JP7475853B2 - 水処理システム、プログラム、情報処理装置および水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、水処理システム、プログラム、情報処理装置および水処理方法に関する。

従来から、水道水のカビ臭対策として活性炭等が使用されており、その膨大な費用が問題となっている。そのため、カビ臭原因物質の発生を抑制する方法として、貯水池内に硫酸銅を散布する方法、あるいは、貯水池に設置された水循環装置により水を循環させて、カビ臭原因物質である微生物の増殖を抑制する方法などが知られている。

しかし、これらの抑制方法は、限定的な効果しか得られないとの問題がある。すなわち、硫酸銅の散布は、現場である貯水池でその要否を判断することはできず、採水して分析機関でカビ臭原因物質の発生を検知してからでなければ抑制対策ができないうえに、貯水池内に広く散布するためその対策に膨大な薬品コストがかかる。また、水の循環も、決まった部分しか循環できず、貯水池全体で循環させるには膨大なコストがかかる。

ここで、特許文献１には、無人航空機を水質管理者が操縦して養殖池の水を採取し、養殖池の水質を検査するシステムが記載されている。

特開２０１８－３３４１８号公報

しかし、特許文献１に記載の技術を用いて、カビ臭原因物質の発生の検知を無人航空機で行うようにしたとしても、やはり、現場から離れた分析機関でカビ臭原因物質の発生を検知してからでなければ、抑制対策ができない。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、より簡易かつ効果的にカビ臭原因物質の発生を抑制することにある。

本発明の一実施形態に係る水処理システムは、
空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、
前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、を備える。

本発明の一実施形態に係るプログラムは、
情報処理装置を、
空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、
前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、として機能させる。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置は、
空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、を備える水処理システムを構成するために、前記取得手段および前記決定手段のうち少なくとも１つを備える。

本発明の一実施形態に係るプログラムは、
通信可能に接続された複数の情報処理装置を含んで構成され、空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、を備える水処理システムにおける、前記複数の情報処理装置のうちの１つの情報処理装置を、
前記取得手段および前記決定手段のうち少なくとも１つとして機能させるプログラム。

本発明の一実施形態に係る水処理方法は、
空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得するステップと、
前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させるステップと、を含む。

本発明の一実施形態によれば、より簡易かつ効果的にカビ臭原因物質の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る水処理システムの構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水処理システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 本発明の一実施形態に係る水処理システムの構成の別の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水処理システムの構成のさらに別の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して例示説明する。各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。

図１は、本発明の一実施形態に係る水処理システム１の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る水処理システム１は、貯水池の水面または水中における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得し、取得した情報に基づき、カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を行うものである。

図１に示す水処理システム１は、測定ドローン１０と、対策ドローン２０と、サーバ３０とを備える。測定ドローン１０は、第１の移動体の一例である。対策ドローン２０は、第２の移動体の一例である。サーバ３０は、測定ドローン１０および対策ドローン２０とネットワーク４０を介して通信可能である。ネットワーク４０は、例えば、無線通信可能なネットワークである。また、ネットワーク４０は、無線通信可能なネットワークと、有線通信可能なネットワークとを含んでよい。

測定ドローン１０および対策ドローン２０は、空中、水面または水中を移動可能な移動体である。より具体的には、測定ドローン１０および対策ドローン２０は、遠隔操作によりまたは自律的に、空中を飛行、水面を移動あるいは水中を潜航可能な移動体である。測定ドローン１０および対策ドローン２０は、例えば、回転翼機型飛行体、潜水型移動体、舟型移動体などである。

測定ドローン１０は、遠隔操作によりまたは自律的に、貯水池の上空、貯水池の貯留水の水面または水中を移動する。カビ臭原因物質は、浮遊性のものだけでなく、底生性あるいは着生性の原因物質、土壌中に生息する原因物質等も存在する。また、水深によって水質が異なることに伴い、同じ原因物質であっても、水深によって原因物質の濃度が異なることがある。そのため、測定用ドローン１０は、貯水池内において、移動可能な位置や深さに制限を設けることなく、水面及び水中の任意の場所を自在に移動する（以下「三次元的な移動」と表現することがある）ことが好ましい。

センサ１１は、測定ドローン１０に備えられ、貯水池の水面または水中における、カビ臭原因物質に関する種々の測定を行う測定装置である。センサ１１として、例えば、蛍光センサを用いることができる。カビ臭原因物質である微生物は、活性時に蛍光物質を発生させることが知られている。蛍光センサによりカビ臭原因物質である微生物が発生させる蛍光物質を検出することで、カビ臭原因物質の発生位置などを特定することができる。また、センサ１１として、例えば、カメラを用いることができる。カメラにより貯水池の貯留水の水面および水中を撮影し、撮影画像を解析することで、カビ臭原因物質の発生位置などを特定することができる。また、センサ１１として、水温計、溶存酸素計などを用いてもよい。センサ１１は、複数の測定装置を含んでよい。

測定ドローン１０は、センサ１１の測定結果およびセンサ１１による測定時の測定ドローン１０の位置情報（例えば、緯度および経度）を、ネットワーク４０を介してサーバ３０に送信する。測定ドローン１０の位置情報は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信することで求めることができる。測定ドローンが水中を移動する場合、位置情報には、緯度および経度に加えて、水深が含まれてよい。

対策ドローン２０は、遠隔操作によりまたは自律的に、貯水池の上空、貯水池の貯留水の水面または水中を移動し、硫酸銅の散布、超音波発生装置による超音波の照射など、カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を実行する。

サーバ３０は、ネットワーク４０を介して測定ドローン１０および対策ドローン２０と通信可能な情報処理装置である。サーバ３０は、測定ドローン１０から送信されてきた、センサ１１の測定結果および測定ドローン１０の位置情報を受信する。サーバ３０は、センサ１１の測定結果および測定ドローン１０の位置情報に基づき、カビ臭原因物質に関する情報を取得する。サーバ３０は、取得したカビ臭原因物質に関する情報に基づき、カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、決定した対策を実行するように、対策ドローン２０に出動指令を送信する。

図１に示すように、サーバ３０は、取得手段２と、決定手段３とを備える。取得手段２および決定手段３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）ならびにメモリを備えるコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ）で実現可能である。取得手段２および決定手段３がコンピュータで実現される場合、取得手段２および決定手段３は、本実施形態に係るプログラムをメモリに格納し、格納されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより実現される。

取得手段２は、測定ドローン１０を用いた測定により、貯水池におけるカビ臭原因物質に関する情報を取得する手段である。取得手段２は、測定ドローン１０から受信した、センサ１１の測定結果および測定ドローン１０の位置情報をメモリに格納する。そして、取得手段２は、センサ１１の測定結果および測定ドローン１０の位置情報を解析して、カビ臭原因物質に関する情報を取得する。例えば、取得手段２は、カビ臭原因物質の発生確率、カビ臭原因物資の濃度、カビ臭原因物質の発生領域などを、カビ臭原因物質に関する情報として取得する。

取得手段２は、例えば、センサ１１の測定結果とカビ臭原因物質の濃度（あるいはカビ臭原因物質の量）との関係式を予め保持している。取得手段２は、その関係式に基づいて、センサ１１の測定結果からカビ臭原因物質の濃度（あるいはカビ臭原因物質の量）を算出し、算出値が所定の濃度（あるいは量）に達すると、カビ臭が発生すると判定する。そして、取得手段２は、カビ臭が発生すると判定すると、測定ドローン１０の位置情報に基づき、カビ臭の発生領域を特定する。

上述したように、測定ドローン１０が貯水池を三次元的に移動する場合には、取得手段２は、センサ１１による三次元的な測定結果（測定ドローン１０による貯水池の三次元的な移動とともに取得されたセンサ１１の測定結果）を取得してもよい。こうすることで、貯水池の貯留水の水面だけでなく、水中に発生したカビ臭原因物質に関するより詳細な測定が可能となり、水中におけるカビ臭原因物質の発生領域、カビ臭原因物質の濃度などのより詳細な情報を取得することができる。

決定手段３は、取得手段２により取得されたカビ臭原因物質に関する情報に基づき、対策ドローン２０によりカビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、決定した対策を対策ドローン２０に実行させる手段である。

決定手段３は、例えば、取得手段２により取得されたカビ臭原因物質の発生領域から、カビ臭原因物質の発生を抑制する対策を実行する位置を決定する。例えば、決定手段３は、カビ臭原因物質の発生領域の中心を、対策を実行する位置として決定してよい。また、決定手段３は、風向き、水流などを考慮して、対策を実行する位置を決定してよい。

決定手段３は、カビ臭原因物質の発生を抑制するための公知のさまざまな対策の中から、貯水池の状況および各対策の利点などを考慮して、最適な対策を決定する。例えば、貯水池の貯留水が水道水以外の用途（例えば、農業用水）で使用される場合には、貯留水内に硫酸銅が残存してしまう可能性を考慮して、硫酸銅を散布する対策よりも、超音波発生装置により超音波を照射する対策、あるいはストレーナーなどによる水の回収による対策が好ましいと判断してもよい。また、カビ臭原因物質が広範囲で発生した場合には、超音波の照射による対策では、超音波発生装置の消費電力の増大を招くおそれがあり、ストレーナーなどによる水の回収による対策では、回収量に限界があるため、広範囲に迅速な対応が可能な、硫酸銅の散布による対策が好ましいと判断してもよい。

決定手段３は、決定したカビ臭原因物質の発生を抑制する対策を実行するように、対策ドローン２０に出動指令を送信する。

このように、取得手段２は、測定ドローン１０に搭載されたセンサ１１の測定結果から、貯水池におけるカビ臭原因物質に関する情報を取得する。そのため、貯水池に管理者などが行くことなく、簡易にカビ臭原因物質に関する情報を取得することができる。

また、決定手段３は、取得手段２により取得されたカビ臭原因物質に関する情報に基づき、カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、決定した対策を対策ドローン２０に実行させる。そのため、貯水池に管理者などが行くことなく、簡易にカビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を実行することができる。また、対策ドローン２０により対策を実行するため、カビ臭原因物質の発生の抑制に効果的な任意の場所で対策を実行することできる。そのため、より効果的にカビ臭原因物質の発生を抑制することができる。

したがって、取得手段２および決定手段３を備える、本実施形態に係る水処理システム１によれば、より簡易かつ効率的にカビ臭原因物質の発生を抑制することができる。

図２は、本実施形態に係る水処理システム１の動作の一例を示すシーケンス図である。図２においては、図１に示すサーバ３０が、取得手段２および決定手段３を備える例を用いて説明する。

測定ドローン１０は、貯水池の上空、貯水池の貯留水の水面または水中を移動しながら、センサ１１により、貯水池の水面または水中におけるカビ臭原因物質に関する種々の測定を行う（ステップＳ１１）。

測定ドローン１０は、センサ１１の測定結果および測定ドローン１０の位置情報を、ネットワーク４０を介してサーバ３０に送信する（ステップＳ１２）。

サーバ３０の取得手段２は、測定ドローン１０から送信されてきた、センサ１１の測定結果と、測定ドローン１０の位置情報とを受信し、メモリに記録する（ステップＳ１３）。そして、取得手段２は、センサ１１の測定結果と、測定ドローン１０の位置情報とに基づいて、カビ臭原因物質に関する情報を取得する（ステップＳ１４）。決定手段３は、取得手段２が取得したカビ臭原因物質に関する情報が、貯水池にカビ臭原因物質が発生しているあるいはカビ臭原因物質の発生確率が高いことを示す場合（ステップＳ１５）、カビ臭原因物質の濃度、発生領域などに応じて、カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定する。そして、決定手段３は、決定した対策を実行するように、対策ドローン２０に出動指令を送信する（ステップＳ１６）。出動指令には、対策を実行する位置に関する位置情報が含まれる。また、出動指令には、対策に関する情報が含まれる。例えば、硫酸銅の散布による対策が実行される場合、出動指令には、硫酸銅の散布量が含まれる。

対策ドローン２０は、サーバ３０から送信されてきた出動指令を受信すると、その出動指令に従い出動し（ステップＳ１７）、対策を実行する（ステップＳ１８）。

このように本実施形態に係る水処理システム１における水処理方法は、測定ドローン１０により、貯水池におけるカビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得するステップ（ステップＳ１４）と、カビ臭原因物質に関する情報に基づき、対策ドローン２０によりカビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、決定した対策を対策ドローン２０に実行させるステップ（ステップＳ１５）と、を含む。

なお、本実施形態においては、カビ臭原因物質に関する情報を取得するための移動体（測定ドローン１０）と、カビ臭原因物質の発生を抑制する対策を行うための移動体（対策ドローン２０）とが別の移動体である例を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。１台の移動体（ドローン）が、カビ臭原因物質に関する情報を取得する機能と、カビ臭原因物質の発生を抑制する対策を行うための機能とを備えていてもよい。１台のドローンが、カビ臭原因物質に関する情報を取得する機能と、カビ臭原因物質の発生を抑制する対策を行う機能とを備えることで、対策が必要と判定された場合に、迅速に対策を実行することができる。

また、本実施形態においては、対策ドローン２０は、出動指令を受けて出動し、対策を実行する例を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、対策ドローン２０は、測定ドローン１０に追従して移動してもよい。対策ドローン２０が測定ドローン１０に追従することで、対策が必要と判定された場合に、迅速に対策を実行することができる。

また、対策ドローン２０が出動指令に応じて出動するか、測定ドローン１０に追従するかを選択可能であってもよい。例えば、カビ臭原因物資の発生しやすい状況（時期、天気など）では、対策ドローン２０が測定ドローン１０に追従することで、対策が必要と判定された場合に、迅速に対策を実行することができる。

また、一般に、水深方向では、貯水池の底部、および、水面から水深５ｍ程度までの領域において、カビ臭原因物質の濃度が高くなりやすいことが知られている。また、平面方向では、カビ臭原因物質の発生は、風および貯水池の地形の影響が大きいことが知られている。したがって、このようにカビ臭原因物質の濃度が高くなりやすい地点、あるいは、風および貯水池を考慮した地点を重点的に測定するのが好ましい。

また、例えば、貯水池内の水深、地形あるいは風に関する情報がない場合には、まず貯水池全体の中で、カビ臭原因物質が発生しそうな地点、あるいは、濃度が高くなりやすい地点を特定するために、大まかな測定を行うようにしてもよい。大まかな測定の後には、その特定された地点・領域に対して、重点的な測定を行うのが好ましい。

そして、例えば、測定ドローン１０により貯水池全体を大まかに測定する場合には、対策ドローン２０は、出動指令に応じて出動できるように待機しておいてよい。また、測定ドローン１０により重点的に測定する場合には、迅速に対策が実行できるように、対策ドローン２０が測定ドローン１０に追従するようにしてよい。

このように本実施形態においては、水処理システム１は、移動体である測定ドローン１０を用いた測定により、貯水池におけるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段２と、当該情報に基づき、対策ドローン２０によりカビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、決定した対策ドローン２０に実行させる決定手段３と、を備える。

カビ臭原因物質に関する情報の取得およびカビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を移動体を用いて行うことで、より簡易にカビ臭原因物質の発生を抑制することができる。また、カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を移動体を用いて行うことで、カビ臭原因物質の発生を抑制するのに適した任意の位置で対策を実行することができるので、より効果的にカビ臭原因物質の発生を抑制することができる。したがって、本発明によれば、より簡易かつ効果的にカビ臭原因物質の発生を抑制することができる。

本発明を諸図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段およびステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。前述したところは本発明の一実施形態にすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えてよいことは言うまでもない。

また、情報処理装置としてのサーバ３０の各構成または各手段が、複数の情報処理装置に分散配置された構成も可能である。当該複数の情報処理装置のうち少なくとも１つが、例えばインターネット等のネットワークに接続されたサーバとして実現される構成も可能である。

例えば、測定ドローン１０、対策ドローン２０、サーバ３０における各手段の配置構成の例として、以下のような配置構成とすることができる。

例えば、図３に示すように、測定ドローン１０がセンサ１１と取得手段２を備え、サーバ３０が対策手段３を備える配置構成とすることができる。この場合、測定ドローン１０は、取得したすべての情報（センサ１１の測定結果、測定ドローン１０の位置情報、及び解析結果であるカビ臭原因物質に関する情報）をサーバ３０に送ってもよいし、サーバ３０に送る情報を、解析結果であるカビ臭原因物質に関する情報のみとするなど、取捨選択できるようにしてもよい。

また、図４に示すように、測定ドローン１０がセンサ１１と取得手段２を備え、対策ドローン２０が決定手段３を備え、サーバ３０を設けない配置構成とすることができる。この場合、測定ドローン１０と対策ドローン２０とが、ネットワーク４０を介して通信を行ってもよく、無線通信等により直接、通信を行ってもよい。なお、測定ドローン１０から対策ドローン２０に送る情報は、図３を参照して説明した構成と同様である。

１ 水処理システム
２ 取得手段
３ 決定手段
１０ 測定ドローン（第１の移動体）
１１ センサ
２０ 対策ドローン（第２の移動体）
３０ サーバ（情報処理装置）
４０ ネットワーク

Claims (7)

1. 空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、
   前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、
   を備え、
   前記移動体は、空中、水面または水中を移動しながら、水面または水中における前記カビ臭原因物質の存在を特定するための前記測定を行い、
   前記取得手段は、前記情報に基づき、当該情報を取得した領域において、カビ臭が発生するか否かの判定を行うように構成されている、
   水処理システム。
2. 前記移動体として、
   前記カビ臭原因物質の存在を特定するためのセンサを搭載し、空中、水面または水中を移動可能な第１の移動体と、
   空中、水面または水中を移動可能な第２の移動体と、
   を備え、
   前記取得手段が、前記情報に基づき、当該情報を取得した領域において、カビ臭が発生すると判定した場合、
   前記決定手段は、前記第２の移動体に対し、前記決定した対策を実行させるために、前記情報を取得した領域に関する位置の情報を送信するように構成されている、
   請求項１に記載の水処理システム。
3. 請求項１または２に記載の水処理システムにおいて、
   前記取得手段は、前記移動体による前記貯水池における三次元的な移動とともに行われる測定により、前記情報を取得する水処理システム。
4. 情報処理装置を、
   空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池における、カビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、
   前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、
   として機能させ、
   前記移動体は、空中、水面または水中を移動しながら、水面または水中における前記カビ臭原因物質の存在を特定するための前記測定を行い、
   前記決定手段は、前記情報に基づき、当該情報を取得した領域において、カビ臭が発生するか否かの判定を行うように構成されている、
   プログラム。
5. 空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池におけるカビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、を備える水処理システムを構成するために、前記取得手段および前記決定手段のうち少なくとも１つを備え、
   前記移動体は、空中、水面または水中を移動しながら、水面または水中における前記カビ臭原因物質の存在を特定するための前記測定を行い、
   前記決定手段は、前記情報に基づき、当該情報を取得した領域において、カビ臭が発生するか否かの判定を行うように構成されている、
   情報処理装置。
6. 通信可能に接続された複数の情報処理装置を含んで構成され、空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池におけるカビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得する取得手段と、前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させる決定手段と、を備える水処理システムにおける、前記複数の情報処理装置のうちの１つの情報処理装置を、
   前記取得手段および前記決定手段のうち少なくとも１つとして機能させ、
   前記移動体は、空中、水面または水中を移動しながら、水面または水中における前記カビ臭原因物質の存在を特定するための前記測定を行い、
   前記決定手段は、前記情報に基づき、当該情報を取得した領域において、カビ臭が発生するか否かの判定を行うように構成されている、
   プログラム。
7. 空中、水面または水中を移動可能な移動体を用いた測定により、貯水池におけるカビ臭発生の原因となるカビ臭原因物質に関する情報を取得するステップと、
   前記情報に基づき、前記カビ臭原因物質の発生を抑制するための対策を決定し、該決定した対策を、空中、水面または水中を移動可能な移動体に実行させるステップと、
   を含み、
   前記移動体は、空中、水面または水中を移動しながら、水面または水中における前記カビ臭原因物質の存在を特定するための前記測定を行い、
   前記情報に基づき、当該情報を取得した領域において、カビ臭が発生するか否かの判定を行う、
   水処理方法。
   

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