TW201623038A - 無線胎壓偵測裝置的定位方法、可定位的無線胎壓偵測裝置以及可定位的無線胎壓偵測系統 - Google Patents

無線胎壓偵測裝置的定位方法、可定位的無線胎壓偵測裝置以及可定位的無線胎壓偵測系統 Download PDF

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一種無線胎壓偵測裝置的定位方法,該方法包含:接收一輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值;將該徑向加速度值與該切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值;根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態;判斷該操作狀態是否發生轉換;當判斷出該操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷輪胎的一位置資訊。

Description

無線胎壓偵測裝置的定位方法、可定位的無線胎壓偵測裝置以及可定位的無線胎壓偵測系統
本創作是關於一種無線胎壓偵測裝置的定位方法、可定位的無線胎壓偵測裝置以及可定位的無線胎壓偵測系統,判斷無線胎壓偵測裝置所安裝輪胎的位置。
在車輛行駛中,輪胎胎壓是行車安全相當重要的一因素。若輪胎胎壓不足,輪胎表皮與地面的接觸面積增加而提高輪胎與地面的磨擦力,導致增加油耗以及加重引擎負擔;此外,輪胎內部的空氣溫度也將上升,伴隨空氣體積膨脹,若輪胎胎況不佳,嚴重時甚至出現爆胎的情況。因此,為了使駕駛人能掌握輪胎胎壓,以便於行駛中察覺胎壓異常時減慢車速,將車輛停靠路邊避免衍生交通意外,現有無線胎壓偵測器可供裝設在車輛的輪胎中,由無線胎壓偵測器偵測輪胎的胎壓,並將偵測結果傳送到一接收裝置(例如駕駛座的儀表板或胎壓顯示器等),供駕駛人可隨時檢視胎壓狀態。
以四輪轎車為例,其四個輪胎皆分別裝設有一無線胎壓偵測器,依據方位可將輪胎區分為兩個前輪與兩個後輪,或兩個左輪與兩個右輪。前、後輪的判斷方式較為容易,舉例來說,因前輪距離引擎較近,一般而言,前輪的胎溫會高於後輪的胎溫,故該接收裝置可根據胎溫高低判斷無線胎壓偵測器所設置的輪胎為前輪或後輪。然而,左、右輪的胎溫特性較為雷同,若僅依據胎溫高低無法直接判斷出無線胎壓偵測器所裝設的輪胎是左側輪胎或右側輪胎。
因此本創作的主要目的是提供一種無線胎壓偵測裝置的定位方法,用以分辨無線胎壓偵測裝置所裝設的輪胎為左側輪胎或右側輪胎。
本創作無線胎壓偵測裝置的定位方法包含: 接收一輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值; 將該徑向加速度值與該切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值; 根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態; 判斷該操作狀態是否發生轉換; 當判斷出該操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷該輪胎的一位置資訊。
本創作的另一目的是提供一種可定位的無線胎壓偵測裝置,供設於一車輛的輪胎內,該無線胎壓偵測裝置包含有: 一加速度偵測模組,偵測該輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值; 一無線傳輸模組;以及 一控制器,電性連接該加速度偵測模組與該無線傳輸模組,該控制器將該徑向加速度值與該切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值,並根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態;當該控制器判斷出該操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷該輪胎的一位置資訊,並將該位置資訊透過該無線傳輸模組對外傳輸。
本創作的再一目的是提供一種可定位的無線胎壓偵測系統,包含有: 複數無線胎壓偵測裝置,分別供設於一車輛的複數輪胎內,各無線胎壓偵測裝置包含有一加速度偵測模組與一無線傳輸模組,該加速度偵測模組偵測輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值,並由該無線傳輸模組對外傳輸; 一接收裝置,供設於該車輛內並連線該複數無線胎壓偵測裝置的無線傳輸模組,該接收裝置將各無線胎壓偵測裝置的徑向加速度值與切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值,並根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態;當該接收裝置判斷出各無線胎壓偵測裝置的操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷各輪胎的一位置資訊。
本創作主要藉由徑向加速度值、切線加速度值與重力加速度值的運算,配合判斷操作狀態的轉換順序,就能定義出無線胎壓偵測裝置的位置資訊是屬於左側輪胎或右側輪胎,若再進一步結合先前技術所述的前、後輪判斷結果,即可準確定位出各無線胎壓偵測裝置是裝設在左前輪、左後輪、右前輪或右後輪。下列實施例係用以例示說明本創作,以令所請創作之範疇更為清楚。
本創作無線胎壓偵測裝置係供安裝於一車輛的輪胎內,請參考圖1所示,本創作無線胎壓偵測裝置100包含有一加速度偵測模組10、一無線傳輸模組20與一控制器30。
該加速度偵測模組10可為一重力加速度偵測模組(G-sensor),係包含一電路板與設於電路板上的加速度偵測積體電路(IC),用以偵測複數軸向的加速度值。本較佳實施例中,請參考圖2,所述軸向包含有三維空間座標的x軸與z軸,當該加速度偵測模組10移動時,對應產生一x軸加速度值與一z軸加速度值,y軸為該輪胎的旋轉軸。請配合參考圖3,因該加速度偵測模組10是安裝於輪胎40中,當輪胎40轉動時,該加速度偵測模組10沿著一概呈圓形的運動路徑41移動,則該x軸加速度值等同於該加速度偵測模組10沿著該運動路徑41移動時的一切線加速度值ax,且該z軸加速度值等同於一徑向加速度值az。
該控制器30電性連接該加速度偵測模組10與該無線傳輸模組20,該控制器30儲存有一重力加速度值g作為一預設值。該控制器30從該加速度偵測模組10接收該切線加速度值ax與徑向加速度值az後,係分別將切線加速度值ax、徑向加速度值az與該重力加速度值g進行運算以分別得到一切線向量計算值與一徑向向量計算值,再根據該切線向量計算值與徑向向量計算值的增減變化定義為複數操作狀態中的一操作狀態,並判斷該操作狀態是否發生轉換。本創作的複數操作狀態包含一第一操作狀態、一第二操作狀態、一第三操作狀態與一第四操作狀態,如下表所示:
舉例而言,本創作無線胎壓偵測裝置所設置的輪胎以15吋輪胎為例,當輪胎轉動一圈,相當於地面移動1.9公尺,假設車輛前行速度為每小時30公里,即相當於每秒8.3公尺,則輪胎轉動一圈的時間約為228毫秒(ms)。若該加速度偵測模組10的對於該切線加速度值ax與徑向加速度值az的取樣頻率為125Hz(即每8毫秒取樣一次),輪胎轉動一圈後可偵測到28筆切線加速度值ax與徑向加速度值az,以供該控制器30計算該切線向量計算值與徑向向量計算值。於計算出切線向量計算值與徑向向量計算值後,該控制器30是比較相鄰先後兩次取樣的切線向量計算值是否增加或減少,以及同時比較相鄰先後兩次取樣的徑向向量計算值是否增加或減少,藉以定義前述的操作狀態。
當該控制器30判斷出該操作狀態轉換為另一操作狀態,係根據操作狀態之轉換順序判斷一位置資訊。本較佳實施例中,當判斷出操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第二操作狀態、從第二操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第四操作狀態或從第四操作狀態轉換為第一操作狀態時,可判斷該位置資訊為一第一位置;另外,當該控制器30判斷出操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第四操作狀態、從第四操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第二操作狀態或從第二操作狀態轉換為第一操作狀態,可判斷該位置資訊為相對於該第一位置的一第二位置。其中,當第一位置為車輛的左側輪胎,則該第二位置為右側輪胎;反之,當第一位置為車輛的右側輪胎,則該第二位置為左側輪胎。
以下說明中,請參考圖4與圖5,該第一、第二位置分別以左、右側輪胎51、52為例。一般而言,左側無線胎壓偵測裝置101與右側無線胎壓偵測裝置102的前、後方向相反,當車輛60往前行時,該些無線胎壓偵測裝置101、102隨著輪胎51、52轉動而沿著各自的運動路徑移動。
首先以左側無線胎壓偵測裝置101為例,且為方便說明,僅以第一至第四位置P1~P4進行說明。請參考圖6A,當該加速度偵測模組11位於第一位置P1(即輪胎的正上方)時,其徑向加速度值az與重力加速度值g互為相反方向,該控制器30將該重力加速度值g減去該徑向加速度值az的大小以得到徑向向量計算值(g-az);請參考圖6B,當該加速度偵測模組11位於第二位置P2時,該徑向加速度值az的z軸分量為0,故該徑向向量計算值的大小為g;請參考圖6C,當該加速度偵測模組11位於第三位置P3時,該徑向加速度值az與重力加速度值g互為相同方向,該控制器30將該重力加速度值g加上該徑向加速度值az的大小以得到徑向向量計算值(g+az);請參考圖6D,當該加速度偵測模組11位於第四位置P4時,該徑向加速度值az的z軸分量為0,故該徑向向量計算值的大小為g。是以,每當左側輪胎51轉動一圈,左側無線胎壓偵測裝置101的加速度偵測模組11從第一位置P1出發,依序通過第二~第四位置P2~P4後再回復到第一位置P1,請配合參考圖7,則該徑向向量計算值依序從最小值(g-az)提高到中間值g、從中間值g提高到最大值(g+az)、從最大值(g+az)減少到中間值g、從中間值g減少到最小值(g-az)。
至於切線向量計算值,請參考圖6A,當該加速度偵測模組11位於第一位置P1時,該切線加速度值ax的z軸分量為0,故該切線向量計算值的大小為g;請參考圖6B,當該加速度偵測模組11位於第二位置P2時,該切線加速度值ax與重力加速度值g互為相同方向,該控制器30將該重力加速度值g加上該切線加速度值ax的大小以得到切線向量計算值(g+ax);請參考圖6C,當該加速度偵測模組11位於第三位置P3時,該切線加速度值ax的z軸分量為0,故該切線向量計算值的大小為g;請參考圖6D,當該加速度偵測模組11位於第四位置P4時,該切線加速度值ax與重力加速度值g互為相反方向,該控制器30將該重力加速度值g減去該切線加速度值ax的大小以得到切線向量計算值(g-ax)。每當左側輪胎51轉動一圈,請配合參考圖7,則該切線向量計算值依序從中間值g提高到最大值(g+ax)、從最大值(g+ax)減少到中間值g、從中間值減少到最小值(g-ax)、從最小值(g-ax)提高到中間值g。
是以,在該加速度偵測模組11從第一位置P1移動到第二位置P2的過程中,徑向向量計算值與切線向量計算值同時遞增,對應於上表的第一操作狀態;同理,在該加速度偵測模組11從第二位置P2移動到第三位置P3的過程中,徑向向量計算值是遞增且切線向量計算值是遞減,對應於上表所示的第二操作狀態;在該加速度偵測模組11從第三位置P3移動到第四位置P4的過程中,徑向向量計算值與切線向量計算值同時遞減,對應於上表所示的第三操作狀態;在該加速度偵測模組11從第四位置P4移動到第一位置P1的過程中,徑向向量計算值遞減而切線向量計算值遞增,對應於上表所示的第四操作狀態。
如此一來,當該控制器30判斷出該加速度偵測模組11從第一操作狀態轉換為第二操作狀態、從第二操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第四操作狀態或從第四操作狀態轉換為第一操作狀態時,即可判斷出該加速度偵測模組11屬於左側無線胎壓偵測裝置101,所安裝的輪胎為左側輪胎51。
至於右側無線胎壓偵測裝置102,其徑向向量計算值之計算方式與左側無線胎壓偵測裝置101相同,在此不贅述。請參考圖8A~圖8D,該右側無線胎壓偵測裝置102之加速度偵測模組12位於第一~第四位置Q1~Q4時,其徑向向量計算值的大小分別為g-az、g、g+az與g。至於切線向量計算值,因為右側無線胎壓偵測裝置102之安裝方向與左側無線胎壓偵測裝置101前、後相反,請參考圖8A,當該加速度偵測模組12位於第一位置Q1時,該切線加速度值ax的z軸分量為0,故該切線向量計算值的大小為g;請參考圖8B,當該加速度偵測模組12位於第二位置Q2時,該切線加速度值ax與重力加速度值g互為相反方向,該控制器30將該重力加速度值g減去該切線加速度值ax的大小以得到切線向量計算值(g-ax);請參考圖8C,當該加速度偵測模組12位於第三位置Q3時,該切線加速度值ax的z軸分量為0,故該切線向量計算值的大小為g;請參考圖8D,當該加速度偵測模組12位於第四位置Q4時,該切線加速度值ax與重力加速度值g互為相同方向,該控制器30將該重力加速度值g加上該切線加速度值ax的大小以得到切線向量計算值(g+ax),每當右側輪胎52轉動一圈,該切線向量計算值依序從中間值g減少到最小值(g-ax)、從最小值(g-ax)提高到中間值g、從中間值g提高到最大值(g+ax)、從最大值(g+ax)減少到中間值g。
是以。該加速度偵測模組12從第一位置Q1移動到第二位置Q2的過程中,徑向向量計算值是遞增且切線向量計算值是遞減,對應於上表所示的第二操作狀態;同理,在該加速度偵測模組12從第二位置Q2移動到第三位置Q3的過程中,徑向向量計算值與切線向量計算值同時遞增,對應於上表的第一操作狀態;在該加速度偵測模組12從第三位置Q3移動到第四位置Q4的過程中,徑向向量計算值遞減而切線向量計算值遞增,對應於上表所示的第四操作狀態;在該加速度偵測模組12從第四位置Q4移動到第一位置Q1的過程中,徑向向量計算值與切線向量計算值同時遞減,對應於上表所示的第三操作狀態。
如此一來,當該控制器30判斷出該加速度偵測模組12從第一操作狀態轉換為第四操作狀態、從第四操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第二操作狀態或從第二操作狀態轉換為第一操作狀態時,可判斷出該加速度偵測模組12屬於右側無線胎壓偵測裝置102,所安裝的輪胎為右側輪胎52。
無線胎壓偵測裝置100之主功能是偵測輪胎的胎壓資訊,請參考圖1與圖5,當該控制器30判斷出其無線胎壓偵測裝置100的位置資訊,將胎壓資訊結合位置資訊透過該無線傳輸模組傳送到設於該車輛60內的一接收裝置200,該接收裝置200即可根據位置資訊分辨出左側輪胎51的胎壓資訊以及右側輪胎52的胎壓資訊。
本創作還提供一無線胎壓偵測系統,圖5為例,該系統包含有複數無線胎壓偵測裝置101、102與接收裝置200,各無線胎壓偵測裝置101、102包含有圖1所示的加速度偵測模組10與無線傳輸模組20,如前所述,該加速度偵測模組10負責偵測輪胎的切線加速度值ax以及徑向加速度值az,該無線傳輸模組20負責對外傳送該切線加速度值ax以及徑向加速度值az到該接收裝置200。當該接收裝置200接收到各無線胎壓偵測裝置101、102所傳來的切線加速度值ax以及徑向加速度值az後,由該接收裝置200根據上表以及操作狀態轉換順序判斷各線胎壓偵測裝置101、102的位置資訊。
100‧‧‧無線胎壓偵測裝置
200‧‧‧接收裝置
101‧‧‧左側無線胎壓偵測裝置
102‧‧‧右側無線胎壓偵測裝置
10‧‧‧加速度偵測模組
11‧‧‧加速度偵測模組
12‧‧‧加速度偵測模組
20‧‧‧無線傳輸模組
30‧‧‧控制器
40‧‧‧輪胎
41‧‧‧運動路徑
51‧‧‧左側輪胎
52‧‧‧右側輪胎
60‧‧‧車輛
圖1:本創作無線胎壓偵測裝置的電路方塊示意圖。 圖2:本創作中加速度偵測模組的動作示意圖。 圖3:本創作中加速度偵測模組的使用狀態示意圖。 圖4:本創作無線胎壓偵測裝置的使用狀態示意圖。 圖5:本創作無線胎壓偵測裝置安裝於一車輛的示意圖。 圖6A:本創作中左側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(一)。 圖6B:本創作中左側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(二)。 圖6C:本創作中左側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(三)。 圖6D:本創作中左側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(四)。 圖7:本創作對應於左側輪胎的徑向向量計算值與切線向量計算值的波形示意圖。 圖8A:本創作中右側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(一)。 圖8B:本創作中右側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(二)。 圖8C:本創作中右側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(三)。 圖8D:本創作中右側輪胎之加速度偵測模組的使用狀態示意圖(四)。 圖9:本創作對應於右側輪胎的徑向向量計算值與切線向量計算值的波形示意圖。
100‧‧‧無線胎壓偵測裝置
10‧‧‧加速度偵測模組
20‧‧‧無線傳輸模組
30‧‧‧控制器

Claims (12)

  1. 一種無線胎壓偵測裝置的定位方法,包含: 接收一輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值; 將該徑向加速度值與該切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值; 根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態; 判斷該操作狀態是否發生轉換; 當判斷出該操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷該輪胎的一位置資訊。
  2. 如請求項1所述無線胎壓偵測裝置的定位方法,所述操作狀態包含有一第一操作狀態、一第二操作狀態、一第三操作狀態與一第四操作狀態; 當操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第二操作狀態、從第二操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第四操作狀態或從第四操作狀態轉換為第一操作狀態,判斷該位置資訊為一第一位置; 當操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第四操作狀態、從第四操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第二操作狀態或從第二操作狀態轉換為第一操作狀態,判斷該位置資訊為相對於該第一位置的一第二位置。
  3. 如請求項2所述無線胎壓偵測裝置的定位方法,其中: 當該徑向向量計算值與切線向量計算值同時增加,判斷為第一操作狀態; 當該徑向向量計算值增加而切線向量計算值減少,判斷為第二操作狀態; 當該徑向向量計算值與切線向量計算值同時減少,判斷為第三操作狀態; 當該徑向向量計算值減少而切線向量計算值增加,判斷為第四操作狀態。
  4. 如請求項3所述無線胎壓偵測裝置的定位方法,其中該第一位置為車輛的左側輪胎,該第二位置為車輛的右側輪胎。
  5. 一種可定位的無線胎壓偵測裝置,供設於一車輛的輪胎內,該無線胎壓偵測裝置包含有: 一加速度偵測模組,偵測該輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值; 一無線傳輸模組;以及 一控制器,電性連接該加速度偵測模組與該無線傳輸模組,該控制器將該徑向加速度值與該切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值,並根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態;當該控制器判斷出該操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷該輪胎的一位置資訊,並將該位置資訊透過該無線傳輸模組對外傳輸。
  6. 如請求項5所述可定位的無線胎壓偵測裝置,所述操作狀態包含有一第一操作狀態、一第二操作狀態、一第三操作狀態與一第四操作狀態; 當該控制器判斷出操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第二操作狀態、從第二操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第四操作狀態或從第四操作狀態轉換為第一操作狀態,判斷該位置資訊為一第一位置; 當該控制器判斷出操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第四操作狀態、從第四操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第二操作狀態或從第二操作狀態轉換為第一操作狀態,判斷該位置資訊為相對於該第一位置的一第二位置。
  7. 如請求項6所述可定位的無線胎壓偵測裝置,其中: 當該徑向向量計算值與切線向量計算值同時增加,判斷為第一操作狀態; 當該徑向向量計算值增加而切線向量計算值減少,判斷為第二操作狀態; 當該徑向向量計算值與切線向量計算值同時減少,判斷為第三操作狀態; 當該徑向向量計算值減少而切線向量計算值增加,判斷為第四操作狀態。
  8. 如請求項6或7所述可定位的無線胎壓偵測裝置,其中該第一位置為車輛的左側輪胎,該第二位置為車輛的右側輪胎。
  9. 一種可定位的無線胎壓偵測系統,包含有: 複數無線胎壓偵測裝置,分別供設於一車輛的複數輪胎內,各無線胎壓偵測裝置包含有一加速度偵測模組與一無線傳輸模組,該加速度偵測模組偵測輪胎的一徑向加速度值與一切線加速度值,並由該無線傳輸模組對外傳輸; 一接收裝置,供設於該車輛內並連線該複數無線胎壓偵測裝置的無線傳輸模組,該接收裝置將各無線胎壓偵測裝置的徑向加速度值與切線加速度值分別與一重力加速度值進行運算,以分別得到一徑向向量計算值與一切線向量計算值,並根據該徑向向量計算值與切線向量計算值的增減判斷出一操作狀態;當該接收裝置判斷出各無線胎壓偵測裝置的操作狀態轉換為另一操作狀態,根據操作狀態之轉換順序判斷各輪胎的一位置資訊。
  10. 如請求項9所述可定位的無線胎壓偵測系統,所述操作狀態包含有一第一操作狀態、一第二操作狀態、一第三操作狀態與一第四操作狀態; 當該接收裝置判斷出操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第二操作狀態、從第二操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第四操作狀態或從第四操作狀態轉換為第一操作狀態,判斷該位置資訊為一第一位置; 當該接收裝置判斷出操作狀態的轉換是從第一操作狀態轉換為第四操作狀態、從第四操作狀態轉換為第三操作狀態、從第三操作狀態轉換為第二操作狀態或從第二操作狀態轉換為第一操作狀態,判斷該位置資訊為相對於該第一位置的一第二位置。
  11. 如請求項10所述可定位的無線胎壓偵測系統,其中: 當該徑向向量計算值與切線向量計算值同時增加,判斷為第一操作狀態; 當該徑向向量計算值增加而切線向量計算值減少,判斷為第二操作狀態; 當該徑向向量計算值與切線向量計算值同時減少,判斷為第三操作狀態; 當該徑向向量計算值減少而切線向量計算值增加,判斷為第四操作狀態。
  12. 如請求項10或11所述可定位的無線胎壓偵測系統,其中該第一位置為車輛的左側輪胎,該第二位置為車輛的右側輪胎。
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