混凝土測厚儀

    YX-HCH-02型混凝土測厚儀是款以沖擊回波檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的混凝土厚度用測試儀。儀器采用7寸亮度真彩液晶觸摸顯示屏，獨立、交互式按鍵/觸摸操作，操作方便；單/雙通道數(shù)據(jù)采集，能夠同時進行測試，測試效率，雙通道波速測試方便快捷；數(shù)據(jù)存儲使用SD卡，存儲容量大，數(shù)據(jù)保存、讀取方便；儀器配置用信號敲擊錘，使用方便，敲擊信號穩(wěn)定度，重復(fù)性好。

YX-HCH-02混凝土測厚儀的技術(shù)參數(shù)：

測量范圍	10 ~ 120 cm	測試精度	幅度精度精度優(yōu)于0.1% 頻率精度優(yōu)于0.1%
通道數(shù)量	2通道數(shù)據(jù)采集 1發(fā)射信號通道	通信方式	RS232
通信速度	1 MB/S	采 樣 率	25 Hz ~ 1.25 MHz
操作系統(tǒng)	無	測試方式	手動、自動、信號觸發(fā)
控制系統(tǒng)	MCU	輸入信號類型	機械振動
緩    存	64 K	存儲介質(zhì)	SD卡，2 GB
顯示模式	7寸真彩液晶	操作方式	按鍵/觸屏
供電模式	內(nèi)置與外置6.8Ah鋰電池	傳感器類型	加速度
主機尺寸	236 ×85 ×69 mm	主機重量	0.8 Kg
防護箱尺寸	400 ×300 ×150 mm	防護箱重量	2.5 Kg

YX-HCH-02混凝土測厚儀測試厚度與誤差

表 YX-HCH-02混凝土測厚儀測試誤差

測試厚度(mm)	誤差范圍(mm)	相對精度
100	±0.6 ~ 1.4	0.60% ~ 1.40%
200	±1.2 ~ 2.9	0.60% ~ 1.45%
300	±2.0 ~ 4.1	0.67% ~ 1.37%
400	±3.0 ~ 5.4	0.75% ~ 1.35%
500	±3.1 ~ 6.8	0.62% ~ 1.36%
600	±3.9 ~ 6.8	0.65% ~ 1.37 %
700	±4.9 ~ 9.7	0.70% ~ 1.39%
800	±5.9 ~ 11.2	0.74% ~ 1.40%
900	±7.0 ~ 12.7	0.78% ~ 1.41%
1000	±8.3 ~ 13.6	0.83% ~ 1.36%
1100	±9.7 ~ 15.0	0.88% ~ 1.36%
1200	±11.0 ~ 16.4	0.92% ~ 1.37%

YX-HCH-02混凝土測厚儀適用領(lǐng)域如下:
(1) 公路、橋梁路面混凝土厚度測試；
(2) 機場跑道路面厚度測試；
(3) 隧道襯砌混凝土厚度測試；
(4) 堤壩、邊坡、護坡混凝土厚度測試；
(5) 建筑樓板、墻體厚度測試。

YX-HCH-02混凝土測厚儀測試原理:
1:沖擊回波技術(shù)
沖擊回波法是種基于應(yīng)力波傳播性的無損檢測法，其原理是利用機械方式?jīng)_擊混凝土表面產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波會在結(jié)構(gòu)中傳播，因為波阻抗的差異，應(yīng)力波會被內(nèi)部缺陷和外部表面反射，來回反射的應(yīng)力波會形成種殊模態(tài)，在激發(fā)點附近由接收換能器接收回波信號并將信號通過快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換至頻域中，通過分析主頻大小評定結(jié)構(gòu)厚度和內(nèi)部缺陷情況。圖2.1為沖擊回波法測試混凝土厚度原理示意圖。與傳統(tǒng)聲波檢測技術(shù)比較，沖擊回波檢測技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在單面檢測、檢測厚度大、不需要耦合劑。此外，沖擊回波檢測結(jié)果受混凝土結(jié)構(gòu)材料組分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況差異的影響小。

沖擊回波測試技術(shù)原理

2 厚度測試原理
機械波在介質(zhì)中傳播并在某個界面反射，界面與機械波傳播起點厚度為h，則波速Vp與頻率f滿足如下關(guān)系式：
                              
(1) 其中上式(1)中β為形狀系數(shù)，不同形狀物體具有不同形狀系數(shù)，系數(shù)參考標準見附錄表1。
利用測厚儀我們可以將上述機械波進行實時記錄，并同時對其進行傅里葉頻譜變換，譜圖中的主頻為沖擊表面、缺陷界面及其它界面之間的多次反射產(chǎn)生瞬態(tài)共振所致，通過對主頻的提取和波速測試即可以根據(jù)上式(1)確定混凝土結(jié)構(gòu)的厚度或缺陷位置。因此，應(yīng)用沖擊回波法測試混凝土厚度，僅需要兩個重要的參量，即主頻和波速。頻譜圖主頻是反映信號本質(zhì)征的重要參數(shù)，對定的型號對應(yīng)定的主頻，儀器通過記錄波形即可以自動進行頻譜變換并自動識別主頻；波速測試是進行厚度測試第步，通常有兩種方法。

1. 時差測試波速

時差法測試波速是種常見的波速測試手段，但要求儀器分辨率，并且需要雙通道采集。基本原理如圖2.2所示。將2個傳感器距離固定，在2個傳感器位置點形成的直線上確定個信號激發(fā)點，并記錄距離差；測試儀器自動記錄讀取兩個傳感器采集信號的首波時間，并讀取時間差，距離差與時間差的比值即為波速。

 

圖2.2 時差法測試波速原理：(a) 傳感器與信號激發(fā)位置；(b) 時差分辨

1. 厚度測試波速

標準厚度測試波也是常見波速測試方法之。其方法是用塊已知厚度的混凝土標準塊(鉆孔取芯或施工過程中留樣)進行沖擊回波測試并用儀器記錄信號獲取信號主頻，根據(jù)公式(1)計算出波速。該方法僅需個信號采集通道，但往往會增加鉆孔取芯工序。

圖2.3 已知厚度測試波速：(a) 已知厚度混凝土塊；(b) 頻譜圖

YX-HCH-02混凝土測厚儀性能介紹:
    YX-HCH-02型混凝土測厚儀具備眾多優(yōu)勢，技術(shù)方面采用了先進的沖擊回波檢測技術(shù)，應(yīng)用方面增加了時差法測試波速，操作方面采用觸摸/按鍵交互式操作以及波形和頻譜圖實時觀測。其具體性能優(yōu)勢如下：
(1) 主機操作界面友好，觸摸、按鍵均可操作，交互式參數(shù)設(shè)置與測試操作；
(2) 單面檢測，無需耦合劑，檢測方便、快捷，檢測結(jié)果直觀、準確可靠；
(3) 配置雙通道信號采集，時差法測試波速，無需鉆孔取芯測試；
(4) 雙通道數(shù)據(jù)采集，可同時進行測試，測試效率；
(5) 7寸亮度真彩液晶觸摸屏，可實時顯示測試波形圖和頻譜圖，直接讀取測試厚度；
(6) 數(shù)據(jù)存儲方式采用大容量SD卡存儲，測試數(shù)據(jù)讀取方便快捷；
(7) 數(shù)據(jù)保存時可同時保存工程名稱、測試組、測試時間等，方便數(shù)據(jù)調(diào)取查看；
(8) 業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件可用于后期分析測試區(qū)域厚度分布；
(9) 信號敲擊錘配置了不同球徑鋼球，球徑通過了有限元模擬計算和現(xiàn)場測試，能夠保障敲擊信號穩(wěn)定和測試結(jié)果準確性；
(10) 性能內(nèi)置大容量鋰電池(6.8Ah)，適用于野外長期測試使用。

YX-HCH-02混凝土測厚儀測試主機的儀器外形：
   YX-HCH-02型混凝土測厚儀外形如圖4.1(a)所示，正面面板為液晶顯示屏和主要按鍵；儀器后側(cè)配置有2個信號接收通道接口和1個附加壓電發(fā)射接口，如圖4.1 (b)所示；左側(cè)有電源開關(guān)、USB接口以及SD卡插口，如圖4.1(c)所示；右側(cè)配置有1個數(shù)據(jù)傳輸接口，如圖4.1(d)所示。

外形圖：(a) 正面外形；(b) 后側(cè)外形；(c) 左側(cè)外形；(d) 右側(cè)外形

YX-HCH-02混凝土測厚儀硬件與按鍵功能：
(1) 電源開關(guān)：儀器電源開關(guān)，往上按開機，往下按關(guān)機。
(2) 電源插口：供內(nèi)置電池充電使用。
(3) 顯示屏：顯示屏為7寸亮度液晶屏，可實現(xiàn)觸摸操作。
(4) 通道1：通道傳感器接口，信號采集通道。
(5) 通道2：通道二傳感器接口，信號采集通道。
(6) 發(fā)射：附加壓電發(fā)射通道，配置壓電傳感器可做通用型非金屬聲波儀使用。
(7) COM接口：與計算機連接更新軟件。
(8) SD卡插口：插入SD卡方便檢測數(shù)據(jù)存儲與讀取。
(9) USB接口：與計算機連接，可對SD卡內(nèi)測試數(shù)據(jù)文件進行操作。
(10) 按鍵：
【F1】工程設(shè)置界面中新建工程文件名快捷鍵；測試測量頁面菜單選項后退功能。
【F2】工程設(shè)置界面中新構(gòu)件文件名快捷鍵，測試測量頁面和結(jié)果查看頁面中“波形縮放”與“頻譜縮放”功能切換，以及“波形移動”、“頻譜移動”功能切換。
【亮度】屏幕亮度調(diào)節(jié)快捷鍵。
【←】同界面內(nèi)各菜單下的不同選項向上選擇；參數(shù)設(shè)置彈出窗口鍵。
【菜單】不同菜單選項切換選擇。
【→】同界面內(nèi)各菜單下的不同選項向下選擇；參數(shù)設(shè)置彈出窗口鍵。
【返回】返回上級菜單或上級頁面。
【確認】確認進入選擇項、確認修改、確認開始信號采集。

YX-HCH-02混凝土測厚儀操作說明：
1 波速測試
本儀器波速測試方法有厚度測試波速和時差測試波速兩種選擇，儀器配置為單傳感器時選擇厚度測試波速，配置雙傳感器時選擇時差測試波速。

單通道 (厚度測試波速)
   在被測構(gòu)件上鉆孔取芯或直接使用施工留樣標準塊作為波速標定塊。首先將標定塊厚度值輸入儀器，并設(shè)置好儀器其他各項參數(shù)后(相關(guān)設(shè)置操作詳見5.2節(jié))，將傳感器置于標定塊面，使用信號敲擊錘在該面上敲擊，儀器采集記錄信號并自動計算出波速。     
雙通道 (時差測試波速)
  在被測構(gòu)件上標記條長50 cm左右的直線，并在該直線上分別標記距離為30 cm和15 cm的點，并按如圖5.1所示位置放置傳感器、選擇敲擊位置。將傳感器距離輸入儀器，并設(shè)置好儀器其他各項參數(shù)后(相關(guān)設(shè)置操作詳見5.2節(jié))，使用球徑大小為10 mm的信號敲擊錘在該面上敲擊，儀器采集記錄信號并自動計算出波速。(注：上述傳感器距離和敲擊位置為推薦使用標準，用戶也可自行控制)
2 測量操作 

1. 開機

將SD卡插入，按下電源開關(guān)，開機進入主界面(注意界面右上角電池電量顯示圖標，若電量不夠請及時充電)。界面包括“1. 工程設(shè)置”、“2. 測試測量”、“3. 結(jié)果查詢”、“4. 儀器設(shè)置”和“5. 聯(lián)機通信”5個選項，如圖5.2所示。開機默認選項為“1. 工程設(shè)置”，按【菜單】鍵或【←】和【→】進行選擇。本款儀器帶觸摸功能，上述操作可直接點擊完成，下述所有操作。

圖YX-HCH-02 型混凝土測厚儀開機界面

1. 工程文件設(shè)置

開機主界面內(nèi)選擇“1. 工程設(shè)置”選項，按【確認】鍵進入，界面如圖5.3所示。帶觸摸功能時，直接點擊即可完成相關(guān)設(shè)置。

圖5.3 工程設(shè)置界面

1. 新建文件。 按【F1】鍵彈出如圖5.4(a)所示對話框，輸入工程文件名稱，按【確認】完成輸入，按【返回】輸入完成；按【F2】功能鍵彈出如圖5.4(b)所示對話框，設(shè)置前述文件名下的構(gòu)件名稱，按【確認】字符輸入，按【返回】文件名輸入完成。
2. 起始編號與系數(shù)設(shè)置。 按【菜單】鍵選擇選中“文件編號”、“設(shè)計厚度”、“波速”、“形狀系數(shù)”，按【←】或【→】分別彈出設(shè)置相應(yīng)對話框，如圖5.4(c)、(d)、(e)和(f)所示。為保證波速測試精準度，請對照附錄中表1對形狀系數(shù)進行設(shè)置。

5.4 新建測試文件與參數(shù)設(shè)置彈出窗口

1. 厚度/波速測試參數(shù)設(shè)置

完成工程設(shè)置后從主界面選擇“2. 測試測量”選項，進入測量界面，如圖5.5所示。

圖5.5 測試測量界面
I. 按下【菜單】鍵進入通道設(shè)置菜單，共5個選項，分別為“測量通道”、“測量二通道”、“測量全通道”、“時差測波速”和“厚度測波速”。按【←】或【→】選擇上述測試選項。如儀器配置為雙通道雙傳感器可選擇時差法測試波速，此時選擇“時差測波速”；如儀器配置為單通道單個傳感器選擇厚度測試波速，此時選擇“厚度測波速”。
II. 繼續(xù)按【菜單】鍵進入信號觸發(fā)方式菜單設(shè)置，共4個選項，分別為“信號觸發(fā)”、“自動采集”、“手動采集”和“觸發(fā)延遲”。時差法測試波速時請選擇“觸發(fā)延遲”，選擇方法與測量通道選擇相同，正常厚度測試與已知厚度測試建議選擇“信號觸發(fā)”選項。選擇方法與通道設(shè)置相同。
III. 繼續(xù)按【菜單】鍵設(shè)置放大倍數(shù)，共8檔，分別為29、35、41、47、53、59、65和71 dB。選擇方法與測量通道選擇相同。
IV. 繼續(xù)按【菜單】鍵設(shè)置采樣頻率，共7檔，分別為12.5、25、50、125、250、500 KHz和1.25 MHz。選擇方法與測量通道選擇相同。
V. 繼續(xù)按【菜單】鍵設(shè)置保存方式，有“手動保存”和“自動保存”2個保存方式選擇。選擇方法與測量通道選擇相同。
VI. 繼續(xù)按【菜單】鍵選中工程文件名(如“SINE/TEST1”)，可修改構(gòu)件名稱(注：第次采集信號時無需設(shè)置，默認為第(2)步驟中檢測工程文件設(shè)置時的構(gòu)件名稱，此處是直接修改同構(gòu)件名稱下的不同構(gòu)件名稱)，按【←】或【→】，在彈出窗口(與圖5.4(b)所示彈窗相同)中輸入構(gòu)件名稱后按【返回】完成修改。
VII. 繼續(xù)按【菜單】選中編號，可以修改起始編號(注：第次采集信號時無需設(shè)置，默認為第(2)步驟中檢測構(gòu)件文件設(shè)置時的編號，此處是直接修改同工程名稱不同構(gòu)件的起始編號)，按【←】或【→】，在彈出窗口(與圖5.4(c)所示彈窗相同)中輸入構(gòu)件名稱后按【返回】完成修改。
當測試通道選擇“厚度測波速”時儀器自動跳轉(zhuǎn)到厚度測波速界面，如圖5.6(a)所示。使用【菜單】鍵選中“測試厚度”，按【←】或【→】，在彈出窗口中輸入標定塊厚度值后按【返回】完成設(shè)置，如圖5.6(b)所示。按【確認】鍵開始信號采集儀器自動計算出波速。

圖5.6 厚度測試波速：(a) 厚度測試波速界面；(b) 輸入值彈窗

當選擇測試通道選擇“時差測波速”時儀器自動跳轉(zhuǎn)到時差測波速界面，如圖5.7(a)所示。同樣使用【菜單】鍵選中“測試距離”，按【←】或【→】，在彈出窗口中輸入2個傳感器距離值后按【返回】完成設(shè)置，如圖5.7(b)所示。波速測試完成后將儀器所測波速值記錄并將其作為厚度測試時波速自動記錄在波速參數(shù)設(shè)置項內(nèi)。當正常測試厚度時，“波速”菜單欄默認為工程文件設(shè)置時所設(shè)置波速值，在該界面下按【菜單】鍵選中“波速”同樣可以設(shè)置波速值。

圖5.7 時差測試波速：(a) 時差測試波速界面；(b) 輸入值彈窗

1. 信號采集

完成參數(shù)設(shè)置后，測量界面右下角工作狀態(tài)顯示為“空閑狀態(tài)”，如圖5.5中紅色標記所示。按【確認】鍵，顯示為“開始采樣”，根據(jù)采樣頻率設(shè)置采樣時間不同，界面出現(xiàn)信號并且右下角工作狀態(tài)再次顯示“空閑狀態(tài)”，本次采集即完成。若在第(3)步驟V中保存方式選擇為自動保存模式，信號采集完成同時自動保存信號，并在右下角的工作狀態(tài)欄上方顯示紅色的“保存成功”字樣，如圖5.8(a)所示；若選擇保存方式為手動保存模式，待完成信號采集后右下角的工作狀態(tài)欄上方顯示為“等待保存”，如圖5.8(b)所示，需再次按【確認】鍵，如不需保存按【返回】鍵，進入下次信號采集。

圖5.8 信號采集與保存界面：(a) 自動保存界面；(b) 手動保存模式

1. 波形與頻率查看

般情形下，信號采集完成后儀器能夠順利的自動讀取頻峰進行相應(yīng)的計算。若需要進行人工識別可使用測量界面右側(cè)的工具完成相關(guān)操作，如圖5.9中所示；若未進行相關(guān)操作可使用配套數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進行后處理時分析，分析軟件操作詳見《混凝土測厚儀數(shù)據(jù)分析軟件說明書》。

1. 波形與頻譜圖移動。按【菜單】鍵選中“波形移動”，按【←】或【→】實現(xiàn)波形移動；按【F2】轉(zhuǎn)換為“頻譜移動”，按【←】或【→】實現(xiàn)頻譜圖移動。本儀器具備觸摸功能，點擊圖5.9中所示圖標即可完成操作。
2. 波形與頻譜圖縮放。按【菜單】鍵選中“波形縮放”，按【←】或【→】實現(xiàn)波形縮放；按【F2】轉(zhuǎn)換為“頻譜縮放”，按【←】或【→】實現(xiàn)頻譜圖移縮放。本儀器具備觸摸功能，點擊圖5.9中所示圖標即可完成操作。

c. 首波時間與頻率峰值查看。按【菜單】選中“游標1”或“游標2”，按【←】或【→】游標移動；按【F2】可改變游標移動步進，按【←】或【→】實現(xiàn)游標左右用移動查看首波時間和頻率峰值。

圖5.9 波形與頻譜分析工具圖標

 結(jié)果查詢

1. 進入結(jié)果查詢界面

在開機主界面內(nèi)選擇“結(jié)果查詢”選項，按【確認】鍵進入結(jié)果查詢界面，如圖5.10所示。

圖5.10 測試結(jié)果查詢界面

1. 選擇測試結(jié)果文件

按【菜單】鍵首先選中工程文件選項，按【←】和【→】選擇所需要查看的構(gòu)件；繼續(xù)按【菜單】鍵選中上述工程下的構(gòu)件，按【←】和【→】選擇所需要查看的構(gòu)件；繼續(xù)按【菜單】鍵選中上述構(gòu)件文件下的測量結(jié)果，按【←】和【→】選擇所需要查看的測量結(jié)果文件，具備觸摸功能時，直接點擊所需選項即可。

1. 結(jié)果分析與修改

按【確認】鍵進入(2)中所選中的測量結(jié)果文件數(shù)據(jù)分析界面，如圖5.11所示。 此界面下可以進行波形和頻譜圖縮放、移動以及頻峰人工讀取操作(操作方法與5.2節(jié)中波形和頻率查看操作相同)，還可以對波速值進行修改(修改方法與5.2節(jié)中波速設(shè)置操作相同)。分析完成后按【確認】或點擊保存圖標保存修改數(shù)據(jù)。

圖 5.11 數(shù)據(jù)分析與修改界面

儀器設(shè)置
從開機主界面中選中“儀器設(shè)置”選項，按【確定】進入設(shè)置界面，如圖5.12所示。按【菜單】鍵，選擇所需要設(shè)置選項進行設(shè)置。

5.12 儀器設(shè)置界面

1. 亮度調(diào)節(jié)

按【菜單】選中“亮度調(diào)節(jié)”，按【確認】彈出圖5.13(a)所示窗口，按【→】亮度加大，按【←】亮度減小。具備觸摸功能時，點擊即可完成調(diào)節(jié)。(注：各個界面下，按【亮度】鍵均可以彈出調(diào)節(jié)窗口進行修改)

1. 觸摸校準

按【菜單】選中“觸摸校準”，按【確認】彈出校準窗口，按屏幕四個角落處出現(xiàn)小圓點的順序依次用觸摸筆點擊。

1. 日期與時間調(diào)節(jié)

按【菜單】選中所需調(diào)整的日期貨時間，按【←】或【→】彈出如圖5.13(b)所示窗口，輸入數(shù)字即完成設(shè)置。

圖 5.13 儀器設(shè)置彈出窗口：(a ) 亮度調(diào)節(jié)；(b) 時間設(shè)置

聯(lián)機通信
將數(shù)據(jù)線接口端與儀器USB接口連接，端與PC連接，在主界面選擇“聯(lián)機通信”選項，按【確認】進入如圖5.14所示界面。按屏幕提示按下【確認】鍵，即可進入U盤模式，對SD卡內(nèi)數(shù)據(jù)進行相關(guān)操作。

5.14 聯(lián)機通信界面

YX-HCH-02混凝土測厚儀電池充電：
    本儀器使用6800 mAh聚合物鋰電池，可以多次重復(fù)使用。當電源即將使用完畢前，請按要求充電，電池次充滿后能持續(xù)工作15 ~ 18小時。具體充電方法如下：
(1) 關(guān)閉儀器電源開關(guān)；
(2) 將用充電器插孔接入儀器充電插孔，隨后將充電插頭插入220 V電壓電源，此時充電插座紅色和綠色指示燈均亮燈。
(3) 當充電插座上僅紅色指示燈亮燈時，表示電池已經(jīng)充滿，般充電時間長為6 ~ 8小時。

YX-HCH-02混凝土測厚儀的日常保養(yǎng)：
(1) 儀器出廠后無廠家業(yè)人員指導(dǎo)下請勿拆卸儀器和傳感器，儀器出現(xiàn)問題請及時聯(lián)系相關(guān)技術(shù)人員。
(2) 儀器使用過程中請避免重擊、重摔、重壓，保護好觸摸屏。
(3) 儀器使用過程中請避免浸水、雨水等，防止短路損壞儀器。
(4) 儀器不使用時，請放置于干燥、通風(fēng)場所。
(5) 充電過程中請盡量避免使用儀器，并建議電池充滿后使用。
(6) 儀器長期不使用時，建議6個月左右充次電。
6.3 儀器維修
(1) 測量時發(fā)現(xiàn)無信號觸發(fā)，請先檢查信號閾值設(shè)置，如閾值設(shè)置正常請用萬能表測試傳感器線纜導(dǎo)通性，如傳感器線纜正常請聯(lián)系技術(shù)人員解決。
(2) 打開儀器電源開關(guān)，顯示屏不亮，請先檢查電池是否充滿，如非電池問題，請間隔30 s左右重復(fù)按下儀器電源開關(guān)，如儀器始終無法打開請及時聯(lián)系技術(shù)人員解決。
(3) 打開電源開關(guān)后，儀器顯示不正常，關(guān)閉電源重新啟動儀器，重復(fù)多次無效，請及時聯(lián)系技術(shù)人員。

YX-HCH-02混凝土測厚儀相關(guān)附錄：
表1 形狀系數(shù)標準

形狀	板狀	立方體	圓柱	圓環(huán)
系數(shù) β	0.96	0.87	0.92	0.96

表2 采樣頻率設(shè)置推薦

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