检索结果-内蒙古大学图书馆

符合最新国际标准的气体检测系统

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劳动保护 1993年第8期 29-30页

作者：王小文

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QCM传感器气体检测系统设计及其在鸡蛋品质检测中的应用

QCM传感器气体检测系统设计及其在鸡蛋品质检测中的应用

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作者：邓凡霏浙江大学

学位级别：硕士

基于气敏传感器阵列的电子鼻系统在食品品质无损检测方面得到了越来越广泛的应用,常见的电子鼻系统多采用金属氧化物半导体气敏传感器构成传感器阵列,然而该类传感器工作温度较高,通常为200～500℃,系统能耗较大,传感器响应速度较慢、... 详细信息

基于气敏传感器阵列的电子鼻系统在食品品质无损检测方面得到了越来越广泛的应用,常见的电子鼻系统多采用金属氧化物半导体气敏传感器构成传感器阵列,然而该类传感器工作温度较高,通常为200～500℃,系统能耗较大,传感器响应速度较慢、灵敏度较低。针对金属氧化物半导体气敏传感器工作温度较高、能耗大、灵敏度较低的缺点,本课题制备了可在室温下工作的、具有高灵敏度的石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)气敏传感器,构成传感器阵列,开发了石英晶体微天平传感器气体检测系统,实现对鸡蛋品质的无损检测与评价。本课题主要完成的工作及结论如下:(1)搭建了 QCM传感器气体检测实验平台,开发了一套适用于QCM气敏传感器阵列的气体检测系统,主要包括晶体振荡电路、频率测量模块、下位机控制模块及上位机软件模块。该系统能够实现四路石英晶体微天平传感器的驱动、频率测量、数据实时显示、储存、回放与分析等功能。(2)采用浸涂法制备了分别修饰有氧化铜、碳纳米管、聚苯胺、石墨烯敏感材料薄膜的QCM传感器,构成QCM传感器阵列。利用场发射扫描电镜对修饰后传感器的微观形貌进行表征,四种敏感材料均呈现出良好的形貌。通过分析传感器的响应幅值与响应时间,优化了四种敏感材料的最佳修饰层数。测试了四个传感器对乙醇、硫化氢、氨气、二甲胺气体的响应情况,探究了所制备的QCM传感器的灵敏度、重复性回复性、选择性以及长期稳定性,实验结果证明所制备的QCM传感器阵列具有良好的气敏性能。(3)通过所制备的QCM传感器阵列与自行开发的QCM气体检测系统,探明了鸡蛋品质随储藏时间增加的变化规律,发现了不同产地鸡蛋之间挥发性气体的差异。采用主成分分析与线性判别分析方法能够区分不同货架期的鸡蛋,采用最小偏二乘回归分析结合核主成分分析方法,能够建立鸡蛋货架期的回归模型,获得良好的预测效果;采用线性判别分析法能够对不同产地的鸡蛋进行区分与预测,实现了 QCM传感器对鸡蛋品质的无损检测,为QCM传感器阵列在食品品质检测中的应用提供参考。

关键词：石英晶体微天平气敏传感器阵列鸡蛋无损检测气体检测系统

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分布式井下有毒气体检测系统设计

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电气应用 2014年第4期33卷 60-62页

作者：胡广平王雪瑞河南工程学院

井下有毒气体具有多种危害,为了防止危险发生,保护工作人员安全,设计一种集中检测系统具有十分重要的意义。本文介绍了一种基于无线通信的分布式有毒气体检测、集中报警系统,详细介绍了基于XBee—Pro无线组网技术,并给出了软件流程图。... 详细信息

井下有毒气体具有多种危害,为了防止危险发生,保护工作人员安全,设计一种集中检测系统具有十分重要的意义。本文介绍了一种基于无线通信的分布式有毒气体检测、集中报警系统,详细介绍了基于XBee—Pro无线组网技术,并给出了软件流程图。本系统具有检测实时和工作可靠等特点。

关键词：气体检测系统有毒气体检测分布式设计井下无线组网技术软件流程图人员安全

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基于Zynq的TDLAS型CO2气体检测系统的研制

基于Zynq的TDLAS型CO2气体检测系统的研制

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作者：张瑞中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

二氧化碳（CO2）是一种无色无味的气体,其浓度检测在农业生产、工业安全、医疗诊断等多个领域具有重要意义。可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术具有高光谱分辨率、高灵敏度、快速响... 详细信息

二氧化碳（CO2）是一种无色无味的气体,其浓度检测在农业生产、工业安全、医疗诊断等多个领域具有重要意义。可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术具有高光谱分辨率、高灵敏度、快速响应等优点,被广泛应用于气体的痕量检测。分布式反馈激光器（Distributed Feedback Laser,DFB）可以实现高纯度的单色光输出,并且具有较宽的波长调谐范围,适用于TDLAS型气体检测系统。本文采用近红外2004nm波长的DFB激光器作为系统光源,Zynq芯片作为控制核心,利用TDLAS气体检测技术研制了一套CO2气体检测系统。论文主要创新点:为了提高TDLAS激光气体检测系统长期运行的稳定性,提出了一种单周期光强扰动消除及波长追踪校准技术,实现了在单个激光器驱动信号周期内消除光信号强度变化干扰并对光波长位置进行定位和校准的功能;为了进一步提升气体检测系统的测量精度,设计了一种滤波参数可动态调节的数字锁相放大器,实现了跟随驱动信号频率适时改变数据有效位数和滤波系数的可变谐波信号处理功能。首先,分析了TDLAS激光气体检测系统的基本原理,分别对直接吸收光谱（Direct Absorption Spectrum,DAS）和波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectrum,WMS）两种技术进行了理论分析。结合数字锁相放大器,选择合适的气体吸收峰位,使用软件对本文所设计的CO2气体检测方案进行了原理验证。之后,在理论分析基础上阐述了系统整体硬件设计方案,包括光学和电学两大部分。论文主要侧重于电学系统设计,其主要包括:以Zynq处理器为核心的直接数字频率合成（Direct Digital Synthesis,DDS）模块、滤波参数可调的数字锁相放大模块、单周期光强扰动消除及波长追踪校准模块、激光器温控和电流驱动模块、增益偏置可调的光电探测模块以及信号采集和输出模块。根据不同模块功能详细分析了系统各部分的软件设计流程,并且使用配套的上位机软件,实现了对气体检测系统运行数据的设置、存储和读取。最后,对设计的各个子模块进行了性能测试并完成了系统整体搭建以及实验分析工作:激光器温度控制模块稳定度达到±0.01℃;恒流驱动模块最大输出电压为2.5V,电流输出精度可达±1m A;光电探测放大模块可以调节输出电压的偏置和增益,配合数字锁相放大器实现了对谐波信号的稳定获取;此外,在对系统进行标定后开展了一系列综合测试实验。结果表明,在温度为25℃,压强为1atm条件下,所设计的CO2气体检测系统检出性能可达10ppm,各项性能指标良好。

关键词： TDLAS Zynq 数字锁相放大器气体检测系统

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基于光学多通池的气体检测系统研究

基于光学多通池的气体检测系统研究

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作者：朱傲太原师范学院

学位级别：硕士

在经济快速增长和工业化步伐加快的同时,环境污染特别是有害气体排放的问题变得越来越突出,这直接威胁到公众的健康安全。在此背景下,研发高灵敏度的大气有害气体检测技术显得尤为重要。该技术对于识别气体环境污染和追踪泄露源具有不... 详细信息

在经济快速增长和工业化步伐加快的同时,环境污染特别是有害气体排放的问题变得越来越突出,这直接威胁到公众的健康安全。在此背景下,研发高灵敏度的大气有害气体检测技术显得尤为重要。该技术对于识别气体环境污染和追踪泄露源具有不可或缺的作用,为环境监管和紧急响应工作提供强有力的数据支撑,在工业生产和保护人民生命安全中充当着重要的角色。可调谐二极管激光吸收光谱技术因为拥有响应速度快、测量准确性高、不需要直接接触、无化学干扰、分辨率高等优势得到了广泛的应用。光学多通池是增加激光光谱检测技术性能的最直接有效的方法,采用配备光学多通池的检测系统,可以显著提升检测的灵敏度和检测极限。主要研究内容如下:通过光谱学理论详细介绍Beer–Lambert定律,分析气体分子吸收谱线。介绍了TDLAS检测技术,包括直接吸收,波长调制的基本原理,研究了谱线展宽与压强的关系。介绍了光学多通池的研究意义和研究历程。深入研究了Herriott型多通池的近轴传输理论和非近轴传输理论,通过类方差优化光程池。基于理论公式使用Matlab App Designer编写光斑模拟程序,通过此程序可以模拟反射光斑图案。根据此程序模拟得到的参数设计了三种不同光斑图案进行实际验证。自主设计了一个有效光程为14 m的Herriott型多通池,以此多通池组建甲烷气体检测系统,系统拟合系数为0.998。分析了压强对二次谐波信号的影响,通过实验数据得到拟合公式,最终实现了无需压力传感装置的压强补偿功能。本文创新点为: 1.编写了光斑模拟程序,可以自动寻找符合要求的光斑图案参数,进行多种光斑图案模式的模拟并分析光线焦距对光斑图案的影响。 2.本文自主设计了一个单圆环光斑多通池,并将此多通池应用于甲烷检测系统中,使用此系统进行气体浓度测量。

关键词：吸收光谱技术光学多通池谱线展宽气体检测系统

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QCM质量灵敏度的有限元仿真分析及气体检测系统设计

QCM质量灵敏度的有限元仿真分析及气体检测系统设计

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作者：陈健盐城工学院

学位级别：硕士

如今,在工业废气检测中,越来越多的传感器检测系统被广泛的应用于当中,然而一般的检测系统,大多是采用半导体传感器,再将这些传感器构成一个器阵列,但是该类传感器有一个非常大的缺点即它的工作温度非常高,可以达到200℃甚至500℃,并且... 详细信息

如今,在工业废气检测中,越来越多的传感器检测系统被广泛的应用于当中,然而一般的检测系统,大多是采用半导体传感器,再将这些传感器构成一个器阵列,但是该类传感器有一个非常大的缺点即它的工作温度非常高,可以达到200℃甚至500℃,并且能量消耗非常大,这也导致该类传感器不仅响应速度比其他传感器更慢,而且灵敏度也更低。鉴于半导体传感器以上的缺点:能耗巨大、工作温度非常高且灵敏度很低,本课题制备了一种石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)传感器检测系统,首先通过仿真分析影响其性能的因素,然后将各个传感器构成阵列,开发了一个QCM气体检测系统,由于这个系统是通过石英晶体表面电极上的敏感薄膜来吸收气体并检测其浓度,因此当在电极表面涂覆不同的敏感薄膜材料时,可以实现对多种工业废气进行无损检测。该传感器具有以下优点:灵敏度相较于半导体传感器更高,并且工作温度低,可以在室温下进行工作且能耗低。本课题完成的工作主要包括以下三个方面:(1)利用有限元分析法,建立多个基于厚度剪切振动模式的QCM模型,本模型采用的是AT切型的石英晶片,之后从多个参数角度对其进行仿真研究,首先分析了不同电极参数,即电极直径、电极厚度、电极材料对单通道QCM的性能影响,其次分析了电极厚度、电极间距对多通道QCM传感器(双通道和三通道)性能的影响。在本文中,选取的石英晶体直径D=2.6mm,厚度为t=0.1mm。仿真结果表明:电极参数变化会导致石英晶体的谐振频率发生改变,从而影响其性能。对于单通道QCM,较优的电极参数是直径d=0.8mm,厚度t=0.03mm,电极材料为金。对于双通道QCM,较优的电极参数是间距l=0.5mm,厚度t=0.005mm,电极材料为金。对于三通道QCM,较优的电极参数是l=0.8mm,厚度t=0.02mm,电极材料为金。因此选择合适的电极参数对QCM的质量灵敏度至关重要。(2)基于QCM搭建一个气体检测系统平台,该检测系统平台要适用于QCM传感器阵列,主要包括以下几个部分:晶体振荡电路、电源电路、滤波电路、复位电路、串口通信电路、及上位机软件等。该系统的要求是能够实现对四路QCM传感器的电路进行驱动并测量实时频率,上位机界面能够快速、准确地检测出频率变化信号,可以清晰地看到信号波曲线。(3)基于这个传感器系统,采用聚苯乙烯敏感膜对甲苯进行响应测试,结果表明:一开始未吸附气体时,频率基本不变,随着薄膜材料逐渐吸附气体,频率逐渐下降并稳定。经过计算得出气体浓度值误差精度约为4%,系统具有可行性。

关键词： QCM 有限元分析剪切振动多通道电极气体检测系统

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基于腔增强光声光谱技术的气体检测系统研究

基于腔增强光声光谱技术的气体检测系统研究

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作者：罗文轩汕头大学

学位级别：硕士

气体检测技术在诸多领域中具有十分重要的应用，包括环境监测、工业过程控制、新能源、医学诊断、能源勘探等。这些领域往往需要高灵敏度、高选择性和稳定性好的气体检测方法。光声光谱(PAS)技术是激光光谱法的一个分支，依据气体分子... 详细信息

气体检测技术在诸多领域中具有十分重要的应用，包括环境监测、工业过程控制、新能源、医学诊断、能源勘探等。这些领域往往需要高灵敏度、高选择性和稳定性好的气体检测方法。光声光谱(PAS)技术是激光光谱法的一个分支，依据气体分子吸收特定波长光的能量后产生的声波信号来确定气体的浓度信息，有良好的选择性、体积小、快速响应等优势。然而在测量过程中，PAS气体传感器会受到环境因素(温度、气压等)的干扰，影响测量的稳定性。为促进PAS技术的在工程实践中的应用，需要对PAS气体检测系统的稳定性和灵敏度进行优化和提升。本文基于PAS技术，从仿真和实验上分析了气压和温度对PAS的干扰特性，通过温度补偿提高了系统的稳定性。并结合腔增强(CEAS)技术，进一步研究了提升PAS灵敏度和稳定性的方法。本文的研究工作主要包含以下部分:　　1.首先围绕红外吸收光谱和光声光谱技术理论，分析了光声产生的过程和光声探测中受干扰的因素。采用COMSOL仿真设计了一个H形光声池，对PAS系统在不同温度和气压条件下的光声响应进行了仿真分析。并搭建控温和控压系统，用于模拟PAS系统在不同温度和压力条件下的测量。基于H形光声池和DFB激光器搭建了一套光声光谱气体检测系统，结合实验与仿真结果分析温度和气压对光声信号的影响。结果表明，在一定温度和气压范围内，光声特征频率与温度成正比，光声信号与气压成正比。通过分析系统在不同温度下测量二氧化碳的标定曲线，得到温度补偿关系。经温度补偿后系统的二氧化碳的检测稳定性和准确性得到提升，灵敏度为192ppm。　　2.为了进一步提升系统的灵敏度和稳定性，本文将光学谐振腔和光声光谱技术结合，搭建了腔增强光声光谱(CE-PAS)气体检测系统用于提升检测灵敏度，并提出了一种双锁定技术，用于提升检测稳定性。该系统采用Pound-Drever-Hall锁模技术和模式匹配技术，实现了激光频率与光学谐振腔的精准锁定。此外，我们利用气体声速变化引起光声池频移的特性，对温度进行补偿，实现声学频率的锁定。利用光学谐振腔对腔内光功率增强的特点，光声信号强度较原系统提升了100倍，系统实现了十亿分之一量级的乙炔气体检测下限，归一化噪声系数为1.37×10-11W·cm-1Hz·1/2。声学频率锁定提升了系统对温度的抗干扰性和长期稳定性，系统在5小时内的信号波动为±1.16%，在15天内多次测量中信号波动为±2％。

关键词：气体检测系统腔增强光声光谱技术仿真分析光声响应

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传感器阵列气体检测系统的研究及应用

传感器阵列气体检测系统的研究及应用

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作者：仓怀文西安电子科技大学

学位级别：硕士

电子鼻是近年来迅速发展起来的一个研究领域，是一门涉及化学、材料、传感器、模式识别、电子技术、计算机和应用数学等的交叉学科。它包括一个化学敏感元件阵列、一个信号处理系统和一个模式识别系统，最初的灵感源于生物学。电子鼻克... 详细信息

电子鼻是近年来迅速发展起来的一个研究领域，是一门涉及化学、材料、传感器、模式识别、电子技术、计算机和应用数学等的交叉学科。它包括一个化学敏感元件阵列、一个信号处理系统和一个模式识别系统，最初的灵感源于生物学。电子鼻克服了传统的单一气体传感器在检测中存在的交叉敏感等缺点，能够对混合气体中各气体成分进行定性或定量分析，在环境监测、能源、化工、交通、医疗、食品、战争毒气检测和机器控制等行业和领域有着广泛的应用价值。\n 本文分析研究了电子鼻系统的基本原理和系统组成，设计构建了一套气体传感器阵列和人工神经网络模式识别技术相结合的多气体检测系统，并利用该系统进行多种气体识别和检测。论文依次讲述了Fe<,2>O<,3>系列传感器的性能，电子鼻系统的结构和原理，电子鼻系统的软件和硬件电路设计，最后着重讨论了气体传感器阵列和神经网络相结合的电子鼻系统的气体定性和定量分析。涉及到以下几个方面：\n 1)研究了气体传感器。介绍了气体传感器的原理、发展状况、分类，着重讨论了实验采用的Fe<,2>O<,3>系气敏传感器的特性及化学反应机理。\n 2)电子鼻系统和神经网络的研究。总结了电子鼻的原理、结构和设计思想。在气体传感器阵列、信号预处理和模式识别等方面进行了探讨和总结。探讨了神经网络的原理，并给出了BP网络的学习算法和定性/定量识别的方法。\n 3)用MSP430F149单片机实现了一个电子鼻系统。该系统由6个Fe<,2>O<,3>系列气敏传感器和一个温度传感器组成传感器阵列、合适的信号调理电路和加热电路、MSP430F149单片机、Nokia手机显示屏和ISD1420语音芯片等器件组成电子鼻硬件系统；用C语言编写了单片机部分的控制软件，可实现脱机和联机两种工作模式；用VB编写了上机位部分电子鼻系统的应用软件，可实现实验的操作控制、实时显示、数据处理等功能。\n 4)用电子鼻系统对氢气、甲烷和液化石油气识别进行了实验。实验中，分别对气体进行了定量和定性识别。

关键词：电子鼻传感器 BP神经网络 MSP430单片机模式识别气体检测系统

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气体检测系统在水电站工程运行管理中的应用

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第5期 178-181页

作者：林崇勇云南滇能智慧能源有限公司水电分公司云南昆明650228

近年来,受限空间作业人身安全事件频发,安全管理日趋严禁。有毒有害、易燃易爆气体储藏在底下洞室中,难以及时发现,形成重要安全隐患。随着科学技术的不断进步,以及安全意识不断提高,气体检测系统在水电站工程运行管理中,特别是在地下... 详细信息

近年来,受限空间作业人身安全事件频发,安全管理日趋严禁。有毒有害、易燃易爆气体储藏在底下洞室中,难以及时发现,形成重要安全隐患。随着科学技术的不断进步,以及安全意识不断提高,气体检测系统在水电站工程运行管理中,特别是在地下闸室、大坝廊道、厂房底部结构等存在安全隐患的受限空间开始推广使用,通过气体检测探头,将洞室内气体含量传输至终端系统,提前预知建筑物内部有毒有害气体及氧气含量,及时采取安全防范措施,防止人身安全事故发生,对减少安全事故具有重要作用。

关键词：气体检测系统水电站地下闸室大坝廊道应用

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基于传感器阵列的CO和H2S气体检测系统研究

基于传感器阵列的CO和H2S气体检测系统研究

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作者：刘立豪中国计量学院

学位级别：硕士

摘要：随着石油、化工、煤炭和汽车等工业的迅速发展,环境污染日益严重,环境气体的状况越来越受到关注。环境污染所带来的危害已逐渐威胁到人类的生存和生活,因此有毒气体检测技术的研究对环境治理、监控等方面具有重要的理论意义和应... 详细信息

摘要：随着石油、化工、煤炭和汽车等工业的迅速发展,环境污染日益严重,环境气体的状况越来越受到关注。环境污染所带来的危害已逐渐威胁到人类的生存和生活,因此有毒气体检测技术的研究对环境治理、监控等方面具有重要的理论意义和应用前景。一氧化碳和硫化氢是比较常见且危害比较大的有毒气体,对它们的混合气体进行检测,传统的基于单气体传感器的方法往往需要多台仪器或仪表,基于传感器阵列的电子鼻结构复杂且价格昂贵,难以普及。为此,本文设计了一种基于传感器阵列的气体检测系统,可以实时实现混合气体中CO和H2S浓度的检测。通过分析研究单气体传感器敏感特性,设计了基于传感器阵列的CO和H2S气体检测系统。该系统以AT89C51单片机作为控制核心,用MQ135、MQ136、TGS2602三路金属氧化物半导体气体传感器组成传感器阵列对混合气体进行信号采集,然后连接由运算放大器LM324构成的电压跟随电路,经过A/D转换器TLC2543将采集的模拟信号数字化,输入到单片机,利用单片机对信号进行数字滤波、降噪等处理,再通过串行通信接口与PC机进行通讯连接,在PC机上用LabVIEW设计了上位机软件,实现数据的显示、存储和分析,最后利用BP神经网络算法对测试数据进行定性定量识别。该系统采用了单气体传感器对混合气体中有毒气体单敏感性和多敏感性相结合的交叉方法,省去了气体定性识别的步骤,可以直接进行定性定量识别,系统结构简单。根据软件需求,采用模块化程序设计的思想,设计了气体检测系统的单片机软件和PC机软件(应用系统软件)两部分。单片机软件用于支持气体检测系统硬件系统,由C语言实现,完成单片机系统的控制、计算、I/0操作和通信等功能。PC机软件由LabVIEW实现,包括一个图形用户操作界面,可以方便的控制单片机系统,实现接收数据、图形化显示数据、处理数据等功能。每个模块进行独立的开发、调试,最后根据系统的总体框架和模块之间的关系进行组合,从而增强了系统的可移植性、可扩展性和可维护性。本研究设计的气体检测系统由计算机实时控制,完成了相应的软硬件设计后进行了实验验证,系统电路可以正常工作,且BP神经网络的训练成功证明了整个设计的可行性及合理性。本设计采用的硬件结构以单片机为基础,可以作为电子鼻和其他气体传感器技术研究的试验平台,也可以加以完善,成为实用产品。

关键词：气体检测系统气体传感器阵列 CO H2S BP神经网络

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