KR101525108B1 - 지붕용 태양광 모듈 고정장치 - Google Patents

지붕용 태양광 모듈 고정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지붕용 태양광 모듈 고정장치에 관한 것으로, 저면에서 일정 간격 이격되어 단면이 'C' 자 형상의 지지프레임(201)에 의해 지지되며, 강성 증대를 위한 마루부분들이 형성된 지붕판 위에 태양광 모듈(250)을 설치하기 위한 지붕용 태양광 모듈 고정장치에 있어서, 상기 지지프레임(201) 위의 지붕판의 마루부분에는 그 마루부분과 동일하게 절곡된 내측 형상을 갖고 상기 마루부분에 맞물림 방식으로 일정 간격 이격되어 고정되는 복수개의 브라켓 고정구(205, 206), 상기 브라켓 고정구(205, 206)들의 상면에 고정되는 기부와 태양광 모듈의 하측단이 삽입되도록 요홈 형태로서 상방향으로 경사지게 형성된 지지부를 구비하는 하단 브라켓과, 태양광 모듈의 상단을 지지하도록 상기 브라켓 고정구에 고정되는 지주부의 상단에 결합되는 고정부와, 상기 태양광 모듈의 상단이 삽입되도록 요홈 형태로서 하방으로 경사지게 고정부에 형성되는 지지부를 갖는 상단 브라켓을 포함하여 구성됨으로써, 기존의 조립식 지붕의 마루부분 위에 브라켓을 맞물림 방식으로 설치하고 그 브라켓에 의해 태양광 모듈의 상하측의 양단부들에서 지지하도록 됨에 따라 종래 태양광 모듈을 지지하기 위한 별도의 지지프레임이 필요없으므로 기존 지붕에 대한 하중 증가를 최소화하고, 설치비용을 절감할 수 있으며, 브라켓을 지붕에 볼트로 체결하지 않아 체결공이 필요없어 누수의 염려가 없는 효과가 있다.

Description

지붕용 태양광 모듈 고정장치{AN APPARATUS FOR MOUNTING SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 지붕용 태양광 모듈 고정장치에 관한 것으로, 특히 태양광 모듈을 고중량의 별도 지지프레임을 추가로 설치하거나 기존의 조립식 지붕을 변경하지 않고 누수의 위험이 없이 조립식 지붕에 브라켓을 사용하여 간편하게 고정설치하기 위한 태양광 모듈 고정장치에 관한 것이다.
최근 최근에 원유가격의 상승으로 에너지 비용이 증가되고, 화석 연료의 사용에 따른 환경적인 문제로 인하여 자연친화적이고 운영비가 저렴한 태양열을 이용한 에너지 생산을 위하여 태양광 모듈의 설치가 증가하고 있으나, 이러한 태양에너지를 이용하기 위한 설비는 부지확보와 설치비용과 같은 초기 시설 비용이 과도한 문제가 있으므로 이에 대한 개선이 요망되었다.
최근에는 태양광 모듈 설치 부지 마련에 대한 추가 비용의 부담을 덜기 위하여 이러한 태양광 모듈을 공장 등의 지붕에 설치하는 경우가 많다.
이러한 예로서, 한국 특허 제10-1138992호(2012.04.25.자 공고)에는, 고정장치(100)는 요철이 형성되어 있는 건물의 지붕(10)에 설치되어 태양광모듈(20)을 지지하는 것으로서, 지붕(10)에 고정된 베이스브라켓(110)과, 베이스브라켓(110)의 상부에 설치된 제1 지지부재(120)와, 제1 지지부재(120)에 끼워지는 제2 지지부재(130)와, 제2 지지부재(130)와 함께 태양광모듈(20)을 지지하는 제3 지지부재(140)를 포함하며, 상기 고정장치(100)는 요철이 형성되어 있는 건물의 지붕(10)에 설치되어 태양광모듈(20)을 지지하며, 지붕(10)에 고정된 베이스브라켓(110)과, 베이스브라켓(110)의 상부에 설치된 제1 지지부재(120)와, 제1 지지부재(120)에 끼워지는 제2 지지부재(130)와, 제2 지지부재(130)와 함께 태양광모듈(20)을 지지하는 제3 지지부재(140)를 포함하는 태양광모듈 지붕판용 고정장치가 개시되어 있다.
상기 종래 기술에서, 상기 베이스브라켓(110)은 지붕(10) 요철의 돌출부분에 결합되며, 돌출부분의 양쪽 경사면과 이 경사면들의 사이에 형성된 평탄면을 감싸고 상기 제1 방향(50)을 따라 소정간격 이격된 두 개의 고정부와, 이 고정부의 사이에 형성되어 있는 결합부를 포함하여 구성된다.
그러나, 상기 베이스브라켓의 고정부가 지붕판 위에 직접 볼트로 고정됨에 따라, 우기에 지붕을 타고 흐르는 빗물이 상기 고정부의 체결공을 통해 누수되는 문제가 있엇다.
또한, 종래 기술에서는 태양광 모듈을 지붕에 설치하기 위하여, 기존 지붕에 제1 내지 3 지지부재(120, 130, 140)들과 같이 태양광 모듈 지지를 위한 프레임 구조를 별도로 구비해야 함에 따라 자재비용 증가에 따른 설치비용 증가의 문제, 기존 지붕에 과도한 하중 증가를 초래하는 문제가 있었다.
한국 특허 제10-1138992호 (2012.04.25.자 공고)
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에 따른 태양광 모듈을 지붕에 설치하기 위한 고정구조에 대한 문제점을 해소하기 위하여, 기존의 지붕판 위에 지붕판에 볼트로 체결하지 않고 맞물림 방식으로 브라켓을 설치하여 태양광 모듈을 지지하도록 개선하여 저렴한 비용과 단순화된 구조로 경량화한 지붕용 태양광 모듈 고정장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 지붕용 태양광 모듈 고정장치는, 저면에서 일정 간격 이격되어 단면이 'C' 자 형상의 지지프레임에 의해 지지되며, 강성 증대를 위한 마루부분들이 형성된 지붕판 위에 태양광 모듈을 설치하기 위한 지붕용 태양광 모듈 고정장치에 있어서, 상기 지지프레임 위의 지붕판의 마루부분에는 그 마루부분과 동일하게 절곡된 내측 형상을 갖고 상기 마루부분에 맞물림 방식으로 일정 간격 이격되어 고정되는 복수개의 브라켓 고정구, 상기 브라켓 고정구들의 상면에 고정되는 기부와 태양광 모듈의 하측단이 삽입되도록 요홈 형태로서 상방향으로 경사지게 형성된 지지부를 구비하는 하단 브라켓과, 태양광 모듈의 상단을 지지하도록 상기 브라켓 고정구에 고정되는 지주부의 상단에 결합되는 고정부와, 상기 태양광 모듈의 상단이 삽입되도록 요홈 형태로서 하방으로 경사지게 고정부에 형성되는 지지부를 갖는 상단 브라켓을 포함하여 구성된다.
상기 브라켓 고정구은 내측이 지붕판넬에 대응하여 상방향으로 경사지게 절곡된 제 1 절곡부와, 그 반대쪽으로 절곡된 제 2 절곡부, 다시 제 1 절곡부와 같은 방향으로 절곡된 제 3 절곡부 및 평탄한 상면을 이룬 다음 내측 단부는 상방향으로 절곡된 결합부로 되고, 외측은 지붕판넬의 중간 마루부분의 경사면에서 상방향으로 절곡된 수직지지부와, 그 지지부에서 상기 결합부의 위치로 수평으로 절곡되어 태양광 모듈용 브라켓을 지지하는 수평지지부로 각각 구성된 2개 부분을 포함하며, 지붕판의 중간 마루부분에 고정된다.
상기 브라켓 고정구은 지붕판넬의 겹쳐지는 절곡된 단부들 위에는 절곡된 단부와 같은 형상으로 절곡된 결합부와 양측에서 상방향으로 절곡된 수직지지부 및 그 수직지지부의 단부에서 외측으로 수평으로 절곡된 수평지지부로 구성되고, 상기 브라켓 고정구은 지붕판넬의 절곡된 단부들이 겹쳐지는 양단 마루부분 위에 배치되며, 그 위에 캡클립이 배치되어 스크류로 상기 단부 및 캡클립들을 일체로 체결시키고, 스크류에 의한 구멍을 통해 누수가 발생되지 않게 캡이 배치된다.
상기 하단 브라켓은 브라켓 고정구에 고정되는 기부와 태양광 모듈의 하측단이 삽입되어 지지되도록 요홈 형태를 갖고 'ㄷ'자 형태로 된 지지부로 구성되며, 상기 지지부는 기부에 대하여 경사지게 형성된다.
상기 하단 브라켓은 브라켓 고정구의 양단부 밑으로 연장된 다리부가 형성되고, 그 상측 단부에는 요홈 형태로서 태양광 모듈의 하단부가 삽입될 수 있게 태양광 모듈 설치를 위한 경사각을 고려하여 경사지게 형성된 지지부를 포함한다.
상기 상단 브라켓은 브라켓 고정구의 상면에 고정되는 지주 상단에 고정되는 고정부와 태양광 모듈의 상단이 삽입되게 2개의 플랜지들이 요홈을 이루는 'ㄷ'자 형태로 고정부의 일측면에 일체로 하방으로 경사지게 형성된 지지부로 구성된다.
상기 상단 브라켓은 브라켓 고정구의 상면에 고정되는 지주 상단에 고정되는 고정부와, 지주에 결합되는 고정부의 상단에서 'ㄷ'자 형태로 된 지지부가 하방으로 경사지게 형성된다.
본 발명에 의한 지붕용 태양광 모듈 고정장치는 기존의 조립식 지붕의 마루부분 위에 브라켓을 맞물림 방식으로 설치하고 그 브라켓에 의해 태양광 모듈의 상하측의 양단부들에서 지지하도록 됨에 따라 종래 태양광 모듈을 지지하기 위한 별도의 지지프레임이 필요없으므로 기존 지붕에 대한 하중 증가를 최소화하고, 설치비용을 절감할 수 있으며, 브라켓을 지붕에 볼트로 체결하지 않아 체결공이 필요없어 누수의 염려가 없는 효과가 있다.
도 1은 종래 태양광모듈 지붕판용 고정장치의 구성을 보여주는 개략적인 사시도.
도 2는 본 발명의 지붕용 태양광 모듈 고정장치를 설치하기 위한 조립식 지붕의 구성도.
도 3은 본 발명의 태양광 모듈 고정장치가 조립식 지붕에 설치된 상태로 지붕판의 마루부분에 설치된 브라켓 고정구 구조를 보여주는 개략적인 단면도.
도 4는 조립식 지붕판의 마루부분에 설치된 브라켓 고정구에 의해 태양광 모듈을 지지하는 것을 보여주는 측면도.
도 5은 도 3에서 중간 마루부분에 설치되는 브라켓 고정구의 사시도.
도 6은 도 5의 중간 마루부분에 설치되는 브라켓 고정구의 변형예의 사시도.
도 7은 도 3에서 첫단의 태양광 모듈의 하단을 지지하기 위한 브라켓 사시도.
도 8은 지붕판에 설치되는 중간단의 태양광 모듈 하단부를 지지하기 위한 중간단 브라켓의 사시도.
도 9는 지붕판에 설치되는 태양광 모듈의 상단을 지지하기 위한 상단 브라켓의 사시도.
도 10은 도 9의 상단 브라켓의 변형예의 사시도.
이하에서는 본 발명에 의한 지붕용 태양광 모듈 고정장치에 대한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 태양광 모듈 고정장치는 도 2에 도시된 바와같은 조립식 지붕에 최적으로 적용될 수 있으며, 상기 조립식 지붕은 본 출원인이 2005.07.29. 실용신안등록 제20-0392080호의 지붕판 고정장치로 등록받은 것으로 참고로 본 명세서에 인용한다.
상기 지붕판 고정장치(30)는 도 2에서 볼 수 있듯이, 단면이 U자형인 강재로서 복수개가 서로 이격되어 기존의 지붕판 위에 가로방향으로 배치고정되는 지지부재(11)를 포함하며, 상기 지지부재(11)는 그 길이방향으로 일정 간격을 두고 오목한 바닥부(12)에 고정된 볼트(13)의 상단에 지붕판을 고정하기 위한 고정구(14,15)를 구비한다. 고정장치(30)는 단면이 U자형인 지지부재(11)를 기존의 지붕용 지지 프레임(19)에 설치된 강판의 지붕 하부판넬(31) 위에 가로방향으로, 그리고 세로방향으로 일정 간격을 두고 배치하여 스크류로 체결하여 지지프레임과 지붕 하부판넬(31)과 함께 일체화하고, 지붕 상부판넬(21)을 고정구(14,15)에 고정한다.
지붕 상부판넬(21)을 고정구(14) 위에 배치하고 그 위에 캡클립(24)을 놓고 스크류로 지붕판과 고정구 및 캡클립을 일체로 체결고정하고 캡클립 위에 캡(22)을 씌워 빗물등에 의해 녹이 슬지 않도록 보호하는 한편, 그에 인접하여 적어도 2개소에 형성된 클립형태의 고정구(15)들은 그 클립형태와 대응된 형상으로 지붕판에 성형된 클램핑부(23)와 맞물려 고정된다. 이와같이 지붕 상부판넬(21)에 성형된 클램핑부(23)가 클립형태의 고정구(15)들에 별도의 체결구를 사용하지 않고 맞물림 방식으로 고정됨으로써 지붕판의 설치 작업이 매우 간편하게 수행된다. 이때, 지붕 하부판넬(31)과 지붕 상부 판넬(21)들 사이에는 필요에 따라 도면에 도시된 바와같이 단열재(32)를 채울 수 있다
본 발명은 상기한 지붕 조립구조에만 한정되는 것은 아니며, 고정구(14, 15)들에 대응된 마루부분이 유사한 지붕판 구조에도 적용될 수 있음 또한 당연하다.
본 명세서에서 고정구(14)에 대응된 지붕판의 마루부분은 강성 증대를 위해 굴곡진 형태로 성형된 단위 지붕판의 양단이 겹쳐지는 부분으로 '양단 마루부분'으로 칭하고, 고정구(15)에 대응된 마루부분은 지붕판은 단위 지붕판의 중간의 한 곳 또는 두 곳에 지붕판의 강성 증대를 위해 상대적으로 높이가 낮게 형성되는 마루부분으로서 '중간 마루부분'으로 칭한다.
본 발명의 태양광 모듈 고정장치를 도 2의 지붕판 위에 설치한 상태의 단면 형상과 측면 형상이 도 3과 4에 도시되어 있다.
도 3과 4에 있어서, 개략적인 단면 형상으로 도시된 지붕판(200)은 그 저면에서 일정 간격 이격되어 단면이 'C' 자 형상의 지지프레임(201)에 의해 도 3에 도시된 바와같은 구조로 지지되며, 상기 지붕판 위에는 지지프레임의 위치에 대응하여 양단 마루부분과 중간 마루부분 상면에 브라켓 고정구(205, 206)들이 도 3에 도시된 바와같이 장착된다. 상기 브라켓 고정구들은 태양광 모듈 설치용 브라켓들을 지붕판에 대하여 고정하기 위한 것이다.
상기 브라켓 고정구(205)은 도 3과 5에 도시된 바와같이, 단위 길이의 인접한 지붕판넬의 중간에 적어도 한 곳, 또는 2곳에 대체적으로 육각형상으로 절곡하여 강성을 증대시키도록 형성된 중간 마루부분(208) 위에 설치되며, 상기 중간 마루부분의 저면은 고정구(209)에 의해 지지된다.
상기 지붕판넬의 중간 마루부분에 설치되는 브라켓 고정구는 도 5에 도시된 바와같이 중간 마루부분의 양측에 각각 배치되는 2개 부분(217,218)으로 이루어지며, 각 부분들은 내측이 지붕판넬에 대응하여 상방향으로 경사지게 절곡된 제 1 절곡부(210)와, 그 반대쪽으로 절곡된 제 2 절곡부(211), 다시 제 1 절곡부와 같은 방향으로 절곡된 제 3 절곡부(212) 및 평탄한 상면(213)을 이룬 다음 내측 단부는 상방향으로 절곡된 결합부(214)로 되고, 외측은 지붕판넬의 중간 마루부분의 경사면에서 상방향으로 절곡된 수직지지부(215)와, 그 지지부에서 상기 결합부(214)의 위치로 수평으로 절곡되어 후술하는 브라켓을 지지하는 수평지지부(216)로 각각 구성된다.
중간 마루부분의 양측에 상기 부분(217,218)들이 각각 배치된 다음 결합부(214)에서 볼트로 체결되어 중간 마루부분(208)에 직접 볼트로 체결하지 않고 중간 마루부분의 대체적으로 육각형의 절곡된 형상에 대하여 브라켓 고정구의 내측면이 맞물리는 구조로 되어 맞물림방식으로 고정된다.
도 6은 도 3에 도시된 브라켓 고정구(205)의 변형예를 도시하고 있으며, 본 변형예에서는 상면이 수직지지부(215)의 상단이 외측으로 절곡된 플랜지(219)가 형성되어 있어서, 그 위에 수평의 태양광 모듈을 지지하기 위한 지지판(226)을 배치하여 후술하는 태양광 모듈용 브라켓이 고정되도록 한다.
또한, 브라켓 고정구(206)는 도 3에 도시된 바와같이 단위 길이의 지붕판넬의 절곡된 단부들이 겹쳐지게 배치되는 부분에 설치되며, 그 저면에는 고정구(220)가 배치되어 지지한다. 상기 지붕판넬의 겹쳐지는 절곡된 단부들 위에는 절곡된 단부와 같은 형상으로 절곡된 결합부(223)와 양측에서 상방향으로 절곡된 수직지지부(224) 및 그 수직지지부의 단부에서 외측으로 수평으로 절곡된 수평지지부(225)로 구성되고, 상기 수평지지부 위에는 수평의 지지판(226)이 결합되어 후술하는 브라켓을 지지한다.
상기 브라켓 고정구(206)은 지붕판넬의 절곡된 단부들 위에 배치되고, 그 위에 캡클립(227)이 배치되어 스크류로 상기 단부들 및 캡클립(227)들을 일체로 체결시키고, 스크류에 의한 구멍을 통해 누수가 발생되지 않게 캡(228)이 배치된다. 상기 브라켓 고정구(206)의 상면은 캡(228) 위에 위치한다.
상기 브라켓 고정구(205, 206)들에는 도 3에 도시된 바와같이 가장 하측의 태양광 모듈(250)의 하단을 지지하기 위한 하단 브라켓(231)이 고정되고, 태양광 모듈(250)의 상단은 인접한 지지프레임(201) 위에 지주(234)를 고정하고 그 지주의 상단에 고정되는 상단 브라켓(235)에 의해 지지된다.
상기 하단 브라켓(231)은 도 7에 도시된 바와같이 브라켓 고정구에 고정되는 기부(236)와 태양광 모듈의 하측단이 삽입되어 지지되도록 요홈 형태를 갖고 'ㄷ'자 형태로 된 지지부(237)로 구성되며, 상기 지지부(237)는 기부에 대하여 경사지게 형성되며, 그 경사각은 태양광 모듈이 지면에 대하여 25~30°를 이루도록 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 예를들어 지붕 각도가 15°인 경우 지지부(237)의 경사각은 10~15°가 된다.
또한, 중간단의 태양광 모듈을 지지하기 위하여, 하측의 브라켓 고정구에는 태양광 모듈의 하측단을 지지하기 위하여 도 7의 하단 브라켓과 다른 형상으로 도 8에 도시된 바와같은 하단 브라켓(245)과, 태양광 모듈의 상단을 지지하기 위하여 전술한 상단 브라켓과 동일한 형태로 지주(234)의 상단에 고정되는 상단 브라켓(235)이 제공된다. 상기 하단 브라켓(245)은 브라켓 고정구의 양단부 밑으로 연장된 다리부(246)가 형성되고, 그 상측 단부에는 요홈 형태로서 태양광 모듈의 하단부가 삽입될 수 있게 태양광 모듈 설치를 위한 경사각을 고려하여 경사지게 형성된 지지부(247)가 형성되어 있다. 도 7의 하단 브라켓(231)의 위치에 하단 브라켓(245)을 사용할 수 있다.
상기 상단 브라켓(235)은 도 9에 도시된 바와같이 지주(234)에 고정되는 고정부(239)와 태양광 모듈의 상단이 삽입되게 2개의 플랜지들이 요홈을 이루는 'ㄷ'자 형태로 고정부의 일측면에 일체로 하방으로 경사지게 형성된 지지부(240)로 구성된다. 도 10에는 상기 도 9의 상단 브라켓의 변형예가 도시되어 있으며, 본 변형예에서는 지주에 결합되는 고정부의 상단에서 'ㄷ'자 형태로 된 지지부(240)가 하방으로 경사지게 형성되어 있다.
전술한 바와같이, 본 발명의 지붕용 태양광 모듈 고정장치는 기존의 절곡된 형상의 조립식 지붕판의 중간 마루부분과 양측단 마루부분에 볼트나 스크류에 의한 체결방식이 아닌 맞물림 방식으로 고정되는 브라켓 고정구들을 설치하고, 그 브라켓 고정구 위에 하측단 브라켓과 상단 브라켓을 고정하여 태양광 모듈의 하측단 및 상측단을 끼워 고정함으로써, 태양광 모듈을 별도의 지지프레임 없이 경량 및 단순화된 지지구조로 안정되게 누수의 염려 없이 설치할 수 있게 된다.
본 발명의 지붕용 태양광 모듈 고정장치는 조립식 공장 지붕등에 지붕판의 구조 변경없이 별도의 지지프레임 없이도 간편하게 태양광 모듈을 설치하도록 이용될 수 있다.
200 : 지붕판 201 : 지지프레임
205, 206 : 브라켓 고정구 208 : 중간 마루부분
209 : 고정구 227 : 캡클립
228 : 캡 231, 245 : 하단 브라켓
235 : 상단 브라켓 250 : 태양광 모듈

Claims (7)

  1. 저면에서 일정 간격 이격되어 단면이 'C' 자 형상의 지지프레임(201)에 의해 지지되며, 상기 지지프레임(201) 위의 지붕판의 마루부분에 대응된 내측 형상을 갖도록 절곡되어 상기 마루부분에 맞물림 방식으로 일정 간격 이격되어 고정되는 복수개의 브라켓 고정구를 구비하고 강성 증대를 위한 마루부분들이 형성된 지붕판 위에 태양광 모듈(250)을 설치하기 위한 지붕용 태양광 모듈 고정장치에 있어서,
    상기 브라켓 고정구(205, 206)는 지붕판넬에 대응하여 상방향으로 경사지게 절곡된 제 1 절곡부(210)와, 그 반대쪽으로 절곡된 제 2 절곡부(211), 다시 제 1 절곡부와 같은 방향으로 절곡된 제 3 절곡부(212) 및 평탄한 상면(213)을 이룬 다음 내측 단부는 상방향으로 절곡된 결합부(214)로 되고, 외측은 지붕판넬의 중간 마루부분의 경사면에서 상방향으로 절곡된 수직지지부(215)와, 브라켓을 지지하도록 수직지지부에서 수평으로 절곡된 수평지지부로 구성되고,
    상기 브라켓 고정구(205, 206)들의 상면에 고정되는 기부(236)와 태양광 모듈(250)의 하측단이 삽입되어 지지되도록 요홈 형태로서 상방향으로 경사진 'ㄷ'자 형태로 된 지지부(237, 247)를 구비하는 하단 브라켓(231, 245)과,
    태양광 모듈의 상단을 지지하도록 상기 브라켓 고정구에 고정되는 지주부의 상단에 결합되는 고정부(239)와, 상기 태양광 모듈의 상단이 삽입되도록 2개의 플랜지들이 요홈을 이루는 'ㄷ'자 형태로 하방으로 경사지게 형성된 지지부(240)를 갖는 상단 브라켓(235)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지붕용 태양광 모듈 고정장치.
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  6. 제 1항에 있어서, 상기 상단 브라켓(235)은 고정부의 일측면에 일체로 하방으로 경사지게 형성된 지지부(240)로 구성되는 것을 특징으로 하는 지붕용 태양광 모듈 고정장치.














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