JP2017190754A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストを低く抑えることができるとともに騒音が小さくなるダイヤフラムポンプ11を提供する。【解決手段】筒状のハウジング本体16と、ハウジング本体16の開口部を閉塞する蓋体17と、これらの嵌合部分に設けられた係止構造21とを備える。ハウジング本体16のダイヤフラム取付部34と蓋体17とに挟まれて保持されたダイヤフラム26と、ダイヤフラム26と蓋体17との間のポンプ室51に空気を導く吸気通路とを備える。ポンプ室51から空気が吐出される吐出通路と、モータ12の回転を往復運動に変換してポンプ室51の容積を増減させる駆動機構31とを備える。係止構造21は、ハウジング本体16と蓋体17とのうちいずれか一方の部材に突設された凸部(突起61)と、他方の部材に設けられた壁部(突壁62)とによって構成されている。壁部は、モータ12の軸線方向から見て凸部と重なる。【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば血圧計等に圧縮空気を供給するために使用されるダイヤフラムポンプに関する。
従来のこの種のダイヤフラムポンプは、モータに一端部が取付けられた筒状のハウジング本体と、このハウジング本体の他端部に取付けられたパーツ保持用の板状部材や蓋部材と、これらの板状部材や蓋部材をハウジング本体に固定するための固定構造とを備えている。この固定構造としては、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように固定用の部材を用いるものや、図4および図5に図示したように係止片を用いるものなどが知られている。
特許文献1に開示されたダイヤフラムポンプは、モータに一端部が取付けられた筒状のハウジング本体と、このハウジング本体の他端部に取付けられた複数のパーツ保持用の板状部材と蓋部材とを備えている。複数の板状部材と蓋部材は、互いに重ね合わされた状態でハウジング本体の他端部に接続され、これらの部材を貫通する、固定用の部材としてのボルトによって筒状のハウジング本体に固定されている。
特許文献2に開示されたダイヤフラムポンプは、モータに一端部が取付けられた筒状のハウジング本体と、このハウジング本体の他端部にダイヤフラムを介して取付けられたパーツ保持用の板状部材と、この板状部材に重ねられた蓋部材などを備えている。これらのダイヤフラムと、板状部材と、蓋部材は、ハウジング本体に組み付けられた状態で、固定用の部材としての棒状のばね部材によってハウジング本体に押し付けられてハウジング本体に固定されている。棒状のばね部材は、ハウジング本体と蓋部材との間にダイヤフラムと板状部材とが挟まれる状態でこれらの全ての部材を軸方向の両側から挟んでいる。
図4および図5に図示されたダイヤフラムポンプ1は、モータ2に一端部が取付けられた円筒状のハウジング本体3と、このハウジング本体3の他端部に取付けられた蓋体4と、ハウジング本体3に蓋体4を固定するための固定構造5とを備えている。
ハウジング本体3の外周部には、ハウジング本体3の他端(図4においては上端)からモータ側の一端部に向けて延びる第1の凹溝6と、この第1の凹溝6の中に突設された係止用突起7と、第1の凹溝6からハウジング本体3の一端まで延びる第2の凹溝8とが形成されている。
第1の凹溝6は、蓋体4に突設されたアーム9を収容可能な大きさに形成されている。このアーム9は、係止用突起7が係合する穴9aを有する板状に形成されている。固定構造5は、これらの係止用突起7とアーム9とによって構成されている。
第2の凹溝8は、係止用突起7を成型するための金型(図示せず)の一部を離型時に通すために形成されている。
特開2004−11579号公報 特開2004−270494号公報
特許文献1や特許文献2に開示された固定構造では、固定用の部材(固定用ボルトや棒状のばね部材)が必要で、製造コストが高くなるという問題があった。また、図4および図5に示すダイヤフラムポンプ1は、固定用の部材は不要であるが、以下の二つの問題がある。
第1の問題は、ハウジング本体3に第1および第2の凹溝6,8が形成され、蓋体4に穴9aを有するアーム9が形成されているため、ハウジング本体3と蓋体4とを成型するための金型の製造費用が高くなることである。第2の問題は、騒音が大きくなることである。騒音が大きくなる理由は、第1および第2の凹溝6,8の底の厚みがハウジング本体3の他の周壁3aより薄いからであると考えられる。すなわち、相対的に厚みが薄い第1および第2の凹溝6,8の底を通過して音がハウジング本体3の外に漏れると考えられる。
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、製造コストを低く抑えることができるとともに騒音が小さくなるダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明に係るダイヤフラムポンプは、筒状に形成され、内部にダイヤフラム取付部が設けられるとともに一端部がモータに取付けられるハウジング本体と、前記ハウジング本体の他端側の開口部に嵌合し、この開口部を閉塞する蓋体と、前記ハウジング本体と前記蓋体との嵌合部分に設けられ、前記ハウジング本体に嵌合した前記蓋体の取り外し方向への移動を規制する係止構造と、前記ダイヤフラム取付部と前記蓋体とに挟まれて保持され、前記蓋体との間にポンプ室を構成するダイヤフラムと、前記蓋体に設けられ、前記ポンプ室に吸気弁を介して空気を導く吸気通路と、前記蓋体に設けられ、前記ポンプ室から吐出弁を介して空気が吐出される吐出通路と、前記モータの回転を往復運動に変換して前記ダイヤフラムに伝達し、前記ポンプ室の容積を増減させる駆動機構とを備え、前記係止構造は、前記ハウジング本体と前記蓋体とのうちいずれか一方の部材に突設され、この一方の部材から他方の部材に向けて突出する凸部と、前記ハウジング本体と前記蓋体とのうち前記凸部が設けられていない他方の部材に設けられ、前記モータの軸線方向から見て前記凸部と重なる壁部とによって構成されているものである。
本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記凸部は、前記蓋体における前記ハウジング本体と嵌合する嵌合面であって、嵌合方向とは直交する方向に所定の間隔をおいて離間する位置にそれぞれ突設され、前記壁部は、前記ハウジング本体における前記蓋体と嵌合する部分に形成されていてもよい。
本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記凸部は、前記ハウジング本体における前記蓋体と嵌合する嵌合面であって、嵌合方向とは直交する方向に所定の間隔をおいて離間する位置にそれぞれ突設され、前記壁部は、前記蓋体における前記ハウジング本体と嵌合する部分に形成されていてもよい。
本発明に係るダイヤフラムポンプにおいては、ハウジング本体のダイヤフラム取付部にダイヤフラムを装着し、ハウジング本体の開口部に蓋体を挿入して係止構造の凸部を壁部に係止させることによって、蓋体がハウジング本体に固定される。このため、ボルトやばね部材などの固定用の部材を使用することなく、蓋体がハウジング本体に固定される。
また、このダイヤフラムポンプにおいては、係止構造がハウジング本体と蓋体との嵌合部に設けられているから、ハウジング本体の壁に部分的に薄い部分が形成されることはない。
したがって、本発明によれば、製造コストを低く抑えることが可能になるとともに騒音が小さくなるダイヤフラムポンプを提供することができる。
本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。 要部を拡大して示す断面図である。 係止構造の他の実施の形態を示す断面図である。 従来のダイヤフラムポンプの斜視図である。 図4における係止部分のV-V線断面図である。
以下、本発明に係るダイヤフラムポンプの一実施の形態を図1および図2によって詳細に説明する。
この実施の形態によるダイヤフラムポンプ11は、モータ12によって駆動されて動作し、モータ12の近傍に設けられている吸気口13から大気を吸引して図1において上端部に位置する吐出パイプ14から吐出するものである。以下において、ダイヤフラムポンプ11の構成を説明するにあたっては、便宜上、モータ12側となる端部をダイヤフラムポンプ11の一端部とし、吐出パイプ14側となる端部をダイヤフラムポンプ11の他端部として説明する。
ダイヤフラムポンプ11は、モータ12に一端部が固定されたハウジング15の中に後述する機能部品を収容して構成されている。ハウジング15は、一端部がモータ12に嵌合する円筒状のハウジング本体16と、このハウジング本体16の他端側の開口部に嵌合してこの開口部を閉塞する円板状の蓋体17とによって構成されている。これらのハウジング本体16および蓋体17は、プラスチック材料を金型(図示せず)により所定の形状に成型することによって形成されている。
上述した吐出パイプ14は、蓋体17の中央部に一体成形によって一体に形成されている。この蓋体17は、本発明に係る係止構造21によってハウジング本体16に固定されている。係止構造21は、詳細は後述するが、ハウジング本体16の他端部に嵌合した蓋体17の取り外し方向(モータ12とは反対方向)への移動を規制している。
モータ12は、円筒状を呈するモータハウジング22の軸線方向の一端部から回転軸23が突出する構成のものである。回転軸23は、モータハウジング22と同一軸線上に位置付けられている。このモータ12の回転軸23には、ダイヤフラムポンプ11の機能部品の一つであるクランク24が一体に回転する状態に取付けられている。
ダイヤフラムポンプ11のハウジング本体16は、モータハウジング22の外周面に嵌合している。このため、ハウジング本体16は、回転軸23と同一軸線上に位置付けられている。ハウジング本体16のモータハウジング22への固定は、図示してはいないが、例えばハウジング本体16に設けた係止用フックをモータハウジング22の係合穴に係合させて実施することができる。
ハウジング本体16におけるモータハウジング22の軸線方向の端面22aと隣り合う部位には、上述した吸気口13が形成されている。この吸気口13は、ハウジング本体16の周壁16aを貫通する貫通孔として形成されている。
ダイヤフラムポンプ11の機能部品は、上述したクランク24と、このクランク24に接続された駆動子25と、この駆動子25に連結されたダイヤフラム26などである。
クランク24は、ダイヤフラムポンプ11の他端側に向けて開口する環状溝27と、この環状溝27の中に設けられた突起28とを有している。
駆動子25は、クランク24と協働して本発明でいう駆動機構31を構成するもので、回転軸23の軸線Cに対して傾斜した棒状の軸部32と、この軸部32から径方向の外側に延びる複数の腕部33とによって構成されている。
軸部32の一端部には、クランク24に接続される第1の軸32aが設けられている。この第1の軸32aは、クランク24の環状溝27内に移動自在に挿入され、クランク24が回転することにより突起28によって押される。
軸部32の他端部には、第2の軸32bが突設されている。この第2の軸32bは、後述するダイヤフラム取付部34の凹部35に回転自在に接触している。この凹部35は、自動調心形の球面滑り軸受を構成するもので、回転軸23と同一軸線上に位置付けられている。
ダイヤフラム取付部34は、ハウジング本体16内をモータ側空間S1と他端側とに分けており、ハウジング本体16の内周部に一体成形により一体に形成されている。ダイヤフラム26は、このダイヤフラム取付部34に装着され、ダイヤフラム取付部34と蓋体17とによって挟まれている。
駆動子25の複数の腕部33は、軸部32を中心として放射状に延びる形状に形成されている。これらの腕部33は、軸部32を周方向において3等分する位置にそれぞれ設けられている。これらの腕部33は、後述するダイヤフラム26の連結片36がそれぞれ貫通し、この連結片36を介してダイヤフラム26に連結されている。
この駆動子25の傾斜する方向は、クランク24が回転軸23と一体に回転し、第1の軸32aが回転軸23の軸線の周囲を移動することによって変化する。駆動子25の傾斜する方向が変わることによって、モータ12の軸線方向において腕部33の位置が変化する。このため、この駆動子25と上述したクランク24とからなる駆動機構31は、モータ12の回転を往復運動に変換してダイヤフラム26に伝達する。
ダイヤフラム26を支持するダイヤフラム取付部34は、ダイヤフラム26の後述するダイヤフラム部41が挿入される第1の貫通穴42と、ダイヤフラム26の後述するチャンバー部43が挿入される第2の貫通穴44と、上述した凹部35とが設けられている。
第1の貫通穴42と第2の貫通穴44は、ダイヤフラム26の構成に応じてハウジング本体16の周方向に等間隔で並ぶ3箇所にそれぞれ設けられている。
ダイヤフラム26は、図1に示すようにハウジング本体16の径方向に並ぶ複数の機能部からなるポンプ本体部45を有している。複数の機能部とは、ハウジング本体16の径方向の一方側(図1においては右側)に位置するダイヤフラム部41および吸入用弁体46と、径方向の他方側に位置するチャンバー部43、吐出用弁体47および吐出通路形成用の凹部48などである。このポンプ本体部45は、複数の機能部がハウジング本体16の径方向に並ぶ状態で、ハウジング本体16の軸心を中心として、ハウジング本体16を周方向に3等分する角度だけ回転した位置にそれぞれ設けられている。
ダイヤフラム部41は、ダイヤフラムポンプ11の他端側に向けて開口するカップ状に形成されている。このダイヤフラム部41と蓋体17との間にポンプ室51が形成されている。カップ状に形成されたダイヤフラム部41の底部には、上述した連結片36を有するピストン52が設けられている。ポンプ本体部45毎に設けられているピストン52の連結片36は、上述した駆動子25の3つの腕部33にそれぞれ連結されている。
吸入用弁体46は、カップ状を呈するダイヤフラム部41の開口を部分的に狭くする形状に形成されている。この吸入用弁体46の位置は、蓋体17の一端側の端面17aに押し付けられる位置であって、この端面17aに開口する第1の凹陥部53が閉塞される位置である。この実施の形態においては、吸入用弁体46と、この吸入用弁体46が接触する第1の凹陥部53の開口部分とによって、吸気弁54が構成されている。
第1の凹陥部53は、蓋体17内とダイヤフラム26内とを通って延びる吸入用通路55を介してハウジング本体16内のモータ側空間S1に接続されている。このため、ダイヤフラム26のピストン52が蓋体17から離間する方向に移動してポンプ室51の容積が増大することによって、吸気弁54が開き、第1の凹陥部53内の空気がポンプ室51に吸引される。この実施の形態においては、第1の凹陥部53と吸入用通路55とが本発明でいう「吸気通路」に相当する。なお、吸入用通路55は、図1中に二点鎖線で示すように、第1の凹陥部53の底と蓋体17の他端側の端面17bとに開口する貫通孔によって構成することもできる。
チャンバー部43は、蓋体17に向けて開口するカップ状に形成されており、蓋体17の第2の凹陥部56と連通路57とによってポンプ室51に接続されている。第2の凹陥部56は、蓋体17の一端側の端面17aに開口している。第2の凹陥部56の開口部分の一部は吐出用弁体47によって閉塞され、他の部分はチャンバー部43に開放されている。
吐出用弁体47は、ダイヤフラム26の吐出通路形成用凹部48に臨む形状に形成されている。吐出用弁体47の位置は、蓋体17の一端側の端面17aに押し付けられる位置であって、この端面17aに開口する第2の凹陥部56の一部が閉塞される位置である。この実施の形態においては、吐出用弁体47と、この吐出用弁体47が接触する第2の凹陥部56の開口部分の一部とによって、吐出弁58が構成されている。
このため、ポンプ室51から送られた空気が連通路57を通って第2の凹陥部56とチャンバー部43の中に流入し、これらの内部空間S2の圧力が増大することによって、吐出弁58が開いて空気が吐出通路形成用凹部48に吐出される。吐出通路形成用凹部48は、蓋体17の他端側の端面に開口する第3の凹陥部59と、蓋体17内の吐出用通路60とによって吐出パイプ14の内部空間に接続されている。この内部空間の一端部は、蓋体17の一端側の端面17aに開口し、ダイヤフラム26によって閉塞されている。内部空間の他端部は、吐出パイプ14の他端に開口している。なお、図1に示す吐出用通路60と、上述した吸入用通路55および連通路57は、構成を理解し易くするために実際とは異なる形状に描いてある。
蓋体17をハウジング本体16に固定する係止構造21は、図2に示すように、ハウジング本体16と蓋体17との嵌合部分に設けられており、蓋体17に設けられた複数の突起61と、ハウジング本体16に設けられた突起61毎の突壁62とによって構成されている。
突起61は、蓋体17の外周面17cから径方向の外側へ向けて(ハウジング本体16に向けて)突出する半球状に形成されている。この実施の形態においては、外周面17cが「蓋体におけるハウジング本体と嵌合する嵌合面」に相当する。この突起61は、蓋体17の外周面17cにおけるダイヤフラム26に近接する一端部に配置されている。また、この突起61は、蓋体17の周方向に所定の間隔をおいて離間する位置にそれぞれ突設されている。この実施の形態においては、蓋体17の周方向が「嵌合方向とは直交する方向」に相当する。
蓋体17の外周部には、図示してはいないが、これらの突起61からなる凸部の他に、位置決め部が設けられている。この位置決め部は、ハウジング本体16に対して蓋体17を周方向において所定の位置に位置決めするものである。この所定の位置とは、蓋体17の第1〜第3の凹陥部53,56,59がダイヤフラム26のポンプ本体部45と正しく対向する位置である。
係止構造21を構成する突起61は、図1に示すように、ハウジング本体16の周方向において、ダイヤフラム26のポンプ本体部45と同一位置にも配置することができる。図1に示す突起61は、吐出弁58の近傍に配置されている。
この実施の形態においては、これらの突起61が本発明でいう「凸部」に相当し、蓋体17が「ハウジング本体と蓋体とのうちいずれか一方の部材」に相当する。なお、凸部は、このように半球状の突起61によって構成する他に、蓋体17の周方向に延びる断面半円状あるいは断面山形状の突条によって構成することも可能である。
係止構造21の突壁62は、ハウジング本体16の他端部の内周部(蓋体17と嵌合する部分)に設けられており、ハウジング本体16の周壁16aよりも径方向の内側に向けて(蓋体17に向けて)突出している。この突壁62は、モータ12の軸線方向から見て突起61と重なる形状に形成されている。この実施の形態による突壁62の一端部には、図2に示すように、突起61の一部が係入可能な凹部62aが形成されている。また、突壁62の他端部には、蓋体17をハウジング本体16に取り付けるときに突壁62が突起61によって押されて径方向の外側に向けて偏位し易くなるように、丸め部62bが形成されている。この実施の形態においては、この突壁62が本発明でいう「壁部」に相当する。
このように構成されたダイヤフラムポンプ11のハウジング15を組立てるためには、ハウジング本体16のダイヤフラム取付部34にダイヤフラム26を装着した状態でハウジング本体16の他端部に蓋体17を押し込んで嵌合させることによって行う。このとき、蓋体17がハウジング本体16の他端側の開口部に押し込まれると、蓋体17の突起61がハウジング本体16の突壁62を径方向の外側に押し、ハウジング本体16の他端側の開口部が拡径するように弾性変形する。そして、蓋体17が更に押し込まれることにより、突起61が突壁62における径方向内側の端面62cに接触しながら進み、突壁62の凹部62aに係入する。
このように突起61が凹部62aに係入することによって、ダイヤフラム26が蓋体17とダイヤフラム取付部34とによって挟まれ、蓋体17がダイヤフラム26から受ける反力で突起61が突壁62に押し付けられる。この結果、ボルトやばね部材などのコストアップになる固定用の部材を使用することなく、蓋体17がハウジング本体16に固定される。
また、このダイヤフラムポンプ11においては、係止構造21がハウジング本体16と蓋体17との嵌合部に設けられているから、ハウジング本体16の周壁16aに部分的に薄い部分が形成されることはなく、周壁16aの全域を遮音性が高くなるように厚く形成することができる。
したがって、この実施の形態によれば、製造コストを低く抑えることが可能になるとともに騒音が小さくなるダイヤフラムポンプを提供することができる。
この実施の形態によるハウジング本体16は、円筒状に形成されている。蓋体17は、ハウジング本体16の内部に嵌合する円板状に形成されている。係止構造21の突起61は、蓋体17の外周面17cであって、蓋体17の周方向に所定の間隔をおいて離間する位置にそれぞれ突設されている。係止構造21の突壁62は、ハウジング本体16の内周部に形成されている。
このため、ハウジング本体16の内周部に突起61が形成される場合と較べると、ハウジング本体16を成型する金型の構造が単純になり、ハウジング本体16に薄肉部が形成され難くなる。この結果、より一層騒音が小さいダイヤフラムポンプを提供することができる。
(係止構造の変形例)
係止構造21は、図3に示すように構成することができる。図3において、図1および図2によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図3に示す係止構造21は、ハウジング本体16の内周面16bに蓋体17に向けて突設された凸部71と、蓋体17の外周部(ハウジング本体16と嵌合する部分)に設けられた壁部72とによって構成されている。この実施の形態においては、ハウジング本体16の内周面16bが「ハウジング本体における蓋体が嵌合する嵌合面」に相当する。
凸部71は、断面半球状の突起あるいは断面半円状の突条などによって構成することができる。壁部72は、モータ12の軸線方向から見て凸部71と重なる形状に形成されており、凸部71が係入する凹部72aと、凸部71をハウジング本体16の径方向の外側に向けて押すための丸め部72bとが設けられている。この実施の形態を採る場合であっても、ハウジング本体16および蓋体17の周方向(嵌合方向とは直交する方向)において、複数の位置に凸部71と壁部72とからなる係止構造21を設けることができる。
図3に示す構成を採る場合であっても、図1に示した形態を採るときと同等の効果が得られる。
上述した各実施の形態においては、ポンプ室51がハウジング15の周方向の3箇所に位置する、いわゆる3気筒型のダイヤフラムポンプ11に本発明を適用する例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、1気筒または2気筒、あるいは4気筒以上のダイヤフラムポンプに適用することができる。2気筒や4気筒とする場合は、ハウジング本体16が角筒状に形成されることがある。このような場合、蓋体17は、平面視において4つの辺を有する板状に形成される。
11…ダイヤフラムポンプ、12…モータ、15…ハウジング、16…ハウジング本体、16b…内周面、17…蓋体、17c…外周面、21…係止構造、26…ダイヤフラム、31…駆動機構、34…ダイヤフラム取付部、51…ポンプ室、53…第1の凹陥部、54…吸気弁、55…吸入用通路(吸気通路)、56…第2の凹陥部、58…吐出弁、59…第3の凹陥部、60…吐出用通路(吐出通路)、61…突起(凸部)、62…突壁(壁部)、71…凸部、72…壁部。

Claims (3)

  1. 筒状に形成され、内部にダイヤフラム取付部が設けられるとともに一端部がモータに取付けられるハウジング本体と、
    前記ハウジング本体の他端側の開口部に嵌合し、この開口部を閉塞する蓋体と、
    前記ハウジング本体と前記蓋体との嵌合部分に設けられ、前記ハウジング本体に嵌合した前記蓋体の取り外し方向への移動を規制する係止構造と、
    前記ダイヤフラム取付部と前記蓋体とに挟まれて保持され、前記蓋体との間にポンプ室を構成するダイヤフラムと、
    前記蓋体に設けられ、前記ポンプ室に吸気弁を介して空気を導く吸気通路と、
    前記蓋体に設けられ、前記ポンプ室から吐出弁を介して空気が吐出される吐出通路と、
    前記モータの回転を往復運動に変換して前記ダイヤフラムに伝達し、前記ポンプ室の容積を増減させる駆動機構とを備え、
    前記係止構造は、
    前記ハウジング本体と前記蓋体とのうちいずれか一方の部材に突設され、この一方の部材から他方の部材に向けて突出する凸部と、
    前記ハウジング本体と前記蓋体とのうち前記凸部が設けられていない他方の部材に設けられ、前記モータの軸線方向から見て前記凸部と重なる壁部とによって構成されているダイヤフラムポンプ。
  2. 請求項1記載のダイヤフラムポンプにおいて、
    前記凸部は、前記蓋体における前記ハウジング本体と嵌合する嵌合面であって、嵌合方向とは直交する方向に所定の間隔をおいて離間する位置にそれぞれ突設され、
    前記壁部は、前記ハウジング本体における前記蓋体と嵌合する部分に形成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
  3. 請求項1記載のダイヤフラムポンプにおいて、
    前記凸部は、前記ハウジング本体における前記蓋体と嵌合する嵌合面であって、嵌合方向とは直交する方向に所定の間隔をおいて離間する位置にそれぞれ突設され、
    前記壁部は、前記蓋体における前記ハウジング本体と嵌合する部分に形成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
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