JP2020010715A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[先行技術文献]
[非特許文献]
[非特許文献1] 近藤直ら、「畦畔除草ロボットの開発」、[on line][2016年8月12日検索]、インターネット<URL:http://www.aptech.kais.kyoto-u.ac.jp/activity/date/grass_cutter_robot.pdf>
[非特許文献2] 地方独立行政法人北海道立総合研究機構、試験研究成果一覧、「成績概要書(2006年1月作成)」[on line][2016年10月20日検索]、インターネット<URL:https://www.hro.or.jp/list/agricultural/center/kenkyuseika/gaiyosho/h18gaiyo/f5/2006508.pdf>
図1は、農作業支援システム100のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、農作業支援システム100は、1以上の農作業ロボット110と、管理サーバ120とを備える。農作業支援システム100は、1以上のユーザ端末130をさらに備えてもよい。農作業ロボット110は、農業機械の一例であってよい。
農作業支援システム100の各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ハードウエア及びソフトウエアにより実現されてもよい。管理サーバ120及びユーザ端末130の少なくとも一方は、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。
図2から図8を用いて、農作業ロボット110の一実施形態について説明する。農作業ロボット110の一実施形態の理解を助けることを目的として、まずは、図2及び図3を用いて、農作業ロボット110のより具体的な実施形態を例として、農作業ロボット110の概要を説明する。その後、図4から図8を用いて、農作業ロボット110の一般的な実施形態の一例について説明する。
図2は、苗投下ロボット112の一例を概略的に示す。本実施形態において、苗投下ロボット112は、ベースユニット210と、制御ユニット220と、電源ユニット230と、移動ユニット240と、撮像ユニット260と、農作業ユニット270とを備える。苗投下ロボット112は、農業機械の一例であってよい。制御ユニット220は、制御装置の一例であってよい。移動ユニット240及び農作業ユニット270は、農作業用のアタッチメントの一例であってよい。電源ユニット230及び撮像ユニット260の少なくとも一方は、農作業用のアタッチメントの一例であってもよい。
図3は、害虫駆除ロボット114の一例を概略的に示す。本実施形態において、害虫駆除ロボット114は、ベースユニット210と、移動ユニット340と、制振ユニット350と、撮像ユニット360と、農作業ユニット370とを備える。害虫駆除ロボット114は、農業機械の一例であってよい。移動ユニット340及び農作業ユニット370は、農作業用のアタッチメントの一例であってよい。制振ユニット350及び撮像ユニット360の少なくとも一方は、農作業用のアタッチメントの一例であってもよい。本実施形態において、ベースユニット210は、苗投下ロボット112のベースユニット210と同様の構成を有してよく、説明は省略する。
上述のとおり、図4から図8を用いて、農作業ロボット110の一般的な実施形態の一例について説明する。図4は、農作業ロボット110のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、農作業ロボット110は、ベースユニット410と、制御ユニット420と、電源ユニット430と、移動ユニット442と、移動ユニット444と、制振ユニット450と、撮像ユニット462と、センサユニット464と、農作業ユニット470と、バランス調整ユニット480とを備える。
図9は、管理サーバ120を利用した農産物の生産方法の一例を概略的に示す。本実施形態に係る農産物の生産方法によれば、まず、圃場の土壌に肥料を散布すること(施肥と称される場合がある)により、土壌を改質する。圃場又は圃場の土壌は、1又は複数の農産物を生産する培地の一例であってよい。肥料は、土壌を改質する改質材料の一例であってよい。施肥後の土壌は、改質土壌の一例であってよい。
本実施形態において、管理サーバ120は、圃場を複数の区画に分割して管理する。本実施形態において、圃場の内部又は圃場の周囲には、据付式の土壌センサ902及び据付式の大気センサ904が配置される。土壌センサ902及び大気センサ904は、複数個所に配置されてよい。土壌センサ902及び大気センサ904の少なくとも一方は、照度計を内蔵していてもよい。
本実施形態において、管理サーバ120は、1以上の農作業ロボット110を制御して、圃場及び農産物の少なくとも一方を管理する。管理サーバ120は、圃場に配された他の機械と、1以上の農作業ロボット110とを連動させて、圃場及び農産物の少なくとも一方を管理してもよい。圃場に配された他の機械としては、空調機器、有人のトラクタに搭載された機器などを例示することができる。
本実施形態において、散布計画作成部1038は、(i)環境情報管理部1032が取得した成分分析情報、及び、(ii)生産計画管理部1036が取得した生産計画情報、又は、生育情報管理部1034が取得した生育情報に基づいて、各区画の土壌に与える肥料の組成及び量を決定する。例えば、まず、散布計画作成部1038は、生産計画管理部1036が取得した生産計画情報に基づいて、各区画において現在生産されている農産物又は各区画において生産が予定されている農産物の種類に関する情報を取得する。
[項目1−1]
農業機械であって、
農作業用のアタッチメントを着脱可能に保持する保持部と、
上記アタッチメントを駆動するための電力を上記アタッチメントに供給する電力供給部と、
上記アタッチメントと通信する通信部と、
上記アタッチメントの種類に応じて、通信部を介して上記アタッチメントの動作を制御する制御部と、
を備える、農業機械。
[項目1−2]
上記アタッチメントは、上記電力供給部から供給された電力を利用して、上記アタッチメントを駆動するための動力を発生させる動力源を有する、
項目1−1に記載の農業機械。
[項目1−3]
上記保持部は、上記アタッチメントに対して、上記アタッチメントを駆動するための動力を機械的に伝達する動力伝達機構(チェーン機構、ベルト機構、ギヤ機構)を有しない、
項目1−2に記載の農業機械。
[項目1−4]
上記農業機械の周囲の環境に関する環境情報を取得する環境情報取得部をさらに備える、
項目1−1から項目1−3までの何れか一項に記載の農業機械。
[項目1−5]
上記環境情報取得部は、上記農業機械の周囲を撮像する撮像部を有する、
項目1−4に記載の農業機械。
[項目1−6]
上記環境情報取得部は、上記農業機械の周囲の土壌の状態に関する情報を取得する土壌センサを有する、
項目1−4又は項目1−5に記載の農業機械。
[項目1−7]
実行すべき作業に関する作業情報を取得する作業情報取得部をさらに備え、
上記制御部は、
上記環境情報取得部が取得した上記環境情報、及び、上記作業情報取得部が取得した上記作業情報に基づいて、上記作業を実行できるか否かを判定する実行判定部を有する、
項目1−4から項目1−6までの何れか一項に記載の農業機械。
[項目1−8]
上記制御部は、
上記実行判定部が上記作業を実行できると判定した場合に、(上記環境情報取得部が取得した上記環境情報に基づいて、)上記作業を実行するための実行計画を作成する計画作成部を有する、
項目1−7に記載の農業機械。
[項目1−9]
上記制御部は、
上記実行判定部が上記作業を実行できないと判定した場合に、上記作業を実行できないことを示す情報を、予め定められたアドレスに通知する通知部を有する、
項目1−7又は項目1−8に記載の農業機械。
[項目1−10]
上記保持部が保持しているアタッチメントを識別するアタッチメント識別情報又は上記アタッチメントの種類を示す種別情報を取得するアタッチメント情報取得部をさらに備え、
上記保持部は、上記アタッチメントと結合する結合部を有し、
上記制御部は、上記アタッチメント情報取得部が取得した上記アタッチメント識別情報又は上記種別情報に基づいて、上記結合部の形状を制御するための形状制御信号を生成する結合制御部を有し、
上記結合部は、上記結合制御部が生成した上記形状制御信号を受信すると、上記形状制御信号に基づいて変形する、
項目1−1から項目1−9までの何れか一項に記載の農業機械。
[項目1−11]
上記農業機械の体積は、1m3以下である、
項目1−1から項目1−9までの何れか一項に記載の農業機械。
[項目2−1]
(i)農作業用のアタッチメントを着脱可能に保持する保持部及び(ii)周囲を撮像する撮像部を備えた農業機械を制御する制御装置であって、
上記保持部が保持しているアタッチメントから、上記アタッチメントを識別するアタッチメント識別情報又は上記アタッチメントの種類を示す種別情報を取得するアタッチメント情報取得部と、
上記アタッチメント情報取得部が取得した上記アタッチメント識別情報又は上記種別情報に基づいて、上記保持部が保持している上記アタッチメントの種類を特定するアタッチメント特定部と、
を備える、制御装置。
[項目2−2]
上記撮像部を制御する撮像制御部をさらに備える、
項目2−1に記載の制御装置。
[項目2−3]
上記撮像制御部は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記撮像部の撮像方向を制御する撮像方向制御部を有する、
項目2−2に記載の制御装置。
[項目2−4]
上記撮像制御部は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記撮像部の設定を調整する設定調整部を有する、
項目2−2又は項目2−3に記載の制御装置。
[項目2−5]
上記撮像部は、複数の撮像ユニットを有し、
上記撮像制御部は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記複数の撮像ユニットの中から、農作業の実行時に利用する撮像ユニットを決定する撮像ユニット決定部を有する、
項目2−2から項目2−4までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目2−6]
上記撮像部は、照明光を出射する照明部を有し、
上記撮像制御部は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記照明部を制御する照明制御部を有する、
項目2−2から項目2−5までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目2−7]
上記農業機械は、上記撮像部の振動を制御する制振部をさらに備え、
上記制御装置は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記制振部を制御する制振制御部をさらに備える、
項目2−1から項目2−6までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目2−8]
上記撮像部が撮像した画像を処理する画像処理部をさらに備え、
上記画像処理部は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記撮像部が撮像した画像を処理する、
項目2−1から項目2−7までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目2−9]
上記保持部は、上記アタッチメントと結合する結合部を有し、
上記制御装置は、上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記結合部の形状を制御するための形状制御信号を生成する結合制御部をさらに備える、
項目2−1から項目2−8までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目2−10]
上記アタッチメント特定部が特定した上記アタッチメントの種類に基づいて、上記保持部が保持しているアタッチメント応じたユーザインタフェースを提供する入出力制御部をさらに備える、
項目2−1から項目2−9までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目2−11]
農作業用のアタッチメントを着脱可能に保持する保持部と、
周囲を撮像する撮像部と、
項目2−1から項目2−10までの何れか一項に記載の制御装置と、
を備えた、農業機械。
[項目3−1]
農作業用のアタッチメントを着脱可能に保持する1以上の保持部を備えた農業機械を制御する制御装置であって、
上記1以上の保持部が保持しているアタッチメントから、上記アタッチメントを識別するアタッチメント識別情報又は上記アタッチメントの種類を示す種別情報を取得するアタッチメント情報取得部と、
上記アタッチメント情報取得部が取得した上記アタッチメント識別情報又は上記種別情報に基づいて、上記保持部が適切なアタッチメントを保持しているか否かを判定するアタッチメント判定部と、
を備える、制御装置。
[項目3−2]
実行すべき作業に関する作業情報を取得する作業情報取得部をさらに備え、
上記アタッチメント判定部は、上記作業情報取得部が取得した上記作業情報に基づいて、上記実行すべき作業及び上記アタッチメントの組み合わせが適切であるか否かを判定することにより、上記保持部が適切なアタッチメントを保持しているか否かを判定する、
項目3−1に記載の制御装置。
[項目3−3]
ユーザを識別するユーザ識別情報を取得するユーザ情報取得部をさらに備え、
上記作業情報取得部は、上記ユーザ情報取得部が取得したユーザ識別情報に応じた上記作業情報を取得する、
項目3−2に記載の制御装置。
[項目3−4]
上記農業機械は、上記農業機械の周囲の環境に関する環境情報を取得する環境情報取得部をさらに備え、
上記アタッチメント判定部は、
上記環境情報取得部が取得した上記環境情報を受信し、
上記環境情報取得部が取得した上記環境情報に基づいて、上記周囲の環境及び上記アタッチメントの組み合わせが適切であるか否かを判定することにより、上記保持部が適切なアタッチメントを保持しているか否かを判定する、
項目3−1から項目3−3までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目3−5]
上記アタッチメント判定部は、上記1以上の保持部が複数のアタッチメントを保持している場合に、上記アタッチメント情報取得部が取得した上記アタッチメント識別情報又は上記種別情報に基づいて、上記複数のアタッチメントの組み合わせが適切であるか否かを判定することにより、上記保持部が適切なアタッチメントを保持しているか否かを判定する、
項目3−1から項目3−4までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目3−6]
上記アタッチメント情報取得部が取得した上記アタッチメント識別情報又は上記種別情報に基づいて、上記1以上の保持部が保持しているアタッチメント応じたユーザインタフェースを提供する入出力制御部をさらに備える、
項目3−1から項目3−5までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目3−7]
農作業用のアタッチメントを着脱可能に保持する1以上の保持部と、
項目3−1から項目3−6までの何れか一項に記載の制御装置と、
を備えた、農業機械。
[項目4−1]
1又は複数の農産物を生産する培地を、複数の区画に分割して管理する培地管理システムであって、
各区画の培地における1又は複数の元素の含有量に関する情報を取得する培地情報取得部と、
各区画における生産計画に関する情報を取得する生産計画取得部と、
(i)上記培地情報取得部が取得した上記1又は複数の元素の含有量に関する情報、及び、(ii)上記生産計画取得部が取得した上記生産計画に関する情報に基づいて、各区画の培地に与える肥料の組成及び量を決定する施肥計画生成部と、
を備え、
上記各区画における生産計画に関する情報は、各区画において現在生産されている農産物又は各区画において生産が予定されている農産物の種類に関する情報を含み、
上記施肥計画生成部は、
農産物の種類と、上記1又は複数の元素の含有量の目標値とを対応付けて格納する目標値格納部を参照して、上記各区画において現在生産されている農産物又は上記各区画において生産が予定されている農産物の種類に応じた、上記1又は複数の元素の含有量の目標値に関する情報を取得し、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記各区画の培地における1又は複数の元素の含有量との差に基づいて、各区画の培地に与える肥料の組成及び量を決定する、
培地管理システム。
[項目4−2]
上記施肥計画生成部は、
上記各区画の培地に与える肥料の組成及び量に関する情報を含む施肥計画情報を生成し、
上記施肥計画情報を、上記培地に肥料を散布する農業機械に送信する、
項目4−1に記載の培地管理システム。
[項目4−3]
上記施肥計画生成部は、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記各区画の培地における1又は複数の元素の含有量との差に基づいて、上記農業機械に搭載する1以上の肥料の種類、及び、上記農業機械の走行ルートを決定する、
項目4−2に記載の培地管理システム。
[項目4−4]
上記農業機械は、
上記施肥計画情報を受信する受信部と、
上記農業機械の位置情報を取得する位置情報取得部と、
1又は複数の種類の肥料を、上記肥料の種類ごとに貯蔵する1又は複数の貯蔵部と、
上記肥料を定量する1又は複数の定量部と、
上記位置情報及び上記施肥計画情報に基づいて、上記1又は複数の種類の肥料のそれぞれの散布量を調整する散布量調整部と、
を備える、
項目4−2又は項目4−3に記載の培地管理システム。
[項目4−5]
上記各区画における生産計画に関する情報は、各区画において現在生産されている農産物又は各区画において生産が予定されている農産物の生育ステージに関する情報を含み、
上記目標値格納部は、上記農産物の種類と、上記農産物の生育ステージと、上記1又は複数の元素の含有量の目標値とを対応付けて格納し、
上記施肥計画生成部は、上記目標値格納部を参照して、上記各区画において現在生産されている農産物又は上記各区画において生産が予定されている農産物の種類及び生育ステージに応じた、上記1又は複数の元素の含有量の目標値に関する情報を取得し、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記各区画の培地における1又は複数の元素の含有量との差に基づいて、各区画の培地に与える肥料の組成及び量を決定する、
項目4−1から項目4−4までの何れか一項に記載の培地管理システム。
[項目4−6]
上記各区画において現在生産されている農産物の生育ステージに関する情報を取得する生育ステージ情報取得部をさらに備える、
項目4−5に記載の培地管理システム。
[項目4−7]
上記目標値格納部は、上記農産物の種類と、上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記1又は複数の元素の付与方法とを対応付けて格納し、
上記施肥計画生成部は、
上記目標値格納部を参照して、上記各区画において現在生産されている農産物又は上記各区画において生産が予定されている農産物の種類に応じた、上記1又は複数の元素の含有量の目標値及び付与方法に関する情報を取得し、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記各区画の培地における1又は複数の元素の含有量との差に基づいて、各区画の培地に与える肥料の組成及び量を決定し、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の付与方法に基づいて、各区画の培地に与える肥料の散布形態を決定する、
項目4−1から項目4−6までの何れか一項に記載の培地管理システム。
[項目4−8]
上記培地情報取得部は、各区画の培地の状態に関する情報を取得し、
上記目標値格納部は、上記農産物の種類と、上記培地の状態と、上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記1又は複数の元素の付与方法とを対応付けて格納し、
上記施肥計画生成部は、
上記目標値格納部を参照して、上記各区画において現在生産されている農産物又は上記各区画において生産が予定されている農産物の種類、及び、上記各区画の培地の状態に応じた、上記1又は複数の元素の含有量の目標値及び付与方法に関する情報を取得し、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記各区画の培地における1又は複数の元素の含有量との差に基づいて、各区画の培地に与える肥料の組成及び量を決定し、
上記各区画の上記1又は複数の元素の含有量の付与方法に基づいて、各区画の培地に与える肥料の散布形態を決定する、
項目4−1から項目4−7までの何れか一項に記載の培地管理システム。
[項目4−9]
コンピュータを、項目4−1から項目4−8までの何れか一項に記載の培地管理システムとして機能させるための、プログラム。
[項目4−10]
1又は複数の農産物を生産する培地に肥料を散布する農業機械であって、
上記培地を複数の区画に分割して管理する培地管理システムから、上記各区画の培地に与える肥料の組成及び量に関する情報を含む上記施肥計画情報を受信する受信部と、
上記農業機械の位置情報を取得する位置情報取得部と、
1又は複数の種類の肥料を、上記肥料の種類ごとに貯蔵する1又は複数の貯蔵部と、
上記位置情報及び上記施肥計画情報に基づいて、上記1又は複数の種類の肥料のそれぞれの散布量を調整する散布量調整部と、
を備え、
培地の境界内を自律移動する、農業機械。
[項目4−11]
土壌を改質して改質土壌を生産する方法であって、
上記土壌における1又は複数の元素の含有量に関する情報を取得する土壌情報取得段階と、
上記土壌における生産計画に関する情報を取得する生産計画取得段階と、
(i)上記土壌情報取得段階において取得された上記1又は複数の元素の含有量に関する情報、及び、(ii)上記生産計画取得段階において取得された上記生産計画に関する情報に基づいて、上記土壌に与える改質材料の組成及び量を決定する改質計画生成段階と、
上記改質計画生成段階において決定された上記改質材料の組成及び量に基づいて、上記土壌に上記改質材料を散布する段階と、
を有し、
上記生産計画に関する情報は、上記土壌において現在生産されている農産物又は上記土壌において生産が予定されている農産物の種類に関する情報を含み、
上記改質計画生成段階は、
農産物の種類と、上記1又は複数の元素の含有量の目標値とを対応付けて格納する目標値格納部を参照して、上記土壌において現在生産されている農産物又は上記土壌において生産が予定されている農産物の種類に応じた、上記1又は複数の元素の含有量の目標値に関する情報を取得する段階と、
上記土壌の上記1又は複数の元素の含有量の目標値と、上記土壌における上記1又は複数の元素の含有量との差に基づいて、上記土壌に与える上記改質材料の組成及び量を決定する段階と、
を含む、
改質土壌を生産する方法。
[項目4−12]
培地に肥料を散布する段階と、
上記肥料が散布された上記培地において、1又は複数の農産物を栽培する段階と、
を有し、
上記培地に肥料を散布する段階は、
上記培地に肥料を散布する農業機械が、上記培地を複数の区画に分割して管理し、上記各区画の培地に与える肥料の組成及び量に関する情報を含む施肥計画情報を生成する培地管理システムから、上記施肥計画情報を取得する段階と、
上記農業機械が、上記施肥計画情報に含まれる上記肥料の組成及び量に関する情報に基づいて、上記培地に肥料を散布する段階と、
を含む、農産物の生産方法。
Claims (10)
- (i)農作業用のアタッチメントを着脱可能に保持する保持部及び(ii)周囲を撮像する撮像部を備えた農業機械を制御する制御装置であって、
前記保持部が保持しているアタッチメントから、前記アタッチメントを識別するアタッチメント識別情報又は前記アタッチメントの種類を示す種別情報を取得するアタッチメント情報取得部と、
前記アタッチメント情報取得部が取得した前記アタッチメント識別情報又は前記種別情報に基づいて、前記保持部が保持している前記アタッチメントの種類を特定するアタッチメント特定部と、
を備える、制御装置。 - 前記撮像部を制御する撮像制御部をさらに備える、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記撮像制御部は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記撮像部の撮像方向を制御する撮像方向制御部を有する、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記撮像制御部は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記撮像部の設定を調整する設定調整部を有する、
請求項2又は請求項3に記載の制御装置。 - 前記撮像部は、複数の撮像ユニットを有し、
前記撮像制御部は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記複数の撮像ユニットの中から、農作業の実行時に利用する撮像ユニットを決定する撮像ユニット決定部を有する、
請求項2から請求項4までの何れか一項に記載の制御装置。 - 前記撮像部は、照明光を出射する照明部を有し、
前記撮像制御部は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記照明部を制御する照明制御部を有する、
請求項2から請求項5までの何れか一項に記載の制御装置。 - 前記農業機械は、前記撮像部の振動を制御する制振部をさらに備え、
前記制御装置は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記制振部を制御する制振制御部をさらに備える、
請求項1から請求項6までの何れか一項に記載の制御装置。 - 前記撮像部が撮像した画像を処理する画像処理部をさらに備え、
前記画像処理部は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記撮像部が撮像した画像を処理する、
請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の制御装置。 - 前記保持部は、前記アタッチメントと結合する結合部を有し、
前記制御装置は、前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記結合部の形状を制御するための形状制御信号を生成する結合制御部をさらに備える、
請求項1から請求項8までの何れか一項に記載の制御装置。 - 前記アタッチメント特定部が特定した前記アタッチメントの種類に基づいて、前記保持部が保持しているアタッチメント応じたユーザインタフェースを提供する入出力制御部をさらに備える、
請求項1から請求項9までの何れか一項に記載の制御装置。
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