我国北斗全球系统最后一颗组网卫星发射成功，意味着什么？北斗导航系统有多强？ 第1页

1993年

我国银河号货船被美军怀疑向伊朗运送化学武器。

美军为了拦下这艘货船干扰民用GPS波段，虽然他们能用一万种方式拦下一艘发展中国家的货船，但还是少不了最羞辱他人的方式，以体现自己霸占了这个星球。

大海如同美国人的厅堂，此时被关掉了灯。我们被困在了黑暗中。

银河号如同一个无辜的少女，在黑暗中被恶汉搜身。没有任何凭据，没有任何证物，也没有任何道歉。

那时的我们每个人眼中都有团火。有人恨不得一炬燎原，也有人恨不得点燃星空。

1994年

北斗一号系统工程启动。

1996年

李登辉上台，台独势力得势。台海危机爆发。

解放军试射导弹以震慑台独分子。三发试射。

第一发命中。后两发“失踪”。大大偏离目标。

没错，美国人再次“关停”了GPS系统，令导弹失准。

我们连收复自己领土的军演都成了笑话。

“不能再有半点战略设施接触GPS了。”

现在看起来，军事上使用GPS简直匪夷所思，可你知道中国GDP世界第二也是近几年的事。等我们老了以后回想起若干年前我们的支柱企业还在用美国的芯片，何尝不是难以置信?

弱小的耻辱，有多难受，这代孩子真的体会得到吗？你们体会的只是不够强，最多是败下阵来。你们没体会过祖国被玩弄的感觉。

完全自主发展很难，每个人都了解这一点。

于是北斗开始和欧洲伽利略项目合作，投入大量资金以示诚意成为合作方。然而他们带着典型的欧式傲慢对中方百般羞辱，将我们排挤。

2007年，北斗正式被踢出了伽利略计划。

我们没有灰心丧气，反而越挫越勇。曾经那是无数人认为我们永远独立做不出来的东西，和航母一样。

我们忍辱负重，绝不低头。

2016年，南海对峙。

这是冷战结束之后世界上最大规模的军事对峙，美国派出两个航母战斗群抵近南海，与中国海军摆开阵型，战争一触即发。

美军新闻管制后，记者一个字都发不出来，航母舰队仿佛一度消失于这个世界。那是南海最恐怖的时刻，因为当美军航母的消息再次出现于媒体，如同海怪上浮。届时很可能就中美要有胜负，我们中许多人的人生会就此改变。

如果我们还有任何军事设施依赖GPS，恐怕我们根本没有资格对峙。如果我们当年没有用屈辱惊醒自己，招来的会是如同笑话一般的惨败。

最后海怪上浮，英雄也还活着。

是的，我们赢了，兵不血刃。

美军航母编队暴露，我们登报暗示美军航母的坐标，美军依“发现即摧毁”的原则撤了兵。

正如基辛格的名言“中国人总是被他们之中最勇敢的保护的很好。”

和平不是求来的，是挣来的。

你以为世界已经很糟，我们不如美国，所以我们都该回炉重造？

你只是不知道我们本来还可以更糟。总有人顶着屈辱替我们扛到现在，然后留你坐在空调下拿键盘抱怨，而不是在物资短缺中和别人抢食物。

2020年，我们眼睁睁看着弗洛伊德被白人警察欺凌致死，周围没有人能帮他。美国人维护所谓治安时暴虐无道，其场面总能令我们觉得似曾相识。

不妨让时间回到1993年的，在印度洋公海之上，那失去信号的银河号漂流着，等待他们的是世界警察的搜查与指控。航行万里也如寄人篱下，若被欺凌便不能呼吸，我们是何其的相似？

在那被困公海的日子里，有没有那么一个夜晚，银河落海，船员却对着满天繁星问道：

“天上为什么没有北斗星照着我们回家？”

2020年6月23日9时43分，北斗卫星导航系统第55颗卫星搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心成功升空。自1994年开始预研的北斗卫星导航系统终于完成全部组网星座发射任务，正式建成！

图片来源：央视新闻

北斗卫星导航系统（以下用北斗指代），将中国人千百年来“寻路靠北斗七星”的经验变成现实，也在方方面面彻底改变了中国人的生活方式。本文将围绕关于北斗的十个经典问题，详细解读这个宏大工程的意义。

一、为什么有GPS还要做北斗？

美国的GPS起步于70年代，经过多年发展、尤其商业运作以后，已经走入人们日常生活中。但是，它的本质是军用卫星导航系统，隶属于美国空军，毫无疑问会时刻以本国利益为第一位。在实践中，卫星工程师不仅能在信号方面增加干扰、欺骗手段等，还能停掉某一地区的服务，芯片定价权和使用权限等也在他们手中。

例如，GPS开放民用服务后，普通用户只能使用定位精度更差且增加了选择可用性（干扰）的民用码定位服务。2000年5月2日，为打压俄罗斯GLONASS（格洛纳斯，俄罗斯军民两用卫星导航系统）的商业化空间，GPS系统选择主动去掉干扰参与竞争，定位精度瞬间提高10倍以上。但这也意味着，它可以随意恢复任何干扰、甚至彻底停止区域服务。这类事情在近些年印巴冲突、中东地区冲突中屡见不鲜。

当天06:00时GPS系统去除干扰后，定位精度大大提高（图源：http://schlaggo.de）

GPS目前几乎用在了美军任何一种需要定位的武器中，民用方面也占据着全世界千亿美元计的巨大市场。因而，无论是事关国家国防安全，还是导航应用市场的巨大商业利益，中国都必须拥有自己的卫星导航系统，这个领域不会存在真正意义的国际合作。

目前，只有美国、俄罗斯、中国、欧盟先后建立了全球卫星导航系统，日本、印度建有区域卫星导航系统，这几个国家/地区都把相应系统作为发展中的重中之重，意义可见一斑。

二、为什么北斗有三种轨道？

美国、俄罗斯和欧洲的星座只部署在距离地球约20000千米的中远地球轨道（MEO），以实现轨道周期（约12小时）与信号覆盖范围的最佳平衡。为达到全球任一点都能收到4颗卫星信号以实现定位授时的目标，至少需要24颗卫星保证服务质量。

日本和印度星座仅服务本国，选择了轨道周期与地球自转同步的轨道，距离地面35786千米，从地面观测相对稳定。其中，日本QZSS高度依赖美国GPS系统，使用至少3颗卫星运行在倾斜地球同步轨道（IGSO），保障日本高纬度地区和城市高楼林立环境下的使用。印度由于更加靠近赤道，在IGSO之外还使用了定位于赤道上空的静止/同步地球轨道（GEO）。

北斗卫星轨迹在地面投影：蓝色8字形轨迹为IGSO卫星，红色定点为GEO卫星，绿色为MEO卫星（未全部展示所有卫星，图源：http://doi.org/10.1038/srep04692）

而对于北斗而言，“小孩子才做选择，我全都要”！北斗兼具了MEO、GEO和IGSO三种轨道。MEO(倾角55度、高21500千米)，保证全球高精度定位。主要运行在亚太地区的GEO（倾角0度，高35786千米）和IGSO（倾角55度，高35786千米）则保证亚太和“一带一路”地区更高精度定位。

三、为什么北斗有一号、二号、三号？

卫星导航系统是一个庞大的工程，它是大型航天载荷发射技术、大型星座运营维护技术、高水平通用导航卫星平台研发技术、无线电远距离通讯技术、高精度星载原子钟技术等诸多高精尖技术的集大成者，门槛极高，其中任何一项都面临严苛的技术封锁。但困难从来都不是“造不如买”的借口，从1994年开始，中国航天人一步一个脚印，筚路蓝缕，攻坚克难啃硬骨头，把整个北斗建设过程分成了三步走策略，也就对应北斗一号、二号和三号。

北斗一号主要是试验系统。在2000-2007年间发射了4颗试验性质卫星，全在地球静止轨道，它以区域测试服务为主要目标，目前已全部退役，不算入正式星座。

北斗二号主要是区域导航系统。在2007-2019年间共计发射了20颗（包含备份星），8颗为GEO卫星、7颗为IGSO卫星，主要服务亚太。5颗为MEO卫星，仅能提供有限的全球覆盖。系统总体上服务于亚太地区。

北斗星座示意图（图源：北斗办）

北斗三号是全球卫星导航系统。从2015年至今共计发射了35颗，其中5颗为测试性质，不提供服务。正式星座中，3颗为GEO卫星，3颗为IGSO卫星，24颗为MEO卫星，向全球提供高精度、全天候、全天时的导航定位授时服务。

于此同时，卫星平台也在不断大幅改进，不同北斗卫星（包含试验星）在东方红3号等卫星平台基础上反复改进，演化出了10余个版本，难度可想而知。目前北斗二号大部分卫星依然在正常工作中，因而实际处在运行状态的北斗星座超过40颗，大幅超过了GPS的32颗，未来随着北斗二号部分卫星逐渐退役，总数会降低，但会维持在30颗以上。

四、为什么北斗都用长征三号甲系列火箭发射？

长征三号甲系列火箭是我国的王牌火箭，最大特点是第三级采用了比冲（衡量发动机工作效率的指标，越大越好）更高的液氧液氢发动机，因而它也是长征火箭家族用于发射更高更远任务的专属火箭，例如嫦娥、风云（二/四）、各种通讯卫星等，北斗家族同样如此。

从左至右：长征三号基本型、甲型、乙型和丙型火箭对比（图改自：GW_Simulations）

经过多年成熟发展，长征三号火箭形成了四种主要构型，基本型已于2000年退役。目前现有长征三号甲、乙和丙三种主要型号服役，以及近10种改进版本。相比较长三甲，长三乙/丙增加了助推器，且做了大幅升级，能力更强。其中长三乙不仅携带了4个助推器（长三丙2个）、还可携带远征上面级，能够执行北斗一箭两星任务，能力最强。北斗所有发射任务中，长三乙实现了15次一箭两星任务，运送了30颗卫星入轨，可以说是王牌中的王牌！

五、为什么北斗能服务无限个用户？

北斗三号是一种无源定位系统，每一颗导航卫星的本质就是告诉你这么一个事情：现在几点了（时间ts），我在哪里（xs，ys，zs）。当你（接收机）收到信号时，可以通过比对，得到接收机上时间与接收到的卫星信息显示时间之间的差值，这个差值乘以光速就是你和卫星之间的距离。还有一个方法是数中间隔了多少个信号波长。卫星由于有专门的科学家维持，它的位置极其精确，误差在1厘米级别；卫星上搭载的钟是原子钟，几百万年才可能错1秒，因此，它的所有信息几乎可以被认为无误差。

那么你只需要解出四个参数：在地球上的三维坐标x，y，z和钟差t（毕竟用户的石英钟不可能和原子钟精度相比，需要把它的误差做一个未知数解出来）。观测到四个卫星，就可以构建四个方程，解出四个未知数。

用户只需接收到四颗卫星信号，即可精确确定自身位置和时间（图源：http://doi.org/10.9790/0661-17333441）

所以，对卫星而言，永远只做一件事情：往地面发信号，一直在说我在哪儿，几点了，卫星不需要做任何辅助你的计算。用户只要能收到信号进行解算即可，与这些卫星没有任何交流，也不消耗它们任何一丝能量，这也就意味着，理论上用户量是无限的。而且，每一位用户都可以享受米级定位精度和纳秒级授时精度。

2020年6月14日全球可以看见的北斗卫星数量分布图，可以看出能实现全球定位（>3），且亚太地区数量更大、定位精度更高（图源：北斗办）

六、北斗有哪些特色绝活？

北斗有一系列特色技术，举三个小例子。

星间链路技术，各个卫星之间可以彼此通信联络。这样仅需在中国境内对卫星进行主控、监控和信息注入，既解决了全球建站安全性的问题，也可以降低运营成本，卫星之间可以互为校正，也有助于提高服务质量，增强抗干扰能力。

2008年汶川地震灾难时，15勇士在通信完全中断的情况下完成了“惊天一跳”，他们就带有北斗系统接收机（图源：央视网）

短报文系统，通过卫星实现天地双向通信，而其他几个系统仅能单向接收卫星信号。这意味着卫星可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息，特殊环境（大洋，荒漠，深山、极地）、灾难救援和军用环境下价值意义巨大。

部分北斗卫星还携带了国际Cospas-Sarsat卫星辅助搜索和应急救援计划的有效载荷，在发生紧急情况时，可以参与国际合作的应急救灾工作中。

七、北斗能怎样服务于科学研究？

北斗最大的特点是高精度授时和定位，对于科学应用而言，高精度接收机可以利用载波相位信号和差分技术等轻松实现厘米级定位精度和毫米级基线精度。笔者从事低轨卫星精密定轨技术研究，本质就是用星载的接收机给卫星确定位置，也可以实现1厘米级定轨精度。在高精度卫星轨道的辅助下，卫星上的精密仪器也可以大展身手。因此，卫星导航系统的出现，使得人类对地球重力场、地球磁场、大陆板块运动、地球自转、海洋潮汐、冰川极地、自然灾害等地球科学的研究达到了前所未有的高度。

利用卫星导航系统对低轨卫星精密定轨已成为科学卫星应用的常态（图源：ESA）

除了助力地球科学的研究，在其他领域，北斗也有极大的促进作用。例如，卫星信号需要穿过复杂的电离层和对流程等抵达地面，北斗更是有三个主要频率，每种信号受到的影响不同。当它们集合在一起，就提供了能帮助大气研究的海量信息。再例如，北斗的高精度原子时，可以用来同步大型科学试验，精准授时。除此之外，北斗还会带动一系列通讯、电子、芯片等产业的大发展，促进多个行业的科学研究。

八、北斗能怎样服务于普通大众？

普通人的生活已经离不开导航卫星了，北斗也在迅速融入，为大家提供更好的服务。最典型的莫过于定位服务，例如地图导航、共享单车/打车、快递查询等，彻底改变了现代人类的生活。

依赖卫星导航的无人机和农用机械已经在逐步颠覆传统农业形式（图源：Pixabay）

交通系统高精度时刻表、国家大型电网输电、金融系统超高频交易、通讯终端永远准确的时间，都有北斗原子钟的身影。大型基建工程，高铁、大桥、机场建设，都需要北斗定位。农林牧渔，交通运输、水文监测、气象预报、地理测绘、森林防火、电力调度、救灾减灾、应急搜救，面积测算等，都需要高精度卫星定位服务。而目前很多新技术，例如自动驾驶、无人码头，自动化农业，无人机植保等，也离不开北斗的强大支撑。

九、北斗的未来是什么？

北斗在完全建成之后，将会继续保持一定频率的卫星发射活动，以替换逐渐退役的老卫星，常态维持至少30颗的全球服务星座。北斗卫星也将不断升级，提供更好的定位服务。与此同时，在低轨（数百千米高轨道）可以建设导航增强星座，在地面、尤其是城市高楼林立环境中，可以建设辅助站点，最终实现实时动态厘米级定位精度，大大提高北斗的定位精度，实现空天地信息一体化。

在备受关注的商业方面，随着人类社会对物流和定位的需求越来越高，北斗的商业应用价值也会被极大开发。按照欧洲全球定位研究中心的估计，2025年左右世界范围内的卫星导航定位设备需求量将超过92亿部，年产值将超过2680亿欧元，这是个海量的市场，其中亚太市场的增长速度更将傲视全球，年增速可以达到40%以上。在这片红海中，北斗无疑是最有潜力狙击GPS系统的一个。规模化的应用会大幅降低硬件收费水平，进一步确定商业市场领先优势，从而形成正循环，最终达到一个理想的状态——实现系统长盛不衰的同时依然能快速迭代。

人类已经进入卫星导航的时代，且永远无法离开导航卫星了。

  maomaobear 网友的相关建议: 
      

不要高估，也不要低估。

北斗属于战略性的东西。

理论上，北斗能干的活，大部分GPS也能干。

现在的芯片要定位就是什么标准都支持一起定位。

但是，这个东西没有，对方一关，你的国家安全就没有了。

不止是武器打不准的问题，而是所有定位相关的经济运行都得崩溃。

没有能力的国家，不得不受制于人，就像很多国家只能买战斗机一样。

但是大国一定要搞出来自己可控的一套才能安心。

中国北斗组网，光学监控组网，配合无法拦截高超音速飞行器，才能真正的实现全球打击。

全球任何一艘大船，能连续不间断的监控其所在位置。随时发导弹，能够避开防御直接击沉。

除非你先把我的卫星打下来。否则战争一开始，想打你哪里就打你哪里。

有真理在手，说话就有底气了。

当然，中国现在还仅仅是有一定自卫能力。还要养光韬晦，低调发展。

民用产品的制造基础，决定你军用产品的水平。

你没有一流的柴油发动机公司，造一流坦克就有难度。

你没有一流的航空发动机，造出来的飞机就很难一流。

你没有最强的电子产品制造企业，你的航电雷达这些东西就要打个问号。

你连一流的芯片都造不了，你武器里面的芯片从哪来呢？

从GDP第一到全球霸主，美国用了超过50年的时间。

中国GDP超过美国，估计还得以十年计算时间。

猥琐发育，慢慢来。

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  li-xiao-xiong-18-90 网友的相关建议: 
      

意味着什么？意味着我下午一节语文课又完不成教学任务了！我必须跟孩子们好好叨叨一下这个！一上午都在忙，没时间刷手机所以现在才知道！我快激动死了！简直是两眼泪汪汪的那种激动！老公总是说我一月挣三千块钱还能仰望星空不容易，可是我就是喜欢关心这些呀……啊我真的好激动！从有智能手机开始知道GPS这个名字那天我就一直盼着今天了！！北斗！我们有北斗了！就像当初有蘑菇蛋一样！啊我太激动了！不说了我要去上班了！！

更新！

啊我居然火了……

那就更新一下后续～

疫情期间大家都上网课。

可是教研室说放假一定会推迟到七月底，时间很充裕，线上不能讲新课只能推送绘本和古诗小故事之类的。

然后复课以后又我们悠闲地复习了两周……

结果！忽然有小道消息说不推迟放假！七月初就考试！

然后老师们就都疯了。开始疯狂赶课。。

就像以前快开学了狂补作业那样疯狂讲课……

体育？天气太热了容易中暑……咱们在班里上语文吧……

手工？剪刀太危险了碎纸片又破坏班级环境……咱们上语文吧……

早读？我刚进班想听写一下，进门就看见数学老师已经发好卷子正冲我微笑呢……

我就是在这种情况下，忍痛抽出半节课给孩子们叨叨了一下下……

刚才看评论说现在小朋友都知道很多，其实不是全是这样的。像我的学校，虽然是省会城市中心区公立学校，但是有很多进城务工子女，还有一些家长不识字（家长会上自己告诉我的）。孩子们都没有听说过北斗，但是有一些知道GPS。孩子们全程认真聆听并不时发出赞叹。能看出来是真心喜欢听我讲这些。说自豪他们可能现在还不能体会，但是眼中的光彩是真的。

相信这颗种子总会有发芽的那一天～

最后，再次感谢大家。我会继续努力。

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  phobos 网友的相关建议: 
      

下一步，卫星武器，互相摧毁及防卫卫星的武器系统，又要竞赛了，真正的太空战。

过完端午，喘口气，接着又要愉快地去工作了，耶！

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  shen-peng-38 网友的相关建议: 
      

有多强？不敢说，最晚一个起步，超过俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略，和GPS一字并肩。

意味着什么？意味着“抬头望见北斗星”。“北斗星谓之七政，天之诸侯，亦为帝车”，这北斗系统的名字起的好，意思是“宇宙中的灯塔”，“指引人族前进的方向”。北斗导航系统的位置极其精确，误差在1厘米级别，每一位用户都可以享受米级定位精度和纳秒级授时精度。北斗实现了天地双向通信，而其他几个系统仅能单向接收卫星信号。这意味着卫星可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息，特殊环境（大洋，荒漠，深山、极地）、灾难救援和军用环境下价值意义巨大。

自家的卫星定位系统，自家的发射组网技术，自家的卫星芯片和设备，核心器件全部国产，从此天穹之上，我们有自己的眼睛。制导武器好比是拳头，卫星定位系统就是眼睛，拳头要长在自己胳膊上，眼睛也要长在自己身上。GPS再牛逼，那也是人家的眼睛。

2003年，伊拉克战争爆发的时候，我在上高中，我们班三个老师，历史老师、政治老师、物理老师，都热衷于讨论政治军事，拿现在的话讲，都是“键盘政治家”。上课上着上着，就给我们讲中东局势。

政治老师是个“精美”，还是布什和拉姆斯菲尔德的粉丝，那段时间得意洋洋不可一世，声称美军天下无敌，萨达姆跳梁小丑，伊拉克人民不知天命以卵击石，早晚死无葬身之地，全世界都会沐浴在西方普世价值的光辉之下。

历史老师是个信仰唯物主义的老师，比较同情伊拉克人民，他当时认为，伊拉克还是能够抵抗两下的，他说不管萨达姆怎么样，伊拉克人民是无辜的，是伟大的，美帝没有证据就入侵他国，是不得人心的反动行为。出于他长期以来的历史教学经验，他认为美军不会那么顺利，会陷入人民战争的汪洋大海......

物理老师是个朴素的爱国者，痛恨美帝，99年南斯拉夫大使馆被炸的时候，他就和他的同学们一起上过街，一口一个FXXK America；他对美帝民主自由的话术嗤之以鼻，但作为一个理科老师，对美帝的科学技术非常佩服。他认为美帝很无耻，但是伊拉克没有半点希望，因为海湾战争的时候就证明了一切，精确制导导弹，要靠GPS导航系统的，在美帝的卫星笼罩之下，在战斧巡航导弹覆盖下，伊拉克就是瞎子，这是一场明眼人打瞎子的战争。

当时就有好事的同学问物理老师，说咱们呢？咱们能在这样的攻击下支撑多久？物理老师脸色有点灰暗，他讲了个段子，说1996年我国演习的时候，美国关闭了GPS导航系统，我们的几枚导弹就瞬间失去了方向（后来知道就是个段子）......当时听得我们大惊失色。

那是在2003年，我国的北斗一号卫星才上天不久，普通人很难了解到情况。不过物理老师马上开始怒骂欧洲，说王八蛋，弄了个“伽利略系统”，忽悠了我们一大笔钱，我看和当年那个“铱星计划”差不多，就是个骗子项目，早晚完犊子......我们不如独立自主、自力更生，拿出两弹一星的精神，自己造出自己的全球导航系统......

作为初代键盘政治家，对于伊拉克战争的进程，三位老师都说对了一点点，特别是物理老师在技术层面的预测和分析，“天眼’在上，伊拉克确实没有还手之力，甚至都不知道美军在哪里，就吃了几发导弹了。

后来证实，在整个伊拉克战争期间，美国总共动用了177颗卫星。其中包括97颗军事卫星和80颗民用卫星。形成了空间侦察监视、空间通信保障、空间导航定位、空间气象保障四大系统，组成了庞大的天网系统。

在战争之前，2003年3月，美国就用德尔塔2型火箭发射了一颗GPS BLOCK2R9，看起来是一次常规任务，但不久之后，这颗卫星就机动到G1轨道带，与1991年发射的GPS 2A-11成为一对，对后来的攻打伊拉克，起到了至关重要的作用。美军不光是导弹使用GPS导航，就连炸弹也装上了GPS制导装置，在开战的20多天内，美军使用了14000枚精确制导炸弹，达到了90%。今天，美军除了子弹以外，几乎所有会动的武器、装备、士兵都携带了GPS定位模块。

所以，从国家安全的角度来看，通信、全球定位、导航，都得靠自己，别人的东西再好，那也是靠不住的。那些年，刘慈欣的小说也开始在同学中间传播，我们看到了《全频道阻塞干扰》，大刘对未来战争的展望，同样让我们毛骨悚然，那时候的整体氛围，就是悲观的。

不过，在2020年的今天，我们有了自己的“眼睛”，不下于GPS，核心器件全部国产，在某些方面还有优势的北斗导航系统，无论是当年的老师，还是富有想象力的大刘，应该都没有想到我们有今天。

未来，需要努力的地方还有很多，从马斯克的猎鹰火箭、龙飞船、星链计划开始，我们可以看到新一轮“星球大战”计划的影子。我希望我们按照自己的道路一步一步往前走，有战略定力，有耐心，有正有奇，既要有向对方学习先进技术的态度，也要有战略上藐视对手的勇气。

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