内容正文:
1.2 数字化与编码
一、选择题
1.下列数中是二进制数的是( )
A.101100 B.2024 C.9D D.3.1415
2.下列关于模拟声音信号的数字化过程的说法,不正确的是( )
A.将连续变化的信号转换为二进制数值的过程
B.将离散信号转换为连续变化信号的过程
C.需要经过采样、量化和编码三个过程
D.量化位数越大,则数字化后的声音文件也越大
3.十进制数7转换成二进制数是( )
A.1111 B.0111 C.1101 D.1100
4.同学们要完成一项“网上课堂对学业影响”的调查报告,首先需要明确需求。下列( )工具更适合帮助他们规划调查思路。
A.WPS文字 B.Excel C.PPT D.FreeMind
5.小红喜欢打游戏,有一天她正在大boss,突然游戏里面的所有数据都变成了二进制数显示,已知她每一次普攻的数据是10101,现在boss的血量显示为1001100,请问他还需要普攻( )下能打到boss。
A.1 B.2 C.3 D.4
6.学习了二进制编码以后,小李用二进制为全班55个同学分别分配了一个二进制的学号,那每个学生的号码至少需要( )位二进制数?
A.5 B.6 C.7 D.8
7.1KB存储容量能存储的英文字符个数是( )
A.128 B.512 C.1024 D.2048
8.二维码在日常生活中较为常见,以下关于二维码的说法正确的是( )
A.扫描二维码属于信息的编码过程
B.二维码可以表示文字、图像、超链接等信息
C.通过扫描二维码获得信息的过程,涉及到了信息的加工与发布
D.健康码每隔14天需要重新获取,体现了信息的载体依附性
9.一段频率为44.1KHz,量化位数为16位,双声道、总计时2分钟的WAV格式音频文件。这个音频文件所占的存储空间为________字节。( )
A.44.1×1024×16×2×2÷8 B.44.1×1024×16×2×120÷8
C.44.1×1000×16×2×2÷8 D.44.1×1000×16×2×120÷8
10.表示汉字的机内码为两个字节,每个字节的最高位为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
11.一段时长为10s的wav双声道音频文件,采样频率是44.1kHz,量化位数为16位,它所占的存储容量约为( )
A.861KB B.13.4MB C.1.68MB D.172.3KB
12.凯撒密码是一种简单的置换密码,通过换位来实现加密。假设密文按照小写字母表是由正常顺序的明文字母表右移2个字母得到,则明文单词“big”加密后得到的密文为( )
A.dik B.elj C.ekj D.dki
13.小云同学录制一首歌曲,时长 2分钟,采样频率 44.1KHZ,量化位数16位,保存为双声道WAVE格式,存储容量约为( )
A.10MB B.20MB C.40MB D.100MB
14.2022年卡塔尔世界杯中运用了多项高新科技,其中最让球迷耳目一新的高科技就是半自动越位技术。足球内部嵌了一颗采用“CTR-CORE”系统的中央芯片,能够实时收集高精度的足球运动数据,并以每秒500次的频率将数据发送给人工智能系统进行整合分析。同时,每个比赛场馆都有12个专用的摄像头来跟踪球和球员,并以每秒50次的频率记录下发生在64场比赛中的每一个瞬间,可以有效判别球员是否越位。另一大亮点是球场的降温技术。为了将温度降至18℃到24℃,体育场配备了冷却技术和可伸缩屋顶,为运动员和球迷们提供更舒适的比赛和观赛环境。场地周边配备有ElPalm凉亭,它带有太阳能电池板供电的风力涡轮机,不仅可为球迷提供遮阴,还可为他们提供USB充电和WiFi。此外,赛事组织者还采用了世界上第一个盲文娱乐平台Bonocle,为视障人士提供了访问数字内容的辅助技术。小明在比赛现场拍照时,发现相机内存还剩1GB的空间,假设拍摄的照片为24位真彩色的BMP格式,为使还能够拍摄200张照片并尽可能保证高分辨率,则应选择的最佳分辨率为( )
A.1024×768 B.1280×768 C.1536×1024 D.2048*1536
15.下列场景中应用模拟信号的是( )
A.传统的有线电话 B.开关电路中输出电压 C.计算机网络通信 D.电流脉冲信号
16.下列关于信息的编码说法正确的是( )
A.信息编码只能使用二进制表示
B.一维条形码可承载的信息量通常比二维码多
C.将末位为0的十六进制数转换为二进制数后,二进制数的末位一定是0
D.“B”的ASCII码值为66D,由此可知字符“b”的ASCII码值为86D
17.用一位二进制数能表示几种颜色?( )
A.仅能表示一种颜色 B.能表示任意两种不同的颜色
C.仅能表示黑白两种颜色 D.不能表示任何颜色
二、填空题
18.10100(2) = (10)
19.11100101(2) = (16)
20.(10110101)2 =( )10 。
21.进制转换
(101101)(2)=( )(10) (26)(10)=( )(16) 255(8)=( )(16) d(16)=( )(2)
22.请仔细观察回答相关问题。
图a 图b
(1)如图a所示,是一张二维码,其中二维码部分截图如图b所示,则图b中共有 个像素,每个像素点有 种状态。
(2)若图b中的黑、白像素分别用1和0表示,则该图像中的第二行最后一个字节二进制编码为 ,将其转化为十六进制编码为 。
(3)对图a的二维码进行扫码后得到一张如图c的亚运会吉祥物图像,该图像是一副未经压缩的1024*768像素、256色的BMP位图图像,所需的存储空间是 KB,将该图像另存为512×384像素、黑白图片,格式保持不变,则前后图像文件的存储容量比约为 。
图c
23.存储2个国标汉字内码通常需要( )字节。
三、判断题
24.ASCII码是一种国际通用的西文字符编码标准,每个字符用8个二进制位表示。( )
25.在计算机中,数值数据只能用二进制编码,不能使用八进制或十六进制编码。( )
26.WinRAR既可以压缩文件,也可以解压缩文件。( )
27.人的感官能识别的信号是数字信号。( )
四、操作题
28.近期chatgpt火爆,引发了小申对人工智能的浓厚学习兴趣。围绕人工智能的学习,请完成以下各题。
(1)以下应用了人工智能技术的场景是( )
A.使用诱导屏幕显示空余车位的数量 B.驾驶员通过指纹识别完成停车费用的支付
C.使用地磁传感器感知车位上车辆的存在 D.车辆入场时通过拍照识别车牌号码采集车牌信息
(2)对于计算机而言,无论字符、图像还是视频都是一串由'0'和'1'构成的序列。这是因为在计算机内部采用的是( )
A.二进制编码 B.十进制编码 C.十六进制编码 D.ASCII码
(3)如图所示,小申用第三方平台进行人脸标记的实验。“人脸标记.bmp”文件的大小是( )B。
A.351×245/8 B.351×245 C.351×245×24/8 D.351×245×24
(4)根据第三方平台返回的人脸定位信息画一个矩形框的代码如下所示:
draw.rectangle((left,top,left+width,top+height),outline=(255,127,63))
其中outline=(255,127,63)括号中的3个十制数依次对应三原色(Red,Green,Blue),用于指定边框线颜色。这3个十进制数用十六进制表示依次为:FF7F 。
(5)小申把“人脸标记.bmp”另存为jpeg格式,发现图像文件小了很多且质量有所损耗,但看起来图像没有很明显的变化。这是对图像进行了 【选填:无损压缩/有损压缩】;接着把“人脸标记.jpeg”又另存为bmp格式,图像质量 【选填:可以恢复/无法复原】
(6)目前的技术不仅让计算机具备有“视觉”,还有“听觉”。如图所示,这段音频时间是256秒,保存为WAV波形文件格式,那么这段声音文件的大小是( )KB。
A.44.1*1000*16*256/8/1024 B.44.1*1024*16*256/8/1024 C.44.1*1000*16*2*256/8/1024 D.44.1*1024*16*2*256/8/1024
(7)小申学习识别鸢尾花的人工智能算法时,利用150条带标记的数据拆分成训练集和测试集。这种数据带标记的机器学习是( )
A.专家系统 B.监督学习 C.非监督学习 D.半监督学习
(8)整理预测鸢尾花算法的步骤
①将最小值对应的鸢尾花类别判定为测试数据的分类
②将机器判定的分类与测试集中的标记分类进行对比,计算正确率
③计算每种鸢尾花的属性平均值
④计算测试数据与每种鸢尾花属性平均值之间的欧式距离的平方值,找到其中的最小值。
请将正确的流程步骤填写完整: → → →
29.学校举办庆祝建党100周年歌咏比赛要求参赛选手自行录制歌曲,并上传到指定网站,文件大小不超过10MB。小明要参加此次比赛,他要完成歌曲录制的任务。
(1)下列选项中,( )是小明录制歌曲时必备的硬件设备
①录音话筒 ②带声卡的电脑 ③扫描仪 ④打印机 ⑤摄像头⑥音箱
A.②③⑥ B.①②③ C.①②⑥ D.①②⑤
(2)小明录制歌曲的时候使用的参数如下图所示,歌曲时长为10分钟,保存的格式是WAV,该声音文件的大小为( )
A.50.4ME B.6.3MIE C.12.6MB D.25.2ME
(3)试听时,指导考师认为录制的音效不是很好,你认为小明可以采取哪些措施来改善音效( )
①适当增加采样频率 ②适当减少采样频率 ③增加声道数 ④增加采样精度 ⑤改用十六进制编码
A.①③⑤ B.①③④ C.②④⑤ D.②③④⑤
(4)录制的歌曲文件大小超过举办方要求的10MB,大家想到压缩,可又担心质量受损,小明向大家介绍了一种无损压缩编码:行程长度编码RLE。原理就是把一系列重复的值用一个单独的值再加上一个计数值来取代。当最高位为1时,则后面7位表示是数据的重复次数;当最高位为0时,则后面7位数是被压缩的数据。例如:1011101 1011101 1011101 1011101 1011101 1011101这样一串编码重复了6次,所以可以写成10000110 01011101。第1个字节,最高位是1,后面的7位0000110表示数据重复次数是6;第2个字节,最高位是0,那么后面的7位1011101就是被重复的数据。根据以上压缩策略,下列( )经过RLE压缩后的数据为1000010101 01100110。
A.1100110 1100110 1100110 1100110 1100110 B.01100110 01100110 01100110 01100110 01100110
C.1100110 1100110 1100110 1100110 D.01100110 01100110 01100110 01100110
(5)小明为了让大家进一步了解声音录制与编码相关知识,为大家梳理了一张流程图,部分留空,请你完善流程图中的内容。( )、( )、( )、( )、( )。
(填字母:A.模拟信号 B.声音压缩 C.编码 D.采样 E.选择声音录制软件)
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】本题考查数制。
二进制数只包含数字0和1,选项B、C、D均出现其它数字,故排除。故正确答案为:选项A。
2.B
【详解】本题考查模拟信号和数字信号。
将离散信号转换为连续变化信号的过程:这个说法是不正确的。模拟声音信号的数字化过程实际上是将连续信号转换为离散信号(包括时间和幅度上的离散),而不是将离散信号转换为连续信号。其它选项均正确,故正确答案为:选项B。
3.B
【详解】本题主要考查进制数的转换。十进制数7通过“除权取余、逆序排列”的方法转换为二进制数是0111,故本题选B选项。
4.D
【详解】本题考查的是常见数字化工具。思维导图是有效而且高效的思维模式,应用于记忆、学习、思考等的思维“地图”,有利于人脑的扩散思维的展开。故本题应选D。
5.D
【详解】本题考查二进制相关内容。
二进制转化为十进制:1、无符号整数,从右往左依次用二进制位上的数字乘以2的n次幂的和(n大于等于0);2、带符号的二进制整数,除去最高位的符号位(1为负数,0为正数),其余与无符号二进制转化为十进制方法相同;3、小数二进制转化为十进制数,从小数点后第一位上的二进制数字乘以2的负一次方加上第二位上的二进制数字乘以2的负二次方,以此类推第n位上的二进制数字乘以2的负n次方。
1001100转换为十进制数是76,10101转换为十进制数是21,76/21约等于3.6,还需要普攻4下能打到boss,故本题答案是D选项。
6.B
【详解】本题考查二进制编码。25=32<55<26=64,故每个学生的号码至少需要6位二进制数。故选B。
7.C
【详解】本题考查字符编码。1个英文字符占一个字节,因此1KB存储容量能存储的英文字符个数是1*1024=1024。故选C。
8.B
【详解】本题考查信息编码的描述。扫描二维码属于信息的采集过程;二维码可以表示文字、图像、超链接等信息;通过扫描二维码获得信息的过程,不涉及到了信息的加工与发布;健康码每隔14天需要重新获取,体现了信息的时效性。故选B。
9.D
【详解】本题考查声音文件容量计算相关内容。音频文件容量=采样频率*量化位数*声道数*时长/8。录制一段时长为2分钟,采样频率为44.1kHZ、量化位数为16位,双声道的WAV格式的音频,该音频的存储空间约为44.1×1000×16×2×120÷8字节,故本题答案是D选项。
10.B
【详解】本题考查的是汉字编码。汉字的机内码是内部存储、处理汉字时使用的编码,用两个字节表示一个汉字; 将国标码的两个字节高位置1,避免与ASCII码冲突。故本题应B。
11.C
【详解】本题考查音频文件容量计算相关内容。44100*16*10*2/8(B)≈1.68(MB),故本题答案为C选项。
12.D
【详解】本题考查的是编码。根据凯撒密码运算规则,将每个英文字母都按照小写字母表顺序往右移动2个字母,因此得到密文为dki。故本题应选D。
13.B
【详解】本题考查音频数字化。首先计算每个声道每秒的数据量:每秒数据量=采样频率×量化位数=44100×16bits=44100×2bytes;接着计算双声道每秒的数据量:双声道每秒数据量=每秒数据量×2=44100×2×2bytes;最后计算总的数据量:总数据量=双声道每秒数据量×时长总数据量=44100×2×2×120bytes;将字节单位转换为兆字节(MB):总数据量=44100×2×2×120/1024/1024MB≈20MB。故答案为:B。
14.C
【详解】本题考查图像存储容量计算相关内容。存储容量=图像长×图像宽×像素位数÷8。按照4个选项中的分辨率,分别计算照片的存储容量:A选项,1024×768×24÷8÷1024÷1024=2.25MB,拍摄200张照片,所需存储容量为:2.25MB×200=450MB<1GB;B选项,1280×768×24÷8÷1024÷1024=2.8125MB,拍摄200张照片,所需存储容量为:2.8125MB×200=562.5MB<1GB;C选项,1536×1024×24÷8÷1024÷1024=4.5MB,拍摄200张照片,所需存储容量为:4.5MB×200=900MB<1GB;D选项,2048×1536×24÷8÷1024÷1024=9MB,拍摄200张照片,所需存储容量为:9MB×200=1800MB>1GB。由“相机内存还剩1GB的空间,假设拍摄的照片为24位真彩色的BMP格式,为使还能够拍摄200张照片并尽可能保证高分辨率”可知,C选项更符合要求。故本题答案是C选项。
15.A
【详解】本题考查编码相关内容。模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号,或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。传统的有线电话属于模拟信号。开关电路中输出电压是开关量信号,又有叫数字量信号,不是模拟信号。计算机网络通信传输的是数字信号。脉冲信号可以是模拟信号也可以是数字信号,具体取决于它的表示方式和传输方式:在模拟电路中,脉冲信号通常是连续的变化,表示为电压或电流的形式,属于模拟信号;而在数字电路和通信系统中,脉冲信号通常是离散的,即只取有限个数值的信号,如0和1,属于数字信号。故本题答案是A选项。
16.C
【详解】本题考查信息编码相关内容。信息的表现形式多种多样,编码的方案也非常多,不局限于二进制,A选项错误;一维条码的信息密度低,信息容量较小,二维码的信息密度高,信息容量大,可承载的信息量比一维条码多,B选项错误;1位十六进制数可由4位二进制数表示,十六进制数0,转换为二进制数:0000,将末位为0的十六进制数转换为二进制数后,二进制数的末位一定是0,C选项正确;“b”与“B”ASCII码值相差32,“B”的ASCII码值为66D,则“b”的ASCII码值为98D,D选项错误。故本题答案是C选项。
17.C
【详解】本题主要考查图像编码。21=2,用一位二进制数仅能表示黑白两种颜色,故本题选C选项。
18.20
【详解】本题考查数制。二进制数转换成十进制数的方法是加权系数展开求和。故答案为20。
19.E5
【详解】本题考查数制。从二进制数的最右边开始,每4位二进制数对应一个十六进制数。进制数 11100101(2) 对应的十六进制数是 E5(16)。
20.181
【详解】本题考查数制相关内容。二进制转换为十进制的方法:将二进制数按权值展开,每位上的数值乘以相应的权值,最后将所有结果相加。(10110101)2 =(1*27+1*25+1*24+1*22+1*20)10=(181)10。故本题答案是:181。
21. 45 1A AD 1101
【详解】本题考查数制转换相关内容。
(1)n(任意整数)进制数转换为十进制数都可采用“按权展开、逐项相加”的方法。(101101)(2)=25*1+24*0+23*1+22*1+21*0+20*1=(45)(10)。
(2)十进制数转换成十六进制数的方法:对于整数部分,用被除数反复除以16,除第一次外,每次除以16均取前一次商的整数部分作被除数并依次记下每次的余数,所得到的商的最后一位余数是所求二进制数的最高位;对于小数部分,采用连续乘以基数16,并依次取出的整数部分,直至结果的小数部分为0为止。故(26)(10)=(1A)(16)。
(3)八进制数转换成十六进制数的方法是:以二进制位中介,即先将八进制数按照一位拆三位的方法转换为二进制,在对这个二进制数使用四位合一位的方法转换为十六进制。255(8)=(1010 1101)(2)=(AD)(16)。
(4)十六进制数转换成二进制数的方法是:采用“一分为四法”,即将每一个十六进制数字转换为4位二进制数,然后拼接起来即得二进制数。 d(16)=(1101)(2)。
22. 64 2 10100001 或 10100001B A1 或 A1H 768 32:1
【详解】本题考查二维码相关知识。二维码又称二维条码,常见的二维码为QR Code,QR全称Quick Response,是一种编码方式。它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息,也能表示更多的数据类型。二维条码/二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的、黑白相间的、记录数据符号信息的图形;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,矩阵式二维条码以矩阵的形式组成,在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”,用“空”表示二进制“0”,“点”和“空”的排列组成代码。通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。
①处,图b中每个小方格代表一个像素,每行32个,共两行,共有32*2=64个像素,故此处应填写:64;
②处,每个像素点由黑、白两种状态(用“点”表示二进制“1”,用“空”表示二进制“0”),故此处应填写:2;
③处,第二行最后一个字节从编号25开始,至32结束,依次为:黑白黑白白白白黑,采用二进制表示,即为:10100001或10100001B。故此处填写:10100001或10100001B;
④处,将③处二进制转换为十六进制,即10100001B=A1H。故此处填写:A1或A1H;
⑤处,依据图像容量计算公式:图像存储容量=水平像素*垂直像素*每个像素色彩所占位数/8及每个像素色彩所占位数为2n=256,n=8为位数,即求得所需存储空间容量:1024*768*8/8/1024=768KB。故此处应填写:768;
⑥处,将该图像另存为512×384像素、黑白图片,格式保持不变,其存储容量为:512*384*1/8/1024=24KB,则前后图像文件的存储容量比768:24=32:1。故此处应填写:32:1。
23.4
【详解】本题考查汉字编码。在信息编码中,一个英文占1个字节,一个中文(含繁体)占2个字节,因此存储2个国标汉字内码通常需要2*2=4个字节。
24.正确
【详解】本题考查编码。ASCII码是一种国际通用的西文字符编码标准,每个字符用7个二进制位表示,扩展ASCII码使用8个二进制位。故答案为错误。
25.错误
【详解】本题考查编码。在计算机中,数值数据不仅可以用二进制编码,还可以使用八进制、十六进制等编码方式。故正确答案为:错误。
26.正确
【详解】本题考查解压缩软件相关内容。WinRAR是一款流行的压缩文件管理软件,主要用于文件的压缩和解压缩。故本题答案是:正确。
27.错误
【详解】本题考查模拟信号与数字信号相关内容。人的感官能识别的信号是模拟信号,题目说法错误。故本题答案是:错误。
28. D A C 3F 有损压缩 无法复原 C B ③ ① ④ ②
【详解】本题考查人工智能技术、编码、图像与音频数字化。
(1)这个场景利用了图像识别技术,通过拍照识别车牌号码来自动采集车辆信息,属于人工智能在图像识别领域的应用。故答案为:D。
(2)计算机内部使用二进制编码,即由0和1组成的序列来表示数据和指令。故答案为:A。
(3)BMP图像文件大小的计算公式为图像宽度×图像高度×每像素的位数/8。对于本题中的24位色深(每像素RGB各8位),计算结果为351×245×24/8。故答案为:C。
(4)将每个十进制数转换为十六进制时,255对应FF,127对应7F,63对应3F。因此,完整的十六进制表示为FF7F3F。故答案为:3F。
(5)JPEG格式是有损压缩,它通过去除图像中的细节和冗余信息来减小文件大小,因此会导致图像质量的损失。当将JPEG图像再转为BMP格式时,由于损失的信息无法恢复,所以图像质量无法完全复原。故答案为:有损压缩、无法复原。
(6)WAV格式中音频文件大小的计算公式为:音频采样率×量化位数×声道数×时间长度/8/1024。根据题目给出的条件,采样率为44.1kHz,量化位数为16位,声道数为2(立体声),时间长度为256秒,代入计算得出文件大小为44.1*1000*16*2*256/8/1024KB。故答案为:C。
(7)监督学习是利用带有标记(标签)的数据作为训练样本,通过训练模型学习数据的规律,然后对未知数据进行预测和分类的机器学习方法。在这个情景下,使用带标记数据集进行训练集和测试集的拆分,属于监督学习的范畴。故答案为:B。
(8)③计算每种鸢尾花的属性平均值:首先计算每种鸢尾花的属性平均值作为分类依据。①将最小值对应的鸢尾花类别判定为测试数据的分类:根据距离最小的属性平均值确定测试数据的分类。④计算测试数据与每种鸢尾花属性平均值之间的欧式距离的平方值:用于衡量测试数据与各类别的相似度。②将机器判定的分类与测试集中的标记分类进行对比,计算正确率:最后验证机器学习模型的准确性。这些步骤组成了一个典型的监督学习算法的预测流程,用于识别和分类鸢尾花。故答案为:③①④②。
29. C C B A E A D C B
【详解】
本题考查的音频是数字化。
(1)音频设备主要是对音频输入输出设备的总称,其包括的产品类型也很多,一般可以分为功放机、音箱、多媒体控制台、数字调音台、音频采样卡、合成器、中高频音箱、话筒,PC中的声卡、耳机等。故选C。
(2)声音文件大小的计算公式是:数据量=(采样频率(Hz)×采样精度(bit)×声道数×时间)/8。计算时要注意几个单位的换算细节:时间单位换算:1分钟=60秒;采样频率单位换算:1kHz=1000Hz;数据量单位换算:1MB=1024×1024=1048576B;另外,单声道的声道数为1,立体声的声道数为2。如图所示该声音文件时长为10分钟,则该文件的大小=[22050×8×1×(10×60)]/(8×1024×1024)=12.6MB。故选C。
(3)音频文件的影响因素有采样频率、声道数和采样精度。采样频率越大,采样精度越高,声道数越多,音频文件的音效越好。故选B。
(4)观察压缩后的数据10000101 01100110,第1个字节的最高位是1,则其后面的7位0000101表示数据重复次数是5;第2个字节的最高位是0,那么后面的7位1100110就是被重复的数据,因此压缩前的数据为:1100110 1100110 1100110 1100110 1100110,选项A符合压缩原理。
(5)声音录制与编码流程为:准备阶段选择声音录制硬件——E.选择声音录制软件——A.模拟信号——录制——D.采样——量化——C.编码——数字信号——B.声音压缩——存储与上传。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
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