KR20210097395A - IoT 스마트 집진기 필터백 관리 시스템 - Google Patents

IoT 스마트 집진기 필터백 관리 시스템 Download PDF

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KR20210097395A
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이상훈
채호진
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Abstract

본 발명은 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템에 관한 것으로, 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있어, 집진기의 백필터 이상에 의한 대규모의 먼지 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템{Bag filter management system for IoT smart Dust Collector}
본 발명은 먼지를 제거하는 집진기의 백필터 이상 여부를 검출하는 기술에 관련한 것으로, 특히 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템에 관한 것이다.
공장 등과 같은 산업시설에서 먼지를 제거하는 용도로 대규모의 집진기가 설치되어 운용된다. 그런데, 불티, 열원, 펄스 등과 같은 외부 요인이나, 부식, 노후 등과 같은 내부 요인에 의해 집진기의 백필터가 손상(천공 또는 찢어짐)될 경우, 집진 기능이 제대로 동작하지 않아, 대규모의 먼지가 발생하여 환경을 오염시킬 우려가 있으므로, 집진기의 백필터 이상 여부를 감지하여 대처하는 것은 매우 중요하다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0008414호(2012.01.30)에서 전력선 통신을 이용한 지능형 원격 집진기 백 필터의 제어시스템을 제안하고 있다. 이 기술은 원격 집진기 백 필터들 각각에 설치된 차압측정기에 의해 측정된 집진기의 백 필터들에 대한 현재 상태 정보를 전력선 통신을 이용해 서버로 전송하여 원격에서 장소나 시간에 구애받지 않고 실시간으로 집진기의 백 필터들에 대한 현재 상태를 확인하여 집진기 백 필터의 교체시기를 지능적으로 정확하게 알려준다.
그러나, 이 기술은 집진기의 백 필터들 각각에 고가의 장비인 차압측정기를 설치해야만 하므로, 비용적인 측면에서 매우 비효율적일 수 밖에 없다. 따라서, 본 발명자는 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있는 기술에 대한 연구를 하였다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0008414호(2012.01.30)
본 발명은 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템이 먼지를 집진하는 백필터(Bag Filter)를 각각 구비하되 단일의 배기구(Outlet)를 공유하는 다수의 챔버(Chamber)들을 구성원으로 하는 챔버군(Chamber Cluster)을 적어도 하나 포함하는 백필터 집진기(Bag Filter Dust Collector)와; 백필터 집진기의 챔버군의 배기구에 설치되어 배기구를 통해 배출되는 공기의 먼지 농도를 검출하고, 검출된 먼지 농도 신호를 무선 전송하는 IoT 먼지 센서(IoT Dust Detector)와; 먼지 농도 신호를 수신하고, 이로부터 먼지 농도 패턴을 분석하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지하는 백필터 관리서버(Bag Filter Management Server)를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 먼지 농도 신호로부터 분석된 먼지 농도 패턴과, 기 저장된 정상 먼지 농도 패턴을 비교하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 해당 챔버군의 백필터 이상 감지시, 해당 챔버군의 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시킨 후, 구성원 챔버들 각각을 순차적으로 구동하면서 백필터 이상이 있는 챔버를 정확하게 검출한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 백필터 이상 감지된 챔버군의 구성원 챔버들 각각의 댐퍼(Damper)를 폐쇄(Close) 시키도록 제어하여 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시킨다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 IoT 먼지 센서를 통해 검출되는 순차적으로 구동되는 챔버들 각각으로부터 배출되는 공기의 먼지 농도로부터 백필터 이상이 있는 챔버를 검출한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 기준 먼지 농도 이상의 먼지 농도가 검출되는 챔버를 백필터 이상이 있는 챔버로 검출한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 백필터 이상 감지시, 이를 경고한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 백필터 이상이 있는 챔버의 구동을 중지시키도록 제어한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버가 백필터 이상이 있는 챔버의 백필터 교체시, 구동 중지시킨 챔버를 재구동 하도록 제어한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템이 IoT 먼지 센서에 의해 전송되는 먼지 농도 신호를 백필터 관리서버로 라우팅(Routing)하는 게이트웨이(Gateway)를 더 포함한다.
본 발명은 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있어, 집진기의 백필터 이상에 의한 대규모의 먼지 발생을 방지할 수 있으므로, 환경 오염을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 백필터 이상이 감지된 챔버군의 구성원 챔버들을 순차적으로 구동하면서 검출한 각 구성원 챔버들의 먼지 농도 신호를 예시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 백필터 관리 동작의 일 예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템(100)은 백필터 집진기(Bag Filter Dust Collector)(110)와, IoT 먼지 센서(IoT Dust Detector)(120)와, 백필터 관리서버(Bag Filter Management Server)(130)를 포함한다.
백필터 집진기(110)는 먼지를 집진하는 백필터(Bag Filter)(111)를 각각 구비하되 단일의 배기구(Outlet)(112)를 공유하는 다수의 챔버(Chamber)(113)들을 구성원으로 하는 챔버군(Chamber Cluster)을 적어도 하나 포함한다.
백필터 집진기(110)의 흡기구(Inlet)(114)를 통해 인입되는 먼지를 포함하는 공기는 챔버(113)들 각각의 내부로 인입되고, 각 챔버(113) 내의 백필터(111)들 각각을 통과하면서 먼지가 집진되어 먼지가 제거되고, 단일의 배기구(112)를 통해 먼지가 제거된 공기가 배출된다.
IoT 먼지 센서(120)는 백필터 집진기(110)의 챔버군의 배기구(112)에 설치되어 배기구(112)를 통해 배출되는 공기의 먼지 농도를 검출하고, 검출된 먼지 농도 신호를 무선 전송한다. 예컨대, IoT 먼지 센서(120)가 LTE(Long-Term Evolution) 기반으로 먼지 농도 신호를 무선 전송하도록 구현될 수 있다.
백필터 관리서버(130)는 먼지 농도 신호를 수신하고, 이로부터 먼지 농도 패턴을 분석하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지한다. 이 때, 백필터 관리서버(130)가 먼지 농도 신호로부터 분석된 먼지 농도 패턴과, 기 저장된 정상 먼지 농도 패턴을 비교하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지하도록 구현될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버(130)가 해당 챔버군의 백필터 이상 감지시, 해당 챔버군의 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시킨 후, 구성원 챔버들 각각을 순차적으로 구동하면서 백필터 이상이 있는 챔버를 정확하게 검출한다.
이 때, 백필터 관리서버(130)가 IoT 먼지 센서(120)를 통해 검출되는 순차적으로 구동되는 챔버들 각각으로부터 배출되는 공기의 먼지 농도로부터 백필터 이상이 있는 챔버를 검출하도록 구현될 수 있다. 예컨대, 백필터 관리서버(130)가 기준 먼지 농도 이상의 먼지 농도가 검출되는 챔버를 백필터 이상이 있는 챔버로 검출하도록 구현될 수 있다.
먼지 농도 패턴을 분석하여 백필터 이상을 감지할 경우, 백필터 이상이 발생한 챔버군만 알 수 있고, 해당 챔버군에 속한 어느 챔버의 백필터에 이상이 발생했는지는 정확히 알 수 없다.
백필터에 이상이 발생한 정확한 챔버를 검출하기 위해, 백필터 관리서버(130)는 먼저 백필터 이상이 발생한 챔버군의 구성원 챔버들의 구동을 일괄적으로 일시 중지시킨다.
예컨대, 백필터 관리서버(130)가 백필터 이상 감지된 챔버군의 구성원 챔버들 각각의 댐퍼(Damper)(115)를 폐쇄(Close) 시키도록 제어하여 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시키도록 구현될 수 있다.
그 다음, 백필터 관리서버(130)는 구동이 일시 중지된 해당 챔버군의 구성원 챔버(113)들을 하나씩 차례로 구동한다. 그러면, 해당 챔버군의 배기구(112)에 설치된 IoT 먼지 센서(120)를 통해 구성원 챔버(113)들 각각에서 배출되는 공기의 먼지 농도가 검출되어 백필터 관리서버(130)로 무선 전송된다.
백필터 관리서버(130)는 차례로 구동되는 구성원 챔버(113)들 각각에서 배출되는 공기의 먼지 농도 신호를 수신하고, 먼지 농도가 기준 먼지 농도 이상인 구성원 챔버를 백필터 이상이 발생한 챔버로 판단함으로써 어느 구성원 챔버(113)의 백필터에 이상이 발생했는지 정확하게 검출한다.
도 2 는 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 백필터 이상이 감지된 챔버군의 구성원 챔버들을 순차적으로 구동하면서 검출한 각 구성원 챔버들의 먼지 농도 신호를 예시한 도면이다.
도 2 를 참조해 보면, 2번째 챔버와 4번째 챔버의 먼지 농도 신호가 기준 먼지 농도 이상으로 높게 나타나므로, 2번째 챔버의 백필터와 4번째 챔버의 백필터에 이상이 발생했음을 알 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있어, 집진기의 백필터 이상에 의한 대규모의 먼지 발생을 방지할 수 있으므로, 환경 오염을 억제할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버(130)가 백필터 이상 감지시, 이를 경고하도록 구현될 수 있다. 예컨대, 백필터 이상 경고가 백필터 이상이 발생했음을 알리는 문자를 표시하거나 LED를 점등시켜 경고하는 시각적 경고 또는 백필터 이상이 발생했음을 알리는 음성을 출력하여 경고하는 청각적 경고일 수 있다.
이에 따라, 관리자는 백필터 관리서버(130)에 의해 제공되는 시각적 경고 또는 청각적 경고를 통해 백필터 이상이 발생했음을 인지하여 백필터 이상이 발생한 챔버의 백필터를 교체하는 등의 조치를 취한다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버(130)가 백필터 이상이 있는 챔버의 구동을 중지시키도록 제어한다. 예컨대, 백필터 관리서버(130)가 백필터 이상이 검출된 구성원 챔버의 댐퍼(Damper)(115)를 폐쇄(Close) 시키도록 제어하여 백필터 이상이 검출된 구성원 챔버의 구동을 일시적으로 중지시키도록 구현될 수 있다.
이에 따라, 백필터 이상이 검출된 구성원 챔버의 구동을 일시적으로 중지시켜 백필터 이상이 발생한 챔버의 백필터를 교체할 때까지 먼지가 포함된 공기의 배출을 억제할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 백필터 관리서버(130)가 백필터 이상이 있는 챔버의 백필터 교체시, 구동 중지시킨 챔버를 재구동 하도록 제어한다. 예컨대, 백필터 관리서버(130)가 백필터 교체된 구성원 챔버의 댐퍼(Damper)(115)를 개방(Open) 시키도록 제어하여 구동 중지된 챔버가 재구동 되도록 구현될 수 있다.
이에 따라, 백필터 이상이 검출되어 일시적으로 구동 중지된 구성원 챔버의 구동을 백필터 교체 후, 재가동함으로써 정상 복구할 수 있게 된다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템(100)이 게이트웨이(Gateway)(140)를 더 포함한다. 게이트웨이(Gateway)(140)는 IoT 먼지 센서(120)에 의해 전송되는 먼지 농도 신호를 백필터 관리서버(130)로 라우팅(Routing)한다.
IoT 먼지 센서(120)에 의해 검출되어 무선 전송되는 먼지 농도 신호는 게이트웨이(140)에 의해 백필터 관리서버(130)로 라우팅 되고, 먼지 농도 신호를 수신한 백필터 관리서버(130)는 이를 분석하여 백필터 이상을 감지한다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있어, 집진기의 백필터 이상에 의한 대규모의 먼지 발생을 방지할 수 있으므로, 환경 오염을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 백필터 관리 동작을 도 3 을 참조하여 알아본다. 도 3 은 본 발명에 따른 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템의 백필터 관리 동작의 일 예를 도시한 흐름도이다.
먼저, 단계 310에서 단일의 배기구(Outlet)를 공유하는 다수의 챔버(Chamber)들을 구성원으로 하는 챔버군(Chamber Cluster)의 배기구에 설치되는 IoT 먼지 센서(IoT Dust Detector)가 배기구를 통해 배출되는 공기의 먼지 농도를 검출한다.
그 다음, 단계 320에서 IoT 먼지 센서가 단계 310에 의해 검출된 공기의 먼지 농도 신호를 무선 전송한다. 예컨대, 먼지 농도 신호가 LTE 기반으로 무선 전송될 수 있다.
그러면, 단계 330에서 게이트웨이가 단계 320에 의해 IoT 먼지 센서로부터 무선 전송되는 먼지 농도 신호를 백필터 관리서버로 라우팅한다.
그러면, 단계 340에서 백필터 관리서버가 단계 330에 의해 게이트웨이로부터 라우팅되는 먼지 농도 신호를 수신한다.
그리고, 단계 350에서 백필터 관리서버가 단계 340에 의해 수신된 먼지 농도 신호로부터 먼지 농도 패턴을 분석하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지한다.
만약, 단계 350에 의해 백필터 이상이 감지되면, 단계 360에서 백필터 관리서버가 해당 백필터 이상이 감지된 챔버군의 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시킨다.
그리고, 단계 370에서 백필터 관리서버가 구동이 일시 정지된 구성원 챔버들 각각을 순차적으로 구동하면서 백필터 이상이 있는 챔버를 정확하게 검출한다.
단계 370에 의해 백필터 이상이 있는 챔버가 검출되면, 단계 380에서 백필터 관리서버가 백필터 이상이 있는 챔버의 구동을 중지시킨다.
그리고, 백필터 이상이 있는 챔버의 백필터가 교체되면, 단계 390에서 백필터 관리서버가 백필터가 교체된 구동 중지중인 챔버를 구동하여 재가동 시킨다.
이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 집진기의 다수의 챔버(Chamber)들이 공유하는 배기구(Outlet)에 설치되는 단일의 IoT 먼지 센서를 이용해 저비용으로 집진기의 백필터 이상 여부를 감지할 수 있어, 집진기의 백필터 이상에 의한 대규모의 먼지 발생을 방지할 수 있으므로, 환경 오염을 억제할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 집진기의 백필터 이상 여부 검출 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템
110 : 백필터 집진기
111 : 백필터
112 : 배기구
113 : 챔버
114 : 흡기구
115 : 댐퍼
120 : IoT 먼지 센서
130 : 백필터 관리서버
140 : 게이트웨이

Claims (10)

  1. 먼지를 집진하는 백필터(Bag Filter)를 각각 구비하되 단일의 배기구(Outlet)를 공유하는 다수의 챔버(Chamber)들을 구성원으로 하는 챔버군(Chamber Cluster)을 적어도 하나 포함하는 백필터 집진기(Bag Filter Dust Collector)와;
    백필터 집진기의 챔버군의 배기구에 설치되어 배기구를 통해 배출되는 공기의 먼지 농도를 검출하고, 검출된 먼지 농도 신호를 무선 전송하는 IoT 먼지 센서(IoT Dust Detector)와;
    먼지 농도 신호를 수신하고, 이로부터 먼지 농도 패턴을 분석하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지하는 백필터 관리서버(Bag Filter Management Server)를;
    포함하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    먼지 농도 신호로부터 분석된 먼지 농도 패턴과, 기 저장된 정상 먼지 농도 패턴을 비교하여 해당 챔버군의 백필터 이상을 감지하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    해당 챔버군의 백필터 이상 감지시, 해당 챔버군의 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시킨 후, 구성원 챔버들 각각을 순차적으로 구동하면서 백필터 이상이 있는 챔버를 정확하게 검출하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    백필터 이상 감지된 챔버군의 구성원 챔버들 각각의 댐퍼(Damper)를 폐쇄(Close) 시키도록 제어하여 구성원 챔버들의 구동을 일시적으로 중지시키는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    IoT 먼지 센서를 통해 검출되는 순차적으로 구동되는 챔버들 각각으로부터 배출되는 공기의 먼지 농도로부터 백필터 이상이 있는 챔버를 검출하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    기준 먼지 농도 이상의 먼지 농도가 검출되는 챔버를 백필터 이상이 있는 챔버로 검출하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    백필터 이상 감지시, 이를 경고하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    백필터 이상이 있는 챔버의 구동을 중지시키도록 제어하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    백필터 관리서버가:
    백필터 이상이 있는 챔버의 백필터 교체시, 구동 중지시킨 챔버를 재구동 하도록 제어하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템이:
    IoT 먼지 센서에 의해 전송되는 먼지 농도 신호를 백필터 관리서버로 라우팅(Routing)하는 게이트웨이(Gateway)를;
    더 포함하는 IoT 스마트 집진기 백필터 관리 시스템.
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