(57)【要約】【課題】安全性を確保しながら、簡素な構成で放熱性を高めることができるようにした、バスバーを提供する。【解決手段】電池の充放電に係る電気回路を形成するための導体で形成されるバスバー１０であって、長手方向中間部に設けられ、内部に長手方向に延びる空間を有し両端が開放された筒型の筒状部１２を備える。筒状部１２は、電池を構成するケースの外表面に沿って設けられる面状の本体部１２ａと、本体部１２ａの少なくとも一方の端辺から面状に延設され本体部１２ａとの間に上記の空間を形成するように曲成された膨出部１２ｂと、を有し、少なくとも膨出部１２ｂの内面は導体が露出して設けられるとともに、少なくとも膨出部１２ｂの外面が絶縁体でコーティングされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の充放電に係る電気回路を形成するための導体で形成されるバスバーであって、
長手方向中間部に設けられ、内部に長手方向に延びる空間を有し両端が開放された筒型の筒状部を備え、
前記筒状部は、前記電池を構成するケースの外表面に沿って設けられる面状の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の端辺から面状に延設され前記本体部との間に前記空間を形成するように曲成された膨出部と、を有し、
少なくとも前記膨出部の内面は前記導体が露出して設けられるとともに、少なくとも前記膨出部の外面が絶縁体でコーティングされる
ことを特徴とする、バスバー。
【請求項２】
少なくとも前記本体部の外面が絶縁体でコーティングされる
ことを特徴とする、請求項１記載のバスバー。
【請求項３】
前記筒状部は、断面形状が半月形である
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のバスバー。
【請求項４】
前記筒状部は、断面形状が多角形である
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のバスバー。
【請求項５】
前記筒状部は、長手方向に延設された隙間を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のバスバー。
【請求項６】
長手方向端部に前記導体が露出した接続部を有し、前記接続部は、ヒューズ又はコンタクタに接続される
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のバスバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体で形成され、電池の充放電に係る電気回路を形成するためのバスバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
バスバーは、電気抵抗の小さい導体によって形成された電導性の接続部材である。例えば、電気自動車やハイブリッド車のような電動車両には、バスバーによって直列に接続された複数の電池セルが電池モジュールとして構成されて搭載されている。バスバーは、電流が流れると電気抵抗に伴って発熱することが知られている。そのため、従来からバスバーの高温化を防ぐ放熱構造が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、取り付けられた際に所定の傾斜角を有する傾斜部を備えた管状のバスバーが開示されている。このバスバーは、最上部近傍と最下部近傍とに貫通して形成された換気孔を有しており、バスバー内部で発生する空気の対流によって内表面からもバスバーの熱エネルギーを奪い、バスバーの温度を低下させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８０９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的にバスバーは、電極端子と接続される部分以外は絶縁体で被覆されており、この絶縁体によって作業時の安全性が確保されている。一方で、バスバーの外表面に絶縁体が設けられると、導体が露出して設けられた場合と比較して放熱性が劣るという欠点もあり、安全性と放熱性との両立が難しいという課題がある。
【０００６】
また、上記の特許文献１に記載のバスバーは、取り付けられた際に所定の傾斜角を有する傾斜部が必要になるなど、その形状が特殊なため、適用範囲に限りがあるという課題がある。例えば、隣接する電池セルの電極端子をバスバーで接続する場合には傾斜部を設けることができない。さらに、特許文献１のバスバーは容積が大きいため、限られた電池設置スペースを効率的に利用することができず、空間利用率が低くなる。その結果、電池サイズを削る必要が生じ、電池容量を確保することが困難となり得る。
【０００７】
また、電動車両に搭載される複数の電池モジュールを複数のバスバーで接続するような場合には、電池モジュールの配置関係や接続位置などによってバスバーの形状や長さが設定されるため、バスバーに設けられる放熱構造はできるだけ簡素で適用範囲の広いものであることが好ましい。
【０００８】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、安全性を確保しながら、簡素な構成で放熱性を高めることができるようにした、バスバーを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）ここで開示するバスバーは、電池の充放電に係る電気回路を形成するための導体で形成されるバスバーであって、長手方向中間部に設けられ、内部に長手方向に延びる空間を有し両端が開放された筒型の筒状部を備える。前記筒状部は、前記電池を構成するケースの外表面に沿って設けられる面状の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の端辺から面状に延設され前記本体部との間に前記空間を形成するように曲成された膨出部と、を有する。そして、少なくとも前記膨出部の内面は前記導体が露出して設けられるとともに、少なくとも前記膨出部の外面が絶縁体でコーティングされることを特徴としている。
前記電池は、電池セル又は複数の電池セルからなる電池モジュールを意味する。また、前記ケースは、前記電池が電池セルの場合は前記電池セルを構成するセルケースを意味し、前記電池が電池モジュールの場合は前記複数の電池セルを収容するモジュールケースを意味する。
【００１０】
（２）少なくとも前記本体部の外面が絶縁体でコーティングされることが好ましい。
（３）前記筒状部は、断面形状が半月形であることが好ましい。ここでいう半月形とは、曲面状に形成された膨出部の曲率の中心が本体部上に位置する半円形状のことである。
【００１１】
（４）あるいは、前記筒状部は、断面形状が多角形であることが好ましい。前記多角形とは、三角形や矩形など、単純な形状であることがより好ましい。
（５）前記筒状部は、長手方向に延設された隙間を有することが好ましい。
（６）長手方向端部に前記導体が露出した接続部を有し、前記接続部は、ヒューズ又はコンタクタに接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
開示のバスバーによれば、バスバーの放熱性を高めて、通電により発生する熱を積極的に放散することができ、バスバーの温度上昇を適切に抑制することができる。一方で、少なくとも作業時に作業者や工具が接触し易い膨出部の外面には絶縁体がコーティングされているため、安全性を確保することができる。
【００１３】
また、バスバーの筒状部は、電池を構成するケースの外表面に沿って設けられる本体部が面状に形成されているため、取り付けられたときの安定性を高めることができる。さらに、バスバーは、放熱構造として面状の本体部及び膨出部からなる筒状部を有する構成のため、簡素な構成とすることができる。その上、ケースの外表面から外方へ突出する寸法を小さくすることができ、スペース効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るバスバーの構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｂ）は図１のバスバーの成形前の状態を示す平面図である。
【図３】一実施形態に係るバスバーで接続された複数の電池モジュールを示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、図２（ｂ）の展開図から成形されるバスバーの変形例である。
【図５】一実施形態に係るバスバーの他の変形例であり、（ａ）は展開図、（ｂ）〜（ｄ）は筒状部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
［１．構造］
本実施形態に係るバスバーの構造について、図１〜図３を用いて説明する。バスバーは、電池の充放電に係る電気回路の一部を構成するものであり、金属など電気抵抗の小さいプレート状の導体で形成された導電性を有する接続部材である。ここでは、図３に示すように、本実施形態に係るバスバー１０が複数の電池モジュール１を接続する部分に使用されている場合を説明する。
【００１７】
電池モジュール１は、複数の電池セルが内部バスバー（何れも図示略）によって直列接続されてケース１ａ内に収容された組電池である。電池セルは、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池である。ここでは、内部バスバーは従来周知のものが用いられていることとする。図３に示すように、隣接する電池モジュール１，１は、一つのバスバー１０によって接続されている。
【００１８】
バスバー１０は、接続する電池モジュール１，１の配置関係や接続位置（電池セルの正極端子及び負極端子の位置）によって、その長さが設定されている。例えば図３に示す例では、二つの電池モジュール１，１が結合されて１セットにされており、これらは一つの長いバスバー１０によりそれぞれ接続されている。また、１セットにされた電池モジュール１，１は三つ並設されており、これらは一つの短いバスバー１０によりそれぞれ接続されている。
【００１９】
長いバスバー１０は、その端部がケース１ａの下部に形成されたスリット部１ｂからケース１ａの内部に差し込まれ、ケース１ａ内で電池セルの内部バスバーと接続される。また、短いバスバー１０の端部もケース１ａ内に差し込まれ、内部バスバーと接続されている。なお、短いバスバー１０の両端にはカバー部材４が設けられている。
【００２０】
また、六つの電池モジュール１のうち、両端の電池モジュール１，１にそれぞれ接続された二本のバスバー１０ｂ，１０ｃは、電力を取り出すための端子部として機能する。このうちバスバー１０ｂは、一端がコンタクタ３を介して電池モジュール１に接続されている。さらに、六つの電池モジュール１のうち、中央に位置する二つの電池モジュール１，１を接続するバスバー１０ａには、ヒューズ２が介装されている。つまりバスバー１０ａは、一端がヒューズ２に接続され、他端が電池モジュール１に接続されている。これらバスバー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを含むバスバー１０には、放熱構造が採用されている。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るバスバー１０の形状を示す斜視図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、図２（ｂ）はバスバー１０の成形前の状態を示した図（展開図）である。なお、図１のバスバー１０は、単純な形状のものを例示している。図１及び図２（ａ）に示すように、バスバー１０は、長手方向両端部に設けられた接続部１１と、長手方向中間部に設けられた筒型の筒状部１２とを備えている。
【００２２】
接続部１１は、電池セルの電極端子，ヒューズ２又はコンタクタ３と接続される部分であり、導体が露出して設けられている。接続部１１には、ボルトや螺子等の締結部材が挿通される孔部１１ｈが穿孔されている。接続部１１は、接続対象との関係で様々な形状に設定される。例えば、図３に示すように、ヒューズ２と接続されるバスバー１０ａの接続部１１は、後述する筒状部１２の本体部１２ａに対して屈曲形成され、孔部１１ｈが上下に開口している。つまり、このバスバー１０ａは、接続部１１が水平方向に延設され、本体部１２ａがケース１ａの外表面に沿う鉛直方向に延設されている。この接続部１１は、ヒューズ２の接続部に重ね合わされて締結部材により接続される。
【００２３】
筒状部１２は、バスバー１０の熱を放散させる部分であり、両端が開放され、内部に長手方向に延びる空間を有する。筒状部１２は、平面状の本体部１２ａと、本体部１２ａの一方の端辺から面状に延設され、本体部１２ａとの間に空間を形成するように曲成された曲面状の膨出部１２ｂとを有し、縦断面形状が半月形に形成されている。なお、本体部１２ａと膨出部１２ｂとの間に形成される空間は、上記の筒状部１２が内部に有する空間である。
【００２４】
本体部１２ａは、電池モジュール１のケース１ａの外表面に沿って設けられる部分であり、ここではケース１ａの平らな外表面に沿うように本体部１２ａも平面状に形成されている。本バスバー１０は、ケース１ａの外表面が平らな部分になお、接続部１１と筒状部１２の本体部１２ａとは、従来から知られている平板状のバスバーにも設けられている部分である。
【００２５】
膨出部１２ｂは、長手方向に直交する方向の断面が円弧状の部分であり、その曲率の中心Ｃが本体部１２ａ上に設けられている。膨出部１２ｂの長手方向に延びる一方の端辺は、本体部１２ａの一方の端辺と連続している。一方、膨出部１２ｂの他方の端辺は、本体部１２ａの他方の端辺と近接して設けられ、その間に隙間１２ｃが設けられている。膨出部１２ｂは、バスバー１０の本体部１２ａがケース１ａの外表面に沿うように配設されたときに、ケース１ａの外表面から離隔して配置されるとともに、その法線がケース１ａの外表面と交差しないように設けられる。
【００２６】
図１及び図２（ａ）に示すように、筒状部１２の外面１２ｅには、本体部１２ａから膨出部１２ｂにかけて絶縁コーティング部２０が設けられている。絶縁コーティング部２０は、絶縁抵抗の大きい樹脂等の絶縁体がコーティングされて形成された薄い膜である。一方、筒状部１２の内面１２ｄには絶縁コーティング部２０は設けられていない。すなわち、筒状部１２の内面１２ｄは、本体部１２ａから膨出部１２ｂにかけて導体が露出して設けられている。
【００２７】
図１及び図３には、バスバー１０の表面に絶縁体がコーティングされた絶縁コーティング部２０をドットで表現している。図１及び図３に示すように、バスバー１０は、筒状部１２の外面１２ｅ以外の接続部１１と筒状部１２との間にも絶縁コーティング部２０が設けられている。
【００２８】
筒状部１２を有するバスバー１０は、例えば、図２（ｂ）に示すような形状に打ち抜き加工した一枚の導体板１００を曲げ成形して作られる。導体板１００は、本体部１２ａとなる細長い平板部１２０ａと、この平板部１２０ａの一縁側に隣接して設けられた膨出部１２ｂとなる幅広の平板部１２０ｂとを有している。このような形状の導体板１００は、幅広の平板部１２０ｂが破線で谷折され、細長い平板部１２０ａの短手方向の中心において長手方向に延びる一点鎖線が曲率の中心Ｃとなるように湾曲形成されることで、断面半月形の筒状部１２を有するバスバー１０となる。
【００２９】
［２．作用，効果］
本実施形態に係るバスバー１０は、単純な平板状のバスバーと比較すると、本体部１２ａと膨出部１２ｂとの間に空間を形成する筒状部１２を有するため、空気と接する表面積が増大されている。この筒状部１２の内部の空間には空気が介在するとともに、筒状部１２の両端が開放されているため空気の流れが発生し得る。さらに、筒状部１２の内面１２ｄは導体が露出して設けられているため、絶縁コーティング部２０を有する面に比べて熱が放射されやすくなっている。
【００３０】
つまり、本バスバー１０は、空気と接する面が大きく形成されているため、バスバー１０全体の放熱性が高い上、導体が露出して設けられた筒状部１２の内面１２ｄに接触する空気が流れを発生し得る構造とされているため、筒状部１２の内面１２ｄからの放熱性が特に高くされている。
【００３１】
したがって、本実施形態に係るバスバー１０によれば、通電により発生する熱を積極的に放散することができ、バスバー１０の温度上昇を適切に抑制することができる。つまり、バスバー１０の放熱性を高めることができる。
一方で、作業時に、特に作業者や工具が接触し易い膨出部１２ｂの外面は絶縁体がコーティングされているため、接触しても感電することはなく、安全性を確保することができる。
【００３２】
また、本バスバー１０の筒状部１２は、ケース１ａの外表面に沿って設けられる本体部１２ａが面状に形成されているため、取り付けられたときの安定性を高めることができる。例えば車両に搭載される電池の充放電に係る電気回路の一部として用いられるような場合であっても、本バスバー１０は安定性が高いため、走行中の振動によって揺れ動くことを防ぐことができる。さらに、本バスバー１０は、放熱構造として面状の本体部１２ａ及び膨出部１２ｂからなる筒状部１２を有する構成のため、簡素な構成とすることができる。その上、ケース１ａの外表面から外方へ突出する寸法を小さくすることができ、スペース効率を向上させることができる。
【００３３】
また、バスバー１０は、膨出部１２ｂの外面に加え、本体部１２ａの外面も絶縁体でコーティングされている。つまり、筒状部１２の外面１２ｅ全体に絶縁コーティング部２０があるため、作業時の安全性をより高めることができる。さらに、本体部１２ａに設けられた絶縁コーティング部２０によりバスバー１０からケース１ａへの熱伝導が抑制されるため、バスバー１０の発熱によるケース１ａ内の電池セルの温度上昇を抑制することができる。
【００３４】
また、バスバー１０の筒状部１２は、断面形状が半月形というシンプルな形状のため、簡単に成形することができる。また、筒状部１２の断面形状を、膨出部１２ｂの曲率の中心Ｃが本体部１２ａ上にあるような半月形にすることで、表面積を大きくして放熱量を増やし、且つ、放熱の効率を高めることができる。例えば、膨出部１２ｂの曲率の中心Ｃが、本体部１２ａよりも膨出部１２ｂから離隔する方向〔図２（ａ）中の本体部１２ａよりも左側〕に設けられる場合、膨出部の円弧長さは図２（ａ）に示すものよりも短くなって、放熱するための表面積が小さくなってしまう。
【００３５】
反対に、膨出部１２ｂの曲率の中心Ｃが、本体部１２ａよりも膨出部１２ｂに近付く方向〔図２（ａ）中の本体部１２ａよりも右側〕に設けられる場合、膨出部の円弧長さは図２に示すものよりも長くなる。しかしながら、この場合は、膨出部が本体部１２ａよりも上下にはみ出すことになる。そのため、このような形状のバスバーがケース１ａの外表面に配設されると、膨出部の法線の一部がケース１ａの外表面と交差するようになる。これにより、膨出部から放散された熱の一部がケース１ａの外表面に向かい、ケース１ａの外表面と膨出部の一部との間に熱がこもってしまうため、放熱効率が低くなるおそれがある。
【００３６】
これらに対して、本実施形態に係るバスバー１０は、筒状部１２の断面形状が半月形（判円形状）のため、表面積を最大限確保して放熱性を高めつつ、膨出部１２ｂから放散された熱がケース１ａに向かうようなこともないため、放熱効率も高くすることができる。言い換えると、筒状部１２の断面形状を半月形にすることで、表面積確保と放熱効率向上とを両立することができる。
【００３７】
また、バスバー１０の筒状部１２には、長手方向に延びる隙間１２ｃが設けられているため、筒状部１２の両端からだけでなく、隙間１２ｃからも筒状部１２の内部の空間へ空気が出入りすることができる。これにより、バスバー１０の放熱性をより高めることができる。
【００３８】
なお、一端の接続部１１がヒューズ２又はコンタクタ３に接続されたバスバー１０ａ，１０ｂに筒状部１２が設けられることで、バスバー１０ａ，１０ｂの放熱性が高められ、ヒューズ２又はコンタクタ３の通電時の熱をバスバー１０ａ，１０ｂで積極的に放熱することができる。これにより、ヒューズ２又はコンタクタ３の温度上昇を抑制することができる。さらに、ヒューズ２又はコンタクタ３の熱がバスバー１０ａ，１０ｂの他端側の接続部１１に接続される電池セルに伝わって、電池セルの温度が上昇することも抑制することができる。
【００３９】
［３．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上記実施形態では、筒状部１２の断面形状が半月形のものを例示したが、筒状部１２の断面形状は半月形に限られない。例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、筒状部１２の断面形状を三角形や四角形などの多角形にしてもよい。すなわち、膨出部１２ｂに角部１２ｆを設けて平面状に形成してもよい。このような断面形状を有する筒状部１２の場合、バスバー１０の強度を高めることができる。
【００４０】
なお、図４（ａ）及び（ｂ）のように、隙間１２ｃが本体部１２ａの端辺と膨出部１２ｂの端辺との間に形成される筒状部１２は、全て図２（ｂ）に示すような形状の導体板を曲げ加工することで成形可能である。また、図２（ｂ），図４（ａ）及び（ｂ）では、隙間１２ｃが筒状部１２の下部に設けられる場合を例示しているが、隙間１２ｃが筒状部１２の上部に設けられていてもよい。この場合は、筒状部１２の空間内の熱を隙間１２ｃから逃がしやすくすることができる。
【００４１】
また、図５（ａ）に示すような形状の一枚の導体板３００を曲げ成形し、図５（ｂ）に示すような断面半月形の筒状部３２を形成してもよい。図５（ｂ）に示す筒状部３２は、ケース１ａの外表面に沿って設けられる面状の本体部３２ａと、本体部３２ａの両端辺から面状に延設され、本体部３２ａとの間に空間を形成するように曲成された膨出部３２ｂとを有する。導体板３００は、本体部３２ａとなる細長い平板部３２０ａと、この平板部３２０ａの両縁部に隣接して設けられた膨出部３２ｂとなる二つの幅広の平板部３２０ｂとを有する。このような形状の導体板３００は、二つの幅広の平板部３２０ｂが破線で谷折され、細長い平板部３２０ａの一点鎖線が曲率の中心Ｃとなるように湾曲形成されることで、図５（ｂ）に示す断面半月形の筒状部３２を有するバスバー３０となる。
【００４２】
また、図５（ａ）の導体板３００を曲げ成形することで、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すような断面形状が三角形や四角形等の多角形の筒状部３２を形成することもできる。図５（ａ）の形状の導体板３００を用いて筒状部３２を形成した場合は、長手方向に延びる隙間３２ｃが二つの幅広の平板部３２０ｂの端辺の間に形成される。
【００４３】
なお、これら図４（ａ），（ｂ）及び図５（ｂ）〜（ｄ）に示す筒状部１２，３２においても、その内面１２ｄ，３２ｄは導体が露出して設けられており、その外面１２ｅ，３２ｅには絶縁コーティング部２０が設けられている。このような形状の筒状部１２，３２を有するバスバー１０であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記の筒状部１２，３２は、全て隙間１２ｃ，３２ｃを有しているものを例示しているが、隙間１２ｃ，３２ｃが設けられないように筒状部１２，３２を形成してもよい。
【００４４】
また、何れの筒状部１２，３２も、内面１２ｄ，３２ｄは導体が露出して設けられている場合を説明したが、少なくとも膨出部１２ｂの内面において導体が露出して設けられていればバスバー１０の放熱性を向上させることができる。また、少なくとも膨出部１２ｂ，３２ｂの外面に絶縁コーティング部２０が設けられていればよく、本体部１２ａ，３２ａの外面にも絶縁コーティング部２０が設けられている方が好ましい。
【００４５】
上記実施形態では、バスバー１０は、電池モジュール１を構成するケース１ａの外側に配設され、電池モジュール１に接続されるものを説明したが、バスバー１０の用途はこれに限られず、少なくとも電池の充放電に係る電気回路を形成するために用いられるものであればよい。例えば、電池セルを構成するケースの外側に配設され、電池セル同士を接続する部分（すなわち、上述した内部バスバー）に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  電池モジュール（電池）
２  ヒューズ
３  コンタクタ
１０，３０  バスバー
１１  接続部
１２，３２  筒状部
１２ａ，３２ａ  本体部
１２ｂ，３２ｂ  膨出部
１２ｃ，３２ｃ  隙間
２０  絶縁コーティング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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