JP5498771B2 - カートンの開口逆折装置 - Google Patents

Description

本発明は、扁平状に折り畳まれたカートンを集積部から取り出して筒状に開口した後に逆折りするカートンの開口逆折装置に関する。

扁平状に折り畳まれて集積されたカートンを集積部から１枚ずつ取り出して筒状に開口し、その開口状態のカートンを吸着保持して下流側に搬送する途上で、カートン内に開口部から物品を収容するカートナが知られている。扁平状に折り畳まれたカートンには各パネルの間に折り線が付与されているが、折り畳まれて扁平状となったカートンを筒状に開口する際にはカートンを元の扁平な状態に戻そうとする復元力が作用して開口が良好に行なえない場合がある。そのような問題への対応として、折り畳まれたカートンを開口した後に逆方向に折ってカートンの復元力を小さくするようにした装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特公平５−２４０１５号公報

特許文献１に開示された装置は、集積部から吸着保持して取り出した扁平状のカートンの後方角部をガイドに当接させて一旦開口したカートンを上方の突起付きコンベヤで押送する際に、下部ガイドとの隙間を通過させることでカートンを逆折りしている。このように、カートンを逆折りするために、突起付きコンベヤ等の装置を設けることは、開口逆折装置の大型化を招いてしまうといった難点が指摘される。

本発明は、カートンを開口した後に逆折りする開口逆折装置を簡素な構造のもとで提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るカートンの開口逆折装置は、扁平状に折り畳まれたカートン１の第１のパネルＰ１を吸着手段の吸着部１１で吸着保持して該カートン１を集積部６から取り出し、所定の曲線形状の移動軌跡１３で該吸着部１１を移動させて該カートン１をカートン搬送手段１５に載置するカートン移送手段７と、該吸着部１１の移動軌跡１３に対向して湾曲したガイド面１４ａを備え、前記吸着部１１で保持した前記カートン１の移送過程で、前記折り畳まれたカートン１の第１のパネルＰ１と同一平面内で隣接する第２のパネルＰ２を該ガイド面１４ａで案内して、該カートン１を開口すると共に、第２のパネルＰ２に隣接する第３のパネルＰ３を該ガイド面１４ａで案内して、該カートン１を逆折りする。

前記吸着部１１で保持した前記カートン１における第３のパネルＰ３を前記ガイド面１４ａで案内する際に、第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３が同一平面内で並ぶように該カートン１を逆折りして扁平状に折り畳んだ状態で、該第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３との間の折り線５のこしを折るよう該カートン１を凸状に反らすようにした。

請求項１の発明を前提とする請求項２の発明において、前記ガイド面１４ａと前記吸着部１１の移動軌跡１３とが対向する領域における移動軌跡１３は、前記吸着部１１の移動方向に向けて、前記ガイド面１４ａとの隙間が徐々に狭くなるように設定されており、前記吸着部１１が前進移動するに連れて、吸着部１１が移動方向の前方に徐々に向く。

請求項１または請求項２の発明を前提とする請求項３の発明において、前記吸着部１１は、回転体９，１０に対して等角度毎に、且つ、該回転体９，１０の中心９ａから同じ距離だけ離れた位置に夫々配設されており、各吸着部１１は、それらの吸着部１１の数より一つ多い数の円弧からなる前記移動軌跡１３を移動する。

請求項１の発明では、吸着部で保持したカートンの移送過程で、折り畳まれたカートンの第１のパネルと同一平面内で隣接する第２のパネルがガイド面から反力を受けることによりカートンが開口し、該開口したカートンの第２のパネルに隣接する第３のパネルがガイド面から反力を受けることにより、カートンが逆折りされる。即ち、カートンが移送手段によって集積部からカートン搬送手段に移送されるまでにガイド面を押圧すると、ガイド面から反力を受けるため、カートンの折り線のこしを折ることができる。また、カートンを逆折りして扁平状に折り畳んだ後に更に反らすため、カートンの折り線のこしを更に折ることができる。このようにカートンが移送手段によって集積部からカートン搬送手段に移送されるまでの移送途中で、吸着部が移動する移動軌跡に対向してガイド面を配設するだけで、カートンを逆折りしてカートンの復元力を小さくすることができる開口逆折装置を簡素な構造のもとで提供することができる。

請求項２の発明では、吸着部の位置が吸着部の移動方向の前方側に移る程、ガイド面と移動軌跡との隙間が徐々に狭くなり、更に、吸着部が徐々に前記前方側に向くように構成されていることから、カートンがガイド面上を摺動する距離が増えてガイド面との角度を小刻みに変えながら移動するため、ガイド面からカートンへの反力の急変を抑え、カートンを折り線に沿って綺麗に開口してから逆折りすることができる。

請求項３の発明では、吸着部が回転体に対して等角度毎に、且つ、該回転体の中心から同じ距離だけ離れた位置に夫々配設されており、各吸着部がそれらの吸着部の数より一つ多い数の円弧からなり、隣接する円弧同士を接続する位置が外方へ最も離れる移動軌跡を吸着部が移動することから、例えば、円弧同士を接続する位置の付近では、吸着部が該位置と移動軌跡の中心とを結ぶ径方向に移動する割合が高くなるため、円弧同士を接続する位置の付近に集積部を配設すると、吸着部によるカートンの径方向への移動割合が高くなって、カートンが集積部の内面を押圧する力が小さくなり、吸着部でカートンを確実に吸着保持して集積部から高速で取り出すことが可能になる。また、例えば、隣接する円弧同士を接続する位置の付近で、カートン搬送手段にカートンを載置するようにすると、逆折りした後に開口したカートンの径方向への移動割合が高くなるため、カートンを載置する位置のばらつきを減らすことができる。

カートンの開口逆折装置とカートン搬送手段とを示す略体図である。 （ａ）は開口されたカートンを示す斜視図であり、（ｂ）は集積部で扁平状に折り畳まれたカートンを示す底面図であり、（ｃ）は同じく正面図である。 吸着部の移動軌跡図である。 カートンの移動軌跡図である。 カートンの移動軌跡図である。 （ａ）〜（ｆ）は夫々図５に示すカートンの断面図である。

図１に示すように、開口逆折装置は、本体パネル（不図示）の表側で、扁平状に折り畳まれたカートン１が積層された集積部６と、集積部６の下方に配設されて吸着部１１により集積部６から取り出されたカートン１をカートン搬送手段１５へ移送する移送手段７と、カートン搬送手段１５へ移送中のカートン１を案内して開口した後に逆折りするガイド部材１４とを備えている。

図２（ａ）に示すように、開口状態のカートン１は、第１のパネルＰ１と第３のパネルＰ３を対向させると共に第２のパネルＰ２と第４のパネルＰ４を対向させてなる直方体形状の筒体２と、第１のパネルＰ１及び第３のパネルＰ３の長手方向両側端縁から夫々突出する第１のフラップ３と、第２のパネルＰ２及び第４のパネルＰ４の長手方向両側端縁から夫々突出する第２のフラップ４とを備えている。図２（ｂ）（ｃ）に示すカートン１は、図１に示す集積部６に収容される時に扁平状に折り畳まれた状態であり、第１のパネルＰ１と第２のパネルＰ２とが同一平面内で隣接して集積部６の下側に向けて配置されると共に、第３のパネルＰ３と第４のパネルＰ４とが同一平面内で隣接して集積部６の上側に向けて配置される。カートン１にはカートン１を開口する際に各パネルＰ１〜Ｐ４の形状が同じになるように折り線５が施され、折り線５を境に各パネルＰ１〜Ｐ４が形成される。

扁平状に折り畳まれたカートン１は、集積部６の両側板６ａ間で上下方向へ積層され、取出口６ｂに位置する最下のカートン１の第１のパネルＰ１及び第２のパネルＰ２が両側板６ａに形成された周知の爪（不図示）により係止される。

前記移送手段７は、モータ等からなる駆動手段（不図示）から駆動を得た駆動伝達機構（不図示）によって、湾曲した所定の軌跡で吸着部１１がカートン１を移動させて、該カートン１をカートン搬送手段１５に載置するものであり、以下のように構成されている。

駆動伝達機構（不図示）は、特許３０９５７７０号公報に示された遊星歯車機構（不図示）と作動原理が略同じ遊星歯車機構（不図示）を備えている。該駆動伝達機構（不図示）は、駆動手段（不図示）に駆動連結され、駆動を得ると、カバー８と共に中心８ａを基点に矢印の時計回りに回転しながら、中心８ａから偏心した位置で、駆動伝達機構に連結された中空筒状の中空シャフト９を矢印の反時計回り（逆向き）に回転させる。中空シャフト９の先端には中空シャフト９の中心９ａを基点に１２０度の等角度毎に腕１０が配設されている。各腕１０は中空シャフト９の中心９ａから同じ距離だけ外周に延設され、各腕１０の先端には吸着部１１が取着されている。吸着手段（不図示）において、各吸着部１１にはエア供給チューブ１２が接続され、エア供給チューブ１２は、中空シャフト９内を介して駆動伝達機構の内部を通り、開口逆折装置の本体パネル（不図示）の裏側に配設されたエア供排切替手段（不図示）に接続され、該エア供排切替手段によりエアの供排が吸着部１１毎に行われるようになっている。

本実施形態では、中空シャフト９及び腕１０からなる回転体が、中心８ａを基点に、吸着部１１の配設数と同じ数である３回だけ公転する間に、中心９ａを基点に１回自転するように遊星歯車機構（不図示）の回転比が設定されている。

従って、各吸着部１１の移動軌跡１３は、図１に示すように、集積部６におけるカートン取出位置から中心８ａを基点に９０度間隔で中心８ａ側に凸状となる同形の円弧になり、各円弧が中心８ａに対し最も離れた位置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で隣接する円弧に繋がり、また、各位置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に到達する直前の位置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で隣接する円弧と交差する凹凸を有する曲線形状の軌跡となる。

吸着部１１の中央が移動軌跡１３に沿って移動すると、吸着部１１は各円弧の区間内でその移動方向の前方側に向きを変えながら移動する（図３参照）。吸着部１１が前記集積部６で位置Ａ１に到達する直前にエア停止状態からエア吸引状態に切り替えられ、吸着部１１が前記カートン搬送手段１５で位置Ａ３に到達した際にエアの吸引を停止してエアを排出するように切り替えられる。位置Ａ３におけるエアの排出は、開口したカートン１を吸着部１１から切り離すために瞬間的に行われ、その後は位置Ａ４を経由して位置Ａ１に到達する直前までエアの吸引及び排出は行われない。

位置Ａ２と位置Ａ３との間の移動軌跡１３の近傍には前記ガイド部材１４が設置されている。ガイド部材１４は、その近傍の移動軌跡１３より曲率が大きく、移動軌跡１３側に凸状に形成された湾曲面であるガイド面１４ａを有している。ガイド面１４ａは、そのガイド面１４ａ上を摺動するカートン１とガイド面１４ａとの角度を小刻みに変えることでカートン１を綺麗に開口するために、位置Ａ２側に近い位置に配設されると共に、ガイド面１４ａと移動軌跡１３とが対向する領域では、移動軌跡１３までの隙間が吸着部１１の移動方向に向けて徐々に狭くなるように配設されている。

吸着部１１は、図３に示すように、各円弧に沿って移動し、各円弧において吸着部１１が前進移動するに連れて吸着部１１の移動方向の前方に徐々に向くことから、吸着部１１が第１のパネルＰ１を吸着してカートン１を取り出す際に、吸着部１１が集積部６内のカートン１を上方に押し上げる方向（上下方向）の移動量が横方向の移動量より大きくなる位置で、第１のパネルＰ１に吸着するように、集積部６と移動軌跡１３の相対位置が定められている。

また、移動軌跡１３の各円弧は、位置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に到達する直前の位置Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で、隣接する円弧と交差する軌跡であることから、吸着部１１が第１のパネルＰ１を吸着してカートン１を取り出す際に、吸着部１１が集積部６内でカートン１を傾斜させて下方に引き、集積部６内の爪（不図示）による係止を図４の箇所Ｒで解除し得るように、集積部６と移動軌跡１３の相対位置が定められている。

集積部６から取り出されたカートン１は、第１のパネルＰ１が吸着部１１に吸着保持されているため、吸着部１１と同様に傾斜角を徐々に変化させながら位置Ａ２に扁平な状態のまま移動する（図４参照）。

図５及び図６（ａ）に示すように扁平状に折り畳まれたカートン１が位置Ａ２に到達した後に、吸着部１１が第１のパネルＰ１を吸着した状態でカートン１が円弧に沿って移動し始め、以下（１）〜（６）のようにカートン１が折り込まれる。

（１） 第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３の間の折り線５の付近で第２のパネルＰ２側が、ガイド面１４ａに当接し、ガイド面１４ａから反力を受けながら、ガイド面１４ａによって案内されることから、カートン１が開口され始める（図５の位置イ、図６（ｂ）参照）。

（２） 第１のパネルＰ１と第２のパネルＰ２との間の角度、及び、第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３との間の角度がいずれも略直角に開口する（図５の位置ロ、図６（ｃ）参照）。

（３） 上記（２）を過ぎると、第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３との間の角度が直角より大きくなり、カートン１が逆折りされ始める。
（４） 第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３の間の折り線５の付近で第３のパネルＰ３側が、ガイド面１４ａによって案内されるように変化し（図５の位置ハ、図６（ｄ）参照）、更に、第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３が同一平面内で隣接して並ぶように、同じ向きにカートン１の逆折りが継続される。

（５） 第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３を同一平面内で隣接して並べた状態から、第２のパネルＰ２と第３のパネルＰ３との間の折り線５のこしを折るようカートン１を凸状に反らすように更にカートン１が逆折りされる（図５の位置ニ、図６（ｅ）参照）。

（６） その後、第３のパネルＰ３がガイド面１４ａから離れるに従い、折り線５の復元力（集積部６から取り出した初期の形態に復帰する方向の力）で、カートン１は略直方体形状に開口された筒体２となる（図６（ｆ）参照）。

上記（６）における逆折りによって、筒体２は折り線５のこしが更に折られた状態で開口されているため、この時点における折り線５の復元力は、図５の位置ロ及び図６（ｃ）における折り線５の復元力より遥かに小さくなっていることから、カートン１の開口状態が維持される。

このように開口されたカートン１は、図１に示す移動軌跡１３の位置Ａ３で、その下方に配設されたカートン搬送手段１５に受け渡される。
位置Ａ３の付近では、集積部６における吸着部１１の動きと同様に、吸着部１１がカートン１を下方に動かす割合が増え、横方向に動かす割合が減るので、高速でカートン１を移送する際でもカートン１に作用する遠心力を抑えた状態で、カートン搬送手段１５の所定の位置にカートン１が的確に載置される。

カートン搬送手段１５は、位置Ａ３でカートン１が載置されるコンベヤ１６と、その下流のコンベヤ１７によって構成されている。コンべヤ１６は、傾斜する搬送面を構成する無端状のベルト１６ａの外周に所定間隔毎に配設された仕切り部材１６ｂの前方にカートン１を載置して下流側に移送する途中で、ベルト１６ａの両側に配設されたサイドガイド１６ｃの下方に、第３のパネルＰ３から突出する第１のフラップ３を夫々潜り込ませてカートン１の浮き上がりを防ぎながら、カートン１を下流側のコンベヤ１７に向けて移送し、コンべヤ１７に受け渡す。

コンベヤ１６からコンベヤ１７にカートン１を受け渡す際には、カートン１の前後を仕切り部材１７ｂが挟み、以後は、仕切り部材１７ｂがカートン１を挟んだ状態でカートン１を搬送するため、カートン１の開口状態が維持される。

本実施形態は下記の効果を有する。
＊ 集積部６で扁平状に折り畳まれたカートン１を吸着部１１が吸着保持した状態でガイド面１４ａの近傍を移動する過程で、カートン１の第２のパネルＰ２がガイド面１４ａから反力を受けることによりカートン１が開口し、該開口したカートン１の第３のパネルＰ３がガイド面１４ａから反力を受けることによりカートン１が逆折りされ、その逆折り後に更に扁平状に折り畳まれた状態で反らされるため、カートン１の折り線５のこしを折ることができ、逆折り後にカートン１を開口させた際に、逆折り前にカートン１を開口させた時と比べてカートン１の復元力を小さくすることができる。

また、カートン１が移送手段７によって集積部６からカートン搬送手段１５に移送されるまでの移送途中に、吸着部１１の移動軌跡１３に対向してガイド面１４ａを配設するだけで、カートン１を逆折りした後に扁平状に折り畳んだ状態で反らして綺麗に開口することができると共に、高速処理が可能な開口逆折装置を簡素に構成することができる。

＊ ガイド面１４ａと移動軌跡１３が同じ向きに突出するように湾曲し、吸着部１１の位置が吸着部１１の移動方向の前方側に移る程、ガイド面１４ａと移動軌跡１３との隙間が狭くなり、更に、吸着部１１が徐々に該前方側に向くように構成されていることから、カートン１がガイド面１４ａ上を摺動する距離が増えてガイド面１４ａとの角度を小刻みに変えながら移動するため、ガイド面１４ａからカートン１への反力の急変を抑え、カートン１を綺麗に開口してから逆折りして扁平状にすることができる。

＊ 中空シャフト９及び腕１０からなる回転体が回転体の中心９ａを基点に等角度毎に且つ中心９ａから同じ距離だけ離れて配設された吸着部１１の配設数と同じ数だけ公転する間に、該公転向きとは逆向きに１回自転するように回転比が設定されている。そのため、湾曲した移動軌跡１３は、吸着部１１の配設数より一つ数の多い同形の円弧が夫々公転の中心８ａ側に凸となるように繋がった湾曲線となり、隣接する円弧と接続する位置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が夫々公転の中心８ａから最も離れることになる。

例えば、移動軌跡１３の位置Ａ１〜Ａ４の付近では、吸着部１１が各位置Ａ１〜Ａ４と中心８ａを結ぶ径方向に移動する割合が高くなるため、このような移動軌跡１３を利用して、集積部６を移動軌跡１３の位置Ａ１の付近に配設すると、吸着部１１によるカートン１の上下方向（径方向）の移動量が横方向の移動量より大きくなり、カートン１が集積部６の内面を押圧する力が小さくなり、吸着部１１でカートン１を確実に吸着保持して集積部６から高速で取り出すことが可能になる。

また、例えば、隣接する円弧同士を接続する位置Ａ３の付近で、カートン搬送手段１５にカートン１を載置するようにすると、逆折りした後に開口したカートン１の上下方向の移動量が横方向の移動量より大きくなり、カートン１を載置する位置のばらつきを減らすことができる。

＊ 集積部６の付近では、吸着部１１が位置Ｂ１を通って位置Ａ１に至った後に再び同じ位置Ｂ１を通るように移動し、カートン１を押し上げてそれらのカートン１の中で最も下方位置に置かれたカートン１を僅かに傾かせることから、最も下方位置に置かれたカートン１のパネルＰ３，Ｐ４と、その上方のカートン１との間の負圧を小さくすることができると共に、集積部６内でカートン１が爪（不図示）から外れ易くなる。従って、吸着部１１でカートン１を確実に吸着保持して集積部６から高速で取り出すことが可能になる。

＊ 逆折りする際に、開口した状態のカートンを吸着部から切り離して載置すると、カートンには扁平な状態に戻ろうとする復元力が作用し、カートンの開口状態にばらつきが生じることが知られている。この開口状態のばらつきは、逆折りの際に、カートンを損傷してしまう要因等になり得ることから、従来、その対策として、例えば、逆折りする前に、爪等でカートンを抑えてカートンの開口状態を均一にしたり、或いは、逆折り直前まで、吸着部がカートンを吸着保持し続けながら受け渡すことが構じられていた。しかし、前者の対策は、開口逆折装置が複雑になって大型化を招き、後者の対策は、逆折りのタイミングに吸着部の動きを同期させる必要があるため、吸着部の動きを停止させることなく高速でカートンを開口して逆折りする際の技術的な制約等が発生し得る。本実施形態の開口逆折装置においては、吸着部１１がカートン１を開口してから逆折りするまでの間、カートン１を吸着保持しているので、カートン１の折り線５のこしをばらつきなく折ることができ、また、高速処理にも適している。

前記実施形態以外にも例えば下記のように構成してもよい。
・ 本実施形態では、吸着部１１が位置Ａ２と位置Ａ３との間を移動する際、その近傍に配置されたガイド面１４ａで第２のパネルＰ２を案内してカートン１を開口した後、該ガイド面１４ａで第３のパネルＰ３を案内し、カートン１を逆折りして扁平状にするように構成したが、第２のパネルＰ２或いは第３のパネルＰ３を該ガイド面１４ａで案内する際、例えば、ガイド面１４ａを移動軌跡１３に対し回動させたり接近離間させたりしてガイド面１４ａと移動軌跡１３との距離等を変化させて、カートン１を開口したり或いは逆折りして扁平状にしてもよい。

・ 本実施形態では、吸着部１１が位置Ａ２と位置Ａ３との間にガイド面１４ａを配設したが、位置Ａ１と位置Ａ２との間の移動軌跡１３の近傍にガイド面を配置して、カートン１を開口した後に逆折りし、該カートン１を位置Ａ２でカートン搬送手段に載置してもよい。

・ 集積部を位置Ａ２に配設し、ガイド面１４ａで開口した後に逆折りしたカートン１を位置Ａ３でカートン搬送手段１５に載置してもよい。
・ 本実施形態では、回転体の腕１０に吸着部１１を配設して中心９ａに対し等距離の位置で且つ中心９ａを基点に１２０度の等角度毎の位置に吸着部１１を三つ均等に配設したが、吸着部１１の配設数は一つでも三つ以外の複数でもよい。

・ カートン搬送手段１５としては、無端状のベルトコンベヤに限定されない。例えば、ローラコンベヤやロボットアーム等でカートンを掴んで移送する等の方法も採用可能である。

・ 吸着部１１の形状は、種々な形を採用すればよく、分離して構成されてなる吸着部であってもよい。

１…カートン、Ｐ１…第１のパネル、Ｐ２…第２のパネル、Ｐ３…第３のパネル、６…カートンの集積部、７…カートンの移送手段、８ａ…中心、９…回転体の中空シャフト、９ａ…中心、１０…回転体の腕、１１…吸着部、１３…移動軌跡、１４ａ…ガイド面、１５…カートン搬送手段。

Claims (3)

1. 扁平状に折り畳まれたカートンの第１のパネルを吸着手段の吸着部で吸着保持して該カートンを集積部から取り出し、所定の曲線形状の移動軌跡で該吸着部を移動させて該カートンをカートン搬送手段に載置する移送手段と、該吸着部の移動軌跡に対向して湾曲したガイド面を備え、
   前記吸着部で保持した前記カートンの移送過程で、前記折り畳まれたカートンの第１のパネルと同一平面内で隣接する第２のパネルを該ガイド面で案内して、該カートンを開口すると共に、第２のパネルに隣接する第３のパネルを該ガイド面で案内して、該カートンを逆折りするカートンの開口逆折装置であって、
   前記吸着部で保持した前記カートンにおける第３のパネルを前記ガイド面で案内する際に、第２のパネルと第３のパネルが同一平面内で並ぶように該カートンを逆折りして扁平状に折り畳んだ状態で、該第２のパネルと第３のパネルとの間の折り線のこしを折るよう該カートンを凸状に反らすようにしたことを特徴とするカートンの開口逆折装置。
2. 前記ガイド面と前記吸着部の移動軌跡とが対向する領域における移動軌跡は、前記吸着部の移動方向に向けて、前記ガイド面との隙間が徐々に狭くなるように設定されており、前記吸着部が前進移動するに連れて、吸着部が移動方向の前方に徐々に向くことを特徴とする請求項１に記載のカートンの開口逆折装置。
3. 前記吸着部は、回転体に対して等角度毎に、且つ、該回転体の中心から同じ距離だけ離れた位置に夫々配設されており、各吸着部は、それらの吸着部の数より一つ多い数の円弧からなる前記移動軌跡を移動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカートンの開口逆折装置。

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