KR100583388B1 - 내연기관 연료 분사기용 조절가능한 계량밸브 및 그 조절방법 - Google Patents
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Abstract
본 계량밸브(24)는, 분사기(11)의 중공본체(12)에 삽입되고, 전자석(26)의 전기자(27)에 의해 제어된다. 전자석(26)을 향한 전기자(27)의 이동량은, 중공본체(12)에 삽입 가능한 나사요소(68)을 갖는 정지요소(71)에 의하여 저지된다. 정지요소는, 교정된 조임토크에 의하여 중공본체(12)의 나사부에 나사결합되어, 전자석(26)을 향한 전기자(27)의 이동량을 조임토크에 의해 조절한다. 조절방법은 정지요소(71)를 나사요소(68)에 의하여 중공본체(12)내에 삽입하는 단계와, 나사요소(68)에 교정된 조임토크를 가하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 내연기관 연료분사기용 조절가능 계량밸브와 그 조절방법에 관한 것이다.
계량밸브는 일반적으로 전자석의 전기자에 의해 제어되고, 분사기의 본체에 삽입된다. 전자석 코어를 향한 전기자의 이동량이나 승강량은 분사기의 토출에 영향을 받는 반면, 전기자와 코어의 간극은 전자석이 소자될 때의 밸브의 반응에 영향을 받는다. 따라서, 이동량과 간극 모두 정확하게 맞춰져야 한다.
공지된 다양한 계량밸브들에서, 전기자는 정지플랜지를 갖는 슬리브에 의해 안내되는 스템과 결합되어 있다. 전기자의 이동량은 슬리브 연부에 대향하는 플랜지의 저지에 의해 한정된다. 한 공지된 계량밸브에서, 슬리브는 끼움쇠를 사이에 두고 분사기 본체내에 삽입되며, 전자석은 제2 끼움쇠를 사이에 두고 재킷에 의하여 분사기 본체에 삽입된다. 그리고 다른 공지된 계량밸브에서는, 안내 슬리브 플랜지가 두 그룹의 끼움쇠를 사이에 두고 슬리브의 쇼울더와 전자석 재킷의 연부 사이에 삽입된다.
상기의 두 경우에 있어서, 두 개의 끼움쇠는, 기술적인 이유에서 기계가공 공차(가령 5미크론)나 마찬가지 정도로 미소량씩 차이가 나는 여러 개의 가변 두께의 교정된 끼움쇠들 중에서 선택된 것이다. 그러나 전기자의 이동량을 5미크론의 공차로 조절할 때에, 특히 현대의 고속 내연기관에서 요구되는 협소한 영역내에서 종종 분사기의 토출을 정확하게 유지하는 것이 불충분하다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 끼움쇠를 사용하는 것 보다 더 미세하게 전기자의 이동량을 조절할 수 있고, 높은 신뢰성을 갖는 조절가능 계량밸브와 그 조절방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 분사기의 중공본체에 삽입되고, 전자석의 전기자에 의해 제어되며; 상기 전자석을 향한 상기 전기자의 이동량은 상기 중공본체에 결합가능한 정지요소에 의하여 저지되는 내연기관 연료분사기용 계량밸브에 있어서,
상기 정지요소는, 나사요소에 의하여 삽입되고; 나사요소는 교정된 조임토크에 의하여 상기 중공본체의 나사부에 나사결합되어서, 상기 전자석을 향한 상기 전기자의 이동량을 상기 조임토크에 의해 조절하는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기용 계량밸브에 의하여 달성된다.
또한 상기 목적은 본 발명에 따라, 상기 정지요소를 나사요소에 의하여 상기 중공본체 내부에 삽입하는 단계와; 상기 나사요소에 교정된 조임토크를 가하여 상기 전자석을 향한 상기 전기자의 이동량을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 계량밸브 이동량의 조절방법에 의하여 달성된다.
이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직하고 비한정적인 두 실현 태양을 구체적으로 설명한다.
도1의 부호 (11)은 연료분사기 전체로서, 예를 들면 내연기관용 연료분사기를 나타낸다. 분사기(11)는, 하나 이상의 분사 오리피스와 기저부에서 경계를 이루고 있는 노즐(미도시)에 삽입되는 중공본체(12)를 포함한다. 제어봉(10)은 중공본체(12) 내부에서 활주하며, 분사 오리피스를 폐쇄하는 핀과 결합된다. 그리고 중공본체(12)는 돌출부(13)를 포함하며, 돌출부(13)에 연료공급펌프와 결합되는 유입이음부(16)가 삽입된다. 그리고 실질적으로 원통형 공동(17)은 나사부(18)와 쇼울더(10)를 가지고 있다.
또한 분사기(11)는 부호 (24)로 전체를 나타낸 조절가능한 계량밸브를 포함한다. 계량밸브는 공동(17) 내부에 수용되고, 전기자(27)를 제어하는 전자석(26)에 의해서 제어된다. 전자석(26)은 일반적인 전기코일(29)이 수용되어 있는 환상의 자기코어(28)를 가진다. 그리고 코어(28)는 연료탱크와 결합되는 토출이음부(32)의 동축상으로 중앙홀(31)을 가진다.
계량밸브(24)는 플랜지(34)를 갖는 원통형 밸브본체(33)를 포함하며, 플랜지(34)는, 공동(17)의 나사부(18)에 나사결합되는 숫나사를 가진 링너트(36)에 의해 공동(17)의 쇼울더(19)에 대해 지지되어 유지된다. 실질적으로 전기자(27)는 개구부(39)에 의해 분리된 세 개의 섹터(38)를 갖는 디스크(37)를 포함한다. 밸브(24)의 본체(33)는 공동(17)과 연통되는 토출도관(43)을 가진 조절실(41)을 포함한다. 중공본체(12)는 조절실(41)에 연접하면서 내부에서 봉(10)이 활주하는 축공(40)을 포함한다. 그리고 본체(33)는, 축공(40)과 경계를 이루고 중공본체(12)의 도관(44)를 거쳐서 이음부(16)와 연통하는 유입도관(42)을 포함한다.
연료압력에 의해서 봉(10)은 분사기(11)의 노즐 오리피스를 막으면서 하측부에 유지된다. 조절실(41)의 토출도관(43)은 일반적으로 볼(46)에 의해 막혀지며, 볼(46)은 도관(43)이 있는 접촉면에 의해 형성된 원추형시트상에 놓여있다. 그리고 볼(46)은 전기자(27)에 결합된 원통형 스템(48)의 플랜지(45)를 따라 작동하는 안내판(47)에 의해 안내된다.
좀 더 구체적으로, 전기자(27)의 디스크(37)는 스템(48)을 따라 축방향으로 활주하는 슬리브(49)와 일체로 되어 있다. 스템(48)은 전기자(27)의 쇼울더(51)와 상호작용하여 C-형 링(50)이 끼워지는 홈을 갖고 있어서, 전기자(27)는 스템(48)과 단절된다. 그리고 스템(48)은 주어진 길이로 홀(31) 내부로 연장되고, 홀(31)에 수용되는 압축스프링(53)을 지지하여 고정하기 위한 소직경부(52)로 마감된다.
전자석(26)의 코어(28)는 부호 (54)로 나타난 재킷 내부에 수용되며, 재킷(54)은 비자성물질로 만들어져서 기밀재(56)에 의해 중공본체(12)의 일 부분(55)과 결합된다. 재킷(54)은, 이음부(32)를 지지하는 단부벽(57)과 일체로 형성되고, 아무런 쇼울더가 없는 완전한 원통형 내벽면을 가지며, 본체(12) 일 부분(55)의 숫나사부(64)와 나사결합하는 암나사부(63)을 가진 원통형 커버(62)의 내측 쇼울더(61)와 맞물리는 외측쇼울더(59)를 가진다.
계량밸브(24)는 부호 (66)으로 전체가 표시되는 안내부재(66)를 포함하는데, 안내부재(66)는 그 내부에서 전기자(27)의 스템(48)이 활주하는 슬리브(67)를 포함하고 있다. 계량밸브는, 슬리브(67)의 하단 연부(71)에 의해 한정되는, 전기자(27)를 저지하기 위한 정지요소를 가지며; 연부(71)는 스템(48)의 플랜지(45)에 의해 한정되는 쇼울더를 저지시킨다. 또한 슬리브(67)는, 외측직경이 더 크며 공동(17)의 나사부(18)에 나사결합하는 숫나사부(69)를 갖는 일 부분(68)에 의해 한정된, 나사요소를 가진다.
안내부재(66)는, 일군의 가변 끼움쇠로부터 선택가능한 교정된 스페이서 혹은 끼움쇠(76)를 개재하여 중공본체(12)의 추가의 쇼울더(74)에 지지되는, 플랜지(73)를 갖는다. 공지된 바와 같이, 기술적인 이유에서, 스페이서(76)군은 5미크론 정도 두께가 변동되어질 수 있으므로, 전기자(27)의 이동량을 5미크론의 정밀도로 사전 조절하기 위하여 마련된다.
그러나 일 부분(68)이 조임토크, 즉 나사결합토크을 받을 때, 플랜지(73)는, 일정 한도내에서, 실질적으로 토크에 비례하는 일정량의 만곡을 견뎌야 한다. 플랜지(73)의 두께와 일 부분(68)의 외측 직경은, 조임토크의 소정의 편차 때문에, 연부(71)에서 소정, 가령 1미크론의 변위가 나도록 정해질 수 있다. 따라서 조임토크의 변동에 의해 전기자(27)의 이동량은 1미크론의 정밀도로 조절되어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께와 직경은, 조임토크의 1 N/m 편차에 대해, 1미크론의 변위가 나도록 정해질 수 있다.
안내부재(66)는 알렌 토크렌치에 맞는 각주형시트(79)를 가진다. 스프링(53)의 탄성을 극복하기 위한 압축스프링(80)은, 플랜지(73)와 전기자(27)의 디스크(37) 사이에 결합된다.
또 하나의 스페이서(82)는 전자석(26)의 코어(28)와 플랜지(73) 사이에 마련되며, 플랜지(73)에 지지되는 환상부분(83) 및 환상부분(83)과 일체로 형성된 다수의 연장돌기(84)를 포함한다. 연장돌기(84)는, 전자석(26)의 코어(28)와 맞물리도록 전기자(27)의 디스크(37) 개구부(39)를 통해 삽입됨으로써, 스페이서(82)는 삼발이 형태로 된다. 미소량씩 가변 길이가 달라지는 연장돌기(84)를 가진 스페이서(82)들이 마련되어서, 일군의 가변 스페이서들로부터 스페이서(82)의 선택이 가능하므로, 전기자(27)의 디스크(37)와 코어(28) 사이의 간극을 조절한다.
재킷(54)의 단부벽(57)은, 코일(29)과 정상적인 엔진의 전기회로를 전기적으로 접속하기 위한 전기케이블(87)이 연장되어 통과하는, 구멍(86)을 가진다. 케이블(87)은 절연 플라스틱 재질의 링(89)의 연장부(88)에 매입된다.
분사기(11)의 계량밸브(24)는 다음과 같이 조립된다.
밸브(24)의 본체(33)는 중공본체(12)의 공동(17)내부에 삽입되고, 링너트(36)는 플랜지(34)가 쇼울더(19)에 접촉할 때까지 나사결합된다. 스페이서(76)는 이용가능한 스페이서군으로부터 선택되어서, 희망하는 분사기(11)의 토출량을 얻기 위해서 요구되는 바와 가능한한 근접한 전기자(27)의 이동량을 얻게 되므로, 전기자(27)의 이동량은 효과적으로 사전 조절된다.
전기자(27)의 스템(48)은 안내부재(66)의 슬리브(67) 내로 삽입되고, 선택된 스페이서(76)는 본체(12)의 쇼울더(74)상에 위치한다. 각주형 시트(79) 내에 알렌 토크렌치를 사용하여, 플랜지(73)가 스페이서(76)에 접촉할 때까지 일 부분(68)의 나사부(69)를 중공본체(12)의 나사부에 나사결합시켜서, 플랜지(73)가 소정의 조임토크(예를 들어 30N/m)를 받도록 한다.
계량밸브(24)와 함께 분사기(11)를 공지의 시험 벤치에 올려놓는다. 입방미터(mm3)당 토출량이 다양한 압력과 소정의 시간 구간 내에서 측정된다. 그리고 시험 토출량 곡선은 참조 토출량 곡선과 비교되어, 시험 토출량 곡선이 참조 토출량 곡선을 포함하고 있는 주어진 범위 내로 들어오는지를 결정하게 된다. 만약 시험 토출량 곡선이 주어진 범위를 벗어난다면, 또 하나의 스페이서(76)가 선택된다.
반대로, 만약 시험 토출량 곡선이 주어진 범위내에 있다면, 전기자(27)의 이동량은, 가능한한 참조 토출량 곡선과 근접하는 시험 토출량 곡선이 나오게 하기 위해 요구되는 이동량의 편차를, 적절한 표로부터 결정함으로써 정확하게 조절되어질 것이다. 상기 이동량의 편차를 근거로 하여, 이동량을 미세하게 조절하기 위하여 요구되는 N/m당 조임토크가 결정된다.
이때, 스페이서(82)는 안내부재(66) 위편에 위치하며 플랜지(73)에 지지되는 환상부분(83)을 가진다. 스프링(80)은 플랜지(73)상에 위치하고, 부시(81)는 부재(66)상에 위치한다. 전기자(27)의 슬리브(49)는 스템(48)과 부시(81) 사이에 삽입되며, 스프링(80)을 압축함으로써 C-형 링(50)은 스템(48)상의 홈 내측에 삽입된다. 그리고 전자석(26)은 재킷(54) 내측에 삽입되며, 스프링(53)은 코어(28)의 홀(31) 내부에 삽입된다.
이때, 기밀재(56)는 재킷(54)상의 시트내측에 삽입된다. 재킷(54)이 중공본체(12)의 내측 일 부분(55)에 삽입됨으로써 코어(28)는 스페이서(82)의 연장돌기(84)와 재킷(54)의 단부벽(57)과 접촉한다. 커버(62)는 재킷(54)에 삽입되고, 나사부(63)는 중공본체(12)의 나사부(64)에 나사결합되어 쇼울더(61)가 재킷(54)의 쇼울더(59)에 맞물리게 됨으로써, 단부벽(57)이 스페이서(82)와 대향하는 코어(28)를 압박하는 한편, 스페이서(82)는 플랜지(73)를 압박한다. 그리고 링(89)은 단부벽(57)의 외측면상에 지지되도록 이음부(32)에 삽입된다.
도2의 실시예에서, 도1과 대응하는 부분들은 동일한 부호로 표시되어 있으므로 추가로 설명하지 않는다. 스템(48)을 안내부재(66) 내에 삽입한 후, 전기자(27)의 디스크(37)를 스템(48)과 결합하고, 교정된 스페이서(76)를 쇼울더(74)상에 배치하고, 일 부분(68)의 나사부(69)를 30 N/m 조임토크로 중공본체(12)의 나사부(18)에 나사결합시킨다. 전기자(27)의 이동량은 도1과 완전히 동일한 방법으로 정확하게 조절된다. 나아가서 연부(92) 부위는 절연 플라스틱 재질의 캡(99)으로 덮여진다.
한편, 전자석(26)은 전자석(26)의 재킷(90)과 분리되어 삽입되는데, 여기에서 재킷은 내측 쇼울더(91)를 가지고 있다. 그리고 전자석(26)은 이음부(32)와 일체로 된 디스크(93)에 대해 연부(92)를 변형시켜 이음부(32)에 삽입됨으로써, 쇼울더(91)와 디스크(93) 사이에 코어(28)를 고정시킨다.
또한 재킷(90)은 외측 쇼울더(94)를 가지고, 쇼울더(94)는 중공본체(12)의 나사부(64)에 나사결합되는 나사 링너트(96)의 내측 돌출부(95)와 맞물리게 된다. 그리고 재킷(90)의 하단 연부(97)와 안내부재(66)의 플랜지(73) 사이에, 끼움쇠 혹은 스페이서(98)가 마련되어서 도1의 스페이서(82)와 같은 방법으로 디스크(37)와 코어(28) 사이의 간극을 결정한다.
따라서, 본 발명에 따른 조절방법은 실질적으로 정지요소(71)를 나사요소(68)에 의하여 중공본체(12)에 삽입하는 단계와, 나사요소(68)에 교정된 조임토크를 가하여 전자석(26)을 향한 전기자(27)의 이동량을 조절하는 단계를 포함한다.
다만, 청구범위를 벗어나지 않는다면 본 명세서에서 기술 및 설명된 분사기의 변경도 분명히 가능할 것이다. 예를 들면, 조절방법은 토출량 측정 스테이션을 포함하고 있는 자동장치와 조임토크를 수정하기 위한 스테이션에 의해서 충족되어질 수 있다. 또한 전기자(27)의 디스크(37)와 코어(28)사이의 간극은 일 부분(68)(도1참조) 혹은 본체(12)의 링너트(96)(도2 참조)의 조임토크를 조절함으로써 미세하게 조절되어질 수 있다.
공지의 계량밸브와 비교하면, 본 발명에 따른 조절 가능한 계량밸브의 장점은 상기의 설명으로부터 명백할 것이다. 특히 본 계량밸브는 공지 기술을 사용할 때 보다는 훨씬 더 정확하고 미세한 조절을 할 수 있도록 마련되어 있다. 조절은 간단히 조임토크를 조절함으로써 행하여진다. 나아가서, 분사기의 수리나 서비스시에 조절이 이루어 질 수도 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조절가능한 계량밸브를 일체화한 연료분사기의 부분 단면도,
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조절가능 계량밸브를 일체화한 연료분사기의 부분 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제어봉 11 : 연료분사기
12 : 중공본체 18 : 나사부
24 : 계량밸브 26 : 전자석
27 : 전기자 28 : 환상코어
29 : 전기코일 32 : 토출이음부
33 : 밸브본체 36 : 링너트
37 : 디스크 41 : 조절실
46 : 볼 48 : 스템
53 : 스프링 54 : 재킷
57 : 단부벽 62, 90 : 커버(외측 재킷)
66 : 안내부재 67 : 슬리브
68 : 나사요소 71 : 정지요소
73 : 플랜지 74 : 스페이서
76 : 스페이서 82 : 추가 스페이서
Claims (14)
- 분사기(11)의 중공본체(12)에 삽입되고, 전자석(26)의 전기자(27)에 의해 제어되며; 상기 전자석(26)을 향한 상기 전기자(27)의 이동량은 상기 중공본체(12)에 결합가능한 정지요소(71)에 의하여 저지되는 내연기관 연료분사기용 계량밸브(24)에 있어서,상기 정지요소(71)는, 나사요소(68)에 의하여 삽입되고; 나사요소(68)는 교정된 조임토크에 의하여 상기 중공본체(12)의 나사부(18)에 나사결합되어서, 전자석(26)을 향한 상기 전기자(27)의 이동량을 상기 조임토크에 의해 조절하는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기용 계량밸브.
- 제1항에 있어서,상기 정지요소(71)는 상기 전기자(27)의 안내부재(66)에 수반되며; 상기 나사요소(68)는 상기 안내부재(66)와 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 제2항에 있어서,계량밸브(24)의 밸브 본체(33)는 링너트(36)에 의해 상기 중공본체(12)에 삽입되며; 상기 안내부재(66)는 상기 나사요소(68)보다 더 큰 직경의 플랜지(73)를 포함하고; 상기 플랜지(73)는 상기 중공본체(12)의 쇼울더(74)에 대해 저지되고; 상기 조임토크는 상기 플랜지(73)를 탄성적으로 변형하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 제3항에 있어서,상기 전자석(26)은 환상코어(28)를 포함하고, 상기 전기자(27)는 상기 코어(28)와 자기적으로 상호작용하는 디스크(37)를 포함하며; 상기 디스크(37)는 상기 안내부재(66)의 슬리브(67) 내부에서 활주하는 스템(48)과 결합되고; 상기 정지요소는 상기 슬리브(67)의 연부(67)에 의해 한정되어, 상기 스템(48)의 스텝(45)을 저지하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 제3항 또는 제4항에 있어서,상기 플랜지(73)는, 상기 이동량을 사전 조절하기 위한 다수의 가변 두께로부터 선택가능한 두께를 갖는 스페이서(76)를 사이에 두고 상기 쇼울더(74)를 압박하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 제5항에 있어서,상기 코어(28)는 상기 전자석(26)의 외측 재킷(62, 90)과 연합된 추가의 나사요소(63, 96)에 의해 상기 안내부재(66)에 결합되는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 제4항 또는 제6항에 있어서,상기 추가의 나사요소(63)는 상기 외측 재킷(62)과 일체로 되어서, 상기 중공본체(12)의 숫나사부(64)에 나사결합되며; 상기 코어(28)와 상기 플랜지(73) 사이에 마련되어 있는 추가의 스페이서(82)는, 스페이서군으로부터 선택가능하여 상기 디스크(37)와 상기 코어(28) 사이의 간극을 조절하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 제4항 또는 제6항에 있어서,상기 추가의 나사요소는 상기 중공본체(12)의 숫나사부(64)와 나사결합하는 추가의 링너트(96)와 일체로 되며; 상기 외측 재킷(90)은 상기 추가 링너트(96)의 돌출부(95)와 맞물리는 쇼울더(94)를 가지며; 상기 외측 재킷(90)과 상기 플랜지(73) 사이에, 스페이서군으로부터 선택가능한 스페이서가 마련되어 상기 디스크(37)와 상기 코어(28) 사이의 간극을 조절하는 것을 특징으로 하는 계량밸브.
- 분사기(11)의 중공본체(12)에 삽입되고, 전자석(26)의 전기자(27)에 의해 제어되며; 상기 전자석(26)을 향한 상기 전기자(27)의 이동량은 상기 중공본체(12)에 결합가능한 정지요소(71)에 의하여 저지되는 내연기관 연료분사기용 계량밸브(24)의 조절방법에 있어서,상기 정지요소(71)를 나사요소(68)에 의하여 상기 중공본체(12) 내부에 삽입하는 단계와; 상기 나사요소(68)에 교정된 조임토크를 가하여 상기 전자석(26)을 향한 상기 전기자(27)의 이동량을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관 연료분사기용 계량밸브의 조절방법.
- 제9항에 있어서,상기 정지요소는 상기 전기자(27)의 안내부재(66)의 일 부분(71)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 조절방법.
- 제10항에 있어서,상기 나사요소(68)에 소정의 조임토크를 가함으로써 상기 안내부재(66)를 삽입하는 단계와; 분사기(11)의 토출량을 측정하는 단계와; 상기 측정 결과를 참조 토출량과 비교하는 단계와; 상기 비교 함수로 상기 조임토크를 조절함으로써 상기 이동량을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조절방법.
- 제11항에 있어서,상기 안내부재(66)는 교정된 스페이서(76)를 사이에 두고 상기 중공본체(12)와 결합하며; 상기 조절은 미세조절이며; 상기 이동량의 사전 조절은 교정된 가변 두께를 갖는 스페이서군으로부터 상기 스페이서(76)의 두께를 선택함으로써 행하여지는 것을 특징으로 하는 조절방법.
- 제12항에 있어서,상기 나사요소(68)는 상기 안내부재(66)와 일체로 되며; 상기 미세조절은 토크렌치에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조절방법.
- 제9항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서,상기 측정은 다양한 연료 압력에서 행하여지며; 상기 비교는 상기 측정 그래프의 곡선과 참조 토출량 그래프의 곡선 근처의 범위 사이에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 조절방법.
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