La fotocamera

Utilizzando una definizione estremamente semplice: la “macchina fotografica” o “fotocamera” è essenzialmente una scatola dotata di una piccola apertura circolare, attraverso la quale, la luce che l’attraversa, genera le immagini su di una superficie sensibile alla luce (la pellicola o il sensore digitale), posta all’interno della scatola stessa. L’immagine che si genera risulta completamente capovolta.

 

schema di funzionamento della fotocamera

Una rudimentale macchina fotografica può essere costruita con una normalissima scatola dei cartone. Praticando un foro al centro di uno dei suoi lati, Si permetterà alla luce di entrare, proiettando sulla parete interna della scatola un’immagine capovolta od invertita della scena antistante. Per generare un’immagine dai contorni netti, queste rudimentali macchine hanno bisogno di un foro molto piccolo (chiamato “foro stenopeico”).

 

schema di una antica fotocamera a foro stonopeico


Il foro stenopeico

Il principio di formazione dell’immagine proiettata su di uno schermo attraverso un foro è noto all’uomo da millenni. Dal greco “stenos opaios” ovvero piccolo foro, è lo strumento più elementare per la produzione di immagini.

Al Kindi, scienziato arabo vissuto nel IX secolo fornì precisi riferimenti matematici, in un proprio trattato, che influenzavano il funzionamento della “camera obscurae“, giunto a noi grazie alla traduzione eseguita nel XII secolo da Gherardo da Cremona. Altri riferimenti a tale strumento si riscontrano successivamente nella storia.

Un esempio fantasioso di pinhole camera fatta a mano (tratta da http://www.monster-munch.com/how-to-make-a-lego-pinhole-camera/)

Tra il 1452-1519, Leonardo da Vinci nel suo “Codice Atlantico”, descrive minuziosamente il funzionamento di una camera obscura. La camera obscura nel 1600 diventa uno strumento utile a disegnatori e pittori del tempo e molte camere obscure, divenute  trasportabili, furono dotate al loro interno di uno specchio inclinato a 45° che rifletteva, l’immagine  presa attraverso il foro, contro la parete superiore della scatola. Era nata l’attuale macchina fotografica reflex.

fotografia scattata con una pinhole camera. (tratta da http://photographyshsg.blogspot.it/2010/09/pinhole-cameras.html)

le immagini prodotte con una fotocamera con foro stenopeico (pinhole camera) hanno caratteristiche uniche, non riproducibili con la fotografia tradizionale con l’uso delle lenti. Una particolare caratteristica è l’ “infinita” profondita’ di campo che permette di restituire agli oggetti fotografati uguale nitidezza, sia che essi siano molto vicini tra loro sia che siano molto lontani.

Le pinhole camera hanno anche un angolo di campo molto ampio. Questa caratteristica è anche la causa delle tipica fumettatura che si riscontra in questo tipo di immagini. I raggi luminosi, infatti, impiegano piu’ tempo nel raggiungere le parti periferiche del frame risultando meno intensi. L’immagine risulta maggiormente luminosa nella parte centrale.

L’utilizzo di un foro molto piccolo per l’esposizione delle immagini richiede, inevitabilmente, lunghi tempi di posa. La ripresa di scene in movimento risulta, quindi, alquanto complicata con questa tecnica fotografica. I normali tempi di esposizione sono calcolati in secondi e minuti, sebbene, in cattive condizioni di illuminazione, essi posso essere anche di ore o giorni.


i formati fotografici

Nel campo della ripresa fotografica esistono e sono esistiti numerosi formati per i fotogrammi delle pellicole. Lo standard per pellicole, oltre alle dimensioni, può comprendere anche specifiche circa altre caratteristiche, come la perforazione o il confezionamento.


rullo di pellicola 135 a colori (24×36 mm)

Fra i formati di pellicola in rullo il più popolare è il 35 mm (o 135), seguito dal 120 o medio formato. Formati di dimensioni superiori sono rappresentati dalle pellicole piane, le cui dimensioni possono essere di 10×12 cm, 13×18 cm o 20×25. Per le loro dimensioni, questi formati, permettono risultati di grande qualità e sono destinati ad un uso professionale.

 

rullo di pellicola medio formato 120.

Per quanto riguarda la fotografia digitale, al momento i formati in uso sono molto diversi e dipendono anche dalle scelte dei singoli costruttori, essendovi meno esigenze di standardizzazione. Fra quelli destinati alle reflex, ha una certa diffusione il cosiddetto APS-C di 22,7×15,1 mm (Canon) o 23,7×15,6 mm (Nikon). Viene definito full-frame il sensore di dimensioni pari al 35mm, finora in uso solo su poche fotocamere orientate al mercato professionale. Un tentativo di definire uno standard è il 4/3 proposto da Olympus con dimensioni di 18×13,5 mm. Lo standard 4/3 definisce anche altri parametri come le dimensioni del bocchettone e la sua distanza dal piano focale.

Fotocamera Ermanox

La fotocamera Ermanox degli anni ’20 per riprese a luce ambiente con ottiche f/1,8 (cosa eccezionale per il tempo) era prodotta in formati 6x9cm e 9x12cm. E pensate che era fatta per scattare inosservati. La minuscola Minox venne creata dal geniale Zapp e costruita artigianalmente in acciaio per il formato 8×11 mm. La produzione continua ancora, con criteri più moderni.

Fotocamera Minox

Il formato 6×6 cm è stato lo standard del fotogiornalismo negli anni ’50-’70 in Europa, mentre in America lo standard era il 4×5″. Gli americani molto pragmaticamente stampavano due colonne di giornale nella larghezza di 4 pollici e tanto bastava per produrre foto utilizzabili per i giornali.

Il più antico formato di pellicola ancora in produzione è il 120: è in commercio dal 1901! Nel 1965 al Kodak introdusse il formato 220, ancora in produzione. Sulla base del rullo 120, eliminando la carta, hanno fabbricato una pellicola dalla lunghezza doppia, consentendo 24 scatti 6×6 per ogni rullo. Ma il 120 resta ancora il più utilizzato, almeno qui da noi. La Fuji ha rinnovato il nucleo centrale dei caricatori 120.

Oltre al formato Minox 8×11 mm, negli anni passati e con apice intorno ai ’60-’70, si è assistito ad un proliferare di micro-camere miniaturizzate che utilizzavano pellicola 16cmm con formato utile 13×17 mm, lo stesso poi adottato da Kodak, nel 1972, per i caricatori 110 Pocket Instamatic.

La Kodak nel 1963 introdusse il caricatore 126 Instamatic ed il cuboflash. Il caricatore 126 era a prova di incapace: poteva essere inserito in una sola posizione ed era facilissimo da usare. Il formato utile del negativo era 28×28 mm e si potevano richiedere stampe 10×10 cm. La Zeiss, prestigiosa casa tedesca di materiale fotografico, produsse un mini-sistema reflex per il formato 126.

Cartuccia di pellicola formato 126

Il defunto formato Kodak Foto Disc, lanciato da Kodak nel 1982, prevedeva fotogrammi 8×10 mm disposti radialmente su un piattello di pellicola. Fu un esempio di cattiva programmazione industriale.

Schema dei formati fotografici più importanti

  • 9,5mm – 16mm (Fuji – Minox – Kodak)  -  110 Pocket Instamatic
  •  APS (Advanced Photo System) (Kodak) 13×17 mm; 15-25  – 40 pose. Sia a mirino galileiano che SLR. Fattore di moltiplicazione focale = 1,25
  • Leica (135): (1925) 35 mm o 24×36 mm, ma anche 18×24 mm o 24×24 mm
  • Medio formato: (120 –dal 1901 – o 220) 4,5×6 cm; 6×6 cm; 6×7 cm; 6×9 cm. Dalle 8 alle 16 pose.
  • Grande formato: 10x12cm; 13×18; 18x24cm e 20x25cm. Su pellicole piane o su lastre di vetro

 

Il formato APS

L’APS (Advanced Photo System) è un sistema fotografico che affianca alla normale pellicola fotografica una serie di informazioni digitali, contenute sempre sulla pellicola in un apposito strato magnetico. Si hanno a disposizione circa 35 KB per fotogramma, utilizzabili per registrare dati come l’ora, la data ed il luogo dello scatto, il tipo di pellicola e il formato di stampa ecc., consentendo inoltre al laboratorio un’automatizzazione dei processi di ristampa. La pellicola ha dimensioni ridotte rispetto alla 35 mm, è, infatti,  larga 24 mm e può contenere fotogrammi di dimensione 16.7×30.3 mm. E’ inoltre possibile impostare, fin dalla ripresa, altri due formati con proporzioni diverse: il Panoramico (rapporto fra i lati di 1:3) e il Classico (rapporto di 2:3).

I caricatori sono da 15, 25 e 40 pose e sono ovviamente incompatibili col le fotocamere 135. Contengono una serie di indicazioni sulle condizioni della pellicola (non esposta, parzialmente esposta, completamente esposta, esposta e trattata), informazioni, queste, particolarmente utili dato che la pellicola viene sempre riavvolta nel caricatore, anche dopo essere stata trattata.

In conclusione l’APS presenta una serie di importanti vantaggi pratici, utili soprattutto ai reportages delle vacanze, ma presenta l’handycap della riduzione di ca. il 40% della superficie del fotogramma, con conseguente scadimento della qualità. Inoltre la differenza fra le diagonali dei due formati altera l’angolo di ripresa degli obiettivi, a parità di lunghezza focale, riducendo la “resa” dei nostri grandangoli rispetto al 135. Il fattore moltiplicativo per individuare la corrispondente l.f. sul 135 è 1.25 (abbiamo però il vantaggio di veder allungati i teleobiettivi).

Il formato LEICA (135)                                                   

Leica I (1925)

Mitica Leica I

La prima versione regolarmente prodotta della Leica è facilmente riconoscibile dal caratteristico blocco all’infinito dell’obiettivo. L’ottica, fissa, può essere Anatigmat, Elmax o Elmar f 3,5 o un luminoso Hektor f 2,5. L’otturatore in stoffa sul piano focale è autocoprente durante il riarmo, dispone del blocco contro le doppie esposizioni e dei tempi da 1/20 a 1/500 oltre alla posa Z.

La Leica cambia radicalmente la storia della macchina fotografica: non è il miglioramento di qualcosa già esistente ma un progetto rivoluzionario che ridisegna la fotocamera inventando una impostazione dei comandi che nessuno ha più modificato. Per questo motivo è universalmente riconosciuta come la pietra miliare che segna l’inizio della storia moderna della fotocamera.

La Leica introduce il formato 24×36, il caricatore metallico per pellicola 35mm con doppia perforazione (in seguito modificato dalla Kodak in funzione della produzione industriale e codificato nel 1934 “135″) e realizza il sogno di Oskar Barnack “un piccolo negativo per grandi foto”.

Il formato di pellicola che tutti conoscono è il cosiddetto 35 mm, in quanto la sua altezza è, appunto, di 35 mm. In realtà questa pellicola non nacque per la fotografia, ma per il cinema. E’ per questo scopo che essa fu dotata di forellini, infatti questi servivano per poter agganciare la pellicola agli ingranaggi del meccanismo di trascinamento. I fotogrammi avevano una dimensione di 18 mm x 24 mm.

In seguito, qualcuno decise di inventare una macchina fotografica che potesse utilizzare la stessa pellicola del cinema, ma, al fine di ottenere immagini con una migliore definizione dei particolari, la progettò in modo che i fotogrammi fossero grandi il doppio rispetto a quelli del cinema, cioè 24 mm x 36 mm.

Da allora la tecnologia si è evoluta moltissimo, ma anche le modernissime fotocamere piene di controlli elettronici e di automatismi raffinati continuano ad utilizzare la pellicola 35 mm (detta anche 135) e i fotogrammi 24 x 36. A tutti noi è familiare la scatolina metallica dalla quale, tramite una fessura laterale, esce la pellicola forata.

Il medio formato (o 120)

Fotocamera Rolleiflex

Naturalmente, rispetto alle pellicole dei pionieri della fotografia, il formato 135 è molto piccolo, e neanche il miglioramento della tecnologia può impedire che, con un forte ingrandimento, l’immagine finisca per sgranare e perdere la definizione dei particolari. E’ per questo che i fotografi esigenti, o i professionisti che necessitano di un’alta qualità, hanno sentito il bisogno di formati più grandi. E’ così stata inventata la pellicola detta di “medio formato” (o 120). Essa ha alcune differenze fondamentali rispetto alla 135. Innanzitutto ha un’altezza di 6 centimetri (61 mm per l’esattezza), poi non ha i forellini (il che consente una migliore utilizzazione dello spazio), infine non è contenuta in una scatola metallica, ma è semplicemente avvolta intorno ad un supporto di plastica, insieme ad un striscia di carta nera che ha la funzione di proteggerla dalla luce.

Ora, su questa pellicola, sono possibili fotogrammi di formato diverso, a seconda del magazzino utilizzato, e cioè (misure espresse in cm): 6 x 4,5 - 6 x 6 - 6 x 7 - 6 x 9

Nell’immagine sopra osserviamo due tipi di fotogramma, il 6×4,5 e il 6×6, entrambi messi a confronto col fotogramma del formato 135 (cioè il 24×36). Come possiamo notare il medio formato offre fotogrammi assai più grandi, che danno la possibilità di mantenere una buona qualità dell’immagine, specialmente una buona definizione dei particolari, anche negli ingrandimenti maggiori.

 

Le pellicole piane

Fotocamera a banco ottico con alloggiamento per pellicole piane

Si chiamano pellicole piane quelle che non sono avvolte, formando così un rotolino, ma che sono preparate in forma di lastre piane. In pratica ogni pellicola fornisce un solo fotogramma, a differenza dei rotolini 135 e 120 che forniscono molti fotogrammi. Queste pellicole sono usate per un genere di macchina fotografica professionale detta “banco ottico” ed hanno dei fotogrammi di dimensioni molto grandi, per cui sono anche definite di grande formato.

Chassis e pellicole piane

Ecco le possibili misure del grande formato (espresse in cm):  10 x 12 - 13 x 18 - 20 x 25

La qualità dell’immagine e la definizione dei particolari che si può ottenere con queste pellicole è eccezionale e adatta a lavori di alta professionalità.


Proporzione del fotogramma

FORMATO

DIMENSIONI DIAGONALE RAPPORTO (b/h)

Nikon DX (D70-D50) 

15.6×23.7mm 28.4mm 1.5 (3:2)

Canon EOS 5D 

24x36mm 43mm 1.5 (3:2)

Canon EOS 350D

14.8×22.2mm 26.7mm 1.5 (3:2)

Olympus 8080

6.6×8.8mm 11mm 1.33 (4:3)

 

LA QUESTIONE DELLE PROPORZIONI DEL FOTOGRAMMA

Una questione importante è anche quella delle proporzioni del fotogramma; come si vede dalla tabella a lato, la maggior parte dei formati rispetta il rapporto 3:2 (1,5), diversi altri invece il rapporto 4:3 (1.333).


Rapporti armonici

Ha senso chiedersi quale sia la proporzione ideale?

Gli antichi greci pensavano che la proporzione ideale di un rettangolo fosse quella aurea che vale 1,618 … e la facciata del Partenone rispetta questo valore. I formati fotografici sono tutti inferiori al rapporto aureo anche se il 3:2 ci si avvicina.

Dal punto di vista industriale è considerato normale il rapporto √2 = 1.414… Un rettangolo con questo rapporto tra base e altezza è detto rettangolo DIN; il formato DIN ha il vantaggio che dividendo in due parti uguali un rettangolo DIN si ottengono ancora due rettangoli DIN, come è facile verificare. Per questo motivo il formato dei fogli di carta prodotti dall’industria rispetta sempre questo rapporto; p.es. il formato A3 è circa 42x60cm, l’A4 21×30, l’A5 15x21cm, l’A6 10.5×15 …

Per questo motivo sarebbe stato logico che anche il mondo della fotografia adottasse il formato DIN, ma così non è stato. Le due proporzioni preferite il 3:2 e il 4:3 sono complementari nel senso che dimezzando un rettangolo 3:2 si ottiene un rettangolo 4:3 e viceversa. Insomma i formati fotografici non sono ancora standardizzati, e in questo campo regna ancora il caos!

I più comuni formati dei sensori fotografici.

 


Il mirino

Mirino reflex

La parola reflex ha nel corso degli anni assunto un valore quasi magico per i fotografi: sinonimo di fotocamera di elevata qualità e di livello professionale. In realtà reflex è semplicemente il nome del particolare tipo di mirino che permette di inquadrare la scena attraverso lo stesso obiettivo (TTL through the lens = attraverso l’obiettivo); questo sistema in inglese è indicato con la sigla SLRsingle lens reflex = reflex con singolo obiettivo, per distinguerla dalle reflex a doppio obiettivo (biottiche come la Rolleiflex).

schema di una fotocamera reflex digitale

I due componenti fondamentali del sistema sono il pentaprisma, un prisma a cinque facce, e uno specchio mobile. Quando quest’ultimo è sollevato verso l’alto consente di scoprire il piano pellicola permettendo lo scatto di una foto. Quando, invece, si trova inclinato di 45º riflette verso l’alto l’immagine che proviene dall’obiettivo, i raggi luminosi entrano nel pentaprisma, passando attraverso un vetrino smerigliato di messa a fuoco, e dopo due successivi riflessioni giunge all’oculare e all’occhio del fotografo come immagine raddrizzata. Infatti, il vantaggio di usare il pentaprisma risiede nel fatto che le due riflessioni capovolgono l’immagine proveniente dall’obiettivo, già capovolta, e quindi inviano al fotografo un’immagine dritta.

schema delle successive riflessioni che la luce subisce all’interno di una fotocamera reflex

Il grande vantaggio del mirino reflex sta nella possibilità di inquadrare la scena attraverso l’obiettivo stesso e di vedere, quindi, esattamente l’immagine che impressionerà la pellicola (o il sensore). Sostituendo l’obiettivo, il mirino reflex continua a funzionare perfettamente senza bisogno di alcun aggiustamento. Per questo motivo il mirino reflex è usato prevalentemente dalle fotocamere a obiettivi intercambiabili (e in molte fotocamere con obiettivo zoom).

schema delle riflessioni che si susseguono nel mirino reflex, prima e durante (linea tratteggiata) lo scatto.

Accanto a questo enorme vantaggio il sistema reflex ha anche qualche svantaggio: un attimo prima dello scatto lo specchio deve essere sollevato per consentire alla luce di arrivare al piano della pellicola (o del sensore); questo sollevamento provoca inevitabilmente qualche vibrazione con possibilità di micromosso. Questo inconveniente è spesso evidenziato dai sostenitori delle fotocamere con mirino a telemetro (tipo Leica), sebbene in molti modelli sia attualmente possibile sollevare manualmente lo specchio prima dello scatto. Questa possibilità deve, comunque, contemplare l’utilizzo del cavalletto: con lo specchio sollevato, infatti, il fotografo non vede più la scena da inquadrare, a causa del black-out generato dall’oscuramento del pentaprisma con lo specchio!

Negli ultimi anni si sono imposte le DSLR (digital single lens reflex) reflex digitali che al posto della pellicola hanno un sensore. Diversamente dalle reflex a pellicola le reflex digitali sono in grado di utilizzare il monitor LCD sul dorso per inquadrare la scena (funzione LiveView). In questa particolare condizione lo specchio viene sollevato, e viene aperto anche l’otturatore per consentire di esporre il sensore alla luce. Al momento dello scatto si richiude l’otturatore, e si abbassa lo schermo per consentire di effettuare lo scatto seguendo le fasi normalmente previste; chiusura del diaframma, sollevamento dello specchio e apertura dell’otturatore. E’ evidente che tutta questa serie consecutiva di sollevamenti e abbassamento dello specchio, con la conseguente apertura e chiusura dell’otturatore, genera un ritardo fisiologico nella realizzazione dello scatto con la funfione Liveview.

ll telemetro

funzionamento del mirino a telemetro.

Usato sempre meno e sostituito da tecnologie più comode, il telemetro ottico è generalmente formato da un cilindro con due fori distinti ad una distanza fissa l’uno dall’altro, all’interno del primo foro è alloggiato un prisma (1) che riflette l’immagine su uno specchio semi-trasparente (2) posto in corrispondenza del secondo foro. Il fotografo, agendo sulla rotazione del prisma, agendo sulla ghiera posta sull’obiettivo, farà in modo che le due immagini del soggetto (3), composte dallo specchio si sovrappongano perfettamente, generando, sul piano focale, un’immagine correttamente messa a fuoco. L’angolo di rotazione del prisma indicherà, tramite una scala posta sull’obiettivo, la distanza dell’oggetto. Questo tipo di telemetro è anche detto “a coincidenza” ed è stato utilizzato lungamente nelle fotocamere per la regolazione della messa a fuoco. Fotocamere a telemetro, seppur molto rare, vengono ancora utilizzate, in particolari situazioni, da fotografi professionisti, al posto delle SLR.

Il mirino Galileiano

difetto di parallasse dovuto all’utilizzo del mirino galileiano.

Il mirino ottico più semplice è quello di tipo galileiano: la fotocamera ha, al di sopra dell’obiettivo, un ulteriore sistema ottico.  In pratica si tratta di un piccolo cannocchiale (di qui il nome di galileiano), che permette di inquadrare l’immagine che verrà impressionata.

Il mirino ottico è una soluzione concettualmente semplice ed economica, ma ha alcuni difetti:

  1. L’immagine che il fotografo vede non è esattamente quella che impressionerà il piano focale; questo errore è minimizzato per gli oggetti sufficientemente distanti, sebbene il fotografo dovrà prevedere, comunque, un certo margine di sicurezza nell’inquadratura.
  2. Per oggetti vicini si verifica una spostamento particolarmente accentuato dell’immagine noto come errore di parallasse.
  3. Se la fotocamera cambia obiettivo, dovrebbe cambiare anche il mirino, ovvero il mirino deve essere dotato di un qualche meccanismo che permetta di cambiare l’angolo visuale adeguandolo a quello del nuovo obiettivo. Questo problema si presenta per gli obiettivi zoom (a lunghezza focale variabile). In questo caso il mirino è a sua volta uno zoom accoppiato all’obiettivo in modo da fornire, per ogni ingrandimento, l’immagine corrispondente.

I mirini galileiani vengono usati generalmente su fotocamere compatte, digitali e non, destinate ad una fascia di mercato amatoriale.

Mirino Digitale

Con l’avvento della fotografia digitale si sviluppato l’uso di dispositivi e componenti che nella fotografia tradizionale non erano possibili. Il mirino ottico è stato, nel tempo, sempre più sostituite da mirini elettronici, in grado di riprodurre l’immagine ripresa su di uno schermo a LCD installato sul dorso della fotocamera. Si sono affacciate sul mercato, quindi, le cosiddette fotocamere EVIL: acronimo di Electronic Viewfinder Interchangeable Lens (Mirino elettronico obiettivo intercambiabile) con il quale si indica una categoria di fotocamere digitali, dette anche mirrorless interchangeable-lens camera (MILC), che uniscono la possibilità di avere obiettivi intercambiabili ed un mirino di tipo elettronico invece che reflex, a tutto vantaggio di un tiraggio delle lenti molto più piccolo e, quindi, di obiettivi più leggeri e di piccole dimensioni. Si tratta, quindi, di un mirino TTL (through the lens) esattamente come nel mirino reflex.

confronto tra una fotocamera reflex ed una EVIL (MILC)

Lo svantaggio di fotocamere EVIL risiede nel surriscaldamento del sensore, dovuto alla sua continua alimentazione. Ciò genera un aumento del rumore da surriscaldamento e un notevole consumo di elettricità.

Le prime fotocamere digitali infatti affiancavano a questo monitor un classico mirino galileiano (a lenti); negli ultimi anni molte fotocamere compatte montano invece un vero e proprio mirino elettronico, in pratica un secondo piccolo monitor LCD posizionato dietro l’oculare e quindi utilizzabile in qualsiasi condizione di luce. Di solito solo uno dei due monitor può funzionare ed è presente un comando per commutare dal monitor esterno a quello nel mirino.

Il mirino a Pozzetto


schema del funzionamento di un mirino a pozzetto in una fotocamera biottica.

In questo tipo di mirino il sistema di visione è separato dal sistema di ripresa, e presenta lo stesso tipo di difetti del mirino galileiano, anche se in maniera ridotta, in quanto l’obiettivo del sistema di visione è identico a quello di ripresa e posto il più vicino possibile a quest’ultimo, sullo stesso asse verticale.

La visione avviene sullo schermo smerigliato del pozzetto verticale. L’immagine viene proiettata si quest’ultimo, grazie allo specchio a 45°, che ci restituisce il corretto orientamento dell’immagine nella direzione verticale ma lascia invertite la DX e la SX .

Le coppie di obiettivi sono intercambiabili. Questo sistema, ormai in disuso, era usato su macchine di medio formato.

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