Rendu

Plonge dans le monde complexe du rendu en ingénierie, en approfondissant le concept fondamental et les applications de cet aspect crucial de la pratique de l'ingénierie. Tu saisiras la signification, le rôle et les exemples réels du rendu en ingénierie grâce à une approche exploratoire. De plus, tu auras un aperçu du rôle des logiciels de CAO dans les processus de rendu et de l'impact du rendu en temps réel et hors ligne. Ce guide complet comprend également une comparaison détaillée des applications de rendu et souligne les rôles essentiels qu'elles jouent dans les conceptions techniques. Enfin, tu pourras mieux comprendre la partie décodage, la signification et les applications pragmatiques du rendu dans l'ingénierie.

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    Le concept de rendu en ingénierie

    Dans le monde de l'ingénierie, le terme "rendu" revêt une grande importance. Il s'agit d'un processus complexe qui permet de visualiser et d'interpréter des idées de conception complexes sous forme de représentations visuelles. Ce processus fascinant fait le lien entre l'abstrait et le tangible, ce qui en fait une composante à part entière du domaine de l'ingénierie. Pour ceux qui souhaitent comprendre ce processus, plongeons un peu plus en profondeur.

    Comprendre la définition du rendu

    Dans le contexte de l'ingénierie, le rendu fait référence au processus informatique qui consiste à transformer un modèle 3D brut en une image ou une animation photoréaliste. Cette procédure utilise les informations relatives à la lumière, à la texture et aux matériaux pour produire un résultat qui représente fidèlement l'objet ou la scène de la vie réelle en question.

    On peut mieux comprendre le processus en le décomposant en deux étapes clés :
    • Création d'un modèle 3D
    • Application de l'ombrage, de l'éclairage et des textures pour donner du réalisme au modèle.
    Ces deux étapes se combinent pour produire un rendu réaliste d'un objet ou d'une scène. Mais où ce processus trouve-t-il son utilité dans l'ingénierie ?

    Le rôle du rendu dans le domaine de l'ingénierie

    Le rendu joue un rôle crucial dans le domaine de l'ingénierie, car il permet de représenter graphiquement des conceptions et des concepts complexes, ce qui facilite la compréhension et la communication des idées. Il s'agit également d'un outil inestimable qui permet d'effectuer des contrôles de qualité, d'apporter des modifications et de prévoir les problèmes potentiels liés aux conceptions techniques. Voici un tableau détaillant les utilisations du rendu dans divers secteurs de l'ingénierie :
    Secteur de l'ingénierie Utilisations du rendu
    Génie civil Présenter des vues réalistes de projets de construction à venir
    Ingénierie mécanique Simplifier la compréhension de la conception de machines complexes
    Ingénierie électrique Visualiser les circuits et les systèmes électroniques
    Imagine les possibilités offertes par le rendu. Visualiser la conception d'un gratte-ciel avec des détails méticuleux, ou simplifier des conceptions mécaniques complexes, le rendu est en effet transformateur.

    Exemples et applications du rendu en ingénierie

    Le rendu trouve de nombreuses applications et exemples en ingénierie, allant de la visualisation à l'analyse de la conception.

    Prenons par exemple le cas d'un gratte-ciel à venir dans une ville très fréquentée. La conception d'une structure aussi importante nécessite une planification méticuleuse et une exécution précise. Le rendu facilite le processus en fournissant un modèle réaliste en trois dimensions de la conception qui incorpore chaque petit détail. Par conséquent, les architectes et les ingénieurs peuvent revoir et affiner leur conception, repérer les problèmes potentiels, vérifier la faisabilité de leur plan et présenter la vue future du projet achevé.

    /Temps d'exécution du rendu : O(n log n) dans le pire des cas De l'évaluation de la faisabilité d'une conception à la communication efficace des subtilités structurelles et à la vérification des problèmes, il est facile de comprendre pourquoi le rendu reste un élément central de l'ingénierie.

    Il est intéressant d'explorer les techniques de rendu employées dans les studios d'animation comme Pixar. Par exemple, la technologie "RenderMan" a été développée pour aider les artistes de Pixar et d'ailleurs à rendre les détails complexes qui contribuent à des animations réalistes. Ils utilisent des algorithmes complexes tels que l'algorithme de traçage de rayon de Whitted et la méthode de traçage de chemin de Kajiya pour produire chaque image avec des détails stupéfiants. La combinaison de la technologie et de l'art donne véritablement vie aux personnages et aux scènes.

    Comme on le voit, les utilisations et les applications du rendu en ingénierie sont diverses et transformatrices, ce qui en fait un élément essentiel du domaine. Maintenant que tu comprends le processus, pourquoi ne pas mettre tes connaissances à l'épreuve dans ton prochain projet d'ingénierie ?

    Le rôle du logiciel de CAO de rendu dans l'ingénierie

    Les logiciels de CAO de rendu ont révolutionné l'ingénierie en comblant le fossé entre les idées abstraites et les réalités tangibles. En permettant aux ingénieurs de traduire des plans et des mesures en modèles tridimensionnels, il a apporté plus de clarté et de précision à la discipline.

    Exploration du logiciel de CAO de rendu

    Le logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) de rendu est une application spécialisée qui aide à la création, à la modification, à l'analyse ou à l'optimisation des conceptions d'ingénierie. Le logiciel permet aux ingénieurs de créer des modèles 3D précis, et d'enrichir ces créations avec des textures, des couleurs et des effets pour refléter fidèlement les objets du monde réel. Ce processus de rendu se décompose en deux étapes essentielles. Tout d'abord, le modèle 3D est créé à l'aide de dimensions géométriques. Ensuite, ce modèle brut est habillé avec des attributs réels tels que des matériaux, des effets d'éclairage et des conditions environnementales pour atteindre le photoréalisme. L'un des aspects clés du rendu dans un logiciel de CAO est l'évocation de la lumière et son interaction avec les matériaux. Cela se fait par le biais d'une série d'équations mathématiques complexes. LaTex peut représenter l'équation de la réflexion de la lumière à l'aide du modèle de réflexion de Phong comme suit : \[ I = k_{a}I_{a} + k_{d}(L \cdot N)I_{d} + k_{s}(R \cdot V)^{\alpha}I_{s} \] où :
    • \(I\) est l'intensité du pixel
    • \(k_{a}\), \(k_{d}\) et \(k_{s}\) sont les coefficients de réflexion ambiante, diffuse et spéculaire.
    • \(I_{a}\), \(I_{d}\), et \(I_{s}\) sont les intensités de la lumière ambiante, diffuse et spéculaire.

    Programmes de rendu CAO pratiques utilisés dans le domaine de l'ingénierie

    Les différents secteurs de l'ingénierie s'appuient sur une variété d'outils logiciels de CAO dotés de capacités de rendu. Parmi les principaux, on trouve AutoCAD, SolidWorks et Revit, chacun doté de fonctions distinctes adaptées aux besoins spécifiques de l'ingénierie.
    Logiciel de CAO Domaine de l'ingénierie Caractéristiques principales
    AutoCAD Plusieurs domaines (en particulier le génie civil et mécanique) Dessin 2D, modélisation 3D, rendu photoréaliste
    SolidWorks Ingénierie mécanique Modélisation paramétrique en 3D, analyse structurelle, rendu photoréaliste
    Revit Ingénierie architecturale Modélisation des données du bâtiment (BIM), capacités 4D, visualisation réaliste

    Exemples de rendu de modèles CAO

    Le rendu des modèles CAO peut offrir divers avantages, notamment faciliter l'analyse de la conception, les présentations aux clients et le dépannage.

    Prenons l'exemple d'ingénieurs civils chargés de concevoir un nouveau pont. Un logiciel de CAO leur permettrait de créer un modèle en 3D, présentant chaque boulon et chaque poutre. À l'aide du rendu, ils pourraient simuler différentes conditions environnementales et visualiser l'aspect du pont à la lumière du jour ou pendant une tempête. Les problèmes potentiels, tels que l'accumulation d'eau en cas de fortes pluies, peuvent être identifiés, ce qui permet d'y remédier dès la phase de conception.

    L'impact du rendu CAO sur l'ingénierie de conception

    L'impact du rendu CAO sur l'ingénierie de conception est multiple, améliorant de manière significative la précision, l'efficacité et la communication.
    • Précision accrue : Les capacités de modélisation précise des logiciels de CAO permettent de prédire avec exactitude les caractéristiques et les performances des produits.
    • Efficacité accrue : L'automatisation du processus de conception réduit le temps et les ressources nécessaires, ce qui contribue à l'efficacité globale.
    • Meilleure communication : Les rendus détaillés et réalistes améliorent la communication entre les ingénieurs, les parties prenantes et les clients, ce qui favorise une meilleure collaboration et une meilleure prise de décision.
    Comme l'ingénierie continue d'évoluer et de s'adapter aux avancées technologiques, la valeur du rendu dans les logiciels de CAO est susceptible de croître. Avec son vaste potentiel et son rôle central dans l'élaboration des futurs processus de conception et de production, le rendu s'est définitivement imposé comme une partie intégrante du paysage de l'ingénierie.

    Comparaison : Rendu en temps réel ou hors ligne

    Le rendu est un processus vital dans la sphère de l'ingénierie, car il permet de traduire des concepts abstraits en représentations visuelles tangibles. Les deux principaux types de rendu utilisés dans ce domaine sont le rendu en temps réel et le rendu hors ligne (ou pré-rendu). Chacun a ses propres attributs, applications et implications pour la conception technique.

    Définition du rendu en temps réel et hors ligne

    À un niveau fondamental, le rendu en temps réel et le rendu hors ligne sont des méthodes de génération d'une image bidimensionnelle à partir d'une scène tridimensionnelle. Elles utilisent des modèles mathématiques complexes pour simuler l'interaction de la lumière avec diverses surfaces et environnements. Le rendu en temps réel est une méthode où chaque image de l'animation est rendue juste à temps pour être affichée. Il est généralement utilisé dans les médias interactifs, comme les jeux vidéo et les simulations, en raison de sa capacité à produire des images instantanément. En revanche, le rendu hors ligne (également connu sous le nom de pré-rendu) n'est pas soumis à de telles contraintes de temps. Le processus de rendu peut prendre de quelques minutes à plusieurs jours en fonction de la complexité de la scène et de la qualité souhaitée. En voici un résumé :
    Type de rendu Définition
    Rendu en temps réel Système dans lequel chaque image est fournie en fonction des besoins en temps réel. C'est un élément clé des médias interactifs.
    Rendu hors ligne Un processus plus lent sans contraintes de temps réel. Offre des résultats très détaillés et de haute qualité.

    Le rôle du rendu en temps réel et hors ligne dans la conception technique

    Le rendu en temps réel et le rendu hors ligne jouent tous deux un rôle crucial dans le domaine de la conception technique, chacun offrant des avantages uniques pour différents scénarios. Le rendu en temps réel convient parfaitement aux applications interactives dans le domaine de l'ingénierie, telles que les simulations et les visualisations qui sont destinées à une interaction en temps réel. Par exemple, dans le domaine de l'ingénierie architecturale, les clients peuvent être amenés à faire une visite virtuelle d'un bâtiment planifié à l'aide d'un modèle rendu en temps réel. De même, dans des secteurs comme l'ingénierie mécanique ou aérospatiale, des modèles d'équipement ou d'avion rendus en temps réel peuvent être utilisés dans des simulateurs pour fournir une formation pratique dans un environnement sûr et contrôlé. Au contraire, le rendu hors ligne trouve ses atouts dans les situations où la qualité de l'image est primordiale et où le temps n'est pas un facteur pressant. Il est donc idéal pour créer les visuels finaux des produits ou des projets dans les disciplines de l'ingénierie, qu'il s'agisse d'un rendu détaillé d'un bâtiment pour une proposition de projet, ou d'une image de haute qualité d'un produit à des fins de marketing. Les principales différences entre ces deux types de rendu peuvent être décrites comme suit :
    • Le rendu en temps réel est moins détaillé mais rapide à générer, tandis que le rendu hors ligne est plus détaillé mais prend du temps.
    • Le rendu en temps réel est utilisé lorsqu'il y a interaction avec l'utilisateur ; le rendu hors ligne est utilisé lorsqu'une qualité et un niveau de détail élevés sont suprêmes.

    L'impact du rendu en temps réel et hors ligne dans les projets d'ingénierie

    Le choix entre le rendu en temps réel et le rendu hors ligne peut avoir un impact significatif sur un projet d'ingénierie en termes de conception, de coût et de mise en œuvre. Le rendu en temps réel permet une prise de décision rapide et des validations en temps réel, ce qui permet de réduire le temps nécessaire entre la conception et la mise en œuvre. Il crée également des opportunités de discussions interactives avec les parties prenantes et de modifications en temps réel. Cependant, les modèles utilisés peuvent manquer de précision en raison des contraintes de temps, et les résultats peuvent être moins réalistes que ce que le rendu hors ligne peut fournir. En revanche, le rendu hors ligne permet de créer des modèles très détaillés et précis. Il peut fournir de meilleures visualisations du produit final ou du projet et peut être utilisé pour l'analyse détaillée et la prédiction des problèmes. Il est donc essentiel que les professionnels de l'ingénierie examinent attentivement les exigences d'un projet avant de choisir un type de rendu. Si tu as une bonne compréhension du rendu en temps réel et hors ligne, tu seras en mesure de prendre des décisions éclairées qui s'alignent sur les objectifs, les contraintes et le budget du projet.

    Comprendre les applications de rendu CAO en ingénierie

    La CAO, ou conception assistée par ordinateur, joue un rôle essentiel dans l'ingénierie moderne. Associées à des applications de rendu, ces technologies fournissent une plateforme polyvalente où les ingénieurs peuvent transformer des idées abstraites en visuels 3D clairs et détaillés. Les applications de rendu de la CAO constituent donc un ensemble d'outils fondamentaux dans pratiquement tous les sous-domaines de l'ingénierie, améliorant la précision, facilitant la visualisation et, en fin de compte, rationalisant l'ensemble du processus de conception technique.

    Le rôle des applications de rendu CAO dans les conceptions techniques

    Dans le domaine de la conception technique, les applications de rendu CAO constituent un lien essentiel entre les plans théoriques et la mise en œuvre pratique. Grâce à ces applications, les ingénieurs peuvent créer des modèles tridimensionnels très détaillés de leurs conceptions.

    Lerendu CA O concerne le processus d'application de couleurs et d'ombres à un modèle 3D, ce qui permet d'obtenir une image ou une animation photoréaliste ou stylisée. Le rendu CAO transforme les modèles filaires sans vie en représentations vibrantes et visuellement attrayantes, ce qui permet d'atteindre un nouveau niveau de compréhension et d'interprétation de la conception.

    L'un des avantages les plus significatifs de l'utilisation des applications de rendu CAO est la capacité de simulation. Ces simulations peuvent être utilisées pour prédire le comportement d'un modèle dans des conditions spécifiques. Par exemple, les performances aérodynamiques peuvent être évaluées pour la conception d'une nouvelle voiture, ou le comportement d'un bâtiment lors d'un tremblement de terre peut être compris à l'aide de ces simulations. Un autre impact important des applications de rendu CAO est le gain de temps qu'elles offrent dans la phase de conception. Comme ces applications permettent un engagement interactif avec les conceptions, les ingénieurs peuvent sans effort expérimenter, ajuster et optimiser les modèles sans avoir besoin de construire des prototypes physiques.

    Explorer les différentes applications de rendu

    Plusieurs applications de rendu CAO de premier plan s'adressent à diverses disciplines d'ingénierie, chacune offrant des avantages uniques. Parmi les applications couramment utilisées, on peut citer AutoCAD, SolidWorks et Revit. La représentation visuelle de l'interaction de la lumière avec les objets dans le rendu CAO fait appel à des équations complexes. Celles-ci font intervenir des facteurs tels que les caractéristiques de l'objet, l'intensité de la lumière et l'angle sous lequel la lumière frappe l'objet. Cette équation, connue en infographie sous le nom de modèle de réflexion de Phong, peut être représentée à l'aide de LaTeX comme suit : \[ I = k_{a}I_{a} + k_{d}(L \cdot N)I_{d} + k_{s}(R \cdot V)^{\alpha}I_{s} \] Cette équation représente l'intensité du pixel (I) comme étant la somme de la lumière ambiante, de la réflexion diffuse et de la réflexion spéculaire. La mise en œuvre et la compréhension de ces équations sont essentielles pour créer des rendus réalistes dans des applications telles qu'AutoCAD, SolidWorks et Revit. Chaque application utilise ces équations à des degrés divers et de manière légèrement différente, d'où la nécessité d'une compréhension et d'une formation spécifiques à chaque application.

    Techniques avancées dans les applications de rendu CAO

    Les techniques avancées de rendu CAO peuvent enrichir davantage le processus de conception technique. Certaines de ces techniques comprennent le traçage des rayons, la radiosité et l'illumination globale. Le traçage des rayons améliore le réalisme en simulant le chemin suivi par la lumière. Intégrant les effets de réfraction et de réflexion, il est idéal pour générer des images fixes de haute qualité plutôt que des visuels en temps réel, en raison de son intensité de calcul. La radiosité, quant à elle, excelle dans la simulation de l'éclairage indirect d'une scène, comme la diffusion de la lumière d'un mur sur un objet proche. Cette technique est particulièrement utile pour modéliser des scènes d'intérieur avec un éclairage plus doux et diffus. L'illumination globale sert en quelque sorte d'hybride, synthétisant plusieurs techniques, notamment le traçage de rayons et la radiosité, pour simuler l'éclairage direct et indirect de manière unifiée. Cette approche produit les résultats les plus réalistes, bien que très gourmands en ressources informatiques. Bien qu'elles demandent plus de puissance de calcul, ces méthodes avancées apportent une profondeur et un réalisme inégalés au rendu CAO, maximisant ainsi l'utilité et le potentiel des conceptions techniques.

    Décoder la signification et les applications pratiques du rendu

    Le rendu joue un rôle essentiel dans le monde de l'ingénierie, en jetant un pont entre la conception théorique et l'application pratique. Comprendre sa signification et ses applications pratiques ouvre la voie à une conception améliorée, à une efficacité accrue et à une communication efficace de concepts d'ingénierie complexes.

    Décrypter la signification du terme "rendu" en ingénierie

    Le terme "rendu" en ingénierie concerne le processus de création d'une image à partir d'un ou de plusieurs modèles. Ces modèles, généralement construits à l'aide d'un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur), sont traduits numériquement en images ou animations 2D, qui fournissent une représentation visuelle d'une conception technique. Le terme "rendu" fait donc référence à la représentation de modèles tridimensionnels en images ou animations bidimensionnelles, aboutissant à un visuel qui peut être facilement interprété, partagé et manipulé. Des algorithmes complexes sous-tendent ce processus de rendu, déterminant en fin de compte la façon dont les couleurs et les textures appliquées au modèle 3D sont traduites dans l'image finale. Par exemple, un algorithme de rendu simpliste peut ne prendre en compte que la forme et la couleur primaire d'un objet, ce qui donne une image très basique. En revanche, un algorithme plus complexe peut prendre en compte des caractéristiques supplémentaires, telles que les ombres, les textures, les reflets et la lumière ambiante, créant ainsi une image beaucoup plus détaillée et réaliste. Un rendu réussi dans le domaine de l'ingénierie offre un équilibre orienté vers la précision entre les exigences techniques et l'interprétation artistique. Cet équilibre permet aux ingénieurs de communiquer efficacement des plans complexes, qu'il s'agisse de plans architecturaux ou de diagrammes de machines complexes.

    L'importance du rendu dans l'ingénierie de conception

    Le rendu dans l'ingénierie de conception est un facteur important de productivité, d'efficacité et de précision. Il permet de représenter de façon plus précise et plus tangible les plans techniques et les éléments de conception souvent complexes, ce qui favorise une communication efficace, facilite l'identification des défauts de conception et, en fin de compte, améliore la qualité de la conception. De façon cruciale, le rendu amplifie l'expression d'une idée, en convertissant des concepts d'ingénierie détaillés et complexes en éléments visuels accessibles. Cette conversion permet aux ingénieurs, aux parties prenantes et peut-être même aux clients de mieux saisir les facettes d'une conception qui pourraient autrement être difficiles à transmettre. Le logiciel de rendu peut simuler des lois et des comportements physiques, tels que la réflexion de la lumière et la dynamique des fluides, ce qui permet aux ingénieurs de prédire et d'analyser la façon dont un produit peut interagir avec son environnement. Cette capacité de prédiction peut se traduire par des conceptions plus efficaces, des économies de temps et d'argent significatives, et potentiellement une plus grande sécurité des produits. Voici quelques avantages notables du rendu dans l'ingénierie de la conception :
    • Amélioration de la communication et de la compréhension visuelles.
    • Détection précoce des défauts de conception.
    • Modification et optimisation efficaces et économiques de la conception.
    • Amélioration de l'engagement et de la satisfaction des clients.

    Applications et exemples remarquables de rendu

    Le rendu est une technique polyvalente qui trouve des applications dans diverses branches de l'ingénierie. Dans le domaine de l'ingénierie mécanique, par exemple, le rendu est largement utilisé dans la conception des composants et des systèmes, facilitant l'analyse de tout ce qui va du comportement de contrainte à la vérification des collisions entre les pièces. Dans le domaine de l'ingénierie architecturale, le rendu est souvent utilisé dans la conception structurelle. En créant des visuels détaillés des bâtiments proposés, les ingénieurs peuvent identifier les incohérences de conception ou les faiblesses structurelles, les rectifier avant le début de la construction et même fournir aux clients une perception tangible de leur vision architecturale. De même, dans l'ingénierie aérospatiale, le rendu des composants d'un avion, des ailes aux pièces de moteur, aide à identifier les problèmes de conception et à prédire les performances de ces composants. Étant donné la vaste gamme d'applications, il vaut la peine de décomposer quelques exemples spécifiques :
    Domaine de l'ingénierie Application de rendu
    Ingénierie mécanique Conception et analyse de composants et de systèmes
    Ingénierie architecturale Visualisation des structures des bâtiments et détection des faiblesses potentielles
    Ingénierie aérospatiale Aide à la conception et à l'examen des composants d'un avion
    Comme l'indiquent ces exemples, la polyvalence du rendu signifie qu'il peut être un atout rentable, efficace en termes de temps et d'amélioration de la précision dans un large éventail de scénarios d'ingénierie. Ses progrès constants continueront probablement à repousser les limites de la conception et de la visualisation dans le domaine de l'ingénierie.

    Rendu - Principaux enseignements

    • Le rendu en ingénierie est un processus de transformation et une partie essentielle du domaine. Il traduit les plans et les mesures en modèles tangibles et tridimensionnels afin d'apporter plus de précision et de compréhension à la discipline.
    • Le logiciel de rendu CAO (conception assistée par ordinateur) est une application spécialisée qui aide les ingénieurs à créer, modifier, analyser et optimiser les conceptions techniques à l'aide de modèles 3D précis et de divers effets.
    • Le processus de rendu CAO comporte deux étapes principales : la création du modèle 3D à l'aide de dimensions géométriques, et l'amélioration de ce modèle avec des attributs réels tels que les matériaux, les effets d'éclairage et les conditions environnementales pour atteindre le photoréalisme.
    • Le rendu en temps réel génère des images instantanément et est donc utilisé dans les applications interactives, tandis que le rendu hors ligne produit des images de meilleure qualité sur une période plus longue et est employé lorsque la qualité de l'image est de la plus haute importance. Les deux ont des utilisations significatives dans le domaine de l'ingénierie et sont choisis en fonction des exigences du projet.
    • Les applications de rendu CAO en ingénierie améliorent la précision, facilitent la visualisation et rationalisent le processus de conception. Les techniques avancées telles que le traçage des rayons, la radiosité et l'illumination globale permettent d'améliorer la profondeur et le réalisme.
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    Questions fréquemment posées en Rendu
    Qu'est-ce que le rendu en ingénierie et technologie?
    Le rendu en ingénierie et technologie désigne la création d'images réalistes de modèles 3D grâce à des algorithmes informatiques.
    Pourquoi le rendu est-il important en ingénierie?
    Le rendu est crucial car il permet de visualiser et d'analyser des prototypes avant leur fabrication, réduisant ainsi les coûts et les erreurs.
    Quelles sont les techniques de rendu couramment utilisées?
    Les techniques courantes incluent le rendu raster, le rendu par lancer de rayons et le rendu par illumination globale.
    Quels logiciels sont utilisés pour le rendu en ingénierie?
    Les logiciels populaires incluent AutoCAD, Blender, SolidWorks et CATIA.

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