Podcast CB SyR 364: jeroglíficos egipcios, nova con MAGIC, neutrinos con Borexino y quark top con CMS

Por Francisco R. Villatoro, el 22 abril, 2022. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 12

He participado en el episodio 364 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep364: Moon Knight; Arqueología; Novas y Rayos Gamma; Neutrinos de Borexino; CMS y Quark Top», 21 abr 2022. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Día del libro y calendarios (min 5:00); Caballero Luna (8:00); Sistema (semi)automático de lectura de jeroglíficos (34:30); Espectrometría de volátiles en una tumba egipcia (46:30); Detección de rayos gamma procedentes de una nova recurrente (58:00); El exoplaneta que no era tal (1:17:00); Borexino observa la órbita de la Tierra en la señal de neutrinos solares (1:48:30); Sakharov y las cosmologías con simetría CPT (2:06:30); CMS mide con precisión la masa del quark top (2:14:30); Señales de los oyentes (2:30:00). Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso. CB:SyR es una colaboración del Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife con el Área de Investigación y la UC3 del Instituto de Astrofísica de Canarias».

Portada gentileza de Manu Pombrol (@manupombrol).

Ir a descargar el episodio 364.

Como muestra el vídeo, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife se encuentra su director, Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), y por videoconferencia María Ribes Lafoz @Neferchitty, Gastón Giribet @GastonGiribet, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación de Héctor, en breves, comentamos que el 23 de abril es del Día del Libro en honor a la fecha incorrecta de fallecimiento de Miguel de Cervantes y William Shakespeare (23/4/1616). Cervantes falleció el 22 de abril de 1616, pero fue enterrado el 23. William Shakespeare falleció el 23 de abril de 1616 en el calendario juliano, que corresponde al 3 de mayo de 1616 en nuestro calendario. Por tanto, ninguno de los dos falleció el 23 de abril de 1616, como le ocurrió al Inca Garcilaso de la Vega (que no tiene nada que ver con Garcilaso de la Vega).

Luego Héctor pregunta a María por la serie «Moon Knight» («Caballero Luna») de Marvel, en concreto, por Khonsu (Jonsu en español), el dios de la luna, y por Ammit, la diosa «devoradora de los muertos». Intentando no destripar nada de la serie, María resume la historia egipcia de estos dioses y Héctor se sorprende por cómo Khonsu en la serie controla el tiempo llevando la situación de las estrellas en el cielo a su situación hace 4000 años.

Nos habla María de la transcripción semi-automática de documentos en jeroglífico egipcio. El proyecto OCR-PT-CT de la Universidad de Alcalá de Henares está desarrollando una herramienta para basada en reconocimiento de imágenes y redes de neuronas artificiales. Su idea es facilitar en un futuro la labor de los egiptólogos para buscar paralelos de textos, hacer análisis gramaticales, lexicales y filológicos con gran cantidad de textos y restaurar lagunas, entre otras muchas aplicaciones posibles. Más información en «La UAH crea un sistema de lectura semiautomática de jeroglíficos egipcios», Noticias, UAH, 17 mar 2022; web de los proyectos Mortexvar y OCR-PT-CT. Un artículo que describe el estado actual del sistema es Andrea Barucci, Costanza Cucci, …, Fabrizio Argenti, «A Deep Learning Approach to Ancient Egyptian Hieroglyphs Classification,» IEEE Access 9: 123438-123447 (03 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3110082.

María también nos comenta un reciente artículo sobre la arqueología de lo invisible, los olores del contenido de las vasijas en las tumbas egipcias. Pescado, frutas y bálsamo de cera de abejas tienen como objetivo nutrir las almas eternas de los fallecidos. Se han estudiado en la tumba intacta de Kha y Merit descubierta en 1906 en la necrópolis de Deir el-Medina, cerca de Luxor, por Ernesto Schiaparelli, director del Museo Egipcio de Turín. Kha era un «jefe de obras» (arquitecto) y Merit era su esposa, ambos fallecieron unos 70 años de que Tutankamón llegara al trono. Se publica en el Journal of Archaeological Science el análisis mediante un espectrómetro de masas de los aromas dentro de las vitrinas que exponen estas vasijas en el l Museo Egipcio de Turín. Hay aldehídos e hidrocarburos de cadena larga (cera de abejas), trimetilamina (pescado seco) y otros aldehídos (frutas).

Obviamente, reconstruir olores antiguos no es fácil. Los materiales se degradan y se descomponen, en muchos casos con olores malolientes, así “paisaje oloroso” actual puede ser muy diferente del original en la tumba. El artículo es Jacopo La Nasa, IlariaDegano, …, Erika Ribechini, «Archaeology of the invisible: The scent of Kha and Merit,» Journal of Archaeological Science 141: 105577 (09 Mar 2022), doi: https://doi.org/10.1016/j.jas.2022.105577; un trabajo previo ya estudió los olores arqueológicos, Jana Jones, Thomas F. G. Higham, …, Stephen A. Buckley, «Evidence for Prehistoric Origins of Egyptian Mummification in Late Neolithic Burials,» PLoS ONE 9: e103608 (13 Aug 2014), doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0103608. Más información divulgativa Colin Barras, «Ancient smells reveal secrets of Egyptian tomb,» Nature 604: 414 (31 Mar 2022), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00903-z.

Comentamos las nuevas observaciones de una nova en rayos gamma (RS Ophiuchi) con MAGIC y Fermi; nos presenta Alicia López-Oramas un breve audio sobre su artículo. El espectro obtenido es la primera prueba de la aceleración de protones durante los brotes de rayos gamma, es decir, del origen de los rayos cósmicos. Se trata de un sistema binario con dos estrellas, una enana blanca que acreta materia de una gigante roja; la materia se acumula en la superficie de la enana y cada quince años más o menos se producen explosiones termonucleares en su superficie; estas  explosiones aceleran protones que luego dan lugar al brote de rayos gamma de alta energía.

Estas explosiones se llaman novas porque parecen «nuevas» estrellas en el cielo nocturno, al incrementar el brillo de la estrella y con ello su magnitud aparente en el cielo. En 2010 se detectaron por primera vez los rayos gamma de una nova, pero RS Ophiuchi tiene la ventaja de que es una nova recurrente con una explosión cada 14.7 años en promedio. La última fue en agosto de 2021, lo que permitió una detección detallada con los telescopios Fermi LAT (Fermi Large Area Telescope) y MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov).

El espectro de rayos gamma de la nova se ha observado por primera vez entre 60 GeV y 250 GeV (antes solo se había logrado entre 6 GeV y 10 GeV). Se estima que la enana blanca tiene una masa ≥1.1 M⊙ (masas solares). El artículo es V. A. Acciari, S. Ansoldi, …, P. Valisa, «Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays,» Nature Astronomy (14 Apr 2022), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-022-01640-z;, arXiv:2202.07681 [astro-ph.HE] (15 Feb 2022); más información en Julian Sitarek, Rubén López-Coto, «Gamma rays reveal proton acceleration in nova explosions,» Nature Astronomy (14 Apr 2022), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-022-01650-x.

Se retracta en Science el artículo sobre el planeta HD 131399Ab que se encontraba en un sistema estelar triple (un planeta tipo Júpiter con tres estrellas en su cielo). Un equipo independiente mostró indicios de que se trataba de una estrella de fondo en lugar de un exoplaneta (Eric L. Nielsen, Robert J. De Rosa, …, Schuyler Wolff, «Evidence That the Directly Imaged Planet HD 131399 Ab Is a Background Star,» The Astronomical Journal 154: 218 (08 Nov 2017), doi: https://doi.org/10.3847/1538-3881/aa8a69). El equipo original obtuvo observaciones adicionales mostrando que la paralaje de HD 131399A es varias veces mayor que la del supuesto exoplaneta, luego están separados por una enorme distancia, lo que confirma que es una estrella de fondo (Kevin Wagner, Dániel Apai, …, Massimo Robberto, «The Scorpion Planet Survey: Wide-orbit Giant Planets Around Young A-type Stars,» The Astronomical Journal 163: 80 (21 Jan 2022), doi: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac409d). Como resultado todos los autores del artículo original han decidido que sea retractado.

La retracción es Kevin Wagner, Dániel Apai, …, Jean-Luc Beuzit, «Retraction,» Science 376: 255 (14 Apr 2022), doi: https://doi.org/10.1126/science.abq1709; siendo el artículo retirado Kevin Wagner, Dániel Apai, …, Jean-Luc Beuzit, «Direct imaging discovery of a Jovian exoplanet within a triple-star system,» Science 353: 673-678 (07 Jul 2016), doi: https://doi.org/10.1126/science.aaf9671.

El detector de neutrinos Borexino (Laboratori Nazionali Gran Sasso, LNGS-INFN) ha estimado los parámetros orbitales de la Tierra usando neutrinos solares (observa que la estimación es peor que la que logró Newton hace siglos, pero es mucho mejor que estimaciones previas usando otros detectores de neutrinos solares). En concreto, se observa una modulación anual (365.2596 ciclos/año) en el flujo de neutrinos (se rechaza la hipótesis nula a más de 5.9 sigmas), que permite calcular la excentricidad de la órbita terrestre en ε = 0.0184 ± 0.0032 (se rechaza la hipótesis nula, ausencia de modulación anual, a 5.9 σ). Borexino reconstruye la posición y la energía de cada evento en tiempo real con un umbral de energía de ≈ 150 keV. Borexino ha tomado datos en tres fases: Phase-I desde 2007 a 2010, Phase-II desde 2012 a 2016, y Phase-III desde 2016 hasta 2021.

Se ha observado una variación secular en la serie de tiempo de los eventos observados; como muestra la figura de arriba, hay que eliminar el decaimiento radiactivo del polonio-210 residual en el detector, cuya vida media son ∼ 600 días y el fondo asociado a otros elementos de vida media más larga, como el plomo-210 con ∼ 32 años. La modulación anual a 1.0 ciclos/año, el pico más alto en el espectro de la figura de abajo a la izquierda, se observa con una significación de 5.3 σ (sigmas), o un valor p de 5.9 × 10−8. El segundo pico a 0.7 ciclos/año se observa con una significación de ∼ 3 σ (aunque al tener en cuenta el efecto LEE (look-elsewhere effect) se reduce a 1.8 σ). Toda una curiosidad que se ha publicado en el artículo de S. Appel, Z. Bagdasarian, …, G. Zuzel, «Independent determination of the Earth’s orbital parameters with solar neutrinos in Borexino,» arXiv:2204.07029 [hep-ex] (14 Apr 2022).

 

Como curiosidad, Pedro J. Hernández @EcosDelFuturo nos recordó en Twitter que en la wikipedia se indica que Sakharov introdujo el universo invariante CPT en 1967. Su artículo se publicó en ruso (enviado el 23 de septiembre de 1966) en la revista Zhurnal Eksperimental’noi i Teoreticheskoi Fiziki: Pis’ma v Redaktsiyu 5: 32-35 (1967), aunque hay una traducción al inglés en Andrei D. Sakharov, «Violation of CP invariance, C asymmetry, and baryon asymmetry of the universe,» Soviet Physics Uspekhi 34: 392-393 (1991), doi: https://doi.org/10.1070/pu1991v034n05abeh002497 [web]; también hubo una reimpresión en el l libro editado In the Intermissions…, World Scientific (1998), pp. 84-87, doi: https://doi.org/10.1142/9789812815941_0013.

Comento que el detector CMS ha estimado la masa del quark top en 171.77 ± 0.38 GeV/c² tras analizar 36 fb⁻¹ de colisiones protón-protón a 13 TeV c.m. en el LHC  Run 2; la incertidumbre está dominada por errores sistemáticos (la incertidumbre estadística es de solo 0.04 GeV/c²). La medida usa sucesos que contienen un leptón cargado (muón o electrón producto de la desintegración de un bosón W) y al menos cuatro chorros hadrónicos. Para la estimación se ha usado una masa del bosón W de 80.4 GeV/c² (la diferencia entre la nueva medida de CDF II (80.4335 ± 0.0094 GeV/c²) y la predicción del modelo estándar (80.357 ± 0.006 GeV/c²) es irrelevante). El artículo (aún en versión preliminar) es CMS Collaboration, «A profile likelihood approach to measure the top quark mass in the lepton+jets channel at √s=13 TeV,» CMS-PAS-TOP-20-008 [CDS]. Más información divulgativa en CMS collaboration, «CMS measures the mass of the top quark with unparalleled accuracy,» News, CMS, 19 Apr 2022. Más información en este blog en «CMS obtiene la medida más precisa de la masa del quark top (171.77 ± 0.38 GeV/c²)», LCMF, 20 abr 2022.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Carolina Grimberg​ pregunta: «¿La masa del quark top medida en este trabajo es válida sólo en «libertad» o es válida también dentro del nucleón y cuando no está interaccionando directamente con el Higgs?» La vida media del quark top es de 0.5 × 10−24 segundos, un valor menor que el tiempo de hadronización de un quark ~ 3 fm/c ~ 10 × 10−24 segundos; por ello, no hay excitaciones de tipo quark top dentro de un nucleón. Todo quark top producido en una colisión de alta energía se comporta como partícula libre antes de desintegrarse dado su corto tiempo de vida.  El mecanismo de zig-zag para el acoplamiento entre un fermión y el campo de Higgs tiene asociada una escala de tiempo que no me consta que haya sido determinada; no sabemos por tanto si la vida media del quark top es mayor o menor que dicha escala de tiempo. Algunos físicos apuntan a tiempos mucho más cortos que la vida del quark top, con lo que en su corta vida podría interaccionar con el vacío del campo de Higgs y tener una masa bien definida asociada a su acoplamiento de Yukawa.

Cebra pregunta «¿el cálculo de la masa de los quarks confinados depende del momento de la medida?» La razón es que las «constantes» de acoplamiento no son constantes, sino que cambian con la energía (o momento lineal, que es proporcional a la energía cuando la energía es mucho mayor que la masa) según dictamina el grupo de renormalización. Tanto la carga eléctrica como la masa de un fermión son parámetros que cambian con la energía; así la masa de los quarks depende de su momento lineal (o de su energía) dentro del nucleón que los confina. En rigor la masa habría que calcularla extrapolando la curva de la masa hasta el estado de reposo (energía o momento nulo), por eso aún ignoramos la masa de los quarks ligeros (con masa inferior a la escala de energía de la QCD de ~150 MeV). Más información, con la fórmula de la masa según el grupo de renormalización en PDG quark masses (PDF). 

Finalmente, Gastón anuncia que habrá un evento en Buenos Aires en honor a los 50 años de la regularización dimensional de Carlos Guido Bollini (1926-2009) y Juan José Giambiagi (1924-1996), a la que asistirá el genial Juan Martín Maldacena. Recomiendo leer mi pieza «Los dos argentinos que descubrieron hace 40 años cómo calcular en 4+ε dimensiones», LCMF, 11 nov 2012

¡Qué disfrutes del podcast!



12 Comentarios

  1. Como un lego quiero preguntarte que cuando una partícula con masa lleva energía cinética y es desexcitada, emite fotones con energías que se corresponden con la velocidad alcanzada? Leí por ahí que los electrones lo Máximo que pueden emitir es rayos X y los nucleones rayos gamma . Es real ésta info ? Y aquí me asalta una duda : si un nucleón en reposo producto de un evento radiactivo natural emite una partícula Beta, es posible que emita radiación gamma o algo semejante a esas energías, pero en reposo? Y que todo ello sea posible debido a la energía que lleva o que aloja internamente? Gracias por difundir conocimientos.

    1. Martel, por el principio de conservación de la energía, la energía total antes y después es idéntica; si un pión neutro se desintegra en dos fotones, la suma de las energías de dichos fotones es igual a la energía del pión neutro (que puedes partir en una suma de su masa y de su energía cinética). Los electrones no pueden decaer en fotones, pues son partículas estables, pero pueden emitir un fotón en el proceso e → e + γ; la energía del fotón emitido por un electrón libre no tiene límite (salvo quizás la energía de Planck); lo que has leído sobre rayos X (energías de O(100) eV a O(1) keV) se limita a los electrones ligados a átomos en sus transiciones de niveles energéticos externos hasta niveles internos; lo mismo para los nucleones ligados a núcleos (energías O(100) keV a O(1) MeV), ya que un protón libre con suficiente energía puede emitir fotones de cualquier energía.

      Un neutrón en reposo se puede desintegrar vía beta en un protón, un electrón y un neutrino; el electrón se puede emitir con una energía de hasta 1.2 MeV, con un pico alrededor de 0.4 MeV (recuerda que la diferencia de masa entre el neutrón y el protón es de unas 2.5 veces la masa del electrón, es decir, unos 1.3 MeV). En cuanto a la radiación gamma, un protón en reposo no puede emitir radiación gamma; la razón es que los protones son partículas estables (como los electrones); los quarks de valencia del interior del protón no pueden decaer y el vacío QCD (los gluones virtuales y pares quark-antiquark virtuales) tampoco puede decaer. Por cierto, las hipotéticas teorías GUT permiten que un protón decaiga en un positrón y un pión neutro, que a su vez decae en dos fotones (pero esto es especulativo y no ha sido observado tras 40 años de intentos).

  2. Francis, no me quedó muy claro cuales son los eventos cósmicos responsables de los rayos cósmicos, el caso de las novas donde se aceleran los protones en el disco de acreción a velocidades relativistas es uno ; los agujeros negros con actividad, los magnétares y otros también podrían generar rayos cósmicos?

    1. Franco, todos los eventos astrofísicos pueden generar rayos cósmicos (desde el Sol hasta los núcleos galácticos activos, pasando por todo lo demás). Lo que diferencia unos eventos de otros es (el espectro de) la energía y tipología de los rayos cósmicos generados.

      1. A mi también me complica el tema del vacío de los campos cuánticos considerados con la mínima energía y por otro lado se mencionan cantidades colosales de energía por unidad de volumen.

  3. En la parte que dices «El mecanismo de zig-zag para el acoplamiento entre un fermión y el campo de Higgs tiene asociada una escala de tiempo que no me consta que haya sido determinada» podrías explicar un poco más a que te refieres con zig-zag, no me parece que sea solamente una palabra cualquiera sino como quizás haya una cierta idea detrás de esta de la que no he encontrado antes al leer del bosón de Higgs. De antemano gracias y saludos

    1. Dabed, lo he contado varias veces en este blog. El mecanismo de Higgs para dotar masa a un fermión es el acoplamiento entre sus componentes levógiras y dextrógiras mediante el vacío del campo de Higgs de tal forma que se produce una «oscilación» (o intercambio) entre ellas mediada por la interacción con dicho vacío. Este mecanismo es llamado zig-zag por algunos físicos (el más famoso es Penrose), aunque su nombre más habitual es interacción de Yukawa o mecanismo de Higgs para los fermiones. Lo puedes encontrar en muchos sitios, hasta en la wikipedia. Esta figura está extraída del libro de Penrose.

        1. Luis, a alta energía no tienen masa las partículas que tienen masa a baja energía. Esto se ha confirmado a nivel experimental con la masa del bosón Z, que decrece con la energía hasta llegar un punto en el que el bozón Z se comporta como una partícula sin masa, como un fotón (véase «La belleza de la ciencia: La mejor ilustración de la unificación electrodébil», LCMF, 23 may 2011 https://francis.naukas.com/2011/05/23/la-belleza-de-la-ciencia-la-mejor-ilustracion-de-la-unificacion-electrodebil/).

    2. Francis, he terminado por liarme con los vacíos : entiendo que los campos tienen un vacío, por ejemplo un electrón que se encuentra en el primer nivel energético de un átomo está en el mínimo de excitación que puede estar ? Que tiene que ver eso con el vacío del campo electrón(ico) ?

      1. Nico, ¿nunca has oído hablar del efecto de Lamb? Un electrón es una excitación de tipo partícula del campo electrónico, por lo que sus propiedades dependen del vacío de dicho campo y del vacío de todos los campos a los que está acoplado dicho campo; el electrón modifica el vacío de dichos campos (se suele decir que lo «polariza») y el vacío polarizado modifica las propiedades del electrón ligado a un núcleo por un campo electromagnético.

  4. Espero no ser fastidioso, vengo a hacer puntializaciones algo 100tijikas aunque discutibles teóricamente, y que pueden ir por un lado metadisciplinar, sobre términos de lingüística y humanidades:

    Por el minuto 32:00: El término «acento» es mejor redefinirlo o reconsiderarlo, incluso cambiarlo por algo más simple, como habla, forma o uso de una región o comunidad, esto por la ambigüedad, recordar que acento puede ser un énfasis en un patrón sonoro marcada o no ortográficamente, algo suprasegmental, como cuando se habla del verbo en diferentes modos y tiempos «calló» a diferencia de «callo», esto puede verse en distintas formas de hablar, que considero mejor llamar, además de lo anterior, dialectos o socio-dialectos.
    Ya cuando hablaban de esquizofrenia y el hablar de una manera y no de otra, cambiarla, no sé por psicolingüística si esto pueda relacionarse por problemas allí.

    ¿Por qué dialecto? bueno es un término que sí se restringe a la diversidad y variedad intralingüística del uso de la lengua específica en contextos, situaciones e intenciones, incluyendo geografías. Aunque puede alegarse que autores de dialectología hablan de acento como sinónimo de dialecto, mientras otros discuten esto.

    Por minuto 35:00: Bueno, en teoría de traducción y traductológica podemos discutir si «transliterar» o «transcripción» puede ser un proceso traductivo, creo que ya desde el siglo XX, con Jakobson por ejemplo, va quedando claro que traducir no es pasar de idiomas a otros, sino mover información de sistemas semióticos a otros, incluyendo no lingüísticos, como lenguajes tipo científico, musical, lógico-matemática, etc.

    Los sistemas de escritura pueden servir para necesidades multilingües, pudo pasar con los jeroglíficos, y lástima que no se explique claramente si el sistema se basa en leer algo logofonético, morfosilábico, semanto-fonético… Que sería el comportamiento del sistema de escritura y que se sabría qué es lo lee, porque no es lo mismo leer lexemas, morfemas, fonemas o una mezcla con pictogramas.

    Yo cambiaría la perspectiva de la pregunta de investigación, si las lenguas cambian, estando científicamente demostrado, ¿los sistemas de escritura pueden variar no solo en lo temporal sino en lo contextual, por ejemplo un texto de intención funeraria no será igual a uno de, digamos, establecer la propiedad de alguien en una construcción o registrar fenómenos astronómcos?, ¿y cómo se sabe qué es intencional y qué es temporal?

    Otra cuestión que me da curiosidad es: esas asociaciones entre una potencial lengua o convención escrita de los jeroglíficos, ¿cómo se interpreta estos datos sin caer en sobreinterpretación de la tipología de la(s) lengua(s) para la que se inventó esta escritura frente a los que están haciendo su estudio?, por ejemplo, si no aparece un rasgo tipológico que el español u otra lengua europea sí tiene o aparece uno que no tienen otras lenguas, sin caer en eurocentrismos filológicos…

    Sería muy interesante, pues yo no sé un carajo de egiptología, pero sirve saber para proceder adecuadamente con conceptualización y estudios lingüísticos, como con toda las ciencias, como dice la mujer, si resulta que la egiptología es lingüística.

    Pero considero que reducir la egiptología es primero lingüística puede ser erróneo, sin arqueología, sin fundamento antropológico y semiótica, creo que no existiría primero, ya que el trabajo primario, me imagino, ha sido buscar, excavar y clasificar materiales. Porque pasa con los mayistas y estudiosos de esta sociedad, pues ya existía arqueología, y aunque había epigrafistas, no fue hasta que llegó un soviético a asociar los glifos mayas que pudo comprender las convenciones, y de allí se pudo hacer lingüística, antes eran asociados solo como datos astronómicos, no lingüísticos.

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