JP7461835B2 - 支承装置における支承部材及びその組付け方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、橋梁等における橋脚等の下部建造物で、主桁等の上部建造物を支持する支承装置における支承部材及びその組付け方法に関する。

従来より、例えば、橋梁、免震建造物、あるいは、固定建造物同士を接続する接続部分等の振動や相対変位が生じる建造物において、可動支持する支承装置がある。このような、支承装置は、主桁等の被支持建造物と、橋脚等の支持建造物との間に配設され、被支持建造物に固定された上沓と、支持建造物に固定された下沓との境界面、つまり、摺動面が摺動することで、境界面における面内方向に変位可能に支持することができる。

このような支承装置の沓を構成する支承部材９０としては、例えば、図１２に示すものがある。
具体的には、上沓を構成する支承部材９０は、摺動面を構成する合成樹脂製の滑り部材であるスライドベアリング９１と、このスライドベアリング９１を嵌め込んで保持する保持凹部９２ａを有するベアリングホルダ９２とが備えられている。

従来の支承部材９０は、図１３に示すように、滑り部材であるスライドベアリング９１を形成する方形かつ単一の樹脂板９３の中央部を、図１３（ａ）に仮想線βで示す円形に沿って、図１３（ｂ）に示すように裁断して、単一のスライドベアリング９１が形成されている。
円形に打抜かれた中央部以外の樹脂板９３ａは、スライドベアリング９１として使用されないため、材料ロスが多く、歩留まりが極めて悪いという問題点があった。

特開２００３－３０１８８３号公報

この発明は、材料ロスを低減し、歩留まりを大幅に改善できる支承装置における支承部材及びその組付け方法を提供することを目的とする。

この発明は、第１建造物と第２建造物との各対向部分に配設される第１沓と第２沓とを有し、前記第１沓と前記第２沓との一方に、摺動面を構成する滑り部材と、該滑り部材を保持する保持凹部を有する保持部とが備えられた支承装置における支承部材の組付け方法であって、前記滑り部材よりも小さな複数のピースを仮止めシートに対して前記滑り部材の形成領域を覆うように並べて貼付ける貼付け工程と、前記仮止めシートに貼付けられた複数のピースを前記仮止めシートごと前記滑り部材の形状に裁断する裁断工程と、前記保持部の前記保持凹部又は前記ピースの少なくとも一方に接着剤を塗布する塗布工程と、前記仮止めシートで保持された複数のピースを前記保持凹部に配置する配置工程と、前記保持凹部に配置された複数のピースから前記仮止めシートを剥離除去するシート除去工程とを行なって前記滑り部材を構成することを特徴とする。

上記第１建造物及び第２建造物は、例えば、主桁を第１建造物とし、橋脚を第２建造物とする橋梁、ビルを第２建造物とし、ビルとビルとを連絡する渡り廊下を第１建造物とする連絡通路、柱を第２建造物とし、トラス屋根を第１建造物とする屋根構造、あるいは、ビルを第２建造物とし、別のビルを第１建造物とするエキスパンション構造における建造物としてもよい。

上記第１沓及び第２沓は、第１建造物及び第２建造物を上下方向に配置した場合における上沓と下沓とで構成してもよい。
上記支承装置は、可動支承であり、摺動面における面内方向の任意の方向に可動する全方向可動支承、あるいは、面内方向の一方向に可動する一方向可動支承としてもよい。

上記面内方向は、例えば、第１沓及び第２沓との対向部分における摺動面が平面である場合、摺動面を構成する平面に平行な方向であり、該平面に交差する方向を含まない概念である。
上記滑り部材は、ポリアミド樹脂（ＰＡ）やポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、あるいはその他の樹脂や、金属、グラファイト、セラミックス等の樹脂以外の材質であってもよい。

この発明により、滑り部材よりも小さい複数のピースを仮止めシートに並べて貼付け、滑り部材の形状に裁断して保持凹部に配置するため、材料ロスを低減し、歩留まりを大幅に改善できる。
また、保持凹部に配置された複数のピース間における目地に潤滑剤が保持されるため、潤滑剤の保持量を増加することができる。

この支承部材の組付け方法の態様として、前記滑り部材よりも小さな複数のピースは、それぞれ同一形状に形成されてもよい。
この発明により、前記貼付け工程で、複数のピースを仮止めシートに並べて貼付ける際、複数のピースを容易に並べることができる。

この支承部材の組付け方法の態様として、前記滑り部材よりも小さな複数のピースは、方形状に形成されてもよい。
上記方形状は、正方形状または長方形状の何れであってもよい。
この発明により、前記貼付け工程における各ピースの貼付け作業性が向上する。

この支承部材の組付け方法の態様として、前記滑り部材よりも小さな複数のピースは、摩擦係数が異なってもよい。
またこの発明は、第１建造物と第２建造物との各対向部分に配設される第１沓と第２沓とを有し、前記第１沓と前記第２沓との一方に、摺動面を構成する滑り部材と、該滑り部材を保持する保持凹部を有する保持部とが備えられた支承装置における支承部材であって、前記滑り部材よりも小さく、かつ、摩擦係数が異なる複数のピースを並列配置して前記滑り部材が構成されたことを特徴とする。

この発明により、摩擦係数が異なるピースを用いるため、摩擦係数が異なる複数のピースで構成する滑り部材の摩擦係数を任意の摩擦係数に調整することができ、支承装置の使用条件に応じた所望の摩擦係数の滑り部材を形成することができる。

詳述すると、支承装置は使用条件により任意の摩擦係数で構成することを求められる場合があるが、摩擦係数は滑り部材の素材に起因するため、滑り部材の摩擦係数を任意の摩擦係数に調整することが困難であった。

これに対し、摩擦係数が異なる複数のピースを前記保持凹部に配置して滑り部材を構成するため、滑り部材の摩擦係数を容易に調整でき、支承装置又は支承部材の使用条件に応じて、任意の摩擦係数の滑り部材を形成することができる。

この発明によれば、材料ロスを低減し、歩留まりを大幅に改善できる支承装置における支承部材及びその組付け方法の提供することができる。

支承装置の概略断面図 上沓の分解斜視図 支承部材の説明図 支承部材の組付け方法を示すフローチャート 支承部材の組付け方法を説明する説明図 裁断工程を説明する平面図 支承部材の組付け方法を説明する説明図 他の実施形態の支承部材の説明図 他の実施形態の支承部材の説明図 他の実施形態の支承部材の説明図 他の実施形態の支承部材の説明図 従来の支承部材の説明図 従来のスライドベアリングの形成方法の説明図。

この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
図１は支承装置１の概略断面図を示し、図２は上沓１０の分解斜視図を示し、図３（ａ）はベアリング３５の底面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ線矢視断面図を示している。

また、図４はベアリング３５の組付け方法を示すフローチャートを示し、図５（ａ）はピース形成工程を示す平面図、図５（ｂ）は貼付け工程（ステップＳ１）を示す平面図である。さらに、図６は裁断工程（ステップＳ２）を示す平面図であり、図７（ａ）は図６のＢ－Ｂ線矢視断面図を示し、図７（ｂ）は配置工程（ステップＳ４）を説明する断面図を示している。
なお、図２において、各要素の形状について理解を容易にするため手前側の一部を切欠いて図示している。

支承装置１は、上部建造物と下部建造物との間に配設されて免震構造を構成する免震装置である。この支承装置１は、上部建造物に固定された上沓１０と、下部建造物に固定された下沓２０とで構成される。上沓１０と下沓２０との境界面、つまり、摺動面（１０ａ，２０ａ）が摺動することで、境界面（摺動面）における面内方向に変位可能に支持し、例えば、地震や強い風等によって接続部分に生じるエネルギーを剛結合よりも小さくすることができる。

詳しくは、支承装置１は、図１に示すように、上部建造物（図示省略）の底面に固定された上沓１０と、下部建造物（図示省略）の上面に固定された下沓２０とで構成している。
下沓２０は、下部建造物の上面に固定されたソールプレート２１と、ソールプレート２１の上部に装着されたスライドプレート２２とで構成している。スライドプレート２２の上面で、上沓１０の上沓摺動面１０ａと摺動する下沓摺動面２０ａを構成している。なお、スライドプレート２２は、ステンレス板で構成している。

上沓１０は、上部建造物の底面に固定される鋼製のベースポット１１と、ベースポット１１の底面側中央の装着凹部１１ａに配置した平面視円形状の摺動部３０とで構成している。
ベースポット１１の装着凹部１１ａに装着される摺動部３０は、図２に示すように、上から順に、弾性プレート３１、シム３２、シールリング３３、ピストン３４及びベアリング３５で構成している。

弾性プレート３１は、平面視円形のゴム製のプレートである。
シム３２は、弾性プレート３１と同じ径の平面視円形形状で形成したフッ素樹脂製の薄板である。

シールリング３３は、径外側が垂直面となり、径内側が下方に向かって径外側に傾斜する傾斜面である片断面台形状の円形リングであり、外径が弾性プレート３１及びシム３２と同じ径で形成している。
ピストン３４は、ステンレス製の略円柱形状であり、シールリング３３を嵌合できる円形凹部３４ａを上面の外周縁に沿って形成している。

支承部材として機能するベアリング３５は、後述する滑り部材であるスライドベアリング３７を底面側に保持する平面視円形のベアリングホルダ３６と、ベアリングホルダ３６の保持凹部３６ａに保持されるスライドベアリング３７とで構成している。

ベアリングホルダ３６は、スライドベアリング３７を保持する保持凹部３６ａを底面側に有する金属製の円盤状である。保持凹部３６ａは、スライドベアリング３７の厚みよりも浅い円形凹部である。

滑り部材であるスライドベアリング３７は、自己潤滑性を有する、ポリアミド樹脂、またはポリ四フッ化エチレン樹脂で平面視円形に形成されている。スライドベアリング３７の底面３７ａは、下沓２０のスライドプレート２２の表面である下沓摺動面２０ａと摺動する上沓摺動面１０ａを構成している。

なお、ベアリングホルダ３６が設けられず、ピストン３４の底面に直接スライドベアリング３７が設けられていてもよい。この場合、ピストン３４の底面に保持凹部が設けられ、保持凹部にスライドベアリング３７が取り付けられる。

このように構成したベアリング３５を含めた摺動部３０を上述の順でベースポット１１の装着凹部１１ａに組み付けて構成した上沓１０と、下沓２０とを、図１に示すように、上沓摺動面１０ａと下沓摺動面２０ａとが摺動可能となるように対向させて、上沓１０と下沓２０とを組み付けて支承装置１を構成している。

上沓１０の上沓摺動面１０ａと下沓２０の下沓摺動面２０ａとが摺動可能に対向する支承装置１は、上部建造物の荷重を下部建造物で支承している。詳しくは、上部建造物の荷重が作用した上沓１０の上沓摺動面１０ａは、下部建造物に備えた下沓２０の下沓摺動面２０ａに対して、上部建造物の荷重に応じた接触圧で接触している。換言すると、下沓２０の下沓摺動面２０ａは、上沓摺動面１０ａを上部建造物の荷重に応じた支圧で支持している。

図３に示すように、スライドベアリング３７は、スライドベアリング３７よりも小さな複数のピース４０を組み付けて構成している。具体的には、スライドベアリング３７は、図５（ａ）に示す樹脂板４１を同一形状に細分化して構成した複数のピース４０をベアリングホルダ３６の保持凹部３６ａに、縦横に並列配置し、図示しない接着剤で接着固定して構成している。

続いて、図４乃至図７とともに、支承装置１におけるベアリング３５の組付け方法について説明する。
予め、図５（ａ）に示すように、スライドベアリング３７を構成する材料である樹脂板４１を縦横の切断ラインＬ１，Ｌ２に沿って切断し、同一形状の正方形に複数分割して、細分化した複数のピース４０を形成する。なお、並列配置してスライドベアリング３７を構成するピース４０を細分化して形成する樹脂板４１は、自己潤滑性を有する、ポリアミド樹脂、またはポリ四フッ化エチレン樹脂製の板材である。

このように樹脂板４１を細分化して形成した複数のピース４０を、図５（ｂ）に示すように、仮止めシート５０に対して滑り部材であるスライドベアリング３７の形成領域αを覆い、かつ縦横に配列される状態に並べて貼付ける（貼付け工程（ステップＳ１））。

上述の仮止めシート５０は、貼付けたピース４０をシート除去工程（ステップＳ５）で剥離可能に貼付けることができる貼付け面を片面に有する接着シートや粘着シートを用いている。
なお、仮止めシート５０に並べて貼付けられたピース４０は、外縁となる一辺が他のピース４０の一辺と当接され、ピース４０同士の間には、目地４２が形成される。

このように仮止めシート５０に貼付けられた複数のピース４０を、図６に示すように、仮止めシート５０ごとスライドベアリング３７の形状である円形に裁断する（裁断工程（ステップＳ２））。
裁断工程（ステップＳ２）によって、複数のピース４０は、ベアリングホルダ３６の保持凹部３６ａの形状と一致する平面視円形状となる。

続いて、ベアリングホルダ３６の保持凹部３６ａにおいて、複数のピース４０が接着固定される底面に接着剤を塗布する（塗布工程（ステップＳ３））。なお、仮止めシート５０に貼付けられ、裁断された複数のピース４０における、仮止めシート５０と反対側の面に接着剤を塗布してもよいし、保持凹部３６ａにおける底面との両方に接着剤を塗布してもよい。

図７（ｂ）に示すように、仮止めシート５０貼付けられたままの状態で複数のピース４０を、底面に接着剤が塗布された保持凹部３６ａに配置し、ピース４０を保持凹部３６ａに接着固定する（配置工程（ステップＳ４））。なお、各ピース４０をひとつずつ保持凹部３６ａに配置して接着固定してもよい。しかしながら仮止めシート５０で保持された状態のまま複数のピース４０を保持凹部３６ａに配置するため、効率よく、且つ容易に、複数のピース４０を保持凹部３６ａに配置して接着固定することができる。

そして、仮止めシート５０ごと複数のピース４０を保持凹部３６ａに配置し、接着固定したピース４０から仮止めシート５０を剥離して除去して（シート除去工程（ステップＳ５））、支承部材であるベアリング３５の組付けを完了する。

上述のようにして組み付けられるベアリング３５は、スライドベアリング３７よりも小さな複数のピース４０を仮止めシート５０に対してスライドベアリング３７の形成領域αを覆うように並べて貼付ける貼付け工程（ステップＳ１）と、仮止めシート５０に貼付けられた複数のピース４０をスライドベアリング３７の形状に裁断する裁断工程（ステップＳ２）と、ベアリングホルダ３６の保持凹部３６ａに接着剤を塗布する塗布工程（ステップＳ３）と、仮止めシート５０で保持された複数のピース４０を保持凹部３６ａに配置する配置工程（ステップＳ４）と、保持凹部３６ａ配置された複数のピース４０から仮止めシート５０を剥離除去するシート除去工程（ステップＳ５）とを行なってスライドベアリング３７を構成することにより、材料ロスを低減し、歩留まりを大幅に改善できる。

詳しくは、図５（ａ）に示す領域Ｘ内の複数のピース４０はひとつのベアリング３５に使用されるが、図５（ａ）に示す領域Ｘ外の複数のピース４０は他の支承部材の形成に有効利用することができるため、材料ロスの低減を図り、歩留まりの向上を図ることができる。
また、保持凹部３６ａに配置された複数のピース４０同士の間に形成される目地４２に潤滑剤が保持されるため、潤滑剤の保持量を増加することができる。

また、スライドベアリング３７よりも小さな複数のピース４０は、それぞれ同一の正方形状に形成されているため、貼付け工程（ステップＳ１）で、複数のピース４０を仮止めシート５０に並べて貼付ける際、複数のピース４０を容易に並べることができ、貼付け作業性が向上する。

上述の説明では、複数のピース４０を同一形状且つ同一のものを用いてスライドベアリング３７を構成したが、異なるピース４０を用いてスライドベアリング３７を構成してもよい。
例えば、図８に示すように、摩擦係数が異なるピース４０ａ，４０ｂを用いてスライドベアリング３７を形成してもよい。

図８（ａ）は摩擦係数が異なる複数の正方形のピース４０ａ，４０ｂによるベアリング３５の底面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ－Ｃ線矢視断面図を示している。
なお、図８において、図１乃至図７を用いて説明した上述のベアリング３５と同一の構成については、同一符号を付して、その詳しい説明を省略している。

図８（ａ）に示すように、この実施形態のスライドベアリング３７は、同一形状の正方形に形成しているが摩擦係数の異なる複数のピース４０ａ，４０ｂで形成されている。
各ピース４０ａ，４０ｂは、μＢ＞μＣとなる摩擦係数μＢ，μＣで形成し、図８（ａ）においては図示の便宜上、摩擦係数が相対的に大きいピース４０ａにハッチングを施して図示している。

このように摩擦係数が異なるピース４０ａ，４０ｂを、図８（ａ）に示すように、市松模様状に配列してスライドベアリング３７を構成している。なお、摩擦係数が異なるピース４０ａ，４０ｂの配列はこれに限定されず、様々な配置で構成してもよい。

このように、ピース４０ａ，４０ｂで構成したスライドベアリング３７において、全体の面積に対して摩擦係数が大きいピース４０ａの占有面積の比率を増加すると、摩擦係数はμＢ，μＣ間において大きい方に調整される。逆に、摩擦係数が大きいピース４０ａの占有面積の比率を減少させると、スライドベアリング３７の摩擦係数はμＢ，μＣ間において小さい方に調整することができる。

つまり、スライドベアリング３７の面積に対するピース４０ａ，４０ｂの占有比率を変更することにより、スライドベアリング３７の摩擦係数をμＢ，μＣ間において任意に設定することができる。
このように、摩擦係数が異なるピース４０ａ，４０ｂを用いたことにより、スライドベアリング３７の摩擦係数を容易に調整でき、支承装置１の使用条件に応じて、任意の摩擦係数のスライドベアリング３７を形成することができる。

また、図９乃至図１１に示すように、スライドベアリング３７を構成するピース４０は正方形に限定されず、様々な形状で形成することができる。
なお、図９乃至図１１において、図１乃至図７を用いて説明した上述のベアリング３５と同一の構成については、同一符号を付して、その詳しい説明を省略している。
また、図９乃至図１１に図示するベアリング３５は、図１乃至図７を用いて説明した上述のベアリング３５と同様の作用効果を奏するため、その説明を省略している。

例えば、図９（ａ）に示すように長方形の複数のピース４０ｃ，４０ｄを用いてスライドベアリング３７を形成してもよいし、図９（ｂ）に示すように正六角形の複数のピース４０ｅ，４０ｆを用いてスライドベアリング３７を形成してもよい。

また、図１０（ａ）に示すように、二等辺三角形の複数のピース４０ｇ，４０ｈを用いてスライドベアリング３７を形成してもよいし、図１０（ｂ）に示すように、台形の複数のピース４０ｉ，４０ｊを用いてスライドベアリング３７を形成してもよい。

さらに、図１１（ａ）に示すように、平行四辺形の複数のピース４０ｋ，４０ｌを用いてスライドベアリング３７を形成してもよいし、図１１（ｂ）に示すように、扁平六角形の複数のピース４０ｍ，４０ｎを用いてスライドベアリング３７を形成してもよい。

なお、ピース４０の形状は、上述の形状に限定されることなく、様々な形状で形成することができるが、スライドベアリング３７の摩擦係数を所望の摩擦係数とするために異なる摩擦係数のピース４０における占有率を容易に調整できる形状で形成すればよい。なお、図９乃至図１１で示すスライドベアリング３７は異なる摩擦係数のピース４０を用いたが摩擦係数が同じピース４０を用いてスライドベアリング３７を構成してもよい。
さらには、スライドベアリング３７を同じ形状のピース４０を並列配置して構成したが、少なくとも２種類の異なる形状のピース４０を並列配置してスライドベアリング３７を構成してもよい。

この発明の構成と、前述の実施態様との対応において、この発明の第１建造物は実施形態の上部建造物に対応し、
以下同様に、
第２建造物は、下部建造物に対応し、
第１沓は、上沓１０に対応し、
第２沓は、下沓２０に対応し、
支承装置は、支承装置１に対応し、
摺動面は、上沓摺動面１０ａに対応し、
滑り部材は、スライドベアリング３７に対応し、
保持部は、ベアリングホルダ３６に対応し、
支承部材は、ベアリング３５に対応し、
保持凹部は、保持凹部３６ａに対応し、
ピースは、ピース４０～４０ｎに対応し、
仮止めシートは、仮止めシート５０に対応し、
貼付け工程は、貼付け工程（ステップＳ１）に対応し、
裁断工程は、裁断工程（ステップＳ２）に対応し、
塗布工程は、塗布工程（ステップＳ３）に対応し、
配置工程は、配置工程（ステップＳ４）に対応し、
シート除去工程は、シート除去工程（ステップＳ５）に対応するも、
この発明は、上記実施形態の構成のみに限定されるもためはなく、多くの実施の形態を得ることができる。

上述の説明においては、免震構造における摺動面（１０ａ，２０ａ）の面内方向の任意方向に可動する全方向可動支承である支承装置１について説明したが、面内方向の一方向に可動する一方向可動支承としてもよいし、水平面内の回転を許容する固定支承としてもよい。

また、支承装置は、例えば、橋脚で主桁を支持する場合の支承装置、ビルとビルとを連絡する渡り廊下をビルから支持する場合の支承装置、トラス屋根を柱で支持する場合の支承装置、あるいは、ビル同士を接続するエキスパンション構造における支承装置として用いてもよい。また、建物と基礎の間に設けられる免震支承装置として用いることもできる。

さらに、上述の説明における上沓１０の構成を下沓に備え、下沓２０の構成を上沓に備えた支承装置を構成してもよい。
さらにまた、前記ピースの形状は例示した正方形、長方形、正六角形、二等辺三角形、台形、平行四辺形、六角形に代えて、菱形、正三角形、直角三角形などの他の形状としてもよい。
また、上述の説明においては、摩擦係数が異なる２種類のピースにより滑り部材を構成したが、当該滑り部材は摩擦係数が異なる３種類以上のピースにより構成してもよい。

また、上述の説明では、裁断工程（ステップＳ２）において、仮止めシート５０に貼付けられた複数のピース４０を仮止めシート５０ごとスライドベアリング３７の形状に裁断したが、複数のピース４０のみをスライドベアリング３７の形状に裁断してもよい。

また、スライドベアリング３７は円形状のみならず、楕円状、小判状、方形状など様々な形状で形成してもよい。

また、スライドベアリング３７の材質はポリアミド樹脂またはポリ四フッ化エチレン樹脂のみならず、その他の樹脂や、金属、グラファイト、セラミックス等の樹脂以外の材質であってもよいし、スライドベアリング３７を構成するピース４０間で材質が異なっていてもよい。

１…支承装置
１０…上沓
１０ａ…上沓摺動面
２０…下沓
３５…ベアリング
３６…ベアリングホルダ
３６ａ…保持凹部
３７…スライドベアリング
４０～４０ｎ…ピース
５０…仮止めシート
Ｓ１…貼付け工程
Ｓ２…裁断工程
Ｓ３…塗布工程
Ｓ４…配置工程
Ｓ５…シート除去工程

Claims (4)

1. 第１建造物と第２建造物との各対向部分に配設される第１沓と第２沓とを有し、
   前記第１沓と前記第２沓との一方に、摺動面を構成する滑り部材と、該滑り部材を保持する保持凹部を有する保持部とが備えられた支承装置における支承部材の組付け方法であって、
   前記滑り部材よりも小さな複数のピースを仮止めシートに対して前記滑り部材の形成領域を覆うように並べて貼付ける貼付け工程と、
   前記仮止めシートに貼付けられた複数のピースを前記滑り部材の形状に裁断する裁断工程と、
   前記保持部の前記保持凹部又は前記ピースの少なくとも一方に接着剤を塗布する塗布工程と、
   前記仮止めシートで保持された複数のピースを前記保持凹部に配置する配置工程と、
   前記保持凹部に配置された複数のピースから前記仮止めシートを剥離除去するシート除去工程とを行なって前記滑り部材を構成する
   支承部材の組付け方法。
2. 前記滑り部材よりも小さな複数のピースは、それぞれ同一形状に形成された
   請求項１に記載の支承部材の組付け方法。
3. 前記滑り部材よりも小さな複数のピースは、方形状に形成された
   請求項２に記載の支承部材の組付け方法。
4. 前記滑り部材よりも小さな複数のピースは、摩擦係数が異なる
   請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の支承部材の組付け方法。

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