Dans sa course autour de notre planète, la Lune vient en moyenne tous les vingt neuf jours et demi (29 jours 12 heures 44 minutes et 2,9 secondes) se glisser entre la Terre et le Soleil. La Lune est alors en conjonction avec le Soleil. C'est la Nouvelle Lune, et le point de départ d'une nouvelle lunaison. La face de notre satellite naturel tournée vers la Terre n'est pas éclairée par les rayons du Soleil. N'émettant aucune lumière par elle-même, et masquée par la forte luminosité en provenance de notre étoile, la Lune est invisible... sauf lors d'une éclipse de Soleil partielle, annulaire ou totale, où l'on peut voir, dans ces rares occasions, la forme du disque lunaire se découper sur fond de disque solaire.

Quelques heures avant le moment de la Nouvelle Lune, ou quelques heures après, lorsque la Lune est suffisamment éloignée du Soleil pour rendre son observation possible, notre satellite naturel se présente sous la forme une minuscule virgule lumineuse dans le ciel de l'aube ou du crépuscule.

L'observation de très "vieux" croissants, autrement dit ceux qui précédent la Nouvelle Lune et que l'on peut voir à l'aube, ou celle de très "jeunes" croissants, visibles au crépuscule juste après la Nouvelle Lune, reste souvent délicate, parfois même impossible. Les croissants lunaires les plus fins et les plus facilement observables aux latitudes moyennes de l'hémisphère Nord ont lieu lorsque plusieurs facteurs sont réunis : proximité du passage de la Lune au périgée qui implique une Lune plus grosse et plus lumineuse, séparation angulaire avec le Soleil suffisante, forte latitude de la Lune au nord de l'écliptique et inclinaison maximale de l'écliptique par rapport à l'horizon. Mais même lorsque ces conditions sont remplies, la partie n'est pas gagnée d'avance ! L'observateur doit, de plus, bénéficier d'un horizon bien dégagé, d'un ciel clair et d'une atmosphère transparente pour espérer voir la minuscule virgule lunaire se détacher du fond lumineux du ciel.

Les très fins croissants lunaires sont difficiles à voir, et plus la Lune est proche du Soleil, plus ils sont difficiles à observer.

Dans les années 1930, l'astronome français André Danjon a remarqué que plus la Lune est proche du Soleil, non seulement le croissant devient plus fin et plus estompé, mais la longueur du croissant semble également diminuer. Danjon a interprété ceci comme un effet lié à la rugosité du terrain lunaire, comme si la partie ombrée avait un diamètre plus grand que s'il s'agissait d'une sphère lisse, et que ce cercle supplémentaire d'obscurité grignotait en premier les cornes du croissant et ensuite le croissant lui-même.

A partir de toutes les observations visuelles qu'il a pu trouver, Danjon a calculé qu'il était impossible d'apercevoir le fin croissant lorsque la Lune était à moins de 7° environ du Soleil. Mais il n'a jamais été clairement établi si cette "Limite de Danjon" généralement admise dans le milieu astronomique est vraiment une propriété intrinsèque de la Lune ou simplement un état de la capacité limitée de nos yeux pour percevoir un trait filiforme de lumière sur le fond du ciel crépusculaire lumineux sur lequel les plus fins croissants sont généralement vus. Les premières observations faites dans l'espace, au-dessus de l'atmosphère terrestre, ont suggéré que le problème était en grande partie lié à la perception.

De nombreuses études ont été faites depuis pour déterminer à quel moment le croissant lunaire devient visible à l'oeil nu.

En 2007, Abdul Haq Sultan faisait une synthèse des principales études dans "First visibility of the Lunar crescent : beyond Danjon's limit" et rappelait qu'au vingtième siècle John Knight Fotheringham (en 1910), E. Walter Maunder (en 1911), André Danjon (en 1932 et 1936), Frans Bruin (en 1977), Derek McNally (en 1983), Bradley E. Schaefer (en 1988), Mohammad Ilyas (en 1983 et 1994), Bernard D. Yallop (en 1997), Louay J. Fatoohi et al. (en 1998), John A.R. Caldwell et C. David Laney (en 2000) et plus récemment Mohammad Odeh (en 2004) ont développé des méthodes empiriques pour prévoir la première vision du nouveau croissant de Lune. Chacun d'eux a fait une collecte d'observations de la première visibilité du croissant et a utilisé l'analyse statistique pour trouver une élongation minimum permettant d'apercevoir le fin croissant de Lune. Les avis divergent : 12° pour Fotheringham, 11° pour Maunder, 10-10.5° pour Yallop et Ilyas, 7.5° pour Fatoohi, 7° pour Danjon et Schaefer, 6.4° pour Odeh et 5° pour McNally.

Pour Danjon, la cause de la réduction de longueur de corne à corne du croissant est l'ombre des montagnes lunaires. McNally n'est pas d'accord avec cette interprétation et montre que la hauteur des terrains montagneux lunaires comparée au rayon lunaire n'est pas suffisant pour en être la cause, et attribue la petitesse du croissant à la vision à travers l'atmosphère. Pour Schaeffer, qui rejette l'explication de McNally, la réduction du croissant est due à la nette diminution d'éclat vers les cornes, mettant en avant que le seuil de détection ne dépend pas de la surface de brillance de la Lune mais de l'éclat total intégré à travers le croissant.

Sultan, en 2005, à son tour, n'est pas d'accord avec Schaeffer, car pour lui, la vision humaine est bien plus sophistiquée. Il attribue la réduction de longueur au seuil de contraste de Blackwell, en considérant le fin croissant comme un groupe de disques de taille angulaire variable, chacun ayant son disque de Blackwell équivalent, le plus grand étant au centre du croissant. Le disque devient plus petit dans la direction des cornes, par conséquent les seuils de Blackwell deviennent plus élevés. Son modèle donne une explication nouvelle de la cause de la réduction du nouveau croissant de Lune et introduit une méthode pour calculer la longueur visible approximative du fin croissant lunaire : si on connait le diamètre apparent de la Lune et la largueur du croissant, on peut calculer la longueur visible approximative du croissant. De plus, son modèle photométrique donne des résultats similaires à ceux du modèle empirique de Schaefer mais avec une interprétation différente concernant la cause de la réduction de longueur.

Le modèle proposé en 1983 par Ilyas pour l'observation du fin croissant de Lune, basé sur des critères purement géométriques, permettait de faire ressortir la ligne de séparation appelée ligne de date lunaire : à l'ouest de cette ligne, le croissant est visible le soir du mois nouveau, tandis qu'à l'est, il ne peut être vu que le soir suivant. Le modèle a été amélioré par la suite en tenant compte des probabilités de visibilité. En 1977, Bruin avait proposé un modèle tenant compte des limites de perception de l'oeil humain et des contrastes de brillance entre le croissant de Lune et le fond du ciel. Schaefer proposa un modèle plus complet en 1988 qui prenait en compte également des paramètres météorologiques locaux.

Après essai de tous les modèles empiriques, Leroy E. Doggett et Bradley E. Schaefer (en 1994) ont affirmé que modèle de Schaefer avait produit une prévision sensiblement meilleure que tous les autres algorithmes. Fatoohi et ses collègues (en 1998) ont examiné la limite de Danjon en utilisant 52 observations (avec élongations de 9.4°) extraites à partir de 503 observations anciennes et modernes de première et dernière visibilité du croissant lunaire, et en déduisent que la limite de 7° de Danjon devrait être mise à jour réellement à 7.5°.

Toutefois, les auteurs de cette étude notent qu'il y a une petite chance pour que le croissant puisse être vu quant il est à moins de 9° du Soleil au lever du Soleil. Pour Fatoohi et ses collègues, la limite de 5° de McNally et la limite de 7° suggérée par Danjon et acceptée par Schaefer semble être des sous-estimations, alors que les limites de 10° et 10.5° de Yallop et de Ilyas sont toutes les deux surestimées.

A. H. Sultan, dans une étude publiée en 2006, introduit le concept de "meilleur moment", directement proportionnel à l'élévation du site et inversement proportionnel à l'altitude de la Lune, et dans son étude de 2007, conclut qu'une élongation d'environ 7.5° est la plus basse limite de visibilité à l'oeil nu. Il note également que le croissant lunaire peut être vu au télescope, avec un grossissement approprié et des conditions locales idéales, quand la Lune est à environ 5° du Soleil. En conséquence, le fin croissant lunaire peut être vu dans un télescope même à la Nouvelle Lune quand la Lune est à sa plus grande inclinaison.

Depuis les temps les plus reculés, les astronomes ont essayé de prévoir la probabilié d'apercevoir le croissant de Lune en définissant des critères de visibilité minimum.

Dans l'Antiquité, en utilisant les données d'observations, les Babyloniens considéraient que le croissant lunaire serait probablement visible lorsque l'intervalle séparant le coucher du Soleil de celui de la Lune était supérieur à 48 minutes, c'est-à-dire lorsque la différence en ascension droite du Soleil et l'ascension droite de la Lune au coucher du Soleil était supérieur à 12 degrés, et que l'âge de la Lune au coucher du Soleil était supérieur à 24 heures. Bien que généralement attribué aux Babyloniens, des récentes études suggèrent que ces critères pourraient avoir été développés par les astronomies Indiens.

Les astronomes arabes, tels que Ibn Tariq, Al-Kwarizmi, Al-Batani, ou encore Habash, au cours des 8ème, 9ème et 10ème siècle, ont étudié intensivement le problème et ont développé des critères de visibilité ainsi que des tables de calcul. Pour Ibn Tariq, les conditions d'observation dépendent de l'altitude de la Lune au coucher du Soleil et du décalage avec le coucher de la Lune.

En 1910, Fotheringham a défini des conditions de visibilité du croissant lunaire basées principalement sur les données d'observations intensives de Schmidt faites à Athènes sur une période de 20 ans. Durant cette période, Schmidt a documenté la visibilité ou non-visibilité de nombreux croissants de Lune. En utilisant les données de Schmidt, Fotheringham a établi un diagramme de dispersion à partir de l'altitude de la Lune au coucher du Soleil en regard de la différence en azimut (azimut relatif) entre le Soleil et la Lune au moment du coucher du Soleil. Une courbe a été dessinée pour séparer les lunes "visibles" des "non-visibles". Cette courbe était ensuite utilisée pour prévoir la probabilité de visibilité des jeunes lunes : si le rapport altitude/azimut relatif d'une nouvelle Lune tombe au-dessus de la courbe, la Lune sera visible, si elle tombe en dessous, le croissant n'est pas visible.

En 1911, Maunder a utilisé à nouveau les données de Schmidt avec un peu plus d'observations, dressant une courbe plus basse que Fotheringham.

Les Ephémérides Astronomiques établies en Inde utilisent une version légèrement modifiée des deux critères ci-dessus, dessinant la ligne légèrement plus basse que Maunder. Le critère Indien a été developpé initialement par Carl Schoch en 1930.

En 1977, Bruin a publié les détails d'un critère de visibilité théorique basé sur la largeur du croissant et de l'altitude Soleil/Lune. Dans sa forme originale, le critère était représenté par une famille de courbes en forme de "V" sur un graphique d'altitude relative (h+s) en regard de la dépression solaire (s). Chaque courbe dans la famille représentait une certaine largeur de croissant. Bruin a utilisé 0.5 minutes d'arc comme la largeur de croissant limite. Les courbes ont été ensuite moyennées pour indiquer la dépression solaire à laquelle le croissant deviendrait visible et aussi la durée de visibilité. Le critère a été critiqué par la suite en raison de certaines suppositions erronées. Ilyas a suggéré plus tard, en 1984, que la largeur limite du croissant soit ramenée à 0.25 minutes d'arc.

Ilyas a écrit de nombreux papiers sur le sujet et sur les calendriers lunaires. Selon ses premières investigations, la visibilité dépend de l'altitude relative de la Lune au coucher du Soleil et de la distance angulaire entre le Soleil et la Lune au coucher du Soleil. A nouveau, une courbe basée sur les donnes d'observations a été dessinée sur un graphique mettant en relation l'altitude relative de la Lune au coucher du Soleil en regard de l'élongation Soleil-Lune au coucher du Soleil. Si les propriétés d'un croissant le situe au-dessus de la courbe, le croissant pourrait être visible.

Dans une nouvelle étude, Ilyas propose une seconde méthode qui est une modification du système Babylonien ancien des temps de décalage du coucher de la Lune. Toutefois, Ilyas compense pour la latitude.

La troisième méthode développée par Ilyas, et décrite en 1988, est une légère modification de sa méthode initiale et dépend de l'altitude relative de la Lune au moment où le Soleil se couche et de la différence en azimut entre le Soleil et la Lune au coucher du Soleil.

Schaefer, quant à lui, a développé un critère de vision théorique très complexe en se basant sur l'idée de Bruin. Ce critère tient apparemment compte des conditions météorologiques locales, telles que l'humidité dans l'atmosphérique, voire la présence d'aérosol et de poussières, la dispersion de Rayleigh, l'absorption de l'ozone, etc...

L'Observatoire Royal de Greenwich a produit une série de feuilles d'informations, la plupart rédigées par Yallop, qui présentaient des prévisions de premières visibilités de croissants. Les calculs étaient basés sur la règle que le meilleur moment et endroit pour faire les premières observations sont quand la Lune est verticalement au-dessus du Soleil au coucher du Soleil de même que leurs azimuts sont égaux et où l'altitude apparente de la Lune au coucher du Soleil est de 10 degrés. Si le ciel est clair et l'horizon plat, la vision pourrait être possible juste avant que le Soleil atteigne une altitude géocentrique de - 5 degrés.

Un critère de visibilité a été proposé par les Drs. John Caldwell et David Laney du South African Astronomical Observatory. Le critère était basé sur la vue du croissant et publié avec quelques visions locales depuis Sigal Hill. Le critère dépend de l'altitude topocentrique de la Lune au coucher apparent du Soleil et de la différence en azimut au coucher du Soleil. Deux lignes sont dessinées sur un graphique montrant l'altitude en regard de l'azimut relatif. Le visibilité d'un croissant est possible s'il est au-dessus de la ligne, improbable s'il se situe entre les deux lignes ou impossible s'il est en dessous de la ligne.

Le critère, proposé par Khalid Shaukat et le Committee for Crescent Observation (New York), dépend de l'altitude topocentrique de la Lune lorsque le Soleil se couche et de la largeur du croissant calculée au coucher du Soleil. L'altitude doit être supérieure à 3.4 degrés au coucher du Soleil et l'opération (altitude/12.7) + (largeur du croissant en minutes d'arc/1.2) supérieure à 1. La largueur du croissant est calculée d'une manière légèrement non-standard. Le critère a subi des affinements successifs basés sur les données d'observation collectées.

Bernard Yallop, appartenant autrefois à l'Observatoire Royal de Greenwich, a développé un modèle à partir du critère Indien et de celui de Bruin. Il prend en compte les informations de 295 visibilités et non-visibilités de lunes publiées et compilées par Schaefer et Dogget. Le critère dépend d'un paramètre appelé "q" qui est dérivé de l'altitude relative de la Lune et de la largeur du croissant topocentrique. Yallop a également introduit dans son modèle le concept de "meilleur moment".

Depuis peu, Martin Elsässer et ses amis ont commencé l'exploration d'une nouvelle technique pour observer de très fins croissants de Lune. En bloquant la lumière directe du Soleil, et au moyen de l'imagerie en infrarouge, ils ont été non seulement en mesure de trouver des croissants lunaires à la mi-journée, mais de les voir beaucoup plus près du Soleil que cela n'avait jamais été fait auparavant depuis la Terre. La mise de oeuvre de cette technique leur a permis d'observer un infime croissant de Lune à travers les nuages, à 14h13 UTC le 05 Mai 2008 à une élongation de 4.58 degrés à seulement 5 minutes de la conjonction géocentrique.

Contrairement aux observations classiques de croissants au crépuscule à des longueurs d'onde visibles, dans lesquelles le mince croissant est visible uniquement lorsque le Soleil est sous l'horizon, et disparaît de la vue lorsque le Soleil se lève, les observations au moyen de cette nouvelle technique sont en réalité favorisées par un Soleil et une Lune le plus haut possible dans le ciel, où l'air a plus de chance d'être limpide. Le cas échéant, les minces croissants peuvent ainsi être observés toute la journée.

Le 14 Avril 2010, l'astrophotographe amateur Thierry Legault (Montfaucon, France) a réalisé une première mondiale en réussissant à photographier le minuscule croissant lunaire à l'instant précis de la Nouvelle Lune, en plein jour à 12h29min TU. C'est le plus jeune croissant possible, l'âge de la Lune étant exactement de zéro à cet instant. La séparation angulaire entre la Lune et le Soleil était de seulement de 4,6° depuis le lieu de prise de vue.

L'astrophotographe Vincent Jacques, observant le même jour avec une technique similaire, a capturé le minuscule croissant lunaire à 11h19 TU, soit 1h10 avant la Nouvelle Lune, échouant ainsi de peu en raison de l'arrivée des nuages.

Nouveau record pour l'astrophotographe Thierry Legault qui a réussi a photographier le minuscule croissant lunaire à l'instant précis de la Nouvelle Lune, en plein jour, à 07h14min TU le 08 Juillet 2013. C'est le plus jeune croissant possible, l'âge de la Lune étant exactement de zéro à cet instant. Depuis le lieu de prise de vue (Elancourt, Yvelines), la séparation angulaire entre la Lune et le Soleil était de seulement de 4,4° (9 diamètres solaires).

En dehors de ces cas particuliers qui requièrent un type de matériel spécifique et imposent aux observateurs de prendre des précautions excessives en raison de la dangerosité potentielle de la manoeuvre, l'observation traditionnelle à l'oeil nu de très fins croissants lunaires après le coucher du Soleil ou avant son lever est à la portée de tous et donne souvent l'occasion d'assister à de somptueux spectacles.

[17/05/2018]

Nouvel exploit de l'astrophotographe Thierry Legault qui a photographié le fin croissant de Lune au moment précis de la Nouvelle Lune, en plein jour, le 15 Mai 2018 à 11h48 UTC : Sur sa page http://www.astrophoto.fr/new_moon_2018may15.html, Thierry Legault livre des détails sur les conditions d'observation : "C'est le plus jeune croissant possible, l'âge de la Lune étant de zéro". "Depuis le site d'observation (Jurques, Normandie, France), la séparation angulaire entre le Lune et le Soleil n'était que d'envion 5 degrés, soit à peu près dix diamètres solaires. A cette très petite séparation, le croissant est extrêmement fin, de quelques secondes d'arc au maximum, et, surtout, il est noyé dans l'éblouissement solaire, le ciel bleu étant environ 400 fois plus lumineux que le croissant lui-même dans l'infrarouge (et probablement plus de 1000 fois en lumière visible). Afin de réduire l'éblouissement, les images ont été prises en proche infrarouge et un écran percé, placé juste en face du télescope, empêchait la lumière du Soleil d'entrer directement dans le télescope".

Les très fins croissants de Lune

fin 2022

Facilement visible à l'oeil nu

Visible seulement à l'aide d'un instrument

Visible à l'aide d'un instrument, mais pourrait être visible à l'oeil nu

NL

Heure UTC

Date

Heure UTC

Age de la Lune

Illumination

Moonrise UTC

Sunrise UTC

Sunset UTC

Moonset UTC

Moon Altitude

Moon Azimuth

Sun Altitude

Elongation

25/09/2022

21h54

24/09/2022

05h49

-40h05m

3,11%

03h55

05h49

+19°12'

+92°51'

-00°49'

+89°49' 

26/09/2022

17h50

+19h56m

0,82%

17h50

18h20

+05°17'

+260°23'

-00°49'

+268°47'

25/10/2022

10h49

24/10/2022

06h27

-28h21m

1,72%

05h05

06h27

+13°36'

+110°09'

-00°49'

+105°53' 

27/10/2022

16h56

+54h07m

6,45%

16h56

18h02

+09°03'

+224°39'

-00°49'

+252°24'

23/11/2022

22h57

22/11/2022

07h07

-39h50m

3,65%

05h09

07h07

+17°04'

+131°06'

-00°49'

+118°11' 

25/11/2022

16h23

+41h26m

4,29%

16h23

17h27

+07°41'

+218°25'

-00°49'

+240°45'

23/12/2022

10h17

22/12/2022

07h36

-26h41m

1,89%

06h41

07h36

+06°57'

+136°59'

-00°49'

+123°13' 

24/12/2022

16h23

+30h06m

2,56%

16h23

17h21

+07°11'

+220°14'

-00°49'

+236°48'

Données calculées (pour 45° de latitude Nord et 0° de longitude) avec Accurate Times 5.3.0.9 (version du 17 0ctobre 2014), créé par Mohammad Odeh - Jordanian Astronomical Society (JAS).

Les très fins croissants de Lune

en 2023

Facilement visible à l'oeil nu

Visible seulement à l'aide d'un instrument

Visible à l'aide d'un instrument, mais pourrait être visible à l'oeil nu

NL

Heure UTC

Date

Heure UTC

Age de la Lune

Illumination

Moonrise UTC

Sunrise UTC

Sunset UTC

Moonset UTC

Moon Altitude

Moon Azimuth

Sun Altitude

Elongation

21/01/2023

20h53

20/01/2023

07h32

-37h22m

3,86%

06h41

07h32

+06°08'

+139°45'

-00°49'

+22°36'

23/01/2023

16h55

+44h01m

5,30%

16h55

19h02

+17°33'

+223°29'

-00°49'

+26°32'

20/02/2023

07h06

18/02/2023

06h57

-48h09m

6,25%

06h16

06h57

+05°34'

+134°00'

-00°49'

+28°52'

21/02/2023

17h36

+34h30m

3,14%

17h36

19h14

+15°49'

+244°05'

-00°49'

+20°21'

21/03/2023

17h23

20/03/2023

06h04

-35h19m

3,21%

05h50

06h04

+02°30'

+109°51'

-00°49'

+20°36'

21/03/2023

18h15

+24h51m

1,49%

18h15

19h22

+11°25

+265°07'

-00°49'

+13°57'

20/04/2023

04h12

18/04/2023

05h11

-47h02m

4,96%

04h36

05h11

+06°15'

+98°35'

-00°49'

+25°40'

21/04/2023

18h53

+38h40m

3,11%

18h53

20h45

+17°57'

+280°12'

-00°49'

+20°15'

19/05/2023

15h53

18/05/2023

04h28

-35h25m

2,47%

03h42

04h28

+07°52'

+76°45'

-00°49'

+18°02'

20/05/2023

19h28

+27h34m

1,51%

19h28

20h50

+12°05'

+294°20'

-00°49'

+14°04'

18/06/2023

04h37

17/06/2023

04h13

-24h24m

1,14%

03h12

04h13

+08°56'

+62°13'

-00°49'

+12°12'

19/06/2023

19h50

+39h13m

2,77%

19h50

21h31

+14°43'

+293°58'

-00°49'

+19°07'

17/07/2023

18h32

16/07/2023

04h28

-38h03m

2,53%

02h40

04h28

+15°36'

+65°59'

-00°49'

+18°14'

18/07/2023

19h42

+25h10m

1,20%

19h42

20h42

+09°10'

+293°43'

-00°49'

+12°33'

16/08/2023

09h38

15/08/2023

05h01

-28h37m

1,47%

03h36

05h01

+12°56'

+70°42'

-00°49'

+13°53'

17/08/2023

19h04

+33h26m

1,85%

19h04

19h54

+08°36'

+277°25'

-00°49'

+15°35'

15/09/2023

01h40

14/09/2023

05h37

-20h03m

0,73%

04h44

05h37

+08°58'

+84°19'

-00°49'

+09°47'

16/09/2023

18h10

+40h30m

2,65%

18h10

18h50

+07°02'

+257°25'

-00°49'

+18°40'

14/10/2023

17h55

13/10/2023

06h13

-35h42m

2,15%

04h42

06h13

+15°18'

+104°53'

-00°49'

+16°49'

16/10/2023

17h14

+47h19m

3,94%

17h14

17h54

+06°03'

+236°16'

-00°49'

+22°51'

13/11/2023

09h27

12/11/2023

06h53

-26h34m

1,33%

05h49

06h53

+09°45'

+122°22'

-00°49'

+13°12'

14/11/2023

16h32

+31h05m

2,00%

16h32

16h55

+03°11'

+228°53'

-00°49'

+16°12'

12/12/2023

23h32

11/12/2023

07h28

-40h04m

3,41%

05h55

07h28

+11°49'

+139°40'

-00°49'

+21°13'

14/12/2023

16h19

+40h47m

3,92%

16h19

17h30

+08°16'

+216°08'

-00°49'

+22°47'

Données calculées (pour 45° de latitude Nord et 0° de longitude) avec Accurate Times 5.3.0.9 (version du 17 0ctobre 2014), créé par Mohammad Odeh - Jordanian Astronomical Society (JAS).

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