JP6927118B2 - 車載用電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載用電動圧縮機に関する。

車載用電動圧縮機は、車載電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、インバータから出力される交流電力で駆動するモータと、を備える。特許文献１に記載の車載用電動圧縮機は、パワー線により車載電源に接続された第１コネクタに嵌め合わせされる第２コネクタを備える。第２コネクタは、インバータに電気的に接続されている。第１コネクタと第２コネクタとが嵌め合わされることで、車載電源とインバータとは、電気的に接続されている。

特開２０１５−４０５４８号公報

ところで、第１コネクタに接続されるパワー線が車両の走行などによる振動で揺動すると、第１コネクタと第２コネクタに相対ずれが生じる。すると、第１コネクタ、及び、第２コネクタには摩耗が生じることになる。

本発明の目的は、第１コネクタと第２コネクタとの相対ずれを抑制できる車載用電動圧縮機を提供することになる。

上記課題を解決する車載用電動圧縮機は、車載電源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから出力される交流電力で駆動するモータと、互いに嵌め合わせられることで、前記車載電源と前記モータとを電気的に接続する第１コネクタ及び第２コネクタと、を備えた車載用電動圧縮機であって、前記第１コネクタは、樹脂製であり、筒状の被挿入部と、前記被挿入部の内側に配置される第１導電部と、を備え、前記第２コネクタは、樹脂製であり、前記被挿入部内に挿入可能な筒状の挿入部と、前記挿入部の内側に配置され、前記第１導電部に接続される第２導電部と、を備え、前記被挿入部の内面と前記挿入部の外面との間には、前記内面及び前記外面のうち一方に一体であり、他方に接触しているリブが配置されている。

これによれば、被挿入部と挿入部との間にリブが設けられることで、第１コネクタと第２コネクタの接点が増える。これにより、第１コネクタと第２コネクタとの相対ずれを抑制することができる。特に、被挿入部と挿入部との間には、挿入部の挿入性を考慮して、隙間が区画されている。この隙間を埋めるようにリブを設けることで、第１コネクタと第２コネクタとの相対ずれを好適に抑制できる。

上記車載用電動圧縮機について、前記被挿入部と前記第１導電部との間に配置される金属製の第１シールドと、前記挿入部と前記第２導電部との間に配置される金属製の第２シールドと、前記インバータが収容されているインバータケースと、を備え、前記インバータケースは、前記第２シールドと一体である金属製のケースシールドと、前記ケースシールドに重ねて設けられた樹脂製のケース樹脂部と、を備え、前記挿入部、及び、前記リブは、前記ケース樹脂部に一体であってもよい。

これによれば、挿入部、及び、リブがケース樹脂部に一体であるため、挿入部及びリブの剛性が増す。挿入部、及び、リブの耐震性が向上し、第１コネクタと第２コネクタとの相対ずれを更に抑制できる。金属製のケースシールドと樹脂製のケース樹脂部とからなるインバータケースは耐ノイズ性を低下させることなく軽量かつ剛性に優れる。

上記車載用電動圧縮機について、前記第１シールド、及び、前記第２シールドのうちの一方は、他方に向けて突出する凸部を備え、前記第１コネクタ、及び、前記第２コネクタのうちの一方は、前記凸部の突出方向に位置し、前記第１シールド及び前記第２シールドのうち前記凸部を備えていないシールドを前記凸部とともに挟むシールド支持部を備えていてもよい。

凸部は、一方のシールドから他方のシールドへの押し付け力を高めるために設けられている。凸部が押し付けられると、シールドは撓もうとする。シールド支持部を設けてシールドが撓むことを抑制することで、第１シールドと第２シールドとが押し付け合う力が強くなる。これにより、第１コネクタと第２コネクタの保持力を高めることができる。

上記車載用電動圧縮機について、前記リブと、前記シールド支持部とは、前記挿入部を介して重なり合って配置されていてもよい。
これによれば、シールド支持部をリブによって支持することができる。このため、第１コネクタと第２コネクタの保持力を更に高めることができる。

本発明によれば、第１コネクタと第２コネクタとの相対ずれを抑制できる。

車載用電動圧縮機の一部を破断して示す概略図。 車両側コネクタ、及び、圧縮機側コネクタの斜視図。 車両側コネクタ、及び、圧縮機側コネクタの断面図。 シールド支持部の斜視図。 リブ、及び、シールド支持部を示す図３の５−５線断面図。

以下、車載用電動圧縮機の一実施形態について説明する。本実施形態の車載用電動圧縮機は、例えば、車載用空調装置に用いられる。なお、以下の説明において、車載用電動圧縮機を電動圧縮機と称する。

図１、及び、図２に示すように、電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、モータ１２と、流体として冷媒を圧縮する圧縮部１３と、を備える。モータ１２、及び、圧縮部１３は、ハウジング１１に収容されている。電動圧縮機１０は、モータ１２への電力供給によって駆動する圧縮部１３で冷媒を圧縮するものである。

電動圧縮機１０は、モータ１２に交流電力を供給するためのインバータ１４を備える。インバータ１４は、車載電源１５から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する三相インバータである。インバータ１４とモータ１２とは、図示しない気密端子によって接続されている。モータ１２は、インバータ１４から供給される電力によって駆動する三相交流モータである。

電動圧縮機１０は、車載電源１５に電気的に接続された第１コネクタとしての車両側コネクタ３１と、インバータ１４に電気的に接続された第２コネクタとしての圧縮機側コネクタ７１と、を備える。車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との接続により、車載電源１５とインバータ１４とは電気的に接続される。

図３に示すように、車両側コネクタ３１には、パワー線２２が接続されている。パワー線２２は、パワー線２２の中心軸から外側に向けて導線２３、絶縁層２４、及び、シールド層２５を備える。なお、パワー線２２は、断熱層や、緩衝層などを備えるものであってもよい。導線２３は、車載電源１５に電気的に接続されている。絶縁層２４は、導線２３とシールド層２５とを絶縁している。シールド層２５は、導線２３から外部へのノイズの流出、及び、外部から導線２３へのノイズの流入を抑制している。

車両側コネクタ３１は、四角筒状の被挿入部３２と、四角筒状の線挿入部３３と、四角柱状の第１支持部３４と、四角筒状の突出部３５と、突出部３５の外周を囲むシール部材３６と、を備える。被挿入部３２の軸線方向と、線挿入部３３の軸線方向とは同一方向である。被挿入部３２と、線挿入部３３とは、被挿入部３２の軸線方向に隣り合って設けられている。突出部３５は、線挿入部３３から被挿入部３２の内部に突出している。線挿入部３３の内面と突出部３５の内面とは連続している。第１支持部３４は、突出部３５内から被挿入部３２内に突出している。被挿入部３２、線挿入部３３、及び、突出部３５は樹脂製であり、互いに一体である。第１支持部３４は、樹脂製である。パワー線２２は、車両側コネクタ３１の外部から線挿入部３３に挿入され、線挿入部３３内を通っている。

車両側コネクタ３１は、金属製の第１導電部４１と、金属製の第１シールド４２と、シールド層２５と第１シールド４２とを電気的に接続する接続体４３と、を備える。第１導電部４１の一部は、第１支持部３４に埋め込まれており、一部は第１支持部３４から被挿入部３２の内部に突出している。第１シールド４２は、四角筒状である。第１シールド４２は、線挿入部３３内から被挿入部３２内まで延びている。詳細にいえば、第１シールド４２は、線挿入部３３内では内周面に沿って設けられており、被挿入部３２内では第１支持部３４を囲むように設けられている。第１シールド４２の一部は、突出部３５の先端から突出している。第１シールド４２は、被挿入部３２と第１導電部４１との間に配置されている。

図２に示すように、第１シールド４２は、板状のシールド本体４４と、シールド本体４４から突出する凸部４５と、を備える。第１シールド４２は、ノイズをシールドする。凸部４５は、シールド本体４４の板厚方向のうち、第１支持部３４から離れる方向に突出している。凸部４５は、被挿入部３２の内面Ｍ１に向けて突出しているともいえる。第１シールド４２は、凸部４５の周囲にシールド本体４４を貫通している切欠４６を備える。本実施形態の切欠４６は、Ｕ字状である。凸部４５、及び、切欠４６は、第１支持部３４のうち突出部３５外に位置している部分に向かい合って配置されている。凸部４５、及び、切欠４６は、シールド本体４４の周方向に間隔を空けて複数設けられている。例えば、凸部４５、及び、切欠４６は、四角筒状の第１シールド４２を構成する４つの壁部のそれぞれに１つずつ設けられている。

接続体４３は、金属製であり、筒状の部材である。接続体４３は、線挿入部３３内に配置されている。接続体４３には、パワー線２２が挿通されている。接続体４３の内面にはパワー線２２のシールド層２５が接触しており、接続体４３の外面には第１シールド４２が接している。これにより、シールド層２５と第１シールド４２とは、電気的に接続されている。

図１に示すように、圧縮機側コネクタ７１は、インバータ１４を収容するインバータケース５２と一体に設けられている。詳細にいえば、電動圧縮機１０は、コネクタ一体ケース５１を備え、コネクタ一体ケース５１は、インバータケース５２と、圧縮機側コネクタ７１と、を備える。

コネクタ一体ケース５１は、板状であり、金属製のシールド部５３と、シールド部５３に重ねて設けられた樹脂製の第１樹脂部５４及び樹脂製の第２樹脂部５５と、第２樹脂部５５に埋め込まれた接続部材５６と、を備える。

インバータケース５２は、有底筒状の収容部５７と、収容部５７の軸線方向に交差する方向に向けて収容部５７から突出するケース突出部５８と、を備える。インバータケース５２は、シールド部５３の一部であるケースシールド５９と、第１樹脂部５４の一部である第１ケース部６０と、第２樹脂部５５の一部である第２ケース部６１と、接続部材５６の一部である接続端子６２と、を備える。

ケースシールド５９は、収容部５７内に向けて延びる筒状の延設部６３を備える。接続端子６２は、延設部６３内を通り、収容部５７内に延びている。接続端子６２は、インバータ１４に電気的に接続されている。ケースシールド５９は、ノイズをシールドしている。

図２、及び、図３に示すように、圧縮機側コネクタ７１は、ケース突出部５８から、収容部５７の軸線方向に突出している。圧縮機側コネクタ７１は、ケース突出部５８から、ハウジング１１側に向けて突出している。

圧縮機側コネクタ７１は、四角筒状の挿入部７２と、挿入部７２の外面Ｍ２から突出するリブ７３と、挿入部７２の内部に配置された第２支持部７４と、シールド支持部７５と、を備える。挿入部７２、シールド支持部７５、及び、リブ７３は、第１樹脂部５４の一部であり、第１ケース部６０と一体である。第１ケース部６０は、挿入部７２及びリブ７３と一体のケース樹脂部である。第２支持部７４は、第２樹脂部５５の一部であり、第２ケース部６１と一体である。

挿入部７２は、軸線方向において、ケース突出部５８に連続する基端部８１と、基端部８１よりもケース突出部５８から離間して位置する先端部８２と、を備える。基端部８１の内周の寸法は、先端部８２の内周の寸法よりも短い。即ち、挿入部７２の軸線方向に直交する方向での基端部８１内の断面積は、挿入部７２の軸線方向に直交する方向での先端部８２内の断面積よりも小さい。

図３、及び、図４に示すように、シールド支持部７５は、基端部８１から先端部８２内に向けて突出している。シールド支持部７５は、基端部８１から挿入部７２の軸線方向に延びている。シールド支持部７５は、複数設けられている。

図３に示すように、リブ７３は、挿入部７２の軸線方向に延びている。リブ７３は、例えば、挿入部７２の軸線方向に直交する方向に間隔を空けて、複数設けられている。リブ７３の外面Ｍ２からの突出長は、挿入部７２を被挿入部３２に挿入したときに内面Ｍ１と外面Ｍ２との間に区画される隙間を埋めることができるように設定されている。

図５に示すように、シールド支持部７５は、挿入部７２を介してリブ７３と重なり合う位置に配置されている。挿入部７２の軸線方向に直交する方向にリブ７３とシールド支持部７５とは重なり合うことになる。

図３に示すように、第２支持部７４は、挿入部７２のうち基端部８１内に位置している。第２支持部７４は、先端面に開口する接続孔８３を備える。本実施形態の接続孔８３は、四角状である。接続孔８３は、第１導電部４１を挿入可能な大きさである。

圧縮機側コネクタ７１は、金属製の第２導電部８４と、金属製の第２シールド８５と、を備える。第２導電部８４は、接続部材５６の一部であり、接続端子６２と一体である。第２導電部８４は、第２支持部７４に埋め込まれている。第２導電部８４は、互いに向かい合う挟持部８６を備える。

第２シールド８５は、シールド部５３の一部であり、ケースシールド５９と一体である。第２シールド８５は、四角筒状である。第２シールド８５は、ケース突出部５８から先端部８２内まで延びている。詳細にいえば、第２シールド８５の一部は、基端部８１の内面と第２支持部７４の外面との間に設けられており、第２シールド８５の一部は第２支持部７４の先端面よりも先端部８２内に突出している。第２シールド８５は、第２導電部８４と挿入部７２との間に配置されている。

車両側コネクタ３１と、圧縮機側コネクタ７１とは、互いに嵌め合わせられる。第１導電部４１は、接続孔８３を介して第２導電部８４に接触する。第１導電部４１と第２導電部８４とが電気的に接続されることで、車載電源１５とインバータ１４とが電気的に接続される。車両側コネクタ３１と、圧縮機側コネクタ７１とが互いに嵌め合わせられると、挿入部７２は被挿入部３２に挿入される。

リブ７３は、被挿入部３２の内面Ｍ１に接している。詳細にいえば、リブ７３のうち、被挿入部３２の内面Ｍ１に向かい合う面の一部は、被挿入部３２の内面Ｍ１に接している。図示は省略するが、被挿入部３２の内面Ｍ１は、互いに向かい合う内面Ｍ１同士の離間距離が被挿入部３２の開口から線挿入部３３に向けて、短くなるように傾斜している。これは、車両側コネクタ３１を製造する際に、離型を行うために要する傾斜、即ち、抜き勾配に起因するものである。被挿入部３２の内面Ｍ１と、挿入部７２の外面Ｍ２との離間距離も被挿入部３２の軸線方向の位置に応じて変化し、被挿入部３２の内面Ｍ１と挿入部７２の外面Ｍ２との離間距離と、リブ７３の外面Ｍ２からの突出長とが均衡する位置でリブ７３は被挿入部３２に接することになる。リブ７３が被挿入部３２に接することで、リブ７３が接する部分では被挿入部３２と挿入部７２との間の隙間が埋められることになる。

第１シールド４２は、第２シールド８５に挿入される。第１シールド４２と第２シールド８５とは接触する。第１シールド４２の凸部４５は、第２シールド８５に向けて突出することになり、凸部４５は第２シールド８５に押しつけられることになる。凸部４５には、第２シールド８５からの反力が作用することになり、凸部４５の周囲のシールド本体４４は、板厚方向に撓むことになる。

ここで、シールド支持部７５は、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１とが互いに嵌め合わされた状態で、第２シールド８５のうち凸部４５に接触する部分と向かい合うように配置されている。即ち、シールド支持部７５は、凸部４５の突出方向に位置しており、凸部４５とともに第２シールド８５を挟むように配置されていることになる。シールド支持部７５と、リブ７３とは、被挿入部３２を挟んで向かい合っているため、凸部４５、シールド支持部７５、及び、リブ７３は被挿入部３２の軸線方向に直交する方向に重なり合うことになる。

本実施形態の作用について説明する。
仮に、圧縮機側コネクタ７１がリブ７３を備えていないとすると、第１シールド４２と第２シールド８５、シール部材３６と挿入部７２の内面、第１導電部４１と第２導電部８４の３つが車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１の接点となる。この状態で、パワー線２２が揺動すると、３つの接点のみでは保持力が不足するおそれがある。特に、パワー線２２に用いられる導線２３は、銅などの金属製であり、パワー線２２の重量は重い。したがって、パワー線２２の揺動により車両側コネクタ３１に加わる力は大きい。また、電動圧縮機１０が、ハイブリッド自動車に搭載される場合で、エンジンに取り付けられる場合、電動圧縮機１０にはエンジンからの振動も加わることになる。これらの相対振動により、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との接点には摩耗が生じることになる。

本実施形態の電動圧縮機１０では、圧縮機側コネクタ７１がリブ７３を備える。リブ７３は、挿入部７２の外面Ｍ２に一体であり、被挿入部３２の内面Ｍ１に接している。リブ７３は、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１の接点になるといえる。これにより、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との保持力が向上されている。

また、被挿入部３２に挿入部７２を挿入する際に、被挿入部３２と挿入部７２との隙間がない場合、挿入部７２を挿入しにくい。このため、被挿入部３２と挿入部７２との間に隙間ができるように車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１は製造される。一方で、この隙間は、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との相対ずれを許容する空間となり、相対ずれが生じる一因となる。リブ７３は、この隙間を埋めるように設けられるため、両コネクタ３１，７１の相対ずれを抑制できる。また、リブ７３により、被挿入部３２と挿入部７２との間の隙間の一部を埋めることで、隙間をなくす場合に比べて、挿入部７２の挿入性の低下を抑えられる。

圧縮機側コネクタ７１は、シールド支持部７５を備える。仮に、シールド支持部７５を設けない場合、凸部４５からの力が第２シールド８５に加わると、第２シールド８５が挿入部７２の内面に向けて撓むことになる。第２シールド８５が撓むと、第１シールド４２と第２シールド８５の接点に生じる力が小さくなり、第１シールド４２と第２シールド８５が互いに押し付け合う力が小さくなる。これに対して、シールド支持部７５を設けて、第２シールド８５が撓むことを抑制することで、保持力の低下を抑制することができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）リブ７３により、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との接点が増加している。これにより、リブ７３を設けない場合に比べて、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との相対ずれを抑制することができる。特に、リブ７３は、被挿入部３２と挿入部７２との間の隙間を埋めるように設けられているため、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との相対ずれを好適に抑制することができる。

（２）挿入部７２、及び、リブ７３がインバータケース５２に一体であるため、挿入部７２及びリブ７３の剛性が増す。挿入部７２、及び、リブ７３の耐震性が向上することで、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との相対ずれを更に抑制することができる。金属製のケースシールド５９と樹脂製の第１ケース部６０を備えるインバータケース５２は耐ノイズ性を低下させることなく軽量かつ剛性に優れる。

（３）圧縮機側コネクタ７１は、シールド支持部７５を備える。シールド支持部７５により、第２シールド８５が撓むことを抑制できるため、第１シールド４２と第２シールド８５とが押し付け合う力が強くなる。これにより、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との保持力を更に高めることができる。

（４）リブ７３と、シールド支持部７５とは、挿入部７２を介して重なり合っている。シールド支持部７５をリブ７３により支持することができるため、シールド支持部７５が変形しにくい。このため、車両側コネクタ３１と圧縮機側コネクタ７１との保持力を更に高めることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○リブ７３と、シールド支持部７５とは、挿入部７２を介して重なり合っていなくてもよい。即ち、リブ７３とシールド支持部７５とは、挿入部７２の軸線方向に直交する方向での異なる位置に配置されていてもよい。

○シールド支持部７５は設けられていなくてもよい。
○圧縮機側コネクタ７１と、インバータケース５２とは、一体でなくてもよい。例えば、インバータケースを金属製として、このインバータケースとは別体の圧縮機側コネクタ７１がインバータケースに取り付けられるようにしてもよい。

○インバータケース５２は、挿入部７２及びリブ７３と一体の第１ケース部６０を備えていればよく、第２ケース部６１を備えていなくてもよい。
○凸部４５は、第２シールド８５から第１シールド４２に突出するように設けられていてもよい。即ち、凸部４５は、第１シールド４２に設けられていてもよいし、第２シールド８５に設けられていてもよい。第２シールド８５に凸部４５が設けられる場合、車両側コネクタ３１は、凸部４５の突出方向に位置し、凸部４５とともに第１シールド４２を挟んで設けられるシールド支持部を備える。シールド支持部は、第１シールド４２、及び、第２シールド８５のうち、凸部４５を備えないシールドを凸部４５とともに挟んでいるといえる。

○リブ７３は、被挿入部３２の内面Ｍ１に一体であり、挿入部７２の外面Ｍ２に接するものであってもよい。即ち、リブ７３は、車両側コネクタ３１に設けられていてもよいし、圧縮機側コネクタ７１に設けられていてもよい。

○リブ７３の数は、適宜変更してもよい。なお、リブ７３の数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。
○車両側コネクタ３１を第２コネクタとし、圧縮機側コネクタ７１を第１コネクタとし、車両側コネクタ３１が圧縮機側コネクタ７１に挿入されるようにしてもよい。即ち、実施形態の両コネクタとオスメスの関係を反転させてもよい。この場合、圧縮機側コネクタ７１が、被挿入部３２、第１導電部４１、及び、第１シールド４２などを備え、車両側コネクタ３１が挿入部７２、第２導電部８４、及び、第２シールド８５などを備える。

○電動圧縮機としては、流体として空気を圧縮して、燃料電池に供給するものでもよい。

Ｍ１…内面、Ｍ２…外面、１０…電動圧縮機（車載用電動圧縮機）、１１…ハウジング、１２…モータ、１４…インバータ、１５…車載電源、３１…車両側コネクタ（第１コネクタ）、３２…被挿入部、４１…第１導電部、４２…第１シールド、４５…凸部、５２…インバータケース、５９…ケースシールド、６０…第１ケース部（ケース樹脂部）、７１…圧縮機側コネクタ、７２…挿入部、７３…リブ、７５…シールド支持部、８４…第２導電部、８５…第２シールド。

Claims (2)

1. 車載電源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記インバータから出力される交流電力で駆動するモータと、
   互いに嵌め合わせられることで、前記車載電源と前記モータとを電気的に接続する第１コネクタ及び第２コネクタと、を備えた車載用電動圧縮機であって、
   前記第１コネクタは、
   樹脂製であり、筒状の被挿入部と、
   前記被挿入部の内側に配置される第１導電部と、
   前記被挿入部と前記第１導電部との間に配置される金属製の第１シールドと、を備え、
   前記第２コネクタは、
   樹脂製であり、前記被挿入部内に挿入可能な筒状の挿入部と、
   前記挿入部の内側に配置され、前記第１導電部に接続される第２導電部と、
   前記挿入部と前記第２導電部との間に配置される金属製の第２シールドと、を備え、
   前記第１シールド、及び、前記第２シールドのうちの一方は、他方に向けて突出する凸部を備え、
   前記被挿入部の内面と前記挿入部の外面との間には、前記内面及び前記外面のうち一方に一体であり、他方に接触し、前記挿入部の挿入方向に延設されたリブが配置され、
   前記第１コネクタ、及び、前記第２コネクタのうちの一方は、前記凸部の突出方向に位置し、前記第１シールド及び前記第２シールドのうち前記凸部を備えていないシールドを前記凸部とともに挟み、前記第１シールドと前記第２シールドとを接触させて電気的に接続するシールド支持部を備え、
   前記シールド支持部は、前記リブに対して前記挿入部を介して重なり合って延在し、前記凸部に向かって突出する突起である車載用電動圧縮機。
2. 前記インバータは、インバータケースに収容され、
   前記インバータケースは、
   前記第２シールドと一体である金属製のケースシールドと、
   前記ケースシールドに重ねて設けられた樹脂製のケース樹脂部と、を備え、
   前記挿入部、及び、前記リブは、前記ケース樹脂部に一体である請求項１に記載の車載用電動圧縮機。

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