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Tutorialbeschreibung

Animation eines Atomkerns

Animation eines Atomkerns

In diesem Beispiel möchte ich zeigen, wie man Kugeln auf einer Umlaufbahn bewegt. Ich habe alle Schritte so dokumentiert, dass auch Neueinsteiger dieses Tutorial bewältigen müssten.


Als Neuling habe ich mich mal selbst an mein erstes Tutorial gewagt und einen animierten Atomkern erstellt.

In der Arbeitsdatei "Ambiente.c4d" sind die Materialien sowie ein Boden, Himmel und Beleuchtung definiert. Das dazugehörige HDR-Bild ist sehr groß, deshalb habe ich es nicht beigefügt. In Internet kann man aber genügend HDR-Bilder finden; zum Beispiel hier. Man macht einen Doppelklick auf das Material "Himmel" und der Materialeditor öffnet sich mit dem Material.

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Bild 01 - Material-Editor


 
Links klickt man auf den Leuchten-Kanal. Nun kann man rechts unter Textur das HDR-Bild zuweisen. Anschließend schließt man den Editor wieder.

Hinweis: Durch das HDR-Bild ändert sich der Boden und der Himmel, da sich der Himmel im Boden spiegelt.

Damit beim probeweisen Rendern der Himmel und der Boden nicht so viel Zeit kosten, sollte man bei beiden vorübergehend das Rendern deaktivieren. Hierzu klicken wir rechts im Objekte-Manager so oft auf den kleinen unteren Kreis, bis er sich rot einfärbt.

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Bild 02 - Im Rendern deaktivieren


Die im Ambiente enthaltenden Materialien sind wie folgt zu verwenden:

B1 ' Flugbahn 1 B2 ' Flugbahn 2 B3 ' Flugbahn 3
E1 ' Elektron 1 E2 ' Elektron 2 E3 ' Elektron 3 Kern ' Atomkern


 

Schritt 1 - Erstellen der Objekte

Am besten öffnet man die Datei "Ambiente.c4d" und und speichert sie dann als "Atomkern.c4d" ab. Dann hat man die Arbeitsdatei noch mal für eventuelle Notfälle, falls etwas nicht auf Anhieb funktionieren sollte.

Wir beginnen mit dem Kern. Hierzu erstellen wir eine Kugel. Im Menü Objekte gehen wir auf Grundobjekte und dann auf Kugel.

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Bild 03 - Kugel erstellen


 
Unter den Attributen des Kugel-Objekts stellen wir die Größe auf einen Radius von 50 mm ein. Um die Kugel schön rund zu bekommen, wählen wir 64 Segmente.

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Bild 04 - Größe der Kugel


 
Mit C konvertieren wir die Kugel und weisen ihr das Material Kern zu. Hierzu halten wir das Material mit der linken Maustaste fest und ziehen es im Objekte-Manager auf die Kugel.

Mit einem Doppelklick auf die Kugel im Objekte-Manager ändern wir anschließend den Namen auf "Kern".

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Bild 05 - Namen vergeben


So sieht das Ergebnis bis jetzt aus:

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Bild 06 - Zwischenergebnis


 
Im nächsten Schritt bauen wir die Elektronen mit ihrer Flugbahn. Wir erstellen drei Kugeln und drei Ringe. Den Kugeln geben wir die Namen "Elektron 1", "Elektron 2" und "Elektron 3". Die Ringe benennen wir "Flugbahn 1", "Flugbahn 2" und "Flugbahn 3". Damit wir sie optisch unterscheiden können, weisen wir ihnen direkt die entsprechenden Materialien zu.

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Bild 07 - Kugeln und Ringe


 
Hinweis: Damit die zusammengehörigen Elektronen und Flugbahnen untereinander stehen, kann man diese im Objekte-Manager einfach mit der linken Maustaste festhalten und die Reihenfolge verschieben.

Im nächsten Schritt positionieren wir die Elektronen und Flugbahnen und weisen die entsprechenden Größen zu. Hierzu klicken wir das entsprechende Objekt an und ändern unter Attribute das Objekt bzw. die Koordinate.

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Bild 08 - Größe der Flugbahn 1


 
Bild 09 - Größe der Flugbahn 2:

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Bild 10 - Größe der Flugbahn 3:

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Bild 11 - Position Elektron 1:

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Bild 12 - Radius und Segmente Elektron 1:
:
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Bild 13 - Radius und Segmente Elektron 2:

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Bild 14 - Radius und Segmente Elektron 2:

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Bild 15 - Position Elektron 3:

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Bild 16 - Radius und Segmente Elektron 3:

Bilder



 
Anschließend konvertieren wir alle Elektronen und Flugbahnen mit C. Wenn wir nun mit der Tastenkombination Strg+R rendern, sieht das Ergebnis wie folgt aus:

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Bild 17 - gerendertes Zwischenergebnis


Hinweis: Strg+R rendert immer das aktuelle Fenster und Bild.


 

Schritt 2 - Positionieren des Nullpunkts

Um die Elektronen animieren zu können, müssen wir den Nullpunkt der einzelnen Kugeln verschieben. Zurzeit sitzt dieser nämlich im Zentrum der jeweiligen Kugel. Bei einer Animation würde die Kugel sich daher nur um die eigene Achse drehen.

Hierzu wählen wir die Funktion Objektachse bearbeiten.

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Bild 18 - Objektachse bearbeiten


 
Anschließend markieren wir eine Kugel.

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Bild 19 - Nullpunkt in der Kugel


 
Im Reiter Koordinaten ändern wir die Position X auf 0.

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Bild 20 - Ändern des Nullpunkts


 
Der Nullpunkt sitzt nun im Zentrum des Kerns.

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Bild 21 - Nullpunkt verschoben


 
Wir wiederholen dies für die anderen beiden Kugeln; also Kugel markieren und X auf 0 ändern.

Wenn wir alle Kugeln geändert haben, heben wir die Funktion Objektachse bearbeiten wieder auf, indem wir Modell bearbeiten aktivieren.

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Bild 22 - Objektachse bearbeiten beenden


 
Jetzt positionieren wir die Elektronen und Flugbahnen für die Animation, indem wir sie in die erforderliche Lage drehen.

Bild 23 - Flugbahn 1:

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Bild 24 - Flugbahn 2:

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Bild 25 - Flugbahn 3:

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Bild 26 - Elektron 1:

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Bild 27 - Elektron 2:

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Bild 28 - Elektron 3:

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Wir rendern noch mal mit der Tastenkombination Strg+R.

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Bild 29 - gerendertes Zwischenergebnis


 

Schritt 3 - Animation erstellen

Das Projekt ist jetzt so weit, dass man es animieren kann. Die Animation soll aus 60 Bildern bestehen. Wir tragen die 60 in der Zeitleiste ein.

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Bild 30 - Einstellung 60 Bilder


 
Nun wechseln wir in die Animation. Dazu klicken wir in der Werkzeugleiste auf das Symbol Definierte Standard-Layouts und wählen Animation aus.

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Bild 31 - Wechsel in die Animation


 
In der Zeitleiste stellen wir unter Ansicht ein, dass wir nur die animierten Objekte sehen möchten.

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Bild 32 – Nur animierte Objekte anzeigen


 
Bild 33 - Darstellung ohne animierte Objekte:

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In der Zeitleiste bleiben wir bei Bild 0 stehen, klicken auf "Elektron 1" und markieren Koordinate. Mit gedrückter S-Taste klicken wir auf den kleinen Kreis vor dem zugehörigen Winkel. Dieser färbt sich dann komplett rot.

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Bild 34 - Key für Winkel setzen in Elektron 1 setzen


 
Dies wiederholen wir für "Elektron 2" ....

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Bild 35 - Key für Winkel setzen in Elektron 2 setzen


 
... und "Elektron 3":

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Bild 36 - Key für Winkel setzen in Elektron 3 setzen


 
Hinweis: Bei meiner Version von CINEMA passiert es öfters, dass dann alle Winkel markiert werden. Dies hat keinen Einfluss auf das Ergebnis.

Nun schieben wir den grünen Zeitregler in der Zeitleiste auf Bild 60.

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Bild 37 - Endstellung Bild 60


 
Anschließend markieren wir "Elektron 1" und ändern den Winkel, indem wir 360° hinzu addieren (120°+360° = 480°). Danach klicken wir mit gedrückter S-Taste auf den kleinen roten Kreis, der sich dann wieder komplett rot füllt.

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Bild 38 - Key für Endstellung von Elektron 1


 
Hinweis: In den Feldern ist eine Taschenrechner-Funktion eingebaut. Es genügt also, hinter dem Winkel 0° den Wert +360 einzutippen.

Dies wiederholen wir für "Elektron 2"….

Hinweis: Das Elektron 2 soll sich in die andere Richtung drehen. Darum werden die 360° subtrahiert.

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Bild 39 - Key für Endstellung von Elektron 2


 
… und "Elektron 3":

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Bild 40 - Key für Endstellung von Elektron 3


 
Die Kugeln sind jetzt animiert. Durch Drücken auf den grünen Pfeil nach rechts (Bild 41) fängt die Animation an zu laufen.

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Bild 41 - Animation starten


 
Über den Schalter mit den beiden senkrechten Linien wird die Animation wieder angehalten (Bild 42).

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Bild 42 - Animation beenden


 
Die Kugeln laufen jedoch noch nicht schön rund. Dies liegt daran, dass sie am Anfang beschleunigt und am Ende gebremst werden. Um das zu ändern, muss man die F-Kurven der Objekte ändern.

Beginnen wir mit dem "Elektron 1". Durch einen Klick mit der rechten Maustaste auf den Namen erscheint das Kontext-Menü. Hier wählen wir F-Kurven anzeigen.

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Bild 43 - F-Kurven anzeigen


 
Hinweis: Beim Elektron 1 ist die F-Kurve rot eingefärbt. Hingegen sind die F-Kurven bei den beiden anderen Elektronen blau eingefärbt, da eine andere Achse animiert wurde. Wenn man nicht sicher ist, welche Kurve man editiert, kann man rechts auf den Namen der Kurve (z. B. Winkel . H) klicken.

So sieht die F-Kurve von Elektron 1 aus:

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Bild 44 - F-Kurve von Elektron 1


Man erkennt hier gut den kurvenförmigen Verlauf der Drehung. Wir benötigen jedoch eine lineare Drehung.

 
Am Anfang und Ende der Kurve erkennen wir jeweils ein kleines blaues Quadrat. Klickt das linke Quadrat an. Es erscheint ein schwarzer (oder weißer) Pfeil.

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Bild 45 - Quadrat angeklickt


 
Wir beginnen beim "Elektron 1" mit einem Winkel von 120° und enden bei 480°. Die Mittelposition beträgt (120° + 480°) / 2 = 300°. Dieser Winkel wird bei Bild 30 erreicht. Die Pfeilspitze muss nun beim mittleren Bild auf die Position 300° gestellt werden. Hierzu halten wir die Pfeilspitze mit der linken Maustaste fest und ziehen sie auf die Position Bild 30 / Winkel 300°.

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Bild 46 - Pfeil verschoben


 
Noch immer sehen wir einen kurvenförmigen Verlauf der Drehung. Deshalb klicken wir auf das rechte Quadrat und ziehen die Pfeilspitze ebenfalls auf diese Position Bild 30 / Winkel 300°.

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Bild 47 - Kurve im Endzustand für Elektron 1


 
Hinweis: Wenn beim Ziehen eine Gerade zu erkennen ist, hat man eine optimale Position erreicht. Zudem kann man mit dem Scrollrad der Maus hinein- und hinauszoomen.

Nun verläuft die Drehung linear. Es gibt keine Beschleunigung und keine Verzögerung mehr.

Auf demselben Weg passen wir nun die F-Kurven der beiden anderen Elektronen an. Wir klicken mit der rechten Maustaste auf "Elektron 2" und wählen wieder F-Kurven anzeigen usw.

Das Elektron 2 dreht sich in die andere Richtung. Der Winkel beträgt (40° + -320°) / 2 = -140°. Die Position der Pfeile liegt also auf Bild 30 / Winkel -140°.

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Bild 48 - Kurvenverlauf Elektron 2


 
Der Mittelposition für Elektron 3 beträgt (90° + 450°) / 2 = 270°. Die Pfeile werden auf Bild 30 / Winkel 300° positioniert.

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Bild 49 - Kurvenverlauf Elektron 3


 
Die Animation ist nun fertig. Wir wechseln daher zurück in den normalen Modus. Hierzu klicken wir in der Werkzeugleiste auf das Symbol Definierte Standard-Layouts und wählen Standard bzw. Start-Layout aus.

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Bild 50 - Standard-Layout


Nun schauen wir uns die Animation erneut an und können einen sauberen, runden Lauf der Kugeln erkennen.

Beendet nun die Animation wieder.


 

Schritt 4 - Film erstellen

Animation heißt ja, dass wir als Ergebnis einen Film erstellen wollen. Im letzten Schritt lassen wir unser Projekt daher in ein Quick Time-Video rendern. Wer möchte, kann natürlich auch eine AVI-Datei erstellen.

Im Menü Rendern wählen wir die Render-Voreinstellungen aus.

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Bild 51 - Render-Voreinstellungen


 
Unter Ausgabe wählen wir zum Beispiel die Auflösung 768 x 576 PAL aus und stellen unter Dauer Alle Bilder ein. Die Bilder-Rate lassen wir bei 25 stehen.

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Bild 52 - Einstellungen für Ausgabe


 
Unter Speichern wählen wir einen Pfad aus, wo die Datei gespeichert werden soll und geben ihr den Namen "Atomkern".

Die DPI stellen wir auf 120 ein.

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Bild 53 - Einstellungen für "Speichern"


 
Nun schließen wir die Dialogbox und starten das Rendern im Bild-Manager mit der Tastenkombination Shift+R. Der Bild-Manager startet und rendert jetzt alle 61 Bilder (0-60).

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Bild 54 - Bild-Manager beim Rendern


 
Es sollte auf einem normalen Rechner nicht länger als ca. 30 Min. dauern. Ist der Rendervorgang abgeschlossen, liegt der fertige Film am gewählten Speicherort. Der Bild-Manager kann geschlossen werden.

Um den Film zu betrachten, öffnet ihn mit dem Quick-Time-Player. Wenn der Film gestartet wurde, kann man mit der Tastenkombination Strg+l den Film in einer Endlosschleife abspielen.

Fertig.

Viel Spaß beim Nachmachen.


Hinweis: Wer möchte, kann den Kern auch noch animieren. Um den Effekt zu vermeiden, als wenn die Kugel still steht, sollte man der Kugel ein anderes Material zuweisen. In der Datei "Kern2.c4d" habe ich ein passendes Material vordefiniert. Es legt ein Relief auf die Oberfläche.

Achtung! Nach der Zuweisung dieses Materials in der rechten Leiste das Material einmal anklicken und unter Projektion>Kugel-Mapping auswählen. Ansonsten sieht man das Relief nicht.

Hinweis: Der Winkel sollte so definiert sein, dass er ein n-Faches von 360° beträgt. Dann bekommt man beim endlosen Abspielen kein Ruckeln in die Kugel.


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Kommentare
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Portrait von xWoofyx
  • 19.08.2012 - 22:14

Sehr schön und Anfängerfreundlich, weiter so !

Alternative Portrait

-versteckt-(Autor hat Seite verlassen)

  • 11.03.2012 - 17:42

Objekte werden nicht angezeigt :(

Portrait von smart88
  • 11.03.2012 - 19:04

Hallo Tf3.

Kannst Du mal einen Screenshot vom Objektmanager machen und hochladen?

Alternative Portrait

-versteckt-(Autor hat Seite verlassen)

  • 06.11.2011 - 13:39

Große klasse!
ist einfach zu verstehen und nachzuvollziehen
herzlichen dank
:D
grüß
Pierre

Portrait von JoeWa
  • 29.05.2011 - 03:43

Absolute Klasse,

habe als Neueinsteiger jede Menge "Ah Ha" - Erlebnisse gehabt.

Mach so weiter !

Gruß
Jörg

Portrait von RavPa
  • 07.05.2011 - 19:45

Prima Tut :)

Prima nachzuvollziehen ;)

Portrait von johanna52
  • 03.05.2011 - 19:02

ein wirklich sehr gut erklärtes Tut, dank

Portrait von Nightcrow
  • 13.04.2011 - 19:53

Dankeschön war sehr hilfreich

Portrait von Raffaella
  • 08.03.2011 - 12:16

ein herzliches Dankeschön an den Tutorial-Ersteller! Selbst als Anfänger bin ich super damit klar gekommen und hat auch alles super geklappt.

Wie zuvor durch andere erwähnt weicht auch bei mit die Renderzeit ab, liegt aber auch daran, dass ich eine andere Auflösung gewählt habe.
Würde mich über weitere Tutorials in diesem Stil freuen!

Liebe Grüße
Raffaella

Portrait von fujitsustaR
  • 05.03.2011 - 16:44

Einfach nur WOW, großes Dankeschön an den den Ersteller und gerne noch weitere Tutorials wie dieses.
Es ist alles super gut erklärt und selbst als Anfänger kriegt man alles auf die Reihe. Einzig und Allein der Wechsel in die Animation (glaub Bild 31) fand ich in meiner Cinema Version irgendwie nicht, aber ging auch anderst :-)

Portrait von nigzak
  • 04.03.2011 - 13:14

Super Tutorial
Jeder schritt ausführlich erklärt, super !

Nur die Renderzeit stimmt nicht ganz,
Mein Dual-Core braucht pro bild ca 5-6 Minuten mit deinen Einstellungen.
Bei 60 Frames kommt da doch eine ganz schön lange Zeit zu stande ;)

Gruß
Stefan

Portrait von smart88
  • 04.03.2011 - 13:27

Sorry nigzak.

Ich habe einen AMD II - X4 2,8 GHz und eine NVIDIA Geforce 220 GT. Unter Win 7 braucht er bei mir knappe 30 Minuten. Vielleicht liegt es am HDR-Bild. Versuche mal ein Bild mit geringerer Auflösung.

Viele Grüße
smart88

Portrait von nigzak
  • 04.03.2011 - 13:14

Super tutorial !
Jeder Schritt ausführlich erklärt ! Warte schon auf dein nächstes Tutorial ;)

nur die Renderzeit kann nicht ganz stimmen.
Mein Dualcore braucht mit deinen Einstellungen pro bild mehrere Minuten (5-6 Minuten)
bei 60 Frames ist das doch eine ganz schön lange Zeit.

Gruß
Stefan

Portrait von Tutorial_Freak
  • 03.03.2011 - 00:06

hallo, sorry aber bei mir drehen sich nur die kugeln auf einer stelle. hmm, hab auch alles nochmal von vorne gestartet aber nöö, will nicht

Portrait von smart88
  • 03.03.2011 - 10:26

Hallo Tutorial_Freak.

Wenn sich die Kugeln nur um sich selbst drehen, kann es nur daran liegen, dass der Nullpunkt nicht stimmt. Siehe Bild 20 ff. Einfach mal einen der Elektronen anklicken. Der Nullpunkt muss dann im Zentrum des Atomkern liegen.

Falls es nicht klappt, lade doch mal die Datei hoch, damit ich sie mir anschauen kann.

Portrait von dietmar_mathies
  • 01.03.2011 - 19:12

auch ich finde es eine geniale Idee,werde es auch in den nächsten Tagen mal ausprobieren.Mal sehen ob ich das überhaupt schaffee.

Portrait von JuergenWa
  • 27.02.2011 - 12:55

klasse gemacht und dokumentiert
herzlichen Dank für alles

Beste Grüße
Jürgen

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