為什麼蘋果不將更輕更強的鈦合金應用在 iPhone 上?

蘋果公司 2001 年曾有鈦合金的 Titanium PowerBook G4,除此以外後來再沒有鈦合金的材質的產品。蘋果公司以後有可能將這種高品質(雖難加工,成本也更高)的材料應用在 iPhone 之上嗎?是否可能也只是萊卡相機這樣價位的消費品才配用這樣的貴价金屬,一年一換的 iPhone 用終究太浪費?那所謂的『液態金屬』呢,現如今達到大件加工的階段了嗎?

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下面補充 2001 年鈦合金 PowerBook G4 的一些信息(當時的價格是 US$3499):

Just 1 inch thick and weighing a mere 5.3 pounds, the PowerBook G4 is a heavyweight in an ultralight body-the world』s first notebook computer made of 99.5% pure grade CP1 (meaning commercially pure) titanium. [...] The PowerBook G4 is encased in titanium, the exceptionally strong — and exceptionally light — metal used to manufacture supersonic aircraft engines. The dimensions are dramatically different as well: just 13.4x9.5x1 inches.


1. 鈦合金切削性能差,粘刀或者硬度高:https://www.google.com.hk/search?newwindow=1safe=strictes_sm=93q=%E9%92%9B%E5%90%88%E9%87%91+%E5%88%87%E5%89%8A

2. 與鋁合金相比,鈦合金在大眾化和市場化上沒有優勢,這就能牽涉到很多上下游的問題,比如加工和回收等。

3. 也與普及有關的,就是材料的設計使用屬性,比如大眾對材料的認識和辨別,關係到對材料的體驗,鈦合金有什麼普通用戶能表達出的特點(除了「鈦合金」這個詞特殊而主管認為材料的特殊之外),或者與鈦合金相關有什麼突出的體驗,諸如顏色肌理等,而鋁合金和不鏽鋼等幾乎人人都是一定程度的體驗,等等,所以也可以說鈦合金並不具備設計中的材料表現性,在這些大眾消費品上。

4. iPhone 5s 和 iPhone 5c 正好能說明材料的使用在於對其特質的追求和表現,iPhone 5s 的灰色和金色,iPhone 5c 背部高階連續曲面的高光表現,而不是只著眼於原始材料的特殊性。

等等。


我搞製造的,贊同用戶體驗的觀點,反對認為鈦合金製品製造困難是主要因素的觀點。

先普及一些鈦合金製造的基礎知識,鈦合金切割算麻煩,但是因為有特種刀具所以也沒有難到不可加工,只不過刀具成本高點罷了。焊接在手機製造上應用不多,如果一定要也可以採用friction stir welding或者laser welding, 甚至簡單的氬弧焊都可以。而且鈦合金的氧化鍍層沒有鋁氧化物那麼好的強度,鋁氧化物的代表產品極端的有藍寶石玻璃,而鋁的表面硬質氧化,只要達到0.06mm厚度,表面質感就已經接近鋼鐵(當然蘋果很不厚道的沒有選擇這個較貴的鍍層),鈦的氧化物,主要作用大家也很熟悉,粉餅的原料鈦白粉就是了。
鈦合金真的更輕么?其實不是,鈦合金密度是4.5,比鋁的2.7高很多,鈦合金製品之所以更輕,是因為鈦的高強度可以使得我們用更少的材料來取得一樣的強度。以鈦合金製造外殼,恐怕省下的重量最多也就以克計算,比較占質量的主要還是電池,電路和屏幕。說到輕,真要輕大家可以試驗下4號元素鈹,不但輕,還有毒性哦~~~

正確的答案,應該是,鈦合金的材料成本過高,沒必要以這麼高的投入換那麼一點點體驗不同。

@JeffreyZou 的答案中提到,本地鋁錠均價16000元/噸,實際我們製造商拿到的6061,約為3萬元每噸(進口),那麼鈦合金大概什麼價位呢?
從我最近拿到的一份報價,1mmx1Mx2M鈦合金板材價格為13000元,按質量換算約為9.02千克,也就是說,鈦合金價格約144萬元每噸,也就是說,光製造一個外殼,不計算加工成本,原料成本已經是原來的48倍!(給土豪金鍍一層真金都比換這個材料便宜吧)
雖然厚一點的板材可能價格略有出入,但是比較看來,加工成本就是提高10倍,也是小巫見大巫的。更高的材料成本,還帶來更多的負面的邊際效應,對製造商來說,報廢件的成本更高,被原材料捆住的流動資金也更多,甚至可能出現,支付不起巨額原料費用的局面(當然蘋果可以自己出錢買材料供給供應商,他們不差錢)。
蘋果沒有必要投入這麼高的成本,去獲得其實差異性不大的一種用戶體驗,這樣的略微變化,是不會有很多客戶買單的。

而實際上,蘋果這幾年做的一些小動作,都是和降低外殼的生產成本有關的。
首先是之前流言傳的很兇的液態金屬,實際業內當時流傳富士康正在研發以liquid forging工藝製作鋁外殼,就是把鋁合金加溫進入半融熔狀態然後擠壓成型,很像塑料製造的方式,但是,技術上顯然這個還沒有到達商用可接受的範圍。(我們公司也在觀望這個技術我會告訴你么。。。)
然後是塑料外殼。不管果粉們把塑料外殼捧得多牛掰多完美,拋開研發成本來看,塑料殼就是塑料,它的製造加工比金屬要更快更省錢,從注塑成型到後期CNC加工,都比金屬要省錢多了。

我相信就算做一隻鈦合金的版本,蘋果也依然可以有能力把售價控制在1000美元以下,但是這樣的話,蘋果自己的value add就降低了,更多的利潤去了鈦合金製造企業。
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@JeffreyZou 的答案中提到,鎂合金較難加工,這個是錯誤的,鎂合金並不比鋁合金難加工,只不過鎂易燃,所以加工中要注意安全罷了。5000系列鋁鎂合金也常被用來作為電子產品的外殼。

高玉龍同學說 中興 努比亞,那個nubia z5手機,32G版本售價3456元,鈦合金版售價7890元,再次驗證,這個殼子確實貴。。。。。如果鈦合金抗摔可以作為賣點的話,nokia也不會死的那麼早了
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在這裡再添加一下很多人質疑的,為什麼富士康在探索的是liquid forging,而不是liquid metal.因為liquid metal方面資料不足,不確定是不是metal glass的一種,所以暫且只考量liquid metal一個材料。
1.liquid metal 原材料產能不足,價格也不會低
這個是和鋁合金做比較來說的。找鋁材就好像路邊攤上買可樂,再難難不過liquid metal獨此一家。關於產能,和獨此一家,剛好有個現成的栗子:
我們公司上年度接了一個單,要做一種特種殷鋼,也是只有法國的一家鋼廠在做的。下訂單到出貨,13-18個禮拜沒商量,法國人夏天要度假,工廠會關閉一個月沒商量,要從法國海運過來,路上的等待沒商量,雖然看化學成分,並沒有價格昂貴的元素比如鈦比如銀比如稀土元素,但是人家就是比316不鏽鋼還貴3倍,人家天下獨此一家的這個技術能力你也是要花錢支付的。所以,除非蘋果買下liquid metal的鋼廠,否則很難做好供應鏈,這個嘛,Cook掌門不會不管的拉。
有人提到了彈性較好的金屬玻璃,貌似彈性好的也是鈦的合金的說。。。

2. liquid metal 比鈦合金更難加工
liquid metal可以做到基本成型,但是細節還是需要re-machining的。兩毫米以下的螺絲孔怎麼攻絲,可能會成為一個很難解決的問題。一種材料越新,製造商的經驗就越少,FA成本也就越高,這個材料既然屬性上比鈦合金更好,那麼很可能加工周期也更長,需要的刀具成本也更大。

3. liquid forging不是傳統的鋁鑄和鋁擠壓件工藝。
鑄件有一大弱點,你隨便切開一個面,很有可能那個面上就有氣泡或者雜質,所以不能再加工製成手機外表面。鋁擠只有2D的形狀,也不能做成手機外殼。
liquid forging通過在凝固的時候施加壓力,減少了氣泡和雜誌的出現,也使得材料內部晶體更細,使得材料強度高於一般的鋁鑄件。
最重要的是,這玩藝,可以做鋁呀,而鋁的上下游工藝,無疑都是最成熟的,做鋁不需要更換機床,更換刀具,不需要研發新的切削過程,不需要找新的鍍層供應商,何樂而不為?

這裡也要很主觀的反對一下「鈦合金可以,誰誰誰家就做了」的觀點,我們確實看到部分廠家迎合了土豪們的愛好,製作了鈦合金外殼的手機,所以也認為,最新款的Iphone,是國內土豪們炫富的法寶,所以一定要用上高端洋氣上檔次的鈦合金么?可惜Apple致力於製造的是改變世界的產品,而不是炫富的工具。


收到邀請回答很榮幸,不過對鈦合金沒什麼了解,班門弄斧。作為產品的材料選擇,推測蘋果考慮的是加工的完美感和功能,包括使用過程中的細微心理感受。鋁合金外殼有塑料不具備的微涼手感和平整精細的加工痕迹,包括6道表面處理形成的柔和無瑕的表面光順感。
鈦應用廣泛的兩個特性是抗腐蝕和最高強度重量比,但是否值得花大成本為了減輕幾克的重量。鈦合金在加工中易產生冷硬現象,使刀具易磨損。另外,是否有合適的工藝控制能保證加工品質的一致?表面的品質感是否能得到保證?手機並非發揮了該材料的最佳特性。
順便介紹兩種有意思的新材料:
1.Nikki Fron開發的氟樹脂耐腐蝕和耐熱性出色,有百年不變的永久白色,手感類似絲綢。熔點達到330°,因此主要切削加工。由於良好的自潤滑性和柔軟質感,在人工關節開始試用。
2.金屬玻璃(液體金屬)冷卻不收縮,抗劃傷是不鏽鋼的3倍,鈦的2.5倍;晶體構造類似玻璃,所以不生鏽,因此無需額外表面處理,保持了液體的表面張力感。模具轉印性好,能準確轉印模具的細微溝槽,利用微結構呈現顏色(原理類似大藍閃蝶翅膀)。尺寸精度高,因此容易形成平滑表面。有彈性,落下或受衝擊不易出現凹坑。

通過Thomas Poet的建議,液體金屬更準確的應該說是微觀結構,是由於其不定形的分子結構,已經不屬於傳統的晶體範疇,新材料往往突破了對材料的傳統認知。下附金屬晶體和液體金屬的微觀示意圖,圖片來自液態金屬技術公司網站。

金屬晶體微觀示意圖


液體金屬微觀示意圖


手機要考慮信號的問題,假如稍微學過高中物理都知道,完全採用金屬設計的外殼對信號的削弱是非常多的,而當時的pg4作為主機,而且當時wifi發展並沒現在如此好,大部分數據交互都採用有線的設計,所以可以使用金屬。
加上考慮到這是大眾產品,沒必要採用如此強悍的材質來提高成本,就好似大家都知道碳纖維廣泛用在賽車上,而量產車則較少的原因。


能夠發布的產品用什麼材料,取決於
1,大規模生產的能力,即產能(涉及到供應鏈管理)。
2,整機成本(營銷+生產+其他)
3,給消費者的感受及易接受程度
4,工程難度及問題
5,其他
個人覺得,
其實APPLE公司內部已經用到了我們想像不到的材料來進行試驗,只是推出時機的問題。
你覺得呢?


謝謝邀請,手機打字見諒

怎麼定義你說的高品質呢?什麼決定了高品質?我認為產品的材料是否"高品質",材料本身的屬性僅僅是一方面,更多的還是體現在一件產品中不同材料間的和諧,以及加工工藝的設計和選擇,而後者是關鍵中的關鍵,它很大程度上決定了一種材料帶給用戶的使用體驗。你可以看一下@Hi-iD 對材料質感的回答,非常好。

說回鈦合金,鈦合金加工難度非常大,切割,焊接,電鍍,都對生產工藝要求很高,借用知乎里一個答案的回答「全世界設計飛機的人,只要能通過結構優化採用鋁合金的,堅決不用鈦合金」。選用鈦合金費勁費錢。其次,鈦合金的價值體現在化學特性穩定(熔點高,耐腐蝕,等),它的價值,離普通消費者最近的,也僅僅是醫療領域。作為消費類電子產品的外殼,鈦合金可以作為一個噱頭,但這是否能填補它所帶來的高成本,我認為不會。再次,就像一開始所說的,一個材料的「高品質」,更多的是取決於加工工藝,加工工藝很大程度上決定了一個材料的質感,質感決定了使用者的體驗,體驗的好壞決定了使用者是否會把「高品質」這個標籤貼上去。所以,鈦合金可以處理得很低品質,同樣,常見的塑料也可以變的品質很高(參考:iPhone5C New AD: Perfect Plastic http://v.youku.com/v_show/id_XNjEwMDU4OTc2.html)


首先謝邀。
對於為什麼鋁合金能夠大範圍地應用於電子產品,而鈦合金卻不能(另外要說明一點,鈦的密度是比鋁大的)。這有很大一部分受制於鈦合金的原料成本與加工難易度(鈦合金的一個很重要的特點就是硬度高,熔點高。且越精細的東西加工難度越大)。這些在前面的回答中已經說得很具體了,我就不在這班門弄斧了。我就從產品的價值與用戶體驗之間的關係來談談自己的看法:
1,產品的價值體現在能夠提供給市場,被人們使用和消費,並能滿足人們某種需求的任何東西,這包括產品的有形部分與無形部分,這也就是最直接的用戶體驗。首先在IPhone這麼大的一台手機上,無論是用鈦合金還是鋁合金,他們的重量差別都不會差太多(而且鋁更輕),畢竟數量有限。另外,在質感上,兩者都是合金,無論在外觀與使用觸感都不會有很大的差別。因此,鈦合金對於鋁合金在最直接的用戶體驗上就沒有優勢;
2,在電子產品上,鈦合金對於鋁合金最大的優勢莫過於它的硬度。在飛機的製造上,機身的主要的材料就是鋁,就是因為它輕。而鈦合金則主要應用於發動機,強化部位,加固部位,燃燒室,渦輪軸,渦輪盤,噴口等。如果說鈦合金用在手機上可以比鋁的更耐摔,這個就要考慮產品的價值與產品的意外幾率問題,也許是一台鈦合金iphone的成本要比用戶在無意中摔壞鋁合金機身的iphone所承擔的風險要高得多了。
回到產品價值與用戶體驗的問題上,總的來說:產品價值總是大於用戶體驗,而用戶體驗決定產品成敗!也許蘋果權衡兩者之間的關係,也是一個重要因素吧。

至於液態金屬,就是非晶合金。換句話說,外表是固態,內部分子結構像液態。對於現在來說,也算是新型材料,在生產應用上,如何防止其快速結晶仍然是科技界難題。而核電站的反應堆是用非合金液態金屬金屬來傳導熱量的,至於合金液態金屬什麼時候能夠應用於電子產品上,我也期待著~~


蘋果上面的鈦螺絲不就是 鈦的嗎?
寶雞15 16年為了給蘋果代工廠供鈦絲 幾乎很多都上設備拉絲
後來家數太多 互相砸價 蘋果絲價格後來跌成了白菜價
很多廠子栽倒了


蘋果官方說是有鈦制零件的,在iPhone 6裡面
以前6 plus彎曲門那會兒蘋果發了個聲明,說我們的機器有不少黑科技之類的,其中提到有鈦制嵌件。
於是我拆了機子找了好久,最有可能的就是機殼內部的螺絲座,但最終也不能確定


鈦在地殼中含量約為0.64%,在金屬中僅次於 鋁 鐵 鎂。鈦合金的密度約為鋼的60%,銅的50%,鋁的1.5倍。在253~600℃的範圍內,起比強度是金屬材料中最大的。純鈦在882.5℃以上直至熔點是bcc結構,在882.5攝氏度以下是 hcp結構。相對於鋁 鎂 ,鈦具有較高的高溫強度,純鈦長期工作溫可達300攝氏度,有很好的塑性,具有優良的焊接和耐腐蝕性能,鈦的熱膨脹係數小,在加熱和冷卻過程中熱應力較小。
但是鈦的導熱性差,鈦及其合金的切削加工性較差,鈦的化學性質很活潑,鈦及其合金的熔鑄、焊接和部分熱處理需要在真空或者惰性氣體中進行,致使生產成本高,價格較其他金屬材料貴。
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我們知道hcp結構相對於fcc結構,其滑移系少,在性能上表現為較低塑性。所以鈦相對於鋁更難以加工,也就是說鈦加工成一些特殊形狀和精密的構件更難。所以這就導致了加工成本的上升。也由於它的昂貴的生產成本和其難以加工的特性,導致整個成本的上升。對於蘋果來講鈦合金在其上的用途完全能用成本更低的鋁合金來代替。而對於某些特定的顏色,也完全能用鍍層來解決。作為企業,盈利才是它的最終目的。而不繼續選擇使用用鈦也就顯得合情合理了。再者,作為非承重件而且更多的是作為一種用於滿足視覺需要的構件,為何不使用能達到相同目的的更廉價材料呢。
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在蘋果的這產品里,鈦並不是作為重要件,更多的是廣告的搏眼球。鈦教好的力學性能和好的相容性使其在航空領域和生物材料中佔有不可或缺的地位。 再加上鈦的不普遍性,給了人們一種稀有感。對於部分人而言能夠使用鈦合金恰恰滿足了他們的部分虛榮心。但是,我想說的是用於這些方面的鈦合金壓根兒就不是高大上的~~~~我猜測是Ti6Al4V(此處求大神不臉。。。)。。。。。就像我以前看到過的某產品 上面寫的用的是航空鋁 ,沒錯 航空鋁!!高大上 有木有??有木有?? 馬丹 後來才知道 是特么Al-Si系合金而已。。。(一萬隻草泥馬奔騰而過)。。。。
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成本太高,不能適應市場。。

你要我可以幫你做一個,保證一模一樣。


因為大部分鈦合金都用來做了狗眼 然後上知乎被亮瞎 消耗太大


1、產業鏈不支持這種材料的大規模應用-------------這個是主要的
2、用戶感受問題---------------我這外殼是鈦合金的呢!倍有面子
3、成本問題----------------------對於蘋果的售價可以支撐這個成本。慢著,5C還4500呢,你鈦合金想幹嘛?


鈦金屬對於更新換代很快的電子產品,體現不了優勢最大化……


這讓我想起初中的時物理課上的一幕,
講到導電的問題時,老濕問我們學生為什麼導線多鋁線、銅線,而不用導電性最好的銀呢?
我們只是呵呵了幾聲。。。
個人覺得鈦合金做手機殼跟上述基本一樣。


作為批量供應的消費電子Enclosure材料,鈦(Ti)和鋁(Al)相比有如下特點:
Pros:

  • Ti的絕對彈性模量高於Al,意味著其抵抗外部應力產生凹坑的能力較強;
  • 在未經塗層處理的條件下,Ti的耐蝕性要高於其他有色金屬;
  • Ti的生物相容性要優於其他結構材料(似乎於消費電子用材關係不大)。

Cons:

  • 儘管原材料的儲量巨大,但是生產製造成本很高,直接導致其原材料價格很高;
  • 成型性差,包括衝壓及機加工在內的成型性均不理想,導致加工成本很高;
  • 焊接性差,要知道,Ti在高溫下與O、N等元素的反應傾向非常大,意味著需要更加苛刻的條件完成焊接過程,所以導致焊接成本很高。前面有知友 @Qiu Mohyee提到Ti的Friction stir welding,不知道@Qiu Mohyee是否真的了解過這個工藝,Ti的FSW造價不是一般的高,焊接用的Probe需要特殊的設計才行,成本不是消費電子級別能夠承受的了的;
  • 可裝飾性不如Al。

綜上,目前消費電子Enclosure材料尚未規模採用Ti主要是因為受其生產、加工、製造成本制約。
歡迎大家一起討論。


首先謝謝邀請!大家都已經回答的很詳細。作為一個剛接觸工業設計沒多久的學生,我班門弄斧的說說自己的見解吧。
什麼成本問題那些最基本的束縛就先不說了。(誇張點來說,投入那麼多的成本為的就只是那麼一點點的體驗不同,完全是一個犯傻的決定。)
首先,從產品本身來看。手機是一種更新周期短,使用時間較短的電子產品。一般的如氧化鋁的能很好的解決用戶的需求。而且鈦合金具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點,這會在一定程度上增加了手機的使用壽命,客戶對新產品的需求就會有所降低,這對於蘋果公司本身來說並不是一件樂於見到的事情。另外的就是,使用了鈦合金,就會真正的向奢侈品發展,用戶群就會縮得很小,影響產品銷量。其次氧化鋁 密度為3.97 g/cm3而鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,貌似不是更輕……(不知道是不是我查的資料不對),其次認為可以以它的硬度高可以節省材料也能達到別的材料的同樣效果,從而可以減低重量,但是可以節省下來的就只有那麼一點點微乎其微的幾克材料,還不夠抵去成本的大幅度提升。還有一個要解決的問題就是信號!!
另外,從用戶來看。很多使用iphone的用戶,買的都是蘋果的牌子和那個較之安卓人性化、流暢的ios系統。用鈦合金會有嘩眾取寵的嫌疑。如果要搞出噱頭的話,用聚碳酸酯噱頭會更好,環保可降解,成本又低。只不過它的塑料感會給人一種廉價感。關於重量問題,個人覺得的,蘋果現在的重量是挺好的,過分的輕和重都會影響到使用者的使用心情。
總結來說,就是沒有這種必要,也不符合手機的發展情況。


不幺自打,看到了st回答,也來湊個熱鬧。
屬於消耗品的手機,沒有必要費時費力費金錢去製造一個原本材料成本很低就可以製造出的東西,畢竟用不了多長時間就會被淘汰,而且,很多消費者也不會掏腰包去購買一件因為材料用的好但是這種材料對用戶體驗提升不是很大的商品,除非有些喜歡花錢買噱頭的土豪,當然,收入水平不同,消費方式也會變得不一樣,也許若干年後的人們願意為這種方式買單呢,據近幾年iphone發展來看,尤其是iphone5c的出現,不太會有使用鈦合金這種趨勢。


找到這樣一個上古問題。
從ID和材料性能方面,高票的答案已經答得很到位了,我從Apple產品歷史沿革上補充一些信息。

如果你認真關注Apple 1-2年,就能發現這是一家很有一致性的公司。為什麼iPhone不採用PowerBook曾使用過的鈦合金?從Mac筆記本的發展歷程上,就可見端倪。正是在這款著名的鈦合金PowerBook之後,Apple才全面轉用了鋁合金,並發展為今天的鋁合金Unibody設計。

查閱當年的媒體報道,或現在的回顧文章,鈦合金PowerBook給人的一個印象並不如人們想的那麼堅固。存在的兩大問題,一是屏軸脆弱,二是表面容易出現磕碰剮蹭。全新的Powerbook的確光彩照人,但是很難避免遍體鱗傷的命運。這也反映了其他答案中所提到的,鈦合金氧化層本身的機械性能並不強,不是很適合作為電子產品的外殼。考慮加工製作中的困難,自然選用更成熟方便的鋁合金達到設計目的。


首先:一款產品上市,其相應的設計理念,外觀、材料、工藝等都來源於其最終目標消費人群。並不是一個大家覺得好的材料一出現,就一定要用上,可以試試,但是市場會反饋出來,什麼適合什麼不適合。
其次:合金內涵很多元素,是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。鈦合金里還是有大量的鋁,還有鈦鋁合金、鋁合金、鎂鋁合金、鎂合金。目前很多消費類產品都用鎂合金,因為其質量輕。鈦合金、鋅合金、鋁合金、鎂合金,質量逐步遞減。作為可隨身攜帶的產品,誰願意用重的……此外還要考慮加工工藝,材料合成成本等一系列問題,所以依舊是,材料取決於需求(生產商利益需求、目標人群使用需求等)。
最後:液態金屬這種散熱技術么,技術已經成熟,但是成本還是比較昂貴,對於生產商來說,風險還是比較大的!等待改進中……


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