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CN114566952A - 一种poe设备和poe供电系统 - Google Patents

一种poe设备和poe供电系统 Download PDF

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CN114566952A CN202210143898.2A CN202210143898A CN114566952A CN 114566952 A CN114566952 A CN 114566952A CN 202210143898 A CN202210143898 A CN 202210143898A CN 114566952 A CN114566952 A CN 114566952A
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Shenzhen Lianzhou International Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种POE设备和POE供电系统，其中POE设备包括与外接供电口连接的设备芯片、网络变压器、与所述网络变压器连接的RJ45端口、结构相同的第一线对间差模保护模块和第二线对间差模保护模块，线对间差模保护模块通过特定的连接方式将设备芯片和网络变压器连接。本发明实施例提供的POE设备和POE供电系统，在两组(12线‑36线，45线‑78线)线对上，均增加防雷保护模块，从而使得POE设备之间存在的线对间电压差，通过设备芯片和网络变压器之间的线对间差模保护模块进行防护，防止PSE芯片和PD芯片损坏，降低了设备的损坏概率，保障了POE功能的稳定性。

Description

一种POE设备和POE供电系统
技术领域
本发明涉及POE供电技术领域，尤其是涉及一种POE设备和POE供电系统。
背景技术
POE(PowerOverEthernet，以太网供电技术)是在不改变现有网络架构的基础上，通过以太网，对连接的网络终端设备进行远程供电，在这其中，以太网口作为供电设备PSE和受电设备PD之间的桥梁，在POE技术中扮演者极其重要的角色。
网口是8线构成的端口，当前对于网口的保护，有共模(8线-地)保护和线间差模(1线-2线)保护，但是，对于POE设备，在线对(12线-36线，45线-78线)之间存在着电压差，若不对其进行保护则会引发雷击干扰，导致PSE芯片和PD芯片损坏，致使POE功能失效。
发明内容
本发明提供一种POE设备和POE供电系统，以解决现有的POE设备缺乏线对间差模防护的技术问题，通过在设备芯片和网络变压器之间增加线对间差模保护模块，防止PSE芯片和PD芯片损坏，保障了POE功能的稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种POE设备，包括：
与外接供电口连接的设备芯片、网络变压器、与所述网络变压器连接的RJ45端口、结构相同的第一线对间差模保护模块和第二线对间差模保护模块；
所述设备芯片的第一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述设备芯片的第二端与所述第一线对间差模保护模块的第二端连接，所述第一线对间差模保护模块的第三端与所述网络变压器的第一、第二线的中心抽头连接，所述第一线对间差模保护模块的第四端与所述网络变压器的第三、第六线的中心抽头连接；
所述设备芯片的第三端与所述第二线对间差模保护模块的第一端连接，所述设备芯片的第四端与所述第二线对间差模保护模块的第二端连接，所述第二线对间差模保护模块的第三端与所述网络变压器的第四、第五线的中心抽头连接，所述第二线对间差模保护模块的第四端与所述网络变压器的第七、第八线的中心抽头连接。
作为其中一种优选方案，所述第一线对间差模保护模块包括第一保险丝和第一二极管；
所述第一保险丝的一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第一保险丝的另一端与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第一二极管的一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第一端、所述第一保险丝的一端连接，所述第一二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第二端、所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
作为其中一种优选方案，所述第一线对间差模保护模块包括第二保险丝和第二二极管；
所述第二保险丝的一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第二保险丝的另一端与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第二二极管的一端分别与所述第二保险丝的另一端、所述第一线对间差模保护模块的第三端连接，所述第二二极管的一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第二端、所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
作为其中一种优选方案，所述第一线对间差模保护模块包括第三保险丝、第三二极管、第一电感、第一气体放电管和第一压敏电阻；
所述第一电感的一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第一电感的另一端通过所述第三保险丝与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第一气体放电管的一端与所述第一电感的另一端连接，所述第一气体放电管的另一端与所述第一压敏电阻的一端连接；
所述第三二极管的一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第一端、所述第一电感的一端连接，所述第三二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第三端、所述第一压敏电阻的另一端连接；
所述第一压敏电阻的另一端还与所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
作为其中一种优选方案，所述第一线对间差模保护模块包括第四保险丝、第四二极管、第二电感、第二气体放电管和第二压敏电阻；
所述第二电感的一端通过所述第四保险丝与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第二电感的另一端与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第二气体放电管的一端与所述第二电感的另一端连接，所述第二气体放电管的另一端与所述第二压敏电阻的一端连接；
所述第四二极管的一端分别与所述第四保险丝、所述第二电感的一端连接，
所述第四二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第三端、所述第二压敏电阻的另一端连接；
所述第二压敏电阻的另一端还与所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
作为其中一种优选方案，所述二极管为双向齐纳二极管。
作为其中一种优选方案，所述设备芯片为PSE芯片或PD芯片。
作为其中一种优选方案，所述网络变压器的第一、第二线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路；
所述网络变压器的第三、第六线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路；
所述网络变压器的第四、第五线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路；
所述网络变压器的第七、第八线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路。
本发明另一实施例提供了一种POE供电系统，包括供电设备、受电设备和如上所述的POE设备；
所述供电设备具有外接供电口，所述受电设备与所述POE设备的RJ45端口连接。
相比于现有技术，本发明的POE设备和POE供电系统，有益效果在于以下所述中的至少一点：在两组(12线-36线，45线-78线)线对上，均增加防雷保护模块，从而使得POE设备之间存在的线对间电压差，通过设备芯片和网络变压器之间的线对间差模保护模块进行防护，防止PSE芯片和PD芯片损坏，降低了设备的损坏概率，保障了POE功能的稳定性。
附图说明
图1是本发明其中一种实施例中的POE设备的结构示意图；
图2是本发明第一实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图；
图3是本发明第二实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图；
图4是本发明第三实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图；
图5是本发明第四实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图；
附图标记：
其中，1、设备芯片；11、设备芯片的第一端；12、设备芯片的第二端；13、设备芯片的第三端；14、设备芯片的第四端；2、网络变压器；3、RJ45端口；4、第一线对间差模保护模块；5、第二线对间差模保护模块；41、第一线对间差模保护模块的第一端；42、第一线对间差模保护模块的第二端；43、第一线对间差模保护模块的第三端；44、第一线对间差模保护模块的第四端；51、第二线对间差模保护模块的第一端；52、第二线对间差模保护模块的第二端；53、第二线对间差模保护模块的第三端；54、第二线对间差模保护模块的第四端；61、第一保险丝；62、第一二极管；71、第二保险丝；72、第二二极管；81、第三保险丝；82、第三二极管；83、第一电感；84、第一气体放电管；85、第一压敏电阻；91、第四保险丝；92、第四二极管；93、第二电感；94、第二气体放电管；95、第二压敏电阻。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明一实施例提供了一种POE设备，针对现有技术仅对供电和网口进行保护，缺乏对控制POE的PSE芯片、PD芯片保护的不足，增设了线对间差模保护模块进行防护，应当说明的是，对于线对间差模(12线-36线，45线-78线)，普通网口不存在此这种雷击干扰，但是对于POE端口，线对间本身存在电压差，容易受到雷击的干扰，此外，频繁的插拔POE网线，容易引入开机浪涌。
随着802.3bt协议的发布，2组线对(12线-36线，45线-78线)都需要进行防浪涌保护。在PoE协议中，称为Alternative A(12-36供电)、Alternative B(45-78供电)的差模防护。在防雷标准中，称为Mode A(12-36供电)、Mode B(45-78供电)的差模防护。
具体的，请参见图1，图1示出为本发明其中一种实施例中的POE设备的结构示意图，其包括与外接供电口(本实施例中的供电接口包括DC+和DC-)连接的设备芯片1、网络变压器2、与所述网络变压器2连接的RJ45端口3、结构相同的第一线对间差模保护模块4和第二线对间差模保护模块5；
所述设备芯片1的第一端11与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41连接，所述设备芯片1的第二端12与所述第一线对间差模保护模块4的第二端42连接，所述第一线对间差模保护模块4的第三端43与所述网络变压器2的第一、第二线的中心抽头(即图1中的12CT)连接，所述第一线对间差模保护模块4的第四端44与所述网络变压器2的第三、第六线的中心抽头(即图1中的36CT)连接；
所述设备芯片1的第三端13与所述第二线对间差模保护模块5的第一端51连接，所述设备芯片1的第四端14与所述第二线对间差模保护模块5的第二端52连接，所述第二线对间差模保护模块5的第三端53与所述网络变压器2的第四、第五线的中心抽头(即图1中的45CT)连接，所述第二线对间差模保护模块5的第四端54与所述网络变压器2的第七、第八线的中心抽头(即图1中的78CT)连接。
进一步，在上述实施例中，所述设备芯片1为PSE芯片或PD芯片，本实施例适用于POE供电设备和POE受电设备。对于POE供电设备：设备从DC+和DC-取电，由PSE芯片控制，经过网络变压器，给网口RJ45供电；对于POE受电设备，设备从网口RJ45取电，经过网络变压器，由PD芯片控制，获得自身需要的DC+和DC-电压。
请参见图2～图5，作为本发明中的核心改进，第一线对间差模保护模块4和第二线对间差模保护模块5的结构相同，然而，为了适配不同的浪涌冲击能量，本实施例中的线对间差模保护模块的电路结构各不相同，下面列举其中四种，其中，图2示出为第一实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图，图3示出为第二实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图，图4示出为第三实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图，图5示出为第四实施例中的第一线对间差模保护模块的结构示意图。
第一实施例：所述第一线对间差模保护模块4包括第一保险丝61和第一二极管62；
所述第一保险丝61的一端与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41连接，所述第一保险丝61的另一端与所述第一线对间差模保护模块4的第三端43连接；
所述第一二极管62的一端分别与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41、所述第一保险丝61的一端连接，所述第一二极管62的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块4的第二端42、所述第一线对间差模保护模块4的第四端44连接。
第二实施例：所述第一线对间差模保护模块4包括第二保险丝71和第二二极管72；
所述第二保险丝71的一端与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41连接，所述第二保险丝71的另一端与所述第一线对间差模保护模块4的第三端43连接；
所述第二二极管72的一端分别与所述第二保险丝71的另一端、所述第一线对间差模保护模块4的第三端43连接，所述第二二极管72的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块4的第二端42、所述第一线对间差模保护模块4的第四端44连接。
第一实施例和第二实施例适用于浪涌冲击能量较小的情况，在这其中，第一保险丝61和第二保险丝71的主要作用为：1、为POE供电提供稳定的通路，确保POE不会过载；2、当浪涌时，可以切断POE通路，保护PSE和PD芯片。
第一二极管62和第二二极管72的主要作用为：1、具有一定结电容，保证POE供电功能与数据传输功能的正常；2、当浪涌时，对POE正负极的电压进行钳位，从供电设备端来说，钳位不仅保护了自身，也使得POE输出的电压足够稳定；从受电设备端来说，钳位保护了自身，也不致使前端供电设备遭受连带的浪涌冲击。
在第一实施例中，第一保险丝61是靠近网络变压器2处，那么第一保险丝61承受了(浪涌所有冲击+POE供电)，第一保险丝61比较容易断开，对芯片的保护更为彻底，其他防浪涌元器件、产品本身的损坏率降低。
在第二实施例中，第二保险丝71是靠近设备芯片1处，那么第二保险丝71承受了(浪涌残余冲击+POE供电)，减少误断开，降低误损坏的概率。
第三实施例：所述第一线对间差模保护模块4包括第三保险丝81、第三二极管82、第一电感83(电感也可替换为磁珠)、第一气体放电管84和第一压敏电阻85(也可根据实际放电需求替换为其他mov)；
所述第一电感83的一端与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41连接，所述第一电感83的另一端通过所述第三保险丝81与所述第一线对间差模保护模块4的第三端43连接；
所述第一气体放电管84的一端与所述第一电感83的另一端连接，所述第一气体放电管84的另一端与所述第一压敏电阻85的一端连接；
所述第三二极管82的一端分别与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41、所述第一电感83的一端连接，所述第三二极管82的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块4的第二端42、所述第一压敏电阻85的另一端连接；
所述第一压敏电阻85的另一端还与所述第一线对间差模保护模块4的第四端44连接。
第四实施例：所述第一线对间差模保护模块4包括第四保险丝91、第四二极管92、第二电感93、第二气体放电管94和第二压敏电阻95；
所述第二电感93的一端通过所述第四保险丝91与所述第一线对间差模保护模块4的第一端41连接，所述第二电感93的另一端与所述第一线对间差模保护模块4的第三端43连接；
所述第二气体放电管94的一端与所述第二电感93的另一端连接，所述第二气体放电管94的另一端与所述第二压敏电阻95的一端连接；
所述第四二极管92的一端分别与所述第四保险丝91、所述第二电感93的一端连接，所述第四二极管92的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块4的第三端43、所述第二压敏电阻95的另一端连接；
所述第二压敏电阻95的另一端还与所述第一线对间差模保护模块4的第四端44连接。
对于浪涌冲击能量较大的情况，需要采用上述第三实施例和第四实施例中的两级防护。其中第三保险丝81和第四保险丝91的作用为：1、为POE供电提供稳定的通路，确保POE不会过载；2、当浪涌时，可以切断POE通路，保护PSE和PD芯片。
对于第三实施例和第四实施例中的第三二极管82和第四二极管92，其作用与第一实施例中的作用相同，在此不再赘述。
对于第三实施例和第四实施例中的气体放电管和压敏电阻，其作用为：提供初级粗略保护，吸收主要浪涌冲击，由于串联有压敏电阻，所以无需担心气体放电管的续流问题，由于串联有气体放电管，所以无需担心压敏电阻的结电容过大影响网口的数据传输，或者压敏电阻劣化的短路问题。
对于第三实施例和第四实施例中的电感，其作用为：把两级防护隔离开，起到去耦功能，确保初级粗略保护和次级精细保护的顺利联动，确保二极管不会承受全部浪涌。
在本实施例中，线对间差模保护模块设有保险丝进行限流，并设有二极管进行POE电压的箝位。针对802.3bt协议不同POE功率等级的要求，以前由于POE极性是限定的，所以可以使用单向二极管，而现在POE极性可以选择，所以需要选用双向齐纳二极管。
在本实施例中，为了实现对共模、线间差模的防护，所述网络变压器2的第一、第二线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路A；
所述网络变压器2的第三、第六线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路A；
所述网络变压器2的第四、第五线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路A；
所述网络变压器2的第七、第八线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路A。
当然，本实施例中的共模/线间差模保护电路A与现有技术并无二致，主要是针对共模、线间差模的防护，在此不再赘述。
本发明另一实施例提供了一种POE供电系统，包括供电设备、受电设备和如上所述的POE设备；所述供电设备具有外接供电口，所述受电设备与所述POE设备的RJ45端口连接。
本发明的POE设备和POE供电系统，有益效果在于以下所述中的至少一点：
在两组(12线-36线，45线-78线)线对上，均增加防雷保护模块，从而使得POE设备之间存在的线对间电压差，通过设备芯片和网络变压器之间的线对间差模保护模块进行防护，防止PSE芯片和PD芯片损坏，降低了设备的损坏概率，保障了POE功能的稳定性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种POE设备，其特征在于，包括：
与外接供电口连接的设备芯片、网络变压器、与所述网络变压器连接的RJ45端口、结构相同的第一线对间差模保护模块和第二线对间差模保护模块；
所述设备芯片的第一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述设备芯片的第二端与所述第一线对间差模保护模块的第二端连接，所述第一线对间差模保护模块的第三端与所述网络变压器的第一、第二线的中心抽头连接，所述第一线对间差模保护模块的第四端与所述网络变压器的第三、第六线的中心抽头连接；
所述设备芯片的第三端与所述第二线对间差模保护模块的第一端连接，所述设备芯片的第四端与所述第二线对间差模保护模块的第二端连接，所述第二线对间差模保护模块的第三端与所述网络变压器的第四、第五线的中心抽头连接，所述第二线对间差模保护模块的第四端与所述网络变压器的第七、第八线的中心抽头连接。
2.如权利要求1所述的POE设备，其特征在于，所述第一线对间差模保护模块包括第一保险丝和第一二极管；
所述第一保险丝的一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第一保险丝的另一端与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第一二极管的一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第一端、所述第一保险丝的一端连接，所述第一二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第二端、所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
3.如权利要求1所述的POE设备，其特征在于，所述第一线对间差模保护模块包括第二保险丝和第二二极管；
所述第二保险丝的一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第二保险丝的另一端与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第二二极管的一端分别与所述第二保险丝的另一端、所述第一线对间差模保护模块的第三端连接，所述第二二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第二端、所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
4.如权利要求1所述的POE设备，其特征在于，所述第一线对间差模保护模块包括第三保险丝、第三二极管、第一电感、第一气体放电管和第一压敏电阻；
所述第一电感的一端与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第一电感的另一端通过所述第三保险丝与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第一气体放电管的一端与所述第一电感的另一端连接，所述第一气体放电管的另一端与所述第一压敏电阻的一端连接；
所述第三二极管的一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第一端、所述第一电感的一端连接，所述第三二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第二端、所述第一压敏电阻的另一端连接；
所述第一压敏电阻的另一端还与所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
5.如权利要求1所述的POE设备，其特征在于，所述第一线对间差模保护模块包括第四保险丝、第四二极管、第二电感、第二气体放电管和第二压敏电阻；
所述第二电感的一端通过所述第四保险丝与所述第一线对间差模保护模块的第一端连接，所述第二电感的另一端与所述第一线对间差模保护模块的第三端连接；
所述第二气体放电管的一端与所述第二电感的另一端连接，所述第二气体放电管的另一端与所述第二压敏电阻的一端连接；
所述第四二极管的一端分别与所述第四保险丝、所述第二电感的一端连接，
所述第四二极管的另一端分别与所述第一线对间差模保护模块的第三端、所述第二压敏电阻的另一端连接；
所述第二压敏电阻的另一端还与所述第一线对间差模保护模块的第四端连接。
6.如权利要求2～5任一项所述的POE设备，其特征在于，所述二极管为双向齐纳二极管。
7.如权利要求1所述的POE设备，其特征在于，所述设备芯片为PSE芯片或PD芯片。
8.如权利要求1所述的POE设备，其特征在于，所述网络变压器的第一、第二线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路；
所述网络变压器的第三、第六线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路；
所述网络变压器的第四、第五线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路；
所述网络变压器的第七、第八线的中心抽头设有用于对所述RJ45端口进行防雷保护的共模/线间差模保护电路。
9.一种POE供电系统，其特征在于，包括供电设备、受电设备和如权利要求1～8中任一项所述的POE设备；
所述供电设备具有外接供电口，所述受电设备与所述POE设备的RJ45端口连接。
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