CN117246878A - 实施包括并联控制的多个定子的多线性多相感应机械装置的电梯*** - Google Patents
实施包括并联控制的多个定子的多线性多相感应机械装置的电梯*** Download PDFInfo
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Abstract
一种多相线性感应机械装置包括:至少一个电枢,其可设置在电梯井道中并且构造成电传导电磁能;以及多个定子,其可联接到构造成行进通过井道的电梯轿厢。定子中的每个构造成使电流传导通过其,并且响应于电流生成电磁场。电磁场感应出流动通过至少一个电枢的涡流以生成磁力来使电梯轿厢移动通过井道。
Description
技术领域
本公开总体上涉及电梯***,并且特别是涉及自推进式电梯***。
背景技术
例如,传统的电梯***实施诸如绳索和/或线缆的受拉部件,以在井道中移动一个或多个电梯轿厢。然而,最近,也称为“无绳”电梯***的自推进式电梯***正用于不期望实施传统受拉部件来移动电梯轿厢的各种应用中(例如,高层建筑)。
发明内容
根据一些实施例,提供了一种包括在电梯***中的多相线性感应机械装置(multi-phase linear induction machine)。多相感应机械装置包括可与多个定子电相互作用的至少一个电枢。至少一个电枢可设置在井道中,并且构造成电传导电磁能。多个定子可联接到构造成行进通过井道的电梯轿厢。定子中的每个构造成使电流传导通过其,并且响应于电流生成电磁场。电磁场感应出流动通过至少一个电枢的涡流以生成使电梯轿厢移动通过井道的磁力。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括设置在井道中的第一电枢和与第一电枢相对的设置在井道中的第二电枢。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,第一电枢和第二电枢包括能够使感应电涡流传导通过其的导电材料。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,第一电枢和第二电枢沿井道的长度竖直延伸。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,多个定子包括联接到电梯轿厢的第一侧并且邻近第一电枢的第一组定子,以及联接到与电梯轿厢的第一侧相对的电梯轿厢的第二侧并且邻近第二电枢的第二组定子。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,第一组定子和第二组定子电连接到构造成将电流输送到第一组定子和第二组定子的功率电子器件。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,功率电子器件从可充电电池接收电池功率,并且将电池功率变换成输送到第一组定子和第二组定子的电流。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,控制器配置成控制功率电子器件,并且选择性地控制流动通过第一电枢和第二电枢的电流的方向。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,在第一方向上流动通过第一组定子和第二组定子的电流生成具有在第一方向上行进的通量的电磁场,并且在第二方向上流动通过第一组定子和第二组定子的电流生成具有在与第一方向相反的第二方向上行进的通量的电磁场。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,在第一方向上行进的通量产生使电梯轿厢在第一竖直方向上移动通过井道的第一磁力,并且其中,在第二方向上行进的通量产生使电梯轿厢在与第一竖直方向相反的第二竖直方向上移动通过井道的第二磁力。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,控制器调用充电模式,并且响应于调用充电模式将电梯轿厢移动到包括在井道中的对接站以对电池进行充电。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,对接站包括电池充电器,并且其中,将电梯轿厢移动到对接站在可充电电池与电池充电器之间建立电传输以对电池进行近充电。
权利要求1的多相感应线性感应机械装置,其中,至少一个电枢和多个定子建立三相机械装置。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,两个或更多个定子与电梯轿厢相邻地联接。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,两个或更多个定子构造成保持电梯轿厢的中心轿厢轴线与井道的中心井道轴线一致。
根据一些实施例,提供了一种控制包括在电梯***中的多相线性感应机械装置的方法。该方法包括将至少一个电枢设置在井道中以电传导电磁能,以及将多个定子联接到构造成行进通过井道的电梯轿厢。该方法进一步包括使电流传导通过定子中的每个以生成电磁场,以及响应于电磁场而感应出流动通过至少一个电枢的涡流以生成使电梯轿厢移动通过井道的磁力。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,至少一个电枢包括设置在井道中的第一电枢和与第一电枢相对的设置在井道中的第二电枢。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,第一电枢和第二电枢包括能够使涡流传导通过其的导电材料。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,第一电枢和第二电枢沿井道的长度竖直延伸。
除了上述特征中的一个或多个之外,或作为备选方案,其它实施例可包括如下特征,其中,多个定子包括联接到电梯轿厢的第一侧并且邻近第一电枢的第一组定子,以及联接到与电梯轿厢的第一侧相对的电梯轿厢的第二侧并且邻近第二电枢的第二组定子。
除非另外明确指出,否则前述特征和元件可在无排他性的情况下以各种组合方式来组合。根据以下描述和附图,这些特征和元件及其操作将变得更显而易见。然而,应当理解的是,以下描述和附图旨在说明性和解释性的而非限制性的。
附图说明
被视为本发明的主题在说明书结尾处的权利要求中特别指出并且明确要求保护。本发明的前述及其它特征和优点从结合附图的以下详细描述中显而易见,其中:
图1示出了根据本公开的非限制性实施例的能够实施多相线性感应机械装置的自推进式电梯***;
图2示出了根据本公开的非限制性实施例的用于移动自推进式电梯***中的电梯轿厢的多相线性感应机械装置;
图3示出了根据本公开的非限制性实施例的包括在三相线性感应机械装置中的定子,该三相线性感应机械装置构造成移动自推进式电梯***中的电梯轿厢;
图4A示出了根据本公开的非限制性实施例的电枢与包括在三相感应机械装置中的多个定子之间的用于引起定子在第一方向上的移动的磁场相互作用;
图4B示出了根据本公开的非限制性实施例的电枢与包括在三相感应机械装置中的多个定子之间的用于引起定子在第二方向上的移动的磁场相互作用;
图5示出了根据本公开的非限制性实施例的实施包括一个或多个定子的三相感应机械装置的电梯***和安装有可充电电池的电梯轿厢;以及
图6示出了根据本公开的非限制性实施例的存放在下部对接站中以对可充电电池进行充电的图5的电梯轿厢。
具体实施方式
目前,自推进式电梯***利用功率***,该功率***采用各种功率电子器件来便于在井道中推进电梯轿厢所需的功率。这些功率电子器件包括例如功率逆变器(例如,作为开关式变速交流驱动(AC)马达驱动器)以改进功率***的性能。例如,开关式变速AC马达驱动器通常利用半导体开关(例如晶体管)的切换来生成可变电压和可变频率输出。然而,功率***中功率电子器件装置的切换可引起非期望的电磁干扰(EMI)。大体上,EMI噪声可分类成两组:差模(DM)噪声和共模(CM)噪声。DM噪声在相之间传导,而CM噪声与所有相一起通过寄生电容器传导到地面。CM噪声可在马达驱动应用中引起额外的关注,因为CM噪声会增加马达驱动器中的EMI,这可损坏马达轴承和绕组绝缘。
本文中所述的各种非限制性实施例通过提供实施多相线性感应机械装置的自推进式电梯***避免了CM噪声问题,该多相线性感应机械装置包括联接到电梯轿厢的一个或多个定子。定子响应于由联接到电梯***10的内部区域(例如,诸如井道的壁或立面)的导电电枢产生的电磁场而操作。电磁场使定子通电,从而推进(即,“自推进”)电梯轿厢通过井道。尽管该***描述为三相***,但应当认识到,该***可使用不同的相来实现,例如,诸如二相、四相、五相、六相等,而不背离本公开的范围。因此,***的声音、噪声和/或振动几乎为零,因为当电梯轿厢(也称为轿舱)移动通过井道时,在移动部分之间没有机械接触。另外,包括在电梯***中的每个轿厢都是自推进和通电的,可按照安装在电梯控制器中的软件协议,在井道内侧自主行进,以为不同楼层处请求的客户呼叫提供服务。
现在参看图1,电梯***10可在需要载具沿轨道移动的应用中使用。例如,电梯***10可用于电梯、火车、过山车等。电梯***10(有时称为“线性推进***”)包括三相线性感应机械装置100。
如图1中所示,电梯***10包括一个或多个井道18。井道18设置在多层建筑物内,并且沿中心井道轴线(AH)竖直延伸。井道18不限于两个井道18。在一些实施例中,井道18可包括单个井道18或多于两个井道18。
根据图1中所示的非限制性实施例,电梯轿厢14可在第一井道18中向上行进并且可在第二井道18中向下行进。然而,应当认识到,电梯***10可设计成使得电梯轿厢14在公共井道18中既向上又向下行进,而不背离本发明的范围。在任何情况下,电梯轿厢14构造成与中心井道轴线(AH)一致地行进。尽管图1中未示出,但电梯轿厢14可停靠在中间楼层以允许进入和离开电梯轿厢14。
根据图1中所示的实例,电梯***10可在从第一井道18中将电梯轿厢14从第一楼层运送到顶部楼层,并且可在第二井道18中将电梯轿厢14从顶部楼层运送到第一楼层。顶部楼层上方是上部对接站20,电梯轿厢14可对接或存放在该上部对接站处。同样地,在第一楼层下方是下部对接站22,电梯轿厢14可对接或存放在该下部对接站处。在一个或多个非限制性实施例中,电梯轿厢14可移动到下部对接站以进行电池充电,如下面更详细描述的那样。应当认识到,上部对接站20可位于顶部楼层处,而不是在顶部楼层上方,并且下部对接站22可位于第一楼层处,而不是在第一楼层下方。
现在转向图2,示出了根据本公开的非限制性实施例的三相线性感应机械装置100。三相线性感应机械装置100包括设置在井道18中的一个或多个电枢102和联接到电梯轿厢14的一个或多个定子(统称为定子104)。在一个或多个非限制性实施例中,第一电枢102a设置在井道18中并且第二电枢102b与第一电枢102a相对地设置在井道18中。在一个或多个非限制性实施例中,第一电枢102a和第二电枢102b(当指的是单个电枢时指定数字102)固定到与电梯轿厢14相对的位置,例如诸如设置在井道18中的导轨、包括在电梯***10中的井道18的第一内壁19a或立面,并且第二静止电枢102b联接到井道18的相对内壁19b或立面。
第一电枢102a和第二电枢102b构造成电传导电磁能。在一个或多个非限制性实施例中,第一电枢102a和第二电枢102b包括条带或梁,或者在其它实施例中可包括能够使涡流传导通过其的若干单独的条带或梁。导电材料包括例如金属、磁性材料或两者的组合。第一电枢102a和第二电枢102b沿井道18的长度竖直延伸。
定子104构造成生成线性行进的电磁场,该电磁场又生成能够迫使定子104相对于第一电枢102a和第二电枢102b向上或向下移动的力。如本文中所述,电磁场感应出流动通过第一电枢102a和第二电枢102b的涡流,这又生成能够使电梯轿厢14移动通过井道18的磁力。
在一个或多个非限制性实施例中,定子104包括固定到电梯轿厢14的第一侧15a并且邻近第一电枢102a的第一组定子104a,以及固定到与电梯轿厢14的第一侧15a相对的电梯轿厢14的第二侧15b并且邻近第二电枢102b的第二组定子104b。第一组定子104a和第二组定子104b电连接到功率电子器件106。功率电子器件106包括与控制器108进行信号通信的功率逆变器(未示出)。控制器108配置成控制逆变器,并且生成流动通过第一组定子104a和第二组定子104b的电流。在一个或多个非限制性实施例中,每个定子与其自己的专用子控制器(未示出)进行信号通信,并且每个子控制器与控制器108进行信号通信。因此,子控制器可驱动电流通过相应的定子,并且控制器108可独立地控制子控制器中的每一个以控制电流流动通过相应的定子。
在一个或多个非限制性实施例中,电梯轿厢14进一步包括与功率电子器件106(例如,功率逆变器)和控制器108进行信号通信的可充电电池110(例如,锂离子电池)。因此,功率电子器件106可从可充电电池110接收功率,并且将电池功率变换成输送到第一组定子104a和第二组定子104b的电流。如图2中所示,例如,功率电子器件(例如,包括电池、功率电子器件、控制器、马达等的能量/功率构件)可安装在电梯轿厢14上,而不是像在常规电梯***中那样位于电梯轿厢14外(例如,在机房中)。
参看图3,示出了根据非限制性实施例的定子104。定子104包括构造成接收定子线圈的多个定子槽。在一些实施例中,每个定子线圈对应于相应的相,并且设置在对应于线圈的相的定子槽中。在一些实施例中,定子线圈可与彼此串联连接,而在其它实施例中,定子线圈可与彼此并联连接。定子线圈的连接可基于电梯***100的应用来确定。在一个或多个非限制性实施例中,定子104包括配属于第一相(例如,相A)的第一组定子槽300a-300d、配属于第二相(例如,相B)的第二组定子槽302a-302d,以及配属于第三相(例如,相C)的第三组定子槽304a-304d。因此,每组定子槽(例如,300a-300d、302a-302d、304a-304d)生成具有磁极(例如,北或南)的磁场,当AC电流振荡通过完整周期时,所述磁极会改变位置,从而生成线性行进的电磁场。在一个或多个非限制性实施例中,流动通过相应每组定子槽(例如,300a-300d、302a-302d、304a-304d)的线圈的AC电流的相位相移了120电度。因此,成组的定子槽(例如,300a-300d、302a-302d、304a-304d)的磁极性在同一时刻并不完全相同。在一个或多个非限制性实施例中,定子104和功率电子器件106的相数之间存在直接匹配。例如,当功率电子器件106包括多相(3相、4相、5相、6相等)逆变器时,定子104a和104b可设计成以对应相数(例如,3相、4相、5相、6相等)操作。
在一个或多个非限制性实施例中,控制器108可选择性地控制电流流动通过第一电枢102a和第二电枢102b中的一个或两个的方向。以此方式,控制器108可生成在第一方向(例如,向下方向)上或在第二方向(例如,向上方向)上流动通过第一组定子104a和第二组定子104b的电流。参看图4A,例如,在第一方向上流动通过定子104a的电流生成具有在第一方向上行进的通量的电磁场。因此,在第一方向上行进的磁通量感应出使电梯轿厢14在第一方向(例如,向下)上移动通过井道18的磁力。参看图4B,例如,在第二方向上流动通过第一组定子104a和第二组定子104a的电流生成具有在与第一方向相反的第二方向上行进的通量的电磁场。因此,在第二方向上行进的磁通量感应出使电梯轿厢14在第二方向(例如,向上)上移动通过井道18的磁力。在一个或多个非限制性实施例中,定子104a和104b以及其相应的线圈的布置允许对应的电梯轿厢14在井道壁之间磁悬浮,并且在其中向上和/或向下移动,同时还沿中心井道轴线(AH)平衡和对准电梯轿厢14。
在一个或多个非限制性实施例中,控制器108可独立于输送到第二组定子104b的第二电流来控制输送到第一组定子104a的第一电流。以此方式,控制器108可独立地调整输送到第一定子104a和第二定子104b的电流水平以控制电梯轿厢14的平衡。在一个或多个非限制性实施例中,控制器108可监测施加到电梯轿厢14的负载分布,并且基于负载分布来主动地控制输送到第一组定子104a和/或第二组定子104b的电流水平。例如,如果电梯轿厢14的第一侧15a相对于第二侧15b存在更大的负载或重量,则与第二组定子104b相比,可将更大量的电流输送到第一组定子104a,使得更大量的磁力施加到电梯轿厢14的右侧15a。以此方式,电梯轿厢14可使用例如两个定子104a和/或104b进行平衡,这两个定子可保持电梯轿厢14的中心轿厢轴线(AC)与中心井道轴线(AH)一致。控制器108可进一步连续监测负载分布,并且主动地控制输送到第一组定子104a和第二组定子104b的电流,以在电梯轿厢14行进通过井道18时保持电梯轿厢的平衡。另外,电梯轿厢14可保持中心轿厢轴线(AC)与中心井道轴线(AH)一致,以防电梯轿厢14在电梯轿厢14加载不均匀的场景期间在井道18内部倾斜。
现在转向图5和图6,给定的电梯轿厢14可选择性地以充电模式操作,该模式可由控制器108调用。响应于调用充电模式,电梯轿厢14移动(例如,在控制器108的控制下)到下部对接站22或上部对接站20以对电池110进行充电。在一个或多个非限制性实施例中,控制器108可在电梯轿厢14的正常操作期间监测电池110的剩余功率。响应于剩余电池功率降到低于功率阈值,控制器108可调用充电模式并且命令电梯轿厢14移动到下部对接站22或上部对接站20。
如图6中所示,例如,下部对接站22包括电池充电器600。当充电模式被调用并且电梯轿厢14移动到下部对接站22时,可充电电池可被带至与电池充电器600非常接近或物理连接以启动电池充电。在一个或多个非限制性实施例中,电池110可包括第一连接器,并且电池充电器600可包括构造成与第一连接器配合的第二连接器。在一个或多个非限制性实施例中,电池110可在足够接近充电器600的位置无线充电。在任一情况下,来自充电器600的功率可输送到电池110以便于充电。当电池110的功率超过功率阈值或达到完全充电容量(例如,完全可用功率)时,控制器108可调用电梯轿厢14的正常操作模式。因此,电梯轿厢14可移动出对接站22并且恢复服务。
如本文中所述,本文中所述的本公开的各种非限制性实施例提供了一种包括在电梯***中的三相感应机械装置,其提供成并且能够通过在传统中实现实施三相感应机械装置的电梯***来避免CM噪声问题。三相感应机械装置包括一个或多个电枢和多个定子。电枢设置在井道中并且构造成电传导电磁能,并且多个定子固定到构造成行进通过井道的电梯轿厢。定子中的每个构造成使电流传导通过其,并且响应于电流生成电磁场。电磁场感应出流动通过至少一个电枢的涡流以生成磁力来使电梯轿厢移动通过井道。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并且不旨在限制本公开。术语“约”和“基本上”旨在包括与基于提交申请时可用设备的特定数量和/或制造公差的测量相关联的误差程度。如本文中所用,单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文明确地另外指出。将进一步理解的是,术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时表示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在,但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
本领域中的技术人员将认识到,本文中示出和描述了各种示例实施例,每个示例实施例在特定实施例中具有某些特征,但本公开不因此受限。而是,本公开可进行修改以纳入此前未描述但与本公开的范围相当的任何数量的变型、改变、替换、组合、子组合或等同布置。另外,尽管已经描述了本公开的各种实施例,但将理解的是,本公开的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此,本公开不应视为受前述描述限制,而仅受所附权利要求的范围限制。
Claims (20)
1. 一种包括在电梯***中的多相线性感应机械装置,所述多相感应机械装置包括:
至少一个电枢,其设置在井道中并且构造成电传导电磁能;以及
多个定子,其联接到构造成行进通过所述井道的电梯轿厢,所述定子中的每个构造成使电流传导通过其,并且响应于所述电流生成电磁场,
其中,所述电磁场感应出流动通过所述至少一个电枢的涡流以生成磁力来使所述电梯轿厢移动通过所述井道。
2.根据权利要求1所述的多相感应机械装置,其中,所述至少一个电枢包括设置在所述井道中的第一电枢和与所述第一电枢相对的设置在所述井道中的第二电枢。
3.根据权利要求2所述的多相线性感应机械装置,其中,所述第一电枢和所述第二电枢包括构造成使所述涡流传导通过其的导电材料。
4.根据权利要求3所述的多相感应机械装置,其中,所述第一电枢和所述第二电枢沿所述井道的长度竖直延伸。
5.根据权利要求4所述的多相感应机械装置,其中,所述多个定子包括联接到所述电梯轿厢的第一侧并且邻近所述第一电枢的第一组定子,以及联接到与所述电梯轿厢的第一侧相对的所述电梯轿厢的第二侧并且邻近所述第二电枢的第二组定子。
6.根据权利要求5所述的多相感应机械装置,其中,所述第一组定子和所述第二组定子电连接到构造成将所述电流输送到所述第一组定子和所述第二组定子的功率电子器件。
7.根据权利要求6所述的多相感应机械装置,其中,所述功率电子器件从可充电电池接收电池功率,并且将所述电池功率变换成输送到所述第一组定子和所述第二组定子的电流。
8.根据权利要求7所述的多相感应机械装置,其中,控制器配置成控制所述功率电子器件,并且选择性地控制流动通过所述第一电枢和所述第二电枢的电流的方向。
9.根据权利要求8所述的多相感应机械装置,其中,在第一方向上流动通过所述第一组定子和所述第二组定子的电流生成具有在第一方向上行进的通量的电磁场,并且在第二方向上流动通过所述第一组定子和所述第二组定子的电流生成具有在与所述第一方向相反的第二方向上行进的通量的电磁场。
10.根据权利要求9所述的多相感应机械装置,其中,在所述第一方向上行进的所述通量产生使所述电梯轿厢在第一竖直方向上移动通过所述井道的第一磁力,并且其中,在所述第二方向上行进的所述通量产生使所述电梯轿厢在与所述第一竖直方向相反的第二竖直方向上移动通过所述井道的第二磁力。
11.根据权利要求8所述的多相感应机械装置,其中,所述控制器调用充电模式,并且响应于调用所述充电模式将所述电梯轿厢移动到包括在所述井道中的对接站以对所述电池进行充电。
12.根据权利要求11所述的多相感应机械装置,其中,所述对接站包括电池充电器,并且其中,将所述电梯轿厢移动到所述对接站在所述可充电电池与所述电池充电器之间建立电传输以对所述电池进行充电。
13.根据权利要求1所述的多相感应线性感应机械装置,其中,所述至少一个电枢和所述多个定子建立三相机械装置。
14.根据权利要求13所述的多相感应线性感应机械装置,其中,所述第一组定子和所述第二组定子中的每个包括两个或更多个定子。
15.根据权利要求13所述的多相感应线性感应机械装置,其中,所述两个或更多个定子构造成保持所述电梯轿厢的中心轿厢轴线与所述井道的中心井道轴线一致。
16.一种控制包括在电梯***中的多相线性感应机械装置的方法,所述方法包括:
将至少一个电枢设置在井道中以电传导电磁能;
将多个定子联接到构造成行进通过所述井道的电梯轿厢;
使电流传导通过所述多个定子以生成电磁场;以及
响应于生成所述电磁场而感应出流动通过所述至少一个电枢的涡流以生成使所述电梯轿厢移动通过所述井道的磁力。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述至少一个电枢包括设置在所述井道中的第一电枢和与所述第一电枢相对的设置在所述井道中的第二电枢。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述第一电枢和所述第二电枢包括构造成使所述涡流传导通过其的导电材料。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述第一电枢和所述第二电枢沿所述井道的长度竖直延伸。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,多个定子包括联接到所述电梯轿厢的第一侧并且邻近所述第一电枢的第一组定子,以及联接到与所述电梯轿厢的第一侧相对的所述电梯轿厢的第二侧并且邻近所述第二电枢的第二组定子。
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