KR102231908B1 - 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어의 골격을 형성하고, 비드코어를 감싸도록 형성된 카카스 및 상기 카카스의 턴업 에지부의 끝단의 변형을 억제하도록 카카스의 턴업 에지부의 끝단을 감싸며 타이어의 원주방향과 평행하도록 와이어가 웨이브진 형상으로 배치된 와이어를 포함한다.

Description

다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어{HEAVY DUTY TIRE WITH WIRES}
본 발명은 중하중용 타이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 카카스 플라이 턴업 에지부의 변형을 저감시켜 비드 내구성을 강화하도록 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어에 관한 것이다.
일반적으로, 타이어는 노면과 접촉하는 고무층인 트레드(Tread)와, 타이어 내부의 코드 층으로써 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행 중 굴신운동에 대한 내피로성이 강하면서 타이어의 골격을 형성하는 카카스(Carcass), 타이어를 차량의 림(Rim)에 장착시키는 역할을 하는 비드(Bead) 및, 타이어의 옆 부분으로서 카카스를 보호하고 유연한 굴신운동을 하는 사이드월(Side wall)로 크게 구분되어 진다.
종래기술의 중하중용 타이어에서는, 카카스의 턴업 에지부 끝단을 와이어로 고정할 경우, 타이어의 제조과정 중 쉐이핑드럼의 팽창으로 인해 와이어가 파단되는 문제가 발생되었다.
등록특허공보 제10-0578101호(발명의 명칭: 고속 주행용 공기입 타이어)에서는, 트레드부, 벨트부, 카카스 플라이 및 인너라이너부를 포함하고, 상기 벨트부는 다수개의 벨트층으로 이루어지며, 벨트층과 벨트층 사이에 단선의 스틸 와이어를 타이어의 원주방향으로 나선형태로 권취하여 삽입시키는 공기입 타이어에 대한 사항이 개시되어 있다.
등록특허공보 제10-0578101호(2006.05.02.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카카스의 턴업 에지부 끝단에 타이어의 원주방향으로 다중 배열된 와이어를 적용하여 비드의 내구성을 강화시키고, 기존 설비는 유지한 채로 타이어의 반제품 구조만 일부 변경하여 적용할 수 있는 와이어를 적용한 중하중용 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비드 내구성을 향상시키도록 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어에 있어서, 타이어의 골격을 형성하고, 비드코어를 감싸도록 형성된 카카스; 및 상기 카카스의 턴업 에지부의 끝단의 변형을 억제하도록 카카스의 턴업 에지부의 끝단을 감싸며 타이어의 원주방향과 평행하도록 배치되고, 상기 타이어의 제조 중 웨이브 형상에서 직선 형상으로 형상 변형되는 와이어;를 포함하는 중하중용 타이어를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 와이어는, 상기 타이어의 제조 중 팽창가능하도록 상기 타이어에 대한 성형 전, 일정한 높낮이를 갖고 연속적으로 웨이브진 형상으로 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 와이어는 타이어의 반경방향으로 높이가 가장 높아지는 제 1 웨이브가 구비되고, 상기 제 1 웨이브로부터 웨이브지며 연장되어 타이어의 반경방향으로 높이가 가장 낮아지는 제 2 웨이브가 구비되며, 상기 제 1 웨이브와 제 2 웨이브의 사이에는 제 1 웨이브와 제 2 웨이브의 중간 높이를 갖는 제 3 웨이브를 포함하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 웨이브는 타측에 제 3 웨이브가 형성되고, 일측에 상기 제 3 웨이브와 동일한 높이의 제 4 웨이브가 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 2 웨이브는 일측에 제 3 웨이브가 형성되고, 타측에 상기 제 3 웨이브와 동일한 높이의 제 5 웨이브가 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 와이어는 상기 카카스의 턴업 에지부에서 타이어의 중심에서 원주방향으로 다열배치된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다열배치된 와이어는 타이어의 중심에서 원주방향으로 갈수록 제 1 웨이브와 제 3 웨이브 또는 제 2 웨이브와 제 3 웨이브의 높이 차가 커지도록 와이어가 순차적으로 배치된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 타이어는 6개의 와이어가 순차적으로 배치되고, 타이어의 중심에서 원주방향으로 순차적으로 3 대 4 대 5 대 6 대 7 대 8의 비율로 상기 와이어의 제 1 웨이브와 제 3 웨이브 또는 제 2 웨이브와 제 3 웨이브의 높이 차를 갖도록 배치된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 카카스의 턴업 에지부 끝단 외측으로 와이어들이 타이어의 회전방향으로 다열 배치되어 타이어의 내구성을 향상시킨다는 효과가 있다.
그리고, 상기와 같은 와이어들은 타이어의 제조 과정에서 각각의 와이어가 팽창 가능하도록 웨이브 형상으로 형성되어 배치되므로, 타이어의 제조 과정 쉐이핑드럼의 팽창으로 인해 와이어가 파단되는 현상이 방지된다는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 단면도 및 부분확대도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 와이어를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 다수의 와이어가 배치된 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 와이어를 제조하기 위한 프레스롤의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 리프트률에 따른 응력분포를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 단면도 및 부분확대도이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 와이어를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 다수의 와이어가 배치된 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 와이어를 제조하기 위한 프레스롤의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어의 와이어의 각도에 따른 응력분포를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에서는, 와이어(170)가 웨이브 형상을 구비하여 타이어에 배치되는 것으로 표현하고 있으나, 이는 타이어 제조 중 쉐이핑드럼에 의한 성형 전 와이어가 배치되는 사항에 대한 것을 표현할 수 있다. 쉐이핑드럼에 의한 성형으로 팽창되는 와이어는 직선 형상으로 변형되어 제조 후 타이어에 포함될 수 있다. 와이어는 타이어에 배치되어 타이어의 내구성을 향상시킴과 동시에 제조 과정 중 웨이브 형상을 구비하는 것에 특징이 있으므로, 도 1 내지 도 5에서는 와이어가 웨이브 형상으로 배치되는 사항에 대해 표현하도록 한다.
도 1내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어(100)는 필러(110)를 갖춘 비드코어(120)를 감싸 턴업되는 카카스(130)와, 인너라이너(150) 및, 차량의 림에 밀착되는 비드토우(160)를 구비하여 이루어진 중하중용 타이어가 구비되고, 상기 카카스(130)의 턴업 에지부(130a) 끝단 외측으로 와이어(170)들이 등간격으로 타이어의 회전방향으로 다열 배치되어 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 변형을 저감시키도록 이루어진 구조로 되어 있다.
즉, 본 발명은 와이어(170)가 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 외측으로 여러 번 감아 배열되기 때문에 하중 발생시 이 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)가 외측으로 변형되는 것을 감소시킬 수 있는데, 이 와이어(170)들은 카카스(130)의 플라이(180) 방향과 직각 방향으로 배치되어 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)를 감싸도록 되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 와이어를 적용한 중하중용 타이어(100)는 타이어의 골격을 형성하고, 비드코어를 감싸도록 형성된 카카스(130) 및 상기 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단의 변형을 억제하도록 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단을 감싸며 타이어의 원주방향과 평행하도록 배치되고, 타이어의 제조 중 웨이브 형상에서 직선 형상으로 형상 변형되는 와이어(170)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 와이어(170)는 상기 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단의 변형을 억제하도록 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단을 감싸며 상기 카카스(130)의 수직방향 및 타이어의 원주방향과 평행한 방향으로 배치되고, 타이어의 제조 중 팽창가능하도록 타이어에 대한 성형 수행 전 전 와이어가 팽창가능하도록 웨이브진 형상으로 배치된다.
즉, 상기 와이어(170)는 탄성있는 소재로 구성되어 인장력이 가해지면 웨이브 구조로 인해 길이가 늘어나고, 타이어의 성형 중 웨이브 구조에서 직선형 구조로 변형될 수 있다.
따라서, 상기 와이어(170)는 상기 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단을 감싸며 고정시키는 구조로 배치되고, 외부로부터 힘이 작용되면 탄성에 의해 끊어지지 않고 상기 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단을 고정시킬 수 있다.
또한, 와이어(170)는, 타이어(100)의 제조 중 팽창가능하도록 타이어(100)에 대한 성형 전 일정한 높낮이를 갖고 연속적으로 웨이브진 형상으로 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 와이어(170)는 일정한 높낮이를 갖고 연속적으로 형성되므로, 상기 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)의 끝단을 일정한 힘으로 감싸며 고정시킬 수 있고, 외부의 힘으로부터 균일한 탄성을 유지할 수 있다.
또한, 와이어(170)는 타이어의 반경방향으로 높이가 가장 높아지는 제 1 웨이브(171)가 구비되고, 상기 제 1 웨이브(171)로부터 웨이브지며 연장되어 타이어의 반경방향으로 높이가 가장 낮아지는 제 2 웨이브(172)가 구비되며, 상기 제 1 웨이브(171)와 제 2 웨이브(172)의 사이에는 제 1 웨이브(171)와 제 2 웨이브(172)의 중간 높이를 갖는 제 3 웨이브(173)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 와이어(170)는 물결과 같이 일측으로부터 시작되어 높이가 상승되다가 타측으로 갈수록 높이가 낮아졌다가 다시 높이가 상승되는 것을 반복하는 형상으로 형성된다.
즉, 웨이브진 형상으로 형성된 상기 와이어(170)가 타이어의 반경방향으로 높이가 상승되고, 이때 가장 높은 지점에 제 1 웨이브(171)가 형성되고, 상기 제 1 웨이브(171)로부터 연장된 와이어가 타이어의 반경방향으로 높이가 낮아지는데 이때 가장 낮은 지점에 제 2 웨이브(172)가 형성되며, 상기 제 1 웨이브(171)와 제 2 웨이브(172)의 사이에 연결된 와이어에서 제 1 웨이브(171)와 제 2 웨이브(172)의 중간 높이를 갖는 제 3 웨이브(173)가 형성된다.
따라서, 상기 제 1 웨이브(171) 및 제 2 웨이브(172)가 반복적으로 형성되어 와이어로 연결되므로, 상기 와이어(170)는 상승곡선 또는 하강곡선이 반복되는 형상을 갖는다.
또한, 제 1 웨이브(171)는 타측으로 와이어가 연정되어 제 3 웨이브(173)가 형성되고, 일측으로 연장된 와이어에는 상기 제 3 웨이브(173)와 동일한 높이의 제 4 웨이브(174)가 형성되며, 제 2 웨이브(172)는 일측으로 와이어가 연장되어 제 3 웨이브(173)가 형성되고, 타측으로 연장된 와이어에는 상기 제 3 웨이브(173)와 동일한 높이의 제 5 웨이브(175)가 형성된다.
따라서, 상기 제 1 웨이브(171)의 일측에는 제 4 웨이브(174)가 형성되고, 상기 제 2 웨이브(172)의 타측에는 제 5 웨이브(175)가 형성되어 와이어에 의해 각각 연결되고, 상기 제 4 웨이브(174) 및 제 5 웨이브(175)는 상기 제 3 웨이브(173)와 동일한 높이를 갖는다.
따라서, 상기 와이어(170)는 상기 제 1, 2, 3, 4 및 5 웨이브(171, 172, 173, 174, 175)가 와이어에 의해 연결되어 반복적으로 형성되는 구조로, 상기 제 1, 2, 3, 4 및 5 웨이브(171, 172, 173, 174, 175)가 반복적으로 형성되어 상승곡선 또는 하강곡선이 반복되므로, 외부로부터 힘이 가해지면 파단되지 않고 곡선을 이루는 와이어가 팽팽하게 팽창된다.
또한, 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)에서 타이어의 중심에서 원주방향으로 다열배치되고, 상기 다열배치된 와이어(170)는 타이어의 중심에서 원주방향으로 갈수록 제 1 웨이브(171)와 제 3 웨이브(173) 또는 제 2 웨이브(172)와 제 3 웨이브(173)의 높이 차가 커지도록 와이어(170)가 순차적으로 배치된다.
보다 상세하게는, 카카스(130)의 턴업 에지부(130a)에는 다수의 와이어(170)가 구비되고, 상기 다수의 와이어(170)는 타이어의 중심에서 원주방향과 평행하게 배치된다.
즉, 상기 와이어(170)는 상기 카카스(130)와 수직방향으로 상기 타이어의 원주방향으로 다열배치되고, 중심부에서 외측으로 갈수록 제 1 웨이브(171)와 제 3 웨이브(173) 또는 제 2 웨이브(172)와 제 3 웨이브(173)의 높이 차가 큰 와이어(170)가 배치된다.
또한, 상기 타이어는 6개의 와이어(170)가 순차적으로 배치되고, 타이어의 중심에서 원주방향으로 순차적으로 3 대 4 대 5 대 6 대 7 대 8의 비율로 상기 와이어(170)의 제 1 웨이브(171)와 제 3 웨이브(173) 또는 제 2 웨이브(172)와 제 3 웨이브(173)의 높이 차를 갖도록 배치된다.
또한, 상기 제 4 웨이브(174)와 제 5 웨이브(175) 사이의 거리(도 2의 a, 도 3의 c) 는 상기 제 1 웨이브(171)와 제 3 웨이브(173) 또는 제 2 웨이브(172)와 제 3 웨이브(173)의 최소 높이 차(도 2의 b, 도 3의 d) 와 188 대 3의 비율을 갖는다.
이때, 바람직하게는 상기 제 4 웨이브(174)와 제 5 웨이브(175) 사이의 거리(도 3의 c)가 1880mm이면, 상기 6개의 와이어(도 3의 170)의 제 1 웨이브(171)와 제 3 웨이브(173) 또는 제 2 웨이브(172)와 제 3 웨이브(173)의 높이(도 3의 d, e, f, g, h, i)는 3, 4, 5, 6, 7, 8mm로 순차적으로 설정된다.
또한, 도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 와이어(170)는 압연공정을 통해서 제조되고, 압연롤러에 의해서 압연되기 전 원료의 투입과정에서 공급롤러(200) 통해 원료가 투입되는데, 상기 공급롤러의 외주에 비스듬한 홈(210)이 형성되어 원료가 좌우로 이동되거나, 롤러가 좌우로 이동되며 투입되므로 웨이브가 형성된 와이어(170)를 생산할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 5을 참조하면, 상기 와이어(170)는 배치각도에 따라서 비드부의 응력에너지가 변화되는데, 와이어(170)를 0도로 배치했을 경우(도 5의 왼쪽)과 30도로 배치했을 경우(도 5의 오른쪽)을 비교하면, 30도로 배치했을 경우 응력이 집중된다.
따라서, 상기 와이어(170)를 0도의 각도로 배치했을 때 비드부에 집중되는 응력을 완화할 수 있고, 이에 따라 타이어의 수명을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 와이어를 적용한 중하중용 타이어
110: 필러(Filler)
120: 비드코어
130: 카카스
130a: 턴업 에지부(Turn up edge)
140: 스틸체퍼(Steel chafer)
150: 인너라이너(Inner liner)
160: 비드토우(Bead toe)
170: 와이어
171: 제 1 웨이브
172: 제 2 웨이브
173: 제 3 웨이브
174: 제 4 웨이브
175: 제 5 웨이브
180: 플라이
200 : 공급롤러
210 : 홈

Claims (8)

  1. 비드 내구성을 향상시키도록 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어에 있어서,
    타이어의 골격을 형성하고, 비드코어를 감싸도록 형성된 카카스; 및
    상기 카카스의 턴업 에지부의 끝단의 변형을 억제하도록 카카스의 턴업 에지부의 끝단을 감싸며 타이어의 원주방향과 평행하도록 배치되고, 상기 타이어의 제조 중 웨이브 형상에서 직선 형상으로 형상 변형되는 와이어;를 포함하고,
    상기 와이어는, 상기 타이어의 제조 중 팽창가능하도록 상기 타이어에 대한 성형 전 일정한 높낮이를 갖고 연속적으로 웨이브진 형상으로 형성되어, 타이어의 반경방향으로 높이가 가장 높아지는 제 1 웨이브, 상기 제 1 웨이브로부터 웨이브지며 연장되어 타이어의 반경방향으로 높이가 가장 낮아지는 제 2 웨이브 및, 상기 제 1 웨이브와 상기 제 2 웨이브의 사이에 형성되고 상기 제 1 웨이브와 상기 제 2 웨이브의 중간 높이를 갖는 제 3웨이브를 구비하며,
    상기 와이어는 상기 카카스의 턴업 에지부에서 타이어의 중심에서 원주방향으로 다열배치되고,
    상기 다열배치된 와이어는 타이어의 중심에서 원주방향으로 갈수록 상기 제 1 웨이브와 상기 제 3 웨이브 또는 상기 제 2 웨이브와 상기 제 3 웨이브의 높이 차가 커지도록 와이어가 순차적으로 배치되는 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 웨이브는 타측에 제 3 웨이브가 형성되고, 일측에 상기 제 3 웨이브와 동일한 높이의 제 4 웨이브가 형성된 것을 특징으로 하는 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 웨이브는 일측에 제 3 웨이브가 형성되고, 타측에 상기 제 3 웨이브와 동일한 높이의 제 5 웨이브가 형성된 것을 특징으로 하는 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 타이어는 6개의 와이어가 순차적으로 배치되고, 타이어의 중심에서 원주방향으로 순차적으로 3 대 4 대 5 대 6 대 7 대 8의 비율로 상기 와이어의 제 1 웨이브와 제 3 웨이브 또는 제 2 웨이브와 제 3 웨이브의 높이 차를 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 다수의 와이어를 적용한 중하중용 타이어.
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