IT202000022318A1 - Unita’ mozzo ruota ad elevato drenaggio - Google Patents

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Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: UNITA? MOZZO RUOTA AD ELEVATO DRENAGGIO
DESCRIZIONE
Settore Tecnico dell?Invenzione
La presente invenzione ? relativa ad una unit? mozzo ruota di veicoli ad elevato drenaggio. In particolare, l?unit? mozzo ruota realizza l?elevato drenaggio in corrispondenza di un complesso di tenuta che equipaggia cuscinetti di rotolamento dell?unit? mozzo ruota.
Tecnica Nota
I complessi di tenuta destinati ad equipaggiare i cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota dalla parte della flangia che supporta la ruota, cosiddetta ?esterna? o ?outboard?, come ad esempio quelli descritti in US8303190 ed in US2012/0177315, sono formati da cosiddette guarnizioni ?a cassetta? includenti un primo ed un secondo schermo anulare, generalmente conformati ad L in sezione radiale, montati uno di fronte all?altro in modo da delimitare tra gli schermi una camera anulare entro la quale sono disposti una serie di labbri di tenuta portati da una guarnizione anulare fissato solidale ad uno degli schermi, generalmente lo schermo destinato in uso a rimanere stazionario. L?accesso a questa camera da parte dei contaminanti esterni (acqua, fango, polvere) ? limitato da una particolare conformazione delle porzioni a flangia di uno o di entrambi gli schermi, che cooperano anche, in modo molto ravvicinato, con porzioni radialmente esterne dell?anello esterno o interno del cuscinetto e/o di elementi del mozzo ruota ad essi solidali, formando tenute a labirinto.
Sono stati realizzati complessi di tenuta perfezionati mediante i quali sono stati ridotti gli attriti dovuti alle elevate interferenze dei labbri striscianti. Tali complessi di tenuta, un esempio dei quali ? mostrato in figura 1, sono provvisti di opportune tenute a labirinto che garantiscono la tenuta verso i contaminanti senza necessitare delle elevate interferenze dei labbri striscianti.
Tuttavia, questa soluzione nota presenta problemi legati al drenaggio di fango e contaminanti. In condizioni operative, le tenute a labirinto sono comunque soggette al flusso di fango, proveniente normalmente dall'alto e dai lati. Il complesso di tenuta ? progettato per impedire che il fango entri nella prima camera del labirinto. Tuttavia, essendo tale sistema di tenuta assial-simmetrico, il drenaggio del lato inferiore pu? essere insufficiente per consentire al fango di uscire dalla camera. Di conseguenza, il fango viene intrappolato, causando il funzionamento del complesso di tenuta in condizioni inadeguate.
Una soluzione a tale problema ? quella di utilizzare ?gap? maggiori nelle tenute a labirinto, ad esempio progettando uno degli elementi che realizza la tenuta a labirinto con un piego a raggio di curvatura maggiore e con una pendenza. In questo modo il drenaggio sul lato basso del gruppo mozzo ruota ? migliorato ma in questo modo si riduce il volume della camera di contenimento del labirinto lungo i 360 gradi e, di conseguenza, il complesso di tenuta si riempie pi? facilmente di fango.
Pertanto vi ? l?esigenza di definire un?unit? mozzo ruota che possa impiegare un complesso di tenuta a basso attrito, come quello sopra descritto, e che sia provvista di caratteristiche che consentano un elevato drenaggio del fango e in generale dei contaminanti senza penalizzare la capacit? di contenimento del complesso di tenuta medesimo.
Sintesi dell?Invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un?unit? mozzo ruota che sia privo degli inconvenienti descritti e che possa essere provvisto di un complesso di tenuta a basso attrito come quello di sopra menzionato o di sue varianti che siano comunque accomunate dal fatto di operare con piccole interferenze dei labbri striscianti e con tenute a labirinto e possano, quindi, essere ugualmente definite a basso attrito.
In base all?invenzione viene dunque fornito un?unit? mozzo ruota avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.
Secondo l?invenzione, un complesso di tenuta a labirinto tra l?anello esterno della unit? mozzo ruota, in uso stazionario, e la porzione a flangia dello schermo solidale all?anello interno, in uso rotante, dell?unit? mozzo ruota, ovvero, secondo una variante del tutto similare e duale, un complesso di tenuta a labirinto tra l?estremit? flangiata dell?anello interno e uno schermo solidale all?anello esterno, ? provvisto di una interruzione della schermatura sul lato inferiore dell?unit? mozzo ruota in modo che il drenaggio per gravit? del fango sia facilitato. In particolare, la tenuta a labirinto non presenta una simmetria circonferenziale ma comprende una porzione superiore e una porzione inferiore rispetto ad un asse di simmetria dell?unit? mozzo ruota ed ? provvista di una interruzione angolare della schermatura sulla sua porzione inferiore corrispondente al lato inferiore dell?unit? mozzo ruota in modo da aumentarne la sezione di efflusso dalla tenuta a labirinto medesima agevolando il drenaggio per gravit? di contaminati presenti all?interno del complesso di tenuta.
Breve Descrizione dei Disegni
L?invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano due suoi esempi non limitativi di attuazione, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente ed in sezione radiale un complesso di tenuta secondo la tecnica nota, applicato ad una unit? mozzo ruota di tipo per altro noto e pertanto illustrata solo in parte per semplicit?;
- la figura 2 illustra schematicamente in sezione radiale una prima forma di realizzazione dell?invenzione applicata all?unit? mozzo ruota di figura 1; e
- la figura 3 illustra schematicamente in vista frontale tre possibili soluzioni della forma di realizzazione di figura 2.
Descrizione Dettagliata
Con riferimento alla figura 1, ? indicato con 1 un complesso di tenuta a basso attrito, in particolare concepito per essere montato su una unit? mozzo ruota 2 di un veicolo, della quale il complesso di tenuta 1 viene in uso a fare parte integrante. La descrizione di questa soluzione, come si ? detto, nota ? propedeutica per meglio comprendere le forme di realizzazione dell?invenzione.
L?unit? mozzo ruota 2, per altro di tipo noto, comprende un anello esterno 3, in uso stazionario, un anello interno 4, in uso rotante intorno ad un asse A, che ? anche l?asse di simmetria di entrambi gli anelli 3 e 4, ed almeno una corona di corpi volventi 6 interposti tra l?anello esterno 3 e l?anello interno 4, i quali sono tra loro coassiali; l?anello 4 ha una estremit? 5 flangiata opposta all?anello esterno 3 e destinata a portare una ruota di veicolo.
Il complesso di tenuta 1 ? inseribile in uno spazio anulare 7 delimitato tra l?anello interno rotante 4 e l?anello esterno stazionario 3 del mozzo ruota 2 e, pi? in generale, tra l?elemento rotante 4 e l?elemento stazionario 3, tra loro coassiali, di un generico cuscinetto di rotolamento di qualsiasi tipo noto facente parte di, o integrato con, l?unit? mozzo ruota 2.
Il complesso di tenuta 1 ? interposto tra gli anelli 3 e 4, inserito nello spazio anulare 7, a protezione dei corpi volventi 6 disposti tra l?elemento stazionario 3 e l?elemento rotante 4, e comprende: un primo schermo anulare 10 ricavato per tranciatura e stampaggio da una lamiera in acciaio inox, un secondo schermo anulare 11 pure ricavato per tranciatura e stampaggio da una lamiera in acciaio inox, disposto affacciato allo schermo 10, ed una guarnizione anulare 9 realizzata in uno o pi? materiali elastomerici, portata solidale dallo schermo 11 e munita di una pluralit? di labbri di tenuta 12,13,14 che cooperano, come si vedr?, con lo schermo 10 per sigillare a tenuta di fluido lo spazio anulare 7 verso i corpi volventi 6.
Lo schermo 10 ? provvisto di una prima porzione a manicotto o, pi? in generale, cilindrica, 15 in uso solidale all?elemento rotante 4 e di una prima porzione a flangia 16, che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto 15 dalla parte opposta all?asse A, quindi radialmente verso l?esterno, a partire da una estremit? 17 della porzione a manicotto 15 rivolta verso l?estremit? flangiata 5.
Lo schermo 11 ? provvisto di una seconda porzione a manicotto o, pi? in generale, cilindrica, 18 in uso solidale all?elemento stazionario 3 e di una seconda porzione a flangia 19 portata a sbalzo dalla porzione a manicotto 18 radialmente da banda opposta alla porzione a flangia 16 e di fronte ad essa; la porzione a flangia 19 si estende pertanto radialmente verso l?interno, verso l?asse A e verso la porzione a manicotto 15, a partire da una estremit? assiale 20 della porzione a manicotto 18, rivolta nell?esempio non limitativo illustrato, verso lo schermo 10 e l?estremit? flangiata 5.
I labbri 12 e 13 della guarnizione anulare 9 si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia 19 verso la porzione a flangia 16, obliquamente alla porzione a flangia 19, in modo da allontanarsi dall?asse A; inoltre, la porzione a flangia 16 termina da banda opposta alla porzione a manicotto 15, con un suo tratto anulare periferico radialmente esterno 21, che in uso si estende radialmente ed assialmente di sbalzo fuori dallo spazio anulare 7 per definire con l?elemento stazionario 3 una prima tenuta a labirinto 22.
Nella fattispecie, la porzione a flangia 16 si estende in direzione radiale fuori dallo spazio anulare 7, radialmente a sbalzo rispetto ad una superficie laterale radialmente esterna 23 dell?anello 3.
Il suo tratto anulare terminale 21 ? definito/costituito da un bordo ripiegato ad angolo retto della porzione a flangia 16 definente in sezione radiale, con il resto della porzione a flangia 16, una L rivolta verso l?asse A.
Questo bordo ripiegato ad angolo retto 21 delimita in uso, in sezione radiale, insieme alla porzione a flangia 16 ed all?elemento stazionario 3, un canale 24 conformato ad L avente, secondo l?aspetto principale dell?invenzione, ampiezza sostanzialmente costante, ma non necessariamente uguale, in estensione radiale ed assiale.
Il canale 24 comprende un primo ramo 25 che forma la tenuta a labirinto 22 e che ? delimitato tra il tratto anulare o bordo ripiegato ad angolo retto 21 della porzione a flangia 16 ed un primo tratto cilindrico 26 della superficie laterale 23 dell?anello esterno 3, ed un secondo ramo 27 disposto ad angolo retto rispetto al ramo 25, delimitato tra la porzione a flangia 16 ed una superficie frontale piana 28 dell?elemento stazionario o anello esterno 3 rivolta verso l?elemento rotante o anello interno 4.
Il canale ad L 24 sbocca in un recesso anulare 29 avente la propria concavit? rivolta verso il bordo ripiegato 21 e che ? delimitato tra lo schermo 11 ed il labbro 12; il labbro 12 ? il primo labbro radialmente pi? esterno, cio? pi? distante dall?asse A, della guarnizione anulare 9 e si estende obliquamente rispetto alla porzione a flangia 16, in modo da allontanarsi dalla porzione a manicotto 15 per andare a cooperare con la porzione a flangia 16, con cui definisce pertanto una seconda tenuta a labirinto 30.
La porzione a flangia 16 pu? presentare un piego 31 intermedio ad angolo retto definente in sezione radiale una L rivolta da banda opposta alla L definita dal bordo 21 ripiegato preferibilmente ad angolo retto; il piego 31 si trova disposto in corrispondenza dello sbocco nel recesso anulare 29 del canale 24 ad L ad ampiezza costante e si estende assialmente a sbalzo sopra la concavit? del recesso anulare 29, in modo da formare un gocciolatoio atto in uso a guidare eventuali contaminanti esterni che superano la prima tenuta a labirinto 22 entro il recesso anulare 29 medesimo.
La porzione a flangia 16 termina dalla parte della porzione a manicotto 15 con un secondo tratto anulare 32 che ? disposto obliquamente rispetto alla porzione a manicotto 15 e che si estende assialmente dalla parte del primo tratto anulare o bordo 21 ripiegato ad angolo retto, in modo da delimitare da banda opposta alla porzione a manicotto 15 una cavit? 33 di forma tronco-conica riempita in uso di una sostanza 34 idrorepellente.
Un terzo tratto anulare 35 della porzione a flangia 16 ? disposto tra il secondo tratto anulare 32 ed il piego intermedio 31 preferibilmente ad angolo retto ed ? realizzato come un tratto anulare piano atto in uso ad andare in battuta contro uno spallamento assiale 36 dell?elemento rotante 4 (nell?esempio illustrato definito da parte della estremit? flangiata 5) ed ? atto a fare a sua volta da spallamento di montaggio per piantare lo schermo 10 su una superficie laterale cilindrica radialmente esterna 37 dell?elemento rotante definito dall?anello interno 4.
In pratica, la porzione a flangia 16 ? conformata in modo da allontanarsi dalla porzione a manicotto 15 in direzione sia assiale (opzionale come per lo specifico esempio illustrativo) che radiale con il tratto anulare 32, prosegue poi perpendicolarmente alla porzione a manicotto 15, allontanandosi dalla medesima solo in direzione radiale, con il tratto anulare 35, si riavvicina alla porzione a manicotto 15 mediante il piego 31, si allontana poi solo in direzione radiale dalla porzione a manicotto 15, estendendosi parallelamente al tratto anulare 35 e termina con il bordo ripiegato ad angolo retto 21, che si estende parallelamente alla porzione a manicotto 15 ed in posizione affacciata alla porzione a manicotto 15.
Il labbro 13 ? il secondo labbro, procedendo in direzione radiale, della guarnizione anulare 9 e, secondo l?invenzione, coopera a strisciamento, a tenuta di fluido con il tratto anulare 32, il quale definisce verso il labbro 13 e lo schermo 11 una superficie conica di tenuta 38 avente conicit? rivolta verso lo schermo 11, cio? che converge verso l?asse A dalla parte dello schermo 11.
In figura 1 il labbro 13 ? illustrato fuori scala per una migliore comprensione e parzialmente a tratteggio, in configurazione indeformata.
Il complesso di tenuta 1 comprende inoltre una scanalatura anulare 39 che ? portata dall?elemento stazionario 3. La scanalatura anulare 39 ? ricavata sulla superficie laterale 23, generalmente di forma cilindrica, dell?elemento stazionario o anello esterno 3, in posizione adiacente al bordo 21 ripiegato ad angolo ed ? delimitata, in direzione assiale, da un tratto curvo 40 lungo il quale la scanalatura 39 si approfondisce in direzione rivolta verso l?elemento rotante 4 e l?asse A, ed, immediatamente in sequenza, da un tratto rettilineo 41 definente un piano inclinato lungo il quale la profondit? della scanalatura 39 decresce fino a zero.
La scanalatura anulare 39 ? conformata in modo che il tratto curvo 40 presenta la sua concavit? rivolta dalla parte di arrivo in uso dei possibili contaminanti esterni, illustrata schematicamente con una freccia K; la concavit? del tratto curvo 40 ? preferibilmente rivolta da banda opposta all?elemento rotante 4, come illustrato a linea continua in figura 1. La scanalatura 39 pu? per? anche avere forma differente, in particolare se la direzione attesa di arrivo dei contaminanti ? diversa, come ? illustrato a tratteggio in figura 1.
Il terzo labbro 14 della guarnizione anulare 9 ? un labbro cosiddetto paragrasso, che si estende obliquamente verso la porzione a manicotto 15. Il labbro 14 coopera preferibilmente senza strisciare con la porzione a manicotto 15 per formare una tenuta 43. Il labbro paragrasso 14 pu? per? anche essere realizzato strisciante sulla porzione a manicotto 15.
Le porzioni a manicotto 15 e 18 sono delimitate da rispettive superfici cilindriche di accoppiamento 44 e 45, rispettivamente, che sono piantate in uso sull?elemento rotante 4 e sull?elemento stazionario 3. La porzione a manicotto 18 ? rivestita in materiale elastomerico. Sulla superficie 44, in corrispondenza del secondo tratto anulare 32 della porzione a flangia 16, viene applicato un quantitativo adeguato di sostanza idrorepellente per aumentare l?azione di tenuta.
Con riferimento alla figura 2, ? indicato con 302 una unit? mozzo ruota che ? equipaggiata con un complesso di tenuta 301 simile al complesso di tenuta 1 precedentemente descritto e comunque con le stesse caratteristiche del complesso di tenuta di figura 1: tenute a labirinto e basso attrito dei labbri contattanti verso le corrispondenti superfici di tenuta. Per comodit?, anche la figura 2 comprende due dettagli, uno relativo alla porzione superiore (UPPER) dell?unit? mozzo ruota e l?altro relativo alla porzione inferiore (LOWER) dell?unit? medesima.
L?unit? mozzo ruota 302, sempre di tipo noto, comprende un anello esterno 303, in uso stazionario, un anello interno 304, in uso rotante intorno ad un asse A, che ? anche l?asse di simmetria di entrambi gli anelli 303 e 304, ed almeno una corona di corpi volventi 6 interposti tra l?anello esterno 303 e l?anello interno 304, i quali sono tra loro coassiali; l?anello 304 ha una estremit? 305 flangiata opposta all?anello esterno 303 e destinata a portare una ruota di veicolo.
Il complesso di tenuta 301 comprende uno schermo 311 del tutto simile allo schermo 11 del complesso di tenuta 1, se non per il fatto di essere montato stabilmente su una superficie laterale esterna 323 dell?elemento stazionario 303. Lo schermo 311 porta una guarnizione anulare 309 provvista di uno o pi? labbri contattanti che effettuano la tenuta cooperando con una superficie anulare radialmente interna 336 dell?estremit? flangiata 305 dell?anello interno 304.
L?anello esterno 303 ? spianato del tutto lungo la superficie laterale 323, senza possedere la porzione anulare sagomata, ovvero il recesso 39 della configurazione di Figura 1.
Al posto del materiale eliminato si appone in modo stabile lo schermo 311 di tenuta, il quale ? provvisto di un labbro anulare 310 paraspruzzi aggettante verso l?estremit? flangiata 305 dell?anello interno 304. Il labbro anulare 310 ha la funzione di generare una tenuta a labirinto 322. Infatti, il labbro anulare 310 ? provvisto di una porzione a manicotto 315, che ? stabilmente fissata allo schermo di tenuta 311, e di una porzione a flangia 316, obliqua e aggettante verso l?estremit? flangiata 305 dell?anello interno 304. La porzione a flangia 316 coopera con una superficie anulare 337 dell?estremit? flangiata 305 per definire la tenuta a labirinto 322.
Secondo l?invenzione, con riferimento alla porzione inferiore (LOWER) dell?unit? mozzo ruota, l?interruzione della schermatura sul lato inferiore dell?unit? mozzo ruota, ? realizzata ritagliando per una predeterminata ampiezza angolare la porzione a flangia 316 del labbro anulare 310. In pratica, il labbro anulare 310 nella porzione inferiore dell?unit? mozzo ruota comprender? la sola porzione a manicotto 315. In questo modo l?ampiezza della tenuta a labirinto 322?, nella parte inferiore dell?unit? mozzo ruota, risulter? maggiore dell?ampiezza della tenuta a labirinto 322, nella parte superiore dell?unit? mozzo ruota, facilitando il drenaggio per gravit? di acqua, fango e contaminati in genere.
Con riferimento alla figura 3, il ritaglio della porzione a flangia 316 del labbro anulare 310 pu? assumere differenti ampiezze angolari a seconda delle specifiche condizioni operative dell?unit? mozzo ruota 302. Preferibilmente, anche per questa forma di realizzazione, nelle condizioni operative in cui si prevede un basso accumulo di contaminati e quindi ? richiesta una minore capacit? di drenaggio, l?ampiezza angolare potr? essere dell?ordine dei 45? (Figura 3a). Ove invece siano previste, condizioni operative pi? severe, tale ampiezza angolare potr? essere dell?ordine dei 120? (Figura 3b) o addirittura raggiungere i 180? (figura 3c) interessando quindi l?intera porzione inferiore dell?unit? mozzo ruota.
Tutte le forme di realizzazione della presente invenzione finora descritte risultano accomunate dall?idea di soluzione di generare un?apertura maggiore della tenuta a labirinto in una zona, tipicamente la parte inferiore dell?unit? mozzo ruota, meno esposta all'afflusso di fango.
Cos? operando, si consente un migliore drenaggio in un'area poco esposta all?ingresso dei contaminanti ma invece utile per consentire, per semplice gravit?, l'uscita del fango. Il design complessivo bilancia il vantaggio della protezione dall?ingresso dei contaminanti sulla parte superiore e sui lati dell?unit? mozzo ruota, migliorando al contempo le prestazioni di drenaggio sul lato inferiore del cuscinetto. Ci? massimizza le prestazioni dell?unit? mozzo ruota provvista di complessi di tenuta a labirinto e a basso attrito in tutte le condizioni operative.
Si intende che l?invenzione non ? limitata alle forme di realizzazione qui descritte e illustrate, che sono da considerarsi come esempi di attuazione del complesso di tenuta a basso attrito, che sono invece suscettibili di ulteriori modifiche relative a forme e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di montaggio.

Claims (6)

RIVENDICAZIONI
1. Unit? mozzo ruota (302) comprendente un anello radialmente esterno (303), in uso stazionario, un anello radialmente interno (304), in uso rotante, avente una estremit? flangiata (305) opposta all?anello esterno (303), almeno una corona di corpi volventi (6), interposti tra l?anello radialmente esterno e l?anello radialmente interno, e un complesso di tenuta (301), interposto tra l?anello radialmente esterno (303) e l?anello radialmente interno (304), che definisce cooperando con l?anello radialmente esterno (303) o con l?anello radialmente interno (304) una schermatura di almeno una tenuta a labirinto (322, 322?),
l?unit? mozzo ruota (302) essendo caratterizzata dal fatto che il complesso di tenuta (301) comprende un labbro anulare (310) con funzione di paraspruzzi provvisto di una porzione a flangia (316), obliqua e aggettante verso l?estremit? flangiata (305) dell?anello radialmente interno (304), e che, in combinazione la tenuta a labirinto (322, 322?) non presenta una simmetria circonferenziale, ma comprende una porzione superiore (322) e una porzione inferiore (322?) rispetto ad un asse di simmetria (A) dell?unit? mozzo ruota ed ? provvista di una interruzione angolare della schermatura realizzata sulla sua porzione inferiore (322?) corrispondente al lato inferiore dell?unit? mozzo ruota (302) in modo da aumentarne una sezione di efflusso dalla tenuta a labirinto medesima che agevola il drenaggio per gravit? di contaminati presenti all?interno del complesso di tenuta (301); la porzione superiore (322) della tenuta a labirinto essendo definita dalla porzione a flangia (316) e da una superficie anulare (337) dell?estremit? flangiata (305).
2. Unit? mozzo ruota (302) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il complesso di tenuta (301) comprende uno schermo (311), il quale ?, in uso, stazionario e montato stabilmente su una superficie laterale esterna (323) dell?anello radialmente esterno (303), ed ? provvisto del detto labbro anulare (310).
3. Unit? mozzo ruota (302) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che lo schermo (311) ? provvisto di una guarnizione anulare (309) presentante uno o pi? labbri contattanti che effettuano una tenuta cooperando con una superficie anulare radialmente interna (336) della estremit? flangiata (305) dell?anello radialmente interno (304).
4. Unit? mozzo ruota (302) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che il labbro anulare (310) ? provvisto di una porzione a manicotto (315), che ? stabilmente fissata allo schermo (311).
5. Unit? mozzo ruota (302) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che l?interruzione angolare della schermatura sulla porzione inferiore (322?) della tenuta a labirinto ? definita ritagliando per una predeterminata ampiezza angolare la porzione a flangia (316) del labbro anulare (310), che per tale predeterminata ampiezza angolare risulta costituito dalla sola porzione a manicotto (315).
6. Unit? mozzo ruota (302) secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che l?ampiezza angolare del ritaglio della porzione a flangia (316) del labbro anulare (310) ? dell?ordine dei 45? o dei 120? o dei 180?.
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