王 芳

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局 專利局 通信發(fā)明審查部，北京 100088）

立體電視又被稱為三維電視、3D電視，其利用人的雙眼從不同角度觀看同一場(chǎng)景，左右眼看到的圖像存在一些差異（即視差），從而在大腦中形成立體的視覺，使觀眾能夠在欣賞節(jié)目時(shí)產(chǎn)生身臨其境的感覺。立體電視是繼高清電視之后又一個(gè)新的發(fā)展方向，近年來獲得了高速發(fā)展。立體電視系統(tǒng)一般包括立體圖像采集、編碼、傳輸和顯示[1]，其中傳輸是連接立體視頻采集和顯示的重要環(huán)節(jié)，如何在有限的帶寬內(nèi)傳輸高質(zhì)量的立體視頻是立體電視傳輸技術(shù)的關(guān)鍵。

1 立體電視傳輸技術(shù)介紹

立體電視傳輸方式主要分為雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸、主動(dòng)式立體信號(hào)傳輸、被動(dòng)式立體信號(hào)傳輸和“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸[2]。其中，雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸方式要對(duì)左右雙路視頻分別進(jìn)行獨(dú)立編碼傳輸，在接收端輸出雙路視頻信號(hào)到擁有雙解碼器的電視顯示器上，再通過佩戴專業(yè)的立體眼鏡收看。主動(dòng)式立體信號(hào)傳輸方式主要針對(duì)用快門式眼鏡的立體電視收看方式，立體信號(hào)作為左右眼視圖的交替幀進(jìn)行編碼和傳輸。被動(dòng)式立體信號(hào)傳輸方式主要針對(duì)采用偏振光眼鏡的立體電視收看方式，在屏上奇數(shù)行顯示L信號(hào)，偶數(shù)行顯示R信號(hào)，L和R信號(hào)并行傳輸。“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”[3]傳輸方式在對(duì)傳統(tǒng)的二維視頻進(jìn)行傳輸?shù)耐瑫r(shí)配以相應(yīng)的深度、差異或DOT信息。

目前，在中國(guó)的專利申請(qǐng)中，上述4種立體電視傳輸方式都有所涉及，且專利申請(qǐng)量在逐年增加，專利申請(qǐng)的側(cè)重點(diǎn)也是多種多樣的。

2 立體電視傳輸技術(shù)的專利分析

2.1 樣本構(gòu)成

本文的專利數(shù)據(jù)庫采用中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫CPRS?ABS，該數(shù)據(jù)庫收錄了1985年至今中國(guó)所有的專利文摘信息，數(shù)據(jù)覆蓋全面、數(shù)據(jù)項(xiàng)豐富。主要采用關(guān)鍵詞對(duì)立體電視傳輸技術(shù)進(jìn)行檢索，選用了3D、三維、立體、電視、TV、視頻、圖像、傳輸、傳送、發(fā)送、調(diào)制等關(guān)鍵詞。將檢索時(shí)間限定為2001年至2010年，之所以將起始時(shí)間設(shè)定為2001年是因?yàn)橥ㄟ^檢索發(fā)現(xiàn)2001年之前有關(guān)立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)量非常少，幾乎可以忽略不計(jì)，這也說明了立體電視傳輸技術(shù)的發(fā)展相對(duì)較晚，是從本世紀(jì)初才開始有所進(jìn)展。需要說明的是，由于2010年的很多專利申請(qǐng)未滿18個(gè)月尚未公開，因此本文中提到的2010年的申請(qǐng)量應(yīng)該小于實(shí)際申請(qǐng)量。

2.2 立體電視傳輸技術(shù)專利申請(qǐng)情況的總體分析

采用上述關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，在CPRSABS中共獲得已公開的專利申請(qǐng)346件，其中以立體電視傳輸技術(shù)為發(fā)明主題的專利申請(qǐng)共90件，本文主要針對(duì)上述90件專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

在這90件專利申請(qǐng)中，發(fā)明專利申請(qǐng)80件，實(shí)用新型專利申請(qǐng)10件。圖1示出了上述專利申請(qǐng)類型分布示意圖。從圖1中可以看出，在立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)中，絕大部分為技術(shù)水平以及創(chuàng)新水平更高的發(fā)明專利申請(qǐng)。

在上述80件發(fā)明專利申請(qǐng)中，中國(guó)大陸申請(qǐng)人41件，其他國(guó)家和地區(qū)申請(qǐng)人39件，而上述10件實(shí)用新型專利申請(qǐng)均是由中國(guó)大陸申請(qǐng)人提出的。圖2示出了上述80件發(fā)明專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人分布示意圖，從圖2中可以看出，就發(fā)明專利申請(qǐng)方面，截至2010年中國(guó)大陸申請(qǐng)人和其他國(guó)家和地區(qū)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量是旗鼓相當(dāng)?shù)模蛯?shí)用新型申請(qǐng)方面，只有中國(guó)大陸申請(qǐng)人申請(qǐng)，這也說明其他國(guó)家和地區(qū)申請(qǐng)人在中國(guó)并不熱衷于該技術(shù)的實(shí)用新型專利申請(qǐng)。

圖3顯示了2001年以來以立體電視傳輸技術(shù)為主題的各年專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)，以及期間中國(guó)大陸與其他國(guó)家和地區(qū)各自申請(qǐng)量的變化情況。從圖3中可以看出，立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)量總體呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，但是專利申請(qǐng)量并不大，這主要與立體電視傳輸技術(shù)還處于起步階段有關(guān)。雖然立體電視的概念在上個(gè)世紀(jì)初就提出來了，但是在前期，研究的熱點(diǎn)主要是立體顯示技術(shù)，而從本世紀(jì)初開始，隨著立體電視系統(tǒng)研發(fā)的進(jìn)展，如何傳輸立體視頻以滿足觀眾對(duì)于高質(zhì)量的立體觀看效果的要求，逐漸成為一個(gè)新的研究課題。

從圖3中也可以看出，2004年出現(xiàn)了一個(gè)申請(qǐng)量的小高峰，尤其是其他國(guó)家和地區(qū)申請(qǐng)人的申請(qǐng)，而在這一年，以LCD為主的平板顯示屏電視機(jī)的銷售突破千萬臺(tái)大關(guān)，平板顯示屏電視機(jī)技術(shù)逐漸走向成熟[4]。此時(shí)，各大企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)將目光紛紛轉(zhuǎn)向作為未來電視發(fā)展方向之一的立體電視技術(shù)，立體電視技術(shù)再次吸引了人們的眼球。為了顯示高質(zhì)量的立體視頻而不對(duì)現(xiàn)有的寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行較大的升級(jí)改造，立體電視傳輸技術(shù)開始成為新的研究熱點(diǎn)，而相應(yīng)的專利申請(qǐng)也開始顯著增多。

此外，雖然總體的申請(qǐng)量并不大，但是從2007年開始，立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)量迅速增加，甚至是成倍的增長(zhǎng)，這主要是由于2007年已經(jīng)有國(guó)外電視臺(tái)，例如日本的BS廣播，開始播放立體電視節(jié)目，立體電視的概念逐漸為消費(fèi)者所熟悉和接受，市場(chǎng)的需求推動(dòng)了立體電視傳輸技術(shù)的迅猛發(fā)展。

從圖3中還可以看出，在2007年之前，其他國(guó)家和地區(qū)的申請(qǐng)量基本上大于中國(guó)大陸的申請(qǐng)量，這說明了其他國(guó)家和地區(qū)先于中國(guó)大陸開展對(duì)立體電視傳輸技術(shù)的研究。從2007年開始到2009年，中國(guó)大陸的專利申請(qǐng)量開始超過了其他國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量，從中可以看出，中國(guó)的立體電視傳輸技術(shù)雖然起步相對(duì)較晚，但是也已步入快速成長(zhǎng)期。2008年立體電視機(jī)開始商用，中國(guó)市場(chǎng)成為了重要的一份子，隨著立體電視產(chǎn)品走進(jìn)中國(guó)家庭，觀眾對(duì)立體電視觀看效果的要求越來越高，從而對(duì)立體電視傳輸技術(shù)的要求也越來越高，立體電視傳輸技術(shù)不僅僅吸引了其他國(guó)家和地區(qū)研究者的興趣，也極大地激發(fā)了國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的研究熱情。

雖然2010年的數(shù)據(jù)小于實(shí)際申請(qǐng)量，但是從圖3中還是可以看出一個(gè)趨勢(shì)，那就是其他國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量在2010年又有可能超過中國(guó)大陸申請(qǐng)人。2009年年底的3D電影《阿凡達(dá)》的全球熱映和2010年南非世界杯的立體轉(zhuǎn)播，不僅使得3D電影受到熱捧，也使得立體電視受到了前所未有的關(guān)注，立體電視正在強(qiáng)勁崛起，國(guó)內(nèi)外各大企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都在爭(zhēng)先恐后地投入到立體電視傳輸技術(shù)的研發(fā)當(dāng)中，而相應(yīng)的專利申請(qǐng)之爭(zhēng)也會(huì)愈演愈烈。

圖4為了上述80件發(fā)明專利申請(qǐng)中各國(guó)申請(qǐng)人的比例。從圖4可以看出，發(fā)明專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人分別屬于中國(guó)大陸、日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、美國(guó)、荷蘭、墨西哥。目前中國(guó)大陸申請(qǐng)人在立體電視傳輸技術(shù)方面的專利申請(qǐng)量占據(jù)了領(lǐng)先地位。其次分別是日本和韓國(guó)，而其他的國(guó)家和地區(qū)的在華專利申請(qǐng)量相對(duì)較少。眾所周知，日本和韓國(guó)在立體電視領(lǐng)域始終走在世界前列，尤其是日本，近年來一直致力于立體電視領(lǐng)域的研發(fā)，并將2010年定為“立體電視元年”[5]，其對(duì)于立體電視技術(shù)的專利申請(qǐng)總是搶得頭籌。目前，立體電視傳輸技術(shù)正處于上升發(fā)展期，可以預(yù)見到不久的將來，日本、韓國(guó)等立體電視研發(fā)強(qiáng)國(guó)在我國(guó)乃在世界范圍內(nèi)的相關(guān)專利申請(qǐng)量還會(huì)大大增加。同時(shí)可以看到，其他國(guó)家和地區(qū)有關(guān)立體電視傳輸技術(shù)的在華專利申請(qǐng)也陸續(xù)開始。

2.3 4種立體電視傳輸方式的專利申請(qǐng)情況

在上述以立體電視傳輸技術(shù)為發(fā)明主題的90件專利申請(qǐng)中，通過大致的檢索統(tǒng)計(jì)，其中涉及雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸?shù)臑?9件（占32%）、涉及主動(dòng)式立體信號(hào)傳輸?shù)臑?9件（占21%）、涉及被動(dòng)式立體信號(hào)傳輸?shù)臑?6件（占29%）、涉及“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸?shù)臑?6件（占18%）。

圖5示出了上述4種傳輸方式的申請(qǐng)情況示意圖，可以看出，在目前的在華專利申請(qǐng)中，傳統(tǒng)的雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸方式比重相對(duì)較大，在閱讀專利文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，尤其是在前期該種傳輸方式的申請(qǐng)所占比重較大，然而由于該種傳輸方式所需的比特率是普通二維電視信號(hào)的兩倍，對(duì)傳統(tǒng)的電視設(shè)備是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，近年來相對(duì)其他3種傳輸方式不再成為研究的熱點(diǎn)。被動(dòng)式立體信號(hào)傳輸方式以其實(shí)現(xiàn)方便簡(jiǎn)單、無需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行太多的升級(jí)、節(jié)省帶寬等優(yōu)點(diǎn)被現(xiàn)已面市的大部分立體電視系統(tǒng)所采用，也是各大企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)，因此其相應(yīng)的專利申請(qǐng)數(shù)量也較多。主動(dòng)式立體信號(hào)傳輸方式，其傳輸比特率相比被動(dòng)式方式要高，但是其顯示效果相對(duì)要好，因此也成為研究的重點(diǎn)和專利申請(qǐng)的熱點(diǎn)?！岸S信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸方式不僅能使僅有二維視頻解碼器的觀眾可以正常地觀看二維視頻，實(shí)現(xiàn)了二維視頻的后向兼容，而且只需要附加不多的信息量就可以傳輸立體元數(shù)據(jù)，對(duì)傳輸比特率要求不高，因此近年來該種傳輸方式成為后起之秀，相應(yīng)的專利申請(qǐng)也處于上升趨勢(shì)。

3 立體電視傳輸技術(shù)主要專利申請(qǐng)人的專利特點(diǎn)

上文已經(jīng)介紹了立體電視傳輸技術(shù)以及該技術(shù)在中國(guó)的專利申請(qǐng)情況，下面就主要申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹和分析。

在上述90件發(fā)明主題為立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)中，申請(qǐng)量在5件以上的國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)人共3家，分別是日本的索尼公司、中國(guó)的華為技術(shù)有限公司以及韓國(guó)的三星電子株式會(huì)社，如表1所示。下面將通過分析上述3家公司近年來的相關(guān)專利申請(qǐng)情況，探尋該3家公司的專利申請(qǐng)?zhí)攸c(diǎn)。

表1 立體電視傳輸技術(shù)申請(qǐng)人申請(qǐng)量排序

3.1 索尼公司

如前所述，日本的立體電視技術(shù)研究始終處于世界領(lǐng)先水平，作為日本立體電視技術(shù)領(lǐng)跑者的索尼公司將立體電視作為未來經(jīng)營(yíng)的重點(diǎn)，正在打造“完善的立體電視產(chǎn)業(yè)鏈布局”。

索尼公司在中國(guó)申請(qǐng)的以立體電視傳輸技術(shù)為主題的專利申請(qǐng)共10件，其中2004年1件、2009年2件、2010年8件。從上述數(shù)據(jù)可以看出，索尼公司的在華專利申請(qǐng)呈現(xiàn)非?？焖俚纳仙厔?shì)，由此也可以看出索尼公司在立體電視傳輸技術(shù)方面的發(fā)展速度之快。

此外，索尼公司的申請(qǐng)內(nèi)容涉及到對(duì)上文提到的立體電視各種傳輸方式的改進(jìn)，呈現(xiàn)出遍地開花的局面，既有解決如何在有限的帶寬內(nèi)傳輸高質(zhì)量的立體視頻這一技術(shù)難題的申請(qǐng)，又有解決如何提高觀眾的舒適度、提高真實(shí)而立體的觀看效果以及如何簡(jiǎn)化發(fā)明等細(xì)節(jié)問題的申請(qǐng)。下面給出3件索尼公司專利申請(qǐng)的實(shí)例，以展示其要解決技術(shù)問題的多樣性。

CN101873507A涉及雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，將關(guān)于屏幕尺寸的信息從接收裝置提供到傳輸裝置，并且適合屏幕尺寸的立體圖像數(shù)據(jù)從傳輸裝置傳輸?shù)浇邮昭b置，從而可顯示適合屏幕尺寸的立體圖像而不增加用戶的工作量。

CN101841685A涉及被動(dòng)式立體信號(hào)傳輸技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用去隔行的同步控制，使得針對(duì)第一輸入圖像信號(hào)的去隔行和針對(duì)第二輸入信號(hào)的去隔行具有相同類型，因此可以減少或者避免基于第一輸出圖像信號(hào)的左眼圖像和基于第二輸出圖像信號(hào)的右眼圖像之間的圖像質(zhì)量差異，從而可以降低在觀看三維圖像期間在圖像質(zhì)量方面的不舒適感受。

CN101742345A涉及“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了當(dāng)三維圖像信號(hào)傳送到接收機(jī)時(shí)，采用雙鏈路信號(hào)傳輸線用于三維圖像信號(hào)的傳輸，執(zhí)行二維圖像信號(hào)的信號(hào)分離，從而保證二維圖像信號(hào)的梯度不降低。

3.2 華為技術(shù)有限公司

華為技術(shù)有限公司作為世界著名的通信公司，在立體電視傳輸領(lǐng)域也有所涉獵。

華為公司的國(guó)家申請(qǐng)中有關(guān)立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)量為6件，其中，2007年2件，2008年4件。從專利申請(qǐng)的時(shí)間分布來說，華為公司在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)起步較晚，申請(qǐng)量呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)。

此外，從其在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的內(nèi)容方面來看，華為公司作為世界領(lǐng)先的信息與通信解決方案供應(yīng)商，在立體電視傳輸方面也結(jié)合其企業(yè)自身的特點(diǎn)，申請(qǐng)的專利大部分都是關(guān)于立體電視視頻通信和遠(yuǎn)程呈現(xiàn)方面，采用現(xiàn)有的通信信道，依據(jù)通信控制傳輸立體視頻，從而將立體顯示方式應(yīng)用于家庭通信、商務(wù)會(huì)議等領(lǐng)域，拓展了立體電視的覆蓋范圍，因此華為公司的申請(qǐng)具有極富企業(yè)特色的特征。此外，華為公司的申請(qǐng)采用的傳輸方式主要集中在雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸和“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸。下面給出2件華為公司專利申請(qǐng)的實(shí)例。

CN101453662A涉及雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用分組網(wǎng)絡(luò)發(fā)送立體視頻數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，在接收端可以實(shí)時(shí)接收所述立體視頻流并進(jìn)行渲染，使得用戶可以遠(yuǎn)程看到實(shí)時(shí)的立體圖像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的立體視頻通信，從而提升了用戶體驗(yàn)。

CN101668219A涉及“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸技術(shù)，通過可直接輸出場(chǎng)景深度圖的圖像采集裝置采集場(chǎng)景的深度圖，獲得的深度圖準(zhǔn)確可靠，且深度圖采集實(shí)時(shí)性強(qiáng)，根據(jù)深度圖獲得的各虛擬視點(diǎn)的視頻圖像效果好、準(zhǔn)確，可反映場(chǎng)景的真實(shí)效果；同時(shí)根據(jù)圖像采集裝置獲得的場(chǎng)景的多幅彩色圖，可對(duì)只由一幅彩色圖重構(gòu)產(chǎn)生的空洞進(jìn)行修補(bǔ)，使得重構(gòu)出的視頻圖像更加準(zhǔn)確，提高了虛擬視點(diǎn)圖像的重構(gòu)效果，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

3.3 三星電子株式會(huì)社

在液晶電視產(chǎn)業(yè)上占有先機(jī)的韓國(guó)三星公司，在立體電視技術(shù)領(lǐng)域也處于領(lǐng)先地位，并且已經(jīng)成為立體電視生產(chǎn)的生力軍[4]。

三星公司在中國(guó)申請(qǐng)的有關(guān)立體電視傳輸技術(shù)的專利申請(qǐng)共5件，其中，2006年1件、2007年1件、2008年2件，2010年1件。從上述數(shù)據(jù)可以看出三星公司的在華專利申請(qǐng)量目前來看還處于平緩狀態(tài)。

但是三星公司與索尼公司一樣，其申請(qǐng)內(nèi)容也包括對(duì)立體電視各種傳輸方式的改進(jìn)，解決的技術(shù)問題既有如何節(jié)省帶寬，又有提高顯示效果等各方面細(xì)節(jié)問題。

例如CN101715651A涉及被動(dòng)式立體信號(hào)傳輸技術(shù)，其基于塊將基本視點(diǎn)圖像的信息與附加視點(diǎn)圖像的信息進(jìn)行組合，因此基于塊的壓縮/通信標(biāo)準(zhǔn)可應(yīng)用于所述信息，從而允許有效的圖像壓縮。

4 小結(jié)

通過上述分析可以看出，目前在中國(guó)申請(qǐng)的以立體電視傳輸技術(shù)為主題的專利申請(qǐng)呈現(xiàn)出以下特征：

1）處于上升趨勢(shì)。由于立體電視傳輸技術(shù)起步較晚，目前在中國(guó)的申請(qǐng)量并不大，但是近幾年來隨著立體電視技術(shù)的迅猛發(fā)展和立體電視產(chǎn)品的上市，該技術(shù)日漸受到關(guān)注，相應(yīng)的專利申請(qǐng)量也增長(zhǎng)迅速。

2）各種傳輸方式爭(zhēng)奇斗艷。對(duì)于主動(dòng)式傳輸方式來說，若要得到較好的顯示效果則需要較高的傳輸比特率以及需要對(duì)軟硬件進(jìn)行升級(jí)，否則得到的畫面質(zhì)量較差、收看效果欠佳；對(duì)于被動(dòng)式傳輸方式來說由于分辨力一分為二，圖像清晰度低、顯示效果較差；對(duì)于“二維信號(hào)+立體元數(shù)據(jù)”傳輸方式，立體元數(shù)據(jù)很難獲得，并且精度不高，影響立體顯示的真實(shí)性。然而，雖然這3種傳輸技術(shù)存在上述缺點(diǎn)，但是依然是目前的研究重點(diǎn)，在專利申請(qǐng)量方面并沒有特別大的差距。而以最早出現(xiàn)的雙路信號(hào)獨(dú)立傳輸方式為主題的專利申請(qǐng)?jiān)谇捌谏暾?qǐng)量相對(duì)較多，近年來所占比例逐漸減小。

3）低帶寬、高質(zhì)量依然是待攻克的技術(shù)難題。雖然有關(guān)立體電視傳輸?shù)募夹g(shù)創(chuàng)新有所突破，但是從專利申請(qǐng)內(nèi)容來看，幾乎全部是對(duì)已經(jīng)提出的幾種傳輸方式進(jìn)行的小改進(jìn)，而這些專利申請(qǐng)所解決的技術(shù)問題大部分都不是“怎樣在有限的帶寬內(nèi)傳輸高質(zhì)量的立體視頻”這一技術(shù)難題。雖然相對(duì)于立體電視系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)如圖像顯示技術(shù)等的迅猛發(fā)展，傳輸技術(shù)還處于起步階段，也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，但是如果傳輸技術(shù)不能很好地解決上述技術(shù)難題，則勢(shì)必會(huì)成為阻礙立體電視技術(shù)的發(fā)展的瓶頸。

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