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케플러-11

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목차

1. 개요

케플러-11은 케플러 우주 망원경으로 발견된, 지구와 유사한 행성이 없는 6개의 행성을 가진 외계 행성계이다. 이 행성계는 G형 별을 모항성으로 가지며, 행성 b, c, d, e, f, g로 명명되었다. 케플러-11의 행성들은 수성 궤도 안에 위치하며, 밀도가 낮아 지구형 행성이 아닌 것으로 추정된다.

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케플러-11
기본 정보
케플러11과 그 행성 (상상도)
케플러11은 주변에 여섯 개의 행성을 거느리는 유사 태양이다. 2010년 8월 26일에 NASA의 케플러 망원경에 의해 관찰된 세 행성을 보고 예술가가 표현한 이미지에서처럼, 가끔씩 둘 이상의 행성이 항성의 앞을 지나간다. 이미지 제공 : NASA/Tim Pyle
별자리백조자리
명칭케플러-11
다른 이름KOI-157
GSC 03144-00002
KIC 6541920
2MASS J19482762+4154328
PPMX J194827.6+415432
USNO-B1.0 1319-00404945
UCAC3 264-176939
위치 정보
적경19h 48m 27.622s
적위41º 54' 32.9"
거리613 pc
특징
겉보기 등급14.2
분광형G6V
질량1.042 (± 0.005) 태양질량
반지름1.021 (± 0.025) 태양반경
표면 중력4.44 (± 0.02)
표면 온도5836 (± 7) K
금속 함량0.062 (± 0.007)
자전 속도2.2 (± 0.2) km/s
절대 등급4.7
나이32 (± 9) 억년
운동
고유 운동 (적경)0.106 (± 0.013)
고유 운동 (적위)-7.103 (± 0.015)
시차1.5476 (± 0.0117)
행성
행성 수6

2. 발견 및 명명

NASA의 케플러 미션은 별을 통과하는 행성을 발견하는 것을 목표로 한다. 케플러-11과 그 행성들은 케플러 미션에 의해 발견되었다. 케플러가 사용하는 통과법은 별의 밝기 감소를 감지하는 것이다. 이러한 밝기 감소는 지구의 관점에서 별 앞을 공전하는 행성으로 해석될 수 있다. 케플러-11은 3개 이상의 통과 행성을 가진 최초로 발견된 외계 행성계이다.[2]

케플러-11은 케플러 미션의 이름을 따서 명명되었다. 즉, 케플러의 시야에서 확인된 행성이 있는 11번째 별이다. 행성들은 가장 안쪽 행성부터 알파벳 순으로, ''b'', ''c'', ''d'', ''e'', ''f'', ''g'' 순으로 명명되었으며, 이는 각 행성의 모성 이름에 붙는 식별자이다.

수성과 금성의 궤도와 비교한 케플러-11 행성들의 궤도.

3. 모항성의 특징

케플러-11은 G형 별로, 태양 질량의 약 104%, 태양 반지름의 약 102%를 가지고 있다. 표면 온도는 약 5836 K이며, 나이는 약 32억 년으로 추정된다. 이에 비해 태양은 약 46억 년 되었으며[3] 표면 온도는 5778 K이다.[4] 겉보기 등급은 14.2로 맨눈으로는 관측하기에 너무 어둡다.

4. 행성계

트랜짓법으로 존재가 확인된 케플러-11의 행성은 6개이며, 지구와 비슷한 조성을 가진 것은 없다.[20] d, e, f는 수소로 이루어진 대기가 있고, b와 c의 대기는 수소, 헬륨, 물로 이루어져 있을 가능성이 있다. 케플러-11 행성계는 여러 행성이 발견된 행성계 중 가장 밀집되어 있다. 6개의 행성은 모두 금성 궤도(0.72 au) 안쪽에 위치해 있으며, 그 중 5개는 수성 궤도(0.39 au)보다 안쪽에 있다.

알려진 모든 행성들은 별을 통과하며, 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 더 공면적(평평)일 가능성이 높다.

행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮아 지구형 구성을 가진 행성은 없으며,[5] 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다.[6] 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H2O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다.[1][7] 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.[8]

케플러-11 행성은 ''제자리''에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 ''외부''에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H2O에 있다는 것을 예측한다.[1] 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다. 2014년, 역학적 시뮬레이션은 케플러-11 행성계가 과거에 상당한 안쪽 이동을 겪었을 가능성이 높으며, 이로 인해 가장 가까운 궤도에 낮은 질량의 행성이 관측되는 패턴이 나타났다는 것을 보여주었다.[9]

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다. 이러한 궤도의 좁은 간격에도 불구하고 역학적 적분은 케플러-11 시스템이 수십억 년의 시간 척도로 안정성을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 나타낸다.

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않지만, b와 c는 5:4 비율에 가깝게 있다.

별을 통과하지 않는 다른 행성이 이 시스템에 존재할 수 있지만, 그들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 추가적인 가스 거대 행성의 존재는 현재 30 AU의 궤도 반경까지 배제된다.[12]

4. 1. 행성의 구성

횡단법으로 존재가 확인된 케플러-11의 행성은 6개이며, 지구와 유사한 조성을 가진 것은 없다.[20] 이 중 d, e, f는 수소로 이루어진 대기가 있고, b와 c의 대기는 수소, 헬륨, 물로 이루어져 있을 가능성이 있다.

행성질량 (ME)반지름 (RE)밀도 (g/cm3)공전 주기 (일)긴반지름 (au)이심률궤도 경사각 (°)발견된 해
b4.3 (2.3 - 6.5)1.97 ± 0.193.1 (1.6 - 5.2)10.303750.091088.52011[25]
c13.5 (7.4 - 18.3)3.15 ± 0.302.3 (1.2 - 3.6)13.025020.1060892011[25]
d6.1 (4.4 - 9.2)3.43 ± 0.320.9 (0.6 - 1.4)22.687190.159089.32011[25]
e8.4 (6.5 - 10.9)4.52 ± 0.430.5 (0.3 - 0.7)31.99590.194088.82011[25]
f2.3 (1.1 - 4.5)2.61 ± 0.250.7 (0.3 - 1.4)46.688760.25089.42011[25]
g< 300 (0.95 MJ)3.66 ± 0.35118.377740.462089.82011[25]



행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며,[5] 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다.[6] 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H2O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다.[1][7] 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.[8]

케플러-11 행성은 ''제자리''에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 ''외부''에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H2O에 있다는 것을 예측한다.[1] 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다.

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다.

4. 2. 행성의 형성

알려진 모든 케플러-11 행성들은 별을 통과한다. 이는 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 것을 의미한다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 이를 통해 각 행성이 별을 통과하는 것을 관찰하여 행성의 주기와 상대적인 지름(모성 별과 비교)을 직접 측정할 수 있다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 이 계가 더 공면적(평평)일 가능성이 높다는 것을 의미한다.

행성 ''b'' - ''f''의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며,[5] 행성 ''c'', ''d'', ''e'', ''f'', ''g''에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 ''b''는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다.[6] 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H2O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다.[1][7] 케플러-11 계의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.[8] 현재 관측으로는 행성 ''g''의 질량에 대한 확고한 제약이 없다(<25 ME) 그러나 형성 및 진화 연구에 따르면 행성 ''g''의 질량은 약 7 ME보다 크지 않다.[1]

케플러-11 행성은 ''제자리''에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 ''외부''에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H2O에 있다는 것을 예측한다.[1] 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다. 2014년, 역학적 시뮬레이션은 케플러-11 행성계가 과거에 상당한 안쪽 이동을 겪었을 가능성이 높으며, 이로 인해 가장 가까운 궤도에 낮은 질량의 행성이 관측되는 패턴이 나타났다는 것을 보여주었다.[9] 이처럼 작은 행성들의 안쪽 이동이 진행되기 위해서는 더 넓은 궤도에 관측되지 않은 추가적인 가스 거대 행성이 필요할 가능성이 높다.[10]

이 계는 알려진 것 중 가장 조밀한 계에 속한다. 행성 ''b'' - ''f''의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, ''g''는 약간 바깥에 위치한다. 이러한 궤도의 좁은 간격에도 불구하고 역학적 적분은 케플러-11 계가 수십억 년의 시간 척도로 안정성을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 나타낸다. 그러나 ''b''와 ''c''를 포함하는 세차 공명으로 인해 불안정성에 접근할 수 있다. 이런 일이 발생하면 ''b''는 ''c''와 충돌할 정도로 충분히 이심률이 커질 가능성이 높다.[11]

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않으며, 여기서 여러 행성이 서로의 궤도를 중력적으로 끌어당기고 안정화시켜 궤도 주기의 간단한 비율을 얻는다.[1] 그러나 ''b''와 ''c''는 5:4 비율에 가깝게 있다.

별을 통과하지 않는 다른 행성이 이 계에 존재할 수 있지만, 그들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 추가적인 가스 거대 행성의 존재는 현재 30 AU의 궤도 반경까지 배제된다.[12]

4. 3. 행성계의 안정성

알려진 모든 케플러-11 행성들은 별을 통과한다. 이는 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 것을 의미한다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 이를 통해 각 행성이 별을 통과하는 것을 관찰하여 행성의 주기와 상대적인 지름(모성 별과 비교)을 직접 측정할 수 있다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 시스템이 더 공면적(평평)일 가능성이 높다는 것을 의미한다.

행성 ''b'' - ''f''의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며,[5] 행성 ''c'', ''d'', ''e'', ''f'', ''g''에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 ''b''는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다.[6] 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H2O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다.[1][7] 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.[8] 현재 관측으로는 행성 ''g''의 질량에 대한 확고한 제약이 없다(<25 ME) 그러나 형성 및 진화 연구에 따르면 행성 ''g''의 질량은 약 7 ME보다 크지 않다.[1]

케플러-11 행성은 ''제자리''에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 ''외부''에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H2O에 있다는 것을 예측한다.[1] 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다. 2014년, 역학적 시뮬레이션은 케플러-11 행성계가 과거에 상당한 안쪽 이동을 겪었을 가능성이 높으며, 이로 인해 가장 가까운 궤도에 낮은 질량의 행성이 관측되는 패턴이 나타났다는 것을 보여주었다.[9] 이처럼 작은 행성들의 안쪽 이동이 진행되기 위해서는 더 넓은 궤도에 관측되지 않은 추가적인 가스 거대 행성이 필요할 가능성이 높다.[10]

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 ''b'' - ''f''의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, ''g''는 약간 바깥에 위치한다. 이러한 궤도의 좁은 간격에도 불구하고 역학적 적분은 케플러-11 시스템이 수십억 년의 시간 척도로 안정성을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 나타낸다. 그러나 ''b''와 ''c''를 포함하는 세차 공명으로 인해 불안정성에 접근할 수 있다. 이런 일이 발생하면 ''b''는 ''c''와 충돌할 정도로 충분히 이심률이 커질 가능성이 높다.[11]

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않지만,[1] ''b''와 ''c''는 5:4 비율에 가깝게 있다.

별을 통과하지 않는 다른 행성이 이 시스템에 존재할 수 있지만, 그들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 추가적인 가스 거대 행성의 존재는 현재 30 AU의 궤도 반경까지 배제된다.[12]

4. 4. 추가 행성의 가능성

이 시스템에는 별을 통과하지 않는 다른 행성이 존재할 가능성이 있지만, 이들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이).[12] 현재 30 AU의 궤도 반경까지는 추가적인 가스 거대 행성의 존재가 배제된다.[12]

4. 5. 행성 목록

횡단법으로 존재가 확인된 행성은 6개이며, 지구와 유사한 것은 없다.[20] 이 중 d, e, f는 수소로 이루어진 대기가 있고, b, c의 대기는 수소, 헬륨, 물로 이루어져 있을 가능성이 있다.

행성질량
(ME)		반지름
(RE)		밀도
(g/cm3)		공전 주기
(일)		긴반지름
(au)		이심률궤도경사각
(°)		발견된 해
b4.3 (2.3 - 6.5)1.97 ± 0.193.1 (1.6 - 5.2)10.303750.091088.52011[25]
c13.5 (7.4 - 18.3)3.15 ± 0.302.3 (1.2 - 3.6)13.025020.1060892011[25]
d6.1 (4.4 - 9.2)3.43 ± 0.320.9 (0.6 - 1.4)22.687190.159089.32011[25]
e8.4 (6.5 - 10.9)4.52 ± 0.430.5 (0.3 - 0.7)31.99590.194088.82011[25]
f2.3 (1.1 - 4.5)2.61 ± 0.250.7 (0.3 - 1.4)46.688760.25089.42011[25]
g< 300 (0.95 MJ)3.66 ± 0.35118.377740.462089.82011[25]



6개의 행성의 크기와 공전 반경을 상대적으로 나타낸 그림. 주성(케플러-11, 노란색으로 표시된 그림의 'a')은 행성에 비해 1/50 스케일로 되어 있다.


알려진 모든 행성들은 별을 통과한다. 이는 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 것을 의미한다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 더 공면적(평평)일 가능성이 높다.

행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며,[5] 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다.[6] 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H2O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다.[1][7] 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.[8]

케플러-11 행성은 제자리에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 외부에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H2O에 있다는 것을 예측한다.[1] 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다.

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다.

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않지만, b와 c는 5:4 비율에 가깝게 있다.

참조

[1] simbad 2MASS J19482762+4154328
[2] 웹사이트 NASA's Kepler Spacecraft Discovers Extraordinary New Planetary System http://www.nasa.gov/[...] NASA 2011-02-02
[3] 뉴스 How Old is the Sun? http://www.universet[...] 2011-02-19
[4] 뉴스 Temperature of the Sun http://www.universet[...] 2011-02-19
[5] 뉴스 Planetary six-pack poses a puzzle http://cosmiclog.msn[...] 2011-02-04
[6] 간행물 In Situ and Ex Situ Formation Models of Kepler 11 Planets
[7] 뉴스 Kepler's Outrageous System of Six Planets http://www.skyandtel[...] 2011-02-04
[8] 간행물 A Wealth of Worlds: Kepler Spacecraft Finds 6 New Exoplanets and Hints at 1,200 More http://www.scientifi[...] 2011-02-20
[9] 문서 T. O. Hands, R. D. Alexander, W. Dehnen, "Understanding the assembly of Kepler's compact planetary systems", 2014 https://academic.oup[...]
[10] citation There might be giants: unseen Jupiter-mass planets as sculptors of tightly-packed planetary systems
[11] 간행물 The Dynamics of Tightly-packed Planetary Systems in the Presence of an Outer Planet: Case Studies Using Kepler-11 and Kepler-90 2018-03-05
[12] citation Effects of Unseen Additional Planetary Perturbers on Compact Extrasolar Planetary Systems
[13] 간행물 The Kepler-11 system: Evolution of the stellar high-energy emission and initial planetary atmospheric mass fractions
[14] 문서 Kepler-11 - Extrasolar Planets Encyclopaedia http://exoplanet.eu/[...]
[15] SIMBAD GSC 03144-00002 - SIMBAD https://simbad.u-str[...]
[16] 간행물 A closely packed system of low-mass, low-density planets transiting Kepler-11 Nature Publishing Group 2011-02-02
[17] 문서 なお、グリーゼ581系で発見が報告されていた6つの惑星のうち、3つは誤検出であったと考えられている。
[18] 문서 Nasa Report http://www.nasa.gov/[...]
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[20] 웹사이트 Planetary six-pack poses a puzzle http://cosmiclog.msn[...] msnbc.com 2011-02-02
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