隨著信息時代的到來，用戶對數(shù)據(jù)保護和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號經(jīng)信道傳輸后，到達接收端不可避免地會受到干擾而出現(xiàn)信號失真。因此需要采用差錯控制技術(shù)來檢測和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對固定，性能強，不但可以糾正隨機差錯，而且對突發(fā)錯誤的糾錯能力也很強，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，以滿足對數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當大的經(jīng)濟價值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識，重點介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語言實現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進行八倍并行擴展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計了一種便于硬件實現(xiàn)的脈動關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實現(xiàn)。由于進行了超前運算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時延時更小。 本論文設(shè)計了C++仿真平臺，并與HDL代碼結(jié)果進行了對比驗證。Verilog HDL代碼經(jīng)過modelsim仿真驗證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進行綜合驗證以及靜態(tài)時序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗證及測試表明，本設(shè)計在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時傳輸，達到性能指標要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟價值。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設(shè)計公司開始使用FPGA進行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計的首選。 @@ 隨著FPGA的開發(fā)技術(shù)日趨簡單化、軟件化，從面向硬件語言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計語言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計語言，硬件設(shè)計語言開始向高級語言發(fā)展。作為一個軟件設(shè)計人員，會很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z言。現(xiàn)在軟件的設(shè)計中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個問題，本文在第一章第二節(jié)詳細介紹了軟硬結(jié)合的開發(fā)優(yōu)勢。另外，在第一章中還介紹了知識產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設(shè)計與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭奪軟核的開發(fā)市場。 @@ 數(shù)字電路設(shè)計中最長遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進行通信，因此其外部通信就需要進行串行傳輸。又因為需要連接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設(shè)計開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對的復(fù)雜。本文由于篇幅的問題，只對總的開發(fā)流程作了簡要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時序分析進行了詳細的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計、時序的分析、驗證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計作為一個開發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗證測試，將FPGA 的開發(fā)流程與關(guān)鍵技術(shù)等以實例的方式進行了詳細的論述。在SPI通信協(xié)議的開發(fā)中，不僅對協(xié)議進行了詳細的功能分析，而且對架構(gòu)中的每個模塊的設(shè)計都進行了詳細的論述。@@關(guān)鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時序分析；驗證環(huán)境
上傳時間： 2013-04-24
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實時性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計方法，實現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗證方法。 論文的主要貢獻如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個算法步驟融合在一起進行設(shè)計，可以省去存儲中間計算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計算子模塊的工作時序，將數(shù)據(jù)計算的時間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實時性要求。實驗結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
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隨著人們對數(shù)字電視和數(shù)字視頻信息的需求越來越大，數(shù)字電視廣播在中國迅速的發(fā)展起來。近幾年，數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，數(shù)字電視地面廣播（DTTB）傳輸標準也于2006年8月30號正式出臺。此標準技術(shù)是由我國多家單位聯(lián)合研究的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字地面電視傳輸標準。DTTB系統(tǒng)標準的研究與仿真，具有巨大的實用價值和廣闊的市場前景。 @@ 本文首先研究了地面數(shù)字電視廣播標準中平方根升余弦（SRRC）濾波器（滾降系數(shù)為0．05）的結(jié)構(gòu)設(shè)計，介紹了一種適合在FPGA中實現(xiàn)的高階高速FIR濾波器的并行流水線結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計中，以CSD數(shù)優(yōu)化濾波器系數(shù)，并運用簡化加法器圖（Reduced Adder Graph，RAG）算法進行改進，最后采用并行處理的轉(zhuǎn)置型流水線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。 @@ 接著研究數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴什捎玫膫鬏敿夹g(shù)-OFDM的基本概念和技術(shù)特點，并研究了清華大學(xué)提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號幀的組成結(jié)構(gòu)以及相關(guān)原理。 @@ 最后，本文針對OFDM調(diào)制所需要的3780點FFT處理器進行研究。為了保證OFDM信號的采樣率和時域?qū)ьl的采樣率相同，以達到較好的同步性能，采用了3780個正交子載波的設(shè)計方案。在實現(xiàn)過程中，分析比較了多種算法的計算復(fù)雜性，設(shè)計出在硬件實現(xiàn)復(fù)雜度上進行優(yōu)化的3780點FFT處理器的數(shù)據(jù)流流水線算法。之后，通過定點仿真比較各模塊輸出的動態(tài)范圍和概率分布，設(shè)計出定點字長的優(yōu)化方案，并分析計算了這一處理器的輸出信噪比與內(nèi)部各模塊字長的關(guān)系，進一步降低了硬件實現(xiàn)復(fù)雜性。 @@關(guān)鍵字：數(shù)字電視地面廣播傳輸（DTTB）；平方根升余弦濾波器（SRRC）；正交頻分復(fù)用調(diào)制（OFDM）；快速傅立葉變換（FFT）； 3780
上傳時間： 2013-04-24
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在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，安全問題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展，對安全的要求也逐漸加強。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制，且可以在更小的基域上達到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經(jīng)基本成熟，但由于它的計算復(fù)雜性大，所以在具體實現(xiàn)上還需要進一步研究。實現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)，對于增強信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應(yīng)用價值，相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會有更好的應(yīng)用前景。 對于密碼系統(tǒng)，我們希望它占用的空間更少，實現(xiàn)的時間更短，安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法，對主要算法進行實現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調(diào)思想實現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達到這個目標。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個核心運算——有限域乘法運算和有限域求逆運算。對有限域乘法運算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語言進行了實現(xiàn)，并對它們的結(jié)果進行對比，重點在于對并行度不同的串并混合算法進行實現(xiàn)比較，找到面積和速度的最佳結(jié)合點。通過對算法的實現(xiàn)和比較，發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調(diào)性較好的8位串并混合算法在實際中協(xié)調(diào)性并不是很好，最終得出結(jié)論，在所做實驗的四種情況中，面積和速度協(xié)調(diào)性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對有限域求逆運算的三種算法在FPGA上用VHDL語言進行實現(xiàn)比較，找到單獨實現(xiàn)有限域求逆運算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運算相結(jié)合的算法(使用域乘法求逆的算法)，為軟硬協(xié)調(diào)實現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎(chǔ)。 論文然后提出了軟硬協(xié)調(diào)的方法實現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想，并對整個系統(tǒng)進行了軟硬件部分的劃分。通過分析，將標量乘算法，除子算法和多項式環(huán)算法劃分到軟件部分，并對其中的標量乘運算進行了詳細的分析介紹，將有限域算法歸于硬件部分并對其進行了簡單描述。在最后對全文進行總結(jié)，提出進一步需要開展的工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像處理系統(tǒng)在日常生活、工業(yè)、軍事和醫(yī)療方面等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文圍繞視頻圖像處理器的設(shè)計以及圖像增強算法的研究，開展了以下方面的研究： 1.對基于拉普拉斯算子的灰度圖像增強算法、基于飽和度分量反饋的自適應(yīng)亮度增強算法及其改進算法進行了仿真，并分別對增強前后的灰度圖像和彩色圖像進行了比較。 2.提出了一個視頻圖像處理器的硬件實現(xiàn)方案。該方案以FPGA為核心，具有較強的圖像實時處理能力，具有1路視頻輸入端口和1路視頻輸出端口，以及PCI接口和2個UART串行接口。 3.完成了視頻圖像處理器的原理圖設(shè)計、印制板圖設(shè)計。在印制板圖設(shè)計中，應(yīng)用信號完整新分析的理論，對高速電路的布局和布線進行了優(yōu)化設(shè)計，保證了硬件電路的性能。
上傳時間： 2013-06-13
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自香農(nóng)先生于1948年開創(chuàng)信息論以來，經(jīng)過將近60年的發(fā)展，信道編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個重要分支，各種編碼技術(shù)層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農(nóng)限性能的優(yōu)秀糾錯碼，并已在數(shù)字電視、無線通信、磁盤存儲等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門的話題之一，用手機看北京奧運，已經(jīng)成為每一個中國人的夢想。最近兩年我國頒布了兩部與數(shù)字電視有關(guān)的通信標準，分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-TH)和移動多媒體(CMMB)即俗稱的手機電視標準。數(shù)字電視正與每個人走得越來越近，我國預(yù)期在2015年全面實現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標準的核心技術(shù)之一的前向糾錯碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點，相應(yīng)的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標準中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式，在CMMB標準中用到了LDPC碼和RS碼的級聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標準中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個與數(shù)字電視相關(guān)的標準：數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-TH)、手機電視標準(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標準(DVB-S2)為切入點，深入研究它們的編碼方式，設(shè)計了這三個標準中的LDPC碼編碼器，并在FPGA上實現(xiàn)了前兩個標準的編碼芯片，實現(xiàn)了DMB-TH標準中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復(fù)用。在研究CMMB標準中編碼器設(shè)計時，提出一種改進的LU分解算法，該分解方式適合任意的H矩陣，具有一定的廣泛性。測試結(jié)果表明，芯片邏輯功能完全正確，速度和資源消耗均達到了標準的要求，具有一定的商用價值。
上傳時間： 2013-07-07
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現(xiàn)代社會對各種無線通信業(yè)務(wù)的需求迅猛增長，這就要求無線通信在具有較高傳輸質(zhì)量的同時，還必須具有較大的傳輸容量。這種需求要求在無線通信中必須采用效率較高的線性調(diào)制方式，以提高有限頻帶帶寬的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，而效率較高的調(diào)制方式通常會對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，這就使功率放大器線性化技術(shù)成為下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 在本文中，研究了前人所提出的各種功放線性化技術(shù)，如功率回退法、正負反饋法、預(yù)失真和非線性器件法等等，針對功率放大器對信號的失真放大問題進行研究，對比和研究了目前廣泛流行的自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真算法。在一般的自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真算法中，主要有兩類：無記憶非線性預(yù)失真和有記憶非線性預(yù)失真。無記憶非線性預(yù)失真主要是通過比較功率放大器的反饋信號和已知輸入信號的幅度和相位的誤差來估計預(yù)失真器的各種修正參數(shù)。而有記憶非線性預(yù)失真主要是綜合考慮功率放大器非線性和記憶性對信號的污染，需要同時分析信號的當前狀態(tài)和歷史狀態(tài)。在對比完兩種數(shù)字預(yù)失真算法之后，文章著重分析了有記憶預(yù)失真算法，選擇了其中的多項式預(yù)失真算法進行了具體分析推演，并通過軟件無線電的方法將數(shù)字信號處理與FPGA結(jié)合起來，在內(nèi)嵌了System Generator軟件的Matlab/Simulink上對該算法進行仿真分析，證明了這個算法的性能和有效性。 本文另外一個最重要的創(chuàng)新點在于，在FPGA設(shè)計上，使用了系統(tǒng)級設(shè)計的思路，與Xilinx公司提供的軟件能夠很好的配合，在完成仿真后能夠直接將代碼轉(zhuǎn)換成FPGA的網(wǎng)表文件或者硬件描述語言，大大簡化了開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
上傳時間： 2013-06-20
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隨著TD—SCDMA技術(shù)的不斷發(fā)展，TD—SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品也逐步成熟并隨之完善。產(chǎn)品家族日益豐富，室內(nèi)型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站產(chǎn)品逐步問世，可以滿足不同場景的建網(wǎng)需求。而分布式基站(BBU+RRU)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注和重視。 本文主要從TD—SCDMA頻點拉遠系統(tǒng)(RRU)和軟件無線電技術(shù)的發(fā)展入手，重點研究TD—SCDMA頻點拉遠系統(tǒng)的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。TD—SCDMA通信系統(tǒng)通過靈活分配不同的上下行時隙，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的不對稱性，但是多路數(shù)字中頻所構(gòu)成的系統(tǒng)成本高和控制的復(fù)雜性，以及TDD雙工模式下，系統(tǒng)的峰均比隨時隙數(shù)增加而增加，對整個頻點拉遠系統(tǒng)的前端放大器線性輸入提出了很高的要求。TD—SCDMA系統(tǒng)使用軟件無線電平臺，一方面軟件算法可以有效保證時隙分配的準確性，保證對前端控制器的開關(guān)控制，以及對上下行功率讀取計算和子幀的靈活提取，另一方面靈活的DUC/CFR算法可以有效的提高頻帶利用率和抗干擾能力，有效的控制TDD系統(tǒng)的峰均比，有效降低系統(tǒng)對前端放大器線性輸出能力的要求。 本文主要研究軟件無線電中DUC和CFR的關(guān)鍵技術(shù)以及FPGA實現(xiàn)，DUC主要由3倍FIR內(nèi)插成型濾波器、2倍插值補償濾波器以及5級CIC濾波器級聯(lián)組成；而CFR主要采用類似基帶削峰的加窗濾波的中頻削峰算法，可以降低相鄰信道的溢出，更有效的降低CF值。將DUC/CFR以單片F(xiàn)PGA實現(xiàn)，能很好提高RRU性能，減少其硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，降低功耗，增加外部環(huán)境的穩(wěn)定性。
上傳時間： 2013-07-20
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本文論述了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)，介紹了TCP/IP協(xié)議棧的原理，以及硬線實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的意義和應(yīng)用。 第一章為緒論，介紹論文研究的目的、內(nèi)容、意義和國內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀。 第二章介紹FPGA設(shè)計的流程和Verilog HDL設(shè)計語言。著重介紹了FPGA的代碼輸入、編譯、綜合、仿真和下載等等步驟，并且介紹了FPGA設(shè)計中使用到的EDA軟件。介紹了Verilog HDL語言的起源，以及Verilog HDL語言的優(yōu)缺點，并與VHDL語言進行了簡單的比較。 第三章介紹嵌入式系統(tǒng)要實現(xiàn)的經(jīng)過剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)容。著重介紹了要實現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議棧的子協(xié)議，包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議。在介紹這些協(xié)議的時候，介紹了這些協(xié)議的工作原理，以及這些協(xié)議要用到的報文的格式。 第四章介紹實現(xiàn)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)，具體介紹的經(jīng)過剪裁的TCP/IP各個模塊的設(shè)計工作。這個部分著重介紹各個模塊的設(shè)計方法，實現(xiàn)各個模塊的過程。在設(shè)計完這些模塊后，對這些模塊的仿真進行了仿真。 第五章是全文的總結(jié)，概括了作者在這次畢業(yè)設(shè)計中的主要工作和課題的意義，同時指出了進一步工作的方向和需要解決的問題。
上傳時間： 2013-07-04
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