JP2995373B2 - メタルハライドランプ用電源装置の制御方法 - Google Patents
メタルハライドランプ用電源装置の制御方法Info
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- JP2995373B2 JP2995373B2 JP5023646A JP2364693A JP2995373B2 JP 2995373 B2 JP2995373 B2 JP 2995373B2 JP 5023646 A JP5023646 A JP 5023646A JP 2364693 A JP2364693 A JP 2364693A JP 2995373 B2 JP2995373 B2 JP 2995373B2
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- switching
- metal halide
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- Inverter Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
の点灯に用いる電源装置の制御方法に関するものであ
る。
の点灯に用いる電源装置の制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、メタルハライドランプはランプ管
内にハロゲン化金属を封入して形成され、点灯して封入
金属が蒸気化することにより管内圧力が上昇して高輝度
の光を放出する特徴を有し、封入金属の調整により昼光
色に近い光色が得られるため、オーバーヘッドプロジェ
クタ(OHP)の投写光源等の種々の光源として用いら
れている。
内にハロゲン化金属を封入して形成され、点灯して封入
金属が蒸気化することにより管内圧力が上昇して高輝度
の光を放出する特徴を有し、封入金属の調整により昼光
色に近い光色が得られるため、オーバーヘッドプロジェ
クタ(OHP)の投写光源等の種々の光源として用いら
れている。
【0003】ところで、この種のメタルハライドランプ
は、直流給電で点灯すると管内の蒸気化した金属が正
(+)にイオン化されて負電極に引き寄せられ、ハロゲ
ンが負(−)にイオン化されて正電極に引き寄せられ
る。この状態での使用が数10ないし数百時間に及ぶ
と、金属イオンが負極にのみ付着して、光色、精度が劣
化し、しかもハロゲンによって正電極が消耗し、ランプ
寿命が短くなる。
は、直流給電で点灯すると管内の蒸気化した金属が正
(+)にイオン化されて負電極に引き寄せられ、ハロゲ
ンが負(−)にイオン化されて正電極に引き寄せられ
る。この状態での使用が数10ないし数百時間に及ぶ
と、金属イオンが負極にのみ付着して、光色、精度が劣
化し、しかもハロゲンによって正電極が消耗し、ランプ
寿命が短くなる。
【0004】従って、メタルハライドランプ用の電源装
置は、従来図4に示すような交流給電方式の電源装置に
より形成されている。交流電源を入力端子1で受け、ダ
イオードの整流器2により整流、平滑コンデンサ3の平
滑により直流電源に変換された後、IGBT、MOSF
ET、トランジスタ等のスイッチング素子32で構成さ
れたチョッパ31により高周波スイッチングされ、フリ
ーホイルダイオード45、平滑リアクトル43により平
滑されて、トランジスタ、MOSFET、IGBT等の
スイッチング素子35〜38のインバータ回路34に供
給される。
置は、従来図4に示すような交流給電方式の電源装置に
より形成されている。交流電源を入力端子1で受け、ダ
イオードの整流器2により整流、平滑コンデンサ3の平
滑により直流電源に変換された後、IGBT、MOSF
ET、トランジスタ等のスイッチング素子32で構成さ
れたチョッパ31により高周波スイッチングされ、フリ
ーホイルダイオード45、平滑リアクトル43により平
滑されて、トランジスタ、MOSFET、IGBT等の
スイッチング素子35〜38のインバータ回路34に供
給される。
【0005】このインバータ回路34は、低周波駆動回
路51により一対のスイッチング素子35と38、36
と37を50〜250Hz程度で相互に逆にスイッチン
グ駆動し、スイッチング素子35,37の接続点とスイ
ッチング素子36,38の接続点の間に点灯接続用の矩
形波交流を発生させ、この交流を高調波バイパスコンデ
ンサ44,スタータ21を介してランプ15に供給させ
る。
路51により一対のスイッチング素子35と38、36
と37を50〜250Hz程度で相互に逆にスイッチン
グ駆動し、スイッチング素子35,37の接続点とスイ
ッチング素子36,38の接続点の間に点灯接続用の矩
形波交流を発生させ、この交流を高調波バイパスコンデ
ンサ44,スタータ21を介してランプ15に供給させ
る。
【0006】スタータ21の高周波高電圧によりランプ
15が放電すると、インバータ回路34の入力側に設け
られた電流検出器46に電流が流れ、電流検出器46に
より検出された検出信号が誤差増幅器48に入力され
る。又、インバータ34の入力側に設けられた電圧検出
器47により検出された検出信号が誤差増幅器48に入
力される。
15が放電すると、インバータ回路34の入力側に設け
られた電流検出器46に電流が流れ、電流検出器46に
より検出された検出信号が誤差増幅器48に入力され
る。又、インバータ34の入力側に設けられた電圧検出
器47により検出された検出信号が誤差増幅器48に入
力される。
【0007】誤差増幅器48の出力制御機能により電圧
検出信号と電流検出信号とを加算合成して電力検出信号
が形成され、この検出器と基準電源49の基準信号との
誤差信号が形成される。この誤差信号が出力制御信号と
してチョッパ駆動回路50に入力し、スイッチング素子
32のチョッパ動作が制御され、ランプ15の供給電力
が基準信号に基づく定電力に制御される。
検出信号と電流検出信号とを加算合成して電力検出信号
が形成され、この検出器と基準電源49の基準信号との
誤差信号が形成される。この誤差信号が出力制御信号と
してチョッパ駆動回路50に入力し、スイッチング素子
32のチョッパ動作が制御され、ランプ15の供給電力
が基準信号に基づく定電力に制御される。
【0008】この時、ランプ15の直流電流は矩形波の
交流で、この矩形波交流は直流電源の絶対値の変化が少
なくなり、光リップルの少ない点灯が得られる。
交流で、この矩形波交流は直流電源の絶対値の変化が少
なくなり、光リップルの少ない点灯が得られる。
【0009】なお、ランプ15の点灯後はスタータ21
を停止する。
を停止する。
【0010】ところが上記図4の電源装置では、高周波
スイッチングし出力制御するチョッパ31と低周波のイ
ンバータ回路34を設けなければならず、構成が複数化
して高価になる問題がある。
スイッチングし出力制御するチョッパ31と低周波のイ
ンバータ回路34を設けなければならず、構成が複数化
して高価になる問題がある。
【0011】そこで、構成を簡素化するために図2に示
すようなスイッチング素子をフルブリッジ構成されたイ
ンバータ回路に高周波制御と低周波制御を行う電源装置
がある。すなわち、交流電源を入力端子1で受け、ダイ
オードの整流器2により整流し、平滑コンデンサ3の平
滑により直流電源に変換された後、IGBT、MOSF
ET、トランジスタ等のスイッチング素子5〜8と、ス
イッチング素子5〜8と逆並列に接続されたダイオード
9〜12により構成されるインバータ回路4に供給され
る。
すようなスイッチング素子をフルブリッジ構成されたイ
ンバータ回路に高周波制御と低周波制御を行う電源装置
がある。すなわち、交流電源を入力端子1で受け、ダイ
オードの整流器2により整流し、平滑コンデンサ3の平
滑により直流電源に変換された後、IGBT、MOSF
ET、トランジスタ等のスイッチング素子5〜8と、ス
イッチング素子5〜8と逆並列に接続されたダイオード
9〜12により構成されるインバータ回路4に供給され
る。
【0012】このインバータ回路4はインバータ駆動回
路20によりPWM制御される。すなわち、スイッチン
グ素子5,8,6,7にはそれぞれ図3(a)〜(d)
に示す駆動信号を入力し、スイッチング素子5〜8をス
イッチング駆動する。インバータ回路4の出力を平滑リ
アクトル13により平滑し、高調波バイパスコンデンサ
14、スタータ21を介してランプ15に矩形波交流を
供給する。
路20によりPWM制御される。すなわち、スイッチン
グ素子5,8,6,7にはそれぞれ図3(a)〜(d)
に示す駆動信号を入力し、スイッチング素子5〜8をス
イッチング駆動する。インバータ回路4の出力を平滑リ
アクトル13により平滑し、高調波バイパスコンデンサ
14、スタータ21を介してランプ15に矩形波交流を
供給する。
【0013】スタータ21の高周波高電圧によりランプ
15が放電すると、インバータ回路4の出力側に設けら
れた電流検出器16に電流が流れ、電流検出器16によ
り検出された検出信号が誤差増幅器18に入力される。
又、出力電圧を電圧検出器17により検出し、検出され
た検出信号が誤差増幅器18に入力される。
15が放電すると、インバータ回路4の出力側に設けら
れた電流検出器16に電流が流れ、電流検出器16によ
り検出された検出信号が誤差増幅器18に入力される。
又、出力電圧を電圧検出器17により検出し、検出され
た検出信号が誤差増幅器18に入力される。
【0014】誤差増幅器18の出力制御機能により電圧
検出信号と電流検出信号とを加算合成して電力検出信号
が形成され、この検出信号と基準電源19の基準信号と
の誤差信号が形成される。この誤差信号が出力制御信号
としてインバータ駆動回路20によりスイッチング素子
5〜8がPWM制御され、ランプ15の供給電力が基準
信号に基づく定電力に制御される。
検出信号と電流検出信号とを加算合成して電力検出信号
が形成され、この検出信号と基準電源19の基準信号と
の誤差信号が形成される。この誤差信号が出力制御信号
としてインバータ駆動回路20によりスイッチング素子
5〜8がPWM制御され、ランプ15の供給電力が基準
信号に基づく定電力に制御される。
【0015】ランプ15の点灯後はスタータ21を停止
する。
する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】インバータ回路4のス
イッチング素子5,8,6,7には、それぞれ図3
(a)〜(d)に示すような駆動信号が入力される。す
なわち、スイッチング素子7,8には50〜250Hz
程度の低周波でスイッチングされるのに対し、スイッチ
ング素子5,6には例えば10kHz以上の高周波でス
イッチングされる。このため、スイッチング素子5,6
のスイッチング時の損失が大きくなり、スイッチング素
子5,6の劣化が速くなり、損傷をきたすことになる。
従ってスイッチング素子5,6のスイッチング周波数を
期待以上に高くすることができず、電源装置を小型化す
るのに限界があった。
イッチング素子5,8,6,7には、それぞれ図3
(a)〜(d)に示すような駆動信号が入力される。す
なわち、スイッチング素子7,8には50〜250Hz
程度の低周波でスイッチングされるのに対し、スイッチ
ング素子5,6には例えば10kHz以上の高周波でス
イッチングされる。このため、スイッチング素子5,6
のスイッチング時の損失が大きくなり、スイッチング素
子5,6の劣化が速くなり、損傷をきたすことになる。
従ってスイッチング素子5,6のスイッチング周波数を
期待以上に高くすることができず、電源装置を小型化す
るのに限界があった。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明は、交流電源が
整流された直流電源を入力して、第1のスイッチング素
子5と第2のスイッチング素子7との直列回路と、第3
のスイッチング素子6と第4のスイッチング素子8との
直列回路とが並列に設けられ、第1のスイッチング素子
5と第2のスイッチング素子7との接続点と、第3のス
イッチング素子6と第4のスイッチング素子8との接続
点とから出力されてフルブリッジ構成され、高周波交流
を出力するインバータ回路4と、高周波交流を平滑する
平滑用リアクトル13と、上記第1乃至第4のスイッチ
ング素子を駆動するインバータ駆動回路20とにより構
成されるメタルハライドランプ用電源装置の制御方法で
あって、低周波の2分の1サイクル毎に対向する第1の
スイッチング素子5と第4のスイッチング素子8、又は
第3のスイッチング素子6と第2のスイッチング素子7
の一方の第1又は第3のスイッチング素子5又は6のオ
ン期間中に他方の第4又は第2のスイッチング素子8又
は7をオン、オフ、オン制御し、上記他方の第4又は第
2のスイッチング素子8又は7のオン期間中に上記一方
の第1又は第3のスイッチング素子5又は6をオン、オ
フ、オン制御を行うものである。
整流された直流電源を入力して、第1のスイッチング素
子5と第2のスイッチング素子7との直列回路と、第3
のスイッチング素子6と第4のスイッチング素子8との
直列回路とが並列に設けられ、第1のスイッチング素子
5と第2のスイッチング素子7との接続点と、第3のス
イッチング素子6と第4のスイッチング素子8との接続
点とから出力されてフルブリッジ構成され、高周波交流
を出力するインバータ回路4と、高周波交流を平滑する
平滑用リアクトル13と、上記第1乃至第4のスイッチ
ング素子を駆動するインバータ駆動回路20とにより構
成されるメタルハライドランプ用電源装置の制御方法で
あって、低周波の2分の1サイクル毎に対向する第1の
スイッチング素子5と第4のスイッチング素子8、又は
第3のスイッチング素子6と第2のスイッチング素子7
の一方の第1又は第3のスイッチング素子5又は6のオ
ン期間中に他方の第4又は第2のスイッチング素子8又
は7をオン、オフ、オン制御し、上記他方の第4又は第
2のスイッチング素子8又は7のオン期間中に上記一方
の第1又は第3のスイッチング素子5又は6をオン、オ
フ、オン制御を行うものである。
【0018】
【作用】この発明では第1乃至第4のスイッチング素子
によりフルブリッジを構成するインバータ回路で、低周
波の2分の1サイクル毎に対向する第1と第4のスイッ
チング素子、又は第3と第2のスイッチング素子の一方
の第1又は第3のスイッチング素子のオン期間中に、他
方の第4又は第2のスイッチング素子がオン、オフ、オ
ン制御され、他方の第4又は第2のスイッチング素子の
オン期間中に一方の第1又は第3のスイッチング素子が
オン、オフ、オン制御されるため、対向するスイッチン
グ素子がバランスしたスイッチングが行われる。
によりフルブリッジを構成するインバータ回路で、低周
波の2分の1サイクル毎に対向する第1と第4のスイッ
チング素子、又は第3と第2のスイッチング素子の一方
の第1又は第3のスイッチング素子のオン期間中に、他
方の第4又は第2のスイッチング素子がオン、オフ、オ
ン制御され、他方の第4又は第2のスイッチング素子の
オン期間中に一方の第1又は第3のスイッチング素子が
オン、オフ、オン制御されるため、対向するスイッチン
グ素子がバランスしたスイッチングが行われる。
【0019】
【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。この発明のメタルハライドランプ用電源装置の制御
方法に使用する電源装置の1つに図2に示される電源装
置がある。上述の図2の電源装置と異なる点は、インバ
ータ回路4の第1スイッチング素子5、第4のスイッチ
ング素子8、第3のスイッチング素子6、第2のスイッ
チング素子7に入力する駆動信号を図3に示される駆動
信号に変えて図1に示される駆動信号にした点にある。
る。この発明のメタルハライドランプ用電源装置の制御
方法に使用する電源装置の1つに図2に示される電源装
置がある。上述の図2の電源装置と異なる点は、インバ
ータ回路4の第1スイッチング素子5、第4のスイッチ
ング素子8、第3のスイッチング素子6、第2のスイッ
チング素子7に入力する駆動信号を図3に示される駆動
信号に変えて図1に示される駆動信号にした点にある。
【0020】すなわち、時刻t1において、インバータ
回路4の対向する第1、第4のスイッチング素子5,8
にそれぞれ図1(a)(b)に示す駆動信号を入力し、
両スイッチング素子5,8をオンさせると、第1のスイ
ッチング素子5、リアクトル13、スタータ21、ラン
プ15、電流検出器16、第4のスイッチング素子8に
電流が流れる。この時リアクトル13に電磁エネルギー
が蓄えられる。
回路4の対向する第1、第4のスイッチング素子5,8
にそれぞれ図1(a)(b)に示す駆動信号を入力し、
両スイッチング素子5,8をオンさせると、第1のスイ
ッチング素子5、リアクトル13、スタータ21、ラン
プ15、電流検出器16、第4のスイッチング素子8に
電流が流れる。この時リアクトル13に電磁エネルギー
が蓄えられる。
【0021】次に時刻t2において、第4のスイッチン
グ素子8の駆動信号をオフさせる。リアクトル13の電
磁エネルギーはリアクトル13、スタータ21、ランプ
15、電圧検出器16、ダイオート10、第1のスイッ
チング素子5を介して放出され、このルートに電流が継
続して流れる。
グ素子8の駆動信号をオフさせる。リアクトル13の電
磁エネルギーはリアクトル13、スタータ21、ランプ
15、電圧検出器16、ダイオート10、第1のスイッ
チング素子5を介して放出され、このルートに電流が継
続して流れる。
【0022】そして時刻t3において、図1(b)に示
すように第4のスイッチング素子8の駆動信号を入力し
オンさせると、上述のように第1のスイッチング素子
5、リアクトル13、スタータ21、ランプ15、電圧
検出器16、第4のスイッチング素子8に電流が流れ
る。この時、リアクトル13に電磁エネルギーが蓄えら
れる。
すように第4のスイッチング素子8の駆動信号を入力し
オンさせると、上述のように第1のスイッチング素子
5、リアクトル13、スタータ21、ランプ15、電圧
検出器16、第4のスイッチング素子8に電流が流れ
る。この時、リアクトル13に電磁エネルギーが蓄えら
れる。
【0023】時刻t4において、図1(a)に示すよう
に第1のスイッチング素子5の駆動信号をオフさせる。
これによりリアクトル13の電磁エネルギーはリアクト
ル13、スタータ21、ランプ15、電圧検出器16、
第4のスイッチング素子8、ダイオード11を介して放
出され、このルートに電流が継続して流れる。
に第1のスイッチング素子5の駆動信号をオフさせる。
これによりリアクトル13の電磁エネルギーはリアクト
ル13、スタータ21、ランプ15、電圧検出器16、
第4のスイッチング素子8、ダイオード11を介して放
出され、このルートに電流が継続して流れる。
【0024】次に時刻t5において、図1(a)に示す
ように第1のスイッチング素子5の駆動信号を入力し、
オンさせる。以下、時刻t1〜t5を1周期T1として
順次繰り返し制御を行う。そして、インバータ回路4の
出力には図1(e)に示す出力電圧が発生する。
ように第1のスイッチング素子5の駆動信号を入力し、
オンさせる。以下、時刻t1〜t5を1周期T1として
順次繰り返し制御を行う。そして、インバータ回路4の
出力には図1(e)に示す出力電圧が発生する。
【0025】そして、時刻t6において、第1、第4の
スイッチング素子5,8の駆動信号をオフし、若干の休
止期間を設けた後、第3、第2のスイッチング素子6,
7にそれぞれ図1(c),(d)に示す駆動信号を入力
し、第3、第2のスイッチング6,7の動作を上述の第
1、第4のスイッチング素子5,8と同様の動作を行
う。そして時刻t1から第3、第2のスイッチング素子
6,7をオフした後、第1、第4のスイッチング素子
5,8させる時刻t7までの期間T2を低周波の50〜
250Hzの1サイクルとしてインバータ4を駆動させ
る。
スイッチング素子5,8の駆動信号をオフし、若干の休
止期間を設けた後、第3、第2のスイッチング素子6,
7にそれぞれ図1(c),(d)に示す駆動信号を入力
し、第3、第2のスイッチング6,7の動作を上述の第
1、第4のスイッチング素子5,8と同様の動作を行
う。そして時刻t1から第3、第2のスイッチング素子
6,7をオフした後、第1、第4のスイッチング素子
5,8させる時刻t7までの期間T2を低周波の50〜
250Hzの1サイクルとしてインバータ4を駆動させ
る。
【0026】電流検出器16により検出された電流検出
信号と電圧検出器17により検出された電流検出信号と
を加算合成して電力検出信号が形成され、この検出信号
と基準信号とが誤差増幅器18により誤差増幅され、イ
ンバータ駆動回路20を介してスイッチング素子5〜8
が制御されるが、この時、時刻t2からt3までに担当
する期間及び時刻t4からt5までに担当する期間を制
御することによって定電力に制御される。
信号と電圧検出器17により検出された電流検出信号と
を加算合成して電力検出信号が形成され、この検出信号
と基準信号とが誤差増幅器18により誤差増幅され、イ
ンバータ駆動回路20を介してスイッチング素子5〜8
が制御されるが、この時、時刻t2からt3までに担当
する期間及び時刻t4からt5までに担当する期間を制
御することによって定電力に制御される。
【0027】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように低周波の
2分の1サイクル毎に対向するスイッチング素子がバラ
ンスしたスイッチングされるため、それぞれのスイッチ
ング素子のスイッチング損失がバランスされる。従来の
一方のスイッチング素子のみ高周波スイッチングする制
御方法に比較して、制御周波数が半分になり、電源装置
の周波数を高めることができ、電源装置を小型化するこ
とができる。
2分の1サイクル毎に対向するスイッチング素子がバラ
ンスしたスイッチングされるため、それぞれのスイッチ
ング素子のスイッチング損失がバランスされる。従来の
一方のスイッチング素子のみ高周波スイッチングする制
御方法に比較して、制御周波数が半分になり、電源装置
の周波数を高めることができ、電源装置を小型化するこ
とができる。
【図1】本発明のメタルハライド用電源装置の制御方法
にかかる動作説明用のタイミングチャートである。
にかかる動作説明用のタイミングチャートである。
【図2】本発明のメタルハライド用電源装置の制御方法
に適用されるメタルハライドランプ用電源装置の結線図
である。
に適用されるメタルハライドランプ用電源装置の結線図
である。
【図3】(a)〜(d)は、従来のメタルハライド用電
源装置の制御方法にかかる動作説明用のタイミングチャ
ートである。
源装置の制御方法にかかる動作説明用のタイミングチャ
ートである。
【図4】従来のメタルハライドランプ用電源装置の結線
図である。
図である。
【符号の説明】 4 インバータ回路5 (第1の)スイッチング素子 6 (第3の)スイッチング素子 7 (第2の)スイッチング素子 8 (第4の)スイッチング素子 9〜12 ダイオード 13 平滑用リアクトル 15 メタルハライドランプ 16 電流検出器 17 電圧検出器 18 誤差増幅器 19 基準電源 20 インバータ駆動回路 21 スタータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 関 信之 (56)参考文献 特開 平4−138694(JP,A) 特開 平2−79396(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/14 - 41/29 H02M 7/48 H02M 7/5387
Claims (1)
- 【請求項1】 交流電源が整流された直流電源を入力し
て、第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素
子7との直列回路と、第3のスイッチング素子6と第4
のスイッチング素子8との直列回路とが並列に設けら
れ、第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素
子7との接続点と、第3のスイッチング素子6と第4の
スイッチング素子8との接続点とから出力されてフルブ
リッジ構成され、高周波交流を出力するインバータ回路
4と、高周波交流を平滑する平滑用リアクトル13と、
上記第1乃至第4のスイッチング素子を駆動するインバ
ータ駆動回路20とにより構成されるメタルハライドラ
ンプ用電源装置の制御方法において、低周波の2分の1
サイクル毎に対向する第1のスイッチング素子5と第4
のスイッチング素子8、又は第3のスイッチング素子6
と第2のスイッチング素子7の一方の第1又は第3のス
イッチング素子5又は6のオン期間中に他方の第4又は
第2のスイッチング素子8又は7をオン、オフ、オン制
御し、上記他方の第4又は第2のスイッチング素子8又
は7のオン期間中に上記一方の第1又は第3のスイッチ
ング素子5又は6をオン、オフ、オン制御するメタルハ
ライドランプ用電源装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5023646A JP2995373B2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | メタルハライドランプ用電源装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5023646A JP2995373B2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | メタルハライドランプ用電源装置の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06215882A JPH06215882A (ja) | 1994-08-05 |
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