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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Geschichte der Metalldetektoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Die Theorie des Elektromagnetismus wurde erstmals 1831 vom Amerikaner Joseph Henry und unabhängig davon von Michael Faraday demonstriert. Henry führte bald erfolgreiche Experimente mit Induktion und Selbstinduktion durch, die zur Grundlage für Telegraf, Telefon und Radio wurden. Er erweiterte seine Induktionsexperimente mit flachen Spiralen aus isoliertem Draht – den ersten Spulen.

Zahlreiche von verschiedenen Forschern durchgeführte Experimente untersuchten den Einfluss von Metallgegenständen auf die Induktivität sowie das Prinzip, induktive Effekte auf einem Teil des Stromkreises mit gleichen und entgegengesetzten Effekten auf dem anderen Teil auszugleichen. Eine frühe Form der Induktionswaage für diesen Zweck wurde offenbar um 1841 in Deutschland von Professor Dove erfunden. Etwa zur gleichen Zeit wurde in Amerika von Professor Henry Rowland ein ähnlicher Apparat unabhängig erfunden.

Im Jahr 1976 wandte sich Professor Alexander Graham von Bell dem Induktivitätsausgleich zu, da das Problem des Telefonrauschens durch Telegrafengeräte auf Leitungen verursacht wurde, die in der Nähe von Telefonkabeln verlaufen. Die Störung wurde durch die Verwendung von zwei Leitern anstelle eines Leiters beseitigt, da die in einem Leiter induzierten Ströme genau gleich und in entgegengesetzter Richtung zu den im anderen Leiter induzierten Strömen waren; Dadurch entstand ein induktives Gleichgewicht und die Schaltung hatte am Ausgang ein Nullsignal.

Diese Methode wurde 1877 in England von Bell patentiert und im Winter 1877/78 experimentierte Bell in London mit dieser Methode. Er fand heraus, dass bei ausgeglichenem Stromkreis ein in einem Induktivitätsfeld platziertes Metallstück Geräusche im Telefon (Empfänger) verursacht. Als sich eine halbe Krone Silbermünze oder ein Gulden vor den parallel angeordneten Spulen bewegte, wurde die Stille am Telefon dreimal unterbrochen.

Bells englischer Bekannter, der Musikprofessor Daniel Hughes, experimentierte 1878 mit dem induktiven Gleichgewicht und demonstrierte im Juli 1879 ein vielversprechenderes Gerät zum induktiven Gleichgewicht mit vier Spulen, bei dem mithilfe des neuesten patentierten elektrischen Mikrofons und des Tickens einer Uhr eine elektrische Störung erzeugt wurde wurde in einem Stromkreis erzeugt, der zwei Hauptspulen und zwei Sekundärspulen enthielt, die an Telefonkopfhörer angeschlossen waren. Wenn ein Stück Metall in die Nähe eines Spulenpaars gebracht wurde, wurde das Gleichgewicht gestört und das Ticken der Uhr wurde im Kopfhörer hörbar.

Geschichte der Metalldetektoren

Als Bell nach Amerika zurückkehrte, veröffentlichte er im August 1879 auf Wunsch von Gardner Hubbard einen Artikel „On New Methods for Investigating the Induction Field of Flat Coils“, der darin eine Möglichkeit sah, Vorkommen wertvoller Metalle in der Erde zu entdecken.

Am 1881. Juli XNUMX wurde Präsident Gardfield von einem Attentäter in den Rücken geschossen. In den nächsten Stunden und Tagen wartete die ganze Welt voller Hoffnung und Angst, aber niemand konnte wagen, das Ende vorherzusagen, da die Position der Kugel im Körper unbekannt blieb. Bell, der sich zu dieser Zeit in der Stadt Washington aufhielt, bot seine Hilfe an. Er machte schnell einige Vorversuche.

Am 11. Juli 1881 veröffentlichte George Hopkins von Scientific American seine Ergebnisse unter Verwendung verbesserter induktiver Gleichgewichtsmethoden von Hughes in der New York Tribune. Bell kontaktierte mit Hilfe von Summer Tainter Hopkins und gründete zusammen mit Hughes, Rowland und John Throwbridge aus Harvard eine Community, die bei der Entwicklung eines Geräts zur Kugelerkennung helfen sollte. Sie experimentierten mit ausgewogenen Geräten unterschiedlicher Größe, unterschiedlicher Spulenlänge und -durchmesser sowie unterschiedlicher Batterien und fügten schließlich einen Kondensator zum Schaltkreis hinzu, sodass nun eine ähnliche Bleikugel in einer Entfernung von fünf Zentimetern in einer geballten Faust gefunden werden konnte.

Am 26. Juli brachte Bell seine Ausrüstung ins Weiße Haus. Nach dem Abstimmen hörte er zischende Geräusche und stellte fest, dass die Erfassungsreichweite nicht ausreichend zu sein schien. Das Instrument konnte die Kugel nicht erkennen. Später stellte sich heraus, dass der Kondensator nur an eine der beiden Spulen angeschlossen war. Bell kehrte im August zurück und hörte über einen großen Bereich von Garfields Körper ein schwaches Geräusch des Instruments. Am nächsten Tag entdeckte er, dass die Matratze des Präsidenten auf Stahlfedern ruhte. Später, am 19. September, starb der Präsident. Die Autopsie ergab, dass die Kugel zu tief war, um von Bells Ausrüstung entdeckt zu werden.

Am 24. Oktober 1881 war Bell in Paris, wo er die Methode des Induktionsgleichgewichts erfolgreich demonstrierte und den Artikel „Erfolgreiche Anwendung des Induktionsgleichgewichts zur schmerzfreien Erkennung von Metallobjekten im menschlichen Körper“ veröffentlichte. Seine Ausrüstung konnte eine Kugel in einer Entfernung von 2,5 Zoll, 5 Zoll, wenn sich die Kugel auf der Achse der Spule befand, und 1 Zoll am Rand erkennen. Abschließend erklärte er, dass die Tiefe, in der ein Objekt unter der Erdoberfläche liegt, nicht bestimmt werden kann, wenn die Form des Objekts und der Winkel seiner Projektion unbekannt sind. Bells Aufmerksamkeit wurde auf andere Arbeiten gelenkt, bis er im Dezember 1882 ein Experiment mit einer Spule durchführte, um Metalladern im Boden aufzuspüren. Der Zweck des Experiments bestand auch darin, unterirdische Telegrafendrähte aufzuspüren.

Geschichte der Metalldetektoren

Im Februar 1887 veröffentlichte Dr. John Ginder aus New York, der Bells Rede fünf Jahre zuvor gehört hatte, die Ergebnisse seiner Experimente zum Nachweis von Metallgegenständen im menschlichen Körper. Sein Apparat bestand aus einer Zwei-Chrom-Batterie mit sechs Zellen, einem gewöhnlichen Unterbrecher mit einer Unterbrechungsfrequenz von etwa 5 Hz. Die Suchspulen waren in einem Holzgehäuse montiert, das er „Explorer“ nannte, die anderen Spulen wurden „Tuning“ genannt. Dieses Gerät konnte eine Kugel in einer Tiefe von 600 Zoll im menschlichen Körper erkennen, im Boden war die Reichweite geringer.

Am Ende des Jahrhunderts verkleinerte Kapitän McEvoy, der mit Hughes‘ Apparat experimentiert hatte, den Metalldetektor auf eine Größe, die den Einsatz unter Wasser ermöglichte. Das tragbare, versiegelte Gehäuse enthielt Abstimmspulen, einen Unterbrecher, eine zweizellige Batterie, die durch einen kleinen magnetoelektrischen Generator zur Erzeugung von Wechselstrom ersetzt werden konnte, und Kopfhörer. Ein isoliertes Kabel verband Spulenpaare. Um die Interaktion mit Metallteilen zu reduzieren, wurden Gummischeiben, Elfenbeinschrauben und Hartgummigriffe verwendet. Wenn die Spule in Wasser eingetaucht war und sie in die Nähe des Bodens bewegt wurde und ein Metallstück in ihrem Feld erschien – ein Torpedokörper, eine Kette, ein Unterwasserkabel – dann war das Gleichgewicht gestört und der Ton im Telefon war zu hören vorher sehr schwach, wurde sehr laut und deutlich. Der einzige Nachteil war, dass ein Metallgegenstand, der genau unter der Spule lag, diese nicht beeinträchtigte.

Geschichte der Metalldetektoren

Während dieser Zeit erfand Georges Hopkins, der sich weiterhin mit der Metalldetektion befasste, ein Gerät zum Auffinden von Metallerzen, das keine Induktionswaage verwendete, deren Spulen senkrecht installiert waren. Eine typische 6- oder 8-Zoll-Spule könnte Mineralien erkennen, die in einer Tiefe von mehreren Zoll an der Oberfläche liegen.

Geschichte der Metalldetektoren

Während des Ersten Weltkriegs wurde auf Bombendetektoren aufmerksam gemacht, es wurden jedoch keine Unterlagen über den praktischen Einsatz dieser Detektoren gefunden. Im Jahr 1915 wurde M.S. Gutton aus Frankreich experimentierte mit einem ähnlichen Gerät, es gelang ihm jedoch nicht, es vollständig auszubalancieren. Sein Apparat bestand aus zwei Transformatoren in Form von fünf Spulen, die an eine Maxwell-Brücke angeschlossen waren. Nach Experimenten mit dem Gutton-Apparat und der Anderson-Brücke veröffentlichte das US Bureau of Standards 1922 einen Artikel „Induktives Gleichgewicht zur Erkennung metallischer Körper“.

Anfang 1924 erfand und patentierte Daniel Chilson aus Los Angeles einen elektromagnetischen Detektor, der als „Radio“-Detektor bekannt ist. Sein Gerät nutzte eine neue Beat-Schaltung, die als „Chilson Bridge“ bekannt wurde. Die erste erfolgreiche Suche nach vergrabenen Schätzen mit einem „violetten Strahl“ oder „Radio“-Gerät, das das Vorhandensein des Schatzes anzeigte, wurde 1927 von James Young in der New York Times berichtet. Die Suche wurde von einem amerikanischen und zwei englischen Abenteurern mit einer vierjährigen Regierungslizenz im Isthmus von Panama arrangiert. Zu den Funden gehörten Goldketten, Schmuck und von Piraten versteckte Teller. Herr. Young erklärte weiter, dass es erst ein oder zwei Jahre her sei, seit es möglich gewesen sei, an Bord des gesunkenen Schiffes zu gehen, um den Schatz zu holen. Er beteiligte sich an der Organisation der groß angelegten Suche nach verlorenen Schätzen. Er sagte, Funkgeräte hätten Erfolg gebracht, wo Menschen mehr als zwei Jahrhunderte lang vergeblich gesucht hatten, und er sagte voraus, dass zukünftige Erfolge durch den Einsatz neuer Funk-Schatzsuchgeräte zweifellos auf den Westindischen Inseln, den Florida Keys und den Florida Keys erzielt werden würden. und die Küste Mexikos.

Offensichtlich war R.J. das erste Buch über Metalldetektion. Santsky, Modern Dowsing: The Construction and Use of Electronic Metal Detectors, veröffentlicht 1927. Es wurde so populär, dass es 1928, 1931 und 1939 nachgedruckt wurde.

Im Jahr 1929 patentierte Gerhard Gischer aus Hollywood, Kalifornien, ein Forschungsingenieur, der die Radio Corporation (bekannt für seine geophysikalischen Untersuchungen für die Bergbauindustrie) beriet, das „Metalscope“. Es wog 22 Pfund (10 kg) und war mit Trockenbatterien, Vakuumröhren und Kopfhörern ausgestattet. Für die Zusammenarbeit mit ihm waren keine Qualifikationen oder besondere Ausbildung erforderlich. Der Bediener befand sich zwischen einem vertikalen Sender und einem horizontalen Empfänger, die durch Holzgriffe miteinander verbunden waren. Das Röhrenvoltmeter zeichnete die durch das Metall verursachten Störungen auf. Die Tiefe der Objekte konnte nicht gemessen werden, aber wenn Sie den Winkel des Senders bemerken, in dem der Pfeil so weit wie möglich abweicht, dann Messungen von verschiedenen Punkten aus durchführen und dann mithilfe der Trigonometrie auf Papier zeichnen, können Sie die Position von Objekten ermitteln die Objekte mit durchaus akzeptabler Genauigkeit.

Das 200-Dollar-Gerät wurde häufig von Versorgungsunternehmen eingesetzt, um schnell und genau alte Pipelines, Kabel, Kanäle, Stahlschienen und andere vergrabene Objekte zu finden, und es wurde auch von Prospektoren zum Auffinden von Erzadern in der Nähe der Oberfläche verwendet. Darüber hinaus erstellte Fisher Zeichnungen und Anleitungen und stellte sie Bastlern zur Verfügung, die Standard-Radiokomponenten verwendeten. Bald wurde dieses Gerät, das „M-Scope“ genannt wurde, als „Schatzsucher“ von denen verwendet, die glaubten, den ungefähren Standort vergrabener Schätze zu kennen.

Das einfachste Set, verkauft für 95 US-Dollar – MT-Scope, das eine durchschnittliche Empfindlichkeit und eine einstellbare Erkennungstiefe hatte, verwendete ein Röhrenvoltmeter als Indikator. Eine dritte Fisher-Schaltung wurde später entwickelt, gelangte jedoch nie auf den kommerziellen Markt. Sie verwendete nur drei Lampen und eine Doppelspule anstelle separater Spulen für Sender und Empfänger. Fisher stellte außerdem fest, dass je länger das vergrabene Objekt ist, desto einfacher ist es, es zu entdecken.

Kurz darauf war das Fisher M-Scope ein Markterfolg. Es wurden Baupläne für den Bau eines selbstgebauten „Radio-Finders“ veröffentlicht, der einen Silberdollar mehrere Zentimeter unter der Erde finden konnte, was durch ein summendes Geräusch im Kopfhörer angezeigt wurde. Als Spulen wurden 28″ Fahrradfelgen aus Holz verwendet.

Im Jahr 1930 berichtete der Physiker Theodor Theodorsen, der für das National Advisory Committee for Aeronautics arbeitete, dass Langleys Labor ein „Instrument zur Erkennung metallischer Körper in der Erde“ entwickelt hatte, mit dem nicht explodierte Bomben, die von Flugzeugen abgeworfen wurden, direkt erkannt werden konnten. Der Bombenanschlag befand sich in der Nähe eines neuen Wasserflugzeug-Testkanals in Langley Field, Virginia, der zu dieser Zeit renoviert wurde. Der neue „Detektor“ lokalisierte erfolgreich viele in oder in der Nähe vergrabene Bomben, darunter 17-Pfund-Bomben in einer Tiefe von 2 Fuß.

Dieser als NACA-Bombendetektor bekannte Detektor hatte ein einfaches Design und erforderte keinen erfahrenen Bediener. Der Entwurf basierte auf der Arbeit von M.S. Gutton aus Frankreich. Drei Spulen wurden auf einen hohlen Holzrahmen mit einem Durchmesser von 3 Fuß und einer Höhe von 1 bis 1,5 Fuß gewickelt. Die Spulen wurden an einem leiterförmigen Gestell aufgehängt, zur Bedienung des Gerätes waren zwei Personen erforderlich. Das Gerät wurde mit 110-Volt-Batterien betrieben, die in einer großen Box untergebracht waren.

Im Jahr 1935 wurde ein Metalldetektor entwickelt, um nach unterirdischen Brunnen außerhalb der Mauern einer führenden amerikanischen Universität zu suchen. Das Suchfunkgerät erwies sich bald als empfindliches Werkzeug zur Schatzsuche, und Zeichnungen davon wurden Bastlern in populären Zeitschriften zur Verfügung gestellt. Wie die meisten Detektoren der damaligen Zeit musste er sich in einem akzeptablen Abstand zum Ziel befinden, um zu funktionieren, und er konnte nicht zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen unterscheiden. Und obwohl einige Detektoren den Einfluss des Körpers des Bedieners und des Bodens kompensieren konnten, reagierten andere auf nasse Erdstreifen und nasse Pflanzenwurzeln. Aber selbst die besten Detektoren waren an den Meeresstränden, die viel magnetischen schwarzen Sand enthielten, nutzlos.

In dieser Zeit wurde der „Invisible Weapon Detector“ in Gefängnissen zum Aufspüren magnetischer Metalle eingesetzt. Das Vorhandensein von Metall konnte anhand der scharfen Ablenkung des Strahls der Kathodenstrahlröhre beurteilt werden. Das Gerät bot eine gute Empfindlichkeit, war jedoch schwierig einzurichten.

1938 wurde eine abstimmbare induktive Brückenschaltung entwickelt, um Metallpartikel in Zigarren zu erkennen. Diese Schaltung hatte eine gute Empfindlichkeit und Stabilität und konnte bei jeder Temperatur, Feuchtigkeit, Staub und Vibration betrieben werden. Ein weiteres Merkmal der Schaltung war die einfache Anpassung und Kompaktheit, und diese Schaltung war stabiler als Beat-Geräte.

Im Jahr 1939 veröffentlichte Harry Faure eine Schaltung für einen kostengünstigen Detektor mit einer Chilson-Schlagbrücke, die nicht auf äußere Störungen reagierte und auf Nullschwebungen eingestellt war. Er verwendete eine einzelne Spule und das Erkennungssignal bestand aus „Gackgeräuschen“, die von Kopfhörern mit einem Widerstand von 4 kOhm erzeugt wurden. Bei richtiger Einstellung konnte das Instrument ein 3-Zoll-Quadrat aus Metall in einer Tiefe von 12 Zoll und eine 10-Cent-Münze in einer Tiefe von mehreren Zoll erkennen.

Im Dezember 1939 präsentierte Dr. Lincoln La Paz von der Ohio State University der Astronomical Society einen Artikel über Meteoritendetektoren. Die drei Instrumente wurden auf der Grundlage von Forschungsarbeiten entworfen und gebaut, die Theodorsen bei der Entwicklung des Bombendetektors durchgeführt hat. Das erste Instrument war ein großer Dreispulendetektor, der von einem Generator angetrieben wurde, der von einem Benzinmotor angetrieben wurde. Das Gerät könnte in den Kofferraum eines Autos passen. Das zweite Design verfügte ebenfalls über ein Dreispulensystem, das von einem Röhrenoszillator angetrieben wurde, und war klein genug, um in einem Rucksack getragen zu werden. Suchspulen jeder Größe können so einfach an das Gerät angeschlossen werden, wie eine Glühbirne in eine Fassung einzuschrauben. Der dritte Entwurf erwies sich als der erfolgreichste. Es bestand aus Such- und Sendespulen und verbrauchte im Vergleich zu kommerziellen Geräten nur halb so viel Strom, wenn es mit Batterien betrieben wurde. Mit einem Gewicht von weniger als 15 Pfund kann dieses Gerät überall dort eingesetzt werden, wo Menschen hinkommen.

Die Entwicklung des Zweiten Weltkriegs erforderte die sofortige Entwicklung von Minensuchgeräten. Die Arbeiten wurden von der Forschungsabteilung des Versorgungsministeriums durchgeführt. Sie entwickelten bald neun experimentelle Detektoren. Das Problem bestand darin, ein Gerät zu entwickeln, das rauen Einsatzbedingungen standhält und dessen Gewicht für einen Soldaten akzeptabel ist. Darüber hinaus musste es unkompliziert sein, eine minimale Anzahl von Personen zur Bedienung erfordern und aus einfachen, austauschbaren Teilen für einen schnellen Austausch bestehen. Letztlich kam ein 1928 von William Osborne entworfener Einröhrengenerator zum Einsatz.

Anfang Oktober 1941 befand sich das Forschungsteam fast in der Endphase, als es Einzelheiten zu einem neuen Modell erhielt, das von zwei Leutnants der polnischen Armee unabhängig voneinander entwickelt wurde. Es enthielt keine neuen Prinzipien, doch sein Aufbau versprach Vorteile in Produktion und Betrieb. Es stellte sich sofort heraus, dass das polnische Design sehr gut war, und so wurden auf Basis dieses Designs Testmodelle erstellt. Die Produktion begann im Jahr 1941.

Der Detektor bestand aus einer flachen Scheibe – einer Suchspule – und hatte Abmessungen von 8 x 15 Zoll. Der bewegliche Stab war in der Mitte der Spule befestigt, am Stabgriff befanden sich zwei Bedienknöpfe. Alles andere befand sich in der Umhängetasche des Betreibers. Der erste Auftrag zur Herstellung von Detektoren wurde an verschiedene britische Firmen vergeben, die Funkgeräte herstellen. Diese „modernisierten“ Detektoren sind zu Standardausführungen geworden und werden auch heute noch verwendet.

Bedeutende experimentelle Arbeiten im Jahr 1942 führten zur Einführung des Frequenzmodulationsdetektors. Der sogenannte FM-Locator erwies sich als sehr stabil und verfügte über eine Anpassung des Bodengleichgewichts.

Geschichte der Metalldetektoren

Im Jahr 1943 verbesserte William Blackmer die Beat-Schaltung. Im selben Jahr wurde eine Winston-Brücke zur Widerstandsmessung in einem Minensuchgerät entwickelt. Dieses wie ein Wäscher über den Boden geschobene Gerät wurde aus 250 Einzelteilen in 29 Blöcken zusammengesetzt.

Unmittelbar nach dem Krieg, als sich Geschäfte, die Schrott militärischer Ausrüstung verkauften, in ganz Nordamerika und Europa ausbreiteten, wurden der Öffentlichkeit Tausende von Metalldetektoren zu Preisen zwischen 5 und 50 Dollar angeboten. Unnötig zu erwähnen, dass dies eine neue Welle von Experimentatoren und Schatzsuchern hervorbrachte.

Im Jahr 1946 veröffentlichte Harry Faure Zeichnungen zum Bau eines elektrisch gekoppelten Herzfrequenzdetektors, die auf Forschungen der britischen Armee basierten. Sein Design richtete sich an fortgeschrittene Experimentatoren und konnte die hervorragende Position des ursprünglichen Chilson-Detektors noch nicht so stark behaupten wie kommerzielle Instrumente. Darüber hinaus wurden zahlreiche Verbesserungen am Design vorgenommen. Das Instrument konnte eine Metallplatte mit einer Fläche von einem Quadratfuß in einer Entfernung von 12 Zoll erkennen. Die Anzeige erfolgte durch zunehmende oder leisere „Glucks“-Geräusche.

Die während des Krieges durchgeführten Minensucherforschungen waren ein Segen für alle, die an der Entdeckung verborgener Schätze interessiert waren. Als neue Instrumente mit größerer Empfindlichkeit und modernisiertem Erscheinungsbild immer beliebter wurden, begannen viele kleine Unternehmen, Detektoren und Ausrüstung für die Schatzsuche herzustellen und zu verkaufen. Die drei Haupttypen von Detektoren waren die Brückenschaltung, die Schwebungsschaltung und die Funkbalanceschaltung. Ein weiterer technologischer Durchbruch, der Transistor, veränderte das Design und die Leistung von Detektoren über ein Jahrzehnt lang.

Heute, fast ein halbes Jahrhundert später, wächst und gedeiht das Hobby und die Industrie der Metalldetektion immer noch. Und während die zugrunde liegenden Prinzipien seit langem unverändert geblieben sind, wurden in der aktuellen Generation von Detektoren einige erstaunliche Innovationen vorgenommen: Diskriminierung, Diskriminierung bei sehr niederfrequenten Bewegungen, Notch-Diskriminierung, visuelle Zielidentifizierung und Tiefenanzeige, Ein-Knopf-Anpassung und Auto -Einrichtung, präzise manuelle Balance und automatische Bodenbalance, Multifrequenzfähigkeit, fortschrittliches Impulsdesign, leistungsstarke computergestützte und miniaturisierte Detektoren, ergonomische Gehäusedesigns und mehr. Von dem, was morgen sein wird, kann man nur träumen!

Roy T. Roberts erforscht derzeit die Geschichte von Metalldetektoren und der Schatzsuche und möchte die Unterstützung der WE&N-Leser gewinnen. Seine Adresse ist 20609 Dundas Street, London, Ontario, Kanada NSW 2Z1.

Autor: Roy T. Roberts

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