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KR101622095B1 - 자동차의 조명 장치 - Google Patents

자동차의 조명 장치 Download PDF

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KR101622095B1
KR101622095B1 KR1020140067134A KR20140067134A KR101622095B1 KR 101622095 B1 KR101622095 B1 KR 101622095B1 KR 1020140067134 A KR1020140067134 A KR 1020140067134A KR 20140067134 A KR20140067134 A KR 20140067134A KR 101622095 B1 KR101622095 B1 KR 101622095B1
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South Korea
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light source
lens
light
cavity
automobile
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KR1020140067134A
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박준성
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현대모비스 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 빛을 생성하여 전방으로 비추는 광원과, 상기 광원의 전방에 배치되어 상기 빛을 외부로 배광하는 렌즈;를 포함하고, 상기 렌즈는, 상기 광원이 삽입되는 광원 삽입홈이 후방에 형성되고, 전방이 개구되어 제1 캐비티가 형성되며, 상기 광원삽입홈 및 상기 제1 캐비티 사이가 광확산부에 의해 막히는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈와 동일한 재질로 형성되어 상기 제1 렌즈의 전방에 접해 배치되고, 후방이 개구되어 제2 캐비티가 형성된 제2 렌즈를 포함하며, 상기 광확산부는, 후방면에 볼록하게 형성된 곡면부와, 전방면에 평평하게 형성된 제1 내저면을 포함하는 자동차의 조명 장치에 관한 것이다.

Description

자동차의 조명 장치{LAMP APPARATUS FOR AN AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차의 조명 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 캐비티를 구비한 렌즈를 포함하는 자동차의 조명 장치에 관한 것이다.
자동차는 자체 엔진에서 동력을 생산해 바퀴에 전달하여 도로 상에서 승객이나 화물을 운반하는 교통 수단이다. 자동차는 크게 외관을 형성하는 차체(body)와 각종 장치들이 유기적으로 연결된 섀시(chassis)로 나눌 수 있다. 섀시는 주행의 원동력이 되는 자동차 엔진을 비롯하여 동력전달 장치, 조향 장치, 현가 장치, 제동 장치 등 주요 장치를 포함한다.
일반적으로 자동차에는 전방 및 후방에 각종 조명 장치가 장착되어 자동차 안전 및 운전의 편의를 제공하고 있는데, 이러한 조명 장치로는 전조등, 후미등, 방향 지시등 등이 있다.
최근 자동차의 조명장치의 광원으로 복수의 발광다이오드(Light Emitting Diode)가 많이 사용된다. (관련 선행기술 : 공개번호 10-2013-0106097)
한편, 조명 장치의 광원에서 생성되는 빛을 보다 효율적으로 배광하면서 제조 단가를 낮출 수 있도록 렌즈를 구성하도록 하는 연구가 요구된다.
본 발명의 실시예는, 캐비티를 구비한 렌즈를 포함하여 빛을 보다 효율적으로 배광하면서 제조 단가를 낮출 수 있는 자동차의 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조명 장치는 빛을 생성하여 전방으로 비추는 광원과, 상기 광원의 전방에 배치되어 상기 빛을 외부로 배광하는 렌즈;를 포함하고, 상기 렌즈는, 상기 광원이 삽입되는 광원 삽입홈이 후방에 형성되고, 전방이 개구되어 제1 캐비티가 형성되며, 상기 광원삽입홈 및 상기 제1 캐비티 사이가 광확산부에 의해 막히는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈와 동일한 재질로 형성되어 상기 제1 렌즈의 전방에 접해 배치되고, 후방이 개구되어 제2 캐비티가 형성된 제2 렌즈를 포함하며, 상기 광확산부는, 후방면에 볼록하게 형성된 곡면부와, 전방면에 평평하게 형성된 제1 내저면을 포함한다.
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기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 광효율이 향상되는 효과가 있다.
둘째, 본 발명에 포함된 렌즈를 일반 사출기에서 제조 가능한 장점이 있다.
셋째, 제1 렌즈 또는 제2 렌즈에 캐비티를 구비함으로써 조명 장치의 중량을 절감하고, 그에 따라 자동차의 연비가 향상되는 효과가 있다.
넷째, 일반 사출기에서 제조가능하고, 제1 렌즈 또는 제2 렌즈에 캐비티를 구비함으로써 재료비를 절함하고, 제조 사이클 타임을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 차량에 구비되는 조명장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 LED를 광원으로 포함하는 자동차의 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 4(a)는 LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 광효율 실험을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4(b)는 LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 점등 이미지를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따라, LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 광효율 실험을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따라, LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 점등 이미지를 설명하는데 참조되는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 차량에 구비되는 조명장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(10)은 전조등(110), 후미등 및 제동등(120), 방향 지시등(130)을 포함한다.
전조등(110)은 차량의 앞에 부착되어, 야간 주행시 전방을 비추어 시야를 확보하는 조명 장치이다. 전조등은 크게 유닛가동형 전조등과 반사경가동형 전조등으로 나눌 수 있다. 유닛가동형 전조등에는 조립형, 세미실드빔형, 실드빔형, 메탈백 실드빔형, 프로젝트형이 있다. 초기에는 렌즈 전구 반사경이 각각 조립된 조립형이 대부분이었으나 습기나 먼지에 의해 조명 효율이 감소하여, 최근에는 일체식 구조로 된 실드빔형이 많이 사용된다.
전조등(110)은 일반적으로 어둠 속에서 전방 100m 거리에 있는 물체를 확인할 수 있는 밝기가 필요하다. 전조등(110)은 빛을 아래쪽으로 비추는 하향등 기능과 위쪽으로 비추는 상향등 기능을 갖출 수 있다. 전조등에 사용되는 광원의 종류로 할로겐, HID, LED 등이 있다.
후미등은 차량의 뒤쪽에 부착되는 조명 장치로, 전조등이 켜지면 자동적으로 켜진다. 제동등은 운전자가 브레이크 페달을 밟는 경우, 후행 차량에 경고하기 위해 자동으로 켜지는 조명 장치이다.
방향 지시등(130)은 차량의 앞, 뒤, 또는 사이드 미러에 부착되어, 차량이 방향을 바꾸는 경우나 다른 차량에게 일시적 위험 상태임을 알리기 위해 단속적으로 빛을 내는 조명 장치이다.
상술한 전조등(110), 후미등 및 제동등(120) 및 방향 지시등(130)은 빛을 생성하는 광원 및 광원에서 생성되는 빛을 외부로 배광하는 렌즈를 포함한다. 여기서, 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용할 수 있다. 이하의 설명에서, 광원을 LED로 가정하여 설명하나, 이를 제한하지는 않는다. 즉, LED를 제외한 발광 소자도 광원으로써 이용됨은 통상의 기술자에게 자명한 사항임을 명시한다.
도 2는 LED를 광원으로 포함하는 자동차의 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 2(a)는 자동차의 조명 장치의 부분 사시도, 도2(b)는 자동차의 조명 장치의 측면도를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 자동차의 조명 장치는 광원(210) 및 렌즈(220)를 포함할 수 있다.
광원(210)은 기판(230)에 적어도 하나 실장될 수 있다. 광원(210)은 전원이 인가되어 빛을 생성하여 방출하며, 인가된 전원의 양에 따라 밝기가 변화될 수 있다. 또한, 광원(210)은 전원에 따라 색온도가 변화될 수 있으며, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 조합으로 발광되는 빛의 색을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 광원(210)에 포함된 형광체를 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)으로 조합하여 발광되는 빛의 색을 변화시킬 수 있다.
렌즈(220)는 광손실을 최소화하기 위해 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 렌즈(220)는 투명한 재질의 합성 수지 또는 유리로 이루어질 수 있다. 여기서, 합성 수지는 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 우레탄계 수지일 수 있다.
렌즈(220)의 두께(A)는 15mm 이상이고 25mm이하일 수 있다. 바람직하게, 레즈(220)의 두께(A)는 20mm일 수 있다. 렌즈(220)의 높이(B)는 11mm 이상이고 21mm이하일 수 있다. 바람직하게 렌즈(220)의 높이(B)는 16mm일 수 있다. 상술한 두께(A) 및 높이(B)의 수치에 따라, 렌즈(220)를 형성하는 경우, 광손실이 최소화되고 발광 효율이 최대화 될 수 있다.
렌즈(220)는 광원(210)을 향해 볼록하게 형성된 곡면부(242) 및 외측면(254)을 포함할 수 있다. 곡면부(242) 및 외측면(254)은 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
한편, 중심축(R-R')을 기준으로 위쪽방향으로 빛이 확산되는 각도(C)는 60°일 수 있다. 즉, 빛이 상하로 확산되는 각도는 모두 120°일 수 있다. 또한, 곡면부(242)의 위쪽 끝단에서부터 위쪽 외측면(254)까지 빛이 확산되는 각도(D)는 27°일 수 있다.
한편, 도 2에서 도시한 자동차의 조명 장치는 곡면부(242)의 끝단에서 외측면(254)까지의 영역에서 빛이 난반사된다. 따라서, 광 손실이 발생할 수 있다. 또한, 렌즈(220)의 외관면(291)의 경사각에 따른 빛 패턴 유동이 크다. 따라서, 광효율이 저하된다. 랜즈(220)의 내부가 전부 투명 재질로 형성되기 때문에 생산성 저하 및 중량 증가의 문제가 있다. 도 3에서 설명하는 자동차의 조명 장치는 상술한 문제점들을 개선할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조명 장치의 부분 사시도, 도 3(b)는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조명 장치의 측면도를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 자동차의 조명 장치는 빛을 생성하여 전방으로 비추는 광원(310), 광원(310)의 전방에 배치되는 제1 렌즈(320) 및 제2 렌즈(325)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(320) 및 제2 렌즈(325)는 도 2에 도시된 렌즈(220)를 두개로 나누어 후술하는 제1 캐비티(321) 및 제2 캐비티(326)를 형성한 것과 대응된다. 즉, 제1 렌즈(320) 및 제2 렌즈(325)는 동일한 재질로 형성된다.
광원(310)은 기판(330)에 적어도 하나 실장될 수 있다. 광원(310)은 전원이 인가되어 빛을 생성하여 방출하며, 인가된 전원의 양에 따라 밝기가 변화될 수 있다. 또한, 광원(310)은 전원에 따라 색온도가 변화될 수 있으며, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 조합으로 발광되는 빛의 색을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 광원(310)에 포함된 형광체를 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)으로 조합하여 발광되는 빛의 색을 변화시킬 수 있다.
제1 렌즈(320)는 광손실을 최소화하기 위해 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 렌즈(320)는 투명한 재질의 합성 수지 또는 유리로 이루어질 수 있다. 여기서, 합성 수지는 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 우레탄계 수지일 수 있다.
제1 렌즈(320)는 광원(310)에서 생성되는 빛을 외부로 배광한다. 제1 렌즈(320)는 전방이 개구되어 제1 캐비티(321)를 구비할 수 있다. 제1 렌즈(320)의 후방에는 광원 삽입홈(322)이 형성될 수 있다.
제1 렌즈(320)는 광확산부(340) 및 측면부(350)를 포함할 수 있다. 광확산부(340)는 광원 삽입홈(322) 및 제1 캐비티(321) 사이를 막도록 형성된다.
광확산부(340)는 일측이 광원(310)을 향해 볼록하게 형성되고, 상기 일측과 대응되는 타측은 평평하게 형성될 수 있다. 가령, 광확산부(340)는 광원(310)을 향하는 후방면에 볼록하게 형성된 곡면부(342)와, 전방면에 평평하게 형성되고 곡면부(342)와 대응되는 제1 내저면(344)을 포함할 수 있다.
한편, 제1 내저면(344)에서 곡면부(342)의 둘레 외측까지의 길이(E)는 1mm 이상이고, 2.5mm 이하인 것이 바람직하다.
제1 렌즈(320)는 광원(310)을 향해 볼록하게 형성된 곡면부(342) 및 평평하게 형성된 제1 내저면(344)을 포함함으로써 배광 효율성을 높이는 효과가 있다.
측면부(350)는 곡면부(342)의 둘레 외측에서 연장되고, 광원(310)부터 전방으로 갈수록 지름의 길이가 커지도록 형성될 수 있다. 측면부(350)는 제1 내측면(351), 외측면(352) 및 제2 내측면(354)을 포함할 수 있다.
제1 내측면(351)은 곡면부(340)의 둘레 외측에서 광원(310)을 향해 연장된다. 제1 내측면(351)은 광원(310)을 둘러싸게 형성될 수 있다.
외측면(352)은 제1 내측면(351)의 일측에서 제1 내측면(351)과 소정의 각을 이루도록 형성된다. 이때, 제1 내측면(351)과 외측면(351)이 이루는 각은 측면에서 바라볼때, 10°이상이고 90°이하일 수 있다. 외측면(351)은 광원(310)으로부터 제1 방향으로 갈수록 지름의 길이가 커지도록 형성된다.
제2 내측면(354)은 제1 내저면(344)의 둘레 외측에서 연장된다. 제2 내측면(354)은 제1 내저면(344)과 소정의 각을 이루도록 형성된다. 이때, 제1 내저면(344)과 제2 내측면(354)이 이루는 각은 측면에서 바라볼 때, 90° 이상이고, 180° 이하일 수 있다.
제1 내저면(344) 및 제2 내측면(354)으로 인해 광효율 증대 효과가 발생한다. 도 2를 참조하여 설명한 자동차의 조명 장치에 비해 난반사가 줄어들는 효과가 발생한다. 또한, 제1 렌즈(320) 내부에 제1 캐비티(321)를 포함함으로써, 일반 사출기로 제조 가능하여 제조 단가가 감소하는 효과도 기대할 수 있다. 또한, 제1 캐비티(321)의 부피만큼 중량이 감소하는 효과와 더불어 차량의 연비가 상승하는 효과도 기대할 수 있다. 또한, 일반 사출기로 제조가 가능해 지면서 제조 사이클 타임도 감소하는 효과를 기대할 수 있다.
제2 렌즈(325)는 광원(310)에서 생성되는 빛을 외부로 배광한다. 제2 렌즈(325)는 제1 렌즈(320)와 접하여 형성될 수 있다. 제2 렌즈(325)는 후방이 개구되어 제2 캐비티(326)를 구비할 수 있다.
제2 렌즈(325)는 전방면이 광원(310)의 광축에 대해 기울기를 갖는 경사부(327)로 형성될 수 있다. 이때, 기울기는 광원(310)이 광축을 기준으로 45° 이상이고 90°이하 일 수 있다. 본 발명의 실시예에 다른 자동차의 조명 장치는 경사부(327)를 포함한 제2 렌즈(325)를 구비함으로써 3D 점등이 가능하다.
도 4(a)는 LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 광효율 실험을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4(b)는 LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 점등 이미지를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 도 2를 참조하여 설명한 자동차 조명 장치를 사용하여 실험한 결과를 나타낸다.
도 4(a)에 도시된 도면은 0.2W의 빨간(R) LED광원 1개를 포함한 자동차의조명 장치를 복합경사각 25° 조건에서 발광시켜 촬영한 이미지이다. 이경우, 조명 장치는 8.9cd의 빛을 배광하며, 배광 패턴이 좌측 및 하측 방면으로 쏠리는 현상을 확인할 수 있다.
도 4(b)에 도시된 도면은 빨간(R) LED 광원 2개를 포함한 자동차의 조명 장치를 정면 방황으로 발광시켜 촬영한 점등 이미지이다. 이경우, 조명 장치는 보통 정도로 발광 효율을 나타냄을 알 수 있다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따라, LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 광효율 실험을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따라, LED를 광원으로 하는 자동차의 조명 장치의 점등 이미지를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예에 따른 자동차 조명 장치를 사용하여 실험한 결과를 나타낸다.
도 5(a)에 도시된 도면은 0.2W의 빨간(R) LED광원 1개를 포함한 자동차의조명 장치를 복합경사각 25° 조건에서 발광시켜 촬영한 이미지이다. 이경우, 조명 장치는 17.3cd의 빛을 배광하며, 도 4(a)를 참조하여 설명한 바와 달리, 배광 패턴이 소정 방향으로 쏠리지 않고 중심부에 위치함을 확인할 수 있다.
도 5(b)에 도시된 도면은 빨간(R) LED 광원 2개를 포함한 자동차의 조명 장치를 정면 방황으로 발광시켜 촬영한 점등 이미지이다. 이경우, 조명 장치는 도 4(b)를 참조하여 설명한 조명 장치보다 광효율이 향상된 점등 이미지를 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
110 : 전조등
120 : 후미등 및 제동등
130 : 방향지시등
210 : 광원
220 : 렌즈
310 : 광원
320 : 제1 렌즈
325 : 제2 렌즈
340 : 광확산부
350 : 측면부

Claims (8)

  1. 빛을 생성하여 전방으로 비추는 광원; 및
    상기 광원의 전방에 배치되어 상기 빛을 외부로 배광하는 렌즈;를 포함하고,
    상기 렌즈는,
    상기 광원이 삽입되는 광원 삽입홈이 후방에 형성되고, 전방이 개구되어 제1 캐비티가 형성되며, 상기 광원삽입홈 및 상기 제1 캐비티 사이가 광확산부에 의해 막히는 제1 렌즈와,
    상기 제1 렌즈와 동일한 재질로 형성되어 상기 제1 렌즈의 전방에 접해 배치되고, 후방이 개구되어 제2 캐비티가 형성된 제2 렌즈를 포함하며,
    상기 광확산부는, 후방면에 볼록하게 형성된 곡면부와, 전방면에 평평하게 형성된 제1 내저면을 포함하는 자동차의 조명 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 상기 광확산부의 둘레 외측에서 연장되고, 상기 광원으로부터 전방으로 갈수록 지름의 길이가 커지도록 형성되는 측면부를 포함하는 자동차의 조명 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 측면부는,
    상기 곡면부의 둘레 외측에서 상기 광원을 향해 연장되어 상기 광원을 둘러싸는 제1 내측면;
    상기 제1 내측면의 일측에서 상기 제1 내측면과 소정의 각을 이루도록 형성되는 외측면; 및
    상기 제1 내저면의 둘레 외측에서 연장되고, 상기 제1 내저면과 소정의 각을 이루도록 형성되는 제2 내측면;을 포함하는 자동차의 조명 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 내저면과 상기 제2 내측면이 이루는 각은 90° 이상이고 180° 이하인 자동차의 조명 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 전방면이 상기 광원의 광축에 대해 기울기를 갖는 경사부로 형성되는 자동차의 조명 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기울기는 45° 이상이고 90° 이하인 자동차의 조명 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 LED로 형성되는 자동차의 조명 장치.
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