科學月刊2017 3月號567期 電影技術

567 2017 / 03 專訪

賴明詔院士 ── 冠狀病毒之父對抗傳染病之路

03

在時代浪潮中觀看

電影技術

告別傳統膠片走向數位

百年前電影攝影機誕生， 百年後數位電影引領風潮

剪接技術成就電影藝術

藉由鏡頭的組合與連接， 創造出故事的時空間藝術

科技突破衝擊動畫市場

傳統動畫基礎深受撼動， 科技能否述說更好的故事

鄭有傑導演訪談

面對臺灣電影困境， 必須善用個人化風格 才能感動萬千觀眾！

NT180 ISSN:0250-331X

9 770250 331001

第 屆 張昭鼎紀念研討會 24

時 間 4 月 日︵ 六 ︶

２０１７

我們的技職教育該往何處突破困境？

台灣技術人才漸無法銜接產業發展，

面對新時代的工業革新浪潮，

主辦單位 張昭鼎紀念基金會、科學月刊

地 點 國立臺灣大學 原子與分子研究所浦大邦講堂

29

567 Contents

2017 / March

Cover Story

在時代浪潮中觀看

電影技術

198：引言─時代浪潮下的電影技術 200：與時俱進的電影科技┃李道明 206：電影攝影的演化─告別膠片到數位的年代┃林良忠 212：從紀錄到敘事─電影剪接起源與發展┃李明宇 216：越顯清晰的影像─電影放映科技之現況┃孫沛立 221：片場內的拍攝術語┃編輯部 222：科技與藝術交互輝映─電腦動畫的演進┃史明輝 226：走入影像的虛實之間─專訪鄭有傑導演的電影製作┃李依庭

Vol.48 No. 3

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紅眼珊瑚蝦虎 Bryaninops natans

頦突珊瑚蝦虎 Bryaninops yongei

豐富多樣的蝦虎魚 攝影 • 文／李明 忠

全世界的蝦虎魚種類繁多，超過兩千多種，有些顏色黯淡，有些則非常艷麗，廣泛生活在溪流、河口、砂岸和珊瑚礁區， 大都屬底棲性，雖不是經濟魚種，但部分品種深受水族人士喜愛。 有些蝦虎會與蝦類共生，由蝦虎在洞口外負責警戒，蝦則負責打理洞穴，蝦會靠觸角接觸蝦虎，遇有危險，蝦虎會輕拍尾 鰭警告，或縮回洞裏，是非常有趣的共生現象。 2016 年在墾丁發現的火焰炬鱗蝦虎是臺灣的第 2 筆記錄，非常稀有，顏 色非常鮮艷，吸引國際水攝人士特地來臺拍攝。

絲鰭條紋蝦虎 Stonogobiops nematodes

164

SCIENCE MONTHLY 2017.3 2017.2

倫氏鈍鯊 Amblyeleotris randalli

米奇腹瓢蝦虎 Pleurosicya micheli

角吻蝦虎 Tomiyamichthys sp.

火焰炬鱗蝦虎 Discordipinna griessingeri

紅紋鈍鯊 Amblyeleotris wheeleri

鮑氏腹瓢蝦虎 Pleurosicya boldinghi

Vol.48 No. 32

165

非關

科學

Anthropocene：人類所創造的地質年代 陳其暐 本刊主編。

時逢千禧年，克魯岑來到墨西哥，為了

荷蘭大氣化學家，因為發現氟氯碳化物

咪已經被鄰居所吃了。根據統計，因為

參加國際地圈 – 生物圈計劃（IGBP）會

會破壞臭氧層，而獲頒 1995 年諾貝爾

議。當克魯岑聆聽當時的會議主席演講

化學獎。然而，克魯岑的求學生涯十分

此飢荒而死的人數達 2 萬人以上，並有 450 萬人因此受到無可磨滅的影響。

時，主席不斷地提到了「全新世（用以描

波折，他一出生就面臨了第二次世界大

述地球約從 1 萬 2 千年前持續至今的地

戰。1940 年， 在 他 滿 7 歲 進 入 小 學 就

質年代）」這個名詞，這使得克魯岑感

讀時，德國納粹入侵荷蘭，同年 9 月，

到相當不耐，在這個詞重複了無數次後，

他的學校被德軍佔領，學生們只能被迫

他終於失去耐性，打斷了演講，馬上評 論道：「我們已經不再身處於全新世， 而是早就來到人類世（Anthropocene） 了！」頓時，全場靜默無聲，大家開始 仔細思考這個名詞。從此之後，人類世 開始受到廣泛的討論﹝註一﹞。 克 魯 岑（Paul

166

Crutzen, 1933~）是 一 名

SCIENCE MONTHLY 2017.3

移往其他的地方上課。在 1944 年秋天 至 1945 年 5 月期間，由於連年戰爭， 又時逢寒冬，作物歉收，加上納粹實施 食物禁運，因而發生了荷蘭飢餓冬天事 件。 當 時 每 人 每 天 的 卡 路 里 攝 取 量 不 到 1000 大卡，在飢寒交迫下，人們不

戰爭結束後，他進入 5 年制中學，學習 物理、數學等科目（他坦言，當時化學 並非他所愛的科目），並精通了法、英、 德三種語言，然而在準備進入大學前， 由於一場大病，使得他的成績無法申請 至可提供獎學金的大學，為了不造成父 母的負擔，他選擇就讀技職學校，決定 成為一名土木工程師，隨後至阿姆斯特 丹的橋樑建設局工作。

得不拔草、拔鬱金香而食。甚至有一天

然 而， 克 魯 岑 的 心 嚮 往 別 處， 他 一 直

當克魯岑回到家時，才得知他喜愛的貓

想 從 事 學 術 研 究 工 作， 於 是 在

1958

非關

科學

年， 當 他 看 見 報 紙 上 斯 德 哥 爾 摩 大 學

時 至 今 日， 克 魯 岑 已 成 為 對 抗 環 境 變

的刻痕能否為數百萬、甚至數千萬年後

（Stockholm

University）氣象學院徵求

遷 的 倡 導 者， 他 在 會 議 上 脫 口 而 出 的

的地質學家所辨別呢？目前確定的是，

電腦工程師時，即便他毫無相關經驗，

「 人 類 世 」 一 詞， 被 用 來 闡 述 人 類 已

我們仍在持續製造溫室氣體、塑膠、金

他仍毅然地前去應徵，卻也因此幸運得

劇 烈 改 變 地 球 型 態， 在 地 球 上 的 種 種

屬、混凝土，這些人工訊息都將為地質

到那份職位。因為這份工作，他得以在

活 動 將 會 久 留 痕 跡 於 地 質 中， 成 為 一

長久留存，等待未來出土的一天。

大學裡充分學習數學與氣象學，就此開

個 全 新 的 地 質 年 代。 人 類 世 的 確 切 時

啟了他在氣象領域的嶄新生涯。他開始

間，目前在學界仍爭頓不休，部分人士

關 注 環 境， 並 注 意 到 超 音 速 客 機 ﹝ 註

認 為 是 在 工 業 革 命 之 後， 而 隸 屬 於 國

二﹞在平流層飛行時，會排放一氧化氮 （NO）而破壞臭氧層。透過了更深入的 研究，他發現氟氯碳化物進入平流層時 也會破壞臭氧層，使得人們開始關注這 項危害，因而促使聯合國在 1987 年簽

際地質委員會（ICS）下的人類世工作組 （Anthropocene Working Group）等專 家則認為約莫始於 1950 年代，也就是 人類科技進展起飛的時刻。

署「蒙特婁議定書」，藉此限制人類對

究竟人類世在未來是否真能成為正式定

氟氯碳化物的使用。

義 的 地 質 年 代 呢？ 我 們 對 地 球 所 造 成

註 一： 後 來 克 魯 岑 找 尋 人 類 世 一 詞 的 源 頭 時， 發 現 早 在 1980 年 代 就 已 被 生 物 學 家 史 多 麥（Eugene

Stoermer, 1934~2012）所創，用以描述人類活動對 地球的影響。 註二：始於 1950 年代，歐美等國為追求更佳的空中 運輸效率，陸續開發出可超越音速飛行的商用客機， 代 表 性 的 機 型 為 英、 法 所 共 同 營 運 的「 協 和 式 客 機」，但由於發生空難與 911 事件影響，已於 2003 年停止服務。

（ shutterstock）

Vol.48 No. 3

167

非關

科學

科學聲景

看見聲音的風景 文詠萱

本刊編輯。

「好想去海邊烤肉喔。」有一天晚上他對我說。「走啊，我沒在怕。」現在是晚上 10 點，明天早上 8 點都有課，但我們在十分鐘 內就換好衣服、拿了鑰匙走到樓下停車棚準備出發。他試著發動摩托車，那是台老車，上面還貼有小熊維尼的貼紙。引擎發出三 次失敗的聲音後終於發動，摩托車聲呼嘯過寂靜的宿舍停車場，我們倆歡呼著。 到了超市，推了台推車，他站在上面又跳又叫，又把推車當滑板車一般在超市內滑來滑去，輪胎刮著地板的聲音有些尖銳，但我 倆過於喜悅，並沒有察覺店員的責備眼神。「買些啤酒？」他心虛又有些頑皮地看著我。「不行，你要騎車，只有我能喝。」我 幫他拿了瓶可樂、為自己拿了幾瓶啤酒放入推車中，發出金屬撞擊聲，他嘟嘴裝可愛假裝沮喪。 終於騎到海邊，時間已經將近 12 點。把車停好後，我們拿著一袋袋烤肉用具與食材，踏著地上的石子路往海的方向走去，海浪聲 音越來越大。「到了！」他開心地大叫。有個聲音一直持續，「轟……轟……」，像是電風扇啟動時的聲音，但這個聲音旋轉的速度 更為緩慢，且比電風扇音量大好幾百倍。「這聲音是？」我問。他抬起頭，指向天空的方向說：「我們正在風力發電機的下面。」 「好像巨大變形金剛在走路！」 海浪持續打在巨石上，風力發電機偶爾轉個幾圈發出聲音，我們在暗夜裡點了團營火，營火堆不停發出木柴燃燒聲響。那天晚上 我們吹著海風、烤著肉、聊著天，我們把彼此的祕密同時也告訴了那片海。

168

SCIENCE MONTHLY 2017.3

非關

科學

「 聲 景（soundscape）」 簡 單 的 說 就

期錄製海底聲景，知道當地過多人為聲

有些已不可考，但若是能以聲音紀錄下

是聲音的風景。大自然中有許多聲音，

響（輪船經過、近岸工廠噪音等），導

來，則會是相當重要的歷史文獻資料。

如鳥鳴、海浪聲、蟬叫等等；人文社會

致當地海底生物銳減。

中也有許多聲音，如車流聲、慶典聲、

聲音在電影、影片中也能做到時空切割

除了大自然的聲音，也有許多人關心社

的作用。如果說上面的故事是一段十分

會 文 化 的 聲 音， 如 慶 典、 儀 式， 也 有

鐘的短片，不難想像，我們會在影片中

可能是人群的聲音。隨著時代變遷，人

聽到摩托車呼嘯、兩人的歡呼、超市推

類使用的器具也有所不同，想像一下，

車摩擦地面、風力發電機旋轉、海浪、

在 50 年前的市場，與現在的市場在聲

營火等聲音，但如果在海邊的那一場戲

大自然的聲音甚至可以作為生態調查之

音上會有什麼改變？現在的市場可能會

中，加入漸漸接近的警車聲，但畫面中

用， 例 如 我 們 可 以 聆 聽 森 林 的 聲 景，

較過去的市場多了許多摩托車與汽車的

並沒有看到警車，會讓觀眾感受到另一

能透過鳥鳴、蛙鳴，知道當地有哪些常

引擎聲，攤位叫賣的方式也會多了大聲

個場景、另一個故事，也許是有警察來

出沒的種類；也有科學家利用海底錄音

公的輔助。一些傳統技藝也有其獨特聲

要將他們趕走，也有可能是遠方有了車

機，錄製海面下生物的聲音，進而能得

音，如鉛字印刷、爆米香等。儀式慶典

禍。而若是改成加入誦經的聲音，也許

知當地海底生物種類，甚至也能利用長

也隨著時間前進，內容也會有所不同，

這部短片就會朝著鬼故事的方向發展。

工地施工聲等等。這些聲音彷彿一個符 號，代表著某個時間、某個地點，許多 聲音獨一無二，聽了聲音彷彿便能看到 那個地點的景象。

（ shutterstock）

Vol.48 No. 3

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NEWS FOCUS

三維石墨烯材料新突破 石墨烯為目前所知最薄且最堅硬的奈米 材料，具有高強度、導電熱性強等特點， 多以二維材料形式存在。在麻省理工學院 製造出三維石墨烯材料後開拓新的應用

領域，其強度可達鋼的十倍，且密度為鋼 的二十分之一。 萊 斯 大 學（Rice University）研 究 團 隊 製 出強化版三維石墨烯泡沫（3D graphene

foam），利用奈米碳管加入石墨烯泡沫 中，能讓石墨烯就算承受超過自身重量數 千倍的重量後，還會回到原本的形狀。研 究團隊混合奈米碳管與糖（作為碳源）， 再加入粉狀鎳作為催化劑，並利用化學氣 相沉積法轉化為石墨烯。研究團隊發現此

（Rice University）

材料能承受自身重量的 3000 倍後不會造 成任何損壞，即使超過 8500 倍，損壞的 程度也只有 25%，相較之下，沒有奈米碳 管結構之稱的石墨烯泡沫只能承受自身 重量的 150 倍。

Rice University, Graphene foam gets big and tough, 2017/2/13.

穀神星上曾有許多冰火山？ 穀神星為火星與木星之間小行星帶中最大

（NASA）

的天體，被分類於矮行星中，主要由岩石 與冰組成。美國航太總署（NASA）利用曙 光 號（Dawn spacecraft）於 2015 年 回 傳 的資料發現穀神星上有高約 4 公里的休 眠冰火山，命名為 Ahuna Mons。美國亞 利桑那大學月球與行星實驗室科學家索 里（Michael

Sori）與其研究團隊在蒐集、

分析曙光號回傳的大量資料之後宣布， 穀神星上除了 Ahuna

Mons 以外，在過

去數百萬年甚至數十億年前，曾經有更 多的冰火山，但是在這段時間內慢慢扁 平而消失。 由於穀神星上並無大氣，因此風、雨等可 能會侵蝕冰山等現象不會出現在穀神星 上，科學家推測冰火山逐漸扁平的機制為

170

「粘彈性鬆弛（viscous relaxation）」，即

團隊還推測年輕的 Ahuna Mons 火山也將

突起的地形會隨時間慢慢趨回平緩。研究

以每百萬年 10~50 公尺的速度展開。

SCIENCE MONTHLY 2017.3

Michael Sori et al., The vanishing cryovolcanoes of Ceres, Geophysical Research Letters, 2017/2/17.

NEWS FOCUS

能用胃酸發電的電池 植入式醫療器材已漸漸成為治療趨勢，但

（Diemut Strebe）

還是有許多需改善的缺點，如電池續航力 等。科學家希望能找到一種安全、續航力 高、更換次數少的電池，來取代傳統電池。 麻省理工學院和布萊根婦女醫院（Brigham

s Hospital）的研究人員設計 and Women’ 出一種能利用胃中酸性液體維持電力的小 型電池，產生的電量能提供微型感測器與 藥物傳送。研究人員表示，目前電池模型 約為 40 毫米長、12 毫米直徑的圓柱，未 來預計能將電池體積縮小三分之一。 MIT News, Engineers harness stomach acid to power tiny sensors, 2017/2/6.

海草降低海洋中有害細菌數量 海 草 草 甸（seagrass

meadows）是 地 球

們除去水中植物微生物、廢物的能力。

夢得群島（Spermonde

最廣泛的沿海生態系統，目前已知水中

為了了解海草如何阻止細菌生長，美國

座島嶼調查。

植物對於去除水中病原體與改善水質是

康乃爾大學海洋生態學專家藍姆（Joleah

相當重要的，但並沒有相關研究評估它

Lamb）等人科學家前往印尼西海岸斯拍

（shutterstock）

Archipelago）的 4

在那裡，他們發現水中的一種常見腸道 腸球菌是美國環境保護局建議人體暴露 量的 10 倍，但在海草緻密覆蓋的水域， 此類腸球菌卻低於標準的 3 倍。再更往 深海處，科學家發現在海草草甸附近十 幾種對人類與海洋生物有害的病原體， 數量較水面少了 50%。另外，研究人員 發現珊瑚礁似乎也受益於海草，在調查 約 8000 個珊瑚礁後發現，數種對於珊 瑚致命的細菌在海草草甸區域數量少了

50%。研究團隊對於海草如何殺菌的機制 還不清楚，僅推測可能是海草將營養豐 富的沉積物固定在海底，不讓有害微生 物攝取營養。 Joleah B. L. et al., Seagrass ecosystems reduce exposure to bacterial pathogens of humans, fishes, and invertebrates, Science, Vol. 355, 2017.

Vol.48 No. 3

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專欄文章

全像光學 孫慶成

現 任 職 於 中 央 大學 光 電 講 座 教 授 兼 光 電

中 心 主 任，1988 年 獲 交 通 大學電子 物 理 系 學 士 與

1993 年中央大學光電研究所博士。

何謂全像片 光波在不同角度傳輸時累計相同的相位（phase）或光程 （optical path length）所形成的等相位曲面，即稱為波前 （wavefront，如圖一）。波前帶有一道光波的資訊，若是 某一波前是來自物體的反射光，波前能在不同角度於眼睛 成像，即能從不同角度看到該物體，這就是三維物體的光

等光程

等相位面

波特性。因此我們可以了解，帶有相位訊號的波前是實際 物體的重要光學訊號。

等光程 光源

可惜的是，我們的眼睛或是照相機只能感測到不帶有相位 訊號的光強度訊號，所以一個相機所拍攝的影像都只有某 個特定角度的二維訊號。如果我們能藉由一個方法，將一

等光程

個物體的波前訊號重建出來，就像電視機可以將彩色的影 像重建出來般，當我們再看到該波前時，即可能會以為 看到原來的物體；若該重建的波前夠寬廣，我們就有機

圖一：等光程的光波形成等相位面，即為波前。

圖二：全像片因可重建波前，可呈現不同角度的資訊。（作者提供）

182

SCIENCE MONTHLY 2017.3

會可以看到其不同角度的影像（如圖二所示），這種以波

理 物 |

(a) 物體

全像底片 物光

參考光

Physics

(b)

全像片

重建物光

物體虛像

參考光

圖三：（a）全像底片紀錄物光與參考光的干涉條紋。（b）重建之繞射光波即為波前的再現。

前重建來展示原物體三維訊號的方法，稱之為「全像術

明介質所散射而來，因此光程差極小，也因此，在彼時缺

（holography）」，或稱為全像光學，而這種展現波前訊

乏好的同調光源時，能夠拍攝全像片而發明了全像術，相

號的光學元件就稱為全像片（hologram）。

當不容易。但是蓋博的同軸全像有個缺點，在重建時，原 來用來照射全像片的參考光，與重建時產生的原物體波前

全像術起源

（虛像）與伴隨產生的原物體波前的共軛波（conjugate

全像光學是在 1948 年由匈牙利裔的英國科學家蓋博（Dennis

wave，實像）皆在同一個光軸上，非常難以觀察。所以，

Gabor）所發表，於研究顯微鏡時所發現，並因此發現於

在雷射未發明前，連蓋博也漸漸放棄對全像術的研究。

1971 年獲得諾貝爾物理學獎，可謂實至名歸。怎麼說呢？ 因為全像片的形成一般是要以解析度超高的底片來記錄光

離軸式全像術

波的干涉條紋（一般間隔在 1 微米以內），而該干涉條紋是

這個現象直到 1962 年由美國密西根大學的利思（Emmett

由物光（即自物體表面所反射的波前訊號）與一個容易取

Leith）與特尼克斯（Juris Upatnieks）提出的離軸式（off

得的參考光干涉而成的；同時，若要重建原物體波前時，

axis）全像術才終於有所進展。這種方法的特色是物光與參

則需要以原參考光來照射，藉由底片的極細紋路的繞射

考光的方向不在同一個軸上，而是夾一個角度。當角度越

（diffraction）來產生波前的重建，如圖三所示。在進行全

大時，直接的穿透光與被重建出來的光波就有機會完全分

像拍攝時，這物光與參考光的光程差一旦超過光波的同調

開來，也就是被重建的波前不再與入射光夾雜在一起。這

長度（coherent length），干涉條紋將因為有極快晃動而無

樣的光學架構就需要同調長度更長的光源，那當然非雷射

法被底片紀錄，因此，同調光源是全像術的一個必要條件。

光不可。因此，1962 年所發表的離軸全像術幾乎是一個科

我們知道，雷射（Laser）的發明所帶來的第一個重要貢獻，

學上必然的發展，全像光學也因此能夠邁開大步，廣受科

就是科學上終於取得足夠好的同調光源，但是雷射卻是在

學家與工程師的矚目。

1960 年才被發明，因此在 1948 年以前，並無好的光源提 供全像片所需的同調長度。

即使離軸全像的發明使得波前重建的品質更好，但是光學 的另一個效應：「色散效應（dispersion）」又再度難倒科

蓋博所發明的全像片屬於同軸（in-line）全像片，物光與

學家，因為如果以白光或太陽光此類波長範圍寬廣的光源

參考光在同一直線上，物光的波前是參考光穿過極薄的透

來當重建光，不同波長的繞射光角度會有不同的偏移，使

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183

專欄文章

物質不滅定律

曾耀寰

任 職 於 中 研 院 天 文 所，

科學月刊社理事長。

圖一：基本的天平儀器。（shutterstock）

今年初行政院發言人召開記者會，針對一例一休政策造

對應的企業成本增加，使得企業獲利減少，但共同的數

成物價上漲，用了前所未有的方式澄清。工商團體批評

字不變，自然而然勞動工資就會增加。

一例一休的政策造成勞工、雇主和民眾的三輸局面，也

190

就是說勞工薪資減少（勞工少領錢），雇主成本增加（雇

定律起源

主少賺錢），而物價上漲（民眾多花錢）。發言人為一

「物質不滅定律」應該是一個很古老的觀念，所謂物質，

例一休政策辯護，特別借用「物質不滅定律」來解釋勞

我們可以想像成某種東西，例如石頭，我們敲打石頭，

工薪資、雇主成本以及市場物價之間的關係，顯示其論

雖然可以破壞石頭的外型，可能敲出一些碎片，但這些

點的客觀性。所謂物理上的物質不滅定律表示不管整個

碎 片 仍 然 是 石 頭。 物 質 真 的 能 不 改 變 嗎？ 早 在 數 千 年

過程怎樣變化，物質不會平白無故的變不見，或者是憑

前，歐洲、埃及和亞洲就出現煉金術，這是一種將普通

空跑出東西出來。而發言人運用這個概念表示：勞動工

金屬改變成黃金的密技，中國古代就有所謂的黃白術，

資、工時及企業獲利，相加後會得到一個共同的數字，

當時的煉丹術士認為物質是可以相互改變，漢武帝時期

這個數字是不會增減，因此一例一休造成工時減少，相

的方士李少君和欒大自稱能將丹砂變成黃金，若真能點

SCIENCE MONTHLY 2017.3

變 化 |

Chemistry

石成金，可真令人興奮。多少代方士、煉丹師都沉迷於

除了水和氣，還有其他根本物質的說法，有些是抽象的

這種物質相互轉變的方法，成為現代化學的前身。化學

概念，例如愛和數字，甚至還出現多元根本，亞里斯多

不就是將 A 物質加上 B 物質，經過作用反應成 C 物質

德（ Aristotle ） 將 萬 物 歸 納 成 土、 水、 火、 氣 以 及 構

和 D 物質，物質是可以改變，不過就是找不到從一般金

成天球天體的以太，整個宇宙是由這五種元素所構成。

屬變成貴重金屬（金和銀）的煉金術。

以上各種根本物質都是能夠透過感官體驗，即便是抽象 的愛和數字，都還是能夠理解，但在古希臘哲學家中還

到了 18 世紀末，法國化學家拉瓦錫（Antoine-Laurent

有一門派提出在經驗上無法感受的原子，德謨克利特

de Lavoisier）發現在化學變化過程當中，質量是不會改

（ Democritus）是原子學派的代表。德謨克利特的原

變的。什麼是質量？這不容易回答，但我們可以透過動

子是具有不能再被切割的特性，所有的物質都是由許許

手操作的方式定義質量，最簡單的方式是用天平。天平

多多的原子所構成，但原子有種類、形狀和大小的不同，

是測量物質質量的工具（如圖一），在天平的一端放置待

可以在虛無的空間中移動。這些說法都和現在科學的原

測物質，另一端則是放一個個已知的單位質量（砝碼），

子論相類似。

例如放置 4 個 1 克的砝碼，天平兩端達到水平平衡位置， 這時我們就知道待測物質的質量是 4 克。拉瓦錫根據化

之前提到拉瓦錫的質量不滅定律正是原子論的寫照。如果

學反應前後的質量不會增加或減少，因而提出了質量守

將所有的物質都當成原子所組成，我們可以將原子想像成

恆定律，我們知道在化學反應中，除了固體物質的變化，

樂高積木，積木有數種基本款，將任意數量的積木組裝，

還會有氣體、液體產生或損失，拉瓦錫小心地做著實驗，

可以建造出各種不同的結構（如圖二）。物質也是一樣，

將氣體和液體的質量都準確地算進去，發現物質在化學 反應中雖有變化，但反應前後的質量是不變的。

有些是由同一種原子堆積而成，有些則是由各種不同的原 子契合而成，例如純金是由許許多多金原子組成，而俗稱

什麼是物質？ 我們前頭說質量是透過測量來定義的，質量到底是怎樣 的量？是真實存在嗎？不過在瞭解質量之前，我們得先 談質量的本體，也就是物質。什麼是物質？我們說石頭 是個物質，黃金是個物質，石頭和黃金同為物質，又有 何差別？古希臘哲學家就對零零總總的物質多做深思， 想要知道大自然存在的千千萬萬物質是否可以歸納成幾 個簡單的本原。作為哲學史第一人的泰利斯（ Thales） 表示：「水」是太初，而阿那克西曼尼（Anaximenes） 則表示「氣」才是根本物質，「氣」凝聚後，下沉為大 地，稀疏了，就成了各種火球升空，形成星星。這說法 有點像南宋文天祥的正氣歌：「天地有正氣，雜然賦流 形，下則為河岳，上則為日星。」

圖二：透過組裝各種積木，就能建構出複雜的世界。（shutterstock）

Vol.48 No. 3

191

時代浪潮下的電影技術 還記得第一次到電影院所看的電影嗎？ 坐在戲院座位上，所帶給的是內心的感動還是畫面的震撼？

198

SCIENCE MONTHLY 2017.3

一部電影的製作，從拍攝、剪接、音效、特效……到發行，樣樣都離不開科技。這一路走來， 經歷多少阻礙與前行？經過百年來的發展後，電影產業是否已邁向康莊大道，抑或是在這巨 大的洪流中式微？ 電影從何而來？它帶來了哪些科技技術、又帶走了什麼歷史……

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Cover Story -3

從紀錄到敘事—

電影剪接起源與發展 李明宇 英國格拉斯哥大學電影博士，世新 大學廣播電視電影學系電影創作碩士，目前 於世新大學廣播電視電影學系任教。

電影是一門迷人的藝術，其中各個技

進站》 （The Arrival of a Train , 1895）

術部分對於影片都有一定的貢獻，不

的火車從遠處緩緩駛進月台、《 工廠

管是導演、攝影、燈光、剪接、道具

下班 》 （Workers Leaving Lumiere’ s

等等。然而，除了導演之外，有這麼

Factory , 1895） 的 工 人 魚 貫 地 離 開

樣的一個觀點：影片成就，剪接佔了

工 廠、《 嬰 兒 午 餐 》 （Baby’ s Lunch,

相當重要的一部分。俄國著名導演普

1895）的嬰兒把玩著食物等等，可以

多夫金（Vsevolod Pudovkin）就曾經

看到一個共同特點 ── 一鏡到底，沒

說過，剪輯才是影片創作真正的原動

有剪接來切斷時間、拍攝地點維持在

力來源。好的剪接可以挽救拍攝期間

同一處、沒有破壞空間、拍攝動作也

所犯下的錯誤，同時它也決定了最後

是持續的，亦沒有不同的鏡頭來拆散

作品的調性、節奏與氛圍。由此可見，

動作。換言之，整個事件是以視覺再

剪接在影片中扮演了關鍵性的角色。

現的方式被完整記錄下來的。在這個 時候，剪接的概念還未在電影中出現。

212

最早使用攝影機記錄

幾年後，人們開始試著讓攝影機能

電影的發明或許是由於人類對於視覺

夠動起來，電影不再如盧米埃兄弟的

記錄的渴望所驅使，因此在電影的早

作法，將攝影機擺設在定點，用同一

期著重於如何使用攝影機完整地記錄

個視角記錄事件。1897 年，出現所謂

一個活動。在盧米埃兄弟（Louis and

「幽靈之旅（ phantom-ride film，又

Auguste Lumière）的作品中：《火車

稱『幻影之旅』）」的影片，包括由美

SCIENCE MONTHLY 2017.3

《泰河大橋鐵路之旅》劇照。

國放映公司（American Mutoscope

連接底片產生劇情

Company）所拍攝的《泰河大橋鐵路

將《隧道裡的吻》與上述兩部影片放

之 旅 》（Railway Trip Over the Tay

在一起，或許可以更加清楚地看到，

Bridge）與《哈佛斯特勞隧道》（The

剪接的加入對於影片有了什麼樣的改

Haverstraw Tunnel）這類的影片，

變。若除去史密斯在影片中段所插入

攝影師將攝影機架設在火車上，借助

的男女在車廂中親吻的畫面，則這部

著火車的移動，在移動中的同時亦能

影片與上述兩部影片並沒有任何差

夠記錄沿途的風景變化，滿足了人類

別，它也會是一段將攝影機放置在火

即時記錄當下的一種慾望。

車頭，藉著火車移動拍攝下來的沿途 風景影片。然而，也正是在中間這段

1899 年或許可以視為一個分界點，

車廂中畫面的加入，讓這部類似觀光

史密斯（George A. Smith）同樣的

影片的作品，出現了「劇情」與敘述：

使用行進中的火車影片拍攝了《隧道

「火車緩慢地穿越隧道，車廂中的男

裡 的 吻 》（A Kiss in the Tunnel），

人趁著火車穿越隧道時親吻了女人，

與上述兩部影片不同的地方是，史密

之後火車離開了隧道」。拍攝於不同

斯在影片中加入了一段男女在車廂中

時間和空間的男人在車廂內親吻女人

的畫面。

的這個鏡頭，將原先火車穿越隧道的

Vol.48 No. 3

213

Cover Story -5

科技與藝術交互輝映—

電腦動畫的演進 史明輝

現任臺北藝術大學動畫學系主任，

作品曾獲 得艾 美 獎、金 馬獎、金穗獎、臺 北 電影獎和亞太影展最佳短片等。

全世界第一部電腦動畫電影「玩具總

機 》、《 怪 獸 電 力 公 司 》、《 海 底

動員」於 1995 年誕生，由皮克斯動

總 動 員 》、《 超 人 特 攻 隊 》 等 膾 炙

畫工作室花了 4 年多時間製作，發表

人 口 的 電 影。 夢 工 廠 也 緊 接 著 與 太

前夕，在美國受到各界廣泛的討論，

平洋數字影像工作室（Pacific Data

電腦這種科技產物，真能做出藝術型

Images）合作，於 1998 年發行夢工

態的影像作品嗎？電腦可以說感人的

廠 的 第 一 部 電 腦 動 畫 長 片《 螞 蟻 雄

故事嗎？從第一部電腦動畫電影「玩

兵》，奠定了往後《史瑞克》、《馬

具總動員」所創下全球 3 億 7 千多萬

達加斯加》、《功夫熊貓》、《馴龍

美金的高票房來看，這個數字完全打

高 手 》 等 電 影 的 成 功。 其 他 知 名 的

破了電腦和藝術間那一條不可越界的

案例包括在美國紐約的藍天工作室

鴻溝，證明了許多專家學者的憂慮是

（Blue Sky Studios）， 原 本 只 是 做

多餘的，因此電腦動畫開始在電影界

電視廣告的小公司，用低成本製作了

占有一席之地。

《冰原歷險記》後，這部電影陸續製 作了續集，它的歡迎程度也奠立了該

科技開始改變了觀眾對動畫產品的好

公司在電腦動畫市場的地位。

奇，電影界嗅到了商機，好萊塢電影

222

公司也陸陸續續投入電腦動畫市場，

數位化衝擊傳統動畫

迪士尼更是和皮克斯簽下了多部電影

動畫電影開始走入數位化，科技進

製作合約，連續幾年製作了《蟲蟲危

入影視，撞擊了傳統長期不變的製

SCIENCE MONTHLY 2017.3

《願快樂》劇照，作者執導之動畫短片，曾入圍義大利、泰國、羅馬尼亞、希臘等國影展，內 容描述 9 歲的婷婷在沈重課業下，以想像力逃離教室，卻因此引發了大災難 ……。（作者提供）

作節奏，動畫百年來的學理基礎也

珍的票房紀錄，至今仍然令人熟悉的

似乎遇到了撼動，尤其數位科技所

迪士尼經典電影如《獅子王》、《小

帶來的衝擊，從製作流程到美學理

美人魚》、《 阿拉丁 》、《花木蘭》等。

論，全面改變了觀眾欣賞動畫電影 的角度，最大的衝擊莫過於堅守傳

在 1995 年後，傳統技法一夕間遇到

統手繪的動畫公司。從 1923 年迪士

了大麻煩，觀眾漸漸被高科技和嶄新

尼 第 一 部 有 聲 黑 白卡通《汽船威利

的視覺效果給吸引；從逐格手繪到數

號 》（Steamboat Willie） 到 1937

位製作、從平面卡通到立體寫實、鏡

年製作出第一部彩色動畫電影《白雪

頭可以自由穿梭在 3D 場景中、電腦

公主與七矮人》，橫越過 80 個年頭

可以運算出更逼真的視覺特效等等。

的傳統工法和藝術美學，締造如數家

科技處在現代電影中，不要說是動畫

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223

Cover Story - Interview

走入影像的虛實之間—

專訪鄭有傑導演的電影製作 作者 李依庭

本刊編輯。

（楊翔伊攝）

226

SCIENCE MONTHLY 2017.3

Cover Story - Interview

與鄭有傑導演的見面訪問，是在一個

因此，鄭有傑運用學校的電腦資源，

的演員的接觸是完全不一樣的，演員

寒流來襲的午後，來到位在新店的一

也就開始了一連串為拍電影的前置作

是用身體去感受另一個人生、另一個

期一會工作室，應門的是鄭有傑導演，

業，自主學習加上不斷的嘗試、摸索，

人格、另外一種看世界的方式與另外

導演親切的招呼，很難想像《他們在

並用土法煉鋼的方法來進行拍攝、剪

一種情緒，這些都要自己體驗過才知

畢業的前一天爆炸》（Days We Stared

接、再接上放音樂，才完成一部影片。

道。」也因為在一部電影的製作上處

at the Sun）中那時而狂放、時而悲傷 的情緒是出自眼前斯文的導演之手。

處參與、處處留心，也讓鄭有傑在每

投入電視、電影的世界

一個環節的溝通上更加事半功倍。

回顧鄭有傑的電影與電視劇，劇本、編

接觸電影的契機

劇與剪輯導演幾乎都一手包辦，對於劇

「 科技的進步對於拍電影的我們有比較

對導演的認識，是透過導演筆下的熱

本，因為很喜歡聽故事、翻閱雜誌小

大的不同在於過往底片的時代拍攝成

心助人且成績優異的陳浩遠、電影裡

說，所以在作品的取材有些是在社會

本很高，底片費用高，使得在拍攝上

中內心不斷拉扯的張欣陽，但導演說

上的真實故事，有些是腦中自己想像的

比較沒有辦法能夠隨心所欲、無限制

對於自己的認識，是到了大學才開始

虛構故事，「對我來說不管是在哲學上

拍攝；但現在使用記憶卡儲存就沒有

認 真 探 索 自 己， 因 為 跟 大 多 數 人 一

或思考上，當出現某一種情緒，不論

這樣的限制了。」雖然現今在臺灣拍

樣，視考上好高中、好大學為目標，

是感動到我的或是對我有好的影響時，

電影還是很辛苦，不像在國外拍電影

好大學是考到了，但卻像沒有靈魂的

這個思想內化到我心中並希望傳遞給

可以要求要什麼，而只能先問自己目

軀體一樣，念著一流大學，卻不知道

更多人的時候，我就想把它拍出來。」

前有什麼，再活用拍出最好的作品。 「 例如我在拍《太陽的孩子》 （Wawa

為何而念。「而拍電影，真的是我第 一個打從心裡想要去做的事情，沒有

從觀賞者、演員、編劇到導演，這一

No Cidal）時，我們只有推軌與腳架，

任何人逼我。」一次前往美國體驗背

路從不同面向參與電視、電影，鄭有

甚至沒有發電車，但是我有陽光，因

包客的旅行中，在波士頓的青年旅館

傑覺得都有很好玩的地方，它都是創

此透過控光就可以達到那個氛圍。」

裡聽著那些對於自己夢想努力實踐的

作的一部份，尤其在剪輯方面，每部

鄭有傑侃侃而談訴說著拍電影時資源

年輕人，鄭有傑突然震撼到，自己想

作品都可看到導演的參與，而導演也

的缺乏，但從導演眼中卻沒有一絲放

做的是什麼事情？為什麼我都沒有在

不諱言地表達因為自己龜毛、固執，

棄電影的躊躇，只有用盡全力來追求

做自己想做的事情？喜歡電影的鄭有

要經過與剪接師來來回回的多次剪接

電影中最諧和的畫面與最舒服的感官。

傑，在夜深人靜時問了自己很多為什

才可定案，「但也因為透過不同的面

麼不拍電影的理由，後來發現每一個

相，會認識不同的專業工作者，就能

“ 影像有趣的地方就在於就算你

為什麼不的理由都是藉口，都不是阻

夠從他們身上學到很多知識。對於技

在拍攝電視、電影時沒有很多資

擋一個 19 歲的少年逃離夢想的柵欄。

術本身我很喜歡去學習，除此之外，

源，你還是有辦法感動人。”

因為藉由做這些事情去認識到不同專 在回臺灣的飛機上，鄭有傑便決定要

業的人，對我來說也是很大的快樂。」

拍電影、寫劇本。在當時，是數碼影

拍電影時，除了攝影技術基礎的掌握 外，為了讓電影的美學在不同的電影

像（Digital Video, DV） 剛 興 起 的

「就以演員來說，我身為導演的時候

中綻放出不同的想像，也希望帶給觀

年代，拍攝器材不像現在觸手可及，

在接觸演員跟我自己身為演員時跟別

眾不同的模式，所以會有不同的拍攝

Vol.48 No. 3

227

肉眼是看不見的。雲的形成過程也是

精選

類似的原理：當一塊含有水蒸氣的空 氣塊受到外力抬升或因熱力因素上升，

文章

上升過程中空氣塊體積會膨脹且逐漸 降溫，而當相對濕度達到或超過 100% （也就是飽和或過飽和狀態），過飽和

藍天中似棉絮般的 雲彩─雨旛

的水蒸氣會開始凝結成水滴並且釋放 潛熱，這些潛熱同時還會加熱空氣塊， 使得空氣塊有機會上升到更高的地方， 雲也就會發展到更高的高度。

那什麼是「潛熱」呢？潛熱與我們比 較熟悉、可用溫度計直接量測的「可 感熱」有何不同呢？潛熱顧名思義為 潛在於物質內部的熱量，平常不會釋 吳曜竹

國立中央 大學大氣科學系學士、碩士，國

立臺灣大學大氣科學系博士班研究生，專長為劇烈 天氣與颱風研究。

放出來，所以也量測不到；只有當物 質進行相態變化時，即氣態變成液態、 或是液態變成固態時，潛熱才會被釋

楊明仁／國立臺灣大學大氣科學系學士，美國華盛

放出來。所以當雲中過飽和的水蒸氣

頓 大學大氣 科學博士，現 為臺 大 大氣 科學系教 授

開始凝結成液態水滴時，水蒸氣中的

與理學院大氣資災中心主任，專長為天氣動力、對

潛熱就會被釋放出來；1 公斤的水蒸氣

流與降水、大氣模式研究。

凝結約可以釋放 2.5×106 焦耳的熱量， 所以水氣的潛熱是很大的，這也可以 晴朗的天空中，一朵朵的白雲呈現各

大家應該觀察過熱水壺冒出的白煙，

用來部分解釋颱風的巨大風速，主要

種奇形怪狀，但大家是否仔細觀察過

這是由高溫的水蒸氣遇冷凝結成的許

是因為颱風環流中眾多水氣凝結，其

雲的底部？有些雲的底部長得像拉長

多小水滴所組成，氣態的水蒸氣其實

釋放的潛熱提供颱風強烈旋轉的動能。

的棉絮或是像水母的觸手一般，它就 是我們今天要談論的主角「雨旛」。 到底雨旛是什麼？它是透過何種物理 機制形成的呢？

根據東漢許慎編著的說文解字：「旛， 旛胡也。謂旗之下垂者。」所以說旛 是指一種由上而下自然下垂且形狀狹 長的旗幟，而雨旛的外觀就像是一面 細長的旗幟垂掛在雲的下方（圖一）。 那雨旛的組成又是什麼呢？

230

SCIENCE MONTHLY 2017.3

圖一：雨旛。（吳曜竹攝影）

相反地，當液態水滴蒸發成為水蒸氣

就是熱水壺冒出的白煙經過一段時間

落下的軌跡將會是一條垂直線（圖二

時，水滴則會吸收環境大氣的潛熱，

又蒸發的現象。

上）；如果有垂直風切存在，那麼雨 滴落下的軌跡會有水平的位移，看起

所以環境空氣的溫度會下降。這種現 象於日常生活中也常見到，例如我們

大氣高層的風速通常比低層的風速來

來就是一條斜線（圖二下），而雨旛

游完泳從游泳池上岸，風吹我們的身

得快，這種水平風場在垂直方向上的

的路徑就是如此。

體皮膚而感受到寒意，就是因為皮膚

差異稱作垂直風切，雨滴落下時如果

上的水珠被風吹蒸發而將潛熱從身體 帶走，所以我們的皮膚會感覺有點冷。

遇到垂直風切，雨滴就不只是垂直往 下掉落而已，還會因為垂直風切而有 水平方向上的移動，雨滴軌跡就像是

我們把雲內和雲外的空氣分開來看， 當雲內的相對濕度達到 100% 或超過

100% 而達到過飽和的狀態，會有液 態水或是固態冰存在；而雲外的空氣 因為沒有液態水或固態冰存在，相對 濕度不足 100% 是屬於未飽和的狀態。

被風吹起的長形旗幟一般。

我們仔細看天上的雲，往往可以看到 不同高度雲層的移動方向與速度都不 盡相同，表示不同高度的大氣風場之 風速與風向有所不同，這就是垂直風 切的現象。如果沒有垂直風切，雨滴

雨旛也不一定只含有液態水，例如高 空中的卷雲，主要的成分是固態的冰 晶粒子，因此當固態冰落下時又因為 垂直風切被水平的拉長成細絲狀，爾 後蒸發消失，這種以冰相粒子為主的 雨旛也有人稱為「雪旛」。

下次在天空中看到雨旛，其實它就是 來不及落到地上的雨滴或是冰晶唷。

因此當雲中的小水滴透過水氣凝結與 碰撞合併過程，逐漸成長成較大顆粒 的雨滴時，空氣的浮力無法支撐雨滴 雲

繼續停留在空氣中，於是雨滴便開始 往地面落下形成降雨。

不同垂直高度的水平風場

雨滴等降水粒子 落下的軌跡

雨滴落下的過程中會有一段路程是在 雲中，因此雨滴還有機會在雲中收集 小水滴而繼續成長。一旦雨滴離開了 雲，進入雲外較乾燥的空氣中，便會 開始蒸發。蒸發的過程中水滴吸收了 環境空氣的潛熱，使得環境空氣溫度 下降，空氣塊的浮力變小，所以在下 雲

雨前常常會先感受到一股涼風，就是 因為雨滴蒸發冷卻的緣故。如果雲的

不同垂直高度的水平風場

雨滴等降水粒子 落下的軌跡

下方是非常乾燥的空氣，雨滴離開雲 之後便快速蒸發，最後雨滴沒有落到 地面形成降雨就完全蒸發，這時候我 們在雲底就會看到雨旛。所以說雨旛 就是指一朵正在下雨的雲，它的雨滴 還來不及落到地面上就蒸發殆盡的現 象。雨旛與日常生活中最接近的例子，

（上）沒有垂直風切（下）有垂直風切存在時雨滴的軌跡。 圖二：

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231

專 訪

冠狀病毒之父如何對抗新興傳染病

賴明詔院士專訪 作者︱

林翰佐 本刊副總編輯。 陳其暐 本刊主編。

（陳其暐攝影）

232

SCIENCE MONTHLY 2017.3

專 訪

2003 年，受到中研院前院長李遠哲

家，針對登革熱進行全方位深入的研

驗》一書。在臺灣過往的國家型計畫

的延攬下，賴明詔院士決定從任教 30

究。為了能讓國內大眾了解重要科研

中，我想這是第一次在計畫結案報告

多年的美國南加州大學微生物學系離

工 作 進 展， 推 廣 對 登 革 熱 正 確 的 知

後，應運而生的一本深入探討登革熱

開， 回 到 臺 灣 肩 負 中 央 研 究 院 副 院

識，在賴院士的督促之下，研發團隊

的 現 況 與 研 究 發 展 的 科 普 專 書。 首

長一職。被學界譽為冠狀病毒之父的

將相關重要的研究成果，以《登革熱

先，想請您談談推動「臺灣重要新興

他，正巧碰上臺灣近年來最為嚴重的

的臺灣經驗─從流行病學及臨床到基

感染症研究計畫」的時空背景。

傳染病疫情──嚴重急性呼吸道症候

礎科學的新視野》為名發行專書，被

群（SARS）事件，基於他對於冠狀

譽為是近年來最重要的登革熱相關著

賴明詔（以下簡稱賴）：人類史上第

病毒長年來的深入研究，使得臺灣得

作。賴院士以及研究團隊的努力，顛

一個真正從世上消失的病毒是天花，

以快速熟知 SARS 病毒的特性，因而

覆了許多過去我們對登革熱不精確的

第 二 個 可 能 將 會 是 小 兒 麻 痺 病 毒。

研擬出對抗方法，遏止疫情的擴散。

看法，深深地影響著國內未來對於登

1950 年代，小兒麻痺疫苗出現以後，

革熱疫病的治療以及防疫作為。 因應當前世界新形態病毒疾病的發

短短幾年間病患數量大幅減少，使得 小兒麻痺幾乎絕跡（目前臺灣屬根除

展，為了能夠加強臺灣對這些傳染性

防患未然─傳染病研究計畫

地區，但在開發中國家仍持續有新病

疾病的瞭解以及擬定防疫作為，賴院

科學月刊（以下簡稱科）：這次來訪

例）。於是當時每個醫生、科學家都

士協助政府推動「臺灣重要新興感染

問您的緣由，主要是想了解「臺灣重

志 得 意 滿， 覺 得 傳 染 病 已 經 是 過 去

症研究計畫」，並親自參與其間，整

要新興感染症研究計畫」，以及計畫

式，認為病毒都可以藉由疫苗控制，

合國內外臨床與基礎研究登革熱專

下您所主導發行的《登革熱的臺灣經

細菌也可以用抗生素醫治。但是這種 自 滿 的 心 情， 其 實 過 不 了 幾 年 就 發 現，我們沒有辦法控制所有的病菌， 比如 1980 年代出現的愛滋病毒。

賴明詔 在 2003 年 1 月，臺灣爆發了嚴重急

2013

總統科學獎

2009

美洲華人生物科學學會終身成就獎

性呼吸道症候群（SARS）疫情，而 引發這種病症的元兇是一種冠狀病

2007~2011

國立成功大學校長

2008

美國南加大終身成就獎

正是我多年努力的研究領域；一方面

2003~2006

中央研究院副院長

同時就任中央研究院副院長，責無旁

2002

美國微生物學會會士

貸。SARS 對臺灣社會、經濟的影響

1992

中央研究院院士

相當巨大，幸運的是，SARS 在一年

1990~2003

美國休斯醫學中心研究員

毒。當時我也恰好決定回到臺灣，一 方面臺灣急需熟知冠狀病毒的專家，

之間就完全被控制住。但是，幾年後 又開始出現禽流感、各種流感，後來 還有中東呼吸症候群冠狀病毒感染症

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