DE102021200434A1 - Pedalwinkelsensor - Google Patents
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Abstract
Ein Pedalwinkelsensor wird zum Erfassen eines Drehwinkels eines Gaspedals bzw. Bremspedals eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Gaspedal bzw. Bremspedal einen Pedalabschnitt und einen Pedalarm umfasst, der Pedalwinkelsensor ein erstes Gehäuse (7), einen Rotor (4), eine Leiterplatte (3) und ein zweites Gehäuse (2) umfasst, wobei zwischen dem ersten Gehäuse (7) und dem zweiten Gehäuse (2) ein Aufnahmeraum zur Aufnahme des Rotors (4) und der Leiterplatte (3) ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuse (7), das zweite Gehäuse (2) und die Leiterplatte (3) am Fahrzeug befestigt sind, wobei der Rotor (4) direkt oder indirekt mit dem Pedalarm verbunden ist und durch den Pedalarm schwenkbar ist, wobei die Leiterplatte (3) eine Magnetfelderzeugungseinheit (30) und eine Signalerfassungseinheit (32) zum Erfassen des Drehwinkels des Rotors (4) umfasst, und wobei die Magnetfelderzeugungseinheit (30) und die Signalerfassungseinheit (32) jeweils durch eine als gedruckte Schaltung gebildete Spule verwirklicht sind.
Description
- Technisches Gebiet
- Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft einen Sensor, insbesondere einen Pedalwinkelsensor, der dazu konfiguriert ist, einen Drehwinkel eines Gaspedals bzw. Bremspedals eines Fahrzeugs zu überwachen.
- Stand der Technik
- Ein Pedalwinkelsensor wird für die Übertragung der Information über die Änderung eines Gaspedals an eine elektronische Steuereinheit eines Motors verwendet, um den Drosselklappensensor des Motors durch die elektronische Steuereinheit zu steuern, so dass die Steuerung der Fahrgeschwindigkeit ermöglicht wird. Alternativ wird der Pedalwinkelsensor für die Übertragung der Information über die Änderung eines Bremspedals an eine elektronische Steuereinheit eines Bremssystems verwendet, um eine Bremsvorrichtung des Bremssystems durch die elektronische Steuereinheit zu steuern. Bei den herkömmlichen Pedalwinkelsensoren müssen Zahnräder und Magnete eingesetzt werden, was zu einer großen Menge an Komponenten, ungünstiger Montage und hohen Kosten führt.
- Offenbarung des Gebrauchsmusters
- In Anbetracht dessen stellt das vorliegende Gebrauchsmuster einen Pedalwinkelsensor mit einer geringen Anzahl von Komponenten bereit.
- Zunächst wird in einem Aspekt des Gebrauchsmusters ein Pedalwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels eines Gaspedals bzw. Bremspedals eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Gaspedal bzw. Bremspedal einen Pedalabschnitt und einen Pedalarm umfasst. Der Pedalwinkelsensor umfasst ein erstes Gehäuse, einen Rotor, eine Leiterplatte und ein zweites Gehäuse, wobei zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse ein Aufnahmeraum zur Aufnahme des Rotors und der Leiterplatte ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse und die Leiterplatte am Fahrzeug befestigt sind, wobei der Rotor direkt oder indirekt mit dem Pedalarm verbunden ist und durch den Pedalarm schwenkbar ist, wobei die Leiterplatte eine Magnetfelderzeugungseinheit und eine Signalerfassungseinheit zum Erfassen des Drehwinkels des Rotors umfasst, und wobei die Magnetfelderzeugungseinheit und die Signalerfassungseinheit jeweils durch eine als gedruckte Schaltung gebildete Spule verwirklicht sind.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor einen zylindrischen Grundkörper und mehrere konvexe Zähne, die sich von einem Außenumfang des Grundkörpers gleichmäßig in einer radialen Richtung erstreckend angeordnet sind, umfasst, wobei Hohlräume zwischen den konvexen Zähnen vorgesehen sind, und wobei die einzelnen konvexen Zähne im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leiterplatte in dem zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse ausgebildeten Aufnahmeraum befestigt ist, und die Magnetfelderzeugungseinheit und die Signalerfassungseinheit dem Rotor zugewandt auf derselben Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sind.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Magnetfelderzeugungseinheit und die Signalerfassungseinheit jeweils durch Wickeln gemäß einem vorbestimmten Wicklungsschema ausgebildet sind, so dass die Wicklungen im Wesentlichen in Form konzentrischer Kreisringe angeordnet sind und koaxial zur Drehachse des Rotors sind.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Magnetfelderzeugungseinheit koaxial außerhalb der Signalerfassungseinheit angeordnet ist, und der Innen- und Außendurchmesser der Signalerfassungseinheit jeweils im Wesentlichen dem Innen- und Außendurchmesser der konvexen Zähne entsprechen.
- Gemäß einer möglichen Aus führungs form ist vorgesehen, dass das erste Gehäuse mit einer axialen Öffnung versehen ist, wobei sich ein Ende des Grundkörpers des Rotors drehbar in die axiale Öffnung des ersten Gehäuses hinein erstreckt.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Pedalwinkelsensor ferner eine Drehstange und eine Verbindungsstange umfasst, wobei ein Ende der Drehstange ein freies Ende ist und das andere Ende ein Verbindungsende ist, wobei zwei Enden der Verbindungsstange mit dem Verbindungsende der Drehstange bzw. dem Ende des Grundkörpers des Rotors durch Presspassung verbunden sind, und wobei die Drehstange, die Verbindungsstange und der Grundkörper des Rotors im Wesentlichen eine Z-Form bilden.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehstange parallel zur Achse des Grundkörpers des Rotors ist, und die Erstreckungsrichtung der Verbindungsstange senkrecht zur Achse der Drehstange und zur Achse des Grundkörpers des Rotors ist.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehstange mit dem Pedalarm fest verbunden ist und durch den Pedalarm schwenkbar ist, wobei die Achse des Grundkörpers des Rotors als die Drehachse dient.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Gehäuse eine Innenfläche und eine Außenfläche umfasst, wobei die Innenfläche eine dem Aufnahmeraum zugewandte Oberfläche ist und die Außenfläche eine dem Aufnahmeraum abgewandte Oberfläche ist, wobei die Drehstange und die Verbindungsstange aus der Außenfläche des ersten Gehäuses hervorstehend angeordnet sind; oder wobei die Verbindungsstange im Aufnahmeraum des ersten Gehäuses angeordnet ist und das erste Gehäuse entsprechend einer Bewegungstrajektorie der Drehstange mit einer schmalen Nut versehen ist, durch die die Drehstange mit dem Pedalarm fest verbunden ist.
- Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Gehäuse mit einem aus seiner Außenfläche oder Innenfläche hervorstehenden Anschlagabschnitt versehen ist, der an einer zulässigen Grenzposition eines Bewegungspfads der Drehstange hervorsteht und zur Begrenzung der anfänglichen und/oder endlichen Betriebsposition der Drehstange ausgebildet ist, wobei der Anschlagabschnitt ein aus der Oberfläche des ersten Gehäuses hervorstehender Vorsprung in Form eines Zauns, Zahns, Hakens oder einer Säule ist.
- Im Vergleich mit dem Stand der Technik sind die Magnetfelderzeugungseinheit und die Signalerfassungseinheit auf der Leiterplatte des Pedalwinkelsensors des vorliegenden Gebrauchsmusters beide in der Form einer Spule verwirklicht, die durch eine gedruckte Schaltung gebildet ist, wobei ein Hall-Sensorelement und ein elektromagnetisches Sensorelement des Standes der Technik entfallen, wodurch die Anzahl der Elemente des Pedalwinkelsensors des vorliegenden Gebrauchsmusters reduziert wird, so dass die Kosten gesenkt werden, die Produktstruktur vereinfacht wird und die Produktionseffizienz erhöht wird.
- Figurenliste
- Die obigen und weiteren Aspekte des vorliegenden Gebrauchsmusters werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden. Es zeigen:
-
1 eine schematische dreidimensionale Explosionsansicht eines zum Erfassen eines Drehwinkels eines Gaspedals bzw. Bremspedals ausgebildeten Pedalwinkelsensors; und -
2 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Leiterplatte des in1 gezeigten Pedalwinkelsensors. - Konkrete Ausführungsformen
- Im Folgenden wird das vorliegende Gebrauchsmuster durch beispielhafte Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben.
- Im Folgenden werden einige beispielhafte Ausführungsbeispiele des vorliegenden Gebrauchsmusters anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, um das grundsätzliche Konzept und die Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters besser zu verstehen.
- In
1 und2 ist ein Pedalwinkelsensor gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters dargestellt, der zum Erfassen eines Drehwinkels eines Gaspedals bzw. Bremspedals eines Fahrzeugs verwendet wird, wobei das Gaspedal bzw. Bremspedal einen Pedalabschnitt und einen Pedalarm (beide nicht gezeigt) umfasst. Der Aufbau des Gaspedals bzw. Bremspedals ist dem Fachmann gut bekannt und wird hier nicht wiederholt. Der Pedalwinkelsensor umfasst ein erstes Gehäuse7 , einen Rotor4 , eine Leiterplatte3 und ein zweites Gehäuse2 , wobei zwischen dem ersten Gehäuse7 und dem zweiten Gehäuse2 ein Aufnahmeraum zur Aufnahme des Rotors4 und der Leiterplatte3 ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuse7 , das zweite Gehäuse2 und die Leiterplatte3 am Fahrzeug befestigt sind, wobei der Rotor4 direkt oder indirekt mit dem Pedalarm verbunden ist und unter Wirkung des Gaspedals bzw. Bremspedals schwenkbar ist, wobei die Leiterplatte3 eine Magnetfelderzeugungseinheit30 und eine Signalerfassungseinheit32 zum Erfassen des Drehwinkels des Rotors4 umfasst, und wobei die Magnetfelderzeugungseinheit30 und die Signalerfassungseinheit32 jeweils durch eine als gedruckte Schaltung gebildete Spule verwirklicht sind. - Der Rotor
4 umfasst einen zylindrischen Grundkörper41 und mehrere konvexe Zähne40 , die sich von einem Außenumfang des Grundkörpers41 gleichmäßig in einer radialen Richtung erstreckend angeordnet sind, wobei Hohlräume zwischen den konvexen Zähnen40 vorgesehen sind, und wobei die einzelnen konvexen Zähne40 im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen. - In der vorliegenden Ausführungsform ist die Leiterplatte
3 in dem zwischen dem ersten Gehäuse7 und dem zweiten Gehäuse2 ausgebildeten Aufnahmeraum befestigt ist, und die Magnetfelderzeugungseinheit30 und die Signalerfassungseinheit32 sind dem Rotor4 zugewandt auf derselben Oberfläche der Leiterplatte3 angeordnet. Die Magnetfelderzeugungseinheit30 und die Signalerfassungseinheit32 sind jeweils durch Wickeln gemäß einem vorbestimmten Wicklungsschema ausgebildet, so dass die Wicklungen im Wesentlichen in Form konzentrischer Kreisringe angeordnet sind und koaxial zur Drehachse des Rotors4 sind. Die Anzahl von Wicklungen und das Wicklungsschema der Magnetfelderzeugungseinheit30 und der Signalerfassungseinheit32 werden je nach den praktischen Anforderungen und Parametern bestimmt. Die Magnetfelderzeugungseinheit30 ist koaxial außerhalb der Signalerfassungseinheit32 angeordnet, und der Innen- und Außendurchmesser der Signalerfassungseinheit32 entsprechen jeweils im Wesentlichen dem Innen- und Außendurchmesser der konvexen Zähne40 . Die Leiterplatte3 umfasst ferner einen Chip33 , wobei der Chip33 zusammen mit der Magnetfelderzeugungseinheit30 und der Signalerfassungseinheit32 auf derselben Oberfläche der Leiterplatte3 angeordnet ist. - Das erste Gehäuse
7 ist mit einer axialen Öffnung71 versehen, wobei sich ein Ende des Grundkörpers41 des Rotors4 drehbar in die axiale Öffnung71 des ersten Gehäuses7 hinein erstreckt. Das erste Gehäuse7 umfasst eine Innenfläche und eine Außenfläche, wobei die Innenfläche eine dem Aufnahmeraum zugewandte Oberfläche ist und die Außenfläche eine dem Aufnahmeraum abgewandte Oberfläche ist. - Der Pedalwinkelsensor umfasst ferner eine Drehstange
72 und eine Verbindungsstange73 , wobei ein Ende der Drehstange72 ein freies Ende720 ist und das andere Ende ein Verbindungsende ist, wobei zwei Enden der Verbindungsstange73 mit dem Verbindungsende der Drehstange72 bzw. dem Ende des Grundkörpers41 des Rotors4 durch Presspassung verbunden sind, und wobei die Drehstange72 , die Verbindungsstange73 und der Grundkörper41 des Rotors4 im Wesentlichen eine Z-Form bilden. Vorzugsweise ist die Drehstange72 parallel zur Achse des Grundkörpers41 des Rotors4 , und die Erstreckungsrichtung der Verbindungsstange73 ist senkrecht zur Achse der Drehstange72 und zur Achse des Grundkörpers41 des Rotors4 . Die Drehstange72 ist mit dem Pedalarm fest verbunden und ist durch den Pedalarm schwenkbar, wobei die Achse des Grundkörpers41 des Rotors4 als die Drehachse dient, so dass der Rotor4 durch die Drehstange72 zur Erzeugung des Drehwinkels geschwenkt werden kann. - In der vorliegenden Ausführungsform sind die Drehstange
72 und die Verbindungsstange73 aus der Außenfläche des ersten Gehäuses7 hervorstehend angeordnet. Es ist zu verstehen, dass in anderen Ausführungsformen die Verbindungsstange73 im Aufnahmeraum des ersten Gehäuses7 angeordnet sein kann und das erste Gehäuse7 entsprechend der Bewegungstrajektorie der Drehstange72 mit einer schmalen Nut (nicht zeigt) versehen ist, durch die die Drehstange72 mit dem Pedalarm fest verbunden ist. - Das erste Gehäuse
7 ist mit einem aus seiner Oberfläche hervorstehenden Anschlagabschnitt74 versehen, der an einer zulässigen Grenzposition des Bewegungspfads der Drehstange72 hervorsteht und zur Begrenzung der anfänglichen und/oder endlichen Betriebsposition der Drehstange72 , also zur Begrenzung des Drehwinkels der Drehstange72 , ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Anschlagabschnitt74 ein an den beiden Seiten des ersten Gehäuses7 angeordneter hervorstehender Zaun. Der Anschlagabschnitt74 kann auch ein aus der Oberfläche des ersten Gehäuses7 hervorstehender Vorsprung in Form eines Zahns, Hakens oder einer Säule und dergleichen sein, aber auch eine beliebige geeignete Anschlagstruktur sein, die die oben genannten Funktionen bereitstellen kann. - Wenn das Gas- oder Bremspedal des Fahrzeugs aktiviert wird, wird der Pedalarm gedreht, durch den die Drehstange
72 geschwenkt wird und wiederum der Rotor4 gedreht wird. Die konvexen Zähne40 des drehenden Rotors4 schneiden das durch die Magnetfelderzeugungseinheit30 erzeugte Magnetfeld. Die Signalerfassungseinheit32 und ein Chip33 auf der Leiterplatte3 messen das Winkelsignal durch Erfassen des Drehwinkels der konvexen Zähne40 des Rotors4 anhand des Prinzips der elektromagnetischen Induktion. Die Leiterplatte3 kann auch andere herkömmliche Mittel einsetzen, wie z. B. resistive Dehnungserfassung, induktive Erfassung, kapazitive Erfassung, piezoelektrische Erfassung, photoelektrische Erfassung oder Hall-Erfassung, um das Winkelsignal des Rotors4 zu erfassen. - Die Magnetfelderzeugungseinheit und die Signalerfassungseinheit auf einer Leiterplatte eines Sensors des vorliegenden Gebrauchsmusters sind beide in der Form einer Spule verwirklicht, die durch eine gedruckte Schaltung gebildet ist, wobei ein Hall-Sensorelement und ein elektromagnetisches Sensorelement des Standes der Technik entfallen, wodurch die Anzahl der Elemente des Pedalwinkelsensors des vorliegenden Gebrauchsmusters reduziert wird, so dass die Kosten gesenkt werden, die Produktstruktur vereinfacht wird und die Produktionseffizienz erhöht wird.
- Obwohl das vorliegende Gebrauchsmuster hierin unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben wurde, ist das vorliegende Gebrauchsmuster nicht auf die gezeigten Details beschränkt.
- Vielmehr sind verschiedene Modifikationen an diesen Details im Rahmen des vorliegenden Gebrauchsmusters möglich.
Claims (11)
- Pedalwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels eines Gaspedals bzw. eines Bremspedals eines Fahrzeugs, wobei das Gaspedal bzw. das Bremspedal einen Pedalabschnitt und einen Pedalarm umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwinkelsensor ein erstes Gehäuse (7), einen Rotor (4), eine Leiterplatte (3) und ein zweites Gehäuse (2) umfasst, wobei zwischen dem ersten Gehäuse (7) und dem zweiten Gehäuse (2) ein Aufnahmeraum zur Aufnahme des Rotors (4) und der Leiterplatte (3) ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuse (7), das zweite Gehäuse (2) und die Leiterplatte (3) am Fahrzeug befestigt sind, wobei der Rotor (4) direkt oder indirekt mit dem Pedalarm verbunden ist und durch den Pedalarm schwenkbar ist, wobei die Leiterplatte (3) eine Magnetfelderzeugungseinheit (30) und eine Signalerfassungseinheit (32) zum Erfassen des Drehwinkels des Rotors (4) umfasst, und wobei die Magnetfelderzeugungseinheit (30) und die Signalerfassungseinheit (32) jeweils durch eine als gedruckte Schaltung gebildete Spule verwirklicht sind.
- Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) einen zylindrischen Grundkörper (41) und mehrere konvexe Zähne (40), die sich von einem Außenumfang des Grundkörpers (41) gleichmäßig in einer radialen Richtung erstreckend angeordnet sind, umfasst, wobei Hohlräume zwischen den konvexen Zähnen (40) vorgesehen sind, und wobei die einzelnen konvexen Zähne (40) im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (3) in dem zwischen dem ersten Gehäuse (7) und dem zweiten Gehäuse (2) ausgebildeten Aufnahmeraum befestigt ist, und die Magnetfelderzeugungseinheit (30) und die Signalerfassungseinheit (32) dem Rotor (4) zugewandt auf derselben Oberfläche der Leiterplatte (3) angeordnet sind. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinheit (30) und die Signalerfassungseinheit (32) jeweils durch Wickeln gemäß einem vorbestimmten Wicklungsschema ausgebildet sind, so dass die Wicklungen im Wesentlichen in Form konzentrischer Kreisringe angeordnet sind und koaxial zur Drehachse des Rotors (4) sind. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugungseinheit (30) koaxial außerhalb der Signalerfassungseinheit (32) angeordnet ist, und der Innen- und Außendurchmesser der Signalerfassungseinheit (32) jeweils im Wesentlichen dem Innen- und Außendurchmesser der konvexen Zähne (40) entsprechen. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (7) mit einer axialen Öffnung (71) versehen ist, wobei sich ein Ende des Grundkörpers (41) des Rotors (4) drehbar in die axiale Öffnung (71) des ersten Gehäuses (7) hinein erstreckt. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwinkelsensor ferner eine Drehstange (72) und eine Verbindungsstange (73) umfasst, wobei ein Ende der Drehstange (72) ein freies Ende (720) ist und das andere Ende ein Verbindungsende ist, wobei zwei Enden der Verbindungsstange (73) mit dem Verbindungsende der Drehstange (72) bzw. dem Ende des Grundkörpers (41) des Rotors (4) durch Presspassung verbunden sind, und wobei die Drehstange (72), die Verbindungsstange (73) und der Grundkörper (41) des Rotors (4) im Wesentlichen eine Z-Form bilden. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstange (72) parallel zur Achse des Grundkörpers (41) des Rotors (4) ist, und die Erstreckungsrichtung der Verbindungsstange (73) senkrecht zur Achse der Drehstange (72) und zur Achse des Grundkörpers (41) des Rotors (4) ist. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (720) der Drehstange (72) mit dem Pedalarm fest verbunden ist und durch den Pedalarm schwenkbar ist, wobei die Achse des Grundkörpers (41) des Rotors (4) als die Drehachse dient. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (7) eine Innenfläche und eine Außenfläche umfasst, wobei die Innenfläche eine dem Aufnahmeraum zugewandte Oberfläche ist und die Außenfläche eine dem Aufnahmeraum abgewandte Oberfläche ist, wobei die Drehstange (72) und die Verbindungsstange (73) aus der Außenfläche des ersten Gehäuses (7) hervorstehend angeordnet sind; oder wobei die Verbindungsstange (73) im Aufnahmeraum des ersten Gehäuses (7) angeordnet ist und das erste Gehäuse (7) entsprechend einer Bewegungstrajektorie der Drehstange (72) mit einer schmalen Nut versehen ist, durch die die Drehstange (72) mit dem Pedalarm fest verbunden ist. - Pedalwinkelsensor nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (7) mit einem aus seiner Außenfläche oder Innenfläche hervorstehenden Anschlagabschnitt (74) versehen ist, der an einer zulässigen Grenzposition eines Bewegungspfads der Drehstange (72) hervorsteht und zur Begrenzung der anfänglichen und/oder endlichen Betriebsposition der Drehstange (72) ausgebildet ist, wobei der Anschlagabschnitt (74) ein aus der Oberfläche des ersten Gehäuses (7) hervorstehender Vorsprung in Form eines Zauns, Zahns, Hakens oder einer Säule ist.
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