JPH056544Y2 - - Google Patents
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- JPH056544Y2 JPH056544Y2 JP1987087613U JP8761387U JPH056544Y2 JP H056544 Y2 JPH056544 Y2 JP H056544Y2 JP 1987087613 U JP1987087613 U JP 1987087613U JP 8761387 U JP8761387 U JP 8761387U JP H056544 Y2 JPH056544 Y2 JP H056544Y2
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- JP
- Japan
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- capacitance
- inverting amplifier
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この考案は、出力周波数が好ましくは被測定容
量に逆比例するRC発振回路を使用して、標遊容
量の影響をなくして低容量を測定する回路に関す
るものである。
量に逆比例するRC発振回路を使用して、標遊容
量の影響をなくして低容量を測定する回路に関す
るものである。
［従来の技術］
従来、容量を測定する回路としては、容量ブリ
ツジを利用する方式および漏れ方式等が知られて
おり、種々の形態で実施されている。
ツジを利用する方式および漏れ方式等が知られて
おり、種々の形態で実施されている。
［考案が解決しようとする問題点］
ところで、周知の方法を用いた場合、測定線の
容量および標遊容量が測定すべき低容量と同程度
の大きさであり、測定結果に影響を及ぼすので、
低容量を測定することは特に困難であつた。
容量および標遊容量が測定すべき低容量と同程度
の大きさであり、測定結果に影響を及ぼすので、
低容量を測定することは特に困難であつた。
そこで、この考案の目的は、これらの欠点を解
決して、標遊容量のいかなる影響もなしに低容量
を測定する回路を提供することにある。また、こ
の考案の別の目的は、測定回路に供給される電圧
の僅かな変動も測定精度に全く影響を及ぼさない
低容量の測定回路を提供することにある。さら
に、この考案の別の目的は、例えばラジオゾンデ
に遠隔的に用いるのに適した低容量の測定回路を
提供することにある。
決して、標遊容量のいかなる影響もなしに低容量
を測定する回路を提供することにある。また、こ
の考案の別の目的は、測定回路に供給される電圧
の僅かな変動も測定精度に全く影響を及ぼさない
低容量の測定回路を提供することにある。さら
に、この考案の別の目的は、例えばラジオゾンデ
に遠隔的に用いるのに適した低容量の測定回路を
提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記の目的を達成するために、この考案による
低容量を測定する回路は、入力および出力を備え
た反転増幅器と、この反転増幅器の入力および出
力間に接続された被測定容量と、反転増幅器の出
力に入力を接続し、出力周波数が被測定容量に逆
比例する二安定発振回路とを有し、この二安定発
振回路の出力が反転増幅器の入力に抵抗を介して
フイードバツクされるように接続されていること
を特徴としている。
低容量を測定する回路は、入力および出力を備え
た反転増幅器と、この反転増幅器の入力および出
力間に接続された被測定容量と、反転増幅器の出
力に入力を接続し、出力周波数が被測定容量に逆
比例する二安定発振回路とを有し、この二安定発
振回路の出力が反転増幅器の入力に抵抗を介して
フイードバツクされるように接続されていること
を特徴としている。
［実施例］
以下、単に例として添付図面を参照してこの考
案の実施例について説明する。
案の実施例について説明する。
第１図，第２図および第３図に示すように、こ
の考案の測定回路は接続点すなわち入力Ａと出力
Ｂとを備えた反転増幅器１を有している。反転増
幅器１は抵抗R1を介して二安定発振回路４の入
力Ｃに接続されている。図示したように、二安定
発振回路４は二つの反転増幅器２，３を備え、そ
の出力Ｄは抵抗R3を介してその入力にフイード
バツクされている。上記二安定発振回路４は例え
ば、典型的特徴として二つの電圧レベルを有し、
これらの電圧レベル間にヒステリシスを有するシ
ユミツトトリガ回路で構成することができる。
の考案の測定回路は接続点すなわち入力Ａと出力
Ｂとを備えた反転増幅器１を有している。反転増
幅器１は抵抗R1を介して二安定発振回路４の入
力Ｃに接続されている。図示したように、二安定
発振回路４は二つの反転増幅器２，３を備え、そ
の出力Ｄは抵抗R3を介してその入力にフイード
バツクされている。上記二安定発振回路４は例え
ば、典型的特徴として二つの電圧レベルを有し、
これらの電圧レベル間にヒステリシスを有するシ
ユミツトトリガ回路で構成することができる。
被測定容量CMは反転増幅器１の入力Ａと出力
Ｂとの間に接続される。二安定発振回路４の出力
Ｄから周波数ｆ＝１／Ｔが得られる。この二安定
発振回路４の出力周波数は被測定容量CMに逆比
例する好ましい関係を有するので、この出力周波
数を用いて被測定容量が測定される。この考案に
よる測定回路の本質的特徴として、二安定発振回
路４の出力Ｄは抵抗R2を介して反転増幅器１の
入力Ａにフイードバツクされる。また、重要な点
として、反転増幅器１の入力Ａは出力Ｂから（小
容量で）容量的に分離されている。また接続点Ａ
における抵抗性入力インピーダンスが十分に高い
ことも重量である。
Ｂとの間に接続される。二安定発振回路４の出力
Ｄから周波数ｆ＝１／Ｔが得られる。この二安定
発振回路４の出力周波数は被測定容量CMに逆比
例する好ましい関係を有するので、この出力周波
数を用いて被測定容量が測定される。この考案に
よる測定回路の本質的特徴として、二安定発振回
路４の出力Ｄは抵抗R2を介して反転増幅器１の
入力Ａにフイードバツクされる。また、重要な点
として、反転増幅器１の入力Ａは出力Ｂから（小
容量で）容量的に分離されている。また接続点Ａ
における抵抗性入力インピーダンスが十分に高い
ことも重量である。
上述の回路の動作は次の通りである。はじめに
出力Ｄは入力電圧の正側であると仮定する。従つ
て抵抗R2を流れる電流により入力Ａにおける電
圧は上昇する。増幅器１が反転型のものであるの
で、入力Ａにおける電圧の上昇につれて出力Ｂに
おける電圧は降下し、そして被測定容量CMを介
して入力Ａにおける電圧も降下する。その結果、
理想状態では入力Ａにおける電圧は全く変化しな
いことになる。被測定容量CMは出力Ｄと入力Ａ
間の電圧および抵抗R2によつて決まる一定電流
で充電される。出力Ｂにおける電圧が二安定発振
回路すなわち図面のシユミツトトリガ回路４の低
トリガレベルまで下がると、二安定発振回路の状
態は変化し、出力Ｄにおける電圧は急激に給電電
圧の負側に落ち、その時点から回路は上述のよう
に作動し始め、すなわち電流は単に反対方向へ流
れる。
出力Ｄは入力電圧の正側であると仮定する。従つ
て抵抗R2を流れる電流により入力Ａにおける電
圧は上昇する。増幅器１が反転型のものであるの
で、入力Ａにおける電圧の上昇につれて出力Ｂに
おける電圧は降下し、そして被測定容量CMを介
して入力Ａにおける電圧も降下する。その結果、
理想状態では入力Ａにおける電圧は全く変化しな
いことになる。被測定容量CMは出力Ｄと入力Ａ
間の電圧および抵抗R2によつて決まる一定電流
で充電される。出力Ｂにおける電圧が二安定発振
回路すなわち図面のシユミツトトリガ回路４の低
トリガレベルまで下がると、二安定発振回路の状
態は変化し、出力Ｄにおける電圧は急激に給電電
圧の負側に落ち、その時点から回路は上述のよう
に作動し始め、すなわち電流は単に反対方向へ流
れる。
上述の説明において重要なことは、入力Ａにお
ける電圧が周期中の全ての相において全く変化し
ないことである。その結果入力Ａにおいて接地さ
れた第１図に点線で示す標遊容量CH1は出力周波
数ｆに何も変化しない。その理由は、入力Ａにお
ける電圧が変化せず、その結果標遊容量CH2が充
電も放電もしないからである。標遊容量CH2を出
力Ｂに接続した場合も反転増幅器１においてその
ような標遊容量CH2を充電および放電させるに十
分な高い電流が得られるので、上述の場合と同じ
になる。
ける電圧が周期中の全ての相において全く変化し
ないことである。その結果入力Ａにおいて接地さ
れた第１図に点線で示す標遊容量CH1は出力周波
数ｆに何も変化しない。その理由は、入力Ａにお
ける電圧が変化せず、その結果標遊容量CH2が充
電も放電もしないからである。標遊容量CH2を出
力Ｂに接続した場合も反転増幅器１においてその
ような標遊容量CH2を充電および放電させるに十
分な高い電流が得られるので、上述の場合と同じ
になる。
従つて、第２図に示すように被測定容量CMを
例えば実際の測定回路から相対的に離れた一対の
同軸ケーブル５ａ，５ｂを介して測定できること
が認められる。実際にこれは、例えばラジオゾン
デの場合のように被測定容量が互いに離れている
際に有利であり、この考案の回路を用いることに
よつて例えば同軸ケーブルを介して測定精度のい
かなる損失もなしに測定回路に種々の容量を接続
することができる。低容量を測定する従来の回路
ではこの種の構成は全く不可能であつた。
例えば実際の測定回路から相対的に離れた一対の
同軸ケーブル５ａ，５ｂを介して測定できること
が認められる。実際にこれは、例えばラジオゾン
デの場合のように被測定容量が互いに離れている
際に有利であり、この考案の回路を用いることに
よつて例えば同軸ケーブルを介して測定精度のい
かなる損失もなしに測定回路に種々の容量を接続
することができる。低容量を測定する従来の回路
ではこの種の構成は全く不可能であつた。
この考案の別の重要な効果は、測定回路におけ
る標遊容量の影響のいかなる危険もなしに機械的
かまたは電子的スイツチであるセレクタスイツチ
によつて測定すべき容量を他の容量に変えること
ができることにあり、これらの他の容量は例えば
基準とすることができる。
る標遊容量の影響のいかなる危険もなしに機械的
かまたは電子的スイツチであるセレクタスイツチ
によつて測定すべき容量を他の容量に変えること
ができることにあり、これらの他の容量は例えば
基準とすることができる。
第３図および第４図には上記の目的に使用する
好ましい電子セレクタスイツチを示す。第３図に
示すようにセレクタスイツチにはCMOS差動増
幅器装置が設けられ、この装置は六つの増幅器ユ
ニツト７〓〜７〓を備えている。各増幅器ユニツト
７〓〜７〓の出力b1〜b7は被測定容量CM1〜CM6に接
続され、入力a1〜a6はステツピング回路８に接続
され、このステツピング回路８は矢印９で示す回
路を介して増幅器装置６の各入力端子a1〜a6に交
互にインパルスP1を提供する。
好ましい電子セレクタスイツチを示す。第３図に
示すようにセレクタスイツチにはCMOS差動増
幅器装置が設けられ、この装置は六つの増幅器ユ
ニツト７〓〜７〓を備えている。各増幅器ユニツト
７〓〜７〓の出力b1〜b7は被測定容量CM1〜CM6に接
続され、入力a1〜a6はステツピング回路８に接続
され、このステツピング回路８は矢印９で示す回
路を介して増幅器装置６の各入力端子a1〜a6に交
互にインパルスP1を提供する。
第４図には最も簡単な形式のCMOS差動増幅
器装置の構成の一例を示し、この場合この増幅器
装置は二つのトランジスタTP，TNを有し、トラ
ンジスタTPはＰ形MOSトランジスタであり、ト
ランジスタTNはＮ形MOSトランジスタである。
トランジスタTP，TNを導通させる抵抗は500Ω程
度であり、またトランジスタTP，TNを被導通に
させる抵抗はそれより数十倍高い。第３図に示す
ように、一つの増幅器装置６内には上記型の六つ
の増幅器ユニツトがあり、これらの増幅器ユニツ
トの全てのVDDは相互接続され、VSSも相互接
続されている。
器装置の構成の一例を示し、この場合この増幅器
装置は二つのトランジスタTP，TNを有し、トラ
ンジスタTPはＰ形MOSトランジスタであり、ト
ランジスタTNはＮ形MOSトランジスタである。
トランジスタTP，TNを導通させる抵抗は500Ω程
度であり、またトランジスタTP，TNを被導通に
させる抵抗はそれより数十倍高い。第３図に示す
ように、一つの増幅器装置６内には上記型の六つ
の増幅器ユニツトがあり、これらの増幅器ユニツ
トの全てのVDDは相互接続され、VSSも相互接
続されている。
上述のセレクタスイツチにおいては、第３図に
示すように、駆動電圧＋Ｕは抵抗R4を介してセ
レクタスイツチに供給され、この駆動電圧は本考
案によるRC発振回路の容量C1にも供給される。
抵抗R4は好ましくは150kΩ程度であり、また容
量C1は好ましくは10nF程度であり、当然測定す
べき周波数に影響しないように十分に高くなけれ
ばならない。被測定容量CMが数pF〜数十pN程度
である場合、容量C1の値は適当にはほぼ10nFで
ある。上記の電子セレクタスイツチは、容量CM1
〜CM6の一つを第３図に示すような測定回路に接
続し、他の容量を接地するように動作する。
示すように、駆動電圧＋Ｕは抵抗R4を介してセ
レクタスイツチに供給され、この駆動電圧は本考
案によるRC発振回路の容量C1にも供給される。
抵抗R4は好ましくは150kΩ程度であり、また容
量C1は好ましくは10nF程度であり、当然測定す
べき周波数に影響しないように十分に高くなけれ
ばならない。被測定容量CMが数pF〜数十pN程度
である場合、容量C1の値は適当にはほぼ10nFで
ある。上記の電子セレクタスイツチは、容量CM1
〜CM6の一つを第３図に示すような測定回路に接
続し、他の容量を接地するように動作する。
この考案は、単に例として説明してきた上述の
細部に限定されるものではなく、実用新案登録請
求の範囲に記載した考案の概念の範囲内で種々変
更することができる。
細部に限定されるものではなく、実用新案登録請
求の範囲に記載した考案の概念の範囲内で種々変
更することができる。
［考案の効果］
以上説明してきたように、この考案によれば、
出力周波数が被測定容量に逆比例するRC発振回
路を使用し、被測定容量を、低インピーダンス発
生器と電流だけを測定する回路との間、すなわち
反転増幅器の入力と出力との間に接続して測定を
行うので、標遊容量のいかなる影響もなくしかも
測定回路に供給される電圧の僅かな変動も測定精
度に全く影響を及ぼすことなしに低容量を測定す
ることができる。
出力周波数が被測定容量に逆比例するRC発振回
路を使用し、被測定容量を、低インピーダンス発
生器と電流だけを測定する回路との間、すなわち
反転増幅器の入力と出力との間に接続して測定を
行うので、標遊容量のいかなる影響もなくしかも
測定回路に供給される電圧の僅かな変動も測定精
度に全く影響を及ぼすことなしに低容量を測定す
ることができる。
第１図はこの考案による回路の１実施例を示
し、第２図は被測定容量を二つの同軸ケーブルを
介して測定回路に遠隔的に接続したこの考案の応
用例を示し、第３図は幾つかの被測定容量をこの
考案に従つて特殊なセレクタスイツチを介して測
定回路に一つづつ接続したこの考案の応用例を示
し、第４図は第３図に示すCMOS差動増幅器の
基本構成を詳細に示す。 図中、１は反転増幅器、４は二安定発振回路、
R1，R2は抵抗、CMは被測定容量、CH1は標遊容量
である。
し、第２図は被測定容量を二つの同軸ケーブルを
介して測定回路に遠隔的に接続したこの考案の応
用例を示し、第３図は幾つかの被測定容量をこの
考案に従つて特殊なセレクタスイツチを介して測
定回路に一つづつ接続したこの考案の応用例を示
し、第４図は第３図に示すCMOS差動増幅器の
基本構成を詳細に示す。 図中、１は反転増幅器、４は二安定発振回路、
R1，R2は抵抗、CMは被測定容量、CH1は標遊容量
である。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ 標遊容量CH1，CH2の影響をなくして低容量を
測定する回路において、 入力Ａおよび出力Ｂを備えた反転増幅器１
と、 この反転増幅器１の入力Ａおよび出力Ｂ間に
接続された被測定容量CMと、 反転増幅器１の出力Ｂに入力を接続し、出力
周波数が被測定容量CMに逆比例する二安定発
振回路４とを有し、 二安定発振回路４の出力が反転増幅器１の入
力Ａに抵抗R2を介してフイードバツクされる
ように接続されていることを特徴とする低容量
を測定する回路。 ２ 反転増幅器１の入力Ａが低内部抵抗を有する
低インピーダンスとして機能し、反転増幅器１
の出力Ｂが電流だけを測定する回路として機能
するよう構成されている実用新案登録請求の範
囲第１項に記載の測定回路。 ３ 二安定発振回路４がシユミツトトリガ回路
２，３，R3で構成されている実用新案登録請
求の範囲第１項に記載の測定回路。 ４ 被測定容量CMが反転増幅器１および二安定
発振回路４から遠隔場所にあり、被測定容量
CMが反転増幅器１の入力Ａおよび出力Ｂに一
対の同軸ケーブル５ａ，５ｂによつて接続され
ている実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
測定回路。 ５ 被測定容量CMが一対の離間した端子を有し、
同軸ケーブル５ａ，５ｂのそれぞれが内側導体
および外側導体を有し、各同軸ケーブルの外側
導体が接地され、各同軸ケーブルの一方の内側
導体が被測定容量CMの一方の端子を反転増幅
器１の入力に接続し、他方の同軸ケーブルの内
側導体が被測定容量CMの他方の端子を反転増
幅器１の出力に接続している実用新案登録請求
の範囲第４項に記載の測定回路。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI773063A FI57319C (fi) | 1977-10-14 | 1977-10-14 | Foerfarande foer maetning av smao kapacitanser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62201074U JPS62201074U (ja) | 1987-12-22 |
| JPH056544Y2 true JPH056544Y2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=8511140
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12521278A Pending JPS5498696A (en) | 1977-10-14 | 1978-10-13 | Method of measuring low capacity |
| JP1987087613U Expired - Lifetime JPH056544Y2 (ja) | 1977-10-14 | 1987-06-08 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12521278A Pending JPS5498696A (en) | 1977-10-14 | 1978-10-13 | Method of measuring low capacity |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5498696A (ja) |
| AU (1) | AU523345B2 (ja) |
| BR (1) | BR7806786A (ja) |
| CA (1) | CA1128129A (ja) |
| DE (1) | DE2844121C2 (ja) |
| FI (1) | FI57319C (ja) |
| FR (1) | FR2410280A1 (ja) |
| GB (1) | GB2006442B (ja) |
| IT (1) | IT1100121B (ja) |
| ZA (1) | ZA785694B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2475231A1 (fr) * | 1980-02-04 | 1981-08-07 | Testut Aequitas | Dispositif de mesure de capacite, en particulier pour instrument de pesage |
| JPS56166411A (en) * | 1980-05-27 | 1981-12-21 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Capacity type displacement transducer |
| DE3117808A1 (de) * | 1981-05-06 | 1982-11-25 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung zur messung von induktivitaetsaenderungen |
| DK4383A (da) * | 1983-01-07 | 1984-07-08 | Nils Aage Juul Eilersen | Oscillatorkobling |
| FI69932C (fi) * | 1984-05-31 | 1986-05-26 | Vaisala Oy | Maetningsfoerfarande foer kapacitanser speciellt foer smao kapacitanser vid vilker man anvaender tvao referenser |
| JPS6114578A (ja) * | 1984-06-30 | 1986-01-22 | Suzuki Shigeo | 容量計 |
| FI74549C (fi) * | 1986-02-13 | 1988-02-08 | Vaisala Oy | Maetningsfoerfarande foer impedanser, saerskilt smao kapacitanser. |
| DE4039006C1 (ja) * | 1990-12-06 | 1992-03-12 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De | |
| JP2007187509A (ja) | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Denso Corp | 容量式物理量センサ |
| WO2010060428A1 (en) * | 2008-11-02 | 2010-06-03 | Nils Aage Juul Eilersen | Current sensor capacitance measuring circuit |
| FR2977950B1 (fr) * | 2011-07-13 | 2014-11-07 | Jean Noel Lefebvre | Dispositif de detection capacitif |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3518537A (en) * | 1967-11-28 | 1970-06-30 | Richard Mcfee | Apparatus and method for determining the capacitance and conductance of capacitors |
| US3626287A (en) * | 1969-02-10 | 1971-12-07 | C G I Corp | System for responding to changes in capacitance of a sensing capacitor |
| FR2142732B1 (ja) * | 1971-06-24 | 1975-02-07 | Commissariat Energie Atomique | |
| FR2208121B1 (ja) * | 1972-11-29 | 1978-12-29 | Commissariat Energie Atomique | |
| US4083248A (en) * | 1975-09-04 | 1978-04-11 | Simmonds Precision Products, Inc. | Digital liquid-level gauging systems |
-
1977
- 1977-10-14 FI FI773063A patent/FI57319C/fi not_active IP Right Cessation
-
1978
- 1978-10-09 ZA ZA00785694A patent/ZA785694B/xx unknown
- 1978-10-10 DE DE2844121A patent/DE2844121C2/de not_active Expired
- 1978-10-11 CA CA313,113A patent/CA1128129A/en not_active Expired
- 1978-10-12 AU AU40675/78A patent/AU523345B2/en not_active Expired
- 1978-10-12 IT IT28692/78A patent/IT1100121B/it active
- 1978-10-13 JP JP12521278A patent/JPS5498696A/ja active Pending
- 1978-10-13 FR FR7829343A patent/FR2410280A1/fr active Granted
- 1978-10-13 BR BR7806786A patent/BR7806786A/pt unknown
- 1978-10-16 GB GB7840632A patent/GB2006442B/en not_active Expired
-
1987
- 1987-06-08 JP JP1987087613U patent/JPH056544Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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