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產(chǎn)品的可靠性又可分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造中賦予的,也是產(chǎn)品的可以控制的。而使用可靠性則是產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中表現(xiàn)出的一種性能的保持能力的特性,它除了考慮固有可靠性因素外,還要考慮產(chǎn)品安裝、操作使用和維修保障等因素的影響。所以產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與分析是產(chǎn)品體現(xiàn)可靠性的前提條件和能否生產(chǎn)出可靠產(chǎn)品的有力保障。
從上面的定義我們可以看出產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)的,生產(chǎn)出來(lái)的,也是管理出來(lái)的。產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)水平對(duì)產(chǎn)品固有的可靠性影響是重大的,因此可靠性設(shè)計(jì)與分析在產(chǎn)品的開發(fā)過程中具有很重要的地位。下面我們分別從產(chǎn)品的可靠性技術(shù)、故障模式、影響及危害性分析、故障(失效)樹分析、維修性設(shè)計(jì)幾個(gè)方面展開對(duì)產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與分析。希望能給從事設(shè)計(jì)產(chǎn)品和從質(zhì)量的人員有所幫助。
、可靠性設(shè)計(jì)的主要技術(shù)
1、規(guī)定定性定量的可靠性要求,設(shè)立符合產(chǎn)品市場(chǎng)需求與環(huán)境試驗(yàn)的可靠性指標(biāo)。才能對(duì)開發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)行可靠性測(cè)試,避免產(chǎn)品在顧客使用中因故障頻繁而使企業(yè)和客戶利益受到不可估量的損失,那么就是一款失敗的產(chǎn)品,常用的可靠性指標(biāo)有平均故障間隔時(shí)間(MIBF)、使用壽命、高低溫、震動(dòng)。具體就要看產(chǎn)品的使用環(huán)境,民品的要求想對(duì)低一些,jun品的高一些,但是也要分是航空、航天、潛海等環(huán)境。
2、建立可靠性模型。建立產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)的可靠性模型,可用于定量分配、估計(jì)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型。對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品的一個(gè)或多個(gè)功能模式,用方框圖表示各組成部分的故障或它們的組合。方框圖分為串聯(lián)模型和并聯(lián)模型。 做法就是:預(yù)計(jì)或估計(jì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品可靠性模型的串聯(lián)模型和并聯(lián)模型框圖,利用數(shù)學(xué)公式求定量求出該產(chǎn)品的可靠度與故障率,后推導(dǎo)出可靠性指標(biāo)。
3、可靠性分配。就是將產(chǎn)品總的可靠性定量要求分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次,通過分配
通過分配使整體和部分的可靠性定量要求協(xié)調(diào)一致。它是一個(gè)由整體到局部,由上到下的分解過程??煽糠峙溆泻芏喾椒ǎ缭u(píng)分分配法、比例分配法等。下面我們以評(píng)分分配法舉例說(shuō)明:
評(píng)分分配法是一種常用的分配方法。在產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)缺乏的情況下,可以請(qǐng)熟悉產(chǎn)品、有工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的專家,按照影響產(chǎn)品可靠性的幾種因素既復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、重要度及環(huán)境條件,給每一種因素打分(1—10分之間)。
復(fù)雜度:根據(jù)組成分系統(tǒng)的元部件數(shù)量以及它們組裝調(diào)試的難易程度評(píng)定。復(fù)雜的評(píng)10分,簡(jiǎn)單的評(píng)1分。
技術(shù)成熟度:根據(jù)分系統(tǒng)的技術(shù)水平和成熟程度評(píng)定。技術(shù)成熟度低平10分,技術(shù)成熟度高的評(píng)1分
重要度:根據(jù)分系統(tǒng)的得要性評(píng)定。重要性低的評(píng)10分,重要性zui高的評(píng)1分。
環(huán)境條件:根據(jù)分系統(tǒng)所處環(huán)境條件評(píng)定。經(jīng)受惡劣條件的評(píng)10分,環(huán)境條件的評(píng)1分。
利用數(shù)學(xué)公式定量的算出可靠性指標(biāo)平均故障間隔時(shí)間(MTBF),這樣就可以利用評(píng)分分配法將可靠性指標(biāo)分配到各部件中去了。
4、可靠性預(yù)計(jì)??煽啃灶A(yù)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行定量的估計(jì),是根據(jù)相似產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作環(huán)境等因素估計(jì)組成系統(tǒng)的部件及系統(tǒng)的可靠性??煽啃灶A(yù)計(jì)結(jié)果可以與要求的可靠性相比較,估計(jì)設(shè)計(jì)是否滿足要求,通過可靠性預(yù)計(jì)還可以發(fā)現(xiàn)組成系統(tǒng)的各單位中故障率高的單元,找到薄弱環(huán)節(jié),加以改進(jìn)??煽啃灶A(yù)計(jì)有很多方法,如元器件計(jì)數(shù)法、應(yīng)力分析法、上下限法等。
元器件計(jì)數(shù)法適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的早期。它的優(yōu)點(diǎn)是不需要詳盡了解每個(gè)元器件的應(yīng)用及它們之間的邏輯關(guān)系就可以迅速估算出產(chǎn)品的故障率,但預(yù)計(jì)結(jié)果比較粗糙。
應(yīng)力分析法適用于電子產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段,已具備了詳細(xì)的文件清單、電應(yīng)力比、環(huán)境溫度等信息,這種方法比元器件計(jì)數(shù)法的結(jié)果要準(zhǔn)確些。應(yīng)力分析法分三步求出。步先求出各種元器件的工作故障率;第二步求產(chǎn)品的工作故障率;第三步求出產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)平均故障間隔時(shí)間(MTBF)。
注:以上故障率、環(huán)境系數(shù)等可查國(guó)軍標(biāo)GJB299B
5、可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。是把已有的、相似產(chǎn)品的工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)起來(lái),使其條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化,成為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。
可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般都是針對(duì)某種產(chǎn)品的,但也可以把各種產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的共性內(nèi)容,綜合成某種類型的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,如直升機(jī)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等。當(dāng)然,這些共性可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則經(jīng)剪裁、增補(bǔ)之后又可成為具體產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品類型、重要程度、可靠性要求、使用特點(diǎn)和相似產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范來(lái)制定。
6、耐環(huán)境設(shè)計(jì)。產(chǎn)品使用環(huán)境對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響十分明顯。因此,在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)應(yīng)開展抗振、抗沖擊、抗噪音、防潮、防霉、防腐設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。
7、元器件選用與控制。電子元器件是完成產(chǎn)品規(guī)定功能而不能再分割的電路基本單元,是電子產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)。要保證產(chǎn)品可靠性對(duì)所使用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格控制是極為重要的一項(xiàng)工作。制定并實(shí)施元器件大綱是控制元器件的選擇和使用的有效途徑。
8、電磁兼容性設(shè)計(jì)。對(duì)電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō),電磁兼容設(shè)計(jì)是很重要的。它包括靜電抗擾性,浪涌及雷擊抗擾性,電源波動(dòng)及瞬間跌落抗擾性,射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾性等。
9、降額設(shè)計(jì)與熱設(shè)計(jì)。元器、零部件的故障率是與其承受的應(yīng)力緊密相關(guān)的,降低其承受的應(yīng)力可以提高其使用中的可靠性,因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其工作應(yīng)力設(shè)計(jì)在其規(guī)定的額定的值之下,并留有余量。產(chǎn)品特別是電子產(chǎn)品周圍的環(huán)境溫度過高是造成故障率增大的重要原因。因此應(yīng)利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射等原理結(jié)合必要的自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)、以致水冷及熱管等技術(shù)進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì),以降低其周圍的環(huán)境溫度。
以上就是我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的一些主要技術(shù),如果在設(shè)計(jì)時(shí)考周全,那么研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品可靠性水平將會(huì)大大的提高。
第二、產(chǎn)品故障模式、影響及危害性分析(FMECA)
故障模式,影響及危害性分析(FMECA)是針對(duì)產(chǎn)品所有可能的故障,并根據(jù)對(duì)故障模式的分析,確定每種故障模式對(duì)產(chǎn)品工作的影響,找出單點(diǎn)故障,并按故障模式的嚴(yán)酷度及其發(fā)生概率確定其危害性。FMECA包括故障模式及影響分析(FMEA)和危害性分析(CA)。FMECA分析方法可用于整個(gè)系統(tǒng)到零部件任何一級(jí),一般根據(jù)要求和可能在規(guī)定的產(chǎn)品層次上進(jìn)行。
FMECA的實(shí)施步驟通常為:
(1)掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的有關(guān)資料。
(2)掌握產(chǎn)品啟動(dòng)、運(yùn)行、操作、維修資料。
(3)掌握產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料。
這些資料在設(shè)計(jì)的初始階段,往往不能同是都掌握。開始時(shí),只能作某些假設(shè),用來(lái)確定一些很明顯的故障模式。即使是初步FMECA也能指出許多單點(diǎn)失效部位,且其中有些可通過結(jié)構(gòu)的重新安排而消除。隨著設(shè)計(jì)工作的進(jìn)展,可利用的信息不斷增多。FMECA工作應(yīng)重復(fù)進(jìn)行,根據(jù)需要和可能應(yīng)把分析擴(kuò)展到更為具體的層次。
(4)定義產(chǎn)品及其功能和低工作要求。一個(gè)系統(tǒng)的完整定義包括它的主要和次要功能、用途、、預(yù)期的性能、環(huán)境要求、系統(tǒng)的約束條件和構(gòu)成故障的條件等。由于任何給定的產(chǎn)品都有一個(gè)或多個(gè)工作模式,并且可能處于不同的工作階段,因此,系統(tǒng)的定義還包括產(chǎn)品工作的每個(gè)模式及其持續(xù)工作期內(nèi)的功能說(shuō)明。每個(gè)產(chǎn)品均應(yīng)有它的功能方框圖,表示產(chǎn)品工作及產(chǎn)品各功能單元之間的相互關(guān)系數(shù)。
(5)按照產(chǎn)品功能方框圖畫出其可靠性方框圖。
(6)根據(jù)所需要的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有資料的多少來(lái)確定分析級(jí)別,即規(guī)定分析到的層次。
(7)找出故障模式,分析其原因及影響。
(8)找出故障的檢測(cè)方法。
(9)找出設(shè)計(jì)時(shí)可能的預(yù)防措施,以防止特別不希望發(fā)的事件。
(10)確定各種故障模式對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生危害的嚴(yán)酷程度。
(11)確定各種故障模式的發(fā)生概率等級(jí)。
(12)填寫FMEA表,并繪制危害性矩陳,如果需要進(jìn)行定量FMECA,則需填寫CA表。如果僅進(jìn)行FMEA則第(11)步驟和繪制危害矩陣不必進(jìn)行。
以上所述概括了進(jìn)行FMECA所需要的基本輸入信息,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成分析工作,可參照的標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7826—87《系統(tǒng)可靠性分析技術(shù) 失效模式和效應(yīng)分析(FMEA)程序》,電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60812 Ed.2(2003)56/797及國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB1391《故障模式、影響及危害性分析程度》,在這些標(biāo)準(zhǔn)中都提供了相應(yīng)的表格供分析者使用。
第三、故障(失效)樹分析(FTA)
與FMECA類似,故障樹分(FTA)是分析產(chǎn)品故障原因和結(jié)果之間關(guān)系的另一重要的可靠性分析工具。 故障樹表示產(chǎn)品的那些組成部分的故障模式或外界事件或它們的組合導(dǎo)致產(chǎn)品的一種給定故障模式的邏輯圖。它用一系列事件符號(hào)、邏輯符號(hào)和轉(zhuǎn)移符號(hào)描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。
(1)故障樹分析的準(zhǔn)備工作
分析者必須熟悉設(shè)計(jì)說(shuō)明書、設(shè)計(jì)圖、運(yùn)行規(guī)定、維修規(guī)程和其他有關(guān)資料。掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖、結(jié)構(gòu)、功能和環(huán)境情況。根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度和要求,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的FMEA或FMECA以幫助確定頂事件及各級(jí)故障事件,根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)要求和對(duì)系統(tǒng)的了解確定分析目的,根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)功能確定系統(tǒng)故障判據(jù)。
(2)故障樹的建造
完成(1)中的準(zhǔn)備工作后,即可從確定的頂事件出發(fā),遵循建造故障樹的基本規(guī)則和方法建造出所需要的故障樹。
(3)故障樹的定性分析
故障樹的定性分析主要包括以下內(nèi)容:故障樹的規(guī)范華;故障的規(guī)范化;故障樹的簡(jiǎn)化及模塊分析;計(jì)算故障樹的小割集。
(4)故障樹的定量分析
根據(jù)故障樹中各底事件的發(fā)生概率,計(jì)算出頂事件發(fā)生概率。
(5)編寫故障樹分析報(bào)告
由于故障樹分析已成為系統(tǒng)可靠性分析的重要工具,并被可靠性工程師門廣泛地使用,國(guó)內(nèi)外也發(fā)布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)有:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7829—1987《故障樹分程序》,國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB768《故障樹分析》,電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61025 Ed.1—1990—10《故障樹分析》。
第四、可維修性設(shè)計(jì)
產(chǎn)品的維修性是設(shè)計(jì)出來(lái)的,只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程開展維修性設(shè)計(jì)與分析工作,才能將維修性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中,維修性設(shè)計(jì)的主要方法有定性和定量?jī)煞N方法,維修性的定性設(shè)計(jì)是主要的,只要設(shè)計(jì)人員有維修性的意識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)就能將維修性設(shè)計(jì)進(jìn)產(chǎn)品。維修性定性設(shè)計(jì)主要有簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、可達(dá)性設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化互換與模塊化設(shè)計(jì)、防差錯(cuò)及識(shí)別標(biāo)志設(shè)計(jì)、維修安全設(shè)計(jì)、故障檢測(cè)設(shè)計(jì)、維修中人素工程設(shè)計(jì)等。
(1)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)是在滿足性能要求和使用要求的前提下,盡可能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和外形,以降低對(duì)使用和維修人員的技能要求。簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的基本原則是盡可能簡(jiǎn)化產(chǎn)品功能,合并產(chǎn)品功能 和盡量減少零部件的品種和數(shù)量。
(2)可達(dá)性設(shè)計(jì)是當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生故障進(jìn)行維修時(shí)容易接近需維修部位的設(shè)計(jì)??蛇_(dá)性設(shè)計(jì)的要求“看得見”——視覺可達(dá);“夠得著”——實(shí)體可達(dá),比如身體的某一部位或借助工作能夠接觸到維修部位,同時(shí)留有足夠的維修操作空間。合理設(shè)置維修窗品和維修通道是解決“看得見、夠得著”的重要途徑。
(3)標(biāo)準(zhǔn)化、互換性與模塊化設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是近代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件有利于零部件的供應(yīng)儲(chǔ)備和調(diào)劑,使產(chǎn)品的維修更為簡(jiǎn)便。
互換性設(shè)計(jì)指同種產(chǎn)品之間在實(shí)體上,功能上能夠彼此互相替換的性能?;Q性設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化維修作業(yè)和節(jié)約備品費(fèi)用,提高產(chǎn)品的維修性。
模塊化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)部件互換通用、快速更換修理的有產(chǎn)途徑。模塊是指從產(chǎn)品中單獨(dú)分離出來(lái),具有相對(duì)獨(dú)立功能的結(jié)構(gòu)整體,先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)的模塊化系數(shù)達(dá)70%~80%以上,先進(jìn)和軟件設(shè)計(jì)的模塊化系數(shù)達(dá)50%以上。
(4)防差錯(cuò)及識(shí)別標(biāo)志設(shè)計(jì)。防差錯(cuò)設(shè)計(jì)就是要保證在結(jié)構(gòu)上只允許裝對(duì)了才能裝得上,裝錯(cuò)了或者裝反了就裝不上,或者發(fā)生差錯(cuò)時(shí)就能立即發(fā)現(xiàn)并糾正。識(shí)別標(biāo)志設(shè)計(jì)就是在維修的零部件、備品、工具、測(cè)試器材等上面做出識(shí)別,以便于區(qū)別辨認(rèn),防止混亂,避免因差錯(cuò)而發(fā)生事故,同時(shí)也可以提高工效。
(5)維修安全性設(shè)計(jì)。維修安全性設(shè)計(jì)是指能避免維修人員傷亡或產(chǎn)品損壞的一種設(shè)計(jì)。例如,在可能發(fā)生危險(xiǎn)的部件,應(yīng)提供醒目的標(biāo)記、警告燈、聲響警告等輔助預(yù)防手段。對(duì)盛裝高壓氣體、彈簧、帶有高壓電等儲(chǔ)有很大能量且維修時(shí)間需要拆卸的裝置,應(yīng)設(shè)有備用釋放能量的結(jié)構(gòu)和安全可靠的拆裝設(shè)備、工具,以保證拆裝安全。同時(shí)在維修性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮防機(jī)械損傷防電擊、防火、防爆和防毒等,以保證維修人員的安全。
(6)故障檢測(cè)設(shè)計(jì)。產(chǎn)品故障檢測(cè)診斷是否準(zhǔn)確快速、簡(jiǎn)便對(duì)維修有重大影響。因此在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮測(cè)試方式、檢測(cè)設(shè)備、測(cè)試點(diǎn)配置等一系列問題,以此來(lái)提高故障的定位的速度。
(7)維修中的人因工程設(shè)計(jì)。維修中的人的因系工程,是研究在維修中人的各種因素,包括生理因素,心理因素和人體的幾何尺寸與產(chǎn)品的關(guān)系,以提高維修工作效率,減輕維修人員疲勞等方面的問題。
快速溫變濕熱試驗(yàn)箱 技術(shù)規(guī)格:
型 號(hào) | SES-225 | SES-408 | SES-800 | SES-1000 | SES-1500 |
內(nèi)箱尺寸 (W x D x H cm) | 50×60×75 | 60×80×85 | 80×100×100 | 100×100×100 | 100×100×150 |
外箱尺寸 ( W x D x H cm) | 115×125×160 | 125×145×170 | 145×195×185 | 155×225×195 | 250×125×190 |
承載重量 | 20kg | 30kg | 30kg | 50kg | 75KG |
溫度速率 | 等均溫/平均溫5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min。 | ||||
溫度范圍 | -70℃~﹢180℃ | ||||
溫度均勻度 | ≤2℃ | ||||
溫度波動(dòng)度 | ±0.5℃ | ||||
溫度偏差 | ±2℃ | ||||
溫變范圍 | -40℃/-55℃~+125℃(高溫至少+85℃以上) | ||||
濕度范圍 | 20%~98% | ||||
濕度偏差 | ±3%(>75%RH), ±5%(≤75%RH) | ||||
腳輪 | 4個(gè)(外形尺寸不含腳輪)腳輪增高50~120mm | ||||
觀察窗 | 450×450mm帶加熱裝置防止冷凝和結(jié)霜 | ||||
測(cè)試孔 | φ100mm位于箱體右側(cè)(人面朝大門) | ||||
照明燈 | 35W/12V | ||||
節(jié)能調(diào)節(jié)方式 | 冷端PID調(diào)節(jié)方式(即加熱不制冷,制冷不加熱),比平衡調(diào)溫方式節(jié)能40% | ||||
加熱方式 | 鎳鉻合金電熱絲(3重超溫保護(hù)) | ||||
制冷機(jī) | 德國(guó)*品牌壓縮機(jī) | ||||
制冷劑 | 環(huán)保制冷劑R404a / R23(臭氧耗損指數(shù)均為0) | ||||
冷卻方式 | 水冷(水溫7℃~28℃,水壓0.1~0.3Mpa),以便確保降溫性能 | ||||
控制器 | 7寸彩色觸摸屏控制器 | ||||
運(yùn)行方式 | 程式運(yùn)行+定值運(yùn)行 | ||||
傳感器 | PT100 | ||||
通訊功能 | RS485 標(biāo)配USB | ||||
曲線記錄功能 | 觸摸屏自動(dòng)記錄 | ||||
電源 | 380V±10%/50HZ,三相四線+地線(3P+N+G) |