KR100401169B1 - Spiral type plastic pipe having supporting layers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중공부를 갖는 구경이 작은 파이프를 나선형으로 감아 그 대접되는 면을 용융 합성수지로 융착시켜 형성되는 보강층을 갖는 나선형 합성수지관에 있어서, 이 합성수지관을 이루는 구경이 작은 파이프의 중공부가 동일한 크기의 2 이상의 작은 원형 또는 팔각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보강층을 갖는 나선형 합성수지관을 제공하는 것으로, 본 발명의 합성수지관은 종래의 보강층을 갖는 합성수지관에 비하여 전단강도 및 휨강도가 월등 향상된 것이다The present invention relates to a spiral synthetic resin tube having a reinforcing layer formed by spirally winding a pipe having a small diameter having a hollow portion in a spiral shape and fusion bonding the welded surface with a molten synthetic resin, wherein the hollow portion of the small diameter pipe forming the synthetic resin tube has the same size. To provide a spiral synthetic resin tube having a reinforcement layer, characterized in that it consists of two or more small circular or octagon, the synthetic resin tube of the present invention is significantly improved shear and bending strength compared to the synthetic resin tube having a conventional reinforcement layer
Description
본 발명은 하수관 또는 전선용 배관 등의 용도로 지하에 매설되는 구경이 큰 합성수지관에 관한 것으로, 특히 중공부를 갖는 파이프를 나선형으로 감아 그 대접되는 면을 용융 합성수지로 융착시켜 형성되는 보강층을 갖는 나선형 합성수지관에 관한 것이다.The present invention relates to a synthetic resin pipe having a large diameter buried underground for use in sewage pipes or electric wire pipes, and in particular, a spiral having a reinforcing layer formed by spirally winding a pipe having a hollow portion and fusing the welded surface with molten synthetic resin. It relates to a synthetic resin tube.
하수관 또는 전선용 배관 등의 용도로 사용되는 구경이 큰 관은, 이를 시멘트나 금속으로 제작하는 경우 무게가 너무 무겁고 또한 제작비용이 비싸기 때문에, 많은 경우 합성수지를 사용하여 제작하고 있다. 그러나, 합성수지관은 시멘트나 금속제로 된 관에 비하여 대체적으로 전단강도나 휨강도가 약하기 때문에, 지하에 매설된 후 그 상부에서 차량 등과 같이 중량이 많이 나가는 물체에 의하여 하중이 가해질 때 파손될 위험성이 많다. 한편으로, 관의 구경이 일정 크기를 초과하게 되면 종래의 방법에서처럼 몰더를 이용하여 합성수지관을 제작함에는 그 제작에 소요되는 비용이나 효율 등을 고려할 때 많은 문제점이 있다.Large pipes used for sewage pipes or pipes for electric wires are manufactured using synthetic resins in many cases because they are too heavy and expensive to produce when they are made of cement or metal. However, synthetic resin pipes are generally weaker in shear or bending strength than those made of cement or metal, so there is a high risk of breakage when they are loaded underground by heavy objects such as vehicles at the top after being buried underground. On the other hand, when the diameter of the tube exceeds a certain size, there is a lot of problems when considering the cost or efficiency required for manufacturing the synthetic resin tube using a molder as in the conventional method.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 종래에는 도 1a에서 보듯이, 중공부(12)를 갖는 파이프를 계속 이어 나선형으로 감고 파이프의 대접되는 면을 용융수지로 융착시켜 연결시키는 방법으로 구경이 큰 합성수지관을 제작하고 있다. 이 방법을 적용하면 합성수지관의 구경을 얼마든지 크게 만들 수 있을 뿐만 아니라, 합성수지관을 이루는 파이프가 중공부를 갖는 것이기 때문에 도 1b에서 보듯이, 이 합성수지관은 이중의 벽을 갖는 형상으로 된다. 즉, 파이프가 나선형으로 감겨질 때 외부에 면하는 부분과 내부에 면하는 부분이 각각 벽이 되어 전체적으로 이중의 벽(11,12)이 형성되는 것이다. 이때 사용되는 파이프는 나선상으로 감겼을 때 파이프끼리 서로 대접되는 면이 보다 넓게 하기 위하여, 도 1b에서 보듯이, 일반적으로 단면이 4각형상인 파이프를 사용하게 된다In order to overcome this problem, conventionally, as shown in FIG. 1A, a pipe having a large diameter portion 12 is continuously wound in a spiral manner, and a large diameter synthetic resin pipe is connected by fusion bonding the welded surface of the pipe with molten resin. I produce it. By applying this method, not only the diameter of the synthetic resin tube can be made large, but also because the pipe forming the synthetic resin tube has a hollow portion, as shown in FIG. 1B, the synthetic resin tube has a double wall shape. That is, when the pipe is wound in a spiral, the part facing the outside and the part facing the inside become walls, respectively, and the double walls 11 and 12 are formed as a whole. In this case, when the pipe is wound in a spiral, in order to make the surfaces of the pipes facing each other more wide, as shown in FIG. 1B, a pipe having a generally rectangular cross section is used.
그러나, 이러한 종래의 합성수지관에 있어서도, 도 1c에서 보듯이, 파이프를 나선으로 감아 용융 접착할 때 상부에서 가해지는 압력에 의하여, 또는 지하에 매설된 후 상부에서 가해지는 압력에 의하여 파이프 내부의 중공부(12)가 찌그러질 가능성이 많고, 이 중공부가 일단 찌그러지면 각 부재가 만나는 절점부(14)의 전단강도나 휨강도가 급격히 저하되기 때문에, 결과적으로 합성수지관 전체가 파손될 위험성을 배제할 수가 없다.However, even in such a conventional synthetic resin pipe, as shown in Fig. 1C, the hollow inside the pipe by the pressure applied from the upper part when the pipe is spiral wound and melt-bonded, or by the pressure applied from the upper part after being buried underground The portion 12 is likely to be crushed, and once this hollow portion is crushed, the shear strength and the bending strength of the node portion 14 where each member meets are sharply lowered, and as a result, the risk that the entire synthetic resin tube is broken cannot be excluded.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 합성수지관을 이루는 파이프의 내부 중공부에 다수의 가로 보강대와 세로 보강대를 창살형으로 설치한 합성수지관이 국내 실용신안등록 제204043호에 제안되었는데, 그 실시예들을 보면, 도 2a내지 도 2d에서 보듯이, 합성수지관을 이루는 파이프의 중공부에 가로 보강대와 세로 보강대를 설치함으로써 그 중공부가 다수의 작은 4각형상으로 이루어지게 한 것이다. 그러나, 실용신안 제204043호의 합성수지관은 가로, 세로 보강대에 의하여 형성되는 파이프의 중공부가 모두 4각형상으로 되어 있기 때문에 각 파이프의 모서리부 및 가로, 세로 보강대가 만나는 부위(이하 '절점부'라 함)에서 전단강도나 휨강도를 충분히 확보할 수 없다는 문제점이 있다.In order to solve such a problem, a synthetic resin pipe having a plurality of horizontal reinforcing bars and vertical reinforcing bars installed in the inner hollow portion of a pipe forming a synthetic resin pipe in a grate type was proposed in Korean Utility Model Registration No. 204043. As shown in Figure 2a to 2d, by installing a horizontal reinforcing rod and a vertical reinforcement in the hollow portion of the pipe constituting the synthetic resin pipe to make the hollow portion made of a number of small quadrangular shape. However, since the hollow part of the pipe formed by the horizontal and vertical reinforcing bars has a quadrangular shape, the composite resin pipe of Utility Model No. 204043 meets the corners of each pipe and the area where the horizontal and vertical reinforcing bars meet (hereinafter, referred to as 'nodal part'). ), There is a problem in that it is not possible to sufficiently secure the shear strength or bending strength.
가로, 세로 보강대에 의하여 형성되는 파이프의 중공부가 4각형상으로 되어 있음으로 인한 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다. 관을 지하에 매설하였을때, 외부에서 주어지는 압력은 관의 외부 표면에 등분포로 균일하게 가해지는데, 이 압력을 나선형 합성수지관을 이루는 파이프 부재의 하나의 중공부에 한정하여 보면, 도 3a에서 보듯이, 중공부를 이루는 파이프 외부 표면 전반에 걸쳐 균등한 압력이 작용한다. 그러나, 그 압력으로 인하여 발생하는 전단력(관을 절단하려는 힘)은, 도 3b에서 보듯이, 중공부를 이루는 부분의 양단지점(A지점)에서 가장 크고, 그 중앙부(B지점)에는 거의 작용하지 않는다.Referring to the problems caused by the hollow portion of the pipe formed by the horizontal, vertical reinforcing bar is a quadrangular shape as follows. When the tube is buried underground, the externally applied pressure is uniformly distributed on the outer surface of the tube, which is limited to one hollow part of the pipe member constituting the spiral synthetic resin tube, as shown in FIG. Even pressure is applied across the outer surface of the pipe forming the hollow part. However, the shear force (force to cut the tube) generated due to the pressure is the largest at both ends (point A) of the portion forming the hollow portion, and hardly acts at the center portion (B point), as shown in FIG. 3B. .
한편, 도 3c에서 보듯이, 휨응력(부재를 휘어지게 하는 힘)은 부재의 모서리 지점(A지점)과 중앙부(B지점)에서 가장 크다. 이와 같이, 부재의 절점부 부근으로 갈수록 전단력과 휨응력이 동시에 작용하여 점점 커지기 때문에, 외부의 하중이 높아짐에 따라 부재의 절점부 부위가 절단 또는 붕괴될 가능성이 높다.On the other hand, as shown in Figure 3c, the bending stress (force to bend the member) is the largest at the corner point (point A) and the center (point B) of the member. As described above, since the shear force and the bending stress act simultaneously as the closer to the node portion of the member, the greater the external force is, the more likely that the node portion of the member is cut or collapsed.
이와 같은 전단력 및 휨응력의 발생 및 작용 원리에 비추어볼 때, 상기 실용신안등록 제204043호는 나선형으로 감겨지는 파이프 내부의 중공부에 단순히 다수의 가로 세로 보강대를 설치하여 파이프의 중공부가 다수의 4각 형상으로 구획된 것일 뿐이므로, 상기와 같은 전단력이나 휨응력에 대한 저항력은 크게 향상되지 않는다는 문제점이 있다.In view of the generation and action principle of shear and bending stress, Utility Model Registration No. 204043 simply installs a plurality of transverse and longitudinal reinforcements in the hollow inside the spirally wound pipe, thereby providing a plurality of quadrilaterals. Since it is only partitioned in the shape, there is a problem that the resistance to shear or bending stress as described above is not greatly improved.
본 발명은 종래 기술의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은, 중공부를 갖는 파이프를 나선형상으로 계속적으로 이어 감고 그 파이프의 대접되는 면을 융착시켜 합성수지관을 형성함에 있어서, 외부에서 가해지는 압력으로 비롯되는 전단력 및 휨응력에 충분히 대응할 수 있는 전단강도및 휨강도를 확보할 수 있는 합성수지관을 제공하는 것이다.The present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to continuously form a pipe having a hollow portion in a spiral shape and to weld a welded surface of the pipe to form a synthetic resin pipe. The present invention provides a synthetic resin pipe that can secure shear strength and flexural strength that can sufficiently cope with shear and bending stress caused by externally applied pressure.
도1a는 종래 보강층을 갖는 나선형 합성수지관의 일부절개 사시도,Figure 1a is a partially cutaway perspective view of a conventional spiral synthetic resin tube having a reinforcing layer,
도1b는 종래 보강층을 갖는 나선형 합성수지관의 단면도,Figure 1b is a cross-sectional view of a conventional spiral synthetic resin tube having a reinforcing layer,
도1c는 중공부가 찌그러진 모습의 종래의 보강층을 갖는 나선형 합성수지관의 단면도,Figure 1c is a cross-sectional view of a spiral synthetic resin tube having a conventional reinforcing layer of the hollow portion crushed state,
도2a 내지 도2d는 창살형 보강층을 갖는 나선형 합성수지관의 다양한 실시예의 단면도,2A to 2D are cross-sectional views of various embodiments of a spiral synthetic resin tube having a grate reinforcing layer;
도3a는 합성수지관에 미치는 외부압력의 작용을 표시한 도면 ,Figure 3a is a view showing the effect of the external pressure on the synthetic resin pipe,
도3b는 합성수지관에 미치는 전단력 및 전단응력을 표시한 도면,Figure 3b is a view showing the shear force and shear stress on the synthetic resin pipe,
도3c는 합성수지관에 미치는 휨응력도를 표시한 도면,Figure 3c is a diagram showing the bending stress on the synthetic resin pipe,
도4는 본 발명에 있어서 원형상의 중공부가 4개인 경우의 단면도,4 is a cross-sectional view in the case of four circular hollow portions in the present invention;
도5는 본 발명에 있어서 팔각형상의 중공부가 4개인 경우의 단면도,5 is a cross-sectional view in the case of four octagonal hollow portions in the present invention;
도6은 본 발명의 다른 실시예로서 원형의 중공부를 갖는 4개의 파이프가 결합된 것의 사시도이다6 is a perspective view of a combination of four pipes having a circular hollow as another embodiment of the present invention;
본 발명은 중공부를 갖는 구경이 작은 파이프를 나선형상으로 계속적으로 이어 감고 그 파이프의 대접되는 면을 합성수지로 융착시켜서 된 보강층을 나선형의 합성수지관에 있어서, 이 합성수지관을 이루는 구경이 작은 파이프의 중공부를 크기가 동일한 다수의 작은 원형 또는 팔각형으로 이루어지도록 한 것이다.The present invention relates to a spiral synthetic resin pipe, in which a pipe having a small diameter having a hollow portion is continuously wound in a spiral shape and the welded surface of the pipe is fused with a synthetic resin, wherein the hollow pipe of the small diameter pipe forming the synthetic resin pipe is formed. The portion is made up of a number of small circles or octagons of the same size.
본 발명을 첨부된 도면에 의거 설명한다. 도 4는 본 발명의 나선형 합성수지관에 사용된 구경이 작은 파이프(20)의 단면도이다. 상기 작은 파이프(20)의 내부에는 4개의 작은 공간부(22)가 형성되어 있는데, 그 공간부(22)가 원형으로 이루어져 있기 때문에, 그 절점부들 주위의 합성수지(21)는 상하가 넓고 가운데 부분이 오목한 형상이 된다. 이와 같이 상기 절점부 주위부분의 양 끝단에 있어서 상하부분이 넓게 형성되면 이에 미치는 전단력 및 휨응력이 분산되고, 또한 그러한 힘이 미치는 부분이 강화됨으로써 결과적으로 합성수지관 전체가 전단력과 휨응력에 저항하는 힘이 월등 향상되게 되는 것이다.The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 4 is a cross-sectional view of a small diameter pipe 20 used in the spiral synthetic resin tube of the present invention. Four small spaces 22 are formed in the inside of the small pipe 20. Since the spaces 22 have a circular shape, the synthetic resin 21 around the nodes is wide and vertical in the middle. This concave shape is obtained. As such, when the upper and lower portions are formed at both ends of the periphery of the node portion, the shear force and the bending stress applied thereto are dispersed, and the portion exerted by such a force is strengthened, and as a result, the entire synthetic resin tube resists the shear and bending stress. It will be much better.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 것으로, 본 발명의 나선형 합성수지관에 사용된 구경이 작은 파이프(20')의 내부에 형성된 4개의 작은 공간부(22')가 팔각형 형상으로 이루어진 것이다. 이 경우에도, 그 절점부 주위의 합성수지(21')는 상하가 넓고 가운데 부분이 오목한 형상이 되므로, 도 4의 실시예에서와 동일하게, 상기 절점부 주위부분의 양 끝단에 있어서 상하부분이 넓게 형성됨으로써 이에 미치는 전단력 및 휨응력이 분산되고, 그러한 힘이 미치는 부분이강화됨으로써 결과적으로 합성수지관 전체가 전단력과 휨응력에 저항하는 힘이 월등 향상되는 것이다.5 shows another embodiment of the present invention, in which the four small space portions 22 'formed inside the small diameter pipe 20' used in the spiral synthetic resin tube of the present invention have an octagonal shape. Even in this case, the synthetic resin 21 'around the nodal portion has a wide top and bottom, and the center portion is concave. Therefore, as in the embodiment of FIG. 4, the top and bottom portions are wide at both ends of the nodal portion. As a result, the shear force and bending stress applied thereto are dispersed, and the portion exerted by such force is strengthened, and as a result, the overall resistance of the synthetic resin tube to the shear force and the bending stress is significantly improved.
위에서 보듯이, 본 발명은 구경이 큰 합성수지관을 이루는 구경이 작은 파이프의 내부 공간부를 다수의 작은 원형 또는 작은 팔각형으로 이루도록 한 것이나, 다른 한편으로, 도 6에서 보듯이, 본 발명은 아주 작은 구경을 갖는 다수의 원형상 또는 팔각형상의 파이프(32)를 용융합성수지(31)를 이용하여 일체가 되도록 접착하고, 이 일체로 접착된 파이프들을 하나의 단위체(30)로 삼아 나선형으로 감아 구경이 큰 합성수지관을 형성시킬 수도 있다.As shown above, the present invention allows the inner space of the pipe having a small diameter to form a large diameter synthetic resin pipe into a plurality of small circular or small octagons, on the other hand, as shown in FIG. A plurality of circular or octagonal pipes 32 having a plurality of joints are bonded together using a melted synthetic resin 31, and the integrally bonded pipes are wound in a single unit 30 to be wound in a synthetic resin having a large diameter. It is also possible to form a tube.
본 발명에 있어서, 구경이 작은 파이프의 내부 공간부에 다수의 작은 원형 또는 팔각형을 형성시키는 경우에, 공간부에 형성되는 원형이나 팔각형은 크기가 동일하고 상하로 2개씩 모두 4개인 것이 바람직하다. 파이프의 내부 공간에 원형을 형성시킴에 있어서 4개의 원형이나 팔각형이 교차하는 부분이 견고히 성형되는데 다소 장시간이 소요되는데, 이들이 4개 또는 8개가되어 이러한 교차부분이 많아지면 이로 인하여 제품의 제조에 상당히 많은 시간이 소요되기 때문이다.In the present invention, in the case where a plurality of small circles or octagons are formed in the inner space of a pipe having a small diameter, it is preferable that the circular or octagons formed in the space portion have the same size and four of two each up and down. In forming the circle in the inner space of the pipe, it takes a long time to firmly form the intersection of four circles or octagons, and the number of these four or eight cross sections increases considerably for the manufacture of the product. Because it takes a lot of time.
그리고, 다수의 작은 원형 파이프를 일체가 되도록 접착하여 단위체로 하고, 이러한 것을 나선형으로 이어 감아 구경이 큰 합성수지관을 형성함에 있어서도, 중공부가 원형상 또는 팔각형상인 파이프 4개를 접착하는 것이 바람직하다. 파이프가 4개 이상이 되면 이들이 겹쳐진 중앙부의 접착제가 고착되는데 많은 시간이 소요되기 때문이다.In addition, it is preferable to bond four small circular pipes together to form a unit body, and to form a synthetic resin tube having a large diameter by winding them in a spiral shape. If there are more than four pipes, it will take a long time for the adhesive in the center of the overlapping layer to stick.
이하 본 발명을 실시예에 의거 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described based on Examples.
[실시예]EXAMPLE
본 실시예에서는 실용신안등록 제204043호에 예시된 것들 중에서, 가로 보강대 1개와 세로 보강대 1개를 사용한 파이프로 된 합성수지관을 비교예로 하고, 본 발명에서 구경이 작은 파이프의 내부 공간부에 4개의 작은 원형을 형성시킨 파이프로 된 합성수지관을 실시예1로 하고, 본 발명에서 구경이 작은 파이프의 내부 공간부에 4개의 작은 팔각형을 형성시킨 파이프로 된 합성수지관을 실시예2로 하여, 이들에 대하여 전단강도 및 휨강도를 시험하였다.In this embodiment, among those exemplified in Utility Model Registration No. 204043, a synthetic resin pipe made of a pipe using one horizontal reinforcing rod and one vertical reinforcing rod is used as a comparative example. Synthetic resin tube made of pipes having four small circles was formed as Example 1, and synthetic resin tube made of pipes having four small octagons formed at inner space of pipe having small diameter was used as Example 2, Shear strength and flexural strength were tested for.
이 시험에 사용된 비교예의 합성수지관과 실시예1 및 실시예2의 합성수지관의 두께(중공부 포함)는 각각 약 25㎜이다. 그리고, 비교예의 합성수지관의 상, 하변 및 중공부에 설치된 가로 보강대와 세로 보강대의 굵기는 각각 약 3㎜이고, 이들 보강대에 의하여 형성된 4각형상의 공간부의 크기는 가로 세로가 각각 약 8㎜이다. 한편, 실시예1의 경우는 중공부에 형성된 4개의 원형의 지름은 각각 약 8.6㎜이고, 각 원형의 간격은 가장 가까운 부분이 약 2.3㎜가 되도록 하였다. 또한 실시예2의 경우도 팔각형의 대칭되는 면 사이의 폭이 약 8.6㎜이고 각 팔각형의 간격은 가장 가까운 부분이 약 2.3㎜가 되도록 하였다.The thickness (including hollow part) of the synthetic resin tube of the comparative example and the synthetic resin tube of Examples 1 and 2 used in this test was about 25 mm, respectively. The thicknesses of the horizontal reinforcing rods and the vertical reinforcing rods provided on the upper, lower and hollow portions of the synthetic resin pipe of the comparative example are about 3 mm, respectively, and the size of the quadrangular space portions formed by these reinforcing bars is about 8 mm respectively. On the other hand, in the case of Example 1, the diameters of the four circles formed in the hollow part were about 8.6 mm each, and the space | interval of each circle was made into the nearest part about 2.3 mm. In addition, in the case of Example 2, the width between the symmetrical surfaces of the octagon was about 8.6 mm and the interval between each octagon was about 2.3 mm.
위 비교예와 실시예1 및 실시예2의 합성수지관을 제작함에 있어서 사용된 합성수지의 양은 거의 동일하며, 그 두께와 넓이도 거의 동일하다. 따라서, 각 중공부를 이루는 4각형상, 원형 또는 팔각형상은 거의 동일한 크기로 형성된 것이다. 위 비교예와 실시예 1 및 2에 대한 전단강도 테스트 결과, 실시예1은 비교예에 비하여 약 1.6-1.7배 실시예2는 약 1.5-1.6배의 강도 향상의 효과가 있었다.The amount of synthetic resin used in preparing the synthetic resin pipes of Comparative Examples and Examples 1 and 2 is almost the same, and the thickness and width thereof are almost the same. Therefore, the quadrangular, circular or octagonal shapes constituting each hollow portion are formed to have substantially the same size. As a result of the shear strength test for the comparative example and Examples 1 and 2, Example 1 was about 1.6-1.7 times compared to the Comparative Example Example 2 had an effect of about 1.5-1.6 times the strength improvement.
본 발명은, 위 실시예에서 보듯이, 종래의 보강층을 갖는 합성수지관에 비하여 그 전단강도 및 휨강도가 월등 향상된 것이다. 종래의 보강층을 갖는 합성수지관은 가격이 싸고 하중이 가벼움에도 불구하고 그것의 전단강도나 휨강도가 취약하여 그 사용 범위가 그다지 넓지 않았으나. 본 발명으로 인하여 그 사용 범위가 현저히 넓어질 수 있는 만큼, 본 발명은 그 유용성이 지대한 것이라 하겠다.The present invention, as shown in the above embodiment, is significantly improved in shear and bending strength compared to the synthetic resin tube having a conventional reinforcing layer. Synthetic resin tube having a conventional reinforcing layer, despite the low price and light load, its shear strength and flexural strength are weak, so its use range was not very wide. As the scope of use of the present invention can be significantly widened, the present invention has great utility.
특히, 본 발명은 그 전단 강도의 향상으로 인하여, 국내 하수관 시장의 70% 이상을 차지하고 있는 흄관 시장에 합성수지관을 진출시킬 수 있게 될 것이다.In particular, the present invention will be able to advance the synthetic resin pipe into the fume pipe market accounting for more than 70% of the domestic sewage pipe market due to the improvement of the shear strength.
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