CN101605617B - 用于调节金属带的平直度和/或粗糙度的方法和润滑剂喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法和一种润滑剂喷涂装置(100)，所述方法和所述装置用于通过每时间单位在冷轧机机架的入口中涂到金属带(400)上的至少一种润滑剂的数量的合适计量来调节所述金属带(400)的平直度和/或粗糙度。为了在冷轧的金属带的平直度和/或粗糙度方面进一步改进其质量，按本发明提出，按照在所述冷轧机机架的出口中在金属带的宽度范围内在实际平直度分布和额定平直度分布之间的确定的调节偏差或者按照在所述冷轧机机架(100)的出口中在所述金属带的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差或者这两种调节偏差的组合，以每时间单位在所述金属带的宽度范围内的数量分布的形式计量所喷涂的润滑剂的数量。

Description

用于调节金属带的平直度和/或粗糙度的方法和润滑剂喷涂装置

技术领域

本发明涉及一种方法和一种润滑剂喷涂装置，所述方法和润滑剂喷涂装置用于通过每时间单位在冷轧机机架的入口中喷涂到金属带上的至少一种润滑剂的数量的合适计量来调节所述金属带的在所述冷轧机机架的出口中的平直度和/或粗糙度。 

背景技术

一种这样的方法比如在未预先公开的德国专利申请DE 10 2005042 020 A1中得到说明。 

日本的公开文献JP 59 11 82 11涉及金属带的平直度的调节。该公开文献说明在轧机机架的出口上测量平直度并且如此在所述金属带的宽度范围内分布地调节润滑剂喷涂状况，从而在所述轧机机架的出口上获得所期望的平直度。 

发明内容

根据这种技术上的理论，本发明的任务是，如此改进用于调节金属带的在冷轧机机架的出口中的平直度和/或粗糙度的一种公开的方法和一种公开的润滑剂喷涂装置，从而使得冷轧的金属带的质量在平直度和/或其粗糙度方面得到进一步改进。 

该任务通过在权利要求1中请求保护的方法得到解决。该方法的特征在于，按照在所述冷轧机机架的出口中在金属带的宽度范围内在实际平直度分布和额定平直度分布之间的确定的调节偏差或者按照在所述冷轧机机架的出口中在所述金属带的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差或者按照这两种调节偏差的组合，以每时间单位在所述金属带的宽度范围内数量分布的形式计量所喷涂的润滑剂的数量。 

与开头所引用的专利申请的技术上的理论不同，在本专利申请中不是笼统地而是在金属带的宽度范围内分布地在冷轧机机架的入口侧喷涂合适数量的润滑剂。通过这种方式，在有利的情况下成功地为每个沿金属带的宽度方向的区段比如在单个喷嘴的喷涂区域中供给 个性化数量的润滑剂，以便以这种方式在相应的宽度区段中调节预先设定的额定平直度。 

所喷涂的润滑剂的数量处于1-20ml/min/100mm金属带宽度的范围内。这个数量有利地如此之小，使得其能够考虑到所期望的额定平直度或者额定粗糙度实现冷轧机机架的辊缝中的摩擦系数的有针对性的变化。在出口中留在金属带上的润滑剂剩余数量为最小数量；该剩余数量有利地如此之小，从而不必单独对其进行清理。 

本发明规定，有利地在冷轧机机架的出口侧测量金属带上的润滑剂的剩余含量。这种剩余含量一方面不应该低于一个预先给定的下阈值，否则在金属带上存在着生锈的危险，因为典型使用的润滑剂通常也具有防锈作用。另一方面，润滑剂的剩余含量不应该超过一个上阈值，因为否则存在着金属带在布置在冷轧机机架后面的辊道上侧移的危险。 

所有在本发明的范围内预先给定的额定值优选基于来自实践的经验值。 

为实施按本发明的方法，重要的是，在入口侧仅仅以精确计量的数量来喷涂润滑剂。在按本发明的方法中没有规定在所述冷轧机机架的入口侧额外地将冷却剂喷涂到辊缝中，因为这会使得辊缝中摩擦系数的有针对性的调节出错。因此冷却剂的喷涂在按本发明的方法中如果确实如此那就仅仅应该如此设置在冷轧机机架的出口侧或者设置在入口侧，使得没有冷却剂到达辊缝中。 

有利的是，多种具有相应不同的改变辊缝中的摩擦系数的性能的润滑剂可供使用。作为润滑剂或者混合润滑剂的数量计量的替代方案，而后也可以通过不同的润滑剂的相应合适的混合比例来调节辊缝中的准确的摩擦系数。有利的是，只有在喷嘴梁的单个喷嘴的内部才混合单个的润滑剂；由此可以个别地为金属带的每个宽度区段完全有针对性地调节辊缝中的摩擦系数。此外，而后可以对未消耗的润滑剂进行分开清理/保存。 

在本发明中肯定不是通过冷轧机机架中的辊缝的大小的改变来调节金属带上的所期望的平直度或粗糙度；更确切地说，辊缝的大小在金属带的整个加工持续过程中保持恒定或者说借助于单独的调节回路来调节，所述单独的调节回路不是本发明的主题。在此，比如金属带的在入口中和在出口中的速度之间的差异用作辊缝的大小或者金属带的减缩量(Abnahme)的尺度。 

此外，本发明的上述任务通过一种计算机程序、一种具有该计算机程序的数据载体以及一种润滑剂喷涂装置得到解决。这些解决方案 的优点对应于此前结合按本发明的方法所提到的优点。 

附图说明

说明书后面总共随附了四张附图。其中： 

图1示出具有喷嘴梁的冷轧机机架； 

图2示出按本发明的级联调节系统；并且 

图3是所述级联调节系统的程序块的详细示意图。 

下面参照所提到的附图对本发明进行详细说明。 

具体实施方式

图1示出了一个用于在冷轧机机架的入口中将润滑剂S1、S2、S3涂到金属带400的表面上的润滑剂喷涂装置100。该润滑剂喷涂装置100包括一根具有多个用于将润滑剂200喷涂到金属带400的上侧面上的喷嘴110-i的喷嘴梁110-o以及另外一根同样具有多个用于将润滑剂喷涂到所述金属带400的下侧面上的喷嘴的喷嘴梁110-u，其中i＝1-l。每个单个的喷嘴100-i能够在由其喷出的润滑剂数量方面个别地调节或者说调整。 

除了喷出的润滑剂数量之外，也能够借助于用于每个喷嘴110-i的混合器150个性化地调节相应的润滑剂成分。如果可以使用多种具有相应不同的改变辊缝中的摩擦系数的性能的润滑剂S1、S2、S3，那么所述混合器100就允许从可用的润滑剂S1、S2和S3中组合出在辊缝中的摩擦系数方面具有具体所期望的性能的合适的混合润滑剂。 

早已提到的可以借助于喷嘴实现的被喷涂的润滑剂数量的计量使得完全切断单个的喷嘴110-i亦成为可能。这在所述喷嘴梁的外面的喷嘴上特别有利，因为通过所述喷嘴的接通或者说切断可以使润滑剂数量与相应被轧制的金属带400的宽度相匹配并且通过这种方式可以防止润滑剂的浪费。 

图2示出了以本发明为基础的用于以调节模板的形式在冷轧机机架300的出口中调节金属带400的平直度和/或粗糙度的方法。该模板可以让人看到，用一个内部的用于将喷涂的润滑剂数量沿宽度方向分布的调节回路以级联调节的形式来计量喷涂到金属带上的润滑剂数量，其中借助于叠加的调节回路来求得或者说预先设定用于数量分布的额定值Soll-MV。 

这一内部的调节回路包括一个额定/实际-数值比较器124、一个 数量调节器126和一个以润滑剂喷涂装置110为形式的调节机构以及一个用于在金属带400进入所述冷轧机机架300中之前检测从所述喷嘴梁110喷涂到该金属带400上的润滑剂数量的数量检测装置115。就这样在所述金属带400的宽度范围内作为实际参量检测到的数量分布Ist-MV在所述比较器124中与一个预先给定的额定数量分布Soll-MV进行比较，并且将从这种比较中产生的调节偏差e-_MV输送给串接的数量调节器126。该数量调节器、优选比例的P-调节器将所接收到的调节偏差e-_MV转换为一个合适的用于触发所述喷嘴梁110的喷嘴110-i的调节信号。所述数量调节器126优选包括l个单个调节器，所述单个调节器分别个体地分配给所述喷嘴梁的一个喷嘴110-i。这些单个调节器可以通过总线彼此相连接。于是所述数量调节器126的用于喷嘴梁110的以调节信号为形式的输出信号本身包括多个i单个的用于单个喷嘴100-i的调节信号。当然，借助于所述内部调节回路可以为所述金属带400的上侧面和下侧面分开地检测所述数量分布并对其进行调节。 

下面参照图2和3对按本发明借助于叠加的调节回路为金属带400的上侧面或者下侧面计算喷涂到该金属带上的润滑剂额定数量Soll-MV的方法进行详细解释。 

在额定值计算装置122中在预先给定的额定平直度分布Soll-PLV和/或预先给定的额定粗糙度分布Soll-RHV的基础上进行计算。这两个预先给定的额定参量是经验值，在此尤其依赖于相应有待轧制的带材的材料来合适地预先设定所述经验值。如可以在图3中看出的一样，用于平直度分布的额定值Soll-PLV首先在一个第一比较器装置122-1中与一个实际值Ist-PLV进行比较，该实际值Ist-PLV代表金属带400的在所述冷轧机机架300的出口上的平直度分布。用于沿金属带的宽度方向的平直度分布的实际值Ist-PLV借助于比如以平直度测量辊为形式的平直度传感器装置130-1来测量。而后在比较器装置122-1的输出端上存在着平直度分布调节偏差e-_PLV。类似地在一个第二比较器装置122-2中将用于粗糙度分布的额定值Soll-RHV与所述冷轧机机架300的出口上的所属的实际值Ist-RHV进行比较，从而而后在所述第二比较器装置122-2的输出端上存在着粗糙度调节偏差e-_RHV。用于沿金属带的宽度方向的粗糙度分布的实际值Ist-RHV 借助于比如以光学的传感器为形式的粗糙度传感器装置130-2来测量。按使用者的愿望/应用情况，所述平直度分布调节偏差和所述粗糙度分布调节偏差分别在个别加权的情况下介入额定数量分布的计算中。为此目的，这两种调节偏差在其在所述计算装置122-4之内介入到所述额定数量分布的计算中之前在一个加权装置122-3中得到个别加权。 

如可以在图3中看出的一样，除了这两种经过加权的调节偏差之外也有各种不同的特性值介入所述额定数量分布的计算中。这些特性值一方面是在所述冷轧机机架300的入口侧金属带400所特有的特性值P1。另一方面它们是入口侧的金属带速度(变量)以及金属带的宽度、金属带的材料或者说合金及其成型情况。与所述金属带的在入口侧的速度不同，下面三个所提到的特性值在本发明的范围内可以被视为恒定的特性值。除了金属带所特有的特性值P1之外，轧机机架所特有的特性值P2也介入所述额定数量分布的计算之中，所述轧机机架所特有的特性值P2本身在本发明的范围内全部被视为恒定的特性值。这些冷轧机机架所特有的特性值是工作辊的直径、其粗糙度、其材料及其凸度。作为第三组特性值应该提到出口侧的特性值P3，所述特性值P3包括金属带的平直度分布、其粗糙度分布、其带宽及其相应地在所述冷轧机机架的出口侧测量的每输送长度单位的剩余油含量。如早已提到一样，所述平直度分布和粗糙度分布作为实际参量在出口侧在线测量并且作为可变的过程参量个别地输送给所述比较器装置122-1或者说122-2。与此相对，将带宽(在本发明的范围内假定为恒定的特性值)以及剩余油含量(作为可变的过程参量在线测量)输送给计算单元122-4。两个出口侧的特性值-带宽和剩余油含量在下面归纳在符号P3’下面。 

由此作为中间结果应该认为，在所述计算单元122-4内部按照所述入口侧的特性值P1、冷轧机机架所特有的特性值P2、出口侧的特性值P3’并且按照经过加权的用于平直度分布和粗糙度分布的调节偏差来求得用于内部的调节回路的额定数量分布。在此应该注意，在所有所提到的特性值中仅仅所述金属带的在入口侧的速度、所述两种调节偏差以及每金属带输送长度单位出口侧剩余油含量在时间上可变，而所有其它的特性值则被视为在时间上恒定的特性值。 

现在在几种情况下示范性地对按本发明的方法进行说明： 

a)所述金属带400的在所述冷轧机机架300的出口上确定的粗糙度偏离额定值。 

这可能意味着，实际粗糙度分布大于相应的预先给定的额定值Soll-RHV，从而从这两个参量的比较中产生的粗糙度分布调节偏差e-_RHV是负值。在该实施例中，平直度分布应该在考虑之外，从而这一负的关于粗糙度的调节偏差100％地进入计算装置124-4中。所述计算装置而后将按照粗糙度分布调节偏差来为所有恒定的特性值并且按照在所述冷轧机机架300的出口侧的金属带上的在线检测的剩余油含量来预先设定用于内部的调节回路的合适的额定数量分布，从而尽可能短期内又将所述冷轧机机架的出口中的粗糙度分布调整到所述额定粗糙度分布的水平上。 

通常可以认为，所述计算单元122-4在粗糙度太大时将按照负的粗糙度调节偏差来改变所述额定数量分布并且由此改变在入口侧喷涂的润滑剂数量，以便在短期内又使在出口侧所测量的粗糙度分布与预先设定的粗糙度分布相适应。 

以何种方式通过润滑剂数量和/或润滑剂种类来影响所述粗糙度，这依赖于轧制情况的通常的过程条件，并且有利地通过过程模型来计算。 

b)所述冷轧机机架的出口侧的平直度分布偏离于所述额定平直度分布。 

以何种方式通过润滑剂数量和/或润滑剂种类来影响所述金属带张应力分布并且由此影响平直度分布，这依赖于轧制情况的通常的过程条件，并且有利地通过过程模型来计算。 

不仅可以单独地研究而且也可以同时研究粗糙度分布和平直度分布这些标准并且分别将其调节到预先设定的额定值。为此有必要依赖于平直度分布和粗糙度分布这两种调节偏差来合适地调节在入口侧喷涂的润滑剂数量。 

对于在计算装置122-4的内部所述额定数量分布的每种计算来说适用以下安排，即，在此仅仅考虑相应当前的剩余油含量，因为在所述计算单元122-4内部检查，所述剩余油含量一方面没有超过一个预先设定的用于剩余油含量的上阈值并且另一方面没有低于一个预先 设定的用于剩余油含量的下阈值。保持所述上阈值很重要，以便避免金属带在布置在冷轧机机架后面的辊道上侧移。保持所述下阈值是必要的，以便避免在金属带上生锈。 

对于所有的应用情况来说适用这一点，即不仅通过数量变化而且作为替代方案也通过由可用的润滑剂组分S1、S2和S3等构成的混合润滑剂的成分的变化或者通过数量变化与混合润滑剂变化的组合来实现焊缝中的摩擦系数的相应所期望的变化。 

优选本发明应用在多机架的轧机的最后一个机架中。 

Claims (21)

1.用于以每时间单位在金属带(400)的宽度范围内数量分布的形式通过在冷轧机机架的入口中涂到所述金属带上的至少一种润滑剂(200)的数量的合适计量来调节所述金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的平直度的方法，

其特征在于，

按照在所述冷轧机机架(300)的出口中在所述金属带(400)的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的确定的调节偏差(e-_RHV)计量所喷涂的润滑剂的数量。

2.用于以每时间单位在金属带(400)的宽度范围内数量分布的形式按照在冷轧机机架的出口中在金属带(400)的宽度范围内在实际平直度分布和额定平直度分布之间的确定的调节偏差(e-_PLV)通过在所述冷轧机机架的入口中涂到所述金属带上的至少一种润滑剂(200)的数量的合适计量来调节所述金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的平直度的方法，

其特征在于，

额外地按照在所述冷轧机机架(300)的出口中在金属带(400)的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差(e-_RHV)计量所喷涂的润滑剂的数量。

3.用于通过每时间单位在冷轧机机架的入口中涂到金属带上的至少一种润滑剂(200)的数量的合适计量来调节金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的粗糙度的方法，

其特征在于，

按照在所述冷轧机机架的出口中在所述金属带(400)的宽度范围内在实际平直度分布和额定平直度分布之间的确定的调节偏差(e-_PLV)或者按照在所述冷轧机机架(300)的出口中在所述金属带(400)的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差(e-_RHV)或者按照这两种调节偏差的组合，以每时间单位在所述金属带(400)的宽度范围内的数量分布的形式计量所喷涂的润滑剂(200)的数量。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所喷涂的润滑剂(200)的数量在1-20ml/分钟/100mm金属带(400)宽度的范围内变化。

5.按前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，用一个内部的用于所喷涂的数量分布的调节回路以级联调节的形式来计量所述数量，其中借助于叠加的调节回路在来自由入口侧的(P1)、冷轧机机架所特有的(P2)和出口侧的(P3)特性值构成的特性值组的单个、多个或所有特性值的基础上并且按照在实际平直度分布及额定平直度分布之间的确定的调节偏差(e-_PLV)、在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差(e-_PHV)或者这两种调节偏差的组合求得所述数量分布的额定值(Soll-MV)。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属带(400)的入口侧的特性值(P1)的特性值组包括：该金属带(400)的在那里的速度、它的在那里的宽度、它的材料及它的在那里的成型情况。

7.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述冷轧机机架所特有的特性值(P2)的特性值组包括：工作辊直径、工作辊粗糙度、工作辊的材料以及工作辊的凸度。

8.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属带(400)的出口侧的特性值(P3)的特性值组包括：该金属带的在那里的速度、它的在那里的宽度、沿输送方向每长度单位在它表面上的润滑剂的在那里的剩余含量、沿宽度方向它的在那里的平直度分布及沿宽度方向它的在那里的粗糙度分布。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，为所述出口侧的润滑剂的允许的剩余含量预先设定一个上阈值和/或一个下阈值。

10.按权利要求5所述的方法，其特征在于，在用于首次确定数量分布的额定值的方法的一开始，将实际平直度分布和实际粗糙度分布分别预调节到一个合适的起始值。

11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，所述合适的起始值为零。

12.按前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属带(400)仅仅在所述冷轧机机架的出口侧而不是在其入口侧得到冷却。

13.按前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，提供多种具有相应不同的降低所述冷轧机机架(300)的辊缝中的摩擦系数的作用的润滑剂(S1、S2、S3)并且每时间单位在所述金属带的宽度范围内涂到所述金属带上的润滑剂(200)的数量分布通过在辊缝中的所期望的摩擦系数方面合适地将可用的具有相应不同的降低所述冷轧机机架(300)的辊缝中的摩擦系数的作用的润滑剂(S1、S2、S3)彼此间且与空气相混合的方式来计量。

14.按前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属带(400)是钢带或者非铁的NE-金属带。

15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，所述非铁的NE-金属带是铝带。

16.按前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷轧机机架的辊缝的大小在所述金属带(400)的整个加工持续时间里保持恒定。

17.按前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述涂到所述金属带上的润滑剂在所述冷轧机机架的入口中涂到所述金属带的上侧面和/或下侧面上以及/或者所述冷轧机机架的至少一个工作辊上。

18.润滑剂喷涂装置(100)，具有：

用于至少一种润滑剂的容器(160)；

至少一根具有多个喷嘴(110-i)的喷嘴梁(110)，其中所述喷嘴梁横向于金属带(400)的输送方向布置在冷轧机机架(300)的入口侧并用于对每时间单位在金属带上的润滑剂(S1、S2、S3)进行计量；以及

一个用于合适地触发所述喷嘴梁(110)的喷嘴(110-i)以调节所述金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的平直度的控制装置(120)；

其特征在于，

在出口侧设置了粗糙度传感器装置(130-2)，以便对那里的在金属带(400)的宽度范围内的实际粗糙度分布进行检测；并且

所述控制装置(120)在与所述喷嘴梁(110)共同作用的情况下用于按照在所述冷轧机机架的出口中在所述金属带(400)的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差(e-_RH)以在所述金属带(400)的宽度范围内和每时间单位数量分布的形式来计量至少一种润滑剂。

19.润滑剂喷涂装置(100)，具有：

用于至少一种润滑剂(S1、S2、S3)的容器(160)；

至少一根具有多个喷嘴(110-i)的喷嘴梁(110)，其中所述喷嘴梁横向于金属带(400)的输送方向布置在冷轧机机架(300)的入口侧，以便对每时间单位在金属带上的润滑剂(S1、S2、S3)进行计量；

在所述冷轧机机架(300)出口侧设置了平直度传感器装置(130-1)，以便对那里的在金属带的宽度范围内的实际平直度分布进行检测；以及

控制装置(120)，该控制装置(120)在与所述喷嘴梁(110)共同作用的情况下用于按照在所述冷轧机机架(300)的出口中在所述金属带的宽度范围内在实际平直度分布和额定平直度分布之间的确定的调节偏差(e-_PLV)以在所述金属带(400)的宽度范围内和每时间单位数量分布的形式来计量至少一种润滑剂(S1、S2、S3)以调节所述金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的平直度，

其特征在于，

在所述出口侧设置了粗糙度传感器装置(130-2)，以便对那里的在金属带(400)的宽度范围内的实际粗糙度分布进行检测；并且

所述控制装置用于额外地按照在所述冷轧机机架的出口中在所述金属带(400)的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差(e-_RH)来计量所述润滑剂以调节所述金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的平直度。

20.润滑剂喷涂装置(100)，具有：

用于至少一种润滑剂(S1、S2、S3)的容器(160)；

至少一根具有多个喷嘴(110-i)的喷嘴梁(110)，其中所述喷嘴梁横向于金属带(400)的输送方向布置在冷轧机机架(300)的入口侧，以便对每时间单位在金属带上的润滑剂(S1、S2、S3)进行计量；以及

用于合适地触发所述喷嘴梁(110)的喷嘴(110-i)以调节金属带(400)的在所述冷轧机机架(300)的出口中的粗糙度的控制装置(120)；

其中，

在所述冷轧机机架(300)出口侧设置了平直度传感器装置(130-1)，以便对那里的在金属带的宽度范围内的实际平直度分布进行检测，并且/或者在所述出口侧设置了粗糙度传感器装置(130-2)，以便对那里的在金属带(400)的宽度范围内的实际粗糙度分布进行检测；并且

所述控制装置(120)在与所述喷嘴梁(110)共同作用的情况下用于按照在所述冷轧机机架(300)的出口中在所述金属带的宽度范围内在实际平直度分布和额定平直度分布之间的确定的调节偏差(e-_PLV)或者按照在所述冷轧机机架的出口中在所述金属带(400)的宽度范围内在实际粗糙度分布和额定粗糙度分布之间的调节偏差(e-_RH)或者按照这两种调节偏差的组合以在所述金属带(400)的宽度范围内和每时间单位数量分布的形式来计量至少一种润滑剂(S1、S2、S3)。

21.按权利要求18、19或20中任一项所述的润滑剂喷涂装置(100)，其特征在于，所述润滑剂喷涂装置用于实施按权利要求1到15中任一项所述的方法。

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