WO2022070235A1 - 変換器盤、ユニット引き出し方法、および、無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

重量物であって電力変換に用いるユニットが載置されるユニット載置部を備え、ユニット載置部上でユニットは引き出し可能であり、ユニット載置部には、第１開口が形成され、ユニットには、第２開口が形成されており、第１開口および第２開口は、ユニットが引き出される側で互いにずれて重なり、第２開口の内壁にユニットを引き出す側への外力を作用させることによって、ユニットが引き出されるように構成されている変換器盤。

Description

変換器盤、ユニット引き出し方法、および、無停電電源装置

　本発明は、変換器盤、ユニット引き出し方法、および、無停電電源装置に関する。無停電電源装置は、電源装置の一種であり、二次電池など電力を蓄積する装置を有しており、例えば外部からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で外部に電力を供給することができる装置とされている。無停電電源装置は、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ）と呼ばれている。

　従来より、停電などによって電力が断たれた場合であっても、電力を供給し続けることができる装置である無停電電源装置が知られている。特許文献１は、この種の無停電電源装置を開示する。

　特許文献１には、交流電源が入力され、停電あるいは異常電圧低下が発生したとき、継続して交流電圧を負荷に供給する無停電ユニットと、前記交流電源と無停電ユニットの入力側との間を開閉する第１のスイッチと、前記無停電ユニットの出力側と負荷との間を開閉する第２のスイッチと、前記交流電源と負荷との間を開閉する第３のスイッチを有する保守ユニットを備え、前記保守ユニットに直立した取付脚を設けて、床面に設置される前記無停電ユニットの上部を覆うように床面に設置し、一方側から前記無停電ユニットの出し入れを可能にした無停電電源装置を開示する。

　ここで、保守ユニットと無停電ユニットはそれぞれ独立しており、収納された状態で互いに固定金具で固定される。この固定金具を取外すことにより無停電ユニットは移動用キャスターにより保守ユニットより分離し移動することが可能となる。

特開平８－１１１９４３号公報

　特許文献１において、無停電ユニットには、移動用キャスターが固定されているので、無停電ユニットが重量物であったとしても、保守ユニットから分離させた後においては、無停電ユニットの移動が容易であると考えられる。

　しかしながら、特許文献１の構成では、無停電ユニットの重量によっては、無停電ユニットを引き出す場合に大きな力が必要となることがある。

　そこで、本発明は、電力変換に用いるユニットが重量物であっても、当該ユニットを引き出すのに必要な力を軽減させることができ、当該ユニットを容易に引き出すことができる変換器盤、ユニット引き出し方法、および、無停電電源装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の観点によれば、重量物であって電力変換に用いるユニットが載置されるユニット載置部を備え、ユニット載置部上でユニットは引き出し可能であり、ユニット載置部には、第１開口が形成され、ユニットには、第２開口が形成されており、第１開口および第２開口は、ユニットが引き出される側で互いにずれて重なり、第２開口の内壁にユニットを引き出す側への外力を作用させることによって、ユニットが引き出されるように構成されている変換器盤が提供される。

　本発明の第２の観点によれば、前記の変換器盤を用いて、ユニットが載置されている状態で第１開口および第２開口に挿入部材を挿し入れ、挿入部材を利用した梃子によってユニットを引き出すユニット引き出し方法が提供される。

　本発明の第３の観点によれば、前記の変換器盤を備える無停電電源装置が提供される。

　本発明によれば、電力変換に用いるユニットが重量物であっても、当該ユニットを引き出すのに必要な力を軽減させることができ、当該ユニットを容易に引き出すことができる変換器盤、ユニット引き出し方法、および、無停電電源装置を提供することができる。

実施形態の無停電電源装置に用いる変換器盤の構成を説明するための図である。 コネクタによる接続構造の詳細について説明するための図である。 ユニットの１段階目の引き出しの一例について説明するための図である。 ユニットの２段階目の引き出しの一例について説明するための図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態の無停電電源装置に用いる変換器盤の構成を説明するための図である。

　本実施形態の無停電電源装置は、集合住宅やサーバ設備などの大電力を必要とする対象に用いられる。無停電電源装置は、変換器盤１と、切換盤と、入出力盤と、を備える。変換器盤１と切換盤と入出力盤それぞれは、キュービクル状の筐体構造とされている。変換器盤１と切換盤と入出力盤それぞれは、主回路を含んで構成されており、適宜の導体を用いて電気的に接続され、無停電電源装置は、それぞれの盤が接続された状態で使用される。また、無停電電源装置は、電源となるバッテリを備える。

　変換器盤１は、バッテリに適宜の導体を用いて電気的に接続され、バッテリから供給される電力を適切な電力に変換するための構成とされており、電力変換に用いるユニット２が収容される。本実施形態では、このユニット２は、概ね１３０ｋｇであり、重量物とされている。なお、この重量は一例であり、ユニット２の重量はこの限りではないが、ユニット２は重量物とされる。そして、変換器盤１の内側であって下方の位置には、ユニット２を配置する台部２１が形成されており、台部２１には、ユニット２が載置されるユニット載置部２２が設けられている。

　ユニット載置部２２は、一方向に延びており、上に凸の形状を有している部材である。ユニット載置部２２は、ボルトによる固定や溶接による固定などの適宜の手法により、台部２１に固定されている。このユニット載置部２２において、左右両側の部分（すなわち、前記一方向の両側の部分）は、台部２１に接している。そして、その間の部分は、左右両側の部分よりも上方に位置して台部２１から離れており、当該部分には、ユニット２を載置するための載置面２３が形成されている。なお、上記の左右両側の部分について、左右両側部３１と呼ぶことがある。また、その間の部分（つまり、左右両側部３１の間の部分）について、中間部３２と呼ぶことがある。

　載置面２３には、レール３が左右一対設けられている。また、ユニット載置部２２の端部（詳細には、ユニット２の引き出し側の端部）であって、左右一対に設けられているレール３の間の位置には、ユニット載置部２２（詳細には、中間部３２）を貫通する第１開口７が形成されている。

　ユニット２には、下側（すなわち、ユニット載置部２２側）であって、正面側（すなわち、ユニット２の引き出し側）の端部の位置に、Ｌ字状の板部材がボルトによって固定されている。この板部材には、ユニット載置部２２に沿って正面側に突出する突出部３３が形成されており、この突出部３３には、第２開口８が形成されている。

　本実施形態の無停電電源装置において、ユニット２と変換器盤１は、コネクタ４を介して、ブスバー導体５によって電気的に接続される。なお、ブスバー導体は、一般的に、大電流が流れる部分に使用される導体として知られている。そして、コネクタ４は、ユニット２の背面側（すなわち、ユニット２の引き出し側の反対側）に位置している。

　ユニット２が変換器盤１に接続されている状態（すなわち、コネクタ４が外れていない状態）では、ユニット載置部２２の第１開口７とユニット２の第２開口８がずれて重なっている。詳細には、ユニット２の第２開口８は、ユニット載置部２２の第１開口７よりも正面側に位置し、且つ、ユニット載置部２２の第１開口７に重なっている。その一方で、後述するように、ユニット２を引き出して第２開口８が第１開口７に重ならなくなった場合、コネクタ４の接続が外れるように構成されている。

　図２を参照しながら具体的に説明する。コネクタ４の一側部（４ａ）と他側部（４ｂ）は、それぞれのブスバー導体（５ａ、５ｂ）の端部を挟むことができる形状に形成されている。そして、コネクタ４は、一側部（４ａ）と他側部（４ｂ）の間の中間部（４ｃ）の位置に、コイルバネ（不図示）を備えている。コイルバネは、ブスバー導体（５ａ、５ｂ）の接続状態において、コネクタ４の一側部（４ａ）に接続されるブスバー導体（５ａ）、および、コネクタ４の他側部（４ｂ）に接続されるブスバー導体（５ｂ）それぞれに、バネ力を作用させることができるように設けられており、それぞれのブスバー導体（５ａ、５ｂ）は、コイルバネのバネ力によって押圧された状態で、コネクタ４によって挟持されている。

　また、コネクタ４の一側部（４ａ）には、爪（４ｄ）が形成されており、この爪（４ｄ）は、ブスバー導体（５ａ）の接続状態において、ブスバー導体（５ａ）の端部に形成された固定穴Ｈに入っている。そのため、ブスバー導体（５ａ）が引っ張られた場合であっても、爪（４ｄ）が引っ掛かるので、ブスバー導体（５ａ）は、コネクタ４の一側部（４ａ）から抜けないようになっている。なお、本実施形態では、ブスバー導体（５ａ）は、変換器盤１側に接続される導体である。

　その一方で、コネクタ４の他側部（４ｂ）には、爪が形成されておらず、ブスバー導体（５ｂ）は、コネクタ４の他端部（４ｂ）に単純に挿し入れられている。従って、ブスバー導体（５ｂ）が引っ張られることによって、ブスバー導体（５ｂ）がコネクタ４から引き抜かれるようになっている。なお、本実施形態では、ブスバー導体（５ｂ）は、ユニット２に接続される導体である。

　そして、本実施形態の無停電電源装置では、ユニット２が引き出された際に、ブスバー導体（５ｂ）が引っ張られるように構成されている。そして、ユニット２を引き出して第２開口８が第１開口７に重ならなくなった際に、コネクタ４からブスバー導体（５ｂ）が外れるように構成されている。なお、ユニット２の引き出しにおいて、ブスバー導体（５ｂ）が引っ張られてコネクタ４から外れるようにするには、例えば、ユニット２の引き出しに応じてブスバー導体（５ｂ）が引っ張られ、ユニット２を引き出し終えた際にブスバー導体（５ｂ）が外れるように、ブスバー導体（５ｂ）の長さが設定されることによって実現される。

　切換盤は、変換器盤１からの電力を入出力盤に出力するための回路であって、流れる電流や電圧が相違する回路を複数（例えば、２つ）有しており、これらの回路の切り換えを行って複数の回路のうちの何れか一つの回路を選択する構成とされている。これらの回路の切り換えは、手動スイッチによるユーザ操作であってもよいし、例えばリレー回路を構成して、状況に応じた自動的な切り換えが行われてもよい。

　入出力盤は、電力の入出力が行われる構成であり、変換器盤１で調整された電力が入力される。また、外部の電気機器等に接続され、例えば停電時に、当該電気機器等に電力を供給することができる。

　電源となるバッテリは、蓄電池盤として構成されており、変換器盤１や入出力盤や切換盤などの近辺に配置される。

　本実施形態の無停電電源装置は、上記のように構成されている。作業者は、ユニット載置部２２上でユニット２を引き出すことができる。次に、作業者がユニット２を引き出す作業方法の一例について説明する。図３は、ユニットの１段階目の引き出しの一例について説明するための図である。図４は、ユニットの２段階目の引き出しの一例について説明するための図である。

　図３に示すように、ユニット２をユニット載置部２２に対して引き出す場合、まず、作業者は、挿入部材６を第１開口７および第２開口８に挿入する（ＳＴＥＰ１０１）。なお、本実施形態では、挿入部材６は、シノ工具である。シノ工具は、先端側が尖っている工具であり、一例として、物と物の隙間に入れて梃子作業に利用される。

　そして、作業者は、挿入部材６を利用した梃子によって、第２開口８の内部にユニット２の引き出し方向への外力を作用させ、ユニット２を引き出す（ＳＴＥＰ１０２）。このとき、作業者は、一例として、第１開口７の内壁に梃子の支点を形成し、挿入部材６を手前側に引いて挿入部材６を回転させることによって（いわゆる第２種梃子によって）、ユニット２を引き出すことができる。

　作業者は、第１開口７と第２開口８のずれが半分程度になるまで（言い換えれば、第１開口７と第２開口８の重なりが半分程度になるまで）、そのままユニット２を引き出すことができ（ＳＴＥＰ１０３）、１段階目の引き出しが終了する（ＳＴＥＰ１０４）。

　そして、図４に示すように、作業者は、２段階目の引き出しを行うことができる。ＳＴＥＰ１０４が終了して１段階目の引き出しが終了した状態で、作業者は、第１開口７および第２開口８から挿入部材６を抜く（ＳＴＥＰ２０１）。そして、作業者は、第１開口７に挿入しないようにして、第２開口８だけに挿入部材６を挿入する（ＳＴＥＰ２０２）。すなわち、図４に示すように、作業者は、第２開口８のうちで第１開口７に重なっていない部分に挿入部材６を挿入する。

　そして、作業者は、上記の説明と同様に、梃子によって、第２開口８の内部にユニット２の引き出し方向への外力を作用させ、ユニット２を引き出す。このとき、作業者は、一例として、ユニット載置部２２（詳細には、中間部３２）の端面Ｓに梃子の支点を形成し、挿入部材６を手前側に引いて当該挿入部材６を手前側に回転させることによって（いわゆる第２種梃子によって）、ユニット２をユニット載置部２２に沿って引き出すことができる。作業者は、第１開口７と第２開口８が重ならなくなるまで、そのままユニット２を引き出すことができ、２段階目の引き出しが終了する（ＳＴＥＰ２０３）。

　２段階の引き出しが終了した際に（言い換えれば、第１開口７と第２開口８が重ならなくなった状態で）、ユニット２の背面側のコネクタ４から、ユニット２側のブスバー導体（４ｂ）が抜ける。そして、ブスバー導体（４ｂ）が抜けた後、作業者は、ユニット２を引っ張って出すことができる。このとき、作業者は、ユニット２をレール３に沿ってスライド移動させることができ、ユニット２を取り出すことができる。

　上述したように、本実施形態の無停電電源装置における変換器盤１は、梃子の原理を利用して、ユニット２の引き出しを行うことができるように構成されている。従って、ユニット２が重量物であって引き出すのに大きな力が必要であっても（言い換えれば、静止摩擦係数が高くなっており、引き出すのに大きな力が必要となる場合であっても）、ユニット２を引き出すのに必要な力が軽減されるので、作業者は、ユニット２を容易に引き出すことができる。そのため、ユニット２を引き出して保守点検や交換作業などを行う際の作業者の負担が軽減される。

　また、上記で説明したように、本実施形態の無停電電源装置における変換器盤１は、ユニット２を２段階引き出すことができるように構成されている。つまり、作業者は、１段階目の引き出しにおいて、第１開口７および第２開口８に挿入部材６を挿入して第１開口７と第２開口８の重なりが半分程度になるまでユニット２を引き出すことができる。そして、作業者は、２段階目の引き出しにおいて、第１開口７と第２開口８が重なっていない部分に挿入部材６を挿入し、第１開口７と第２開口８が重ならなくなるまでユニット２を引き出すことができる。従って、作業者は、ユニット２の引き出し作業の進行の度合いを把握しながらユニット２を引き出すことができる。

　一般的に、大電流が流れる導体を接続するために利用するコネクタ（例えば、配電盤や制御盤の接続に利用するコネクタ）は、当該導体を強固に接続するので、例えば、保守点検などにおいてコネクタによる接続を外す必要がある場合、当該接続を外すのに手間がかかり、作業者の負担が大きくなることが考えられる。しかしながら、上記で説明したように、ユニット２の引き出しを行うことによってコネクタ４による接続が外れるので、作業者の負担が軽減されている。

　また、ユニット２をスライド移動させるためのレール３が設けられている。これにより、作業者は、必要に応じて、ユニット２をレール３に沿ってスライド移動させることができる。例えば、作業者は、コネクタ４の接続が外れた状態で、ユニット２をレール３に沿ってスライド移動させてユニット２を取り出すことができる。また、ユニット２を配置する作業を行う際に、ユニット２をレール３に沿ってスライド移動させることができる。なお、レール３は、ユニット２を適切にスライド移動させることができれば特に限定されないが、樹脂製のレールとされていることが好ましい。

　変換器盤１に収容されるユニット２としては、電力変換に用いるユニットであればよく、インバータ回路を含むユニット、コンバータ回路を含むユニット、チョッパー回路を含むユニットが挙げられる。また、ユニット２は、三相交流用とすることができる。

　変換器盤１には、ユニット２が単数配置されてもよいし、ユニット２が複数配置されてもよく、本実施形態では、ユニット２は、３ユニット配置されている。そして、ユニット載置部２２は、配置されるユニット２の数に対応して設けられてもよいし、任意の数のユニット２に対応して設けられてもよい。

　ユニット載置部２２は、一方向に延びており、上に凸の形状を有している部材によって構成されていたが、ユニット載置部２２は、台部２１と一体的に成型されていてもよい。また、ユニット載置部２２は、一方向に延びる断面凸状であってもよい。第１開口７は、ユニット２の引き出しに利用することができるように形成されていればよく、必ずしも貫通穴である必要はない。ユニット載置部２２の長さや形状を適宜に変更して、ユニット２が配置された状態で第１開口７と第２開口８が重なるように、ユニット載置部２２に第１開口７を形成してもよい。

　ユニット２の突出部３３は、Ｌ字状の板部材によって形成されていた。しかしながら、ユニット２の突出部３３は、例えば、端面が溶接によって固定された平板であってもよい。この場合、当該平板には、第２開口８が形成される。また、別部材によって突出部３３が形成されなくてもよく、ユニット２は、突出部３３を一体的に成型した構成であってもよい。

　上記の説明では、挿入部材６にシノ工具を用いた例を説明した。しかしながら、作業者が、梃子を利用してユニット２を引き出すことができればよく、挿入部材６は、シノ工具に限定されない。

　無停電電源装置は、例えば、３つの盤（変換器盤１、切換盤、入出力盤）それぞれを連結して横並びに配置して構成することができる。

　無停電電源装置を構成するにあたり、取り扱う電気容量に応じて、変換器盤１を複数用いてもよい。例えば、２０００ｋＶ・Ａの電力を取り扱う場合、変換器盤１を４つ設けてもよい。また、バッテリ（蓄電池盤）も複数用いてもよい。例えば、２０００ｋＶ・Ａの電力を取り扱う場合、１２ユニットが横並びに配置されてもよい。

　以上に説明したように、本実施形態によれば、無停電電源装置は、電力を変換するための変換器盤１を備え、変換器盤１は、重量物であって電力変換に用いるユニット２が載置されるユニット載置部２２を備え、ユニット載置部２２上でユニット２は引き出し可能であり、ユニット載置部２２には、第１開口７が形成され、ユニット２には、第２開口８が形成されており、第１開口７および第２開口８は、ユニット２が引き出される側で互いにずれて重なり、第２開口８の内壁にユニット２を引き出す側への外力を作用させることによって、ユニット２が引き出されるように構成されている。

　また、本実施形態によれば、以下の変換器盤１が提供される。変換器盤１は、重量物であって電力変換に用いるユニット２が載置されるユニット載置部２２を備え、ユニット載置部２２上でユニット２は引き出し可能であり、ユニット載置部２２には、第１開口７が形成され、ユニット２には、第２開口８が形成されており、第１開口７および第２開口８は、ユニット２が引き出される側で互いにずれて重なり、第２開口８の内壁にユニット２を引き出す側への外力を作用させることによって、ユニット２が引き出されるように構成されている。

　また、本実施形態によれば、以下のユニット引き出し方法が提供される。すなわち、このユニット引き出し方法は、重量物であって電力変換に用いるユニット２が載置されるユニット載置部２２を備え、ユニット載置部２２上でユニット２は引き出し可能であり、ユニット載置部２２には、第１開口７が形成され、ユニット２には、第２開口８が形成されており、第１開口７および第２開口８は、ユニット２が引き出される側で互いにずれて重なり、第２開口８の内壁にユニット２を引き出す側への外力を作用させることによって、ユニット２が引き出されるように構成されている変換器盤１を用いて、ユニット２が載置されている状態で第１開口７および第２開口８に挿入部材６を挿し入れ、挿入部材６を利用した梃子によってユニット２を引き出す。

　以上、実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１　　変換器盤
２　　ユニット
３　　レール
４　　コネクタ
５　　ブスバー導体
６　　挿入部材
７　　第１開口
８　　第２開口
２１　　台部
２２　　ユニット載置部
３１　　左右両側部
３２　　中間部
３３　　突出部

Claims (10)

1. 　重量物であって電力変換に用いるユニットが載置されるユニット載置部を備え、
   　前記ユニット載置部上で前記ユニットは引き出し可能であり、
   　前記ユニット載置部には、第１開口が形成され、前記ユニットには、第２開口が形成されており、前記第１開口および前記第２開口は、前記ユニットが引き出される側で互いにずれて重なり、前記第２開口の内壁に前記ユニットを引き出す側への外力を作用させることによって、前記ユニットが引き出されるように構成されていることを特徴とする変換器盤。
2. 　請求項１に記載の変換器盤であって、
   　前記第２開口が前記第１開口と重ならなくなるまで、前記ユニットを引き出すことができるように構成されており、
   　前記第２開口と前記第１開口の重なりを保ったまま、前記ユニットを１段階引き出すことができ、
   　前記引き出しの後に、前記第２開口と前記第１開口の重なりがなくなるまで、前記ユニットを更に引き出すことができ、前記ユニットを２段階引き出すことができるように構成されていることを特徴とする変換器盤。
3. 　請求項１に記載の変換器盤であって、
   　前記ユニットとの電気的な接続に用いるコネクタが、前記ユニットが引き出される側の反対側に設けられており、
   　前記ユニットを引き出して、前記第２開口と前記第１開口が重ならなくなった状態で、前記コネクタによる接続が外れるように構成されていることを特徴とする変換器盤。
4. 　請求項１に記載の変換器盤であって、
   　前記ユニット載置部は、前記ユニットをスライド移動させるためのレールを備えることを特徴とする変換器盤。
5. 　重量物であって電力変換に用いるユニットが載置されるユニット載置部を備え、前記ユニット載置部上で前記ユニットは引き出し可能であり、前記ユニット載置部には、第１開口が形成され、前記ユニットには、第２開口が形成されており、前記第１開口および前記第２開口は、前記ユニットが引き出される側で互いにずれて重なり、前記第２開口の内壁に前記ユニットを引き出す側への外力を作用させることによって、前記ユニットが引き出されるように構成されている変換器盤を用いて、
   　ユニットが載置されている状態で前記第１開口および前記第２開口に挿入部材を挿し入れ、
   　前記挿入部材を利用した梃子によって前記ユニットを引き出すことを特徴とするユニット引き出し方法。
6. 　請求項５に記載のユニット引き出し方法であって、
   　前記ユニットの引き出しの後に前記挿入部材を第１開口および第２開口から抜き、
   　前記挿入部材を前記第２開口のみに挿し入れ、
   　前記挿入部材を利用した梃子によって前記ユニットを更に引き出すことを特徴とする引き出し方法。
7. 　電力を変換するための変換器盤を備え、
   　前記変換器盤は、重量物であって電力変換に用いるユニットが載置されるユニット載置部を備え、
   　前記ユニット載置部上で前記ユニットは引き出し可能であり、
   　前記ユニット載置部には、第１開口が形成され、前記ユニットには、第２開口が形成されており、前記第１開口および前記第２開口は、前記ユニットが引き出される側で互いにずれて重なり、前記第２開口の内壁に前記ユニットを引き出す側への外力を作用させることによって、前記ユニットが引き出されるように構成されていることを特徴とする無停電電源装置。
8. 　請求項７に記載の無停電電源装置であって、
   　前記第２開口が前記第１開口と重ならなくなるまで、前記ユニットを引き出すことができるように構成されており、
   　前記第２開口と前記第１開口の重なりを保ったまま、前記ユニットを１段階引き出すことができ、
   　前記引き出しの後に、前記第２開口と前記第１開口の重なりがなくなるまで、前記ユニットを更に引き出すことができ、前記ユニットを２段階引き出すことができるように構成されていることを特徴とする無停電電源装置。
9. 　請求項７に記載の無停電電源装置であって、
   　前記ユニットと前記変換器盤の電気的な接続に用いるコネクタを備え、
   　前記コネクタは、前記ユニットが引き出される側の反対側に設けられており、
   　前記ユニットを引き出して、前記第２開口と前記第１開口が重ならなくなった状態で、前記コネクタによる接続が外れるように構成されていることを特徴とする無停電電源装置。
10. 　請求項７に記載の無停電電源装置であって、
    　前記ユニット載置部は、前記ユニットをスライド移動させるためのレールを備えることを特徴とする無停電電源装置。

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