KR101033259B1 - Device and method for cooper wire setting curing in the thin film lay-up progress - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 태양전지 모듈을 제조하기 위한 시스템의 박막 레이업(thin film lay-up) 공정에 있어서, 그 제조공정 중 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링(cooper wire setting curing) 공정을 수행하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for performing a cooper wire setting curing process in a thin film lay-up process of a system for manufacturing a thin film solar cell module. It is about.
본 발명은 박막 태양전지 모듈 제조공정에 있어서, 회로를 연결하기 위한 쿠퍼 와이어(cooper wire) 셋팅을 위한 레이업 공정에서의 쿠퍼와이어 셋팅공정에 관한 것으로, 상기한 바와 같은 점을 감안하여 레이-업 장비내에서 실버 페이스트를 큐어링하도록 그 장치를 구성하여, 캡톤 테이프를 사용하지 않고도 쿠퍼 와이어의 셋팅이 가능하도록 함으로써, 실버페이스트의 효율적인 큐어가 이루어질 수 있음은 물론, 캡톤 테이프를 사용하지 않아도 됨에 따라 제조원가도 절감할 수 있도록 한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooper wire setting process in a layup process for cooper wire setting for connecting circuits in a thin film solar cell module manufacturing process. By configuring the device to cure the silver paste in the equipment, it is possible to set the copper wire without using the Kapton tape, so that an efficient cure of the silver paste can be achieved as well as no Kapton tape is used. Manufacturing costs can also be reduced.
박막, 태양전지, 셀 글라스, 쿠퍼와이어, 실버페이스트, 태양전지모듈 Thin film, solar cell, cell glass, cooper wire, silver paste, solar cell module
Description
본 발명은 박막 태양전지 모듈을 제조하기 위한 시스템의 박막 레이업(thin film lay-up) 공정에 있어서, 그 제조공정 중 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링(cooper wire setting curing) 공정을 수행하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for performing a cooper wire setting curing process in a thin film lay-up process of a system for manufacturing a thin film solar cell module. It is about.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심 소자로 현재 우주에서부터 가정에 이르기까지 그 응용 범위가 매우 넓다.Solar cells are a key component of solar power, which converts sunlight directly into electricity, and its application ranges from space to home.
태양전지는 기본적으로 pn 접합으로 구성된 다이오드로서, 태양전지의 pn 접합에 반도체의 에너지 밴드 갭보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로 정공은 p층으로 이동함에 따라 pn간에 광기전력이 발생하게 되는데, 이때 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산하게 된다.A solar cell is basically a diode composed of a pn junction. When solar light having energy greater than the energy band gap of a semiconductor is incident on a pn junction of a solar cell, electron-hole pairs are generated, and these electron-holes are formed in the pn junction. As electrons move to n-layer and holes move to p-layer, photovoltaic power is generated between pn. At this time, when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows to produce power.
태양전지는 광 흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양하게 구분되는데, 광 흡수층으로 실리콘을 이용하는 실리콘계 태양전지가 대표적이다. Solar cells are variously classified according to materials used as light absorbing layers, and silicon-based solar cells using silicon as light absorbing layers are typical.
실리콘계 태양전지는 기판형[단결정(single crystal), 다결정(poly crystal)] 태양전지와 박막형[비정질(amorphous), 다결정(poly crystal)] 태양전지로 구분된다. 이외에도 태양전지의 종류에는 CdTe나 CIS(CuInSe2)의 화합물 박막 태양전지, III-V족 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 등을 들 수 있다.Silicon-based solar cells are classified into substrate type (single crystal, poly crystal) solar cells and thin film type (amorphous, poly crystal) solar cells. Other types of solar cells include CdTe and CIS (CuInSe2) compound thin film solar cells, III-V solar cells, dye-sensitized solar cells, organic solar cells, and the like.
단결정 실리콘 기판형 태양전지는 다른 종류의 태양전지에 비해서 변환 효율이 월등히 높다는 장점이 있지만 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용함에 따라 제조 단가가 높다는 치명적인 단점이 있다. The single crystal silicon substrate type solar cell has an advantage of significantly higher conversion efficiency than other types of solar cells, but has a fatal disadvantage of high manufacturing cost by using a single crystal silicon wafer.
다결정 실리콘 기판형 태양전지 역시 단결정 실리콘 기판형 태양전지보다는 제조 단가가 저렴할 수 있지만, 벌크 상태의 원재료로부터 태양전지를 만드는 점은 단결정 실리콘 기판형 태양전지와 다를 바 없기 때문에, 원재료비가 비싸고 공정 자체가 복잡하여 제조 단가 절감에 한계가 있을 수 밖에 없다.The polycrystalline silicon substrate type solar cell may also be cheaper to manufacture than the monocrystalline silicon type substrate solar cell. However, since the solar cell is made from bulk raw materials, the cost of raw materials is high and the process itself is expensive. Due to the complexity, there is a limit in manufacturing cost reduction.
이와 같은 기판형 태양전지의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 유리와 같은 기판 위에 광흡수층인 실리콘을 박막 형태로 증착하여 사용함으로써 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 박막형 실리콘 태양전지가 주목을 받고 있다. In order to solve the problems of the substrate-type solar cell, a thin-film silicon solar cell that can significantly lower the manufacturing cost by using a thin film of silicon as the light absorption layer on a substrate such as glass is attracting attention.
박막(thin film) 태양전지는 실리콘 대신 유리와 같은 기판위에 박막 형태의 태양전지를 증착시키도록 함으로써, 전기를 생산하는 기술이다. Thin film solar cells are a technique for producing electricity by depositing thin film solar cells on a substrate such as glass instead of silicon.
태양전지 시장은 실리콘(si)을 소재로 해 기술적 흐름을 주도하고 있지만, 실리콘 자원 고갈 및 저가 고효율화 추세로 인해 "박막"에 관한 수요가 상당히 높아지고 있는 실정이다. The solar cell market is taking the lead in technological trends based on silicon (si) materials, but the demand for "thin films" has increased considerably due to the depletion of silicon resources and the high efficiency of low cost.
박막 태양전지는 실리콘 태양전지에 비해 효율이 낮은 단점이 있으나, 고가의 실리콘 대신 저가의 유리 기판 등과 같은 소재로 활용하고 있어 실리콘 태양전지에 비해 단가는 낮고, 대량생산이 가능하다는 장점이 있다.Thin film solar cells have the disadvantage of lower efficiency than silicon solar cells, but they are used as materials such as low-cost glass substrates instead of expensive silicon, and thus, the unit cost is low and mass production is possible compared to silicon solar cells.
본 발명은 이러한 박막 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to such a thin film solar cell.
박막 태양전지는 유리기판에 패턴(pattern)이 형성된 박막 셀(cell)을 구성하는 공정과, 박막 셀에 전기적인 회로 연결 및 기타 원자재를 결합하여 태양광 모듈을 현장에서 장기간 안정적으로 전력을 발생시키도록 하는 태양광 모듈 제조공정으로 구분할 수 있다.The thin film solar cell combines the process of forming a thin film cell with a pattern formed on a glass substrate, electrical circuit connection and other raw materials to the thin film cell to generate a long-term stable power in the field. It can be divided into photovoltaic module manufacturing process.
유리 기판 등으로 패턴이 형성된 박막 셀(cell)은 물리적으로 매우 약한구조를 이루고 있어, 박막 셀에 쿠퍼 와이어(copper wire)를 통해 회로를 연결하고, 유리와 환경에 대한 강도가 매우 큰 필름 등으로 외부를 단단하게 보호하도록 한다.A thin film cell formed with a pattern such as a glass substrate has a physically very weak structure. The circuit is connected to the thin film cell through a copper wire, and a film having a high strength against glass and the environment is used. Protect the outside tightly.
박막 셀과 기타 원자재를 결합하여 태양광 모듈을 현장에서 장기간 안정적으로 전력을 발생시킬 수 있도록 태양광 모듈(photovoltaic module)로 제작을 한다. By combining thin film cells and other raw materials, the solar modules are manufactured as photovoltaic modules to generate stable power for a long time in the field.
이와 같이 박막 셀을 이용하여 모듈화 하는 일련의 공정을 박막 태양전지 모듈 제조공정이라고 하며, 쿠퍼 와이어 셋팅 및 버스 바 셋팅공정을 박막 레이업 공정이라 한다. As described above, a series of processes for modularizing thin film cells is called a thin film solar cell module manufacturing process. Cooper wire setting and bus bar setting processes are called thin film layup processes.
박막 태양전지 모듈 제조 공정에서의 박막 레이업 공정은 다음과 같다.The thin film layup process in the thin film solar cell module manufacturing process is as follows.
도 1이 (a)에서와 같이, 셀 글라스(cell glass)(1)위에 실버 페이스트(silver paste)(2)를 돗팅(dotting)하고, 도 1의 (b)에서와 같이, 쿠퍼 와이어(3)를 셋팅한 후 캡톤테이프(4)로 고정시킨다.1 is dotting a
이와 같이 쿠퍼 와이어를 셋팅한다. In this way, set the Cooper wire.
이후 버스바 셋팅 공정 장치로 이동하여, 도 1의 (c)에서와 같이, 쿠퍼와이어(3)상에 버스 바(bus bar)용 실버 페이스트(5)를 돗팅하고, (d)에서와 같이, EVA(Ethylene Vinyl Acelate) 시트(6)와 절연 시트(insulation sheet)(7)를 셋팅하고, 캡톤 테이프(8)로 고정시킨다.Then, the process moves to the bus bar setting process apparatus, and as shown in (c) of FIG. 1, the
그 상측으로 (e) 에서와 같이, 절연시트(9)와 버스바(10)를 셋팅하고, 캡톤테이프(11)로 고정시킨다. On the upper side thereof, as in (e), the
이와 같이 버스 바 공정을 진행하여 레이 업(lay-up) 공정을 완료하고 EVA 백 시트 레이업 공정을 완료한 후, 라미네이터(Laminator) 공정에서 큐어(cure)를 수행하게 된다.As such, after completing the lay-up process by completing the bus bar process and completing the EVA back sheet lay-up process, a cure is performed in a laminator process.
이와 같은 박막 레이-업 공정에서는 실버 페이스트 큐어(cure)를 라미네이터에서 큐어링(curing)을 진행하여 실버 페이스트의, 물성변화에 따른 완전 큐어가 이루어지지 않아, 효율의 감소 및 모듈 불량으로 문제가 발생된다.In this thin film lay-up process, the silver paste cure is cured in the laminator, so that the complete cure of the silver paste is not performed due to the change in physical properties, resulting in a problem in efficiency reduction and module failure. do.
또한 캡톤 테이프를 사용하여 버스 바를 고정함으로써, 캡톤 테이프내에서의 버블(bubble)문제와 내구성의 문제(색변화, 수명, 오염)가 발생된다. In addition, by fixing the bus bar using Kapton tape, problems such as bubble and durability (color change, life, contamination) in Kapton tape occur.
본 발명에서는 이러한 박막 태양전지 모듈 제조공정에 있어서, 회로를 연결하기 위한 쿠퍼 와이어(cooper wire) 셋팅을 위한 레이업 공정에서의 쿠퍼와이어 셋팅 공정에 관한 것으로, 상기한 바와 같은 점을 감안하여 레이-업 장비내에서 실 버 페이스트를 큐어링하도록 그 장치를 구성하여, 캡톤 테이프를 사용하지 않고도 쿠퍼 와이어의 셋팅이 가능하도록 함으로써, 실버페이스트의 효율적인 큐어가 이루어질 수 있음은 물론, 캡톤 테이프를 사용하지 않아도 됨에 따라 제조원가도 절감할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a cooper wire setting process in a layup process for cooper wire setting for connecting circuits in the thin film solar cell module manufacturing process. By configuring the device to cure the silver paste in the up equipment, it is possible to set the copper wire without using the Kapton tape, so that an efficient curing of the silver paste can be achieved, and also without using the Kapton tape. As a result, manufacturing costs can be reduced.
본 발명 박막 태양전지 모듈 제조 시스템의 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 장치는, Cooper wire setting curing apparatus of the present invention thin film solar cell module manufacturing system,
셀 글라스에 쿠퍼 와이어를 셋팅하기 위한 레이업 공정에서의 쿠퍼 와이어 셋팅장치에 있어서,In the cooper wire setting apparatus in the layup process for setting the cooper wire in the cell glass,
셀 글라스위에 실버 페이스트를 돗팅(dotting)하기 위한 실버페이스트 돗팅수단과, 쿠퍼 와이어를 이송하여 셋팅 및 고정하기 위한 쿠퍼와이어 이송 고정수단과, 셀 글라스와 쿠퍼 와이어를 동시에 클램핑하여 큐어링을 수행하기 위한 클램프 블록 히팅수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Silver paste dotting means for dotting silver paste on the cell glass, cooper wire transfer fixing means for transferring and setting the cooper wire, and clamping the cell glass and cooper wire simultaneously to perform curing It characterized in that it comprises a clamp block heating means.
이와 같은 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 장치에 따르는, According to this Cooper Wire Setting Curing Device,
본 발명 박막 태양전지 모듈 제조 시스템에 있어서의 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 공정 방법은,The cooper wire setting curing process method in the thin film solar cell module manufacturing system of the present invention,
셀 글라스의 상단으로 실버 페이스트를 돗팅(dotting)하고, 쿠퍼와이어를 이송하여 돗팅된 실버 페이스트의 상부로 쿠퍼와이어를 셋팅한 후, 셀 글라스와 쿠퍼와이어를 동시에 클램핑하여 큐어링을 진행하는 쿠퍼와이어 셋팅 및 큐어링을 함께 진행하도록 한 것을 특징으로 한다. Dotting the silver paste to the top of the cell glass, transporting the cooper wire, setting the cooper wire to the top of the doped silver paste, and then setting the cooper wire to clamp the cell glass and the cooper wire at the same time for curing. And it characterized in that to proceed with the curing.
이와 같은 본 발명에 따르면, 쿠퍼와이어를 셋팅하는 공정상에서 셀 글라스와 쿠퍼와이어를 클램핑하여 동시에 큐어링을 진행하도록 함으로써, 캡톤테이프를 사용하지 않고, 쿠퍼와이어를 고정시킬 수 있음에 따라, 캡톤테이프를 사용할 때의 문제점을 해소할 수 있음은 물론, 원자재 절감으로 인하여 모듈 경쟁력확보가 가능해진다. According to the present invention, in the process of setting the cooper wires by clamping the cell glass and the cooper wires to proceed with the curing at the same time, without using the captone tape, can be fixed to the cooper wire, the Kapton tape The problem of use can be eliminated, and raw materials can be saved to secure module competitiveness.
본 발명 박막 태양전지 모듈 제조 시스템에 있어서의 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 장치를 첨부된 도면에 도시된 실시 예를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The copper wire setting curing apparatus in the thin film solar cell module manufacturing system of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.
도 4에 도시된 바와 같이, 셀 글라스(10)를 이송시키기 위한 이송수단과, 이송되어져 온 셀 글라스(10)위에 실버 페이스트(20)를 돗팅하기 위한 실버페이스트 돗팅수단과, 쿠퍼 와이어(30)를 이송하여 셋팅시키기 위한 픽커(picker)와, 쿠퍼와이어(30)의 상하단을 고정시키기 위한 제 1실린더 푸셔(cylinder pusher)(40)와, 셀 글라스(10)와 쿠퍼 와이어(30)를 동시에 클램핑하여 큐어링을 수행하기 위한 클램프 블록 히터(clamp block heater)(50)와, 셀 글라스와 쿠퍼와이어에 직접적인 충격 및 이탈을 방지하기 위해 클램프 블록 히터(50)에 부착되는 실리콘 러버(60)와, 클램프 블록 히터(50)를 셀 글라스(10) 방향으로 밀어 근접시키기 위한 제 2실린더 푸셔(70)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 4, a transfer means for transferring the
본 발명 쿠퍼와이어 셋팅 큐어링 장치는 쿠퍼와이어를 셋팅하는 공정에서 접착을 위한 큐어링이 진행되어지도록 함으로써, 캡톤 테이프를 사용하지 않고, 쿠퍼 와이어의 셋팅이 완료될 수 있도록 한 것에 특징이 있다.The cooper wire setting cure device of the present invention is characterized in that the cure for adhesion is performed in the process of setting the cooper wire, so that the setting of the cooper wire can be completed without using the Kapton tape.
상기 이송수단은 이전 공정으로부터 투입된 셀 글라스(10)를 이송시켜 쿠퍼아이어의 셋팅공정을 진행하도록 하기 위한 수단으로, 실시 예로 회전하여 셀 글라스를 이송시키는 롤러와 같은 장치로 구성된다.(도면에는 도시되지 않음)The conveying means is a means for conveying the
실버페이스트 돗팅수단(도면에 도시되지 않음)은 실버페이스트(20)를 돗팅(dotting)하기 위한 수단이다.Silver paste dotting means (not shown) is a means for dotting the
상기 픽커(도면에 도시되지 않음)는 쿠퍼와이어(30)를 이송하여 해당 위치에 셋팅하기 위한 수단이다.The picker (not shown) is a means for transporting the
제 1실린더 푸셔(40)는 픽커에 의해 셋팅된 쿠퍼와이어(30)를 움직임이 없도록 고정시켜 주기 위한 수단으로, 쿠퍼와이어(30)의 길이 방향으로 상하단을 눌러 고정시키기 위해 길이 방향으로 상단과 하단에 각각 구성된다. The
클램프 블록 히터(50)는 셀 글라스(10)의 상측과 하측에 구성되어, 셀 글라스(10)에 열을 가해 큐어링을 진행하기 위한 수단이다. The
실리콘 러버(60)는 셀 글라스(10) 및 쿠퍼와이어(20)에 직접적인 충격 및 이탈을 방지하기 수단으로, 클램프 블록 히터(50)면에 형성된다.The
상기 실리콘 러버(60)는 셀 글라스(10) 및 쿠퍼와이어(20) 보호부재로써, 테프론 및 그와 유사한 특성을 갖는 재질로 구성가능하다. The
제 2실린더 푸셔(70)는 클램프 블록 히터(50)를 셀 글라스(10) 방향으로 밀어주기위해 클램프 블록 히터(50)의 외측으로 각 구성된다.The
제 1실린더 푸셔(40) 및 제 2실린더 푸셔(70)의 하단은 실린더측으로의 열전 달 및 열손실을 방지하기 위하여 열전달방지부(41)(71)를 구성하는 바, 열전달방지부(41)(71)의 구성은 테프론 재질 또는 이와 유사한 특성을 갖는 재질로 구성가능하다.The lower ends of the
이와 같은 구성을 갖는 본 발명 장치에 의한 쿠퍼와이어 셋팅 큐어링 공정은 다음과 같이 이루어진다.The cooper wire setting curing process by the apparatus of the present invention having such a configuration is performed as follows.
셀 글라스(10)의 상단으로 실버 페이스트(20)를 돗팅하는 실버페이스트 돗팅과정과, Silver paste dotting process of dotting the
쿠퍼와이어(30)를 픽커로 이송하여, 돗팅된 실버페이스(20)의 상부에 셋팅하고, 쿠퍼와이어(30) 길이 방향의 상하단을 제 1실린더 푸셔(40)로 눌러주는 쿠퍼와이어 셋팅과정과, The cooper wire setting process transfers the
클램프 블록 히터(50)를 동작시켜 셀 글라스(10)와 쿠퍼와이어(30)를 동시에 클램핑하여 큐어링을 진행하는 큐어링 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. By operating the
본 발명 쿠퍼와이어 셋팅 큐어링 공정은 셀 글라스(10)의 상단으로 실버페이스트(20)를 돗팅하고, 그 상면으로 쿠퍼와이어(30)를 셋팅하는 과정에서 셀 글라스(10)와 쿠퍼와이어(30)를 함께 큐어링이 수행하도록 한 것을 특징으로 한다. According to the present invention, the cooper wire setting curing process is performed by turning the
이러한 본 발명의 공정을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. This process of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3의 (a)에서와 같이, 셀 글라스(10)의 상면에 실버 페이스트(20)를 돗팅한다. As shown in FIG. 3A, the
이후, 쿠퍼와이어(30)를 픽커로 이송하여 도 3의 (b)에서와 같이 셋팅하고, 제 1실린더푸셔(40)로 쿠퍼와이어(30)가 움직임이 없도록 눌러준다. Thereafter, the
도 3의 (c)에서와 같이, 제 2실린더푸셔(70)에 의해 클램프 블록 히터(50)가 셀 글라스(10)와 쿠퍼와이어(30)를 동시에 클램핑하여 큐어링을 수행한다.As shown in FIG. 3C, the
이때, 클램프 블록 히터(50)면에는 실리콘러버(60)가 부착되어 있어서, 셀 글라스(10)와 쿠퍼와이어(30)에 직접적인 충격은 가해지지 않는다.At this time, since the
한편 본 발명의 다른 실시 예로 도 5에서와 같이, 버스 바 관련공정을 진행한 후, 그 상측으로 쿠어와이어의 셋팅 큐어링 공정을 진행할 수 있다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, after the bus bar related process is performed, the curing process of the cure wire may be performed upward.
도 5의 (a)에서와 같이, 셀 글라스(10)의 상단으로 구성된 (셋팅 또는 큐어 접착된) 버스 바(100)의 일측으로 도 5의 (b)에서와 같이, 실버 페이스트(20)를 돗팅하는 실버페이스트 돗팅과정과, As shown in (a) of FIG. 5, the
도 5의 (c)에서와 같이, 쿠퍼와이어(30)를 픽커로 이송하여, 돗팅된 실버페이스(20)의 상부에 셋팅하고, 쿠퍼와이어(30) 길이 방향의 상하단을 제 1실린더 푸셔(40)로 눌러주는 쿠퍼와이어 셋팅과정과, 클램프 블록 히터(50)를 동작시켜 셀 글라스(10)와 쿠퍼와이어(30)를 동시에 클램핑하여 큐어링을 진행하는 큐어링 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. As shown in (c) of FIG. 5, the
버스 바(100) 공정을 먼저 진행하고 그의 상면으로 쿠어와이어의 셋팅 및 큐어링공정을 진행하게 된다. The
이때, 버스 바(100)는 셋팅 또는 큐어 접착을 완료한 상태 중 어느 하나의 상태로 구성될 수 있다.In this case, the
도 1은 종래 쿠퍼 와이어 셋팅 공정을 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a conventional cooper wire setting process.
도 2는 본 발명 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 장치를 나타낸 도면.2 shows the present invention cooper wire setting curing device.
도 3 및 도 4는 본 발명 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 공정을 나타낸 도면. 3 and 4 illustrate the present invention cooper wire setting curing process.
도 5는 본 발명 쿠퍼 와이어 셋팅 큐어링 공정의 다른 실시 예를 나타낸 도면. 5 is a view showing another embodiment of the present invention cooper wire setting curing process.
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