自动化立体仓库毕业论文.docx
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自动化立体仓库毕业论文
1绪论
自动化立体仓库也称自动存取系统，它是一种用高层立体货架〔托盘系统〕存储物资，用自动控制堆垛机进展存取作业，用计算机控制管理的仓库。
自动化立体仓库除了具有传统仓库的根本功能外，还具有分拣、理货的功能，以与在不直接进展人工处理的情况下，自动存储和取出物料的功能。
1.1国外研究背景
立体仓库的产生和开展是第二次世界大战之后生产和技术开展的结果。
50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。
此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速开展，并形成了专门的学科。
60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且开展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。
1.2我国自动化立体仓库技术的市场应用现状和企业概况
1.2.1 按行业划分的市场保有量分析
我国自动化立体仓库技术的市场应用经历了漫长的过程。
目前已经几乎覆盖了国民经济的各个方面。
下面对市场应用作简单描述。
表1我国自动化立体仓库的应用情况表
序号
行业
总体应用情况
2010年应用情况
1
烟草
最成熟的应用领域，占全部市场应用约为17%
烟草工业
自1995年开始在卷烟厂开始应用，目前已经完成约100套系统。
2010年有红塔、、、、等多个项目开工建设
烟草商业
开始于2000年前后，目前已经完成约130套系统
2010年有、、、、等多个项目启动
2
医药
最成熟的应用领域，占市场总量13%
医药工业
最早开始于1993年羊城药业，目前市场完成超过100套
华鲁制药、三联制药等多个项目启动
医药商业
最早开始于2003年中国医药集团，目前市场完成超过110套，每年新增超过20套系统。
国药、石药、、、、、等约20个项目启动
3
军队
自1990年开始，目前已经建设各类自动化立体库约65套
2010年约20个项目完成十二五期间将有更大开展
4
机电、汽车
最早应用的行业之一，自1980年开始，目前市场保有量超过100套
北汽福田、SEW传动等多个项目启动
5
铁路、
轨道交通
最早开始于2000年，目前应用大约35-40套
朔黄铁路、轨道交通等多个项目启动
6
煤炭、石油、
化工
最早应用的行业之一。
目前市场保有量约55套
孚日集团、中石化、玖龙纸业等多个项目启动
7
乳品、冷冻
2001年开始，目前市场保有约35套
蒙牛、双汇等多个项目启动
8
零售、果蔬
2003年开始，市场保有量约40套
物美、农工商、常客隆、联华等多个项目
9
机场
最早开始的项目，几乎为进口技术，目前市场保有量约100套
、、、等机场项目启动
10
图书
始于2003年，目前市场保有约22套
中国出版集团、、、等启动
11
服装
始于2006年，目前市场保有10-15套
报喜鸟、宁等多个项目启动
12
教学
开始于2002年，市场保有约120套
交通、公共实训等多个项目启动
数据来源：
中国物流技术协会信息中心2010年调研报告
注：
以上数据根据各主要企业业绩汇总而来，仅统计带有自动化立体库和自动输送系统的项目。
其他未统计行业包括金融、市政、防爆等类型物流系统，总保有量约30-50套，未单独列出。
根据中国物流技术协会信息中心2010年的调研报告，中国目前已经建成的自动化物流系统中，烟草占17%，医药占13%，汽车占10%，机械制造占8%，连锁零售占8%，食品饮料行业站8%，机场占5%，军队占5%，出版印刷占4%，其他占22%。
在机场自动化物流系统中，分为仓储系统和行系统。
其中行系统主要为国外进口。
1.2.22010年我国市场情况分析
根据中国物流技术协会信息中心2010年的调研报告，我国2010年自动化立体仓库系统与相关产品的总市场约为150亿，分布如下：
表2自动化立体仓库与相关产品市场情况表
分类
市场总额〔亿元〕
比重
备注
自动化立体库
44.7
29.96%
含货架与托盘输送机系统
AGV、穿梭车等
13.74
9.21%
含机场设备
自动分拣系统
20.42
13.69%
各种类型的分拣系统
计算机系统
22.6
15.15%
含硬件与软件〔WMS系统〕
自动输送机
47.74
32.00%
主要是箱式输送系统，含机场行系统
合计
149.2
100.00%
数据来源：
中国物流技术协会信息中心2010年调研报告
注：
上表在引用时去掉了非自动化仓储系统局部的货架与周边设备；一般情形下，立体库货架占总投资的30-40%，个别达到50%。
1.3研究意义
立体仓库的特点在于以高层立体货架为标志，以成套先进搬运设备为根底，以先进的计算机控制技术为主要手段，高效率地利用仓储空间，节约时间和人力进展各种作业，具有巨社会效益和经济效益，因此被普遍应用于机器制造业、电器制造业、航空港、轻工和化工企业、商储业、军需部门等各行各业。
其中自动化的立体仓库更是具有广阔市场前景。
它集机械、电子、控制、计算机技术于一体，具有科技含量高，货物存取效率高和自动化程度高等优点，在物流监控技术、计算机应用技术、通信技术、货位优化管理等技术领域都有很好的应用。
从制造工厂、商场、机场，到港口、军需部地下室冷库到都少不了立体仓库的身影，特别是随着人们生活水平的提高，我国的机动车数量日益猛增，传统的停车场已经不能满足人们的需求，于是人们将立体仓库这一理念和技术应用于停车库，很多城市都相继出现了立体停车库，使停车难的问题逐渐得以缓解，所以为了更好的合理利用资源、保证产需均衡、提高物流效率，我们对于自动化立体仓库的研究迫在眉睫。
2自动化立体仓库的组成与分类
2.1自动化立体仓库的根本组成局部
〔1〕高层货架:
用于存储货物的钢结构。
目前主要有焊接式货架和组合式货架两种根本形式。
〔2〕托盘（货箱）:
用于承载货物的器具,亦称工位器具。
〔3〕巷道堆垛机:
用于自动存取货物的设备。
按结构形式分为单立柱和双立柱两种根本形式;按服务方式分为直道、弯道和转移车三种根本形式。
〔4〕输送机系统:
自动化立体仓库的主要外围设备,负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。
输送机种类非常多,常见的有轨道输送机,链条输送机,升降台,分配车,提升机,皮带机等。
〔5〕AGV系统:
即自动导向小车。
根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。
〔6〕自动控制系统:
即驱动自动化立体仓库系统各种设备的自动控制系统。
目前以采用现场总线方式的控制模式为主。
〔7〕仓储管理系统:
亦称中央计算机管理系统，是自动化立体库系统的核心，它主要由入库操作、出库操作、查询操作、系统管理、系统帮助等模块构成。
目前典型的自动化立体仓库系统均采用大型的数据库系统（如ORACLE,SYBASE等）构筑典型的客户机/服务器体系,可以与其他系统（如ERP系统等）联网或集成。
仓储管理系统（WarehouseManagementSystem，略作WMS）是一个实时的计算机软件系统，它能够按照运作的业务规那么和运算法那么（algorithms）对信息、资源、行为、存货和分销等运作进展更完美地管理，使其最大化满足地有效产出和准确性要求。
这里所称的“仓储〞，包括生产和供给领域中各种类型的储存仓库和配送中心。
WMS按照常规和用户自行确定的优先原那么，优化仓库的空间利用和全部仓储作业。
系统还将方便器材的出入库管理，为生产效率的提高提供强有力的保证，使器材仓库的管理更加正规化，减少库存资金占用，提高器材利用率，降低库存损耗，对产品的出库、入库、盘点、移位、客户信息等进展管理。
SQLServer2000〔SQL是StructuredQuerylanguage的缩写，意思为结构化查询语言〕的主要功能就是同各种数据库建立联系，进展沟通。
按照ANSI（美国国家标准协言〕SQL语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据、从数据库中提取数据等。
数据库中Select、Insert、Update、Delete、Create，以与Drop在的标准的SQL命令可以被用来完成几乎所有的数据库操作。
〔8〕自动化立体仓库的网络结构：
自动化立体仓库中的网络一般分为两局部：
一局部是有关管理机、各终端机、控制计算机以与与企业中其他计算机之同的联网。
这局部网络目前都使用局域网方式进展联网，采用TCP／IP协议，技术已很成熟；另一局部是计算机与底层PLC之间的通信。
各PLC所采用的通信协议根本上都是生产厂家独自专有的，并没有广泛使用的标准协议供使用用户采用。
在现场PC－PLC之间通信线路的设计中，对于PC－PLC之间距离较短的系统，常直接采用简单易用的RS－232来进展点到点的连接，而对于PC－PLC之间有着较长距离的通信，一般均采用RS-485链路协议进展总线多站形式的连接。
2.2自动化立体仓库的分类
自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统，作为一种特定的仓库形式，按照不同的分类方式划分，有以下几种分类方式：
2.2.1按照建筑物形式分类
按建筑形式可分为整体式和别离式两种。
第一、整体式：
是指货架除了存储货物以外，还作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一局部，即库房货架一体化结构，一般整体式高度在12米以上。
这种仓库结构重量轻，整体性好，抗震好。
第二、别离式：
别离式中存货物的货架在建筑物部独立存在。
别离式高度在12米以下，但也有15米至20米的。
适用于利用原有建筑物作库房，或在厂房和仓库单建一个高货架的场所。
2.2.2按照货物存取形式分类
按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。
第一、单元货架式：
单元货架式是常见的仓库形式。
货物先放在托盘或集装箱，再装入单元货架的货位上。
第二、移动货架式：
移动货架式由电动货架组成，货架可以在轨道上行走，由控制装置控制货架合拢和别离。
作业时货架分开，在巷道中可进展作业；不作业时可将货架合拢，只留一条作业巷道，从而提高空间的利用率。
第三、拣选货架式：
拣选货架式中分拣机构是其核心局部，分为巷道分拣和巷道外分拣两种方式。
“人到货前拣选〞是拣选人员乘拣选式堆垛机到货格前，从货格中拣选所需数量的货物出库。
“货到人处拣选〞是将存有所需货物的托盘或货箱由堆垛机至拣选区，拣选人员按提货单的要求拣出所需货物，再将剩余的货物送回原地。
2.2.3按照货架构造形式分类
可分为单元货格式、贯穿式、水平旋转式和垂直旋转式。
第一、单元货格式仓库：
类似单元货架式，巷道占去了三分之一左右的面积。
第二、贯穿式：
为了提高仓库利用率，可以取消位于各排货架之间的巷道，将个体货架合并在一起，使每一层、同一列的货物互相贯穿，形成能一次存放多货物单元的通道，而在另一端由出库起重机取货，成为贯穿式仓库。
根据货物单元在通道的移动方式，贯穿式仓库又可分为重力式货架仓库和穿梭小车式货架仓库。
重力式货架仓库每个存货通道只能存放同一种货物，所以它适用于货物品种不太多而数量又相对较大的仓库。
第三、水平旋转式仓库的货架：
这类仓库本身可以在水平面沿环形路线来回运行。
每组货架由假设干独立的货柜组成，用一台链式传送机将这些货柜串连起来。
每个货柜下方有支撑滚轮，上部有导向滚轮。
传送机运转时，货柜便相应运动。
需要提取某种货物时，只需在操作台上给予出库指令。
当装有所需货物的货柜转到出货口时，货架停止运转。
这种货架对于小件物品的拣选作业十分适宜。
它简便实用，充分利用空间，适用于作业频率要求不太高的场合。
第四、垂直旋转货架式仓库：
与水平旋转货架式仓库相似，只是把水平面的旋转改为垂直面的旋转。
这种货架特别适用于存放长卷状货物，如地毯、地板革、胶片卷、电缆卷等。
3自动化立体仓库的优越性
由于自动化立体仓库的特殊结构，使其在与传统的仓库相比中具有以下优点：
3.1提高空间利用率
早期立体仓库的构想,其根本出发点就是提高空间利用率,充分节约有限且宝贵的土地。
在西方有些兴旺国家,提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义,节约土地,已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。
有些甚至把空间的利用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。
自动化立体仓库的空间利用率与其规划严密相连。
一般来说,自动化立体仓库其空间利用率为普通平库的2-5倍。
3.2便于形成先进的物流系统,提高企业生产管理水平
传统仓库只是货物储存的场所,保存货物是其唯一的功能,是一种“静态储存〞。
自动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备,不仅能使货物在仓库按需要自动存取,而且可以与仓库以外的生产环节进展有机的连接,并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。
企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节,短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进展生产,从而形成一个自动化的物流系统,这是一种“动态储存〞,也是当今自动化仓库开展的一个明显的技术趋势。
它有利于企业形成先进的物流系统，从而提高企业的整体管理水平。
3.3可以解决备品备件等零碎物料的复杂的特性
备品备件物资供给部门管理着整个企业零零散散众多各类零部件、备品备件物资。
物品的体积大小不规那么,重量不一甚至温度、湿度仓储环境要求不同造成了物资总体物理特性复杂多样的现状。
解决这些不同物理特性物资合理存放与管理是自动化立体仓库在备品备件物资管理工程应用的难点。
高架库系统是解决这一问题的最有效的手段之一。
这是因为：
以自动化立体库为中心的工厂物流系统，解决了生产各环节的流通问题和供求矛盾，使原材料的供给和零部件的生产数量和生产所需的数量可以达到一个最正确值；计算机网络系统的建立使原材料和零部件外购件的采购更与时和满足实际需求；计算机管理系统的建立加强了宏观调控功能，使生产中各环节生产量更能满足实际需求；建立成品库和半成品库，以解决市场供需的暂时的不一致，充分发挥企业的生产潜力。
在采用自动化仓库后，库存物资占用金额比过去明显降低，节约了资金。
3.4可以提高仓储自动化水平
自动化立体仓库作为现代化的物流设施，对提高仓储自动化水平起着举足轻重的作用，主要表达在四方面：
第一、自动化立体仓库不仅含有对底层自动化设备的控制和管理，而且针对某一具体的自动化仓库的根本数据进展管理的系统。
降低了工人的劳动强度，提高了物流工作的效率。
第二、自动化立体仓库管理与控制系统是比拟独立的一个子系统，可以实现对立体库所有出入库作业进展最正确分配与登录控制，并对数据进展统计分析，以便对物流实现宏观调控，最大限度地降底库存量与资金的占用，加速资金周转。
第三、自动化立体仓库对一具体仓库中的材料、货位等根本信息进展管理，优化了仓库存储的效率，管理材料的在库情况并控制仓库中的自动化设备，实现仓库中材料的自动出入库操作和存储操作。
第四、自动化立体仓库可以有效的利用空间。
别离式仓库其高度受结构厂房的限制，一般不能过高。
而自动化立体仓库实现了库架合一，能够承受较大的风载，其高度较高，能够有效合理地利用空间。
4案例：
蒙牛自动化立体仓库
蒙牛乳业乳制品自动化立体仓库，是蒙牛乳业公司委托刚玉物流工程设计制造的第三座自动化立体仓库。
该库后端与公司乳制品生产线相衔接，与出库区相联接，库主要存放成品纯鲜奶和成品瓶酸奶。
库区面积8323平方米，货架最大高度21米，托盘尺寸1200×1000毫米，库货位总数19632个。
其中，常温区货位数14964个；低温区货位46687年。
入库能力150盘/小时，出库能力300盘/小时，出入库采用联机自动。
4.1蒙牛自动化立体仓库的设置
4.1.1工艺流程与库区布置
根据用户存储温度的不同要求，该库划分为常温和低温两个区域。
常温区保存鲜奶成品，低温区配置制冷设备，恒温4℃，存储瓶酸奶。
按照生产——存储——配送的工艺与奶制品的工艺要求，经方案模拟仿真优化，最终确定库区划分为入库区、储存区、托盘〔外调〕回流区、出库区、维修区和计算机管理控制室6个区域。
入库区由66台链式输送机、3台双工位高速梭车组成。
负责将生产线码垛区完成的整盘货物转入各入库口。
双工位穿梭车那么负责生产线端输送机输出的货物向各巷道入库口的分配、转动与空托盘回送。
储存区包括高层货架和17台巷道堆垛机。
高层货架采用双托盘货位，完成货物的存储功能。
巷道堆垛机那么按照指令完成从入库输送机到目标的取货、搬运、存货与从目标货位到出货输送机的取货、搬运、出货任务。
托盘〔外调〕回流区分别设在常温储存区和低温储存区部，由12台出库口输送机、14台入库口输送机、巷道堆垛机和货架组成。
分别完成空托盘回收、存储、回送、外调货物入库、剩余产品，退库产品入库、回送等工作。
出库区设置在出库口外端，分为货物暂存区和装车区，由34台出库输送机、叉车和运输车辆组成。
叉车司机通过电子看板、RF终端扫描来完成装车作业，发送反应信息。
维修区设在穿梭车轨道外一侧，在某台空梭车更换配件或处理故障时，其他穿梭车仍旧可以正常工作。
计算机控制室设在二楼，用于出入库登记、出入库高度、管理和联机控制。
4.1.2计算机管理与控制系统
依据蒙牛乳业自动化立体库招标的具体需求，考虑企业长远目标与业务开展需求，针对立体库的业务实际和管理模式，为本项目定制开了一套适合用户需求的仓储物流管理系统。
主要包括仓储物流信息管理系统和仓储物流控制与监控系统两局部。
仓储物流信息管理系统实现对上层战略信息流、中层管理信息流的管理；自动化立体仓库控制与监控系统实现对下层信息流与物流作业的管理。
第一仓储物流信息管理系统
〔1〕入库管理。
实现入库信息采集、入库信息维护、脱机入库、条形码管理、入库交接班管理、入库作业管理、入库单查询等。
〔2〕出库管理。
实现出库单据管理、出库货位分配、脱机出库、发货确认、出库交接班管理、出库作业管理。
〔3〕库存管理。
对货物、库区、货位等进展管理，实现仓库调拨、仓库盘点、存货调价、库存变动、托盘管理、在库物品管理、库存物流断档分析、积压分析、质保期预警、库存报表、可出库报表等功能。
〔4〕系统管理。
实现对系统根底资料的管理，主要包括系统初始设置，系统安全管理，根底资料管理，物料管理模块，业务资料等模块。
〔5〕配送管理。
实现车辆管理、派车、装车、运费结算等功能。
〔6〕质量控制。
实现出入库物品、库存物品的质量控制管理。
包括抽检管理、复检管理、质量查询、质量控制等。
〔7〕批次管理。
实现入库批次数字化、库存批次查询、出库发货批次追踪。
〔8〕配送装车辅助。
通过电子看板、RF终端提示来指导叉车进展物流作业。
〔9〕RF信息管理系统。
通过RF实现入库信息采集、出库发货数据采集、盘点数据采集等。
第二仓储物流控制监控系统
自动化立体仓库控制与监控系统是实现仓储作业自动化、智能化的核心系统，它负责管理仓储物流信息系统的作业队列，并把作业队列解析为自动化仓储设备的指令队列，根据设备的运行状况指挥协调设备的运行。
同时，本系统以动态仿真人机交互界面监控自动化仓储设备的运行状况。
4.2运用SWOT分析法对蒙牛自动化立体仓库进展分析
4.2.1S-优势
〔1〕采用自动化的立体仓库，充分利用空间。
自动化立体仓库是现代化仓储的一个重要组成局部，采用多层存放货物的高架仓库系统，高度可以达到30米以上，根据需要可以设置不同的高架类型：
高层（大于12米）、中层（5-12米）、低层（5米以下）。
这与平库相比可以节约将近70%的占地面积。
〔2〕实现机械化、自动化，从而提高仓库的管理水平。
传统的仓库只是货物的储存场所，保存货物是其唯一的功能，属于静态储存。
立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库按需要自动存取，而且还可以与仓库以外的生产环节进展有机地连接，并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业物流中的重要环节。
企业外购件和自制件进入立体仓库短时储存是整个生产的一个环节，是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进展生产，从而形成自动化的物流系统环节，属于动态储存，是当今立体仓库开展的明显技术趋势。
自动化立体仓库系统由货架、堆垛机、出入库输送机、自动控制系统与管理信息系统等构成，能按照指令自动完成货物的存取作业，并对仓库的货物进展自动化管理，使物料搬运仓储更加合理。
由于采用货架储存，并结合计算机管理，可以容易地实现先入先出、发储新的出入库原那么防止货物自然老化、变质、生锈等现象的出现。
〔3〕降低对人工需求的依赖，特别是降低特殊仓储环境中的人力资源本钱。
由于采用了自动化技术后，自动化仓储能适应黑暗、有毒、低温等特殊场合的需要。
〔4〕加快货物存取，减轻劳动强度，提高生产效率。
建立以立体仓库为中心的物流系统，其优越性还表现在立体仓库具有快速的入出库能力，妥善地将货物存入立体仓库，与时自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。
同时，立体仓库系统减轻了工人综合劳动强度。
〔5〕减少库存资金积压。
通过对一些大型企业的调查，我们了解到由于历史原因造成管理手段落后，物资管理零散，使生产管理和生产环节的严密联系难以到位。
为了达到预期的生产能力和满足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件，这样，库存积压就成为较大的问题。
如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已经成为大型企业面对的大问题。
立体仓库系统是解决这一问题的最有效手段之一。
〔6〕现代化企业的标志。
现代化企业采用的是集约化大规模生产模式，这就要求生产过程中各环节严密相连，成为一个有机整体，要求生产管理科学实用，做到决策科学化。
建立立体仓库系统是其有力的措施之一。
由于采用计算机管理和网络技术使企业领导宏观快速地掌握各种物资信息，且使工程技术人员、生产管理人员和生产技术人员与时了解库存信息，以便合理安排生产工艺，提高生产效率。
国际互联网和企业部网络更为企业取得与外界在线连接，突破信息瓶颈，开阔视野与外引联提供了广阔的空间和坚实强大的技术支持。
4.2.2W-劣势
〔1〕仓库结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。
蒙牛企业的立体化自动仓库有要巷道堆垛超重机主要由多发结构、超升机构、货叉取货机构、载货台、断绳案例保护装置、限速装置、过载与松绳保护装置以与电器控制装置等组成。
这些基建和设备需要企业投入大量的资金。
〔2〕货架安装要求精度高，施工比拟困难，施工周期长。
在自动化仓库工艺流程与库区布置、设备选型与配置、自动化分拣系统、滑轮分拣设备，都需要达到标准化。
所以导致了需要花费大量时间再前期的建设上面。
〔3〕计算机控制系统是仓库的“神经中枢〞。
一旦出现故障，将会使整个仓库处于瘫痪状态，收发作业就要中断。
自动化仓库之所以为自动化就是因为仓库部的大局部控制系统是用电子化操作，例如1单机自动：
单机自动控制是操作人员在出入库端通过堆垛机电控柜上的操作板，输入入〔出〕库指令，堆垛机将自动完成入〔出〕库作业，并返回入〔出〕库端待令；2在线全自动控制：
操作人员在计算机中心控制室，通过操作终端输入入〔出〕库任务或入〔出〕库指令，计算机与堆垛机通过远红外通讯连接将入〔出〕库指令下达到堆垛机，再由堆垛机自动完成入〔出〕库作业。
〔4〕由于高层货架是利用标准货格进展单元储存的，所以对储存货物的种类有一定的局限性。
在定位存放的原那么下，每一储存货品都有固定储位，货品之间不能互用储位。
因此规划每一项货品的储位容量不能小于其可能
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