面設計に自由度が生まれる。

また、輸送時の荷姿の高さが通常の建物ユニットの高さを超えないので、輸送時の高さ制限に抵触することもない。

請求項５記載の本発明によれば、まず、請求項２記載の建物ユニットが建物下層に配置される。つまり、基礎部が敷地の所定位置に埋設される。これにより、基礎と下階ユニットの下部側が構築される。次に、請求項１記載の建物ユニットが建物中間層に配置される。このとき、請求項２記載の建物ユニットの下階側柱下部の上端部に請求項１記載の建物ユニットの下階側柱上部の下端部が接合される。これにより、建物下層と建物上層の下部側が構築される。次に、請求項３記載の建物ユニットが建物上層に配置される。このとき、請求項１記載の建物ユニットの上階側柱下部の上端部に請求項３記載の建物ユニットの上階側柱上部の下端部が接合される。これにより、ユニット建物全体が構築される。

このように本発明によれば、ユニット建物を３層で構成することができるので、従来の４層構造のユニット建物を構築する場合に比べて、建築地での組立工数が一層分削減される。また、工場から建築地への建物ユニットの輸送回数も、一層分減る。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る建物ユニットは、組立工数の削減による工期短縮を図ることができるという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明に係る建物ユニットは、工期の短縮を図ることができるという優れた効果を有する。

請求項３記載の本発明に係る建物ユニットは、工期の短縮を図ることができるという優れた効果を有する。

請求項４記載の本発明に係る建物ユニットは、柱の断面設計の自由度を上げることができると共に輸送効率を従来通り良好に維持することができるという優れた効果を有する。

請求項５記載の本発明に係るユニット建物は、工期を大幅に短縮することができるという優れた効果を有する。

〔第１実施形態〕
以下、図１を用いて、第１実施形態に係る建物ユニット及びこれを用いたユニット建物について説明する。なお、この第１実施形態は参考例とする。

図１（Ａ）に示されるように、本実施形態に係るユニット建物１０は、建物下層に配置される第１の建物ユニット１２と、建物中間層に配置される第２の建物ユニット１４と、建物上層に配置される第３の建物ユニット１６と、によって構成されている。つまり、ユニット建物１０は三層構造で構成されており、以下、この順に説明する。

（第１の建物ユニット１２）
第１の建物ユニット１２は、プレキャストコンクリートによって構成された基礎部１８と、この基礎部１８に予め工場にて一体化されかつ基礎部１８に支持された下階ユニット下部２０と、を含んで構成及びされている。

基礎部１８は、断面形状が上下逆向きのＴ字状に形成されており、地盤２２中に埋設されるベース部１８Ａと、このベース部１８Ａに一体化されかつベース部１８Ａに支持された立ち上がり部１８Ｂと、を含んで構成されている。

下階ユニット下部２０は、矩形パネル状に構成された下階側床パネル２４と、この下階側床パネル２４の四隅に上向きに立設された４本の下階側柱下部２６と、によって構成されている。さらに、下階側床パネル２４は、外周四辺に平行に配置された長短二種類で合計４本の下階側床大梁２８と、長い方の下階側床大梁２８間に掛け渡された複数の床小梁と、矩形平板状の床材等によって構成されている。また、下階側柱下部２６の下端部は、基礎部１８に接合されている。さらに、下階側柱下部２６の長さは、通常の箱形の建物ユニットの柱の長さの半分に設定されている。

（第２の建物ユニット１４）
第２の建物ユニット１４は、矩形パネル状に構成された上階側床パネル３０と、この上階側床パネル３０の四隅に接合された４本の中間柱３２と、を含んで構成されており、機能的には下階ユニット上部３４と上階ユニット下部３６とを合体させたものとして構成されている。

上階側床パネル３０は、下階側天井パネルを兼ねたものであり、外周四辺に平行に配置された長短二種類で合計４本の上階側床大梁３８と、長い方の上階側床大梁３８間に掛け渡された天井小梁を兼ねた複数の床小梁と、矩形平板状の床材及び天井材等によって構成されている。また、上階側床大梁３８の梁成は、通常の建物ユニットの下階側天井大梁の梁成と上階側床大梁の梁成とを足した長さに設定されている（但し、後述するように、上階側床大梁３８の梁成は二本分の大梁の梁成よりも低くすることも可能である）。

中間柱３２の長さは、通常の箱形の建物ユニットの柱の長さと略同一に設定されている。つまり、中間柱３２は、下階側柱上部と上階側柱下部の両者を一本もので構成した柱であり、その長手方向中間部にて上階側床パネル３０の角部にボルト又は溶接により接合されるようになっている。

（第３の建物ユニット１６）
第３の建物ユニット１６は、上階ユニット上部４０と、この上階ユニット上部４０に予め工場にて据え付けられた屋根架構４２と、を含んで構成されている。

上階ユニット上部４０は、矩形パネル状に構成された上階側天井パネル４４と、この上階側天井パネル４４の四隅に下向きに立設された４本の上階側柱上部４６と、によって構成されている。さらに、上階側天井パネル４４は、外周四辺に平行に配置された長短二種類で合計４本の上階側天井大梁４８と、長い方の上階側天井大梁４８間に掛け渡された複数の天井小梁と、矩形平板状の天井材等によって構成されている。また、上階側柱上部４６の上端部は、屋根架構４２に接合されている。さらに、上階側柱上部４６の長さは、通常の箱形の建物ユニットの柱の長さの半分に設定されている。

（ユニット建物１０）
図１（Ｂ）に示されるように、第１の建物ユニット１２の下階側柱下部２６の上端部には、第２の建物ユニット１４の中間柱３２の下端部が接合されている。また、第２の建物ユニット１４の中間柱３２の上端部には、第３の建物ユニット１６の上階側柱上部４６の下端部が接合されている。なお、接合の仕方は任意であり、柱の接合部となる仕口部に嵌合構造を付与して、嵌合代にてボルト接合、溶接接合、リベット接合等最適な接合方法を選択すればよい。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

最初に、ユニット建物１０を構築する手順（工法）について説明する。

第１の建物ユニット１２、第２の建物ユニット１４、及び第３の建物ユニット１６は、それぞれ工場にて予め組み立てられる。その後、第１の建物ユニット１２、第２の建物ユニット１４、及び第３の建物ユニット１６は、輸送車両にて工場から建築地へ搬送される。このとき、下階側柱下部２６、上階側柱上部４６の長さが通常の建物ユニットの柱の半分の長さに設定されており、中間柱３２については通常の建物ユニットの柱と略同一の長さに設定されているので、輸送車両の荷台に第１の建物ユニット１２、第２の建物ユニット１４、或いは第３の建物ユニット１６を載せた際に、荷姿が通常の建物ユニットを載せた場合と略同一になり、積載時の高さ制限を超えることもない。

建築地では、クレーンを使って第１の建物ユニット１２が地盤２２中に据え付けられる。これにより、ユニット建物１０の下層（基礎と一階の下半分）が構築される。次に、第１の建物ユニット１２の上に第２の建物ユニット１４が据え付けられる。具体的には、第１の建物ユニット１２の下階側柱下部２６の上端部に第２の建物ユニット１４の中間柱３２の下端部が接合される。これにより、ユニット建物１０の中間層（一階の上半分と二階の下半分）が構築される。次に、第２の建物ユニット１４の上に第３の建物ユニット１６が据え付けられる。具体的には、第２の建物ユニット１４の中間柱３２の上端部に第３の建物ユニット１６の上階側柱上部４６の下端部が接合される。これにより、ユニット建物１０の上層（二階の上半分と屋根部分）が構築されて、ユニット建物１０全体が構築される。

このように本実施形態に係るユニット建物１０（及びその構築方法）によれば、ユニット建物１０を３層で構成することができるので、従来の４層構造のユニット建物を構築する場合に比べて、建築地での組立工数が一層分削減される。従って、工期の短縮を図ることができる。

また、同様の理由から、工場から建築地への建物ユニットの輸送回数も一層分減ることになるため、輸送効率も向上される。輸送に関して更に言及すると、本実施形態では、第１の建物ユニット１２の下階側柱下部２６及び第３の建物ユニット１６の上階側柱上部４６の長さを通常の建物ユニットで使用される柱の半分（ハーフサイズ）にし、又、第２の建物ユニット１４の中間柱３２は通常の柱と略同一の長さにしたので、輸送時の荷姿の高さが通常の建物ユニットの高さを超えない。従って、輸送時の高さ制限に抵触することもなく、積載高制限の観点からは輸送効率を従来通り良好に維持することができる。

さらに、本実施形態では、第２の建物ユニット１４において、下階側天井大梁を兼ねた上階側床大梁３８を設置したので、部材の重複を無くし、部品点数の削減を図ることができる。また、中間柱３２についても下階側柱上部と上階側柱下部とを一体化させた一本ものの柱を用いたので、この点においても部品点数が削減される。

なお、重複部材を排除することにより大梁の剛性不足が懸念されるが、上階側床大梁３８の梁成を仮に従来と同じ梁成（下階側天井大梁の梁成と上階側床大梁の梁成とを足した梁成）にするのであれば、従来よりも剛性を高くすることができ、従来と同じ剛性でよいのであれば梁成を低くして部材断面を小さくすることができるので、いずれにしても剛性（水平剛性・鉛直剛性）面での問題は全くない。

また、本実施形態によれば、中間柱３２が下階側柱上部と上階側柱下部とを一体にした一本ものの柱とされているので、従来のように下階側柱の上端部と上階側柱の下端部とが完全に分割された柱構造に比べて剛性を高くすることができる（即ち、分割されたことによる剛性低下分が生じない）。なお、地震時等に作用するせん断力の大きさは本実施形態の場合も従来の場合も同じであるが、従来の場合にはユニットの上下境界面で下階側柱と上階側柱とが分割されているので、接合部に大きな曲げモーメントが作用する。従って、従来の場合にはせん断力と曲げモーメントの両方に耐えるだけの剛性が下階側柱及び上階側柱に要求され、その分、部材断面を大きくするか、板厚を上げる等の対策が必要であったが、本実施形態の場合には、少なくとも曲げモーメント対策分が大幅に減るので、その分、より小さい断面で柱の剛性を確保できる。

すなわち、本実施形態によれば、少ない部材数で必要な剛性を効率良く確保することができる。換言すれば、部品点数の削減と必要剛性の効率的な確保の両立を図ることができる。

さらに、上述した如く、４層構造から３層構造に変更してユニットの分割位置を従来の建物ユニットの柱の高さ方向中間部に設定したので、柱の分割位置が曲げモーメントが最も小さくなる反曲点近傍になり、曲げに対する要求剛性を下げることができる。従って、要求剛性を満たせばよいということであれば柱の断面を小さくすることができ、又柱の断面の大きさを変えないのであれば要求剛性に対して充分に余裕のある曲げ耐力を有する柱になる。換言すれば、本実施形態によれば、柱の断面設計に自由度が生まれる。

以上を総括すると、本実施形態に係る建物ユニット及びこれを用いたユニット建物によれば、組立工数の削減による工期の短縮、部品点数の削減、必要剛性の効率的な確保のすべてを同時に達成することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図２及び図３を用いて、第２実施形態に係る建物ユニット及びこれを用いたユニット建物について説明する。なお、前述した第1実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。また、この第１実施形態は参考例とする。

図２に示されるように、この第２実施形態に係るユニット建物６０では、第１の建物ユニット１２の下階側柱下部２６の上端部と第２の建物ユニット１４の中間柱３２の下端部との間、並びに、第２の建物ユニット１４の中間柱３２の上端部と第３の建物ユニット１６の上階側柱上部４６の下端部との間に、箱状の制振装置６２をそれぞれ介在させた点に特徴がある。なお、制振装置６２に替えて箱状の免震装置を用いてもよい。

（作用・効果）
図３には、パネル状の制振装置６４を通常の箱型の建物ユニット６６の側面（架構面）に配置した従来のユニット建物６８が示されている。この図に示されるように、パネル状の制振装置６４を架構面に配置すると、ユニット建物６８のプランニングをする際に制約を受ける。

しかし、本実施形態によれば、柱の接合部に箱状の制振装置６２を配置する構成であるため、簡易に取付けることができると共に設置スペースの省スペース化を図ることができる。従って、ユニット建物６８のプランニングをする際に制振装置６２の存在によって制約を受けることがなくなり、特に開口部の設置箇所の自由度が高くなる。

〔本実施形態の補足説明〕
以上説明した各実施形態では、ユニット住宅を想定したユニット建物に対して本発明を適用したが、これに限らず、他の用途（商業的用途、工業的用途、農業的用途、福祉施設・公共施設等の非営利目的の行政的用途を含む）の建物に対して本発明を用いてもよい。

また、上記各実施形態では、二階建てのユニット建物１０、６０を例にして説明したが、これに限らず、複数階建てであればよく、例えば、三階建てのユニット建物に対して本発明を適用してもよい。この場合、中間層を構成する第２の建物ユニット１４を重ねればよい。

さらに、上記各実施形態では、第１の建物ユニット１２、第２の建物ユニット１４、第３の建物ユニット１６のすべてが工場で予め生産され、これらを建築地まで輸送して順次据付けて組み立てる方法を採ったが、これに限らず、例えば、第２の建物ユニット１４のみを工場で予め生産することとし、第１の建物ユニット１２については下階ユニット下部２０のみを工場生産し、基礎については建築地で現場作業で打設するようにしてもよい。第３の建物ユニット１６についても、上階ユニット上部４０と屋根架構４２とを別個独立に工場で予め生産し、第２の建物ユニット１４への上階ユニット上部４０の組付と上階ユニット上部４０への屋根架構４２の組付とを建築地で順次行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、上階側床大梁３８が下階側天井大梁を兼ねた上階側床パネル３０を中間柱３２の中間部に設置する構成を採ったが、これに限らず、上下に離間して配置された上階側床大梁と下階側天井大梁とを用いて構成された中間側パネルを設置する構成を採ってもよい。

具体的に説明すると、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、このユニット建物８０では、第２の建物ユニット８２が図１（Ａ）、（Ｂ）に示されるものと異なっている。この第２の建物ユニット８２では、上下に離間して上階側中間側パネル８４と下階側中間側パネル８６とが配置されており、中間柱も上階側柱下部８８と下階側柱上部９０とに分かれている。上階側柱下部８８の下端部と下階側柱上部９０の上端部とは、予め工場にて連結金具９２（短い柱でもよい）によって相互に連結されている。上記の如くして構成された上階側中間側パネル８４と下階側中間側パネル８６との間には所定高さのスペース９４が形成され、このスペース９４が図示しないセントラル空調の設置スペース（全館空調システムの空調機器及びダクト等の設置スペース）として利用されている。なお、スペース９４の高さは全館空調システムのために利用可能な高さであればよく、１．４ｍｍ以下の任意の高さ（例えば、８０ｃｍ等）に設定される。

上記構成によっても、第２の建物ユニット８２は予め工場で組み立てられて建築地に輸送されるので、建築地でのユニット建物９０の組立手順は同様であり、組立工数の削減による工期の短縮を図ることができる。

また、第２の建物ユニット８２の高さ方向中間部に全館空調システムを構成するためのスペース９４を確保して工場内で必要な機器やダクト等の設置作業まで行うことができるので、建築地での空調ユニットやダクト等の組付作業を廃止でき、現場作業効率を著しく向上させることができる。更に工場組立の方が品質管理が良くなるので、製品精度も向上される。

（Ａ）は第１実施形態に係るユニット建物の分解図であり、（Ｂ）は組付状態のユニット建物の側面図である。 第２実施形態に係るユニット建物の側面図である。 従来のパネル状の制振装置を用いたユニット建物の側面図である。 （Ａ）は第２の建物ユニットの変形例を示すユニット建物の分解図であり、（Ｂ）は組付状態のユニット建物の側面図である。 （Ａ）は従来の４層構造のユニット建物の分解図であり、（Ｂ）は組付状態のユニット建物の側面図である。

符号の説明

１０ ユニット建物
１２ 第１の建物ユニット
１４ 第２の建物ユニット
１６ 第３の建物ユニット
１８ 基礎部
２４ 下階側床パネル
２６ 下階側柱下部
２８ 下階側床大梁
３０ 上階側床パネル
３２ 中間柱
３８ 上階側床大梁
４２ 屋根架構
４４ 上階側天井パネル
４６ 上階側柱上部
４８ 上階側天井大梁
６０ ユニット建物
６２ 制振装置
８０ ユニット建物
８２ 第２の建物ユニット
８４ 上階側中間側パネル（中間側パネル）
８６ 下階側中間側パネル（中間側パネル）
８８ 上階側柱下部（中間柱）
９０ 下階側柱上部（中間柱）
９２ 連結金具（中間柱）

Claims (5)

1. 下階と上階との高さ方向中間部に上下に離間して水平に配置され、上階側床大梁を用いて構成された上階側中間側パネル及び下階側天井大梁を用いて構成された下階側中間側パネルと、
   上階側中間側パネルの角部を通るように上階側へ延在され、中間柱の一部を構成する上階側柱下部と、
   下階側中間側パネルの角部を通るように下階側へ延在され、中間柱の一部を構成する下階側柱上部と、
   前記上階側柱下部の下端部と前記下階側柱上部の上端部とを連結し、中間柱の一部を構成する中間柱と、
   前記上階側中間側パネルと下階側中間側パネルとの間に形成された所定高さのセントラル空調の設置スペースと、
   を含んで構成されている、
   ことを特徴とする建物ユニット。
2. さらに、複数の下階側床大梁を用いて構成された下階側床パネルと、
   この下階側床パネルの角部に上階側へ向けて立設された下階側柱下部と、
   プレキャストコンクリートによって構成され、下階側柱下部の下端部を支持する基礎部と、
   を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の建物ユニット。
3. さらに、複数の上階側天井大梁を用いて構成された上階側天井パネルと、
   この上階側天井パネルの角部に下階側へ向けて立設された上階側柱上部と、
   上階側柱上部の上端部に接合された屋根架構と、
   を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の建物ユニット。
4. 請求項１記載の下階側柱上部、請求項１記載の上階側柱下部、請求項２記載の下階側柱下部、請求項３記載の上階側柱上部の長さは、通常の建物ユニットの柱の長さの半分の長さに設定されている、
   ことを特徴とする建物ユニット。
5. 建物下層に配置された請求項２記載の建物ユニットと、
   建物中間層に配置され、請求項２記載の建物ユニットの下階側柱下部の上端部に下階側柱上部の下端部が接合された請求項１記載の建物ユニットと、
   建物上層に配置され、請求項１記載の建物ユニットの上階側柱下部の上端部に上階側柱上部の下端部が接合された請求項３記載の建物ユニットと、
   を有することを特徴とするユニット建物。

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