Atmosfera di Plutone: differenze tra le versioni
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L''''atmosfera di Plutone''' è il tenue strato di gas che circonda il [[pianeta nano]], ed è composta da [[azoto]] e in misura minore da [[metano]] e [[monossido di carbonio]] derivanti dalla [[sublimazione]] dei ghiacci superficiali.<ref>{{cita web|autore=Ben Croswell|url=http://www.kencroswell.com/NitrogenInPlutosAtmosphere.html |titolo=Nitrogen in Pluto's Atmosphere|editore=KenCroswell.com}}</ref> La [[pressione atmosferica|pressione]] nei pressi della superficie è di circa {{M|1|ul=Pa}} ({{M|10|ul=μbar}}), circa 100.000 volte inferiore alla [[Pressione atmosferica|pressione terrestre]].<ref name="Stern_2015">{{cita pubblicazione |url=https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1510/1510.07704.pdf|titolo=The Pluto system: Initial results from its exploration by New Horizons |autore=S.A. Stern |etal=si|rivista=[[Science]] |data=16 ottobre 2015 |pmid=26472913 |
Plutone è l'unico [[oggetto transnettuniano]] noto a possedere un'atmosfera.<ref name="Dias_Oliveira_2015"/> La [[Pressione atmosferica|pressione dell'atmosfera]] sulla sua superficie, misurata dalla sonda spaziale ''[[New Horizons]]'' nel 2015, è di circa {{M|1|ul=Pa}} ({{M|10|ul=μbar}}) μbar), circa 100.000 volte inferiore alla pressione atmosferica della Terra. La temperatura superficiale è compresa tra 40 e 60 [[Kelvin|K]] (da −230 a −210 °C) ,<ref>{{cita|Stern2014}}, 2014</ref> ma cresce rapidamente con l'altitudine poiché il metano genera un [[effetto serra]] nella sua atmosfera. Vicino ai 30 km di altitudine raggiunge in genere i 110 K, per poi decrescere gradualmente.<ref name="Dias_Oliveira_2015">{{cita pubblicazione|titolo=Pluto’s Atmosphere from Stellar Occultations in 2012 and 2013|autore1=Dias-Oliveira, A.|autore2=Sicardy, B.|autore3=Lellouch, E.|data=settembre 2015|rivista=The Astrophysical Journal|volume=11|numero=1|doi=10.1088/0004-637X/811/1/53}}</ref>
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==Scoperta==
[[File:Blue hazes over backlit Pluto.jpg|thumb|Immagine in colori quasi reali che mostrano l'atmosfera di colore blu.]]
Già negli [[Anni 1940|anni quaranta]] [[Gerard Peter Kuiper|Gerard Kuiper]] cercò le prove dell'esistenza di una atmosfera con osservazioni spettroscopiche di Plutone, senza successo.<ref name=Yelle>{{google books|id=VcY7iYJwJZoC|titolo=Pluto and Charon|pagina=347}}</ref> Negli [[Anni 1970|anni settanta]] alcuni astronomi avanzarono l'ipotesi di un'atmosfera spessa e persino di oceani di [[neon]]: a quei tempi si pensava che tutti gli altri gas che abbondano nel sistema solare dovrebbero congelare o disperdersi nello spazio. Questa ipotesi però si basava su una sovrastima della [[
La prima indiretta evidenza dell'atmosfera si ebbe nel 1976 quando con osservazioni nell'[[Radiazione infrarossa|infrarosso]] con il [[Telescopio Mayall]] si scoprì la presenza del ghiaccio di metano sulla sua superficie,<ref name=Cruikshank_1976>{{cita pubblicazione|autore=D. P. Cruikshank|etal=si|data=1976|titolo= Pluto: Evidence for methane frost|rivista= [[Science]]|volume= 194|pp= 835-837|doi=10.1126/science.194.4267.835}}</ref> che alle temperature plutoniane sarebbe dovuto sublimare.<ref name="Stern2014">{{Cita|Stern2014}}.</ref>
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Intorno all'anno 2000, Plutone è entrato nei campi ricchi di stelle della [[Via Lattea]], dove rimarrà fino al 2020. Le prime occultazioni stellari dopo il 1988 furono osservate nel [[2002]] da un team guidato da Bruno Sicardy dell'[[Osservatorio di Parigi]], [[James Elliot]] del [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]] e Jay Pasachoff del [[Williams College]]<ref name=Sicardy/><ref>{{cita web|url=https://newsoffice.mit.edu/2002/pluto|titolo=Pluto is undergoing global warming, researchers find|editore=MIT|accesso=28 novembre 2014|data=ottobre 2002}}</ref>. Sorprendentemente, la pressione atmosferica fu calcolata in {{M|0,3|ul=Pa}}, anche se Plutone era più lontano dal Sole rispetto al 1988 e quindi avrebbe dovuto essere più freddo e avere un'atmosfera più rarefatta. Una spiegazione plausibile è che nel 1987 il polo sud di Plutone era uscito dall'ombra per la prima volta in 120 anni, causando la sublimazione di una considerevole quantità di azoto della calotta polare sud. Saranno necessari decenni perché avvenga la condensazione dell'azoto in eccesso nel polo opposto, secondo un fenomeno ciclico<ref>{{cita web|url=http://www.you.com.au/news/1896.htm|titolo=Puzzling Seasons and Signs of Wind Found on Pluto|editore=you.com.au|accesso=28 novembre 2014}}</ref>. Nello stesso studio è stata anche rivelata quella che potrebbe essere la prima prova della presenza di vento nell'atmosfera di Plutone<ref name=Sicardy>{{cita pubblicazione|url=https://www.nature.com/nature/journal/v424/n6945/full/nature01766.html|titolo=Large changes in Pluto's atmosphere as revealed by recent stellar occultations|rivista=[[Nature]]|data=luglio 2003|volume=424|pp=168-170|accesso=28 novembre 2014}}</ref>.
Un'altra occultazione venne osservata il 12 giugno 2006,<ref name=Elliot>{{cita pubblicazione|titolo=Changes in Pluto's Atmosphere: 1988-2006|autore=J. L. Elliot|etal=si|data= maggio 2007|rivista= [[The Astronomical Journal]] |volume= 134|numero=1|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/517998/pdf}}</ref> con altre successive che si verificarono con maggior frequenza. L'elaborazione di questi dati mostrava che la pressione continuava ad aumentare.<ref>{{cita pubblicazione|autore=A. Dias-Oliveira|etal=si|data=settembre 2015|titolo=Pluto's Atmosphere from Stellar Occultations in 2012 and 2013|rivista=The Astrophysical Journal|volume= 11|numero=1|p= 53|doi=10.1088/0004-637X/811/1/53}}</ref> Nell'ottobre [[2006]], la [[NASA]] ha annunciato la scoperta della presenza di [[etano]] sulla superficie di Plutone. L'etano sarebbe il risultato della [[fotolisi]] o della [[radiolisi]] (la conversione chimica determinata, rispettivamente, dalla luce o da particelle radioattive) di metano congelato sulla superficie di Plutone e sospeso nell'atmosfera.<ref>
Un'occultazione di una stella particolarmente brillante, circa 10 volte più luminosa di Plutone stesso, è stata osservata il 29-30 giugno 2015, appena 2 settimane prima del [[Sorvolo ravvicinato|fly-by]] della ''New Horizons''.<ref>{{cita web|url=https://www.sofia.usra.edu/multimedia/science-results-archive/sofia-right-place-right-time-pluto-observations|titolo=SOFIA in the Right Place at the Right Time for Pluto Observations|data=29 luglio 2015}}</ref>
Il 14 luglio 2015 la ''New Horizons'' ha studiato l'atmosfera di Plutone per la prima volta da distanza ravvicinata, tramite radio occultazioni e osservando l'indebolimento della [[radiazione solare]] durante il volo nel [[cono d'ombra]] di Plutone. La pressione atmosferica superficiale è risultata minore di quella osservata negli anni precedenti, segno che parte di essa si era congelata precipitando sulla superficie, a causa dell'allontanamento di Plutone dal Sole e del suo conseguente raffreddamento.<ref>{{cita web|url=https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-reveals-pluto-s-atmospheric-pressure-has-sharply-decreased|titolo=New Horizons Reveals Pluto’s Atmospheric Pressure Has Sharply Decreased|data=24 luglio 2015|editore=NASA|accesso=24 gennaio 2019
== Composizione ==
[[File:NH-Pluto-Atmosphere-20150810.jpg|alt= Atmosfera di Plutone illuminata dal Sole|sinistra|miniatura|Atmosfera di Plutone illuminata dal Sole in un'immagine della sonda [[New Horizons]].]]
Il componente principale dell'atmosfera di Plutone è l'azoto, mentre il contenuto di metano, secondo le misurazioni della ''New Horizons'', è pari allo 0,25%.<ref name="Stern_2015"/> Per il monossido di carbonio, le stime basate da Terra sono dello 0,025-0,15% (2010) e 0,05-0,075% (2015).<ref name=Lellouch_2011>{{cita pubblicazione |titolo=High resolution spectroscopy of Pluto's atmosphere: detection of the 2.3 µm CH<sub>4</sub> bands and evidence for carbon monoxide |autore=E. Lellouch|etal=si |data
Il composto più [[Volatilità (chimica)|volatile]] nell'atmosfera di Plutone è l'azoto, seguito dal monossido di carbonio e dal metano. L'indicatore di volatilità è la [[Pressione di vapore|pressione di vapore saturo]]; alla temperatura di 40 K (vicino al valore minimo della superficie di Plutone<ref name="Stern2014" />) è di circa {{M|10|ul=Pa}} per l'azoto, {{M|1|u=Pa}} per il monossido di carbonio e 0,001 Pa per il metano. Aumenta rapidamente con la temperatura e a 60 K (vicino al valore massimo) si avvicina, rispettivamente, a 10.000, 3000 e 10 Pa. Per idrocarburi più pesanti del metano, [[acqua]], [[ammoniaca]], [[anidride carbonica]] e acido cianidrico, questa pressione è ancora molto bassa (circa 10<sup>-5</sup> Pa o anche meno), che indica, almeno nella bassa atmosfera di Plutone, assenza di volatilità per questi composti.<ref name=Fray>{{cita pubblicazione|autore=N. Fray, B. Schmitt|data=2009|titolo=Sublimation of ices of astrophysical interest: A bibliographic review|rivista= Planetary and Space Science|volume= 57 |numero=14-15|pp= 2053-2080|doi=10.1016/j.pss.2009.09.011}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|autore=B. J. Holler|etal=si |data=2014|titolo=Evidence for longitudinal variability of ethane ice on the surface of Pluto|rivista= Icarus |numero=243|pp=104-110| doi=10.1016/j.icarus.2014.09.013}}</ref>
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Probabilmente la foschia è costituita da particelle di composti non [[Volatilità (chimica)|volatili]], che sono sintetizzati dai gas atmosferici sotto l'influenza delle [[Raggi cosmici|radiazioni cosmiche ad alta energia]].<ref name=Stern_2015/><ref>{{cita web|titolo=Pluto at Twilight |url=https://blogs.nasa.gov/pluto/2015/09/25/pluto-at-twilight |autore=Alex Parker |editore=blogs.nasa.gov |data=25 settembre 2015}}</ref> Gli strati di foschia potrebbero essersi formati a causa delle [[Onda atmosferica|onde atmosferiche]] (la cui presenza è suggerita anche da osservazioni di occultazioni),<ref name=Stern_2015/><ref>{{Cita pubblicazione |nome=M. J. |cognome=Person |data=8 settembre 2008 |titolo=WAVES IN PLUTO'S UPPER ATMOSPHERE |rivista=The Astronomical Journal |volume=136 |numero=4 |pp=1510-1518 |lingua=en |accesso=25 gennaio 2019 |doi=10.1088/0004-6256/136/4/1510 |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-6256/136/4/1510/meta |nome2=J. L. |cognome2=Elliot |nome3=A. A. S. |cognome3=Gulbis}}</ref> create dal vento che soffia sull'irregolare superficie di Plutone.<ref name=Gladstone_2016/>
Un'altra prova dell'esistenza di foschia è stata ottenuta nel 2002 dall'osservazione di un'occultazione. La luce stellare che riuscì a raggiungere la Terra durante l'occultazione (a causa della [[rifrazione]] causata dall'atmosfera di Plutone), dimostrò un aumento di intensità con l'aumentare della [[Radiazione elettromagnetica|lunghezza d'onda]] (nell'infrarosso, da 0,75 a 2 µm).<ref name=Elliot_2003>{{cita pubblicazione|autore=J.L. Elliot|etal=si|data=10 luglio 2003|titolo=The recent expansion of Pluto's atmosphere|rivista=Nature|volume= 424|numero=6945 |pp=165-168|doi=10.1038/nature01762}}</ref> Ciò fu interpretato come una prova tangibile della [[Diffusione ottica|diffusione della luce]] a causa degli [[aerosol]] (come l'arrossamento del sole all'alba o al tramonto) presenti. Tuttavia, questa caratteristica era assente durante le successive [[eclissi]],<ref name="Lellouch 2014">{{cita pubblicazione|url=https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1403/1403.3208.pdf|titolo=Exploring the spatial, temporal, and vertical distribution of methane in Pluto's atmosphere|autore=E. Lellouch|autore2=C. de Bergh|autore3=B. Sicardy|autore4=F. Forget|autore5=M. Vangvichith|autore6=H.-U. Käufl|lingua=en|rivista=Icarus|data=12 marzo 2014|volume=246|pp=268-278}}</ref> e il 14 luglio 2015, la ''New Horizons'' ha trovato che la foschia era blu.<ref name=NASA_skies>{{cita web|url=https://www.nasa.gov/nh/nh-finds-blue-skies-and-water-ice-on-pluto|titolo=New Horizons Finds Blue Skies and Water Ice on Pluto|editore=NASA|data=8 ottobre 2015|accesso=25 gennaio
Nell'ultima serie di immagini ricevute dalla New Horizons sono state osservate anche alcune potenziali nuvole.<ref>{{cita web|titolo=Latest Results From New Horizons: Clouds on Pluto, Landslides on Charon|url=http://www.universetoday.com/131492/latest-results-new-horizons-clouds-pluto-landslides-charon/ |editore= [[Universe Today]] |autore= Nancy Atkinson |anno= 2016}}</ref>
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== Temperatura e struttura ==
Plutone non ha una vera [[troposfera]]; le osservazioni della ''New Horizons'' suggeriscono un sottile strato dello spessore inferiore a 1 km.<ref name="Stern_2015"/> Al di sopra vi è la [[stratosfera]], dove a causa dell'[[effetto serra]] causato dal metano la temperatura varia con l'altezza; la temperatura media superficiale è di {{M|42|4|u=K}} (misurata nel 2005),<ref name=
Gurwell>{{cita conferenza|autore= Gurwell|etal=si|conferenza=DPS meeting #37, id.55.01|editore=American Astronomical Society|data=agosto 2005|titolo=Sub-Arcsecond Scale Imaging of the Pluto/Charon Binary System at 1.4 mm|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2005DPS....37.5501G}}</ref> mentre il valore medio di tutta l'atmosfera è {{M|90|+25|-18|u=K}} (2008).<ref name=Lellouch_2009>{{cita pubblicazione|autore=Emmanuel Lellouch|etal=si|data=2009|titolo=Pluto's lower atmosphere structure and methane abundance from high-resolution spectroscopy and stellar occultations |rivista=[[Astronomy and Astrophysics]]|url=https://arxiv.org/pdf/0901.4882.pdf |volume=495 |numero=3|pp= L17–L21 |doi=10.1051/0004-6361/200911633}}</ref><ref name=Lakdawalla>{{cita web|url=http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2009/1860.html|titolo=Methane is a greenhouse gas on Pluto, too|data=2 marzo 2009|editore=planetary.org}}</ref>
All'altezza di 20-40 km la temperatura raggiunge il suo massimo (100-110 K, nella [[stratopausa]]) per poi diminuire lentamente (circa 0,2 K/km; nella [[Mesosfera (atmosfera)
La temperatura degli strati superiori dell'atmosfera non mostra cambiamenti temporali evidenti. Nel 1988, 2002 e 2006 era approssimativamente costante e pari a 100 K, nonostante l'aumento di pressione osservato, inoltre la temperatura rimane costante su tutta la superficie senza risentire della differente latitudine e dall'insolazione.<ref name="Lellouch 2014"/> La sole piccole differenze, di 0,5-0,8 K su una scala di pochi km, potrebbero essere causate da onde gravitazionali o turbolenze generate dal vento.<ref name=Sicardy2003>{{cita pubblicazione|autore=B. Sicardy|etal=si |data=2003|titolo=Large changes in Pluto's atmosphere as revealed by recent stellar occultations|[[Nature]]|volume=424|numero=6945|pp=168-170| doi=10.1038/nature01766}}</ref>
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== Pressione ==
La pressione dell'atmosfera di Plutone è molto bassa e fortemente variabile nel corso del tempo. Le osservazioni di occultazioni stellari di Plutone mostrano che era aumentata di circa 3 volte tra il 1988 e il 2015, nonostante Plutone si stia allontanando dal Sole dal 1989.<ref name=Sicardy2015>{{cita pubblicazione|titolo=Pluto's atmosphere from the 29 June 2015 ground-based stellar occultation at the time of the New Horizons flyby|autore=B. Sicardy|etal=si|url=https://arxiv.org/pdf/1601.05672.pdf|data=gennaio 2016}}</ref> Ciò è probabilmente causato dal polo nord di Plutone che, dopo un lungo inverno, ha iniziato a ricevere dal 1987 la luce solare, che ha intensificato la sublimazione dell'azoto dall'emisfero settentrionale, mentre il suo polo sud è ancora troppo caldo per il suo [[brinamento]]. Non è insolito che anche dopo oltre un decennio dal massimo avvicinamento al Sole la temperatura sia salita: anche se in tempi molto più brevi lo stesso si sperimenta sulla Terra, dove la temperatura massima giornaliera viene raggiunta nelle prime ore del pomeriggio e non alle 12 quando l'irraggiamento del Sole è al massimo, questo perché materia e gas che compongono superficie e aria si riscaldano gradualmente.<ref name=mit>{{cita web|url=https://news.mit.edu/2002/pluto|titolo=Pluto is undergoing global warming, researchers find|data=ottobre 2002}}</ref>
Era comunque difficile ottenere dati precisi da osservazioni dalla Terra, anche per via dell'incertezza del [[Raggio (astronomia)|raggio]] di Plutone. I primi dati diretti e affidabili sugli strati più bassi dell'atmosfera sono stati ottenuti dalla ''New Horizons'' il 14 luglio 2015 tramite misurazioni effettuate col metodo della radio-occultazione. La pressione superficiale è stata stimata in 1 Pa ({{M|1,1|0,1}} all'arrivo della sonda e {{M|1,0|0,1}} mentre la New Horizons stava lasciando il sistema).<ref name=Gladstone_2016/> Ciò è in linea con i dati di occultazione degli anni precedenti,<ref name=Gladstone_2016/> anche se alcuni vecchi dati hanno dato valori circa 2 volte più alti.<ref name="Stern_2015"/>
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== Cambiamenti stagionali ==
A causa della sua [[eccentricità orbitale]], all'[[afelio]] Plutone riceve 2,8 volte meno calore dal Sole rispetto a quando si trova al [[perielio]].<ref>Il rapporto della radiazione ricevuta dal Sole è calcolata secondo la [[legge dell'inverso del quadrato]]: (49,3 UA / 29,66 UA)<sup>2</sup> = 2,76.</ref> Ciò dovrebbe causare forti cambiamenti nella sua atmosfera, sebbene alcuni dettagli di questi processi non siano ben chiari. Inizialmente si pensava che all'afelio l'atmosfera si dovesse in gran parte congelare e ricadere sulla superficie, ma modelli più recenti suggeriscono che Plutone conservi un'atmosfera significativa durante tutto il suo lungo [[Parametri orbitali di Plutone|anno]].<ref name="Stern2014_B">{{Cita|Stern2014|pp. 909-924}}.</ref><ref name=Olkin_2015>{{cita pubblicazione|titolo
L'ultimo passaggio di Plutone al perielio avvenne il 5 settembre 1989, e a partire dal 2015 si sta allontanando dal Sole con la conseguente diminuzione della [[radiazione solare]] ricevuta.<ref name="Stern_2015"/> Inoltre c'è da considerare anche un altro fattore, ossia la sua grande [[inclinazione assiale]] (122,5°), che comporta lunghi [[Giorno|giorni]] polari e [[Notte|notti]] su ampie parti della sua superficie. Poco prima del perielio, il 16 dicembre 1987, Plutone era all'[[equinozio]], e il suo polo nord uscì dalla lunga notte polare, durata ben 124 [[Anno|anni terrestri]].
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Dai dati a disposizione prima della missione ''New Horizons'', si pensava che l'atmosfera di Plutone perdesse 10<sup>27</sup>-10<sup>28</sup> molecole (50-500 kg) di [[azoto]] al [[secondo]], corrispondenti alla perdita di uno strato superficiale di ghiaccio di diverse centinaia di metri o di chilometri di spessore durante la vita del [[sistema solare]].<ref name="Stern2014_B" /><ref name=Singer>{{cita pubblicazione|autore=Kelsi N. Singer|etal=si|data=agosto 2015)|titolo=On the Provenance of Pluto's Nitrogen (N2)|url=https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1506/1506.00913.pdf|rivista= Astrophysical Journal Letters|volume= 808|numero=2|pp= L50|doi=10.1088/2041-8205/808/2/L50}}</ref> I dati ottenuti dalla [[sonda spaziale]] hanno tuttavia rivelato che la [[fuga atmosferica]] è stata sovrastimata di almeno quattro ordini di grandezza; l'atmosfera di Plutone sta attualmente perdendo solo 1x10<sup>23</sup> molecole di azoto e 5×10<sup>25</sup> molecole di [[metano]] ogni secondo. Ciò comporta una perdita di solo alcuni centimetri di ghiaccio di azoto e di decine di metri di ghiaccio di metano durante l'intera vita del sistema solare.<ref name=Gladstone_2016/>
Le molecole che sfuggono a velocità elevata nello spazio vengono [[ionizzazione|ionizzate]] dalla [[radiazione ultravioletta]] del Sole, formando un ostacolo al [[vento solare]] che viene rallentato e deviato, creando un'[[Onda d'urto (fluidodinamica)|onda d'urto]] a monte di Plutone. Gli [[Ione|ioni]], catturati dal vento solare, vengono trasportati oltre il pianeta nano, formando una coda di ioni o di [[Plasma (fisica)
La calotta bruno-rossastra del polo nord di [[Caronte (astronomia)|Caronte]], la più grande delle lune di Plutone, può essere composta da [[Tolina|toline]], [[Macromolecola|macromolecole]] [[Composto organico|organiche]] prodotte da metano, azoto e altri gas rilasciati dall'atmosfera di Plutone nello spazio circostante, e che Caronte cattura durante la sua rivoluzione attorno al centro di massa del sistema.<ref>{{cita web |autore=Carley Howett|titolo=New Horizons probes the mystery of Charon's red pole |url=https://phys.org/news/2015-09-horizons-probes-mystery-charon-red.html|data= 11 settembre 2015}}</ref>
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== Bibliografia ==
*{{cita libro|capitolo=Pluto|autore-capitolo =S.A. Stern |titolo=Encyclopedia of the Solar System|curatore=T. Spohn, D. Breuer e T. Johnson|editore =Elsevier|edizione =3|data =2014 |pp =909-924|isbn=978-0-12-416034-7|
== Altri progetti ==
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