スタッド溶接ピン
【課題】スタッドボルトや全ネジボルトなどを溶接するような大型装置を用いる溶接は不要となるスタッド溶接ピンを提供する。
【解決手段】溶接先端部１を有し、その他端が円球部２で構成される導電性の材質で成形されるロッドピン３と、該溶接先端部を突出させ且つ円球部が抜出さない程度に、該円球部の球側面に沿って絞り込み、該ロッドピンを内在させる筒体で構成された筒部４と、該筒部から突出する溶接先端部の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されたクッション部５とからなる。
【解決手段】溶接先端部１を有し、その他端が円球部２で構成される導電性の材質で成形されるロッドピン３と、該溶接先端部を突出させ且つ円球部が抜出さない程度に、該円球部の球側面に沿って絞り込み、該ロッドピンを内在させる筒体で構成された筒部４と、該筒部から突出する溶接先端部の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されたクッション部５とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスタッド溶接により、鉄鋼材の表面にピンを取付けるためのスタッド溶接ピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、給排水、空調、電気設備工事などにおいて、鉄鋼製の梁、柱、デッキプレートなどの構造材に、管、ケーブル、空調設備、機械設備など構築物を取付けるために使用されるスタッド溶接に関する。
一般に、スタッド溶接には、先打ちと後打ちに大別される。構造材の表面に対し、先ずスタッドピンを立設した後、そこに耐火断熱材、防音材、保温材などの被覆材を懸架する方法の前者（特許文献１を参照）。一方、構造材の表面に対し、耐火断熱材、防音材、保温材などの被覆材を巻きつけて、その上から取付けのためにスタッドピンを立設する、所謂、後打ちスタッド溶接の後者がある（特許文献２を参照）。本発明は、特に、前者の先打ち用のスタッドピンに関する。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４２３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、鉄鋼製の、梁、柱、デッキプレートなどの構造材に、管、ケーブル、空調設備、機械設備、保護管類などの構築物を取付けるには、それら構築物の外周を拘束するサドルと呼ばれる支持具を用い、構造材にドリルで穿孔したのち、ドリリングタッピンネジを用いて、サドルを構造材に取付けていた。
あるいは、全ネジと呼ばれる棒状の雄ねじを所定の長さに切断して、その一端をガス溶接やアーク溶接で構造材に固着し、その全ネジに拘束部を備えた支持具を取付けて構築物を固定していた。さらに、構造材にドリルで穿孔したのち、雌ネジアンカーを嵌入して、その雌ネジに全ネジを螺入し、その全ネジに拘束部を備えた支持具を取付ける場合もあった。
【０００５】
また、デッキプレートのような薄い構造材の場合は、デッキプレートを貫通して、その上部に打設されたコンクリート部分にとどく孔を開けてアンカーを固定する方法が採用されるが、この方法は防水上、好ましくない他、構造材とコンクリートの両者に適合するドリルがないため、削孔し難い。
【０００６】
いずれにしろ、構造材に穿孔したり、全ネジをガス溶接やアーク溶接で固着する方法は、構造材が肉厚の頑丈なものが求められ、デッキプレートのような薄い構造材の場合は無理があった。また、これらの作業は高所作業が多く、重量のある作業工具を操作する必要があるため、作業者に重い負担をしいることになる。それ故に、薄い構築物であっても手軽に施工できるスタッド溶接ピンが要望されていた。
【発明を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる事情と背景に鑑み、鋭意研究の結果なされたものであって、その問題解決とするところは、広範囲において手軽に利用できるスタッド溶接ピンの開発にある。
即ち、本発明のスタッド溶接ピンとは、溶接先端部を有し、その他端が円球部で構成された導電性素材で成形されるロッドピンと、該溶接先端部を突出させ且つ円球部が抜出さない程度に円球部の球側面に沿って絞り込まれ、該ロッドピンを内在させる筒体で構成される筒部と、該筒部から突出する溶接先端部の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されるクッション部とからなることを特徴とするスタッド溶接ピンにある。
【０００７】
本発明のスタッド溶接ピンにあって、ロッドピンとは導電性の材質で成形されるものであって、電気抵抗の少ない通電性のよい金属素材からなるものであれば特に限定されない。例えば鉄板、銅板、ステンレス板、アルミ板および真鍮板などの材質から選ばれてなるもの。または、これらの合金の材質から成るものでもよい。尚、選択されるロッドピン径や長さは、構築物の大きさや重量でそのサイズを決定すればよい。
【０００８】
このロッドピンは、棒状ピンの一方に溶接先端部を構成し、溶接に適した先端形状を有する。例えば、溶接先端部がナイフ状に尖鋭化されたもの、円心上に垂直に尖った突起のである。そして、溶接先端部の他端には円球部が構成されていて、勿論、ロッドピン径より大きい円球である。本発明でいう円球部の形状は、基本的には円球状であるが、その他、楕円球状や半円球状のものでもよく、円球面からロッドピンが立設されておればよい。ロッドピンはこれら溶接先端部と円球部を一体化したものである。ロッドピンの軸径は１ｍｍから５ｍｍ程度のもので、その軸径はスタッド後のスタッド溶接ピンに懸かる構築物の重量などを勘案して選択されればよい。
【０００９】
本発明でいう筒部とは、上記のロッドピンを内在させる筒体であって、筒体の一端に該ロッドピンの溶接先端部を突出させて、且つロッドピンの円球部が抜け出さない程度に円球部の球側面に沿って絞込むように成形された筒部からなる。
【００１０】
さらには、上記の円球部の球側面に沿って絞込むように成形させた終端から、溶接先端部に向けて円錐の広がりテーパを構成しておくことが好ましい。このことにより、ロッドピンが円球部を支点に方向変更を可能にする。
【００１１】
筒部の成形材料としては、金属材、木材、プラスチック材などから成形されたもので、特に限定されないが強度のあるものが望ましい。望ましくは、電気絶縁性のよい、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、熱可塑性エラストマーなどの汎用の熱可塑性プラスチックやセラミックスも使用することができる。その他各種のゴムをはじめ、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性プラスチックスも使用することもできる。
また、筒部には、成形の際に筒体の周側面に雄ねじや雌ねじ、さらにはフック顎などを設けておくことも、後の構築物に連結する基部として有効である。
【００１２】
次に、本発明でいうクッション部とは、ロックウール繊維をフェルト状に加工したものなどの耐火性とクッション性とガスケット機能を有するものであれば、特に限定されない。そして、このクッション部で、上記の筒部の一端から突出する溶接先端部の周縁を覆うことで、ガスケット機能を保持させて、溶接時の火花や爆発物などの飛散が防止される。
このクッション部は、筒体径を充分に補う大きさが望ましく、その厚さは筒部から突出する溶接先端部の周縁を覆えることが好ましい。これによりロッドピンの溶接先端部から筒部にインサートして筒部から突出した溶接先端部をクッション材で覆うことでロッドピンが筒部に内在されて脱落させない。
【００１３】
以上のように構成される本発明のスタッド溶接ピンは、筒部から突出する溶接先端部を構築物（母材）に押し当て、大電流を通電しスタッド溶接ピンの先端にアークを発生させる。そしてスタッド溶接ピンの先端を溶融させて、その溶融物でもって該ピンを構築物面に溶接させるが、溶融で短くなったピンは、クッション部が支配する変移吸収機能の作用によって補足される。故に、溶接後のスタッド溶接ピンの筒部と構築物（母材）との間には間隙が発生せず、該スタッド溶接ピン一体が構築物にしっかり固定することができる。
【００１４】
本発明のスタッド溶接ピンを使用するに当たっては、直流電源の電源回路に過電流保護回路を備え、スタッドと構造材にコンデンサの電荷を放電させたとき、そのときの放電回路の短絡により、直流電源の出力電流をサイリスタの保持電流以下にして、サイリスタをターンオフさせて放電回路が開くようにした、コンデンサ放電式のスタッド溶接装置を使用することで、溶接装置が小型かつ軽量で、携帯可能で、高所での作業であっても作業者の負担は軽く、しかも片手で溶接装置のガンを操作することができる。
【効果】
【００１５】
本発明は、ロッドピンが主体となる比較的に細い棒状のスタッド溶接ピンで構成されているため、従来のスタッドボルトや全ネジボルトを溶接するような大型装置を用いた大電流の溶接は不要となる。特に材質の薄い構造材での穴あきが心配な、軽鉄材やデッキプレートへのスタッド溶接に効果を発揮する。また、溶接装置が小型且つ軽量で、携帯も可能で高所での作業であっても作業者の負担は軽く、片手で溶接装置のガンを操作することができる。
また、溶接に際し、耐火性ガスケット材のクッション部が溶接時の火花や爆発物などの飛散を防止すると共に、連結される構築物からの振動を吸収することができる。
さらには、空調設備や機械設備などと連結する際に生ずる、曲げやひねりなどの外的応力が、筒部を基点にして回転し解放されるため、溶接部分の負荷が軽減されて溶接強度を増し、一層のスタッド溶接ピンの用途範囲が広がる画期的な先打ちスタッドピンである。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るスタッド溶接ピンの具体的構成について、詳細に説明することとする。
先ず、図１は、本発明に従う構造を有するスタッド溶接ピンの一例を示す。かかる図から明らかなように、本発明のスタッド溶接ピンＡは、溶接先端部１を有し、その他端が円球部２で構成された導電性の材質で成形されるロッドピン３と、該溶接先端部１を突出させ且つ円球部２が抜出さない程度に円球部２の球側面に沿って絞り込まれ、該ロットピン３を内在させた筒体で構成された筒部４と、該筒部４から突出する溶接先端部１の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されるクッション部５とからなることを特徴とするスタッド溶接ピンである。
【００１７】
さらには、上記の円球部２の球側面に沿って絞込むように成形させた終端４１から、溶接先端部１に向けて円錐の広がりテーパ４２を構成しておくことが好ましい。このことにより、ロッドピン３が円球部２を支点として無理のない方向補正を可能にする。
【００１８】
因みに、上述の如き構成された、本発明の３ｍｍ軸径のロッドピンからなるスタッド溶接ピンＡをサンプルとして用いて、厚さ０．８ｍｍのデッキプレート面に溶接先端部１を押し当て、次いで、スタッドガンより大電流を通電してスタッド溶接を行った。
通電に際し、溶接先端部１と構造材Ｂとの間にアークが発生し、溶接先端部１が溶融して構造材Ｂに溶け込んだとき、クッション部５の変移吸収機能が作用して溶接先端部１の圧接が継続維持された。この結果、本発明のスタッド溶接ピンＡにあっては、通電の不良操作もなく、作業性は飛躍的に安定しており、溶接時の火花や爆発物の飛散もなく、スタッド溶接ピンＡは構造材Ｂしっかり立設されていた。そして、このスタッド溶接ピンは、引張強度１００Ｋｇ以上確保されていた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施態様の一例を示す、スタッド溶接ピンの断面図である。
【図２】図１のスタッド溶接ピンの斜視図である。
【図３】溶接後の本発明のスタッド溶接ピンに外的応力が生じた際の解放の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
Ａ・・・スタッド溶接ピン
１・・・溶接先端部
２・・・円球部
３・・・ロッドピン
４・・・筒部
４１・・・絞込み終端部
４２・・・テーパ
５・・・クッション部
Ｂ・・・構造物（母材）
【技術分野】
【０００１】
本発明はスタッド溶接により、鉄鋼材の表面にピンを取付けるためのスタッド溶接ピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、給排水、空調、電気設備工事などにおいて、鉄鋼製の梁、柱、デッキプレートなどの構造材に、管、ケーブル、空調設備、機械設備など構築物を取付けるために使用されるスタッド溶接に関する。
一般に、スタッド溶接には、先打ちと後打ちに大別される。構造材の表面に対し、先ずスタッドピンを立設した後、そこに耐火断熱材、防音材、保温材などの被覆材を懸架する方法の前者（特許文献１を参照）。一方、構造材の表面に対し、耐火断熱材、防音材、保温材などの被覆材を巻きつけて、その上から取付けのためにスタッドピンを立設する、所謂、後打ちスタッド溶接の後者がある（特許文献２を参照）。本発明は、特に、前者の先打ち用のスタッドピンに関する。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４２３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、鉄鋼製の、梁、柱、デッキプレートなどの構造材に、管、ケーブル、空調設備、機械設備、保護管類などの構築物を取付けるには、それら構築物の外周を拘束するサドルと呼ばれる支持具を用い、構造材にドリルで穿孔したのち、ドリリングタッピンネジを用いて、サドルを構造材に取付けていた。
あるいは、全ネジと呼ばれる棒状の雄ねじを所定の長さに切断して、その一端をガス溶接やアーク溶接で構造材に固着し、その全ネジに拘束部を備えた支持具を取付けて構築物を固定していた。さらに、構造材にドリルで穿孔したのち、雌ネジアンカーを嵌入して、その雌ネジに全ネジを螺入し、その全ネジに拘束部を備えた支持具を取付ける場合もあった。
【０００５】
また、デッキプレートのような薄い構造材の場合は、デッキプレートを貫通して、その上部に打設されたコンクリート部分にとどく孔を開けてアンカーを固定する方法が採用されるが、この方法は防水上、好ましくない他、構造材とコンクリートの両者に適合するドリルがないため、削孔し難い。
【０００６】
いずれにしろ、構造材に穿孔したり、全ネジをガス溶接やアーク溶接で固着する方法は、構造材が肉厚の頑丈なものが求められ、デッキプレートのような薄い構造材の場合は無理があった。また、これらの作業は高所作業が多く、重量のある作業工具を操作する必要があるため、作業者に重い負担をしいることになる。それ故に、薄い構築物であっても手軽に施工できるスタッド溶接ピンが要望されていた。
【発明を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる事情と背景に鑑み、鋭意研究の結果なされたものであって、その問題解決とするところは、広範囲において手軽に利用できるスタッド溶接ピンの開発にある。
即ち、本発明のスタッド溶接ピンとは、溶接先端部を有し、その他端が円球部で構成された導電性素材で成形されるロッドピンと、該溶接先端部を突出させ且つ円球部が抜出さない程度に円球部の球側面に沿って絞り込まれ、該ロッドピンを内在させる筒体で構成される筒部と、該筒部から突出する溶接先端部の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されるクッション部とからなることを特徴とするスタッド溶接ピンにある。
【０００７】
本発明のスタッド溶接ピンにあって、ロッドピンとは導電性の材質で成形されるものであって、電気抵抗の少ない通電性のよい金属素材からなるものであれば特に限定されない。例えば鉄板、銅板、ステンレス板、アルミ板および真鍮板などの材質から選ばれてなるもの。または、これらの合金の材質から成るものでもよい。尚、選択されるロッドピン径や長さは、構築物の大きさや重量でそのサイズを決定すればよい。
【０００８】
このロッドピンは、棒状ピンの一方に溶接先端部を構成し、溶接に適した先端形状を有する。例えば、溶接先端部がナイフ状に尖鋭化されたもの、円心上に垂直に尖った突起のである。そして、溶接先端部の他端には円球部が構成されていて、勿論、ロッドピン径より大きい円球である。本発明でいう円球部の形状は、基本的には円球状であるが、その他、楕円球状や半円球状のものでもよく、円球面からロッドピンが立設されておればよい。ロッドピンはこれら溶接先端部と円球部を一体化したものである。ロッドピンの軸径は１ｍｍから５ｍｍ程度のもので、その軸径はスタッド後のスタッド溶接ピンに懸かる構築物の重量などを勘案して選択されればよい。
【０００９】
本発明でいう筒部とは、上記のロッドピンを内在させる筒体であって、筒体の一端に該ロッドピンの溶接先端部を突出させて、且つロッドピンの円球部が抜け出さない程度に円球部の球側面に沿って絞込むように成形された筒部からなる。
【００１０】
さらには、上記の円球部の球側面に沿って絞込むように成形させた終端から、溶接先端部に向けて円錐の広がりテーパを構成しておくことが好ましい。このことにより、ロッドピンが円球部を支点に方向変更を可能にする。
【００１１】
筒部の成形材料としては、金属材、木材、プラスチック材などから成形されたもので、特に限定されないが強度のあるものが望ましい。望ましくは、電気絶縁性のよい、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、熱可塑性エラストマーなどの汎用の熱可塑性プラスチックやセラミックスも使用することができる。その他各種のゴムをはじめ、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性プラスチックスも使用することもできる。
また、筒部には、成形の際に筒体の周側面に雄ねじや雌ねじ、さらにはフック顎などを設けておくことも、後の構築物に連結する基部として有効である。
【００１２】
次に、本発明でいうクッション部とは、ロックウール繊維をフェルト状に加工したものなどの耐火性とクッション性とガスケット機能を有するものであれば、特に限定されない。そして、このクッション部で、上記の筒部の一端から突出する溶接先端部の周縁を覆うことで、ガスケット機能を保持させて、溶接時の火花や爆発物などの飛散が防止される。
このクッション部は、筒体径を充分に補う大きさが望ましく、その厚さは筒部から突出する溶接先端部の周縁を覆えることが好ましい。これによりロッドピンの溶接先端部から筒部にインサートして筒部から突出した溶接先端部をクッション材で覆うことでロッドピンが筒部に内在されて脱落させない。
【００１３】
以上のように構成される本発明のスタッド溶接ピンは、筒部から突出する溶接先端部を構築物（母材）に押し当て、大電流を通電しスタッド溶接ピンの先端にアークを発生させる。そしてスタッド溶接ピンの先端を溶融させて、その溶融物でもって該ピンを構築物面に溶接させるが、溶融で短くなったピンは、クッション部が支配する変移吸収機能の作用によって補足される。故に、溶接後のスタッド溶接ピンの筒部と構築物（母材）との間には間隙が発生せず、該スタッド溶接ピン一体が構築物にしっかり固定することができる。
【００１４】
本発明のスタッド溶接ピンを使用するに当たっては、直流電源の電源回路に過電流保護回路を備え、スタッドと構造材にコンデンサの電荷を放電させたとき、そのときの放電回路の短絡により、直流電源の出力電流をサイリスタの保持電流以下にして、サイリスタをターンオフさせて放電回路が開くようにした、コンデンサ放電式のスタッド溶接装置を使用することで、溶接装置が小型かつ軽量で、携帯可能で、高所での作業であっても作業者の負担は軽く、しかも片手で溶接装置のガンを操作することができる。
【効果】
【００１５】
本発明は、ロッドピンが主体となる比較的に細い棒状のスタッド溶接ピンで構成されているため、従来のスタッドボルトや全ネジボルトを溶接するような大型装置を用いた大電流の溶接は不要となる。特に材質の薄い構造材での穴あきが心配な、軽鉄材やデッキプレートへのスタッド溶接に効果を発揮する。また、溶接装置が小型且つ軽量で、携帯も可能で高所での作業であっても作業者の負担は軽く、片手で溶接装置のガンを操作することができる。
また、溶接に際し、耐火性ガスケット材のクッション部が溶接時の火花や爆発物などの飛散を防止すると共に、連結される構築物からの振動を吸収することができる。
さらには、空調設備や機械設備などと連結する際に生ずる、曲げやひねりなどの外的応力が、筒部を基点にして回転し解放されるため、溶接部分の負荷が軽減されて溶接強度を増し、一層のスタッド溶接ピンの用途範囲が広がる画期的な先打ちスタッドピンである。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るスタッド溶接ピンの具体的構成について、詳細に説明することとする。
先ず、図１は、本発明に従う構造を有するスタッド溶接ピンの一例を示す。かかる図から明らかなように、本発明のスタッド溶接ピンＡは、溶接先端部１を有し、その他端が円球部２で構成された導電性の材質で成形されるロッドピン３と、該溶接先端部１を突出させ且つ円球部２が抜出さない程度に円球部２の球側面に沿って絞り込まれ、該ロットピン３を内在させた筒体で構成された筒部４と、該筒部４から突出する溶接先端部１の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されるクッション部５とからなることを特徴とするスタッド溶接ピンである。
【００１７】
さらには、上記の円球部２の球側面に沿って絞込むように成形させた終端４１から、溶接先端部１に向けて円錐の広がりテーパ４２を構成しておくことが好ましい。このことにより、ロッドピン３が円球部２を支点として無理のない方向補正を可能にする。
【００１８】
因みに、上述の如き構成された、本発明の３ｍｍ軸径のロッドピンからなるスタッド溶接ピンＡをサンプルとして用いて、厚さ０．８ｍｍのデッキプレート面に溶接先端部１を押し当て、次いで、スタッドガンより大電流を通電してスタッド溶接を行った。
通電に際し、溶接先端部１と構造材Ｂとの間にアークが発生し、溶接先端部１が溶融して構造材Ｂに溶け込んだとき、クッション部５の変移吸収機能が作用して溶接先端部１の圧接が継続維持された。この結果、本発明のスタッド溶接ピンＡにあっては、通電の不良操作もなく、作業性は飛躍的に安定しており、溶接時の火花や爆発物の飛散もなく、スタッド溶接ピンＡは構造材Ｂしっかり立設されていた。そして、このスタッド溶接ピンは、引張強度１００Ｋｇ以上確保されていた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施態様の一例を示す、スタッド溶接ピンの断面図である。
【図２】図１のスタッド溶接ピンの斜視図である。
【図３】溶接後の本発明のスタッド溶接ピンに外的応力が生じた際の解放の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
Ａ・・・スタッド溶接ピン
１・・・溶接先端部
２・・・円球部
３・・・ロッドピン
４・・・筒部
４１・・・絞込み終端部
４２・・・テーパ
５・・・クッション部
Ｂ・・・構造物（母材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接先端部を有し、その他端が円球部で構成される導電性の材質で成形されるロッドピンと、該溶接先端部を突出させ且つ円球部が抜出さない程度に円球部の球側面に沿って絞り込み、該ロッドピンを内在させる筒体で構成される筒部と、該筒部から突出する溶接先端部の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されるクッション部とからなることを特徴とするスタッド溶接ピン。
【請求項１】
溶接先端部を有し、その他端が円球部で構成される導電性の材質で成形されるロッドピンと、該溶接先端部を突出させ且つ円球部が抜出さない程度に円球部の球側面に沿って絞り込み、該ロッドピンを内在させる筒体で構成される筒部と、該筒部から突出する溶接先端部の周縁を耐火性ガスケット材で覆って構成されるクッション部とからなることを特徴とするスタッド溶接ピン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２４６４８（Ｐ２０１１−２２４６４８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２６１８（Ｐ２０１０−１１２６１８）
【出願日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５９４０７７３６７）一文機工株式会社 (17)
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５９４０７７３６７）一文機工株式会社 (17)
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