ISSN 1349-2608
平成二十五年度

No.11(2014)栃木県元気ニコニコ室長

とちまるくん

平成２５年度研

究

報

告Reports of Industrial Technology Center of Tochigi Prefecture
研
究報
告— 発信します

明日を拓く

確かな技術 —

栃木県産業技術センター

栃木県産業技術センター

平成２５年度

栃木県産業技術センター研究報告
第１１号
Reports of Industrial Technology Center of Tochigi Prefecture
No.11 (2014)
発

行

発行所
〒321-3226

平成 26 年 8 月 4 日
栃木県産業技術センター
栃木県宇都宮市ゆいの杜 1-5-20
ＴＥＬ（028）670-3391
ＦＡＸ（028）667-9430

目

次

Ⅰ

重点共同研究（実施：４テーマzⅣ⣲⧄⥔ᙉ໬ࣉࣛࢫࢳࢵࢡࡢࢻࣜࣝຍᕤ࡟࠾ࡅࡿ

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Ⅲ

受託研究（実施：１０テーマzඃⰋΎ㓇㓝ẕࡢ㑅ᢤࠊ㓇㐀㐺ᛶホ౯㸦➨㸰ሗ㸧࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭z┴ෆඃⰋங㓟⳦ࡢศ㞳࠾ࡼࡧ≉ᛶホ౯࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭zᮍ฼⏝㈨※ࢆά⏝ࡋࡓ࢚ࢵࢭࣥࢩࣕࣝ࢜࢖ࣝࡢ㛤Ⓨ࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭z⣡㇋ࡢ࣏ࣜ࢔࣑ࣥz」ྜࡵࡗࡁ⭷୰ࡢศᩓᚤ⢏Ꮚࡢホ౯࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭ͤzࢥ࣮ࣝࢻࢳࣕࢵࢡࡢホ౯ヨ㦂࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭

※：一部非公開）

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重点研究（実施：５テーマ

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※：一部非公開）

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経常研究（実施：１３テーマ）z⏘ᴗ⏝㹖⥺㹁㹒࡟࠾ࡅࡿࣅ࣮࣒ࣁ࣮ࢻࢽࣥࢢ⿵ṇ᪉ἲࡢᥦ᱌࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭z๰യ⿕そᮦ࡬ࡢ฼⏝ࢆ┠ⓗ࡜ࡋࡓ࢖࢜ࣥᯫᶫࣁ࢖ࢻࣟࢤࣝࡢ㛤Ⓨ࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭࣭

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− ii −

Contents
Ⅰ

Selected Cooperative Researchz

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Ⅱ

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Ⅲ

Contract Researchz

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Ⅳ

Selected Researchz

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Ⅴ

Ordinary Researchzz

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− iv −

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Ⅰ 重点共同研究
Selected Cooperative Research栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）

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Ⅱ 共同研究
Cooperative Research

バリを発生させない「バリフリー」切削加工技術の開発
契約期間

平成２３年度〜平成２５年度

分

切削加工

野

い二次加工であるという考えから脱皮し、商品設計、金型
設計、絞り加工品のトリミング加工等の加工技術と部品機
能と付加価値を上げると言う考えを想起すべきと考えている。人件費の低い地域に進出するのでなく、高い品質、高い生産性と合理的なコスト、即座に納入可能なトリレンマの課題を国内生産で解決するビジネスモデルを構築しなけ
ればならない。
太陽光発電システムのコンディショナーの生産を起点にして、本技術を構築することで新たな多くの自動車部品や電気機器製品に応用展開をする。

川下の抱える課題及びニーズ

電機機器に関する事項
面粗さ・精度の再現性向上
高度化目標

高効率化

研究開発の背景及び経緯
近年、我が国における電力源として太陽光発電システムが注目されるようになってきた。空いている土地や工場の屋根、山間部の斜面など、あらゆるところに設置が可能であり、自然エネルギーを利用した発電の中でも需要は増
大の一途を辿り大幅な普及が見込まれている。それに伴い、発電システムをコントロールするコンディショナーの需要も増大した。システムのコンディショナーは高い発電変換
効率の維持、誤動作のないシステムの制御部品を保持する
極めて重要な部品である。また、環境の厳しい室外で設置される場合があるので、制御基板や部品の信頼性向上のために、装置内に有害な水分やガス等の漏入防止と電磁波防止が必須で、我が国の主要な産業の一つである。
当社は、我が国の占有率がトップである太陽光発電シス
テムメーカの、コンディショナーの研究、設計、生産を行っている企業と設計段階から共同開発に携わり、プレス曲げ加工及びスポット溶接品から、量産効果のある絞り加工工程のVE提案を行って製品に採用されている。更に、昨今のエネルギー供給の逼迫で、個別住宅、集合住宅
を問わず、太陽光発電を主軸として燃料電池やガス発電機
等のエネルギー活用のベストミックスが期待されているので、一層コンディショナーの需要は高い。それ故に、コン
ディショナーカバーの要求品質は高い精度、商品の優位性を保つデザイン、量産効果による高い生産性、短期納入の加工技術、低コストが得られる設計構造と生産工程の確立が要求される。これらを満たすコンディショナーカバー類
は、絞り加工を採用することがベストである。
当社で生産しているコンディショナーは、電気メッキ鋼
板をプレス金型で絞り、全周カットで縁切りのトリミング
加工を行っている。しかしながら、カバー端面のトリミン
グ加工部の面精度及びバリの発生により、高い品質を保つ
ために、多大な工数を掛けて手仕上げにより商品価値の維持を行っている。金型の縁切り加工は、精度の良い金型でもわずかな工程毎の段差によるエッジ部やバリの発生を防止する事が困難を極め、人的労力により品質を確保しなくてはならないが、コスト削減に寄与しないとともに生産性向上を阻害している要因にもなっている。
バリ取りは付加価値が無く、煩わしく、余分で仕方が無54− 15 −

研究開発の概要及び成果
切削工具・冶具の開発及び精度の向上
新工法でフランジ部をトリミングする為、円盤型のカットツールと製品を支持する固定冶具の開発をおこなった。
刃先にすくい角を設ける事でバリの発生を抑制し、切断面の面粗度を向上させることが出来た。

図１ すくい角とバリ高さのグラフ

写真１

カットツール写真２

カット冶具

栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）

23年度採択［一般枠］

切削加工

製品納品リードタイムの削減
製品納品リードタイムも従来工法の金型が３ヶ月半〜
４ヶ月に対し、新工法では２ヶ月に短縮することが可能となり、トリミング加工からバリ仕上げに掛かるコストを約５９％削減することが出来る。従来の金型作製よりも新工法の治具では使用する鋼材が削減され、加工にかかる日数も減る為、治具製作費用も従来の金型を作製する１/４程度に削減することが可能であり、比較的改造の容易な構造を採用したので、注文部品の一部変更や追加・削除等、お客様のニーズに合わせて素早い改造を行う事が出来るようになった。

開発された製品・技術のスペック
写真３

切断面の拡大写真

最適切削条件の算出と実証
写真１、２のツールを使用して加工する際の送り速度・回転数・刃の直径等による最適条件を計算し導き出した。
計算では『Φ100のカットツールを使用した時、一分間あたりの送りが15m、回転が50回転する』という条件を最適条件とし、実際に加工条件を変えて切削を行い、理論値と実測値を比較した。
その結果計算上の理論値が加工でも最も良い結果となり、計算式の正当性を証明することが出来た。
表1

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切削加工条件とバリ高さの関係

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3/100㎜に抑え、切断面の面粗度1.0Raを満たした加工が可能となり、その工具の耐久度は2,200㎞を保障できる（※
板厚0.8㎜の電気メッキ合板を最適切削条件で加工した際）。
表2

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また、本研究による加工方法は様々な材料、形状へと応用が可能であり、アルミ、ステンレス、高張力合板などの転用も可能であると考えられる。その際は材料毎に最適切削条件を計算しなければならないが、バリ発生を限りなく抑えることで、バリ取りコストを削減し、安定した品質を生産することが可能となる。

この研究へのお問い合わせ
事業管理機関名 オグラ金属株式会社◎所在地：〒 326-0013 栃木県足利市川崎町 1310
◎担当者：須永 利明◎ TEL：0284-91-4118 ◎ FAX：0284-91-4127 ◎ E-mail：sunaga-toshiaki@ogura-gr.co.jp◎プロジェクト参画研究機関（大学、公設試等）：国立大学法人群馬大学、栃木県産業技術センター◎プロジェクト参画研究機関（企業）：保泉工業株式会社◎主たる研究実施場所：オグラ金属株式会社55栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）ඹྠ◊✲◳㉁ࡵࡗࡁࡢ (/,' ◊๐ἲ࡟ࡼࡿ㧗ရ఩௙ୖࡆຍᕤᢏ⾡ࡢ㛤Ⓨ㸦➨㸯ሗ㸧✄⃝ ຾ྐ   Ụ㠃 ⠜ᚿ   ኱࿴ ᘯஅ ▼ᕝ ⚈ஂ   ∦᱒ ❶㞝   Ꮿぢ ❶ 

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研究報告No.11（2014）

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V 4 = [Vsin Ȱ t,-VsinȰ t]t

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L 1 Ș = 1/ Ȣ 1c + 1/ Ȣ 1c
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L 1 ș = 1/ Ȣ 1f - 1/ Ȣ 1f

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Ȣ 1c = Cstc s2C tac +C tbc
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y 22 = ( Ș + C ra+ C ia )( ș +C rc +C ic )

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C b Cs = – (C b0 sC b1 cos(k f ȟ ))+y 12 = -( Ș - C ga )( ș + C rc + C ic )C 9  ࢫࢸ࣮ࢱㄏᑟ㟁ᴟ࡜࣮ࣟࢱㄏᑟ㟁ᴟ㛫ᐜ㔞

C a Ss = – (C a0 sC a1 sin(k c ȟ )) 

y 11 = {( Ș +ș + C rb+ C ib )(ș +Crc +C ic )-( ș -C gb ) }C 8  ࣮ࣟࢱㄏᑟ㟁ᴟᐜ㔞࡞ࡽࡧ࡟ㄏᑟ㟁ᴟ㛫ᐜ㔞

C a Cs = – (C a0 sC a1 cos(k c ȟ ))+ȕ -C gb -Į +ȕ +C rb +C ib

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栃木県産業技術センター

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P f (k ȟ f ) = t (cos(k ȟ f ) , sin(kȟ f ))࠿ࡽࡢฟຊࡀྠࡌሙྜ ȟ c r ࡛ࡶ๪┠┒ࡢฟຊ࡟ᘧ  㹼  ࠿ࡽᐜ㔞ㄗᕪࡀᏑᅾࡍࡿሙྜ୺┠┒ࡼࡾ ȟ tࡀᒓࡍࡿ๪┠┒㒊ࡢࢭࢢ࣓ࣥࢺ␒ྕࡀ␗࡞ࡿሙ
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S 1_f1 = (ȧ/4)a + (b/Ҁ2)cos(k F ȭ )+ (C 3 㺃C 1 㺃ǼC 2 + C 6 㺃C 5 㺃ǼC 5 -ǼC 6 )㺃V 2

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S 2_f3 = (ȧ/4)(r -a) + (b/Ҁ2)cos(k c ȭ ) 

S 2_f4 = ( ȧ/4)(r 2 -a) + (b/Ҁ2)sin(k F ȭ ) 

r = (2a)+ (C 3 㺃C 1 㺃ǼC 3 + C 6 㺃C 5 㺃ǼC 6 -ǼC 8 )㺃V 3

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栃木県産業技術センター

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栃木県産業技術センター

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[%]

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500
0
100
500
0
100
500
0
100
500
0
100
500
0
100
500

10.7
8.3
8.2
11.2
8.7
8.8
10.6
7.5
7.4
10.6
6.3
5.1
7.5
5.0
4.3
11.0
7.0
5.6

0.7
2.7
2.7
0.6
2.3
2.1
1.0
2.8
3.4
1.1
4.1
5.2
2.9
4.5
5.5
0.7
3.4
4.9

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TͲD(H8)

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1.0

TͲFͲ1

10.6

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TͲNDͲ1

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− 45 −

栃木県産業技術センター

20.0

2.0
EtOAc

研究報告

No.11（2014）

500

30

400

25

300

20

200

15

100

10

0

5

1.0

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0
100mg/l0.5100mg/l

5.0

30

60
Time[min]90

Temperature[Υ]10.0Intensity[counts/10sec]

1.5

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15.0

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Time[min]120ᅗ㸱 Ⓨගᙉᗘࡢ⤒᫬ኚ໬ ಖᏑヨ㦂 ΥGD\ − 46 −

䐠5Υ,6week

栃木県産業技術センター

300

研究報告

No.11（2014）(a)Intensity[counts/10sec]

250

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6

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sampleNo.34
CͲS

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5.2

EtOH[%]
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栃木県産業技術センター

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研究報告

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Ⅲ 受託研究Contract Research栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）

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栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）

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研究報告No.11（2014）

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Ⅳ 重点研究Selected Research‒栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）

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研究報告No.11（2014）

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研究報告No.11（2014）

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栃木県産業技術センター

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研究報告

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研究報告

No.11（2014）

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研究報告No.11（2014）

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栃木県産業技術センター

研究報告No.11（2014）

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研究報告No.11（2014）

Diameter of outer tool
Dout

Piezoelectric
dynamometer

Wedge angle of outer tool Dout

Wedge angle of inner tool

Step length
LS

Workpiece

Din
Clumping device
Din ,Diameter of inner tool(Pre-machined hole diameter)ᅗ㸱 ษ๐ヨ㦂࡟࠾ࡅࡿษ๐ຊ ᐃ㸰㸬㸰 ษ๐ ᗘゎᯒᅗ㸰 ẁ௜ࢻࣜࣝ

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Diameter of inner tool, Din
Diameter of outer tool, Dout
Step length, Ls
Helix angle
Wedge angle of inner tool, Din
Wedge angle of outer tool, Dout
Thinning
Material
Coating

2
4 mm
6 mm
10 mm
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118r
180r
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W S exp(-0.3204V - 145.3t1 - 1.016D  20.37) °° (3)¾E exp(0.0583V - 2159t1  0.1824D - 0.2340) °lc t1 exp(0.2178V - 3682t1 - 0.8747D  1.167)°¿ࡲࡓ㸪ษ๐ຊࢩ࣑࣮ࣗࣞࢩࣙࣥࡢጇᙜᛶࢆ☜ㄆࡍࡿࡓࡵ࡟㸪Chipᅗ  ࡟♧ࡍ࣐ࢩࢽࣥࢢࢭࣥࢱ㸦<%09HU<$6'$㸧ࡢ୺

Tool

Chip

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Workpieceࢆ ᐃࡋࡓࠋ

Workpieceᅗ㸲 )'0 ゎᯒࣔࢹࣝ

− 108 −

Tool

栃木県産業技術センター

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研究報告

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Thrust (measurement)
Torque (measurement)
Thrust (simulation)
Torque (simulation)

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Thrust N
Torque Ncm

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Material
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CFRP
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Ti-6Al-4V
1.33854010-17
4.980281102

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Spindle,2652rpm; Feed rate 0.1mm/rev

0.05

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Spindle, 2652rpm; Feed rate, 0.05mm/rev
Spindle, 2652rpm; Feed rate, 0.1mm/rev

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0.1
0.05
0

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Measurement

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− 111 −

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Ⅴ 経常研究
Ordinary Research栃木県産業技術センター

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研究報告No.11（2014）

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研究報告

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研究報告

No.11（2014）

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研究報告

No.11（2014）

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栃木県産業技術センター

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研究報告

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平成２５年度

栃木県産業技術センター研究報告
第１１号
Reports of Industrial Technology Center of Tochigi Prefecture
No.11 (2014)
発

行

発行所
〒321-3226

平成 26 年 8 月 4 日
栃木県産業技術センター
栃木県宇都宮市ゆいの杜 1-5-20
ＴＥＬ（028）670-3391
ＦＡＸ（028）667-9430

ISSN 1349-2608
平成二十五年度

No.11(2014)栃木県元気ニコニコ室長

とちまるくん

平成２５年度研

究

報

告Reports of Industrial Technology Center of Tochigi Prefecture
研
究報
告— 発信します

明日を拓く

確かな技術 —

栃木県産業技術センター

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