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MSH80 eruption mount st helens 05-18-80

Spettacolare eruzione del Mount St. Helens, Stato di Washington (18 maggio 1980).

Etna i Sycylia

Immagine dal satellite durante l'eruzione dell'Etna nel 2002.

Spaccato vulcano ita

Schema strutturale di un vulcano.

Si definisce vulcano il rilievo formato dalle masse di rocce ignee, cioè quelle rocce che derivano da un magma (o roccia fusa) risalito dall'interno della Terra. In generale sono vulcani tutte le discontinuità nella crosta terrestre attraverso le quali, con manifestazioni varie, si fanno strada i prodotti dell'attività magmatica endogena: polveri, gas, vapori e materiali fusi solidi. La fuoriuscita di materiale è detta eruzione e i materiali eruttati sono lava, cenere, lapilli, gas, scorie varie e vapore acqueo. Sulla superficie terrestre il 90% dei vulcani sono sottomarini (in gran parte situati lungo le dorsali medio oceaniche) mentre circa 1500 sono quelli oggi attivi sulle terre emerse.

Ciò che è comunemente chiamato vulcano, nella terminologia tecnica è definito edificio vulcanico o cono vulcanico, ma siccome il termine più usato è vulcano , l'edificio vulcanico molto spesso è chiamato così anche in geologia.

I vulcani testimoniano l'esistenza, nelle zone profonde della litosfera, di masse fuse silicatiche naturali dette magmi.

Un generico vulcano è formato da:

  • una camera magmatica, alimentata dal magma; quando questa si svuota in seguito ad un'eruzione, il vulcano può collassare e dar vita ad una caldera. Le camere magmatiche si trovano tra i 10 e i 50 km di profondità nella litosfera.
  • un condotto principale, luogo di transito del magma dalla camera magmatica verso la superficie.
  • un cratere sommitale, dove sgorga il condotto principale.
  • uno o più condotti secondari, i quali, sgorgando dai fianchi del vulcano o dalla stessa base, danno vita a dei coni secondari.
  • delle fessure laterali, fratture longitudinali sul fianco del vulcano, provocate dalla pressione del magma. Esse permettono la fuoriuscita di lava sotto forma di eruzione fessurale.

Classificazione dei vulcani[]

Vesuvio da via Nazario Sauro

Il Vesuvio, a pochi Km da Napoli

Etna 2006

Etna, Cratere di Sud-Est, eruzione del 2006

I vulcani possono essere classificati in base al tipo di apparato vulcanico esterno o al tipo di attività eruttiva: entrambe queste caratteristiche sono strettamente legate alla composizione del magma e della camera magmatica (e quindi della lava che emettono). Tale classificazione è detta Classificazione Lacroix dal geologo francese Alfred Lacroix che per primo la ideò.

In base al tipo di apparato vulcanico esterno[]

Considerando il tipo di cono vulcanico si hanno 2 tipi di vulcani:

  1. Vulcani a scudo
  2. Vulcani a cono (o stratovulcani)

Vulcani a scudo[]

Un vulcano a scudo presenta fianchi con pendenza moderata, ed è costruito dall'eruzione di lava basaltica fluida. La lava basaltica tende a costruire tali enormi coni a bassa pendenza in quanto la sua scarsa viscosità le consente di scorrere agevolmente sul terreno o sotto di esso, nei tubi di lava, fino ad arrivare a molti km di distanza senza consistente raffreddamento. I maggiori vulcani del pianeta sono vulcani a scudo. Il nome viene dalla geometria degli stessi, che li fa assomigliare a scudi appoggiati al terreno.

Il più grande vulcano a scudo del mondo si trova nelle Hawaii, il suo nome è Mauna Loa. È alto circa 4000 m s.l.m. ma la sua base è situata 5000 metri sotto il livello del mare, perciò la sua altezza effettiva è di 9000 metri, mentre il suo diametro alla base è di circa 250 km.

Vulcani a cono - Stratovulcani[]

Avulcano

Vulcano (Isole Eolie).

Troviamo un vulcano a cono quando le lave sono acide. In questi casi il magma è molto viscoso e trova difficoltà nel risalire, solidificando velocemente una volta fuori. Alle emissioni laviche si alternano emissioni di piroclastiti, materiale solido che viene sparato fuori e che, alternandosi con le colate, forma gli strati dell'edificio. Eruzioni di questo tipo possono essere molto violente (come quella del Vesuvio che seppellì Pompei), poiché il magma tende ad ostruire il camino vulcanico creando un “tappo”; solo quando le pressioni interne sono sufficienti a superare l'ostruzione l'eruzione riprende (eruzione di tipo vulcaniano), ma nei casi estremi ci può essere un'esplosione che può arrivare a distruggere l'intero vulcano (eruzione di tipo peleèano). Il vulcanismo di questo tipo è presente lungo il margine continentale delle fosse o dei sistemi arco-fossa, dove il magma proviene dalla crosta, dove le rocce sono di composizione più eterogenea.

In base al tipo di attività eruttiva[]

A grandi linee distinguiamo vulcani rossi e vulcani grigi.Template:Cn

Nello specifico, considerando il tipo e la potenza dell' attività eruttiva di un vulcano si hanno:

  1. Vulcani ad eruzione di tipo Hawaiano
  2. Vulcani ad eruzione di tipo Islandese
  3. Vulcani ad eruzione di tipo Stromboliano
  4. Vulcani ad eruzione di tipo Vulcaniano
  5. Vulcani ad eruzione di tipo Vesuviano
  6. Vulcani ad eruzione di tipo Pliniano e Peleano (Ultra-Pliniano)

... Grandi caldere ("Supervulcani")

Tipo hawaiano[]

Le eruzioni non sono riconducibili alla tettonica, cioè non sono dovute a movimenti della placca quanto piuttosto a dei fenomeni che vedono il magma risalire dai pennacchi caldi fino ai punti caldi (hot spot); la sommità del vulcano è occupata da una grande depressione chiamata caldera, limitata da ripide pareti a causa del collasso del fondo. Altri collassi avvengono all'interno della caldera, creando una struttura a pozzo. La lava è molto basica e perciò molto fluida, essa produce edifici vulcanici dalla tipica forma a "scudo, con debolissime pendenze dei rilievi.

Tipo islandese[]

300px-Eruzione fissurale islanda

Vulcano islandese fissurale.

Sono chiamati anche vulcani fissurali poiché le eruzioni avvengono attraverso lunghe fenditure e non da un cratere circolare. Le colate, alimentate da magmi basici ed ultrabasici, tendono a formare degli altopiani basaltici (platéaux basaltici). Al termine di un'eruzione fissurale (o lineare), la fessura eruttiva può sparire perché ricoperta dalla lava fuoriuscita e solidificata, fino a che non riappare alla successiva eruzione. Gli esempi più caratteristici si trovano in Islanda, da cui la particolare denominazione del tipo; un ottimo esempio di eruzione di vulcano islandese è quella del Laki del 1783, una delle più famose eruzioni vulcaniche della storia europea.

Tipo stromboliano[]

Magmi basaltici molto viscosi danno luogo ad un'attività duratura caratterizzata dalla emissione a intervalli regolari di fontane di lava e brandelli di lava che raggiungono centinaia di metri di altezza e dal lancio di lapilli e bombe vulcaniche. La ricaduta di questi prodotti crea coni di scorie dai fianchi abbastanza ripidi. Stromboli, l'isola-vulcano dal quale prende il nome questo tipo di attività effusiva, è in attività da due millenni, tanto da essere noto, sin dai tempi delle prime civiltà, come il "faro del Mediterraneo".

Tipo vulcaniano[]

Dal nome dell'isola di Vulcano nell'arcipelago delle Eolie. Sono eruzioni esplosive nel corso delle quali vengono emesse bombe di lava e nuvole di gas cariche di ceneri. Le esplosioni possono produrre fratture, la rottura del cratere e l'apertura di bocche laterali.

Tipo vesuviano (o sub-pliniano)[]

Dal nome del vulcano Vesuvio, è simile al tipo vulcaniano ma con la differenza che l'esplosione iniziale è tremendamente violenta tanto da svuotare gran parte della camera magmatica: il magma allora risale dalle zone profonde ad alte velocità fino ad uscire dal cratere e dissolversi in minuscole goccioline. Quando questo tipo di eruzione raggiunge il suo aspetto più violento viene chiamata eruzione di tipo pliniano (in onore di Plinio il Giovane che per primo ne descrisse lo svolgimento, nel 79 d.C.)

Tipo pliniano (e peleano)[]

Le eruzioni sono prodotte da magma molto viscoso. Si formano frequentemente nubi ardenti, formate da gas e lava polverizzata. Sono eruzioni molto pericolose che si concludono generalmente con il collasso parziale o totale dell'edificio vulcanico o con la fuoriuscita di un tappo di lava detto spina vulcanica o duomo. In alcuni casi si verificano entrambi i fenomeni. Gli apparati vulcanici che manifestano questo comportamento eruttivo sono caratterizzati dalla forma a cono. Queste eruzioni prendono il nome da Plinio il giovane che per primo descrisse questo tipo di eruzione osservando l'eruzione del Vesuvio del 79 d.C., che sommerse di ceneri Pompei ed Ercolano. Una variante dell'eruzione Pliniana è la Peleana: se durante un'eruzione Pliniana il corpo principale della nube ardente esce dal cratere sommitale e va verso l'alto, durante un'eruzione Peleana (che prende il nome dal vulcano La Pelée della Martinica), il vulcano erutta non centralmente dal cratere ma lateralmente smembrando parte dell'edificio vulcanico. Tale eruzione ha effetti devastanti concentrati nella direzione di eruzione della nube ardente principale che può arrivare fino ad oltre 20 km dall'edificio vulcanico (come accaduto nel 1980 nell'eruzione del St. Helens).

Altre varianti dell'eruzione Pliniana sono le eruzioni Ultra-Pliniane (o Krakatoiane): questo tipo di eruzioni si caratterizzano sia per avere un indice di esplosività ancora maggiore, che può arrivare a distruggere completamente l'edificio vulcanico (ne sono un esempio il Krakatoa o il Santorini), sia soprattutto per le enormi quantità di ceneri vulcaniche che vengono emesse. Le esplosioni di questo tipo, in base alla grande quantità di cenere che rimane in sospensione in atmosfera, ha ripercussioni più o meno grandi sul clima mondiale negli anni successivi all'eruzione.

Grandi caldere ("Supervulcani")[]

Pur non essendo riconosciuti come veri e propri vulcani, merita un discorso a parte il caso delle 7-8 grandi caldere individuate sulla superficie terrestre. Tali strutture si caratterizzano per non avere un edificio vulcanico quanto semmai una depressione di origine vulcanica (detta caldera), che ricopre un'area molto vasta, 10-15 km o più. All'interno della caldera è possibile notare lo sviluppo di vari crateri più o meno formati. Non è mai stata osservata un'eruzione di questo tipo di caldere (che hanno periodi di eruzione di centinaia di miglia di anni) ed oggi tali aree sono soggette solo ad un vulcanismo di tipo secondario (geyser, fumarole, sorgenti termali,...). Gli esempi più noti di questo tipo di apparati sono il parco delle Yellowstone, I campi Flegrei, il lago Toba.

Caldere e vulcani attivi[]

I vulcani attivi possono essere sventrati da esplosioni e sprofondare nella camera magmatica sottostante a causa del crollo della volta. La depressione conseguente al collasso dell'edificio vulcanico è chiamata caldera (termine spagnolo che vuol dire "pentolone"). Un esempio di caldera sono i Campi Flegrei, in Campania o la caldera di Santorini sul mar Egeo. Se l'azione riprende con la ricostruzione dell'edificio vulcanico all'interno della caldera, l'intera struttura è detta vulcano a recinto. La caldera più grande non si trova sulla Terra, ma su Marte. Essa appartiene al Monte Olimpo. Si hanno vulcani attivi (in fase solfatarica, permanente moderata o in eruzione), vulcani quiescenti e vulcani spenti.

Sulla Terra esistono circa 700 vulcani attivi subaerei, di cui il 60% concentrato attorno al Pacifico a formare la cosiddetta "cintura di fuoco".

I vulcani considerati attivi in Italia sono dieci: il Vulcano Laziale, corrispondente all'area dei Colli Albani nel Lazio; il Vesuvio, i Campi Flegrei, Ischia e Procida in Campania; l'Etna, lo Stromboli, Lipari, Vulcano e Pantelleria in Sicilia.[1]

I vulcani esplosivi sono situati in zone orogenetiche, quelli effusivi ai margini di zolle contigue in allontanamento.

Laghi vulcanici[]

I laghi vulcanici si originano quando forme vulcaniche negative come crateri di vulcani sia spenti che quiescenti o caldere generate in vario modo dall'attività vulcanica vengono parzialmente o completamente riempite dalle acque meteoriche o sorgive. Per esempio, il Crater Lake (Oregon) è un lago ospitato in una caldera formatasi quando la cima del Monte Mazama collassò circa 6600 anni fa. Ne troviamo alcuni anche in Italia, soprattutto nel Lazio e Campania (Lago di Bolsena, Lago di Vico, Lago di Bracciano, Lago Albano, Lago di Nemi, Lago d'Averno). La presenza di un lago all'interno del cratere di un vulcano non estinto ne aumenta notevolmente il rischio vulcanico associato, inteso come potenziale distruttivo del vulcano. La ripresa della attività vulcanica può innescare infatti sia colate di fango calde (lahars caldi), che scendono ad alta velocità lungo i fianchi del vulcano con effetti catastrofici, che iniziali fenomenologie esplosive di tipo idromagmatico,anche molto intense, per interazione violenta acqua - magma e conseguente brusca frammentazione del magma anche quando questo è povero di componenti volatili primari.

Studio dei vulcani[]

Stromboli Eruption

Eruzione dello Stromboli (1980)

Per la loro grandiosità di manifestazione, erano oggetto di studio fin dall'antichità. Platone ammetteva l'esistenza di un fiume sotterraneo di fuoco, il Piroflegetonte, che nel vulcano trovava uno sfogo. Seneca indicava quale causa di eruzioni e terremoti, la penetrazione dell'acqua nel sottosuolo, quando l'acqua raggiungeva la materia incandescente, liberava vapore a forte tensione. Nel 79 d.C., Plinio il Giovane descrive l'eruzione del Vesuvio che seppellì Pompei, Ercolano e Stabia in cui perse la vita lo zio Plinio il Vecchio. Ma la vera scienza che studia i vulcani, la vulcanologia, nasce solo nel XVII secolo, quando i naturalisti si interessarono alle eruzioni del Vesuvio (1631) e dell'Etna (1669).

La scienza ottiene progressi decisivi con gli studi di Spallanzani e quindi nel XIX secolo, con l'aiuto della petrografia. L'origine dei vulcani viene spiegata con varie teorie, di cui due importanti e opposte fra loro:

  • la teoria dei crateri di sollevamento di De Buch
  • la teoria dell'accumulazione esterna di Scrope e Spallanzani.

Nella teoria di De Buch, i vulcani sarebbero originati dal magma che solleverebbe gli strati esterni della terra formando dei coni, che poi si romperebbero in alto formando i crateri. Nella seconda teoria, i vulcani sarebbero dovuti ad accumulo di materiale solido emessi o proiettati dal condotto vulcanico.

Il calore che viene prodotto all'interno esercita una pressione uniforme su tutta la crosta, e dove è più sottile cederebbe, facendo fuoriuscire il magma, causando la nascita dei vulcani.

Attività dei vulcani[]

Arenal-Volcano

Vulcano Arenal in Costa Rica (2004)

Il magma risale attraverso il mantello e/o la crosta perché meno denso delle rocce circostanti (risalita per galleggiamento). Durante la risalita, per effetto della diminuzione della pressione, i gas che sono sciolti nel fuso essolvono determinando una ulteriore diminuzione della densità. Nella crosta terrestre il magma può accumularsi, raffreddare e solidificare, oppure risalire fino alla superficie della terra dando luogo ad una eruzione. Le eruzioni possono essere di diverso tipo: possono dar luogo a fenomeni esplosivi, dove ceneri e lapilli vengono proiettati fino a decine di km al di sopra del cratere e si depositano fino a centinaia di chilometri di distanza dal centro eruttivo, o effusivi, se il magma fuoriesce formando una colata lavica che si propaga per distanze minori (decine di metri fino ad alcuni km dal centro eruttivo).

Una delle caratteristiche che influenzano la tipologia di eruzione è la viscosità del magma, che dipende dal contenuto di silicio, che legandosi con l'ossigeno forma molecole che tendono continuamente a legarsi tra loro e a formare catene indistruttibili. Se il magma ha più del 60% di silice [SiO2] è considerato viscoso e darà luogo con maggiore probabilità ad una eruzione esplosiva, se invece il magma ha meno del 50% di silice verrà probabilmente eruttato con dinamica effusiva ed emesso sotto forma di colate laviche.

Il vulcanismo secondario[]

Il vulcanismo secondario rappresenta una serie di fenomeni che sono la manifestazione secondaria dell'attività di un vulcano. Questi fenomeni prendono origine a causa della presenza di magma in prossimità del suolo che, raffreddandosi, determina la liberazione di gas o il riscaldamento delle acque del sottosuolo, con conseguente emissione di gas e vapor d'acqua. Esempi sono le fumarole, i geyser, le sorgenti termali, i soffioni, le mofete, le solfatare, ecc. Un altro fenomeno di vulcanismo secondario è il bradisismo, che consiste nel lentissimo movimento verticale del terreno.

Il magma[]

Il magma è una miscela costituita da roccia fusa, in quantità variabile, ossidi di silicio, alluminio, ferro, calcio, magnesio, potassio, sodio e titanio; minerali, e da gas disciolti, soprattutto acqua, ma anche anidride carbonica, acido fluoridrico, acido cloridrico, idrogeno solforato, che sono molto pericolosi. La sua temperatura è molto elevata, compresa tra i 800 e i 1200 °C. Quando il magma ha perso la maggior parte del suo contenuto originario in gas, non può più eruttare in modo esplosivo, viene detto lava.-

Gli aspetti positivi dei vulcani[]

I vulcani sono stati partecipi di violente eruzioni, che hanno contribuito alla distruzione di numerose civiltà. I vulcani presentano, comunque, un aspetto meno critico; in effetti, sono essenziali nella creazione, in un pianeta, della vita.

Molti scienziati, appunto, tendono ad identificarli come i creatori degli oceani e dell'atmosfera terrestre, tramite l'emissione e successiva condensazione di gas e vapori, emessi nel corso dei millenni. Anche gli strati di cenere che coprono i terreni intorno ai vulcani hanno un'azione benefica. Le particelle che li compongono, frantumandosi, liberano alcuni fertilizzanti, come il potassio o il fosforo, essenziali per l'agricoltura.

Vulcani e Clima[]

MSH80 st helens eruption plume 07-22-80

Eruzione vulcanica

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Eruzione del Pinatubo nel 1991

I vulcani hanno creato l'atmosfera terrestre, senza di essi non esisterebbe ne l'atmosfera ne gli oceani ne la vita sulla Terra [2].

Con l'attività dei primi vulcani sono fuoriuscite grandi quantità di lava, gas e vapori che hanno formato l'atmosfera primitiva della Terra. In seguito, quando la temperatura della Terra è diminuita, il vapore acqueo è condensato e attraverso la pioggia ha formato l'intera idrosfera terrestre: si gettarono così le basi per la nascita della vita sulla Terra. Grazie poi all'azione dei vari organismi viventi (batteri, piante e animali) l'atmosfera si è arricchita di vari gas fino ad arrivare a come la troviamo oggi.

Ancora oggi, durante un'eruzione vulcanica, vengono immesse in atmosfera enormi quantità di materiali. La nube vulcanica, oltre che polveri e ceneri, contiene anche vapore acqueo (60% circa) e altri gas come anidride carbonica (10-30% circa) o anidride solforosa che è senz’altro uno dei più importanti. Polveri e gas vengono iniettate nell'aria e ci rimarranno per un lungo periodo data la loro volatilità e leggerezza viaggiando secondo i sistemi di circolazione principali e finendo alla fine per interessare l'intero pianeta. Gli scienziati riconoscono una stretta correlazione tra grandi eventi eruttivi e variazioni climatiche. Le grandi eruzioni vulcaniche, immettendo ingenti quantità di aerosol nella stratosfera, producono una diminuzione della temperatura media sulla superficie terrestre, con effetti sensibili sul clima globale.

Le ingenti quantità di polveri e gas riflettono una buona fetta delle radiazioni solari in arrivo causando un abbassamento della temperatura media su vaste regioni. L'eruzione del vulcano Tambora in Indonesia, avvenuta nel 1815, immise nell'atmosfera una quantità di ceneri tale da causare la completa oscurità per tre giorni per un raggio di 500 km intorno al vulcano. La permanenza delle particelle di cenere e gas in sospensione causò l'abbassamento della temperatura media mondiale di più di un grado con forti danni per l'agricoltura, tanto che il 1816 fu conosciuto come l'anno senza estate e come l'anno della grande carestia. Il meccanismo fondamentale messo in atto in seguito ad una eruzione vulcanica consiste nella formazione in stratosfera di acido solforico dai gas emessi dal vulcano. L’acido solforico viene a trovarsi in soluzione acquosa sotto forma di minuscole gocce. L’effetto predominante di questa nube è quello di riflettere la radiazione solare il che, in assenza di altri meccanismi, provocherebbe un raffreddamento della parte bassa dell’atmosfera e quindi della superficie. Un'altra grande eruzione fu quella del Pinatubo verificatasi il 15 giugno 1991 nelle Filippine. L'attività eruttiva è durata circa 9 ore ed ha eiettato in atmosfera circa 7 chilometri cubi di materiale. Si ritiene che quella del Pinatubo sia per importanza seconda solo all'eruzione del 1883 del Krakatoa. La ridotta radiazione solare alla superficie terrestre, a causa degli aerosol prodotti, provocò una diminuzione della temperatura di circa 0.4 °C su gran parte della Terra per gli anni 1992-1993. Questo effetto ha superato di gran lunga il previsto effetto serra di origine antropica. Negli stessi anni si è anche assistito al più basso livello di ozono mai registrato. Vi sono quindi due effetti da considerare e cioè l’emissione di gas serra come la CO2 da un lato e l’emissione di SO2 dall'altro che combinandosi con l’acqua tende a formare acido solforico e quindi a diffondere la radiazione incidente.

Altri sforzi vengono fatti per capire quale siano le emissioni diffuse dei vulcani: un vulcano emette gas (soprattutto vapore acqueo e CO2) non solo quando erutta dai crateri ma direttamente dai fianchi dell'edificio vulcanico. Tali emissioni avvengono continuamente giorno dopo giorno e in maniera diversa a seconda dell'attività che attraversa un vulcano e per questo sono difficili da misurare[3] [4].

Altre importanti relazioni sono state trovate tra eruzioni vulcaniche ed il fenomeno noto come buco dell'ozono: le eruzioni vulcaniche emettono, tra le altre cose, diverse particelle che possono interagire con l’ozono, tra cui acido cloridico, aerosol e cloro. Queste sono in grado, quando raggiungono lo strato di ozono, di ridurlo in maniera significativa. Tale correlazione tra vulcani e ozono è stata osservata e misurata dopo alcune grandi eruzioni vulcaniche [5].

Studi condotti nel 2010 dalla Woods Hole Oceanographic Institution in cooperazione con la NASA hanno evidenziato per la prima volta sotto i ghiacci eterni dell’Artico (grazie all'uso di telecamere robot sottomarine), una enorme attività vulcanica che ha sorpreso i ricercatori. I risultati, riportati sulla rivista "Nature", hanno evidenziato la presenza di decine di vulcani che, a quattromila metri di profondità, emettono magma e nubi ardenti alla velocità di 500m/s che si mescolano con l’acqua gelida e formano grandi nuvole sottomarine di particolato vulcanico che poi si depositano in uno spesso tappeto esteso per chilometri.

La colossale attività geotermica si accende e si spegne sotto i ghiacciai dell’Artico in maniera del tutto naturale e questo sembra essere in forte correlazione con la variabilità areale dei ghiacciai artici spesso messe in relazione solo con la variazione dei gas serra.

Nonostante gli sforzi che si fanno per capire in quale direzione stia andando il nostro clima, le risposte sono ancora molto incerte. L'unica certezza è che la natura tende sempre ad autoregolarsi ed i meccanismi con cui effettua questa operazione sono talmente complessi da sfuggire ad una completa e verosimile comprensione anche da parte dei più illustri scienziati[6].

Note[]

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Collegamenti esterni[]

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