Planck constraints on cosmic birefringence and its cross-correlation with the CMB

被引：11

作者：

Zagatti, G. ^{[1
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]}

Bortolami, M. ^{[1
,2
]}

Gruppuso, A. ^{[1
,3
,4
]}

Natoli, P. ^{[1
,2
]}

Pagano, L. ^{[1
,2
,5
]}

Fabbian, G. ^{[6
,7
]}

机构：

[1] Univ Ferrara, Dipartimento Fis & Sci Terra, Via Saragat 1, I-44122 Ferrara, Italy

[2] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Ferrara, Via Saragat 1, I-44122 Ferrara, Italy

[3] Osservatorio Astrofis & Sci Spazio Bologna, via Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy

[4] Ist Nazl Fis Nucl INFN, Sez Bologna, Viale Berti Pichat 6-2, I-40127 Bologna, Italy

[5] Univ Paris Saclay, Univ Paris Sud, Inst Astrophys Spatiale, CNRS, Bat 121, F-91405 Orsay, France

[6] Cardiff Univ, Sch Phys & Astron, Cardiff CF24 3AA, Wales

[7] Flatiron Inst, Ctr Computat Astrophys, 162 Fifth Ave, New York, NY 10010 USA

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2024年 / 05期

基金：

欧洲研究理事会;

关键词：

CMBR polarisation; CMBR theory; ANISOTROPY; SPECTRUM;

D O I：

10.1088/1475-7516/2024/05/034

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Cosmic birefringence is the in-vacuo, frequency independent rotation of the polarization plane of linearly polarized radiation, induced by a parity -violating term in the electromagnetic Lagrangian. We implement a harmonic estimator for the birefringence field that only relies on the CMB E to B mode cross -correlation, thus suppressing the effect of cosmic variance from the temperature field. We derive constraints from Planck public releases 3 and 4, revealing a cosmic birefringence power spectrum consistent with zero at about 2 sigma up to multipole L = 1500. Moreover, we find that the cross -correlations of cosmic birefringence with the CMB T-, E- and B -fields are also well compatible with null. The latter two cross -correlations are provided here for the first time up to L = 1500.

引用

页数：34

共 66 条

[1]

Abazajian K, 2019, Arxiv, DOI [arXiv:1907.04473, 10.1007/JHEP03(2019)071, DOI 10.1007/JHEP03(2019)071]

[2] Improved Constraints on Primordial Gravitational Waves using Planck, WMAP, and BICEP/Keck Observations through the 2018 Observing Season [J].

Ade, P. A. R. ;

Ahmed, Z. ;

Amiri, M. ;

Barkats, D. ;

Thakur, R. Basu ;

Bischoff, C. A. ;

Beck, D. ;

Bock, J. J. ;

Boenish, H. ;

Bullock, E. ;

Buza, V ;

Cheshire, J. R. ;

Connors, J. ;

Cornelison, J. ;

Crumrine, M. ;

Cukierman, A. ;

Denison, E., V ;

Dierickx, M. ;

Duband, L. ;

Eiben, M. ;

Fatigoni, S. ;

Filippini, J. P. ;

Fliescher, S. ;

Goeckner-Wald, N. ;

Goldfinger, D. C. ;

Grayson, J. ;

Grimes, P. ;

Hall, G. ;

Halal, G. ;

Halpern, M. ;

Hand, E. ;

Harrison, S. ;

Henderson, S. ;

Hildebrandt, S. R. ;

Hilton, G. C. ;

Hubmayr, J. ;

Hui, H. ;

Irwin, K. D. ;

Kang, J. ;

Karkare, K. S. ;

Karpel, E. ;

Kefeli, S. ;

Kernasovskiy, S. A. ;

Kovac, J. M. ;

Kuo, C. L. ;

Lau, K. ;

Leitch, E. M. ;

Lennox, A. ;

Megerian, K. G. ;

Minutolo, L. .

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[3] Planck 2013 results. VIII. HFI photometric calibration and mapmaking [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Armitage-Caplan, C. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Atrio-Barandela, F. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Battaner, E. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bertincourt, B. ;

Bielewicz, P. ;

Bobin, J. ;

Bock, J. J. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bridges, M. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chen, X. ;

Chiang, H. C. ;

Chiang, L. -Y ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. ;

de Bernardis, P. ;

de Rosa, A. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 571

[4] The Simons Observatory: science goals and forecasts [J].

Ade, Peter ;

Aguirre, James ;

Ahmed, Zeeshan ;

Aiola, Simone ;

Ali, Aamir ;

Alonso, David ;

Alvarez, Marcelo A. ;

Arnold, Kam ;

Ashton, Peter ;

Austermann, Jason ;

Awan, Humna ;

Baccigalupi, Carlo ;

Baildon, Taylor ;

Barron, Darcy ;

Battaglia, Nick ;

Battye, Richard ;

Baxter, Eric ;

Bazarko, Andrew ;

Beall, James A. ;

Bean, Rachel ;

Beck, Dominic ;

Beckman, Shawn ;

Beringue, Benjamin ;

Bianchini, Federico ;

Boada, Steven ;

Boettger, David ;

Bond, J. Richard ;

Borrill, Julian ;

Brown, Michael L. ;

Bruno, Sarah Marie ;

Bryan, Sean ;

Calabrese, Erminia ;

Calafut, Victoria ;

Calisse, Paolo ;

Carron, Julien ;

Challinor, Anthony ;

Chesmore, Grace ;

Chinone, Yuji ;

Chluba, Jens ;

Cho, Hsiao-Mei Sherry ;

Choi, Steve ;

Coppi, Gabriele ;

Cothard, Nicholas F. ;

Coughlin, Kevin ;

Crichton, Devin ;

Crowley, Kevin D. ;

Crowley, Kevin T. ;

Cukierman, Ari ;

D'Ewart, John M. ;

Dunner, Rolando .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2019, (02)

[5]

Ade PAR, 2015, PHYS REV D, V92, DOI [10.1103/PhysRevD.92.123509, 10.1103/PhysRevC.92.044915]

[6] Planck 2018 results: I. Overview and the cosmological legacy of Planck [J].

Aghanim, N. ;

Akrami, Y. ;

Arroja, F. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

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Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Casaponsa, B. ;

Challinor, A. ;

Chiang, H. C. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Contreras, D. ;

Crill, B. P. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Desert, F. -X. ;

Di Valentino, E. ;

Dickinson, C. ;

Diego, J. M. ;

Donzelli, S. ;

Dore, O. ;

Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Efstathiou, G. ;

Elsner, F. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

[7] Planck intermediate results XLIX. Parity-violation constraints from polarization data [J].

Aghanim, N. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bonavera, L. ;

Bond, J. R. ;

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Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Chiang, H. C. ;

Colombo, L. P. L. ;

Comis, B. ;

Contreras, D. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Rosa, A. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Desert, F. -X. ;

Di Valentino, E. ;

Dickinson, C. ;

Diego, J. M. ;

Dore, O. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Dusini, S. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Fantaye, Y. ;

Finelli, F. ;

Forastieri, F. ;

Frailis, M. ;

Franceschi, E. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 596

[8] The Atacama Cosmology Telescope: DR4 maps and cosmological parameters [J].

Aiola, Simone ;

Calabrese, Erminia ;

Maurin, Loic ;

Naess, Sigurd ;

Schmitt, Benjamin L. ;

Abitbol, Maximilian H. ;

Addison, Graeme E. ;

Ade, Peter A. R. ;

Alonso, David ;

Amiri, Mandana ;

Amodeo, Stefania ;

Angile, Elio ;

Austermann, Jason E. ;

Baildon, Taylor ;

Battaglia, Nick ;

Beall, James A. ;

Bean, Rachel ;

Becker, Daniel T. ;

Bond, J. Richard ;

Bruno, Sarah Marie ;

Calafut, Victoria ;

Campusano, Luis E. ;

Carrero, Felipe ;

Chesmore, Grace E. ;

Cho, Hsiao-mei ;

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Clark, Susan E. ;

Cothard, Nicholas F. ;

Crichton, Devin ;

Crowley, Kevin T. ;

Darwish, Omar ;

Datta, Rahul ;

Denison, Edward, V ;

Devlin, Mark J. ;

Duell, Cody J. ;

Duff, Shannon M. ;

Duivenvoorden, Adriaan J. ;

Dunkley, Jo ;

Dunner, Rolando ;

Essinger-Hileman, Thomas ;

Fankhanel, Max ;

Ferraro, Simone ;

Fox, Anna E. ;

Fuzia, Brittany ;

Gallardo, Patricio A. ;

Gluscevic, Vera ;

Golec, Joseph E. ;

Grace, Emily ;

Gralla, Megan ;

Guan, Yilun .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2020, (12)

[9] Planck intermediate results: LVII. Joint Planck LFI and HFI data processing [J].

Akrami, Y. ;

Andersen, K. J. ;

Ashdown, M. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Benabed, K. ;

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Frolov, A. ;

Galeotta, S. ;

Galli, S. ;

Ganga, K. ;

Gerbino, M. ;

Ghosh, T. ;

Gonzalez-Nuevo, J. ;

Gorski, K. M. ;

Gruppuso, A. ;

Gudmundsson, J. E. ;

Handley, W. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 643

[10] Planck 2018 results: IV. Diffuse component separation [J].

Akrami, Y. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

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de Rosa, A. ;

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Delouis, J. -M. ;

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Diego, J. M. ;

Donzelli, S. ;

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Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Efstathiou, G. ;

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Ensslin, T. A. ;

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[1]

Abazajian K, 2019, Arxiv, DOI [arXiv:1907.04473, 10.1007/JHEP03(2019)071, DOI 10.1007/JHEP03(2019)071]

[2] Improved Constraints on Primordial Gravitational Waves using Planck, WMAP, and BICEP/Keck Observations through the 2018 Observing Season [J].

Ade, P. A. R. ;

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Bullock, E. ;

Buza, V ;

Cheshire, J. R. ;

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Dierickx, M. ;

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Goldfinger, D. C. ;

Grayson, J. ;

Grimes, P. ;

Hall, G. ;

Halal, G. ;

Halpern, M. ;

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Harrison, S. ;

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Hildebrandt, S. R. ;

Hilton, G. C. ;

Hubmayr, J. ;

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Irwin, K. D. ;

Kang, J. ;

Karkare, K. S. ;

Karpel, E. ;

Kefeli, S. ;

Kernasovskiy, S. A. ;

Kovac, J. M. ;

Kuo, C. L. ;

Lau, K. ;

Leitch, E. M. ;

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Minutolo, L. .

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[3] Planck 2013 results. VIII. HFI photometric calibration and mapmaking [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Armitage-Caplan, C. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Atrio-Barandela, F. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Battaner, E. ;

Benabed, K. ;

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Benoit-Levy, A. ;

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Bersanelli, M. ;

Bertincourt, B. ;

Bielewicz, P. ;

Bobin, J. ;

Bock, J. J. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bridges, M. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

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Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chen, X. ;

Chiang, H. C. ;

Chiang, L. -Y ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. ;

de Bernardis, P. ;

de Rosa, A. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 571

[4] The Simons Observatory: science goals and forecasts [J].

Ade, Peter ;

Aguirre, James ;

Ahmed, Zeeshan ;

Aiola, Simone ;

Ali, Aamir ;

Alonso, David ;

Alvarez, Marcelo A. ;

Arnold, Kam ;

Ashton, Peter ;

Austermann, Jason ;

Awan, Humna ;

Baccigalupi, Carlo ;

Baildon, Taylor ;

Barron, Darcy ;

Battaglia, Nick ;

Battye, Richard ;

Baxter, Eric ;

Bazarko, Andrew ;

Beall, James A. ;

Bean, Rachel ;

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Beckman, Shawn ;

Beringue, Benjamin ;

Bianchini, Federico ;

Boada, Steven ;

Boettger, David ;

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Borrill, Julian ;

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Bruno, Sarah Marie ;

Bryan, Sean ;

Calabrese, Erminia ;

Calafut, Victoria ;

Calisse, Paolo ;

Carron, Julien ;

Challinor, Anthony ;

Chesmore, Grace ;

Chinone, Yuji ;

Chluba, Jens ;

Cho, Hsiao-Mei Sherry ;

Choi, Steve ;

Coppi, Gabriele ;

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Coughlin, Kevin ;

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D'Ewart, John M. ;

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de Bernardis, P. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Desert, F. -X. ;

Di Valentino, E. ;

Dickinson, C. ;

Diego, J. M. ;

Donzelli, S. ;

Dore, O. ;

Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Efstathiou, G. ;

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[7] Planck intermediate results XLIX. Parity-violation constraints from polarization data [J].

Aghanim, N. ;

Ashdown, M. ;

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Bersanelli, M. ;

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Bonavera, L. ;

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Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Burigana, C. ;

Calabrese, E. ;

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Carron, J. ;

Chiang, H. C. ;

Colombo, L. P. L. ;

Comis, B. ;

Contreras, D. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

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Delabrouille, J. ;

Desert, F. -X. ;

Di Valentino, E. ;

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Diego, J. M. ;

Dore, O. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Dusini, S. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Fantaye, Y. ;

Finelli, F. ;

Forastieri, F. ;

Frailis, M. ;

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ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 596

[8] The Atacama Cosmology Telescope: DR4 maps and cosmological parameters [J].

Aiola, Simone ;

Calabrese, Erminia ;

Maurin, Loic ;

Naess, Sigurd ;

Schmitt, Benjamin L. ;

Abitbol, Maximilian H. ;

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Ade, Peter A. R. ;

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Amiri, Mandana ;

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Guan, Yilun .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2020, (12)

[9] Planck intermediate results: LVII. Joint Planck LFI and HFI data processing [J].

Akrami, Y. ;

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Bersanelli, M. ;

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Di Valentino, E. ;

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Dore, O. ;

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Dupac, X. ;

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Finelli, F. ;

Frailis, M. ;

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Franceschi, E. ;

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Ganga, K. ;

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Ghosh, T. ;

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[10] Planck 2018 results: IV. Diffuse component separation [J].

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Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Casaponsa, B. ;

Challinor, A. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Crill, B. P. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Rosa, A. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Di Valentino, E. ;

Dickinson, C. ;

Diego, J. M. ;

Donzelli, S. ;

Dore, O. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Efstathiou, G. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Falgarone, E. ;

Fernandez-Cobos, R. ;

Finelli, F. ;

Forastieri, F. ;

Frailis, M. ;

Fraisse, A. A. ;

Franceschi, E. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

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