KR20070038191A - Method of noise cancellation for measuring partial discharge in a power equipment - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은 부분방전 감지수단과, 신호처리기와, 디스플레이용 컴퓨터를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서, a)측정된 잡음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음으로부터 잡음 샘플을 채취하는 단계; b)상기 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 잡음 대표값을 추출하는 단계; c)상기 추출된 잡음 대표값을 바탕으로 잡음 오차 범위를 설정하고, 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거하는 단계; d)상기 잡음 오차 범위 구간 외 존재하는 잡음을 제거하기 위하여 3°간격으로 부분방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.The noise removing method for measuring partial discharge of a power device according to the present invention has a high accuracy in measuring the partial discharge by a partial discharge detection system of a power device including a partial discharge detecting means, a signal processor, and a display computer. A method for removing noise contained in a partial discharge pulse signal sensed by the partial discharge detecting means to measure a partial discharge in a furnace, the method comprising: a) analyzing the shape of the measured noise over the entire phase; Taking a noise sample from noise incorporated in the partial discharge pulse signal sensed by the partial discharge detecting means to remove noise components having the same magnitude; b) aligning the collected noise sample values into a matrix and extracting a noise representative value from the collected noise sample values; c) setting a noise error range based on the extracted noise representative value, and if any data of the original data falls into the noise error range, removing the data; and d) determining and removing noise as noise when the number of partial discharges occurring at 3 ° intervals is 1 or less to remove noise existing outside the noise error range.

Description

전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법{Method of noise cancellation for measuring partial discharge in a power equipment}Method of noise cancellation for measuring partial discharge in a power equipment

도 1은 일반적인 전력기기의 부분방전 측정시스템의 개략적인 구성도. 1 is a schematic configuration diagram of a partial discharge measurement system of a general power equipment.

도 2는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법의 실행과정을 보여주는 흐름도.Figure 2 is a flow chart showing the execution of the noise reduction method for measuring the partial discharge of the power device according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 있어서의 원본 데이터와 1차 잡음 제거 후의 상태를 비교하여 보여주는 도면.3a and 3b is a view showing a comparison between the original data and the state after the first noise removal in the noise removal method for measuring the partial discharge of the power device according to the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 따른 1차 잡음 제거 후의 데이터와 2차 잡음 제거 후의 데이터의 상태를 보여주는 도면.4A and 4B are diagrams showing states of data after primary noise removal and data after secondary noise removal according to a noise removing method for measuring partial discharge of a power device according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110...전력기기 120...부분방전 감지수단110 ... power equipment 120 ... partial discharge detection means

130...신호처리기 140...컴퓨터130 Signal Processor 140 Computer

본 발명은 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 관한 것으로서, 특히 일반적인 필터를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 잔존하는 잡음 성분을 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하는 1단계 잡음제거 기법과 일반적으로 부분 방전이 발생할 때 집중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 노이즈 범위 선정 구간 외 존재하는 일회성 신호를 노이즈로 처리하는 2단계 잡음제거 기법을 사용하여 노이즈를 제거함으로써 높은 정밀도의 분분방전 측정을 가능하게 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a noise removing method for measuring partial discharge of a power device, and in particular, a first step of removing noise components having the same magnitude over the entire phase by analyzing residual noise components that are not removed even in a technique using a general filter. High-precision fractional discharge by removing noise by using noise reduction technique and two-stage noise elimination technique that treats one-time signals existing outside the noise range selection section as noise using the principle that it occurs intensively when partial discharge occurs. The present invention relates to a noise reduction method for measuring partial discharge of a power device that enables measurement.

현재 사용중인 고압 전력기기에서 발생하는 부분방전을 운전중에 또는 정지 상태에서 측정함에 있어서, 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에는 외부의 잡음 성분이 상당히 포함되어 있으며, 따라서 이 잡음을 제거하지 않으면 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기가 곤란해진다. 종래에는 이와 같은 잡음을 제거하기 위해 일반적으로 사용하는 필터(filter)를 이용하여 잡음을 제거하고 있으나, 잡음 제거의 효율이 낮아 만족할만한 효과를 거두지 못하고 있는 실정이다.In measuring the partial discharge generated in the high voltage power equipment currently in use during operation or in the stop state, the partial discharge pulse signal detected by the partial discharge detection means contains a large amount of external noise components, thus eliminating this noise. Otherwise, it becomes difficult to measure the partial discharge with high precision. Conventionally, although the noise is removed by using a filter generally used to remove such noise, the noise removal efficiency is low, the situation is not satisfactory.

본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 일반적인 필터를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 잔존하는 잡음 성분을 1,2단계 잡음 제거 기법에 의해 제거함으로써 높은 정밀도의 부분방전 측정을 가능하게 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and the power that enables high-precision partial discharge measurement by eliminating residual noise components by one or two stage noise cancellation techniques, which are not removed even by a general filter technique. The purpose is to provide a noise reduction method for measuring partial discharge of equipment.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은, Noise reduction method for measuring the partial discharge of the power device according to the present invention to achieve the above object,

전력기기의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전을 감지하는 부분방전 감지수단과, 그 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호(아날로그 신호)를 전송받아 디지털 신호로 변환 및 처리하는 신호처리기와, 그 신호처리기에 의해 처리된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이용 컴퓨터를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서,Partial discharge detection means for detecting a partial discharge caused by an internal abnormality of the power device, and a signal processor for receiving and receiving a partial discharge pulse signal (analog signal) detected by the partial discharge detection means converted to a digital signal; By measuring the partial discharge by a partial discharge measuring system of a power device having a display computer for displaying the data processed by the signal processor, the partial discharge detecting means is used for measuring the partial discharge with high precision. A method for removing noise incorporated in a sensed partial discharge pulse signal,

a) 측정된 잡음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음으로부터 잡음 샘플을 채취하는 단계;a) taking a noise sample from the noise incorporated in the partial discharge pulse signal sensed by the partial discharge sensing means to analyze the shape of the measured noise to remove the noise component having the same magnitude over the entire phase; ;

b) 상기 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 잡음 대표값을 추출하는 단계;b) aligning the collected noise sample values into a matrix and extracting a noise representative value from the collected noise sample values;

c) 상기 추출된 잡음 대표값을 바탕으로 잡음 오차 범위를 설정하고, 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거하는 단계; 및c) setting a noise error range based on the extracted noise representative value, and if any of the original data falls into this noise error range, removing the data; And

d) 상기 잡음 오차 범위 구간 외 존재하는 잡음을 제거하기 위하여 3°간격으로 부분방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.d) it is characterized in that it comprises a step of determining and removing the noise when the number of partial discharge is less than one at 3 ° intervals to remove the noise existing outside the noise error range interval.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 전력기기의 부분방전 측정시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법의 실행과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a partial discharge measurement system of a general power device, and FIG. 2 is a flowchart showing an execution process of a noise removing method for measuring a partial discharge of a power device according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은, 운전중의 고압 전력기기(110)의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전을 감지하는 부분방전 감지수단(부분방전 측정용 커플러)(120)과, 그 부분방전 감지수단(120)에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호(아날로그 신호)를 전송받아 디지털 신호로 변환 및 처리하는 신호처리기(신호처리용 트랜스듀서)(130)와, 그 신호처리기(130)에 의해 처리된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이용 컴퓨터(140)를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단(120)에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법으로서, 먼저 부분방전 감지수단(120)에 의해 감지된 부분방전 펄스신호를 신호처리기(130)에 의해 디지털 신호로 변환 및 처리한 후, 그 결과를 컴퓨터(140)에 저장한 데이터를 호출한다(단계 S201). 그런 후, 그 호출된 데이터를 연산하기 위해 행렬(예컨대, [120 ×3600]의 행렬)로 재구성한다(단계 S202). 그리고, 측정된 잡 음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 재구성된 데이터로부터 잡음 샘플을 채취한다(단계 S203). 이때, 잡음 샘플 채취 구간은 변동 가능하며, 예를 들면 전압 위상을 기준으로 90.0∼140.0°사이, 270.0∼320.0°사이 등에서 샘플을 채취할 수 있다.1 and 2, the noise removal method for measuring the partial discharge of the power device according to the present invention, partial discharge detection for detecting a partial discharge caused by the internal abnormality of the high-voltage power device 110 during operation A signal processor (signal processing transformer) for receiving the means (partial discharge measuring coupler) 120 and the partial discharge pulse signal (analog signal) detected by the partial discharge detecting means 120 and converting the same into a digital signal. The partial discharge measurement system by the partial discharge measurement system of a power device having a producer 130 and a display computer 140 for displaying the data processed by the signal processor 130. As a method for removing noise contained in the partial discharge pulse signal detected by the partial discharge detecting means 120 to measure the discharge, first, the partial discharge detecting means ( After converting and processing the partial discharge pulse signal sensed by 120 into a digital signal by the signal processor 130, the data stored in the computer 140 is called (step S201). Then, it reconstructs into a matrix (e.g., a matrix of [120 x 3600]) to calculate the called data (step S202). Then, in order to remove noise components appearing with the same magnitude over the entire phase by analyzing the shape of the measured noise, noise samples are taken from the reconstructed data (step S203). At this time, the noise sampling section may vary, and for example, a sample may be taken between 90.0 and 140.0 degrees, and 270.0 and 320.0 degrees, based on the voltage phase.

이렇게 하여 잡음 샘플이 채취되면, 그 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 잡음 대표값을 추출한다(단계 S204, S205). 그런 후, 그 추출된 잡음 대표값을 바탕으로 잡음 오차 범위를 설정(예를 들면, ±1% 또는 ±1byte로 설정)하고(단계 S206), 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거한다(단계 S207). 여기서, 상기 잡음 오차 범위(±1% 또는 ±1byte)는 변동 가능하다. When the noise samples are collected in this way, the collected noise sample values are arranged in a matrix, and a noise representative value is extracted from the collected noise sample values (steps S204 and S205). Then, the noise error range is set (e.g., ± 1% or ± 1 byte) based on the extracted noise representative value (step S206), and if any of the original data falls within this noise error range, The data is removed (step S207). Here, the noise error range (± 1% or ± 1byte) is variable.

이상에 의해 일단 제1단계 잡음 제거 과정이 완료된다. 이와 같은 제1단계 잡음 제거에 의해 부분방전 데이터의 손실 없이 잡음을 제거할 수 있으나, 부분방전 발생 예상 구간 내에 원하지 않는 잡음이 잔존하게 된다. As a result, the first stage noise elimination process is completed. By removing the first stage noise, the noise can be removed without loss of the partial discharge data, but unwanted noise remains within the expected period of the partial discharge.

도 3a는 원본 데이터를, 도 3b는 1차 잡음 제거 후의 데이터 상태를 보여주는 도면이다. 도 3b에서와 같이, 부분방전 발생 예상 구간 내에 원하지 않는 잡음이 잔존함을 알 수 있다. 3A is a diagram illustrating original data, and FIG. 3B is a diagram illustrating a data state after first noise cancellation. As shown in FIG. 3B, it can be seen that unwanted noise remains within the estimated duration of the partial discharge.

이상과 같은 잔존 잡음 성분에 대해 본 발명의 방법에서는 이들을 제거하기 위해 제2단계 잡음 제거 과정이 수행된다. In the method of the present invention for the residual noise components as described above, a second stage noise reduction process is performed to remove them.

제2단계 잡음 제거과정은 일반적으로 부분 방전이 발생할 때 집중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 노이즈 범위 선정구간 외 존재하는 일회성 신호를 노이 즈로 처리하여 제거하는 방법이다. 3°간격으로 부분 방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거한다(단계 S208). 이때, 부분방전 크기가 0mV인 것은 개수로 인정하지 않는다. 여기서, 노이즈 판단 범위(예컨대, 3°)와 개수는 변동이 가능하다. 또한, 노이즈 판단 범위를 세분화할 수 있다. 예를 들면, 0.1∼3.0°, 0.2∼3.1°, 0.3∼3.2°, …, 1.1∼4.0°, …, 357.1∼360.0°와 같이 0.1°단위로 연속하여 노이즈 판단 범위를 세분화하여 선택할 수 있는 것이다.The second stage noise elimination process is a method of eliminating noise by processing one-time signals existing outside the noise range selection section by using the principle that it occurs intensively when partial discharge occurs. If the number of partial discharges occurring at intervals of 3 degrees is one or less, it is determined as noise and removed (step S208). In this case, the number of partial discharges of 0 mV is not counted. Here, the noise determination range (for example, 3 °) and the number can vary. In addition, the noise determination range can be subdivided. For example, 0.1 to 3.0 degrees, 0.2 to 3.1 degrees, 0.3 to 3.2 degrees,... , 1.1 to 4.0 °; For example, the noise judgment range can be segmented and selected continuously in units of 0.1 degrees, such as 357.1 to 360.0 degrees.

도 4a는 5개의 샘플에서 추출한 잡음 제거 모형을 보여주는 도면이고, 도 4b는 2차 잡음 제거 후의 데이터의 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 4A is a diagram illustrating a noise canceling model extracted from five samples, and FIG. 4B is a diagram illustrating a state of data after secondary noise cancellation.

도 4b를 통해서도 알 수 있듯이, 상기 도 3b에 비해 잡음(잔존 잡음)이 한층 더 제거된 것을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 4B, it can be seen that the noise (residual noise) is further removed as compared with FIG. 3B.

이상과 같은 제2단계 잡음 제거 과정에 의해 상기 제1단계 잡음 제거 과정에서 제거되지 않고 잔존했던 잡음을 대부분 제거할 수 있게 된다.By the above-described second step noise removing process, most of the remaining noise that was not removed in the first step noise removing process can be removed.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은 현장에서 사용중인 고압 전력기기의 내부에서 발생하는 부분방전을 측정 및 분석함에 있어서, 일반적인 필터를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 남아있는 잡음성분을 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하는 1단계 잡음제거 기법과 일반적으로 부분 방전이 발생할 때 집중중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 노이즈 범위 선정 구간 외 존재하는 일회성 신호를 노이즈로 처리하는 2단계 잡음제거 기법을 사용하여 노이즈를 제거함으로써 높 은 정밀도의 분분방전 측정을 가능하게 한다. 따라서, 부분방전에 기인한 절연파괴 사고의 방지에 기여함은 물론, 관련 부분방전 측정시스템의 분석 신뢰도를 한층 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the noise removing method for measuring the partial discharge of the power device according to the present invention is removed even in a technique using a general filter in measuring and analyzing the partial discharge generated inside the high-voltage power equipment in the field. It exists outside the noise range selection section by analyzing the noise components that are not present and using the one-step noise elimination technique that removes the noise components appearing in the same magnitude over the entire phase and generally occurs intensively when partial discharge occurs. The noise is removed using a two-stage noise reduction technique that treats a one-time signal as noise, enabling high precision differential discharge measurement. Therefore, there is an advantage that can contribute to the prevention of the dielectric breakdown caused by the partial discharge, as well as further improve the analysis reliability of the associated partial discharge measurement system.

Claims (5)

전력기기의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전을 감지하는 부분방전 감지수단과, 그 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호(아날로그 신호)를 전송받아 디지털 신호로 변환 및 처리하는 신호처리기와, 그 신호처리기에 의해 처리된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이용 컴퓨터를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서,Partial discharge detection means for detecting a partial discharge caused by an internal abnormality of the power device, and a signal processor for receiving and receiving a partial discharge pulse signal (analog signal) detected by the partial discharge detection means converted to a digital signal; By measuring the partial discharge by a partial discharge measuring system of a power device having a display computer for displaying the data processed by the signal processor, the partial discharge detecting means is used for measuring the partial discharge with high precision. A method for removing noise incorporated in a sensed partial discharge pulse signal, a) 측정된 잡음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음으로부터 잡음 샘플을 채취하는 단계;a) taking a noise sample from the noise incorporated in the partial discharge pulse signal sensed by the partial discharge sensing means to analyze the shape of the measured noise to remove the noise component having the same magnitude over the entire phase; ; b) 상기 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 잡음 대표값을 추출하는 단계;b) aligning the collected noise sample values into a matrix and extracting a noise representative value from the collected noise sample values; c) 상기 추출된 잡음 대표값을 바탕으로 잡음 오차 범위를 설정하고, 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거하는 단계; 및c) setting a noise error range based on the extracted noise representative value, and if any of the original data falls into this noise error range, removing the data; And d) 상기 잡음 오차 범위 구간 외 존재하는 잡음을 제거하기 위하여 3°간격으로 부분방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제 거방법.d) measuring the partial discharge of a power device comprising a step of determining and removing the noise when the number of partial discharges is less than one at 3 ° intervals to remove noise existing outside the noise error range. Noise reduction method for 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 a)에서 잡음 샘플을 채취함에 있어서 그 잡음 샘플 채취 구간은 변동 가능한 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.Noise sampling method for the partial discharge measurement of the power device, characterized in that the noise sampling section is variable in taking a noise sample in step a). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 c)에서의 잡음 오차 범위(±1% 또는 ±1byte)는 변동 가능한 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.The noise error range (± 1% or ± 1byte) in step c) is variable, characterized in that the noise removal method for measuring the partial discharge of the power device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 d)에서 노이즈 판단 범위(3°)와 개수(1개 이하)는 변동 가능한 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.And the noise determination range (3 °) and the number (less than one) in step d) are variable. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 노이즈 판단 범위는 0.1∼3.0°, 0.2∼3.1°, 0.3∼3.2°, …, 1.1∼4.0°, …, 357.1∼360.0°와 같이 0.1° 단위로 연속적으로 세분화하는 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.The noise determination range is 0.1 to 3.0 degrees, 0.2 to 3.1 degrees, 0.3 to 3.2 degrees,... , 1.1 to 4.0 °; Noise reduction method for partial discharge measurement of power equipment, characterized in that the subdivision in succession by 0.1 °, such as 357.1 ~ 360.0 °.
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