JP6649118B2 - 液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、環状ヨーク部の内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に半径方向内方に突出する歯部が設けられた磁性鋼板が軸線方向に複数枚積層されて成るステータコア、２つのボビン構成部材から分割可能に構成されると共にステータコアを前記軸線方向両端面側から覆って絶縁する型成形樹脂製のボビン、ならびに前記歯部に対応した巻線部を有しつつ前記ボビンを介して前記ステータコアに巻装されるコイルとで構成されるステータと、前記軸線方向に延在する回転軸を備えて前記歯部の内周側に臨むロータとを有するブラシレスモータのロータの前記回転軸に、前記ブラシレスモータで駆動されるポンプが連結される液体供給装置に関する。

このような液体供給装置において、ステータコアは、積層された複数枚の磁性鋼板が相互に結合されて成るものであり、それぞれの磁性鋼板の厚みの公差が集積されるのでステータコアの軸線方向での製造公差は比較的大きくなる。このためステータコアを両側から挟んで相互に対向する一対のボビン構成部材でボビンが構成される場合、一対のボビン構成部材の対向端部間に所定の隙間が生じるように設定することが必要である。そうしないと、一対のボビン構成部材の対向端部が相互に突きあってボビンがステータコアに密着せず、コイルを巻き付けたときに巻き太ってしまったり、きちんと巻き付けられなかったりするからであるが、一対のボビン構成部材の対向端部間に所定の隙間が生じていると、その隙間よりもコイルの巻線が細い場合に、その隙間に巻線が入り込んで絶縁が不完全となる可能性がある。このような課題を解決するために、特許文献１で開示されるものでは、ステータコアの歯部を両側から挟む一対のボビン構成部材が、それらのボビン構成部材の先端部を相互に重合させることで一対のボビン構成部材間に隙間が生じないようにしている。

特許第３６２３４７１号公報

ところが上記特許文献１で開示されるものでは、ボビン構成部材の先端部が薄肉に形成されることになるので、小型のブラシレスモータにおいて、ボビンの厚みが薄くなってくると、適用困難となる。すなわちボビン構成部材の先端部が薄く、かつ鋭利になり過ぎて強度が不足したり、ボビン構成部材の型成形時にその先端部への湯回りが悪化し、きれいに成形できない可能性がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ボビンの肉厚が薄くてもボビン構成部材をきれいに型成形し得るようにした液体供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、環状ヨーク部の内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に半径方向内方に突出する歯部を設けられた磁性鋼板が軸線方向に複数枚積層されて成るステータコア、２つのボビン構成部材から分割可能に構成されると共に前記ステータコアを前記軸線方向両端面側から覆って絶縁する型成形樹脂製のボビン、ならびに前記歯部に対応した巻線部を有しつつ前記ボビンを介して前記ステータコアに巻装されるコイルとで構成されるステータと、前記軸線方向に延在する回転軸を備えて前記歯部の内周側に臨むロータとを有するブラシレスモータの前記ロータの前記回転軸に、前記ブラシレスモータで駆動されるポンプが連結される液体供給装置において、２つの型成形樹脂から成る前記ボビン構成部材のうちの第１ボビン構成部材は、前記ステータコアの前記軸線方向一方側の端面に当接する端板部と、前記歯部の周方向両側の側面に当接する一対の側板部分ならびに周方向に隣接する複数の前記歯部間で前記環状ヨーク部の内周に当接して周方向に隣接する前記側板部分間を連結する連結板部分を有しつつ複数枚積層されて成る前記ステータコアの前記磁性鋼板よりも前記軸線方向に長く延びる複数の胴部とを備えていて、前記端板部と複数の前記胴部とが同一の樹脂材料により一体に型成形され、前記ボビン構成部材のうちの第２ボビン構成部材は、少なくとも内周側が前記環状ヨーク部に倣った横断面形状を有して前記ステータコアの前記軸線方向他方側の端面に当接する環状部と、前記歯部に倣った横断面形状を有して前記環状部の前記内周側の周方向に間隔をあけた複数箇所に連設されると共に前記軸線方向他方側の前記歯部の端面に当接する複数の歯部対応部とを備えていて、前記端板部と複数の前記胴部とが同一の樹脂材料により一体に型成形され、前記第２ボビン構成部材の前記環状部および歯部対応部が、前記ステータコアの端部に重ね合わされて、前記第１ボビン構成部材の前記複数の胴部に一挙に嵌合していることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記コイルを前記ボビンを介して前記ステータコアに巻装した前記ステータの前記ポンプ側の端部が、更に樹脂から成る第１被覆部で覆われると共に、該ステータの前記ポンプとは反対側の端部が、更に樹脂から成る第２被覆部で覆われており、前記ステータコアの前記軸線方向における前記胴部の長さおよび前記歯部対応部の厚さは、前記ステータが高温溶融された前記第１被覆部および前記第２被覆部で覆われる際に、前記胴部の前記端板部とは反対側の端部が前記歯部対応部から突出することを回避し得る長さおよび厚さに設定されていることを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、ボビン構成部材が、２つの型成形樹脂である第１および第２ボビン構成部材から分割可能に構成され、第１ボビン構成部材が、ステータコアの軸線方向一方側の端面に当接する端板部と、歯部の周方向両側の側面に当接する一対の側板部分ならびに周方向に隣接する複数の歯部間で環状ヨーク部の内周に当接して周方向に隣接する側板部分間を連結する連結板部分を有しつつ、複数枚積層されて成るステータコアの磁性鋼板よりも軸線方向に長く延びる複数の胴部とを備えていて、端板部と複数の胴部とが同一の樹脂材料により一体に型成形され、第２ボビン構成部材が、少なくとも内周側が環状ヨークに倣った横断面形状を有してステータコアの軸線方向他方側の端面に当接する環状部と、歯部に倣った横断面形状を有して環状部の内周側の周方向に間隔をあけた複数箇所に連設されると共に軸線方向他方側の歯部の端面に当接する複数の歯部対応部とを備えていて、端板部と複数の前記胴部とが同一の樹脂材料により一体に型成形され、第２ボビン構成部材の環状部および歯部対応部が、ステータコアの端部に重ね合わされて、第１ボビン構成部材の複数の胴部に一挙に嵌合しているので、ブラシレスモータの小型化に応じてボビンの肉厚を薄くしても、第１および第２ボビン構成部材の先端部を薄くしたり、鋭利にしたりすることが不要であり、ボビン構成部材をきれいに型成形することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、ステータが高温溶融された第１被覆部および第２被覆部で覆われる際に、胴部が歯部対応部から突出することがないので、第２ボビン構成部材を樹脂で被覆する際の型成形時に第２ボビン構成部材がステータコアから浮き上がったり、コイルの巻線部を拡げてしまったりすることはない。

燃料供給装置の縦断面図である。 図１の２−２線断面図である。 ボビンの分解斜視図である。 図１の４−４線に沿うブラシレスモータの断面図である。 想定下限温度（ａ）および想定上限温度（ｂ）での図４の５−５線に沿う断面図である。

本発明の実施の形態を添付の図１〜図５を参照しながら説明すると、先ず図１において、この液体供給装置は、たとえば車載エンジンに燃料を供給するための燃料供給装置であり、ポンプたとえばウエスコポンプ５と、該ウエスコポンプ５を駆動するブラシレスモータ６とが、中空の円筒状である共通のユニットケース７に内蔵、結合されて成る。

前記ウエスコポンプ５は、放射状の多数の溝８を外周に有するインペラ９と、そのインペラ９の外周を臨ませる円弧状に延びるポンプ室１０を有して前記インペラ９を回転可能に収納するポンプケース１１とを備える。前記ポンプケース１１は、外側ケース半体１２と、内側ケース半体１３とで分割構成されており、外側ケース半体１２および内側ケース半体１３間に前記インペラ９が介装されるとともに前記ポンプ室１０が画成される。

前記ポンプケース１１は、軸方向外方に臨んで前記ユニットケース７の内面に形成される環状段部７ａと、前記ユニットケース７の一端部に形成される第１のかしめ加工部７ｂとで挟持されて、前記ユニットケース７の一端部に収容される。

図２を併せて参照して、前記ブラシレスモータ６は、積層された複数枚の磁性鋼板が相互にかしめ結合されて成るステータコア１５と、そのステータコア１５に装着されるボビン１７と、そのボビン１７を介して前記ステータコア１５に巻装されるコイル１６とで構成されるステータ１８と、そのステータ１８内に配置されるロータ１９とを有する。

前記ステータコア１５は、環状ヨーク部１５ａの内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば６箇所に半径方向内方に突出する歯部１５ｂが設けられて成り、このステータコア１５には、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に分かれた少なくとも一組の前記コイル１６がボビン１７を介して巻装されるものであり、前記コイル１６は、前記歯部１５ｂに対応した巻線部１６ａを有し、複数たとえば６つの巻線部１６ａの巻付け回数は同一に設定される。

前記コイル１６に連なる３個の接続端子２０が前記ボビン１７に差し込んで支持される。また前記ステータ１８の前記ウエスコポンプ５側の端部は樹脂から成る第１被覆部２１で覆われ、前記ステータ１８の前記ウエスコポンプ５とは反対側の端部は、前記接続端子２０の前記ボビン１７とは反対側の端部を前記ユニットケース７の外部に臨ませるようにして樹脂から成る第２被覆部２２で覆われており、前記ブラシレスモータ６は、前記ウエスコポンプ５の前記ポンプケース１１と、第１被覆部２１との間に円板状のスペーサ２３を介在させて前記ユニットケース７に挿入され、前記ユニットケース７の他端部に形成される第２のかしめ加工部７ｃを第２被覆部２２に係合することで、前記ブラシレスモータ６が前記ユニットケース７に内蔵される。

前記ロータ１９は周方向に複数の磁極に着磁される永久磁石から成り、このロータ１９に、該ロータ１９を貫通する回転軸２５が同軸に設けられる。前記回転軸２５の一端部は、前記スペーサ２３を貫通し、前記ポンプケース１１との間に第１の滑り軸受２６を介在させて前記ポンプケース１１内に突入される。前記ポンプケース１１内で前記回転軸２５にインペラ９が相対回転不能に取付けられるものであり、この実施の形態では、前記インペラ９の中央部には非円形の取付け孔２７が設けられ、前記インペラ９に対応する部分で前記回転軸２５の一端部には、前記取付け孔２７の断面形状に対応した断面形状の非円形部２５ａが設けられる。前記非円形部２５ａが前記取付け孔２７に挿入されることで、前記インペラ９が前記回転軸２５の多少の傾きを許す程度の遊びを持って前記回転軸２５に相対回転不能に取付けられ、前記ポンプケース１１の前記外側ケース半体１２および前記内側ケース半体１３で、前記インペラ９の軸方向の移動が阻止される。

前記ポンプケース１１の前記内側ケース半体１３には、前記回転軸２５を同軸に囲繞する円筒状の軸受ハウジング１３ａが一体に設けられており、その軸受ハウジング１３ａおよび前記回転軸２５間に、第１の滑り軸受２６が介装される。また前記回転軸２５の他端部は、第２被覆部２２に第２の滑り軸受２８を介して回転自在に支持される。

前記ポンプケース１１における前記外側ケース半体１２には、前記ポンプ室１０の周方向一端部に通じる吸込ポート２９が形成され、前記内側ケース半体１３には、前記ポンプ室１０の周方向他端部に通じる吐出ポート３０が形成される。しかも外側ケース半体１２には、前記吸込ポート２９に直接連通する円筒状の吸込管１２ａが外向きに一体に突設されるととともに、ポンプケース１１内でのポンプ作用に伴って生じた気泡を排出するための脱気孔３１が形成される。

前記ブラシレスモータ６における前記ロータ１９および前記ステータ１８間には、前記吐出ポート３０に通じる通路３２が形成され、第２被覆部２２には、前記通路３２に通じる燃料出口室３３が形成される。しかも第２被覆部２２には、ポンプ作動時に高圧燃料を吐出するための円筒状の吐出管２２ａが一体に突設され、その吐出管２２ａ内には、前記燃料出口室３３から前記吐出管２２ａの先端の燃料吐出口３４側へのみ燃料の流動を許容する逆流防止用のチェック弁３５が収納される。

図３を併せて参照して、前記ボビン１７は、前記ステータコアの軸線方向に分割することを可能とした第１および第２ボビン構成部材３８，３９から成り、それらのボビン構成部材３８，３９は型成形樹脂製である。

図４を併せて参照して、前記ボビン１７の一部を構成して前記ウエスコポンプ５とは反対側に配置される第１ボビン構成部材３８は、前記ステータコア１５の軸線方向一方側の端面（この実施の形態では前記ウエスコポンプ５とは反対側の端面）に当接する端板部３８ａと、前記ステータコア１５における前記歯部１５ｂの周方向両側の側面に当接する一対の側板部分３８ｂａならびに周方向に隣接する複数の前記歯部１５ｂ間で前記環状ヨーク部１５ａの内周に当接して周方向に隣接する前記側板部分３８ｂａ間を連結する連結板部分３８ｂｂを有しつつ、樹脂成形可能かつ所望の強度を有する範囲で比較的薄肉であるように設定された所定の厚みで、複数枚積層されて成る前記磁性鋼板よりも前記ステータコア１５の軸線方向に長く延びて前記端板部３８ａに連設される複数の胴部３８ｂとを有するように形成されるものであり、この実施の形態では略Ｔ字状に形成されている前記歯部１５ｂの前記環状ヨーク部１５ａ側の面にも当接するように前記側板部分３８ｂａが形成される。また前記端板部３８ａと複数の前記胴部３８ｂとは同一の樹脂材料により一体に型成形される。

しかも前記端板部３８ａの前記ステータコア１５とは反対側の面には、前記コイル１６の前記巻線部１６ａの一部を収容するための複数個たとえば６個の溝４０と、複数の巻線部１６ａ同士を３相別経路に接続する複数の歯間渡り線部（図示せず）や前記コイル１６から前記接続端子２０側に延びる電源線渡り線部（図示せず）を案内するための溝部（図示せず）と、前記接続端子２０を差し込んで支持するための支持凹部４１（図２参照）とが形成される。

また第１ボビン構成部材３８とともに前記ボビン１７を構成するようにして前記ウエスコポンプ５側に配置される第２ボビン構成部材３９は、少なくとも内周側が前記環状ヨーク部１５ａに倣った横断面形状を有して、前記ステータコア１５における前記環状ヨーク部１５ａの前記軸線方向他方側の端面（この実施の形態では前記ウエスコポンプ５側の端部）に当接する環状部３９ａと、前記歯部１５ｂに倣った横断面形状を有して前記環状部３９ａの前記内周側の周方向に間隔をあけた複数箇所に連設されると共に前記軸線方向他方側の前記歯部１５ｂの端面に当接する複数の歯部対応部３９ｂとを備えていて、前記端板部３８ａと複数の前記胴部３８ｂとが同一の樹脂材料により一体に型成形され、前記第２ボビン構成部材３９の前記環状部３９ａおよび歯部対応部３９ｂが、前記ステータコア１５の端部に重ね合わされて、前記第１ボビン構成部材３８の前記複数の胴部３８ｂに一挙に嵌合している。

しかも前記歯部対応部３９ｂの先端部の前記ステータコア１５とは反対側の面には、前記環状部３９ａの内周との間に前記コイル１６の前記巻線部１６ａの一部を収容する溝４２を形成するための突部３９ｃが突設される。

また前記ステータコア１５の軸線方向における前記胴部３８ｂの長さおよび前記歯部対応部３９ｂの厚さは、前記歯部対応部３９ｂの少なくとも一部が前記胴部３８ｂ相互間に常時嵌合するように設定される。すなわち想定上限温度たとえば前記ボビン１７の軸方向両端部を覆う第１および第２被覆部２１，２２がアセタール樹脂から成る場合にその成形温度である１９０℃の高温環境下で第１ボビン構成部材３８の前記胴部３８ｂが熱膨張しても、図５（ｂ）で示すように前記胴部の前記端板部とは反対側の端部が前記歯部対応部から突出しない状態にあり、また想定下限温度たとえばマイナス２０℃の極低温環境下で樹脂製の第１ボビン構成部材３８の前記胴部３８ｂが収縮しても、図５（ａ）で示すように前記歯部対応部３９ｂは前記胴部３８ｂ相互間から離脱せず、前記歯部対応部３９ｂが前記胴部３８ｂ相互間に嵌合した状態にある。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、ボビン１７の一部を構成する第１ボビン構成部材３８が、環状ヨーク部１５ａの内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に半径方向内方に突出する歯部１５ｂが設けられた磁性鋼板が、軸線方向に複数枚積層されて成るステータコア１５の、軸線方向一方側の端面に当接する端板部３８ａと、前記歯部１５ｂの周方向両側の側面に当接する一対の側板部分３８ｂａならびに周方向に隣接する複数の前記歯部１５ｂ間で前記環状ヨーク部１５ａの内周に当接して周方向に隣接する前記側板部分３８ｂａ間を連結する連結板部分３８ｂｂを有しつつ、複数枚積層されて成る前記ステータコア１５の前記磁性鋼板よりも前記軸線方向に長く延びる複数の胴部３８ｂとを備えていて、前記端板部３８ａと複数の前記胴部３８ｂとが同一の樹脂材料により一体に型成形され、第１ボビン構成部材３８とともに前記ボビン１７を構成する第２ボビン構成部材３９が、少なくとも内周側が前記環状ヨーク部１５ａに倣った横断面形状を有して前記ステータコア１５の前記軸線方向他方側の端面に当接する環状部３９ａと、前記歯部１５ｂに倣った横断面形状を有して前記環状部３９ａの前記内周側の周方向に間隔をあけた複数箇所に連設されると共に前記軸線方向他方側の前記歯部１５ｂの端面に当接する複数の歯部対応部３９ｂとを備えていて、前記端板部３８ａと複数の前記胴部３８ｂとが同一の樹脂材料により一体に型成形され、前記第２ボビン構成部材３９の前記環状部３９ａおよび歯部対応部３９ｂが、前記ステータコア１５の端部に重ね合わされて、前記第１ボビン構成部材３８の前記複数の胴部３８ｂに一挙に嵌合している。

したがってブラシレスモータ５の小型化に応じてボビン１７の肉厚を薄くしても、第１および第２ボビン構成部材３８，３９の先端部を薄くしたり、鋭利にしたりすることが不要であり、第１および第２ボビン構成部材３８，３９をきれいに型成形することができる。

また前記コイル１６を前記ボビン１７を介して前記ステータコア１５に巻装した前記ステータ１８の前記ポンプ５側の端部が、更に樹脂から成る第１被覆部２１で覆われると共に、該ステータ１８の前記ポンプ５とは反対側の端部が、更に樹脂から成る第２被覆部２２で覆われており、前記ステータコア１５の前記軸線方向における前記胴部３８ｂの長さおよび前記歯部対応部３９ｂの厚さが、前記ステータ１８が高温溶融された前記第１被覆部２１および前記第２被覆部２２で覆われる際に、前記胴部３８ｂの前記端板部３８ａとは反対側の端部が前記歯部対応部３９ｂから突出することを回避し得る長さおよび厚さに設定されるので、たとえば第２ボビン構成部材３９を樹脂で被覆する際の型成形時に第２ボビン構成部材３９がステータコア１５から浮き上がったり、コイル１６の巻線部１６ａを拡げてしまったりすることはない。

さらに前記ステータコア１５の前記軸線方向における前記胴部３８ｂの長さおよび前記歯部対応部３９ｂの厚さが、実際の運転時に想定される下限温度（たとえばマイナス２０℃）で前記歯部対応部３９ｂが前記胴部３８ｂ相互間から離脱することを回避するように設定されるので、ステータコア１５の一部がボビン１７から露出してしまうことがなく、ボビン１７による絶縁状態を確実に維持することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

５・・・ウエスコポンプ
６・・・ブラシレスモータ
１５・・・ステータコア
１５ａ・・・環状ヨーク部
１５ｂ・・・歯部
１６・・・コイル
１６ａ・・・巻線部
１７・・・ボビン
１８・・・ステータ
１９・・・ロータ
３８・・・第１ボビン構成部材
３８ａ・・・端板部
３８ｂ・・・胴部
３８ｂａ・・・側板部分
３８ｂｂ・・・連結板部分
３９・・・第２ボビン構成部材
３９ａ・・・環状部
３９ｂ・・・歯部対応部

Claims (2)

1. 環状ヨーク部（１５ａ）の内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所に半径方向内方に突出する歯部（１５ｂ）を設けられた磁性鋼板が軸線方向に複数枚積層されて成るステータコア（１５）、２つのボビン構成部材（３８，３９）から分割可能に構成されると共に前記ステータコア（１５）を前記軸線方向両端面側から覆って絶縁する型成形樹脂製のボビン（１７）、ならびに前記歯部（１５ｂ）に対応した巻線部（１６ａ）を有しつつ前記ボビン（１７）を介して前記ステータコア（１５）に巻装されるコイル（１６）で構成されるステータ（１８）と、前記軸線方向に延在する回転軸（２５）を備えて前記歯部（１５ｂ）の内周側に臨むロータ（１９）とを有するブラシレスモータ（６）の前記ロータ（１９）の前記回転軸（２５）に、前記ブラシレスモータ（６）で駆動されるポンプ（５）が連結される液体供給装置において、
   ２つの型成形樹脂から成る前記ボビン構成部材（３８，３９）のうちの第１ボビン構成部材（３８）は、前記ステータコア（１５）の前記軸線方向一方側の端面に当接する端板部（３８ａ）と、前記歯部（１５ｂ）の周方向両側の側面に当接する一対の側板部分（３８ｂａ）ならびに周方向に隣接する複数の前記歯部（１５ｂ）間で前記環状ヨーク部（１５ａ）の内周に当接して周方向に隣接する前記側板部分（３８ｂａ）間を連結する連結板部分（３８ｂｂ）を有しつつ、複数枚積層されて成る前記ステータコア（１５）の前記磁性鋼板よりも前記軸線方向に長く延びる複数の胴部（３８ｂ）とを備えていて、前記端板部（３８ａ）と複数の前記胴部（３８ｂ）とが同一の樹脂材料により一体に型成形され、
   前記ボビン構成部材（３８，３９）のうちの第２ボビン構成部材（３９）は、少なくとも内周側が前記環状ヨーク部（１５ａ）に倣った横断面形状を有して前記ステータコア（１５）の前記軸線方向他方側の端面に当接する環状部（３９ａ）と、前記歯部（１５ｂ）に倣った横断面形状を有して前記環状部（３９ａ）の前記内周側の周方向に間隔をあけた複数箇所に連設されると共に前記軸線方向他方側の前記歯部（１５ｂ）の端面に当接する複数の歯部対応部（３９ｂ）とを備えていて、前記端板部（３８ａ）と複数の前記胴部（３８ｂ）とが同一の樹脂材料により一体に型成形され、
   前記第２ボビン構成部材（３９）の前記環状部（３９ａ）および歯部対応部（３９ｂ）が、前記ステータコア（１５）の端部に重ね合わされて、前記第１ボビン構成部材（３８）の前記複数の胴部（３８ｂ）に一挙に嵌合していることを特徴とする液体供給装置。
2. 前記コイル（１６）を前記ボビン（１７）を介して前記ステータコア（１５）に巻装した前記ステータ（１８）の前記ポンプ（５）側の端部が、更に樹脂から成る第１被覆部（２１）で覆われると共に、該ステータ（１８）の前記ポンプ（５）とは反対側の端部が、更に樹脂から成る第２被覆部（２２）で覆われており、
   前記ステータコア（１５）の前記軸線方向における前記胴部（３８ｂ）の長さおよび前記歯部対応部（３９ｂ）の厚さは、前記ステータ（１８）が高温溶融された前記第１被覆部（２１）および前記第２被覆部（２２）で覆われる際に、前記胴部（３８ｂ）の前記端板部とは反対側の端部が前記歯部対応部から突出することを回避し得る長さおよび厚さに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。

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