TWI550986B - 智慧供電和配對系統、應用於智慧供電和配對系統的電源變換單元ｐｃｕ及電源變換單元ｐｃｕ使用的、對第一電子設備與第二電子設備進行配對的方法 - Google Patents

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Description

智慧供電和配對系統、應用於智慧供電和配對系統的電源變換單元PCU及電源變換單元PCU使用的、對第一電子 設備與第二電子設備進行配對的方法
本發明通常涉及電子設備和系統。更具體地，本發明涉及電子設備和系統的電力輸送。
個人電子設備的使用滲透到日常生活的各個方面。很多這樣的設備經常性的處於待機模式，這種模式的累加效應和設備數量的不斷增加對於現有能源來說是一個沉重的負擔。再者，隨著市場上出現的越來越多的功能創新，實現這些功能所帶來的複雜性經常會超過它們所提供的便利性。
上述功能之一是將一個電子設備與一個或多個其它電子設備進行配對的行為，從而在一個設備不需要始終包含需要的所有功能的情況下結合各功能。儘管分散式功能開發出許多需要組合的新功能，但致能這種組合功能的配對設備會帶來很多單獨的手動操作步驟，利用新技術來完成的這些手動步驟可能需要超出一般的方便程度。
此外，可能僅為了降低製造成本，電子設備的傳統電源一般為不可配置並缺乏功能，但也可能是通常的安全性和可靠性考慮使製造商朝著將他們的電源設計得在實體層面上各不相同，從而限制由於不相容的電壓和電流規範帶來的損傷風險。由於各個電源一般設計成在有限時間內(例如，單個產品的使用壽命)為很有限的市場服務，總的來說，沒有足夠的誘因為每個重複的普通電源設計高效或便利功能。另外，在可攜式電子設備的情況下，互換性的缺乏通常導致消費者具有多個收集的電源，例如，在家和工 作的地方，這樣會增加傳統電源和供電系統通常意義上的浪費和不方便性。
因此，有必要在所屬技術領域通過提供供電系統克服上述缺點和不足，所述供電系統可在增加使用那些電子設備的便利性的同時容易地適用於高效和精確地為各種電子設備供電。
如至少一幅附圖所示和/或結合至少一幅附圖所描述，如申請專利範圍中所更完整闡述的，本發明涉及智慧供電和配對系統以及相關方法。
根據本發明的一個方面，提供一種智慧供電和配對系統，包括：用於為多個電子設備供電的電源變換單元(PCU)；所述PCU還用於與所述多個電子設備的至少兩個進行通訊並將其配對。
較佳地，所述PCU用於從所述多個電子設備的至少一個接收電源管理參數，所述電源管理參數用來調節向所述多個電子設備的至少一個所提供的電源的輸出功率特徵。
較佳地，所述PCU還用於配對所述多個電子設備的至少兩個，以使它們利用安全通訊協議通過所述PCU進行通訊。
較佳地，所述PCU用於從所述多個電子設備的至少兩個的其中一個接收配對資訊。
較佳地，所述PCU用於在一段時間內保存所述配對資訊。
較佳地，所述PCU用於保存所述配對資訊直到事件發 生。
較佳地，所述配對資訊包含身份描述。
較佳地，所述配對資訊包含安全資料。
根據本發明的其他方面，提供在智慧供電和配對系統中使用的電源變換單元(PCU)，所述PCU包括：通訊模組；電源管理模組(PMM)；配對模組；所述通訊模組和所述PMM用於與多個電子設備進行通訊並給它們供電；所述通訊模組和所述配對模組用於與所述多個電子設備的至少兩個進行通訊和對其進行配對。
較佳地，所述PMM用於通過有線電力管道(power conduit)給所述多個電子設備的至少一個進行供電。
較佳地，所述通訊模組用於通過電力管道形成的通訊通道與所述多個電子設備的至少一個進行通訊。
較佳地，所述通訊模組用於通過獨立於電力管道形成的無線通訊通道與所述多個電子設備的至少一個進行通訊。
較佳地，所述配對模組包括用來致能所述配對模組的物理認證裝置。
較佳地，所述物理認證裝置是指紋採集器。
較佳地，所述物理認證裝置是電子密匙卡檢測器。
根據其他方面，提供一種方法，所述方法由對第一電子設備與第二電子設備進行配對的電源變換單元(PCU)所使用，所述PCU有用於執行所述方法的控制器，所述方 法包括：檢測所述第一電子設備與所述PCU間的電源連接(power connection)；建立所述第一電子設備與所述PCU間的第一通訊鏈路；通過所述PCU從所述第一電子設備接收配對資訊；建立所述第二電子設備與所述PCU間的第二通訊鏈路；利用所述配對資訊對所述第二電子設備與所述第一電子設備進行配對。
較佳地，所述配對資訊包含身份描述，所述PCU用於利用所述身份描述區分所述第二電子設備與多個其它電子設備。
較佳地，所述配對資訊包含安全資料，所述PCU用於利用所述安全資料對所述第二電子設備與所述第一電子設備進行配對。
較佳地，本方法還包括：接收解除所述第一和第二電子設備彼此間配對的指令；解除所述第一電子設備和所述第二電子設備的配對。
本發明涉及智慧供電和配對系統以及相關方法。以下的描述包含關於本發明實施方式的具體資訊。本領域技術人員應認識到，本發明可由與本申請的特定論述不同的方式來實現。另外，為了使對本發明的理解更加清晰、明確，忽略了對本發明的一些具體細節的論述。
本申請的附圖和它們的附屬詳細描述僅僅涉及本發明的示例性實施例。簡而言之，本申請和附圖並沒有對本發明的其它實施例進行具體描述。應理解的是，除非特別注明，否則附圖中相似或相應元件能以相似或相應的標號標記。而且，本申請的附圖和說明普遍不是按照比例，也不是為了與實際的相對尺寸相一致。
許多現代電子設備具有與其它設備通訊的能力，目的是提高它們的使用便利性。為了減少串音和/或安全傳遞資訊，可能以使它們的通訊和與其他設備的通訊可區分的方式“配對”或集合電子設備。當配對成為結合多個電子設備功能的重要方式時，特別是隨著電子設備本身變得更複雜，對一個設備和另一設備配對的最初步驟可能是複雜的、耗時的並且極其地不方便。
由於傳統的電力輸送系統一般不可普遍使用，所以它們不適合於解決上述不方便性。當一般的電子設備的使用壽命結束時，由於它的電力輸送系統不能結合其他電子設備運行，通常單純地丟棄它的電力輸送系統。知道這點，製造商通常把它們的電力輸送系統做得儘量便宜，這樣會排除向他們的設計中併入任何重要的便利功能。
圖1是本發明的一個實施例的模組圖，本發明能夠克服常規技術的缺點和不足。圖1中的智慧電源管理系統100包括電子設備120和130、電源變換單元(PCU)110和有線電力管道116。根據圖1所示的實施例，PCU 110可用於利用幹線適配器(mains adapter)111、通過標準的壁裝式電插座連接幹線交流(AC)電源線，並通過有線電力通道116給電子設備120或130供電。
如圖1所示，有線電力管道116可與PCU 110通過連接器117(例如通過通用序列匯流排(USB)介面插接式連接器)連接，所述連接器可以是固定連接器或可拆式模組化連接器。有線電力管道116可通過模組化連接器118連接PCU 110與電子設備120或130，例如，所述模組化連接器可以是小型USB連接器或任何適合於在有線電力管道116與接收電源的電子設備或系統間提供介面的模組化連接器。有線電力管道116可充當PCU 110與電子設備120或130間的電力傳遞連接，並可用於傳遞電力來操作電子設備和/或對它們的電池進行充電(例如，電子設備120的電池122或電子設備130的電池132)。
雖然圖1所示的實施例顯示了一次只與一個電子設備(例如，電子設備120或130)連接的PCU 110，但是該描述僅作為實例而提供。更通常地，例如，通過包含基本上同時連接每個設備與PCU 110的多個電力管道，PCU 110可用於給多個各個單獨的電子設備和/或系統供電，這些電子設備和/或系統的每個都有它們自己的具體電源要求。替代性地，PCU 110可用於給多個電子設備的任何一個提供可變輸出，但是一次只能結合單個電子設備或系統這樣做。然而，在任何實施方式中，PCU 110可用於支持它本身和與它連接的電子設備或系統間的通訊通道。
如圖1所示，根據智慧電源管理系統100的實施例，PCU 110包括通訊模組112、電源管理模組(PMM)114和配對模組115。例如，通訊模組112可用於通過建立在PCU 110與電子設備120或130間的通訊通道在PCU 110與電子設備120或130間發送和接收資訊(例如，狀態資訊、電 源管理參數和/或配對資訊)。
如圖1所示的實施例，其中電力通過有線連接(例如，有線電力管道116)從PCU 110傳遞至電子設備120。所述有線連接亦可提供資訊傳遞的通訊通道。在不同的實施例中，例如，電力可通過本領域中已知的電感耦合或共振電感耦合的無線電力管道(圖1中未顯示)進行傳遞。在這些實施例中，通訊模組112可用於將無線電力管道用作無線通訊通道。通過藍牙、藍牙LE、WiFi、近場通訊(NFC)、或其它適合的無線通訊協定，通訊模組112還可能以對通過電力管道形成的通訊通道附加或替代的方式、用於支援電子設備120和130單獨的無線通訊通道。
例如，PMM 114可包括具有多個數位和類比輸入/輸出埠的微控制器，所述輸入/輸出埠與通訊模組112以及與本領域中已知的可程式設計可變電源連接。出於有效地和精確地給電子設備120或130供電或對它們各自的電池122或132充電的目的，例如，PMM 114可用於利用從通訊模組112接收到的資訊來動態調整輸送至電子設備120或130的電源的輸出功率特徵(例如，電流和電壓電平)。通過檢測測量的跨過電力管道的輸出阻抗的變化，PMM 114也可用於檢測與電子設備的電源連接。
在一個例子中，根據電子設備120與PCU 110間通過通訊通道交換的資訊(例如，電源管理參數)，通訊模組112和PMM 114的複合作用可用於致能PMM 114調整輸送至電子設備120的電源的輸出功率特徵。因此，本發明的實施例可用來給許多不同的電子設備供電，從而顯著延長PCU 110的使用壽命並減少對多個常規配套電源的需要。
例如，配對模組115可包括具有多個數位和類比輸入/輸出埠的微控制器，所述輸入/輸出埠與通訊模組112以及和本領域中已知的資料存放裝置(例如，快閃記憶體設備或靜態隨機存取記憶體組)連接。當電子設備(例如，電子設備120和130)與PCU 110進行通訊時，例如，配對模組115可用於利用從通訊模組112接收到的配對資訊對電子設備進行配對。一旦配對完成，如本領域中已知的，例如，電子設備120和130可用於與彼此安全、專有和/或透明地通訊(例如，在沒有來自使用者或PCU 110的額外說明的情況下)。上述後配對(post-pairing)配置可由包含配對模組115接收到的一部分配對資訊的指令來定義，並且所述後配對配置可用來對電子設備120和130進行配對。配對模組115亦可用於保存所有上述配對資訊和/或其它的傳輸資訊，其用於配對其他電子設備時的後續使用。
替代性地或除上述以外，配對模組115也可包括圖1中未顯示的物理認證設備，該物理認證設備可用於致能或禁用配對模組115的配對功能。例如，物理認證設備可包含指紋掃描器或電子密匙卡檢測器，如本領域中已知的，該檢測器可用於識別顯示特定電子簽名的電子密匙卡。配對模組115可用於在配對模組115成功認證後暫時致能配對功能，例如，當掃描的指紋與之前儲存在配對模組115中的另一指紋匹配時，或當PCU 110檢測到特定電子密匙卡存在時。
雖然沒有在圖1中顯示，PCU 110亦可包含各種使用者交互設備，例如，可與包含PCU 110的任何模組連接的發光狀態指示器(lighted status indicator)或物理開關。例 如，發光狀態指示器可包含彩色發光二極體(LED)或一條LEDs帶，其用於表明通訊模組112的通訊鏈路狀態或配對模組115的失敗認證。例如，物理開關可包含暫態按鈕開關，例如，該暫態按鈕開關可用於通知配對模組115由於已配對的設備丟失或失效，必須採用新配對資訊重啟配對功能。
圖2是流程圖，該流程圖描述了根據本發明實施例的對電子設備和另一電子設備進行配對的方法。在流程圖200中省略對本領域普通技術人員而言顯而易見的某些細節和特徵。例如，如本領域中已知的步驟可能包含一個或多個子步驟、或者可能涉及到專門的設備或原料。流程圖200中表明的步驟201至205足夠對本發明的一個實施例進行充分描述；然而，本發明的其它實施例可利用與流程圖200中所示的那些不同的步驟來實現。
現在參照圖2中包含的本方法的步驟201，流程圖200的步驟201包含檢測第一電子設備和PCU間的電源連接。例如，所述第一電子設備可以為任何能與PCU進行通訊和與其它電子設備配對的電子設備，並且該設備可能有或者可能沒有內部儲能裝置，譬如電池。所述PCU包含通訊模組、PMM和配對模組，並且可用於從幹線適配器獲取電源，例如上述圖1中的PCU 110。如上所述，所述PCU的PMM可用於檢測通過電力管道的輸出阻抗的變化和檢測與PCU的電源連接。
繼續圖2中的步驟202，流程圖200的步驟202包含在第一電子設備和PCU間建立第一通訊鏈路。所述第一通訊鏈路可能通過有線或無線電力管道、有線或無線通訊通 道、或那些的任意結合而形成，並且所述通訊鏈路可由與配對模組和/或PMM協同運行的通訊模組來建立。
現在轉至圖2中的步驟203，流程圖200的步驟203包含PCU從第一電子設備接收配對資訊。基於如步驟202中描述的已建立的通訊鏈路，通過發射用來區別待配對設備與其它設備的身份描述，或者通過請求數位認證密匙或其它安全資料，PCU或電子設備可啟動配對資訊的傳遞。身份描述可包含電子設備的序號、通用產品代碼(UPC)、網路位址、製造商、型號、或其它可將一個或多個電子設備與其他電子設備區分開的數位、符號或文本的集合。另一方面，如本領域中已知的，安全資料可包含可將一個或多個電子設備的通訊與其他通訊區分開的任何資料、或者通常可用於確保通訊的資料。例如，配對資訊傳遞可透明(transparently)開始(例如，沒有使用者的任何干涉)。此外，PCU接收的任何配對資訊可儲存在上述PCU的配對模組中。
繼續圖2中的步驟204，流程圖200的步驟204包含在第二電子設備與PCU間建立第二通訊鏈路。所述第二通訊鏈路可完全獨立於第一通訊鏈路，並且像第一通訊鏈路一樣，可以通過有線或無線電力管道、有線或無線通訊通道、或那些的任一結合而形成。例如，第二通訊鏈路可由與配對模組和/或PMM協同運行的通訊模組來建立，並且可與第一通訊鏈路大致同時運作。
現在轉至圖2中的步驟205，流程圖200的步驟205包含利用配對資訊對第二電子設備與第一電子設備進行配對。配對可透明發生，並可持續或可能不能持續延長的一 段時間。例如，如上所述，如果由第一電子設備發射至PCU的配對資訊包含身份描述，PCU的配對模組會向第二設備請求身份描述，並且把它與第一設備發射的身份描述的儲存版本進行對比。如果身份描述相匹配，例如，PCU能通過向兩個設備發射PCU生成的安全資料(例如，認證鑰匙)來配對設備。替代性地，即使當所述身份描述不相匹配的情況下，如果它們滿足特定的預定標準，PCU可用於通過向兩個設備再次發射由PCU生成的安全資料(例如，認證密匙)來配對設備。在這一發射之後，例如如本領域中已知的，設備可利用安全資料議定安全通訊協定來彼此通訊。通過第一與第二電子設備間形成的任一通訊通道，上述安全通訊協定可用來傳送任何資訊，所述通訊通道包括支援先前與PCU形成的第一和第二通訊鏈路的那些通訊通道。
替代身份描述，如果由第一電子設備發射的配對資訊包含安全資料(例如，已經生成的認證密匙)，然後，PCU可用於僅重新傳送安全資料至任何它隨後通訊的電子設備(如第二電子設備)，並因此如上所述配對第二電子設備與第一電子設備。
在上述方法的示例性實施例中，PCU可用於在有限時間內或直到一些事件發生之前將由第一電子設備發射的配對資訊保存為安全特性。例如，PCU可從第一電子設備接收包含安全資料和指令的配對資訊，所述指令表明僅與PCU連接的下一個設備將配對。如上所述，如果在已配對第二電子設備後，第三電子設備連接至PCU，所述第三設備可由PCU進行供電，但是因為PCU沒有儲存由第一電子 設備提供的配對資訊，其不能與其它電子設備進行配對。在其它情況下，例如，配對資訊可替代地包含同時或一段時間內對與PCU連接的所有設備進行配對的指令。
如果由PCU配對的電子設備的安全性以某種方式失效(compromise)，或者如果使用者希望很方便地解除電子設備的配對，PCU可替代地用於以與其用於配對電子設備的方式非常相同的方式解除電子設備的配對。例如，第一設備可向PCU發射配對資訊，所述配對資訊包含配對組的身份描述和解除該配對組中所有設備的配對的指令。利用所述資訊，PCU可用於透明地解除該配對組中隨後與PCU連接的任何電子設備的配對。替代性地，如上所述，PCU可包含可用來重啟PCU配對功能的使用者選擇開關。一旦選擇這一開關，PCU可用於從它們的配對組中解除所有當前連接的電子設備的配對，以及利用新生成的認證密匙將所有設備重新配對為單一配對組。
儘管流程圖200描述的方法是以配對資訊的傳遞為特徵，所述配對資訊的傳遞首先通過第一電子設備與PCU的第一連接、並且從第一電子設備向PCU而發生，然後第一電子設備與PCU斷開，接著第二電子設備與PCU連接並且配對資訊從PCU轉移至第二電子設備，但上述僅僅是一個舉例性的陳述。在另一實施例中，第一電子設備可連接至已與一個或多個其它電子設備連接的PCU，例如，有線、無線或有線和無線方式。在該實施例中，緊接著從第一電子設備向PCU傳遞配對資訊，在沒有附加介入的斷開或連接操作的情況下，可即時向一個或多個其它連接設備傳遞配對資訊。
因此，通過提供智慧供電和配對系統，所述智慧供電和配對系統能與各種連接的電子設備通訊並對其供電，並且也能透明地對這些設備進行配對，本發明提供了能顯著改善電子設備使用便利性的供電系統。此外，通過提供可明顯促進連接的電子設備間資訊安全傳遞的系統，例如，所述資訊安全傳遞是通過混合通訊通道(例如，通過有線電力管道形成的一個有線通訊通道和通過與電力管道分開的無線通訊通道形成的另一有線通訊管道)進行，本發明在保存重要的通訊安全特性的同時增加了上述便利性的提高。
從本發明的上述描述可知，在不背離其範圍的情況下可以採用各種技術實現本發明的構思。而且，儘管結合特定實施例對本發明進行描述，但本領域的普通技術人員應理解的是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，可以對形式和細節進行改變。同樣應該理解的是，本發明不應局限於本文描述的特定實施例，在不脫離本發明的範圍的情況下，而能夠進行很多調整、修改和替代。
100‧‧‧智能電源管理系統
110‧‧‧電源變換單元(PCU)
111‧‧‧幹線適配器
112‧‧‧通信模組
114‧‧‧電源管理模組(PMM)
115‧‧‧配對模組
116‧‧‧有線電力管道
117‧‧‧連接器
118‧‧‧模組化連接器
120‧‧‧電子設備
122‧‧‧電池
130‧‧‧電子設備
132‧‧‧電池
圖1是根據本發明一個實施例的、智慧供電和配對系統的模組示意圖；圖2是根據本發明實施例的、闡述實現電子設備配對方法的步驟的流程圖。

Claims (9)

  1. 一種智慧供電和配對系統，其特徵在於，包括：電源變換單元(PCU)，用於配對多個電子設備中的第一電子設備與第二電子設備，以及用於為所述多個電子設備供電，其中所述多個電子設備具有不同的電源要求；所述PCU還用於：與所述第一電子設備進行通訊並從所述第一電子設備接收配對資訊，響應於所述第一電子設備與所述PCU之間建立的第一通訊鏈路，所述配對資訊自所述第一電子設備被傳送到所述PCU，而沒有使用者的干涉，其中所述配對資訊包括第一身份描述，且所述第一身份描述用以區分所述第一電子設備與其他所述多個電子設備；依據所述第一電子設備提供的第一電源管理參數對所述第一電子設備供電；與所述第二電子設備進行通訊並接收所述第二電子設備的第二身份描述，且通過自所述第一電子設備接收的所述配對資訊直接地配對所述第二電子設備與所述第一電子設備；以及依據所述第二電子設備提供的第二電源管理參數對所述第二電子設備供電；其中所述PCU設置於所述第一電子設備與所述第二電子設備之外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧供電和配對系統，其中所述第一電源管理參數用於調節向所述第一電子設備的提供的電源的輸出功率特徵，以及所述第二電源管理參數用於調節向所述第二電子設備的提供的電源的輸出功率特徵。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧供電和配對系統，其中所述PCU還用於對所述第一電子設備與第二電子設備進行配對，以使它們利用安全通訊協議通過所述PCU進行通訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧供電和配對系統，其中所述PCU用於在一段時間內保存配對資訊。
  5. 一種應用於智慧供電和配對系統的電源變換單元(PCU)，其特徵在於，所述PCU包括：通訊模組；電源管理模組(PMM)；配對模組，用以配對多個電子設備的第一電子設備與第二電子設備；所述PMM用於對所述多個電子設備進行供電，其中所述多個電子設備具有不同的電源要求；所述通訊模組和所述配對模組用於：與所述第一電子設備以及所述PMM進行通訊，響應於所述第一電子設備與所述PMM之間建立的第一通訊鏈路，所述PMM用以從所述第一電子設備接收配對資訊，而沒有使用者的干涉，其中所述配對資訊包括第一身份描述，所述第一身份描述用以區分所述第一電子設備與其他所述多個電子設備，且所述PMM依據所述第一電子設備提供的第一電源管理參數對所述第一電子設備供電；以及與所述第二電子設備進行通訊並接收所述第二電子設備的第二身份描述，且通過自所述第一電子設備接收的所述配對資訊直接地配對所述第二電子設備與所述第一電子設備，且所述PMM依據所述第二電子設備提供的第二電源管理參數對所述第二電子設備供電；其中所述PCU設置於所述第一電子設備與所述第二電子設 備之外。
  6. 一種電源變換單元(PCU)使用的、對第一電子設備與第二電子設備、第三電子設備進行配對的方法，所述第三電子設備的電源要求不同於所述第二電子設備的電源要求，所述PCU具有用於執行所述方法的控制器，其特徵在於，所述方法包括：檢測所述第一電子設備與所述PCU間的電源連接；建立所述第一電子設備與所述PCU間的第一通訊鏈路；通過所述PCU從所述第一電子設備接收配對資訊，響應於所述第一電子設備與所述PCU之間建立的所述第一通訊鏈路，所述配對資訊自所述第一電子設備被傳送到所述PCU，而沒有使用者的干涉，其中所述配對資訊包括第一身份描述，且所述第一身份描述用以區分所述第一電子設備與其他所述多個電子設備；建立所述第二電子設備與所述PCU間的第二通訊鏈路，且提供第一電源管理參數給所述PCU，所述第一電源管理參數具有給予所述第二電子設備的電源要求；建立所述第三電子設備與所述PCU間的第三通訊鏈路，且提供第二電源管理參數給所述PCU，所述第二電源管理參數具有給予所述第三電子設備的不同電源要求；以及接收所述第二電子設備的第二身份描述，且響應於自所述第一電子設備接收的所述配對資訊配對所述第一電子設備與所述第二電子設備；其中所述PCU設置於所述第一電子設備、所述第二電子設備與所述第三電子設備之外。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述配對資訊包含 所述第二身份描述，所述PCU用於利用所述第二身份描述區分所述第二電子設備與多個其它電子設備。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述配對資訊包含安全資料，所述PCU用於利用所述安全資料對所述第二電子設備與所述第一電子設備進行配對。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述方法還包括：接收解除所述第一電子設備與所述第二電子設備彼此間配對的指令；解除所述第一電子設備與所述第二電子設備的配對。
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