KR102580284B1 - 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동자의 진동을 이용하여 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 유리섬유 다발 개섬장치는 탈기수가 담긴 제1 수조; 상기 제1 수조 내부에 적어도 일부가 인입되며, 탈기수가 담긴 제2 수조; 상기 제2 수조 내부에 적어도 일부가 인입되며, 탈기수가 담긴 제3 수조; 탈기수가 담긴 상기 제1 수조의 내부 저면에 마련되는 제1 진동자; 상기 탈기수가 담긴 제3 수조의 내부 저면에 마련되는 제2 진동자; 및 제2 수조 내부로 인입된 유리섬유 다발을 제2 수조 외부로 인출되도록 유리섬유 다발의 방향을 변경하는 반송롤러를 포함한다.

Description

유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치{FIBER OPENING APPARATUS OF GLASS FIBER}

본 발명은 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동자의 진동을 이용하여 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 관한 것이다.

프리프레그는 섬유에 열가소성 수지를 함침시킨 후 반경화시킨 섬유강화 열가소성 수지복합체를 의미한다. 이는 경량이면서 우수한 기계적 특성을 갖기 때문에, 항공기나 자동차 부품, 스포츠, 레저와 같은 각종 산업분야에 널리 활용되고 있다.

프리프레그 제조 시 보통 탄소 섬유, 유리 섬유 또는 아로마틱 폴리아미드 섬유 등이 사용되는데, 탄소섬유나 유리섬유로 된 강화섬유의 단사를 복수 개 나란히 하여 이루어진 강화섬유 속 복수 개를 서로 평행하게 나란하게 놓은 후, 에폭시수지나 불포화폴리에스테르 등의 열경화성 수지를 함침시켜서 시트화한다.

이 경우 강화섬유에 열경화성 수지를 함침하기 전 강화섬유에 대한 개섬(Opening) 공정이 거치게 되는데 강화섬유 속을 개섬하는 것에 의해 그 두께를 얇게 하여, 강화섬유 속의 단사 사이까지 열경화성 수지를 충분하게 함침시키는 것이 필요하다.

일본 공개특허 제2017-203235호(발명의 명칭: 탄소 섬유다발의 개섬 장치) 한국등록특허 제10-1901778호(발명의 명칭: 복합소재 섬유다발 개섬 가이드)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수조를 이용하여 유리섬유 다발의 개섬 효율을 향상시키는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 진동을 이용하여 유리섬유 다발의 개섬 효율을 향상시키는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 유리섬유 다발에 이물질이 혼입되는 것을 차단하는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 유리섬유 다발 개섬장치는 탈기수가 담긴 제1 수조; 상기 제1 수조 내부에 적어도 일부가 인입되며, 탈기수가 담긴 제2 수조; 상기 제2 수조 내부에 적어도 일부가 인입되며, 탈기수가 담긴 제3 수조; 탈기수가 담긴 상기 제1 수조의 내부 저면에 마련되는 제1 진동자; 상기 탈기수가 담긴 제3 수조의 내부 저면에 마련되는 제2 진동자; 및 제2 수조 내부로 인입된 유리섬유 다발을 제2 수조 외부로 인출되도록 유리섬유 다발의 방향을 변경하는 반송롤러를 포함한다.

본 발명에 따른 유리섬유 다발 개섬장치는 탈기수가 담긴 수조 및 진동 주파수를 발산하는 진동자를 이용하여 유리섬유 다발에 진동을 가함으로써 유리다발의 개섬 효율이 향상된다. 또한, 본 발명은 제1 수조와 구별되는 제2 수조 내에서 유리섬유 다발을 이동하는 방안을 제안함으로써 진동자의 진동에 의해 제1 수조에서 발생된 미립자가 유리섬유 다발에 혼입되는 것을 차단하는 효과가 있다.

이외에도 본 발명은 유리섬유 다발에 상하 양 방향에서 진동을 가함으로써 어느 하나의 방향에서 진동을 가하는 경우에 비해 상대적으로 높은 개섬 효율을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 수조에 마련된 제1 진동자의 위치와 제3 수조에 마련된 제2 진동자의 위치를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치를 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치를 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1에 의하면, 유리섬유 다발 개섬장치(100)는 제1 수조(102), 제2 수조(104), 제3 수조(106), 제1 진동자(108), 제2 진동자(110) 및 반송롤러(112)를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 유리섬유 다발 개섬장치에 포함될 수 있다.

제1 수조(102)는 공기가 제거된 탈기수가 수용되며, 내부에 제1 진동 주파수를 갖는 제1 진동자(108)가 마련된다. 제1 수조(102)에 수용되는 탈기수의 높이는 제2 수조(104)에 수용되어 개섬되는 유리섬유 다발의 위치와 관련된다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

제1 진동자(108)는 제1 수조(102)에 마련되며, 외부로부터 공급받은 전원에 의해 제1 진동 주파수를 갖는 진동을 발산한다. 본 발명과 관련하여 제1 진동자(108)의 위치는 제1 수조(102)의 저면에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 진동자(108)는 제1 수조(102)의 저면뿐만 아니라 제1 수조(102)의 측면에 마련될 수 있다. 다만, 제1 진동자(108)가 제1 수조(102)의 측면에 마련되는 경우에는 제1 수조(102)의 일측에만 마련되는 것보다 양 측면에 각각 하나씩 마련되는 것이 바람직하다. 제1 수조(102)는 내부에 필터를 형성할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

탈기수는 제1 수조(102)에 담긴다. 본 발명과 관련하여 제1 수조(102)에 담기는 탈기수는 물속에 포함된 산소 등 공기가 제거된 상태이다. 제1 수조(102)에 담기는 물로 탈기수를 사용하는 이유는 물에 산소 등을 포함하는 기체가 포함되는 경우에는 제1 진동자(108)에 의해 발생되는 진동이 효과적으로 전달되지 않기 때문이다. 따라서 본 발명은 물속에 포함된 기체가 제거된 탈기수를 사용함으로써 제1 진동자(108)에 의해 발생되는 진동을 유리섬유 다발에 전달하여 유리섬유 다발의 개섬 효율을 향상시킬 수 있다.

물에 포함된 공기를 제거하는 탈기장치는 다양한 형태로 구현될 수 있음은 자명하다.

제2 수조(104)는 제1 수조(102)의 내부에 인입되며, 내부에 공기가 제거된 탈기수가 담긴다.

반송롤러(112)는 제2 수조(104) 내부에 마련되며, 제2 수조(104) 내부로 인입되는 유리섬유 다발의 진행 방향을 변경한다. 반송롤러(112)는 제2 수조(104) 내부에 2개가 마련되며, 제2 수조(104) 내부로 인입된 유리섬유 다발은 두 개의 반송롤러(112)에 의해 이동 경로가 변경되어 제2 수조(104) 외부로 인출된다. 반송롤러(112) 역시 다양한 형태로 구성될 수 있다. 일 예로 반송롤러(112)는 나사선 롤러, 히팅 롤러 또는 요철 롤러 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 이외에도 다른 다양한 형태로 제작될 수 있음은 자명하다. 즉, 반송롤러(112)는 나선형 형상의 롤러를 사용할 수 있다.

제1 수조(102) 내부에 제2 수조(104)를 인입한 상태에서 유리섬유 다발을 개섬하는 이유는 제1 진동자(108)의 진동에 의해 제1 수조(102) 역시 진동되며, 이에 따라 제1 수조(102)를 구성하는 재질의 일부가 미립자 형태로 제1 수조(102)로부터 분리될 수 있다. 이에 제1 수조(102) 내부에 제2 수조(104)를 인입한 상태에서 제1 진동자(108)에서 진동을 발산하도록 하여, 제1 수조(102)에서 발생된 미립자가 유리섬유 다발에 혼입되는 것을 차단한다.

이외에도 제1 수조(102)는 필터를 형성하며, 필터를 이용하여 제1 수조(1020에서 발생된 미립자를 필터링할 수 있다. 즉, 제1 수조(102)에 담기는 탈기수는 순환되며, 순화되는 탈기수의 이동 경로 상에 필터를 형성하여 제1 수조(102) 내에 담긴 탈기수의 미립자를 포함한 이물질을 필터링한다.

부연하여 설명하면, 제1 진동자(108)가 마련되는 제1 수조(102)는 금속 재질로 형성되는 것이 바람직한 반면, 제2 수조(104)는 제1 진동자(108)에 의해 발생되는 진동이 유리섬유 다발에 효과적으로 전달되도록 유연한 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 이외에도 제2 수조(104)의 하단의 메쉬 형태 또는 슬릿 구조로 형성될 수 있다. 제2 수조(104)의 하단이 메쉬나 슬릿 구조로 형성됨으로서 제1 진동자(108)의 진동이 유리섬유 다발에 효과적으로 전달된다.

제3 수조(106)는 제2 수조(104) 내부에 인입되며, 내부에 공기가 제거된 탈기수가 담긴다.

제2 진동자(110)는 제3 수조(106) 내부에 마련되며, 제2 진동 주파수를 갖는 진동을 발산한다. 상술한 바와 같이 제2 진동자(110)의 위치는 제3 수조(106)의 저면에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 진동자(110)는 제3 수조(106)의 저면뿐만 아니라 제3 수조(106)의 측면에 마련될 수 있다. 다만, 제2 진동자(110)가 제3 수조(106)의 측면에 마련될 경우에는 제3 수조(106)의 일측에만 마련되는 것이 아니라, 양 측면에 각각 하나씩 마련되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치는 3개의 수조로 구성되며, 3개의 수조 중 하단에 위치한 수조 및 상단에 위치한 수조에는 진동자를 마련되는 반면, 중앙에 위치한 수조는 개섬이 요구되는 유리섬유 다발이 수용된다.

본 발명과 관련하여 제1 진동자(108) 또는 제2 진동자(110)에서 발산되는 진동이 유리섬유 다발에 효과적으로 전달되기 위해 제2 수조(104)의 저면 또는 제3 수저(106)의 저면은 다른 부분과 달리 유연한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 제1 수조(102)는 딱딱한 재질로 구성되는 반면, 제2 수조(104)는 딱딱한 재질과 유연한 재질로 구성되며, 제3 수조(106) 역시 딱딱한 재질과 유연한 재질로 구성된다.

또한, 본 발명은 제1 진동자(108)에서 발산되는 진동 주파수와 제2 진동자(110)에서 발산되는 진동 주파수를 달리한다. 즉, 제1 수조(102)에 마련된 제1 진동자(108)에 의해 발산되는 진동에 의해 제1 수조(102)에서 분리된 미립자가 발생되나, 제1 수조(102)에서 발생된 미립자는 유리섬유 다발이 인입되는 제2 수조(104)로 인해 유리섬유 다발에 혼입되지 않는다. 이에 비해 제3 수조(106)에 마련된 제2 진동자(110)에 의해 발산되는 진동에 의해 제2 수조(104)에 미립자가 발생될 수 있으며, 제2 수조(104)에 발생된 미립자는 유리섬유 다발에 혼입될 가능성이 높다.

이에 본 발명은 유리섬유 다발의 개섬 효율과 미립자가 유리섬유 다발에 혼합되는 것을 차단하기 위해 제1 수조(102)에 마련된 제1 진동자(108)는 제2 진동자(110)에 비해 높은 진동 주파수를 갖는 진동을 발산하며, 제3 수조(106)에 마련된 제2 진동자(110)는 제1 진동자(108)에 비해 낮은 진동 주파수를 갖는 진동을 발산한다. 이와 같이 제1 수조(102)에 마련된 제1 진동자(108)와 제3 수조(106)에 마련된 제2 진동자(110)의 진동 주파수를 달리함으로써 유리섬유 다발의 개섬 효율과 유리섬유 다발에 미립자가 혼합되는 것을 차단할 수 있다.

이외에도 본 발명에서 제안하는 유리섬유 다발 개섬장치는 유리섬유 다발을 제2 수조(104) 내부로 인입하는 인입롤러(114a)와 제2 수조(104)에서 유리섬유 다발을 인출하는 인출롤러(114b)를 포함한다. 물론 도 1에 도시된 바와 같이 인입롤러(114a)와 인출롤러(114b)는 동일한 형상을 갖는다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 수조에 마련된 제1 진동자의 위치와 제3 수조에 마련된 제2 진동자의 위치를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 수조에 마련된 제1 진동자의 위치와 제3 수조에 마련된 제2 진동자의 위치에 대해 알아보기로 한다.

도 2에 의하면, 제1 수조에 마련되는 제1 진동자는 제1 수조에 하나만 배치되는 것이 아니라 일정 간격으로 적어도 2개가 배치된다. 즉, 제1 수조는 적어도 2개의 제1 진동자가 마련된다.

제3 수조에 마련되는 제2 진동자는 제3 수조에 하나만 배치되는 것이 아니라 일정 간격으로 적어도 2개가 배치된다. 즉, 제3 수조는 적어도 2개의 제2 진동자가 마련된다. 다만, 제2 진동자가 제1 진동자가 마련된 위치를 고려하여 마련된다. 상방에서 하방으로 바라볼 때 제1 진동자가 마련되지 않은 부분 즉, 인접한 제1 진동자 사이에 제2 진동자가 마련된다. 이와 같이 제1 진동자가 마련되는 위치를 고려하여 제2 진동자가 마련되는 위치를 결정함으로써 유리섬유 다발의 개섬 효율을 높일 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 3에 의하면, 유리섬유 다발 개섬장치(100)는 제1 수조(102), 제2 수조(104), 제3 수조(106), 제1 진동자(108), 제2 진동자(110), 제3 진동자(114) 및 반송롤러(112)를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 유리섬유 다발 개섬장치에 포함될 수 있다. 이하에서는 도 1과 비교해서 추가된 구성인 제3 진동자(114)를 중심으로 살펴보기로 한다.

제3 진동자(114)는 제2 수조(104)에 마련된다. 제3 진동자(114)는 제1 진동자(108) 및 제2 진동자(110)와 달리 제2 수조(104)의 외부면에 마련된다. 즉, 제1 진동자(108)는 제1 수조(102)의 내부면에 마련되며, 제2 진동자(110)는 제3 수조(106)의 내부면에 마련된다. 이에 비해 제3 진동자(114)는 제2 수조(104)의 외부면에 마련된다. 특히, 제3 진동자(114)는 제2 수조(104)의 측면 외부면에 마련되어, 제2 수조(104)로 인입된 유리섬유 다발이 반송롤러(112)에 경유하기 이전에 유리섬유 다발에 대한 개섬을 진행한다. 즉, 제3 진동자(114)에 의해 1차로 개섬 작업이 진행된 유리섬유 다발은 반송롤러(112), 제1 진동자(108) 및 제2 진동자(110)에 의해 추가로 개섬 작업이 진행된다. 이외에도 제3 진동자(114)는 제1 수조(102)에 담긴 탈기수에 잠긴 상태에서 진동할 수 있도록 하며, 제3 진동자(114)의 진동 주파수는 제2 진동자(110)의 진동 주파수와 동일하게 유지한다. 즉, 제3 진동자(114)의 진동 주파수는 제1 진동자(108)의 진동 주파수보다 상대적으로 작게 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 진동자를 수조의 다양한 지점에 배치함으로써 유리섬유 다발에 대한 개섬 효율을 향상시킨다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치를 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유리섬유 다발을 개섬하는 개섬장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 4에 의하면, 유리섬유 다발 개섬장치(100)는 제1 수조(102), 제2 수조(104), 제3 수조(106), 제1 진동자(108), 제2 진동자(110) 및 반송롤러(112)를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 유리섬유 다발 개섬장치에 포함될 수 있다.

도 1은 제1 수조 내부 양측에 각각 반송롤러가 배치되는 반면, 도 4는 제1 수조 내부에 제1 반송롤러 내지 제3 반송롤러로 구성되는 3개의 반송롤러가 배치된다. 특히, 제1 반송롤러(112a)와 제3 반송롤러(112c)는 제1 수조(102) 내에서 제2 반송롤러(112b)보다 상대적으로 하단에 배치된다. 이와 같이 제1 수조(102) 내부에 3개의 반송롤러(112)를 배치함으로써 제1 수조(102) 내에서 유리섬유 다발이 이동하는 거리가 증가되며, 이로 인해 유리섬유 다발의 개섬 효율이 향상된다.

또한, 상술한 바와 같이 제1 진동자(108)의 진동 주파수가 제2 진동자(110)의 진동 주파수보다 상대적으로 높게 설정함으로써, 유리섬유 다발에는 제1 진동자(108)에 의한 진동이 제2 진동자(110)에 의한 진동보다 상대적으로 많은 진동이 가해된다. 본 발명은 유리섬유 다발의 상하에 가해지는 진동이 동일하거나 최소한의 오차를 갖도록 하기 위해 제2 반송롤러(112b)를 제1 반송롤러(112a) 및 제3 반송롤러(112c)보다 상대적으로 제3 수조(106)에 가깝게 배치한다. 이와 같이 본 발명은 진동자에서 발산되는 진동 주파수의 크기에 따라 유리섬유 다발이 이동하는 경로를 달리 설정한다. 본 발명은 진동 주파수의 크기가 큰 진동자로부터의 거리에 비해 진동 주파수의 크기가 작은 진동자로부터의 거리가 가깝게 제2 반송롤러(122b)를 배치한다.

또한, 상술한 바와 같이 제1 수조(102) 내에 제2 반송롤러(112b)가 설치되는 경우, 인입롤러의 회전속도와 제1 반송롤러(112a)의 회전속도를 달리한다. 즉, 동일한 직경을 갖는 경우 인입롤러의 회전속도보다 제1 반송롤러(112a)의 회전속도를 증가시켜, 제1 반송롤러(112a)와 제3 반송롤러(112c) 사이의 직물의 장력을 낮추어 개섬 효과를 높일 수 있다. 물론 인입롤러와 제1 반송롤러(112a)의 회전속도 이외에 상이한 직경을 갖는 롤러를 이용하여 동일한 효과를 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 유리섬유 다발 개섬장치
102: 제1 수조 104: 제2 수조
106: 제3 수조 108: 제1 진동자
110: 제2 진동자 112: 반송롤러
114: 제3 진동자 112a: 제1 반송롤러
112b: 제2 반송롤러 112c: 제3 반송롤러

Claims (8)

1. 탈기수가 담긴 제1 수조;
   상기 제1 수조 내부에 적어도 일부가 인입되며, 탈기수가 담긴 제2 수조;
   상기 제2 수조 내부에 적어도 일부가 인입되며, 탈기수가 담긴 제3 수조;
   탈기수가 담긴 상기 제1 수조의 내부 저면에 마련되는 제1 진동자;
   상기 탈기수가 담긴 제3 수조의 내부 저면에 마련되는 제2 진동자;
   상기 제1 수조에 담긴 탈기수에 잠긴 상태에서 상기 제2 수조의 외측면에 설치되는 제3 진동자; 및
   제2 수조 내부로 인입된 유리섬유 다발을 제2 수조 외부로 인출되도록 유리섬유 다발의 방향을 변경하는 반송롤러;를 포함함을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1 진동자의 진동 주파수는 상기 제2 진동자의 진동 주파수보다 상대적으로 높음을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 제1 수조는 하나의 재질로 구성되며, 상기 제2 수조 및 제3 수조는 연성 재질을 포함하는 적어도 2개의 재질로 구성됨을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 제1 진동자는 일정 간격으로 적어도 두 개가 제1 수조의 저면에 마련되며,
   상기 제2 진동자는 상방에서 하방으로 볼 때, 상기 제1 진동자가 마련되지 않은 지점에 일정 간격으로 적어도 2개가 제3 수조의 저면에 마련됨을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.
   
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1 진동자의 진동 주파수는 상기 제2 진동자의 진동 주파수 및 제3 진동자의 진동 주파수보다 상대적으로 높으며,
   상기 제2 진동자의 진동 주파수와 상기 제3 진동자의 진동 주파수는 동일함을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.
   
7. 제 2항에 있어서,
   상기 반송롤러는 제1 반송롤러, 제2 반송롤러 및 제3 반송롤러 순으로 순차적으로 제2 수조 내에 배치되며,
   상기 제2 반송롤러는 제1 진동자의 진동 주파수 또는 제2 진동자의 진동 주파수를 고려하여 상기 제1 반송롤러 및 제3 반송롤러와 상이한 높이에 배치됨을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 제2 반송롤러는,
   제1 진동자에 비해 상대적으로 진동 주파수가 낮은 제2 진동자에 가깝게 배치됨을 특징으로 하는 유리섬유 다발 개섬장치.

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