JPH11500253A - 二重情報層を有する光記録媒体 - Google Patents
二重情報層を有する光記録媒体Info
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Abstract
(57)【要約】
読出し専用光記録媒体(2)は、透明基板(4)と、2値データビットを表す部分的なレベル変動を含む第1記録面(S1)と、保護層(16)とを順に具え、基板(4)と第1記録面(S1)との間に、媒体(2)は誘電三重層(8)を具え、この誘電三重層は、各々が屈折率n1,n2及びn3の第1、第2、及び第3誘電層(81〜83)を含み、第1波長λ1及び第2波長λ2で、n2<n1かつn2<n3とし、三重層(8)を、λ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように構成する。基板(4)に最も近接する三層(8)の表面は、2値データビットを表す部分レベル変動を含み、これにより、第2記録面(S2)を形成する。他の例も示す。
Description
【発明の詳細な説明】
二重情報層を有する光記録媒体
本発明は、
− 基板と、
− 2値データビットを表す部分的なレベル変動を含む第1記録面と、
− 保護層と、
を順に具え、前記基板及び/又は保護層が透明である光記録媒体に関するもので
ある。
このような光記録媒体を、その記録表面に沿って集束光ビームを走査するとと
もに記録表面から反射した光ビームをモニタすることによって読み出すことがで
きる。記録表面の部分的なレベル変動のために、反射された光ビームの位相は、
レベル変動の振幅が入射光ビームのコヒーレンス長より小さいと仮定すると、光
ビームが反射する点の位置に依存する。干渉の影響を利用すると、記録表面の構
造的特徴を光学的に読み出すことができる。(入射光ビームの波長λにおいて)
二つのうちのいずれが透明であるかに依存して、このような走査を基板又は保護
層で行うことができる。
冒頭であげたような既知の光記録媒体の一例は、種々の形態(例えば、CD−
オーディオ、CD−ROM、CD−インタラクティブ及びフォト−CD)で実現
することができるコンパクトディスク(CD)であり、その全ては、メタライズ
され及び肉薄の透明樹脂層を堆積したエンボス記録表面を有する一面的なポリカ
ーボネイトディスクからなる。これら媒体において、反射記録表面の部分的なレ
ベル変動を、他のレベル面に鋭利に規定したミクロンサイズのピットとして実現
する。これらピットの深さを、値λ/4nを有するように選択する。この場合、
nを、走査光ビームが入射する媒体(通常基板)の屈折率とする。その結果、ピ
ットの底部から反射した光ビームは、面を包囲する表面から反射された光ビーム
に対してλ/2nの経路差(πの位相差)を示す。
現在のCDの重大な欠点は、現在のCDが単一の記録表面上に平均的な映画(
音声と映像の両方)を収容するのに十分な容量を有しないことである。その結果
、CDの出現によってアナログディスクを見かけなくなり、CDがコンパクトカ
セットにほぼとって代わったとしても、市販のオーディオ/ビデオ担体としての
VHSビデオテープとまともに競合することができない。
この容量問題を取り扱う手段が欧州特許出願明細書第0635825 号で議論されて
いる。これは、堆積された記録面を有する媒体を説明している。これら表面を、
入射光ビームの焦点面を種々の記録面の位置に対応する複数の別個の位置のうち
の任意のものにシフトすることにより、単一面から光学的にアクセスすることが
できる。しかしながら、このアプローチには相当の焦点合わせのエラーの問題が
あり、これにより前景又は背景の記録面からの不所望な反射光により再生装置の
光学的な追跡が混乱され、その結果、適時に読み出される記録面上の焦点が消失
する。さらに、ディスクの種々の深さに個別に焦点を合わす必要があるので、読
出し「ヘッド」に複雑な機構及びサーボ電子技術が要求される。
前段のアプローチの代案では、両面CDを形成する、すなわち、その基板ディ
スクの各主要面に記録面を設ける。しかしながら、このようなアプローチは複数
の重大な欠点を有する。例えば、
− 二つの記録面が(以前の段落のような)焦点面シフトによって個別にアクセ
スされないと仮定すると、各記録面を、(もはや透明とする必要がない)下に存
在する(肉厚の)基板の代わりに真上に存在する(肉薄の)保護層によって読み
出す必要がある。その結果、ディスク表面上の埃又は引っかき傷により基板に入
射して読み出す場合に比べて著しく大きな雑音が生じる。その理由は、焦点(す
なわち記録表面)に近接するに従って、このような不所望な表面形態により、焦
点合わせの円錐の大部分が遮られるからである。
− このようなディスクは両面であるので、第1記録面が読み出されるとすぐに
それを引っ繰り返す必要があり(これにより不所望な再生の中断が必要となる。
)、又は、ディスク面の各面に集束光ビームを位置させる再生装置を用いること
が必要となる。第2の場合のときのみ両記録面を同時に読み出すことができる。
− 光学的なアクセスがディスクの両面から要求されるので、識別ラベルのディ
スク面の片方に貼ることができない。
本発明の目的は、対応する従来の媒体に比べて大容量の光記録媒体を提供する
ことができる。詳しくは、本発明の目的は、二重記録面を有する光記録媒体を生
産することである。さらに、本発明の目的は、このような媒体の両方の記録面を
片側から読み出すことができようにすることである。特に、本発明の目的は、新
規な媒体が少なくとも2時間の持続時間の映画(音声及び映像成分)を収容する
ことができるようにすることである。
これら及び他の目的は、二つの個別の媒体の本発明によって達成され、すなわ
ち、
(1)
− 透明基板と、
− 2値データビットを表す部分的なレベル変動を含む第1記録面と、
− 保護層とを順に具える光記録媒体において、
− 前記基板と前記第1記録面との間に、前記媒体は誘電三重層を具え、この誘
電三重層は、各々が屈折率n1,n2及びn3の第1、第2、及び第3誘電層を含
み、第1波長λ1及び第2波長λ2で、n2<n1かつn2<n3とし、前記三重層を
、λ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように構成し、
− 前記基板に最も近接した前記三重層の表面は、2値データビットを表す部分
的なレベル変動を含み、これにより第2記録面を形成するようにしたことを特徴
とする光記録媒体。
(2)
− 基板と、
− 2値データビットを表す部分的なレベル変動を含む第1記録面と、
− 透明保護層とを順に具える光記録媒体において、
− 前記保護層と前記第1記録面との間に、前記媒体は誘電三重層を具え、この
誘電三重層は、各々が屈折率n1,n2及びn3の第1、第2、及び第3誘電層を
含み、第1波長λ1及び第2波長λ2で、n2<n1かつn2<n3とし、前記三重層
を、λ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように構成し、
− 前記保護層に最も近接した前記三重層の表面は、2値データビットを表す部
分的なレベル変動を含み、これにより第2記録面を形成するようにしたことを特
徴とする光記録媒体。
用語「透明」を、ここでは少なくとも85%、好適には少なくとも90%の透過
を意味するものとして解釈すべきであり、それに対して、用語「半反射」を、こ
こでは約25〜40%の反射を意味するものとして解釈する必要がある。媒体(
1)を基板側から読み出すことができ、媒体(2)を保護層の側から読み出すこ
とができる。
したがって、本発明による媒体の誘電三重層は、λ1で窓として作用するとと
もにλ2でミラーとして部分的に作用するように構成される。その結果、誘電三
重層を介して第1記録面に指導された光は、その波長λに依存して、二つの相違
する経路を通過することができる。
− λ=λ1の場合、入射光ビームは、(近接する)第2記録面を通過し、(遠
方の)第1記録面で反射される。
− λ=λ2の場合、入射光ビームは、一般的に相違する強度であるが両記録面
で反射される。
前段で説明したような本発明の作用は、第1及び第2記録面の反射係数R1,
R2及び透過係数T1,T2が波長の関数であり、波長λ1,λ2で著しく相違する
値を示すということによる。強度Iを有する(とともに第2記録面に最も接近し
た媒体の側から入射する)と仮定すると、(図1及び2を参照すれば、)第1記
録面からの反射ビームの強度は、
I1(λ)=IT2R1T2=IR1T2 2
となり、第2記録面からの反射ビームの強度は、
I2(λ)=IR2
となる。これを、I1及びI2がλ1及びλ2で大幅に相違する値を有する後の特定
の実施例に特別に示す。
(後にそれぞれt1,t2及びt3を付した)誘電三重層の個別の層の用いられ
る厚さは、λ1及びλ2の所望の値とともに所定の実施例のn1,n2及びn3の特
別の値に依存する。一般に、これら厚さの各々は10〜100nmの目安の値を
有するが、それより小さい又は大きい値を可能である。
理想的には、本発明による媒体の誘電三重層のこれら全ての構成層は、吸収係
ながら、実際には、この状態を完全に達成することができず、したがって、でき
るだけ小さいkの値を達成するように試みる必要がある。
本発明による光記録媒体の二重記録面を、同時に又は連続的に読み出すことが
できる。前者の方法の好適な用途において、二重記録面の一方に音声情報を符号
化し、他方に映像情報を符号化することができ、その結果、同時に再生すると、
映画、ポップビデオ、テレビ番組等のような動画となる。
本発明の文脈で言及される基板は種々の形態を有することができ、特に可撓性
の又は硬いディスク(例えば、ポリカーボネート)として、又は可撓性の細長テ
ープ(粗いポリエチレンテレフタレート)として実施することができる。さらに
、本発明が、前記基板の単一の側から読み出すことができる二重記録面を設ける
が、これは、基板の他方の側の他の記録面(又は両面)の発生を妨げない。特に
、各側に本発明による二重記録面を有する両面ディスクを考慮することができ、
このようなディスクを、保護層を介していずれかの側から読みだすことができる
(タイプ(2)の媒体)。
本発明による記録媒体の好適例は、λ1=780nm及びλ2=630nmで、
2.5≦n1≦3.5
1.5≦n2≦2.0
2.5≦n3≦3.5
としたことを特徴とするものである。引用したλ1の値は現在のCD規格の波長
であり、それに対して上記λ2の値は、近年同意された追加のCD規格の波長で
ある。これら波長を、各材料系、例えばGaAs/AlGaAs及びGaAs/
InGaP/InAlGaPに基づくレーザから得ることができる。このような
光記録媒体の直接的な利点は、以前のものとの互換性があることである。第1記
録面を、従来のCDプレーヤ(λ=780nm)によって読み出すことができ、
それに対して、両記録面を、二つのレーザ波長を用いる新スタイルのプレーヤに
よって読み出すことができる。
本発明による記録媒体の好適例は、前記第1及び第3誘電層は、窒化ジルコニ
ウム、炭化ケイ素、及び窒化ジルコニウムアルミニウムからなる群から選択した
材料を具え、前記第2誘電層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化イットリウム、
酸化アルミニウム、及び窒化アルミニウムからなる群から選択した材料を具える
ことを特徴とするものである。多価の元素の場合、ここで用いる用語「窒化」「
炭化」及び「酸化」は、このような複数の原子価に起因しうる種々の化合物を含
むことを意図する。例えば、「酸化ケイ素」は、SiO2又はSiOのような亜
酸化物を言及するものとみるべきである。リストした材料の全てを、例えば、ス
パッタ堆積、PVD、レーザアブレーション堆積(これらは全て反応性の気体雰
囲気中で行われる。)又はCVDを用いて容易に設けることができる。さらに、
これら屈折率は全て、以前の段落で規定した範囲内にあり、これら吸収係数は無
視しうる。
上記実施の形態の代案として、第1及び/又は第3誘電層に種々の染料を用い
て比較的大きなn値及び比較的小さなk値を達成することができる。このような
染料を、例えば有機樹脂中に溶解することができ、この有機樹脂を、その後(例
えば、硬化又は乾燥によって)硬くする前に、スピンコーティング、噴射、ロー
ラーコーティング、ディップコーティング等によって層の形態で設けることがで
きる。このような染料に好適な特定例は、(780nmで)n=3.050及び
k=0.058のブチル−ベンゾ−インド−カルボシアニン(butyl-benzo-indo-
carbocyanine)とする。
第1及び第3誘電層は同一の材料構成を有する必要がない。
本発明者によって研究された本発明による記録媒体の特定例において、透明ポ
リカーボネート基板ディスクに、スパッタしたZrN,AlN及びZrN層から
なる誘電三層を堆積した。これらの層はそれぞれ、値
t1=t3≒円26nm,t2≒97nm,n1=n3≒3,n2≒2
によって特徴づけられた。前記3重層それ自体に、硬化ポリアクエル酸エステル
樹脂の層を堆積し、その露出表面をA1の薄膜によってメタライズした。基板を
介した光に対して、
λ1=780nmで、
R1≒0.75,R2≒0,T2≒1.0、その結果、I1≒0.75I及びI2
≒0
λ2=630nmで、
R1=R2≒0.3,T2≒0.7、その結果、I1≒0.15I及びI2≒0.
3I
この場合において、630nmで、第1及び第2記録面の両方の読み出すことが
できるが、第2記録面の反射強度が第1記録面の反射強度の2倍であることは明
らかである。このような強度の大きな相違により、(第1記録面からの)不所望
な背景反射の結果としてのトラッキングエラーの発生のおそれを減少させる。
本発明による媒体の特定例は、前記第1記録面をメタライズしたこと、すなわ
ち金属反射層を設けたを特徴とするものである。このような反射層は、純金属又
は合金を具えることができ、例えば、スパッタ堆積、蒸着、又はレーザアブレー
ション堆積を用いて設けることができる。このために例示した材料は、アルミニ
ウム、金、銅、銀及びこれらの合金を含む。このような反射層を用いることによ
り、記録面が集束光ビームによって走査されると、それが十分な強度で反射して
、許容しうる出力信号レベルが生じる。
本発明による媒体の他の例は、前記第1記録面の一方の側の材料の(複素)屈
折率は、(少なくともλ=λ1で)前記第1記録面の他方の側の材料の(複素)
屈折率に対して著しく相違する値を有することを満足する少なくとも一つの染料
を用いることを特徴とするものである。このようにして、R1の値を大幅に増大
させることができる。特に、屈折率における十分な相違に対して、全反射を、比
較的小さい関連のブルースター角でこの界面において誘導することができる。複
できる。しかしながら、第1記録面の光入射側で用いられる染料の場合には、染
料に対するkの値をできるだけ小さくする必要がある。
既に説明した例の特別例として、第1記録面がポリアクリル酸エステル樹脂の
層Laにエンボスされ、その後ポリウレタン受信の保護層Lbを堆積した媒体を形
成する。この媒体を基板を介して読み出すべきであると仮定され、これは、La
が第1記録面の光入射側であることを意味する。このような場合、例えば、層Lb
にピリリウム−4,4’−シアニン染料(780nmにおいてn=3.270
,k=0.570)又は層Laに上記ブチル−ベンゾ−インド−カルボシアニ
ン(780nmにおいてn=3.050,k=0.058)を含めることができ
る。
本発明による記録媒体は、既に言及した層に加えて他の種々の層を具えること
ができる。例えば、接着促進層(例えば酸化ジルコニウム)を、誘電三層を設け
たエンボス表面上に用いることができる。さらに、追加の誘電層を上記誘電三層
とともに用いることができる。
本発明及びその追加の利点を、実施の形態及び(寸法通りでない)添付図面を
参照して説明する。
図1は、本発明の請求の範囲1による光記録媒体の特定の実施の形態の一部の
断面図である。
図2は、本発明の請求の範囲2による光記録媒体の特定の実施の形態の一部の
断面図である。実施例1
図1は、本発明のうちの請求の範囲1による光記録媒体2の一部の断面図であ
る。基板4を、一方の側の上にエンボスして、2値データビットを表す部分的な
レベル変動を含む表面6を形成する。例えば、このような変動を、他のレベル表
面のピットのパターンとして実施することができ、これらピットを、一様な深さ
(例えば150nm)及び幅(例えば500nm)のものとするが、可変の長さ
を有する。
誘電三層8を、表面6上に直接堆積する。この三層8は、各々が厚さt1,t2
,t3及び屈折率n1,n2,n3の第1、第2、及び第3誘電層81,82,83
を具える。したがって、層81,82,83の材料を、λ1=780nm及びλ2
=630nmで、n2<n1かつn2<n3とする。
したがって、これら屈折率と組み合わせて、t1,t2及びt3の値を、三層8
がλ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように選択する。表面6は、請求
の範囲1で言及する「第2記録面」S2に対応する。
三層8に透明層10を堆積し、この上側表面をエンボスして、(例えば、既に
説明したようにピットとして実施される)2値データビットを表す部分的なレベ
ル変動を含む表面12を形成する。この表面12を、肉薄の反射膜14でメタラ
イズし、この反射膜14に保護層16を堆積する。表面12は、請求の範囲1で
言及される「第1記録面」S1に対応する。
この図は、基板4を介して面S2に入射する光ビーム18を示す。このような
ビーム18は、一般に、面S2で部分反射する。ビーム18の入射強度がIであ
る場合、面S2で反射するビーム20の強度はIR2(=I2)となる。
ビーム18は、一般に、強度IT2で表面S2を部分的に通過する。この通過ビ
ームは面S1で反射され、このようにして生じた反射ビームは、強度IR1T2 2(
=I1)のビーム22として基板4から出現する。
既に説明したように、I1及びI2の値は、入射ビーム18の波長に強く依存す
る。実施例2
図2は、本発明のうちの請求の範囲2による光記録媒体の特定の実施の形態の
一部の断面図である。図1の所定の態様に対応する図2の態様に、同一符号を付
すものとする。
媒体2は基板4を具え、この基板4の片側をエンボスして、2値データビット
を表す部分的なレベル変動を含む(例えば実施例1で言及したピットの形態の)
表面6を形成する。この表面6を肉薄の反射膜14でメタライズして、請求の範
囲2で言及される「第1記録面」S1を形成する。
層14に透明層10を被覆し、その上側表面をエンボスして、2値データビッ
トを表す(例えば上記ピットの形態の)部分的なレベル変動を含む表面12を形
成する。誘電三層8にこの表面12を直接堆積する。この三層8は、各々が厚さ
t1,t2,t3及び屈折率n1,n2,n3の第1、第2、及び第3誘電層81,8
2,83を具える。したがって、層81,82,83の材料を、λ1=780n
m及びλ2=630nmで、n2<n1かつn2<n3とする。
したがって、これら屈折率と組み合わせて、t1,t2及びt3の値を、三層8
がλ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように選択する。基板4から離れ
た三層8の表面は、請求の範囲2で言及する「第2記録面」S2に対応する。こ
の面S2に保護層16を堆積する。
図2は、保護層16を介して面S2に入射する光ビーム18を示す。このよう
なビーム18は、一般に、面S2で部分反射する。ビーム18の入射強度がIで
ある場合、面S2で反射するビーム20の強度はIR2(=I2)となる。
ビーム18は、一般に、強度IT2で表面S2を部分的に通過する。この通過ビ
ームは面S1で反射され、このようにして生じた反射ビームは、強度IR1T2 2(
=I1)のビーム22として基板4から出現する。
この場合も、I1及びI2の値は、入射ビーム18の波長に強く依存する。実施例3
図1及び2を参照すると、種々のラベルを付した構成は以下の例示の項目を有
することができる。
4: 直径が12cm及び厚さが1.2mmの透明ポリカーボネートディスク。
これをガラスとすることもできる。将来のディスクでは0.6mmの厚さも考え
られる。
81: t1=23〜29nmのスパッタ堆積したZrN。代案ではZrAlN
及びSiCxを含む。
82: t2=94〜100nmのスパッタ堆積したAlN。代案ではSiO,
SiN,Y2O3及びAl2O3を含む。
83: 81と同一(t3=t1)。
10: 厚さが20〜40μmのスピンコートしたUV硬化透明ポリアクリル酸
エステル。代案は、透明ポリウレタン樹脂を含む。
14: 厚さが50〜80nmのスパッタ堆積したアルミニウム。代案は、Au
,Ag及びCuを含む。
16: 10と同様であるが、3〜10μmの厚さを有する。代案は、SiO2
及びSi3N4のような透明無機コーティングを含む(厚さ100〜500nm)
。実施例4
図2に示した媒体の場合、基板4を可撓性細長テープとして実施することがで
きる。この目的に適切な材料を、例えば、分散された微細充填剤(例えば、40
0nmの直径のSiO2粒子を含み又は粗い支持層(例えば、樹脂結合剤にはめ
込まれた300nmの三酸化クロム粒子)を有するポリエチレンテレフタレート
(PET)とする。光記録テープのような基本構成に関する他の情報を、未公開
の欧州特許出願公開明細書第95202686.2号(PHN15.500)から集めるこ
とができる。実施例5
実施例3で説明したような媒体において、層81及び83はそれぞれ、屈折率
n1=n3≒3の炭化ケイ素(SiCx)を具え、層82は屈折率n2≒2の炭化ケ
イ素を具える。三層81,82,83の全てを、Siスパッタブロックから反応
性炭化水素雰囲気中でスパッタ堆積した。反応性雰囲気の組成は、結果的に得ら
れる層の屈折率を決定する。
特定の例において、反応性雰囲気はC2H2及びArの混合物を具える。スパッ
タターゲットを、127×445mm2の面区域を有するSiプレートとし、ス
パッタ電力を2.5kWとした。反応性雰囲気の構成は次の通りである。
n1=n3≒3に対して、Ar流量:120sccm。C2H2流量:12.5sc
cm。n2≒2に対して、Ar流量:120sccm。C2H2流量:20scc
m。
炭化ケイ素の代案として、層82は、例えばSiNを具えることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 レイペルス ヨハネス セー エン
オランダ国 5656 アーアー アインドー
フェン プロフ ホルストラーン 6
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.− 透明基板と、 − 2値データビットを表す部分的なレベル変動を含む第1記録面と、 − 保護層とを順に具える読出し専用光記録媒体において、 − 前記基板と前記第1記録面との間に、前記媒体は誘電三重層を具え、この 誘電三重層は、各々が屈折率n1,n2及びn3の第1、第2、及び第3誘電層を 含み、第1波長λ1及び第2波長λ2で、n2<n1かつn2<n3とし、前記三重層 を、λ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように構成し、 − 前記基板に最も近接した前記三重層の表面は、2値データビットを表す部 分的なレベル変動を含み、これにより第2記録面を形成するようにしたことを特 徴とする読出し専用光記録媒体。 2.− 基板と、 − 2値データビットを表す部分的なレベル変動を含む第1記録面と、 − 透明保護層とを順に具える読出し専用光記録媒体において、 − 前記保護層と前記第1記録面との間に、前記媒体は誘電三重層を具え、こ の誘電三重層は、各々が屈折率n1,n2及びn3の第1、第2、及び第3誘電層 を含み、第1波長λ1及び第2波長λ2で、n2<n1かつn2<n3とし、前記三重 層を、λ1で透明となるとともにλ2で半反射となるように構成し、 − 前記保護層に最も近接した前記三重層の表面は、2値データビットを表す 部分的なレベル変動を含み、これにより第2記録面を形成するようにしたことを 特徴とする読出し専用光記録媒体。 3.λ1=780nm及びλ2=630nmで、 2.5≦n1≦3.5 1.5≦n2≦2.0 2.5≦n3≦3.5 としたことを特徴とする請求の範囲1又は2記載の読出し専用光記録媒体。 4.前記第1及び第3誘電層は、窒化ジルコニウム、炭化ケイ素、及び窒化ジル コニウムアルミニウムからなる群から選択した材料を具え、前記第2誘電層は、 酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、及び窒化アル ミニウムからなる群から選択した材料を具えることを特徴とする請求の範囲1か ら3のうちのいずれかに記載の読出し専用光記録媒体。 5.前記第1記録面をメタライズしたことを特徴とする請求の範囲1から4のう ちのいずれかに記載の読出し専用光記録媒体。 6.前記第1記録面の一方の側の材料の屈折率は、前記第1記録面の他方の側の 材料の屈折率に対して著しく相違する値を有することを特徴とする請求の範囲1 から4のうちのいずれかに記載の読出し専用光記録媒体。 7.前記基板はディスクの形態を有することを特徴とする請求の範囲1から6の うちのいずれかに記載の読出し専用光記録媒体。 8.前記基板は可撓性の細長テープの形態を有することを特徴とする請求の範囲 1から6のうちのいずれかに記載の読出し専用光記録媒体。
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