基于高清视频的平安城市治安监控解决方案.docx

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基于高清视频的平安城市治安监控解决方案

第一章系统概述

1.1背景分析

随着经济的快速发展,城镇建设速度加快,导致城市中人口密集,流动人口增加,引发了城镇建设中的交通、社会治安和重点区域防范等城市管理问题,为公安管理工作特别是预防犯罪和执法工作带来了严峻的挑战。

城市视频图像信息资源是一项非常重要的城市管理基础资源,政府及相关职能部门可以依托视频系统构建市政监控网,实现城市可视化管理和应急指挥调度;公安机关可依托视频系统及时开展治安防控和打击。

建设城市社会治安监控系统是社会治安管理工作由人力管理转向科技管理的重要实践。

该系统的建设便于公安等执法部门随时掌握重要区域治安动态,保证事件发生时,响应部门能在第一时间把握现场画面情况,并协助上级指挥现场,提高管理者的管理能力和对突发事件的应急处理能力。

这对于保障人民生命财产安全,建设平安城市、构建和谐社会具有重要意义。

平安城市的的主体部分是视频监控系统,以往,由于受到技术条件的限制,在平安城市监控系统中我们普遍使用相当于40万像素的模拟摄像机或IP网络摄像机,数字图像最高分辨率也只能达到720*576的D1模式。

主要满足普通治安监控要求,在一些特定的条件下,可以用来捕获车牌、事件等信息,但更多的情况下,尤其是环境较为复杂动态场景中,我们通过视频图像能够看到被监控场景中的车辆、人、物体或发生的事件等信息,但却不能很好地分辨清楚车辆牌照、人物特征等细节,最终的结果就是“看得见,看不清”,更谈不上从这样的视频图像中获取其它更多的信息。

而高清视频技术的到来,高清摄像机的出现大大提高了摄像机图像的分辨率,令图像的细节更加清晰和细腻。

高像素意味着大信息量,视线所及,细微之处一览无遗。

传统摄像机下无法清晰辨认的车牌细节等无不纤毫毕现。

1920×1080(或1600×1200)的高分辨率,令图像的细节更加清晰和细腻。

百万级像素的视频信息资源,不仅丰富视频图像本身,同时也极大的拓宽了视频应用的范围,许多基于标清视频无法实现的功能,可以通过采用高清视频技术实现。

本方案是基于高清视频的平安城市治安监控解决方案。

1.2需求分析

前端监控的布点安装地点、监控目标不同,视频监控资源的重要性也不同。

为了有效利用警力和设备资源,工程实施单位应对已勘察前端点位进行基础开挖前的复查与核实,按重要程度不同进行分类管理和配置。

一类点:

指覆盖主要干道、要害部位、人流密集区域、案件多发地段等的摄像头。

此类监控图像必须接入公安视频监控专网,由当地派出所分控中心进行24小时实时监控和录像记录,掌控社会面治安动态,并保证在突发事件发生时,公安分局和市公安局能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度。

一类点安装在以下需公安机关实时直接掌控的重点部位:

1)容易发生群体性事件的重点敏感区域:

市、县(市)区党政机关、电台电视台、金融单位、高等院校等的出入口及周边需要关注的关键部位。

2)交通枢纽及主要交通干线沿线,包含二个部分:

一是市际出入口,即市级治安关卡、机场、车站、码头出入口等公共场所出入口。

二是区际出入口,即区级治安关卡、各县(市)区之间交界地带的街道、路口等。

3)重要警卫目标、通讯枢纽和内部重点部位。

4)治安管理重点、难点区域和易发案区域:

举行大型体育比赛、展览、文艺演出等活动的举办地点,案件高发的治安要点,各类重点专业市场,公共复杂场所等。

5)公安机关需要重点监控的其他区域。

二类点:

指覆盖次要干道、重点部位、治安要点、人员聚集地、案件易发地段等的摄像头。

此类监控图像必须接入公安视频监控专网,由当地派出所分控中心根据本辖区治安实际,进行实时监控或录像备查,掌控社会面治安动态,并保证在突发事件发生时,各级公安机关能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度。

二类点主要安装在以下地段:

1)乡际出入口防控:

乡际治安卡点、各乡镇(街道)之间结合地带的道路、路口等。

2)学校、工业园区及所属生活区的出入口、主要路段、公众使用区域等。

3)市政公园、旅游景点、文化广场的出入口、主要路段、人流密集区等。

4)大型商业区主要街道、人员密集区、重点建筑出入口、门前广场等人员密集区等。

5)公交站台出入口、人行天桥、立交桥底、公路桥、过街隧道出入口等治安复杂场所。

6)机动车辆路面集中停放点:

集中停放的路段(小区、公园、医院、大型商场附近,以及运营货车夜间乱停放路段等)、咪表停车路段、露天停车场等。

7)重点单位、重要场所:

金融单位、旅业单位、娱乐场所、中小型体育场馆、文化场馆、工厂、油站、发电厂、自来水厂、水库、各类专业市场以及高层楼宇等消防重点单位的出入口及周边需要关注的关键部位等。

8)其他需要监控的区域。

对一般道路、治安盲点、偏僻地段、公用电话亭、街巷死角等区域,为保证在突发事件发生时,公安机关能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度,也可在已勘察前端点位的基础上调整、补充。

平安城市治安监控系统的建设使各执法业务部门能够实时直观地获取和记录公共复杂场所、重点部位的视频图像信息,掌握社会面治安动态,提高对重大案(事)件和突发事件的快速反应能力和整体作战能力。

(一)为基层实战服务,致力于提高一线实战单位对社会面的管控能力。

在党政机关、重点部位、主要路口、公共复杂场所等地点安装监控设备,并整合社会已有监控资源,使一线执法人员能够实时、直观地了解和掌握监控区域的治安动态,及时发现、处置各类突发事件、群体事件,打击违法犯罪活动。

同时,能有效保存监控图像信息,为侦查破案提供证据、线索。

(二)为指挥决策服务,致力于提高指挥科学性、准确性及多警种协调作战能力。

在确保基层一线应用的基础上,监控系统必须能按上级指挥机关的指令传送实时或非实时图像信息,为上级公安机关指挥决策提供信息支持;能够保证各级公安机关的相关警种(部门)经授权许可后,对监控信息实现跨部门、跨地区的便捷调用,为协调作战服务。

(三)为集成应用服务,致力于提高公安科技和信息化应用水平。

监控系统建设是技术防范建设的重要组成部分,监控信息也是公安科技和信息化的重要资源。

要充分发挥视频信息直观、动态的优势,逐步实现其在公安业务数字化平台上的综合应用,提升公安科技与信息化的应用水平。

第二章解决方案

2.1系统功能

2.1.1高清视频监控

通过在重点区域、重点路口和重点单位以及重要路段、工作区、生活区等边界处分别设置监控摄像机和检测摄像机,监控摄像机使用高清网络球机进行全方位监控,监测摄像机使用固定高清枪机,实现对上述区域及道路的实时高清视频监控。

高清视频监控分为低点视频监测应用与高点大范围视频监控应用。

低点视频监测应用主要用于重要监控区域的异常治安事件监测,包括人群异常聚居、遗弃物、异常奔跑、拉横幅、抛传单等事件监测。

高点大范围视频监控应用主要使用大倍数高清球机机对城市区域进行大范围监控。

通过TCP/IP光纤网络传输系统,将前端摄像机输出的高清视频图像传回指挥中心,在指挥中心实现高清视频图像显示、控制以及存储应用。

2.1.2路面检测

针对治安卡口上的车辆及行人进行视频检测分析,对存在治安安全隐患的车辆及行人进行有效布控。

利用先进的路面检测中心智能分析设备,实现基于高清视频图像的路面检测应用。

主要功能包括:

⏹治安卡口应用

车牌及车型等车辆特征检测

非机动车及行人特征检测

布控报警

车辆轨迹分析

跟车关联性查询分析

车辆区域关联性查询

人员异常行为监测

重点车辆监测

⏹交通数据应用

事故、拥堵、违章等交通事件检测

交通数据统计

车流量检测功能

2.1.2高清治安综合智能监测系统

高清治安综合智能监测系统以GIS为展示基础,采用先进的分散控制、集中管理的智能集散控制理论,依托智能挖掘数据库、数据引擎、消息中间件、计算机网络通讯、智能化控制等多项技术,以智能挖掘数据库和应用管理服务器为核心,为各级管理人员提供统一的图形化操作界面,并在地图上显示监控点位置等信息,用户可根据需求切换图像、数据检索,并可进行实时控制。

通过基于统一界面的操作,依据联动控制策略和预案管理策略,在不影响视频监控和路面检测业务独立运行的前提下,集中实现的跨系统联动控制和管理。

2.2系统总体设计

2.2.1系统物理结构设计

系统由前端采集设备、传输系统和高清治安综合智能监测系统组成。

2.2.1.1前端采集设备

前端采集设备包括监控摄像机和检测摄像机,其中监控摄像机专为监控应用设计,主要采用高清球型摄像机,实现对被监控区域和道路的全方位监视。

治安卡口检测摄像机与治安监控检测摄像机主要用于获取被检测交通断面、重要治安监控区域的视频图像,使用固定高清枪式摄像机通过相关检测设备和应用软件实现相关综合检测应用。

检测摄像机采用固定摄像机,其输出的视频图像可同时作为监控应用,监视检测段面的监控状况。

2.2.1.2传输系统

传输系统主要完成前端和中心信息交互,实现相关信息的上传和下送,为视频监控和检测业务提供支撑。

本方案传输方式采用TCP/IP光纤网络传输系统。

2.2.1.3高清治安综合智能监测系统

高清治安综合智能监测系统主要完成对各业务系统的统一管理,面向用户提供统一的操作管理界面。

实现各种预案管理和联动控制管理。

提供统一对外接口,实现与其他相关业务系统的集成应用。

应用系统主要由流媒体服务器、存储管理服务器、管理控制服务器、数据库服务器、文件存储服务器、通信服务器、应用服务器及相关软件平台组成。

2.2.2系统功能结构设计

通过上述物理结构设计,综合监控及路面检测系统最终为用户提供基于高清视频应用的高清视频监控、治安卡口应用和治安视频监测应用。

其中传输系统,是上述三大业务系统的技术支撑。

同时,也为高清视频应用奠定基础。

高清治安综合智能监测系统,作为业务系统的上层管理系统,综合实现对内部业务系统管理和应用数据管理,统一对外接口,并实现与其他相关业务系统的集成应用。

系统功能结构如下图所示:

2.3系统详细设计

2.3.1视频监控系统

2.3.1.1系统结构

视频监控系统主要包括前端采集设备、传输系统、视频存储系统和视频监控管理系统。

系统结构如下图所示:

前端采集设备输出高清视频图像,通过高清编码器编码后经由光纤收发设备,接入公安指挥中心(以下简称指挥中心),并在指挥中心实现高清视频图像显示、控制以及存储应用。

2.3.1.2系统功能

与传统视频监控系统不同的是,本系统前端设备全部采用数字高清摄像机,高清视频信号以非压缩的形式传回公安指挥中心,因此,整个系统的监控应用是基于高清视频图像的应用。

系统主要功能如下:

高清视频显示功能

高清视频显示应用主要指在指挥中心高清显示器上,显示前端摄像机输出的高清视频图像。

通过高清解码器输出高清视频图像,接入高清显示器上RGB或DVI端口,通过高清解码器切换功能,以多种方式实现高清视频图像显示。

每路图像最高分辨率最高可达1920*1080(或1600*1200)。

网络视频监控功能

网络视频监控功能主要指用户可以通过系统专用网络(TCP/IP),在支持高分辨率的操作终端上调用前端摄像机输出的高清视频图像。

传输系统支持对高清视频图像进行减裁和压缩处理,通过高清视频处理设备,输出处理后的IP视频流接入系统专用网络。

操作终端可以通过网络,经点播服务器调用存储IP视频流(历史视频),经转发服务器调用播放IP视频流(监控视频),并在高分辨率显示器上显示相关的视频图像。

操作终端通过与视频管理服务器通讯,实现对高清视频图像切换控制和PTZ控制。

视频监控管理功能

系统具有一套完善的视频监控管理软件,用于实现高清视频监控管理、流媒体控制管理、系统配置管理、安全管理、设备管理、时钟管理和日志管理等功能。

视频集中存储功能

系统具有一套大容量的集中存储设备,用于实现对视频图像的存储备份,为公安用户提供历史图像查询及执法依据。

视频集中存储采用SAN结构的区域存储网络,统一完成治安卡点视频监测点、高清监控点的视频图像的集中存储应用。

2.3.1.3前端采集设备

前端采集设备按区域分可分为:

(1)路面治安卡口高清监控摄像机:

部署高清摄像机并配置相应高分辨率手动变焦或定焦镜头,主要用于路面机动车辆、非机动车辆及行人的监控、智能检测和记录;

(2)低点战术治安监控高清监控+检测摄像机:

部署高清固定网络枪机,主要用于对一定区域内的车辆、人员的行动、行为进行监控、智能检测和记录;

(3)高点战略宏观监控高清监控摄像机:

部署高清网络球机,主要用于较大区域内的态势监控。

2.3.1.4传输设备

传输系统作为整个高清治安综合智能监测系统的重要组成,为高清视频监控、路面视频检测业务提供统一的传输平台,本方案主要以TCP/IP光纤网络传输方式,将数字视频图像传输至中心。

2.3.1.5视频监控管理系统

由于高清视频图像的传输、显示处理和转换处理等均依托于传输系统完成。

因此,视频监控管理系统选用网络传输系统完全兼容的系统,以充分保证视频应用统一性。

选用兼容性综合视频管理平台至关重要。

综合视频管理平台采用分布式的体系架构,是集数字视频管理、监控设备管理、权限管理、存储与点播、PTZ操作的多功能、多业务的综合管理平台。

中心汇集交换系统

本系统在监控中心机房部署高清汇聚交换设备,其主要功能如下:

(1)接收前端信息:

接收来自高清监控点视频信号;

(2)对高清视频进行交换输出;

(3)将高清视频传输给中心的高清处理设备,到DLP、LCD大屏幕上高清显示;

(4)将高清视频进行高清编码后,高清存储;

高清视频监控管理

节点服务器模块主要负责完成高清视频监视器控管理功能,其主要功能应用如下:

⏹高清视频图像切换:

支持用户对高清视频图像切换调用;局指挥中心用户通过具有权限的PC操作终端和专用键盘,在大屏幕上切换显示高清视频图像;

⏹传输设备多级路由管理:

对系统进行控制和管理;支持视频路由的权限管理、光传输设备带宽管理等;

⏹PTZ控制:

支持方向控制、自动扫描、预置位管理、光圈焦距管理、镜头缩放;云台转速调整;支持灯光、雨刷、电源开关控制;支持自定义辅助开关控制;支持摄像机锁定与解锁;易于进行云台/快球控制器的参数设定

⏹轮巡:

系统具备视频自动巡视功能,在可设定的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检,参与轮巡的对象可以任意设定,轮巡间隔时间可设置。

⏹摄像机信息设置:

设置系统内所有摄像机的编号、位置、IP、名字、所在区域、场所等信息

⏹支持实时设定音视频编解码器的各种参数,如码率、品质、分辨率、制式、帧频、色彩、音量等

⏹支持设定音视频编解码器的各种参数,如码率、品质、分辨率、制式、帧频等

⏹字符叠加和图像屏蔽:

可在图像的任意位置叠加名称、时间、场地等字符信息;事件管理策略:

实现报警切换联动、PTZ联动、宏联动、I/O控制等方面的功能

流媒体控制管理

本系统涉及的流媒体控制管理,主要指对高清视频存储服务器/点播服务器和转发服务器群的管理。

由于高清视频图像形成的视频流带宽高,因此需要多台存储服务器/点播服务器和转发服务器,同共完成对高清视频图像的存储、查询和实时浏览。

视频监控管理平台中的流媒体管理服务器模块即负责多台服务器间的协同工作和控制管理,进而实现对视频存储系统的控制和管理,如转发用户调用指令、设置系统参数、时钟校对等等工作。

1)所有接入网络的高清视频流分别进入相应的视频存储服务器。

2)视频存储服务器完成对高清码流的存储,按照预先设置的减帧策略进行减帧。

减帧策略包括:

⏹按存储策略减帧

⏹设置最大存储时间时

3)各点播服务器采取负载均衡,平衡点播业务,支持更高带宽的点播业务。

4)视频监控管理模块自动屏蔽异常点播。

5)视频存储服务器采用高性能的NFS方式共享存储视频给视频点播服务器。

6)视频监控管理服务器和各存储服务器,点播服务器间采用心跳侦测的机制,当视频监控管理模块侦测各存储服务器,点播服务器异常时,发送异常报警。

7)提供磁盘管理工具,方便分配存储服务器空间,方便友好查询磁盘空间使用情况。

系统配置管理

系统管理员模块负责管理系统设备资源及用户权限设置等方面的数据;支持数据上传与下载;支持数据导入、导出功能;支持数据初始化向导;支持批处理操作;支持从Excel文件拷贝数据到系统中;支持合法性检测;支持离线配置;

安全管理

系统具有多级权限控制管理功能,按实际的管理架构对每个用户(操作终端)赋予不同权限等级,系统登录和操作都需要进行权限查验。

系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等,均有操作记录,系统可对操作记录进行查询和统计。

支持自由上下电,意外重启后始终保持文件系统的一致性,不会造成系统启动失败。

局部配置调整后,自动更新全网系统配置,方便维护管理。

具有网络容错能力,当网络恢复正常后系统也能重新正常工作,不会受到网络错误的影响设备管理。

管理系统内各节点设备的控制任务。

时钟管理

系统采用NTP方式对系统内矩阵、服务器等设备统一授时,做到全网统一时钟。

日志管理

管理操作员的登陆、退出与各种操作的日志记录,管理系统与设备的故障日志记录和日志定时清理等;

系统特点

开放式的先进体系架构

⏹综合视频管理平台充分整合了高清视频、数字视频、光纤通信、IP网络、数据存储等相关领域的技术,采用开放的架构、标准的技术实现。

系统将实时视频传输、干线、控制信令及后端流媒体处理等先进理念引入视频监控系统。

⏹分布式控制体系:

视频管理服务器与节点服务器协同工作,统一完成对各节点资源的管理与调度。

全网资源统一管理

⏹资源统一编号,综合视频管理平台对可以针对全网内所有系统资源实行统一编号,系统控制操作界面对本地资源和异地资源是一致的,即监控用户从操作方式上感觉不到他正在使用本地资源还是异地资源。

监控用户对系统资源的控制能力仅仅受限于其权限和优先级,与资源所处的地域无关。

⏹采用NTP方式,实现全网统一授时:

采取NTP方式对综合视频管理平台进行对时,再由综合视频管理平台对系统内矩阵、视频服务器等设备统一授时,做到全网统一时钟。

完备安全的权限管理体系

⏹采用本地用户、本地用户组、远程用户及远程用户组的权限管理方式,灵活的实现本地用户和联网用户对每个前端及每个视频干线的权限管理,细化用户角色,实现更高的权限要求。

⏹远程用户和用户组以及权限均可被下级综合视频管理平台系统继承,采用节点、用户、用户组通配的办法,极大地方便权限配置。

⏹精细的用户权限管理划分,权限可以具体分组用户对前端摄像机、干线的控制,充分满足用户细致需求。

⏹完善的网络权限和优先级控制。

综合视频管理平台系统采用集中/分布式相结合的系统结构,支持全局的网络权限和优先级控制,支持权限漫游和干线仲裁。

⏹每个资源均可以进行精细权限设置,比如可为每个用户(操作终端)设置对每个摄像头的权限(是否可以切换、云台控制、历史点播等)

⏹支持用户(操作终端)权限的全网漫游,用户在全系统中只需要登录一次就可以漫游全网访问任何有权限的资源。

⏹支持用户(操作终端)优先级级别管理,对同一个资源,如果两个用户均具备相应的权限,级别高的用户可以抢占级别低的用户的对该资源的拥有权。

高效的多级传输干线路由管理

⏹妥善解决视频路由的权限抢占问题、多拓扑(环状、星型)、光传输平台带宽式管理问题、模拟传输干线及数字IP传输干线管理问题、综合接入系统断纤及板卡异常下视频传输的自愈问题。

⏹在复杂系统中,节点间的视频传输通路被称为干线,若干个节点之间通过模拟干线或数字干线(视频编解码器和网络)相互联网。

远程调用时输入摄像机号后,综合视频管理平台系统自动进行干线搜索、申请、占用和释放。

⏹综合视频管理平台系统提供了完善的干线管理机制和优化的动态路由选择算法。

支持星型、树型、环型任意拓扑结构的视频网络。

⏹多个用户可以复用干线,即多人同时使用同一条干线。

⏹当某节点用户要求使用干线资源时,综合视频管理平台系统会根据干线占用情况实时计算出最优路径,自动选择代价最低的路由。

⏹随时查看各干线的状态,支持尽可能均匀分配干线,避免总是重复使用某干线的情况。

方便一致的全网设备和配置管理

⏹能够直接通过网络进行配置管理和控制,所有管理功能,都能够在任意远端通过网络进行。

⏹友好的操作方式:

数据的初始化可以通过拖拉的方式来解决,可以很方便地从Excel中导入摄像机等资源名称到系统当中,归类高级参数和常用参数,方便用户理解。

方便快捷的系统扩展

⏹积木式的系统扩展:

“消化”了不同视频监控系统间的特殊性和复杂性,联网组件成为标准化的设备,视频监控系统的扩展象搭积木一样清晰直观。

如增加一台节点控制器就可增加一个分控中心,联网变得简单易行。

⏹系统自动更新:

一个节点内资源配置发生变化,系统可以自动“学习”。

2.3.1.6视频存储系统

2.3.1.6.1图像存储策略

(1)监控视频存储要求

本系统主要存储高清视频,其存储策略为:

高清视频图像存储20天

(2)存储时间要求

存储服务器的数据库在纪录图像信息的同时,还应记录与图像信息相关的检索信息,设备、通道、时间、报警信息等。

 (3)存储格式要求

图像存储设备采用M-JPEG的视频编码格式进行图像存储。

(3)存储图像分辨率要求

具有足够的扩展空间,对于高清视频的存储图像数据应保证具有1920×1080(或1600×1200)的图像分辨率。

(4)存储图像数据回放要求

具备秒级回放的功能,操作者只需要在操作界面上输入时间点即可播放相应的历史图像。

(5)存储设备要求

应考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施;支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索,支持多用户同时并发访问同一数据源;

要求平台内的存储系统,在同一的管理平台下,实现对所有存储软硬件资源的配置及查询,系统性能的实时监视,系统设备的故障报警监视、故障诊断、及定位分析、报警日志的创建及维护等。

(6)安全认证要求

验证用户的访问权限和优先级,监测和纪录用户进行的访问和操作等;验证接入设备的合法性,并注册合法设备。

需要存储图像为卡口的视频图像及检测数据、个检测+监控的图像及检测数据和监控视频图像。

图像存储策略表如下:

序号

区域

点数

流量(Mbyte/S)

秒/小时

小时/天

G

T

格式化RID

存储量(T)

1

监控

12

3600

24

30

1024

1024

0.75

2

检测

0.3MB

3600

24

365

1024

1024

0.75

本系统存储设备分布式存储集中管理控制架构的智能海量IPSAN存储设备。

智能海量IPSAN存储设备,具有功能强大、稳定可靠、性能优异、管理简便等诸多特性,为用户提供了高性价比的网络存储解决方案。

2.3.1.6.2信息流程

视频存储服务通过系统专用网络(TCP/IP),接收高清视频转换处理设备输出的视频流,按系统设置进行存储。

视频点播服务器通过系统专用网络(TCP/IP),接收来自用户(操作终端)的调用指令,并转发给视频存储服务器,完成录像的调用。

2.3.1.6.3视频存储系统功能

录像功能

⏹支持所有视频图像的存储记录,将不同的视频图像存放到系统指定的存储区域。

根据图像存储策略,自动覆盖历史数据。

支持对高带宽码流进行存储;

⏹支持手动录像、自动定时录像、报警联动录像、循环录像等多种工作方式;

⏹支持节假日设定、预录像设置;

⏹支持逐帧回放的需求;

⏹录像工作表:

可为每个摄像机指定录像工作表。

工作表可按周一至周日以及节假日的不同时间段分别指定不同的动作设定;

⏹在进行回放、快进、快退等操作时

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