Evolution de l'homme, raison et émotions, nuit sombre et film sur la physique quantique

L'évolution de l'homme évolue ... Une formation avec LA spécialiste à Genève pour se mettre au courant !

Diversité africaine et histoire du peuplement humain FC PO19-1

Mercredi 18 septembre 2019   de 13h30 à 17h00

 La formation est volontairement placée très tôt dans l'année de façon à permettre aux enseignants qui le souhaitent d'organiser ensuite une visite de l'exposition avec leur classe.

 De ce fait, le délai d'inscription est très court. 

Objectifs

Permettre aux participants de mettre à jour leurs connaissances dans le domaine de l'origine, de l'évolution et de la diversité biologique et culturelle de l'espèce humaine Homo sapiens à la lumière des récentes découvertes.

Préparer la visite de l'exposition « Afrique : 300'000 ans de diversité humaine » avec des élèves.

Contenu

Exposé présentant les dernières avancées de la recherche sur l'histoire du peuplement humain.
Visite virtuelle commentée par les concepteurs de l'exposition qui se tiendra au Muséum de septembre 2019 à janvier 2020.
Echanges et discussions sur la transposition à la classe et l'intégration dans le cursus des élèves.

Intervenant(e)(s)
 Mme Alicia Sanchez-Mazas, Professeure, Unité d'anthropologie, Université de Genève
 M. Eric Huysecom, Professeur, Unité d'anthropologie, Université de Genève
 M. Rémy Kopp, Chargé d'enseignement IUFE et enseignant de biologie ES I

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Neurosciences, empathie, émotions : quelles implications dans nos cours et débats ?

Des résultats récents en neurosciences apportent de nouvelles réponses - parfois troublantes - à des questions anciennes.  Par exemple la construction des opinions, la perception d'autrui et l'influence de l'émotion dans les débats que nous gérons parfois en classe.

Parmi d'innombrables recherches, nous avons sélectionné avec Dr Emilie Qiao-Tasserit, chercheure en neurosciences dans l'équipe de Patrik Vuilleumier à l'UniGE quelques résultats qui ont une pertinence particulière pour les pratiques de classe.

Les méthodes de neuroimagerie (IRM, IRMf, ,…(cf. ici ) apportent des résultats nouveaux sur la perception de sa propre douleur et celle d'autrui (Singer, T., & Klimecki, O. M., 2014), l’influence des émotions négatives sur l’empathie pour la douleur  (Qiao-Tasserit, E.,  et al., 2018), ou encore  la réaction à l'injustice (Klimecki, O. M., Sander, D., & Vuilleumier, P., 2018).

Pourtant des voix s'élèvent contre une surinterprétation des images de cerveau avec des zones activées… (Check, E. (2005).

La recherche d'une analyse raisonnée des nouvelles scientifiques et des fake news, ainsi que le développement de l'esprit critique se heurtent souvent à des difficulté… qu'on peut en partie expliquer et peut-être dépasser.  Nous explorerons les implications didactiques, notamment pour les débats en classe et le développement de l'esprit critique, le jugement moral ainsi que l'influence des émotions et de la raison dans les décisions.

Une formation continue vous permettra de faire le point, de distinguer ce qui est sensationnalisme et ce qui peut changer nos pratiques - nous réfléchirons notamment à comment améliorer les débats sur les grands enjeux que soulèvent les sciences, et comment mieux comprendre la diversité des réactions émotionnelles des élèves.

Objectifs

Connaitre les possibilités et limites des principales méthodes de neuro-imagerie.
Connaitre plusieurs expériences montrant les interactions entre émotions, douleur, mécanismes cérébraux et formes d'empathie, perception des autres, impulsivité, vengeance.
Se faire une opinion si et où inclure ces savoirs dans ses enseignements en fonction du public et des programmes. Se faire une opinion sur les implications dans la manière de gérer les débats, de mettre en lumière les risques de manipulation involontaire ou volontaires.

Contenu

Visite d'un appareil IRM. Les principales méthodes de neuro-imagerie IRM, IRMf, Rt FMRI.
Les émotions et la perception d'autrui.
Les réseaux cérébraux de l'empathie, et leur lien avec la douleur et la perception d'autrui.
Les zones cérébrales impliquées et les interactions entre émotion, impulsivité, vengeance.
Insertions possibles dans les programmes.
Implications dans les débats, les risques de manipulation involontaire des opinions des élèves.

Intervenant(e)(s)
 Dr. Emilie Qiao-Tasserit, chercheure en neurosciences, équipe du Pr. Vuilleumier
 M. François Lombard, chargé d'enseignement IUFE, enseignant de biologie ES II

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« La nuit est belle ! », première extinction transfrontalière de l'éclairage public, le 26 septembre prochain.

Eteindre le temps d'une nuit tout l'éclairage public à l'échelle du Grand Genève, c'est le dé  que le Museum d'histoire naturelle de Genève, la Société d'Astronomie de Genève, la Maison du Salève et le Grand Genève ont lancé aux 209 communes de l'agglomération transfrontalière, pour sensibiliser aux méfaits de la pollution lumineuse et permettre au million d'habitants de revoir planètes, étoiles et voie lactée. Baptisée « La nuit est belle ! », cette initiative inédite regroupe à ce jour déjà 109 communes.
En modifiant le cycle jour/nuit, la pollution lumineuse impacte les rythmes biologiques de la faune et de la  faune et de la flore, dégrade les habitats naturels, provoque des risques pour la santé humaine et génère des consommations d'énergie superflues. Causée en grande partie par l'éclairage arti ciel excessif, il convient de sensibiliser à ce phénomène pour faire changer les habitudes.
Face à ces problématiques, l'intégralité des communes du canton de Genève, la très grande majorité des communes françaises et une dizaine de communes vaudoises, soit plus de 109 communes de part et d'autre de la frontière, adhèrent à ce jour au projet « La nuit est belle » (d'autres certainement à venir) et n'allumeront pas leur éclairage public le soir du 26 septembre. Une première dans le cadre d'un territoire transfrontalier de plus d'un million d'habitants !
La nuit du 26 septembre offre des conditions astronomiques idéales pour les participants : nouvelle lune, voie lactée visible dès le coucher de soleil, observation de Saturne et Jupiter.
La soirée sera également ponctuée d'animations locales, l'occasion de profiter de la nuit autrement, près de chez soi : observation du ciel avec les clubs d'astronomie du territoire, repas à la bougie, balades nocturnes, etc.
Suivez l'événement http://www.lanuitestbelle.org et  en direct sur les réseaux sociaux avec #lanuitestbelle.

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Un film qui met en scène les particules et la physique quantique

Par Blaise Harrison

Présenté à la Quinzaine des réalisateurs du Festival de Cannes, « Les particules » a été produit par Lionel Baier pour Bande à Part Films, en coproduction avec Estelle Fialon pour Les Films du Poisson.

En quelques mots, le film raconte l'histoire de Pierre-André, dit P.A. voisin de l'accélérateur du CERN. Sa bande de copains et lui vivent leur adolescence avec toutes les interrogations et sentiments liés. Tandis que l'hiver s'installe et que P.A. voit le monde changer autour de lui, il commence à observer des phénomènes étranges, des modifications dans l'environnement, de façon imperceptible d'abord, puis c'est tout son monde qui semble basculer…

Dans ce film le fantastique et la physique quantique se confondent.

Le réalisateur franco-suisse Blaise Harrison signe une premier long métrage plein de promesses, au plus près d'une jeunesse écorchée et pure, où la métamorphose et l'inquiétant prennent tout leur sens, bien au-delà de cette parenthèse juvénile. C'est le monde dans son entier et notre rapport aux frontières qui se retrouvent questionnés à travers une mise en scène originale et poétique.

"Les Particules" sortira dans les salles de Romandie dès le 4 septembre prochain. Le film a été présenté à la Quinzaine des réalisateurs au dernier festival de Cannes, où il déjà reçu un très beau succès de la part de la critique et du public. C'est une co-production Suisse, produit par Estelle Fialon et Lionel Baier pour Bande à Part Films.
Avant-Premières en présence du réalisateur et membres de l'équipe du film sont prévues. Le 29.08.19 à Genève au Cinélux à 20h30

Prix Sélection Quinzaine des réalisateurs Cannes 2019
Compétition internationale Neuchâtel International Fantastic Film Festival NIFF 2019

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Références:

• Campus : un dossier sur l'imagerie IRMf: La machine qui lit les pensées"
• Check, E. (2005, mai 18). Ethicists urge caution over emotive power of brain scans [News]. https://doi.org/10.1038/435254a | Intranet 
• Merat, M.-C. (2009) la science sait lire dans les pensées Science et Vie mars 09 page 53
• Haidt the new synthesis in moral psychology
• Klimecki, O. M., Sander, D., & Vuilleumier, P. (2018). Distinct Brain Areas involved in Anger versus Punishment during Social Interactions. Scientific Reports, 8(1), 10556. https://doi.org/10.1038/s41598-018-28863-3
• L'empathie : Science et vie N° spécial 2004 Intranet intranet .pdf)
• L'altruisme humain décrypté au fond du cerveau (Le Figaro) intranet.pdf
• L'article de Science où les résultats originaux sont publiés Singer, Tania(2004).Empathy for Pain Involves the Affective but not Sensory Components of Pain (intranet.pdf)
• Singer, T., & Klimecki, O. M. (2014). Empathy and compassion. Current Biology, 24(18), R875‑R878. https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.06.054
• Shamay-Tsoory, S. G., Aharon-Peretz, J., & Perry, D. (2009). Two systems for empathy : A double dissociation between emotional and cognitive empathy in inferior frontal gyrus versus ventromedial prefrontal lesions. Brain: A Journal of Neurology, 132(Pt 3), 617‑627. https://doi.org/10.1093/brain/awn279

Comment les moustiques nous détectent, les répulsifs efficaces et l'"utilité" des moustiques …

L'efficacité et les mécanismes d'action des "répulsifs" à moustiques.

Les moustiques nous détectent par une succession de stimuli : le  CO₂  pulsé et la chaleur puis des odeurs émises par la peau, pas encore toutes identifiées mais comprenant l'acide l-lactique. Le DEET (N,N-dimethyl-m-toluamide) est le composant actif (entre 1% et 98%) de la plupart des "répulsifs". Il agirait doublement en rendant les récepteurs olfactifs des antennes insensibles (une sorte de brouillage) et - du moins chez la drosophile- en activant des neurones du dégoût (Ditzen, et al., 2008, Lee, et al., 2010).
Des tests sur l'efficacité de nombreux produits avec DEET et alternatifs par Rodriguez, S. D.,et al. (2017) concluent que le DEET est le plus efficace de loin. Malgré son odeur désagréable et son effet sur les plastiques, les millions d'utilisateurs - qu'il a protégé de maladies graves depuis des décennies (Swale, D. R., & Bloomquist, J. R. 2019) n'ont pas mis en évidence de problèmes sérieux.
Les dispositifs à ultrasons testés n'ont pas d'effet. Les bougies à la citronnelle et les mélanges d'essences de plantes testés sont d'une odeur bien plus agréables, mais... ne déplaisent guère aux moustiques ! Seul le PMD, extrait d'huile d'Eucalyptus citronné semble avoir une certaine efficacité (Rodriguez, S. D.,et al., 2017).
L'apparition de d'insensibilité génétiquement transmise au DEET (Warren, 2010) ne surprendra pas eux qui savent utiliser les modèles de l'évolution. Cela fournit un bon exercice pour les élèves : expliquer comment les mutations et  la sélection naturelle permettaient de prédire cette résistance.
Un débat sur l'utilité des moustiques (Fang, J., 2010) ici - et l'implicite créationniste de la question posée en ces termes - termine cette publication Jump-To-Science. Cette approche tremplin vers les science qui se construit vous encourage à savourer le plaisir d'aller lire les articles d'origine. Comment  Obtenir un article mentionné

Les moustiques nous détectent à l'odeur, à la chaleur, et au CO₂

Il nous détectent par le CO₂ Pulsé ( cf. Bio-Tremplins  La malaria, la piste du CO2 pulsé)  Turner, S. L. et al. (2011)


Fig 1 :  Les neurones cpA sont surtout sensibles aux variations du CO₂. [img]Source : Stopfer, M. (2011).
Ils sont attirés par le CO₂, la chaleur aussi (on les voit parfois tourner autour d'une théière, d'une casserole etc), puis des odeurs émises par la transpiration.

Attirés vers la tête du dormeur …

Les moustiques s'approchent plutôt de la tête, comme le montre une belle vidéo de  (Angarita-Jaimes N. C.,et al. 2016) qui ont  monitoré par vidéo très finement le déplacement individuel de moustiques.

Fig 2 : Déplacement des moustiques (Culex quinquefasciatus) autour d'un dormeur dans une moustiquaire [img]Source :  J. R. Soc. Interface/CC by 4.0

Quelles molécules de la peau attirent les moustiques ?

La liste est peut-être longue et ne semble pas encore clairement établie, d'autant plus qu'elle pourrait dépendre des espèces de moustiques mais Dogan, et al., 1999 mentionnent l'acide l‐lactique comme principal. Cependant une étude (Syed, Z., & Leal, W. S., 2009) qui a récolté les odorants de la peau (cf. fig. 3) de diverses populations pour en tester l'effet sur les antennes de moustiques montre que le nonanal produit une réponse particulièrement forte. Les auteurs notent que ce nonanal est aussi produit par les oiseaux ce qui expliquerait le passage du  West Nile Virus d'oiseaux à l'humain via ce moustique.
Ils notent aussi la synergie entre le Nonanal et le CO₂  :

Nonanal is detected by a large array of sensilla and is by far the most potent stimulus; thus, supporting the assumption that Culex quinquefasciatus can smell humans and birds. Nonanal and CO₂ synergize, thus, leading to significantly higher catches of Culex mosquitoes in traps baited with binary than in those with individual lures

Fig 3 :Capture des odeurs émises par la peau [img]Source : Syed Z and W. S. Leal, PNAS Early Edition (2009); (mosquito inset) USGS

Pas vraiment répulsif, mais masquant olfactif, le DEET ?

cf. Bio-Tremplins  (ici)  Une recherche (Ditzen, et al., 2008). rapportée par Petherick, A. (2008). (ici) avait révélé que le plus classique des "répulsifs" le DEET (N,N-dimethyl-m-toluamide) ne fait pas fuir, mais agit plutôt comme inhibiteur de l'attraction (il agit en désactivant la détection des odorants humains que le moustique utilise - en bloquant le récepteur du gène Or83b

En somme, le DEET brouillerait la détection des molécules émises par la peau humain, notamment  le 1-octen-3-ol utilisé dans cette étude. 

"DEET interferes with a molecular complex in mosquitoes that normally responds to 1-octen-3-ol, a chemical that people sweat and exhale. This interference means that a mosquito encountering DEET loses interest in a juicy human target."Petherick, A. (2008)

En allant un peu plus loin, mais chez la drosophile,  Lee, et al (2010)  montrent que le DEET agit doublement : en réduisant l'appétit en activant les mêmes neurones (GRN) que les substances "dégoutantes"  ("DEET was potent in suppressing feeding as <0.1% DEET elicited aversive behavior") en plus de son effet sur les récepteurs olfactifs.  

Inoffensif ?

L'efficacité du DEET a son revers : c'est un solvant qui attaque de nombreux plastiques, il a une odeur désagréable et s'évapore assez vite par temps chaud :

"DEET is a very effective mosquito repellent and, despite its material-destroying capabilities, is safe for use on skin. But it can be an irritant and is a strong solvent, so it should not be used near a tent, synthetic clothes or near an open wound. This makes it less convenient than more-natural but less-effective repellents, such as citronella." Petherick, A. (2008) 

Il semble être essentiellement inoffensif, malgré tout :

"The compound is used hundreds of millions of times worldwide each year, with only about 50 known reports of severe dermatitis or seizures since it came into use—problems usually attributed to gross overuse, if they can be clearly connected to the product at all."  Krajick, K. (2006). 

Cette absence d'effets nocifs est confirmé par un article récent ici (Swale, D. R., & Bloomquist, J. R. 2019) qui souligne les risques de transmissions de maladies que le DEET a permis d'éviter.

Si la plupart des gens finissent par se résoudre à utiliser le DEET là ou les moustiques sont un problème sérieux, certains se tournent vers des produits perçus comme plus anodins. Quelle est alors l'efficacité des produits dits "naturels" dont la citronnelle ?

Comparaison de l'efficacité des répulsifs présumés

Ce qui est efficace pour éviter ces moustiques a été étudié par Rodriguez, S. D.,et al. (2017) avec une sorte de tunnel (cf. fig. 4) où un humain à été placé dans un courant d'air dirigé ensuite vers des moustiques.


Fig 4 :une soufflerie (wind tunnel) produisant un léger courant d'air( ~7 km/h)  depuis le volontaire vers une cage (taxi-cage) ou sont disposés des moustiques permet de mesurer s'îls s'éloignent ou se rapprochent du volontaire [img]Source : Rodriguez, S. D.,et al. (2017)
Ils ont testé 12 produits ou appareils. La plupart n'ont pas tenu les promesses de leurs étiquettes. À une distance d'un mètre, seuls les spray au DEET et l'huile d'Eucalyptus citronné Corymbia citriodora (substance active : p-menthane-3,8-diol [PMD])  réduisaient d'au moins 60% l'attractivité pour les moustiques Aedes egypti Cf. tableau 1. Le seul appareil portable qui a fonctionné était  OFF! un ventilateur à clip diffusant  l'insecticide métofluthrine. Les chercheurs ont rapporté dans le Journal of Insect Science que le reste des produits avait un faible effet répulsif ou ne valait pas mieux que pas de protection du tout. 
Les auteurs de cette étude sont particulièrement critiques de deux dispositifs: des bracelets contenant des extraits d'herbes et des appareils produisant un son haute fréquence éloignant prétendûment les moustiques. La bougie à la citronnelle a même augmenté un peu l'attractivité de l'humain. Cf notamment le tableau 2 Rodriguez, S. D.,et al. (2017)

Treatments (N = 4)	Taux d'attraction (±SE) plus la  valeur est faible plus le produit est répulsif
Positive control (humain sans protection)	91.25% (±1.24%)
Negative control (pas d'humain)	13.18% (±2.97%)***
OFF! Clip-on  (ventilateur et p-menthane-3,8-diol)	46.89% (±2.99%)***
Cutter Lemon Eucalyptus (Huile d'eucalyptus citroné)	51.64% (±4.70%)***
Ben's Tick & Insect Repellent (98% DEET)	23.46% (±4.42%)***
Kids Herbal Armor (mélange de plantes)	73.31% (±0.71%)***

Tableau 1. Attraction moyenne pour le moustique Ae. aegypti  à 3 m dans le dispositif de mesure .  Seuls les produits ayant une efficacité notable sont présentés. P Values: P < 0.05*; P < 0.01**; P < 0.001***; not significant (ns); N, number of replicates. D'après la table 3 de Rodriguez, S. D.,et al. (2017)

Des résistants apparaissent … évidemment !

Comme les modèles des mécanismes de l'évolution le prévoient, des insectes résistants au DEET (insensibles à son effet insensibilisant faudrait-il dire...) commencent à apparaître (Weaver, J. 2010) et cette résistance se transmet aux descendants. :-(
Joli exemple à discuter en classe ?

De nouvelles molécules bientôt ?

Krajick, K. (2006) fait le point sur les molécules qui pourraient prendre le relais,... et il n'y a pas de très clair candidat qui sorte du lot. Selon quelle espèce de moustique et quel critère on prend on trouve d'autres candidats, comme le para-menthane-3,8-diol (PMD), connu sous le nom d'huile d'eucalyptus citroné et la Picaridine, un dérivé synthétique du poivre vendu sous le nom de  Cutter Advanced, et l' IR3535, un dérivé d'acide aminé (β-alanine) vendu sous le nom de Skin-So-Soft. L'article de Krajick, K. (2006) donne bien plus de précisions cf. ici

Les tests se font parfois avec des volontaires qui acceptent de mettre le bras dans des cages remplies de moustiques affamées. Courageux !


Fig 5 :Des bras de volontaires permettent de tester le pouvoir répulsif de divers traitements [img]Source : Krajick, K. (2006) ARS/USDA".



Le tunnel employé par Rodriguez (2017) parait plus sûr, évitant la possible contamination par agents pathogènes nouveaux que les moustiques porteraient.

Les différences d'attractivité entre personnes ?

Je n 'ai pas trouvé grand chose sur cette question qui trouble tous ceux qui rentrent d'une soirée au bord du lac couverts de piqûres alors que leur conjoint sourit d'un air narquois et n'a rien subi.  Selont Krajick, K. (2006) c'est probablement une question de proportion des molécules dans le cocktail émis par la peau qui diffère : "Everyone sweats out the same chemicals, but the concentrations and proportions may vary widely among individuals—possibly the key to why bugs eat some folks alive but leave others alone." Il y a bien un prix nobel à faire pour nos élèves ? Au moins un prix IgNobel…

A quoi servent les moustiques ? 

C'est une question qui revient souvent. La question sous-entend que les espèces existent parce qu'elles auraient un rôle, qu'une force supérieure détermine ce qui doit être là ... pour être utile.  En répondant on glisse subrepticement vers le créationnisme, un modèle qui ne permet pas bien d'expliquer ce qu'on constate ni de prédire ce qui va se passer (on pense aux résistances aux antibiotiques, p.ex) ...

Ce que je comprends des mécanismes de l'évolution me fait penser que la question devrait plutôt être posée ainsi: si une telle espèce apparaissait un jour, pourrait-elle se reproduire… et la réponse est alors manifestement oui !

Il y a un article sur les effets de la disparition des moustiques :  Fang, J. (2010). ici ... et un vaste débat après l'opportunité d'éliminer les moustiques... De belles pistes pour des débats en classe

Sources

• Angarita-Jaimes N. C., Parker J. E. A., Abe M., Mashauri F., Martine J., Towers C. E., … Towers D. P. (2016). A novel video-tracking system to quantify the behaviour of nocturnal mosquitoes attacking human hosts in the field. Journal of The Royal Society Interface, 13(117), 20150974. https://doi.org/10.1098/rsif.2015.0974
  
• Ditzen, M., Pellegrino, M. & Vosshall, L. B. Science doi:10.1126/science.1153121 (2008).
• Dogan, E. B., Ayres, J. W., & Rossignol, P. A. (1999). Behavioural mode of action of deet : Inhibition of lactic acid attraction. Medical and Veterinary Entomology, 13(1), 97‑100. https://doi.org/10.1046/j.1365-2915.1999.00145.x
• Fang, J. (2010). Ecology : A world without mosquitoes. Nature, 466(7305), 432‑434. https://doi.org/10.1038/466432a
  
• Lee, Y., Kim, S. H., & Montell, C. (2010). Avoiding DEET through Insect Gustatory Receptors. Neuron, 67(4), 555‑561. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2010.07.006
• Krajick, K. (2006). Keeping the Bugs at Bay. Science, 313(5783), 36‑38. https://doi.org/10.1126/science.313.5783.36
• Rodriguez, S. D., Chung, H.-N., Gonzales, K. K., Vulcan, J., Li, Y., Ahumada, J. A., … Hansen, I. A. (2017). Efficacy of Some Wearable Devices Compared with Spray-On Insect Repellents for the Yellow Fever Mosquito, Aedes aegypti (L.) (Diptera : Culicidae). Journal of Insect Science, 17(1). https://doi.org/10.1093/jisesa/iew117
• Swale, D. R., & Bloomquist, J. R. (2019). Is DEET a dangerous neurotoxicant? Pest Management Science, 75(8), 2068‑2070. https://doi.org/10.1002/ps.5476
• Stanczyk, N. M., Brookfield, J. F. Y., Ignell, R., Logan, J. G., & Field, L. M. (2010). Behavioral insensitivity to DEET in Aedes aegypti is a genetically determined trait residing in changes in sensillum function. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(19), 8575‑8580. https://doi.org/10.1073/pnas.1001313107
• Syed, Z., & Leal, W. S. (2009). Acute olfactory response of Culex mosquitoes to a human- and bird-derived attractant. Proceedings of the National Academy of Sciences, pnas.0906932106. https://doi.org/10.1073/pnas.0906932106
• Weaver, J. (2010). Mosquitoes inherit DEET resistance. Nature. https://doi.org/10.1038/news.2010.216
  
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