CN100425286C - 纯化的乌司他丁及其制备方法和含有该乌司他丁的药物组合物 - Google Patents
纯化的乌司他丁及其制备方法和含有该乌司他丁的药物组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及纯化的乌司他丁和含有该乌司他丁的药物组合物，以及它们的制备方法。更具体地，本发明的纯化乌司他丁在浓度为5万单位/ml时，在405nm处的光吸收值不超过0.2，人尿激肽原酶的含量不超过0.0005PNAU；本发明是经疏水柱吸附和凝胶柱分离，以及利用金属螯合柱和金属蛋白结合，通过磷酸盐缓冲液进行洗脱，使乌司他丁得以纯化。
Description
技术领域
本发明涉及纯化的乌司他丁和含有该乌司他丁的药物组合物，以及它们的制备方法。更具体地，本发明涉及无色、高澄清度、效价高、人尿激肽原酶含量不超过0.0005PNAU的乌司他丁，及其制备方法和含有该乌司他丁的药物组合物。
背景技术
乌司他丁，又名人尿胰蛋白酶抑制剂(Human Urinary Trypsin Inhibitor)，是从人体尿液中分离纯化的一种胰蛋白酶抑制剂，1909年，Beurer和Reich第一次报道了人体尿液中存在这种胰蛋白酶抑制剂。乌司他丁是由143个氨基酸组成的一种糖蛋白，N端为丙氨酸，C端为亮氨酸，在第10位丝氨酸和45位天冬氨酸上有糖链。丝氨酸上的0-糖苷链包含多个硫酸软骨素单元(5个Ch4S和10个Ch0S)。乌司他丁的分子量经HPLC法测定为60～70KD，经SDS-PAGE测定为40～50KD，等电点为2.6，是一种对热稳定的酸性蛋白。
乌司他丁多样的生物功能与其独特的分子结构相关，乌司他丁主要由三个功能域构成，包括0连接糖基化区域(Ala1-Lys21)、N端Kunitz型结构域I(Lys22-Arg77)和具有胰蛋白酶抑制活性的C端Kunitz型结构域II(Thr78-Leu143)。两个Kunitz型结构域具有一定的同源性，每个结构域中都含有6个保守的半胱氨酸，通过形成3对二硫键维持一定的空间构型。乌司他丁的酶抑制活性主要存在于主体蛋白骨架中的Kunitz型结构域。
乌司他丁对多种水解酶具有有效的抑制作用，对细胞膜、溶酶体膜有明显的稳定作用。乌司他丁在人体内不仅仅是一种酶抑制剂，同时还是参与细胞表达分泌调控的重要生理活性物质，在炎症等疾病状态下，乌司他丁由粒细胞酶水解释放到血液中，参与炎症反应的调控，局限炎症反应，帮助组织的修复；在机体遭遇重大打击，发生全身炎症反应时，减轻过度释放的炎症介质对机体组织造成的损伤。乌司他丁在临床上用于急性胰腺炎、急性循环障碍的治疗，以及大中型手术期的器官保护和危重症中全身性炎症反应、多器官功能障碍综合症的预防等。
目前临床使用的乌司他丁产品，由于存在杂蛋白及一些有色基团，导致其效价低，稳定性不好，使溶液呈现黄色，又因存在少量人尿激肽原酶而使产品有潜在的降压副作用，当临床用量达90万单位/次时，就会产生明显的副作用，因此去除这些杂质进一步提高乌司他丁临床应用的安全性是十分必要的。
因此，本领域的技术人员仍在不断地探索更好的纯化工艺，以提供高纯度、性能稳定、无副作用的乌司他丁。
发明内容
本发明的目的就是克服现有的乌司他丁纯度不高的缺陷，提供一种效价高、稳定性好、纯度高、无副作用的乌司他丁。本发明是通过采用特定的纯化工艺实现上述目的的。
本发明的一个目的是提供一种纯化的乌司他丁。
本发明的另一个目的是提供一种制备所述的纯化的乌司他丁的方法。
本发明的再一个目的是提供一种以纯化的乌司他丁作为活性成分的药物组合物。
本发明的目的是通过以下的技术方案实现：
一种纯化的乌司他丁，其特征在于该乌司他丁具有以下特性：
-浓度为5万单位/ml时，在405nm处的光吸收值不超过0.2，人尿激肽原酶的含量不超过0.0005PNAU；
-采用十二烷基硫酸钠(SDS)-聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳，即SDS-PAGE法测定的分子量为40,000±3,000Da或采用高效液相色谱法(HPLC)测定的分子量为67,000±5,000Da；
-抑制胰蛋白酶的活性不低于3500单位/mg蛋白(采用凯氏定氮法测定蛋白含量)。
优选，本发明的乌司他丁具有以下特性：
-浓度为5万单位/ml时，在405nm处的光吸收值不超过0.05，人尿激肽原酶的含量不超过0.0003PNAU；
-采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳，即SDS-PAGE法测定的分子量为40,000±3,000Da或采用高效液相色谱法测定的分子量为67,000±5,000Da；
-抑制胰蛋白酶的活性不低于3500单位/mg(采用凯氏定氮法测定蛋白含量)。
在本文中，乌司他丁单位被定义为2μg胰蛋白酶活性50％被抑制时乌司他丁的量为1个单位。
在本文中，“PNAU”被定义为在37℃pH8.0的条件下，1分钟水解1μmolVal-Leu-Arg-PNA的人尿激肽原酶量为1PNA单位。
本发明还涉及一种以本发明纯化的乌司他丁为活性成分的药物组合物，其包含有效量的乌司他丁和医学上可接受的药用辅料。这里所述的医学上可接受的药用辅料包括：甘露醇、甘氨酸或右旋糖酐等，该药物组合物可以是冷冻干燥的形式或无菌液体形式，通过生理盐水溶解稀释后进行静脉注射给药。每单位剂量可含2～100万乌司他丁单位。
本发明所述的乌司他丁是通过以下工艺步骤制备得到的：
a.将尿泵入搅拌池中，调节pH至4.5～6，加入甲壳素吸附，用硫酸铵溶液洗脱，洗脱液进行抽滤，抽干产品为乌司他丁粗制品；
b.取乌司他丁粗制品加2～3倍水溶解后，过滤，取上清液，调节pH为6-7.5后用乙醇沉淀，将沉淀用水溶解过滤，所得滤液上阴离子交换柱，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐的缓冲液洗脱，收集洗脱液；
c.调节该洗脱液pH至7.0～9.0，然后上金属螯合柱，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐的缓冲液洗脱，收集洗脱液；
d.调节洗脱液pH至4.0～6.0，上疏水柱吸附，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L醋酸钠的缓冲液进行梯度洗脱，收集洗脱液；
e.调整洗脱液pH至5.0-6.0，上阴离子交换柱，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐缓冲液洗脱，洗脱液用超滤膜超滤；
f.将超滤液pH调至6.0～8.0，上凝胶柱，用含有0.5％-5％NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐缓冲液洗脱，收集洗脱液，洗脱液用超滤膜超滤，即得纯化的乌司他丁。
本发明制备工艺中使用的阴离子交换柱包括：强阴离子交换柱Q Sepharose H.P，QSepharose F.F，Q Sepharose 4 F.F，Q Sepharose XL，QAE Sephadex A-25，QAESephadex A-50，STREAMLINE Q XL；弱阴离子交换柱DEAE Sepharose F.F，DEAESephadex A-25，DEAE Sephadex A-50，STREAMLINE DEAE。阴离子交换柱的作用，是用于处理净电荷为负的蛋白质。上述阴离子交换柱使用的填料可购自美国AmershamBioscience公司。优选，QAE Sephadex A-25，QAE Sephadex A-50。
本发明制备工艺中使用的金属螯合柱包括：金属螯合柱Chelating Sepharose FastFlow，Co Sepharose FF，Ni Sepharose FF和Cu Sepharose FF。金属螯合柱可反复螯合不同金属，用以结合金属依赖的蛋白以去除这类杂蛋白。金属螯合柱使用的填料可购自美国Amersham Bioscience公司，优选Co Sepharose FF。
本发明制备工艺中使用的疏水柱包括：疏水柱Butyl Sepharose 4Fast Flow，OctylSepharose 4Fast Flow，Phenyl Sepharose 6 Fast Flow，Butyl-S Sepharose 6 Fast Flow，Butyl Sepharose 4B，Octyl Sepharose CL-4B，Phenyl Sepharose CL-4B。疏水柱的作用，是利用乌司他丁分子表面疏水区域，在一定的实验条件下与疏水柱介质产生结合力。本发明工艺中使用的疏水柱填料可以从美国Amersham Bioscience公司购买，优选ButylSepharose 4 Fast Flow，Phenyl Sepharose 6 Fast Flow。
本发明制备工艺中使用的凝胶柱包括：凝胶柱Superdex30 prep grade，Superdex75prep grade，Superdex200 prep grade，Superose 6 prep grade，Superose 12 prep grade，Sephacryl S-100HR，Sephacryl S-200HR，Sephacryl S-400HR，Sepharose 2B，Sepharose4B，Sepharose 6B，Sephadx G-75，Sephadx G-100，凝胶柱的作用，是根据蛋白质分子大小不同而达到分离效果。本发明工艺中使用的凝胶柱填料可以从美国Amersham Bioscience公司购买，优选Superdex200 prep grade，Sephacryl S-200HR。
本发明制备工艺中使用的超滤膜包括分子量为5000-3万的超滤膜。这里所使用的超滤膜可按分子量大小不同浓缩和保留目的蛋白乌司他丁，同时除去分子量比乌司他丁较小的杂质分子。优选1万超滤膜，3万超滤膜。
本发明制备的乌司他丁纯度不低于98.0％(采用高效液相色谱法)，在浓度为5万单位/ml时为无色或几乎无色，其对多种水解酶活性具有有效的抑制作用。
本发明乌司他丁产品的颜色测定方法为：将乌司他丁样品加水制成每1ml中含5万单位的溶液，以水为空白，照紫外分光光度法测定溶液在405nm处的光吸收值。
本发明乌司他丁产品中所含的人尿激肽原酶物质的测定方法为：将乌司他丁产品加水制成1ml中约含50,000单位的溶液作为样品溶液。取试管2支，各精密加入样品溶液0.4ml，再分别加入0.2mol/L Tris-HCL缓冲液0.5ml，混匀，置37±0.5℃水浴中保温5分钟，再于第1管中加入50％醋酸溶液0.1ml，第2管中加入底物溶液(取S-2266[相当于H-D-Val-Leu-Arg-PNA·2HCl]25mg，加水制成0.0015mol/L)溶液0.1ml，立即摇匀，同时计时，置37±0.5℃水浴中准确反应30分钟，然后在第1管中加入底物溶液(取S-2266[相当于H-D-Val-Leu-Arg-PNA·2HCl]25mg，加水制成0.0015mol/L溶液)0.1ml，第2管中加入50％醋酸溶液0.1ml，照紫外分光光度法，在405nm波长处测定，以第1管为空白，测定第2管的吸收值A，按公式9.55×A/1000计算人尿激肽原酶的含量(PNAU)。
本发明乌司他丁制备工艺中，经所述的工艺步骤得到了高纯度、无色澄清的乌司他丁，尤其是经疏水柱吸附和凝胶柱分离，能有效去除杂蛋白和人尿激肽原酶物质，而其理化性质和生理活性不发生改变。本发明还利用金属螫合柱和金属蛋白结合，通过磷酸盐缓冲液进行洗脱，去除乌司他丁溶液中的杂蛋白及一些有色基团。
本发明的乌司他丁纯度高，稳定性好，几乎不含人尿激肽原酶，因此，其在临床使用中安全性更高，几乎没有任何副作用。
具体实施方案
下列实施例是为了进一步举例描述本发明，而不是以任何方式限制本发明。
实施例1 一种高纯度乌司他丁，其由以下步骤制备得到：
(a)将1.1吨尿泵入搅拌池中，调节pH至4.5，加入500g甲壳素吸附，用浓度为10％的硫酸铵溶液(pH7.0)洗脱，洗脱液用硅藻土作过滤介质，进行抽滤，抽干出乌司他丁粗制品100g；
(b)取乌司他丁粗制品100g，加300ml水搅拌溶解，板框过滤，滤液循环5～10分钟，澄清后过滤取上清液，用氢氧化钠溶液调节pH6.5±0.2，加入1.1倍95％乙醇进行第一次沉淀，取上清液，加2.5倍95％乙醇进行第二次沉淀，取沉淀，加入5倍水充分溶解，过滤；取滤液，按400cm/h的流速上阴离子交换柱QAE Sephadex A-25，，用含0.5mol/L NaCl及0.1mol/L磷酸盐的缓冲液冲洗柱子至流出液OD280＜0.2，用含0.5mol/L NaCl及0.1mol/L磷酸盐的缓冲液洗脱柱子，收集OD280＞0.2的洗脱峰，从中取样作为样品A；
(c)调节洗脱液pH至7.0，上金属螯合吸附柱Co Sepharose FF，用含0.5mol/L NaCl及0.1mol/L磷酸盐的缓冲液进行洗脱，收集洗脱液，从中取样作为样品B；
(d)调节洗脱液pH至4.0，上疏水柱Octyl Sepharose CL-4B吸附，用含0.5mol/L NaCl及0.1mol/L醋酸钠的缓冲液进行梯度洗脱，收集洗脱液；
(e)调整洗脱液pH至5.0后，60℃加热10小时，上阴离子交换柱DEAE Sephadex A-25，，用含0.5mol/LNaCl及0.1mol/L磷酸盐的缓冲液进行洗脱，洗脱液用分子量1万的超滤膜超滤。从中取样作为样品C；
(f)调节超滤液pH至6.0，上凝胶柱Superdex200 prep grade吸附，用含0.9％NaCl进行洗脱，收集洗脱液；即得本发明纯化的乌司他丁。从中取样作为样品D。
将样品液A、B、C、D稀释至每毫升5万单位的乌司他丁进行颜色和激肽原酶分析，并将乌司他丁产品进行其它理化指标的检查，结果见表1和表2。
表1
| 检测项目 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D | 纯化倍数 |
| 颜色A405(5万单位/ml) | 1.1 | 0.351 | 0.021 | 0.05 | 22 |
| 激肽原酶PNAU(5万单位/ml) | 0.005 | 0.003 | 0.0003 | 16 |
表2 乌司他丁溶液测定结果
| 检查项目 | 检查结果 |
| 性状 | 无色澄清液体 |
| 澄清度 | 符合 |
| 酸碱度 | PH6.82 |
| 纯度 | 99.91％ |
| 分子量 | 40362 |
| 比活力(单位/mg蛋白) | 3815 |
表1结果证明，乌司他丁溶液经疏水吸附和凝胶柱分离，得到纯化的乌司他丁，浓度为5万单位/ml的溶液，在405nm处的光吸收值为0.05；乌司他丁产品中几乎不含有人尿激肽原酶物质，即浓度为5万单位/ml的溶液中人尿激肽原酶物质的含量仅为0.0003PNA单位。乌司他丁溶液经疏水吸附和凝胶柱分离制备不会引起其理化指标的改变。
实施例2 一种高纯度乌司他丁，其由以下步骤制备得到：
(a)将1.1吨尿泵入搅拌池中，调节pH至6.0，加入500g甲壳素吸附，用浓度为10％的硫酸铵溶液(pH9.0)洗脱，洗脱液用硅藻土作过滤介质，进行抽滤，抽干出乌司他丁粗制品100g；
(b)取乌司他丁粗制品100g，加200ml水搅拌溶解，板框过滤，滤液循环5～10分钟，澄清后过滤取上清液，用氢氧化钠溶液调节pH6.5±0.2，加入1.1倍95％乙醇进行第一次沉淀，取上清液，加2.5倍95％乙醇进行第二次沉淀，取沉淀，加入6倍水充分溶解，过滤；取滤液，按100cm/h的流速上阴离子交换柱Q Sepharose H.P，用含0.5mol/L NaCl及0.5mol/L磷酸盐的缓冲液冲洗柱子至流出液OD280＜0.2，用含0.5mol/L NaCl及0.5mol/L磷酸盐缓冲液洗脱柱子，收集OD280＞0.2的洗脱峰，从中取样作为样品A；
(c)调节洗脱液pH至9.0，上金属螯合吸附柱Co Sepharose FF，用含0.5mol/L NaCl及0.5mol/L 磷酸盐的缓冲液进行洗脱，收集洗脱液，从中取样作为样品B；
(e)调节洗脱液pH至6.0，上疏水柱Butyl Sepharose 4 Fast Flow吸附，用含0.5mol/L NaCl及0.1mol/L醋酸钠的缓冲液进行梯度洗脱，收集洗脱液；
(f)调整洗脱液pH至6.0，60℃加热10小时，上阴离子交换柱Q Sepharose F.F，用含0.5mol/L NaCl及0.1mol/L磷酸盐的缓冲液进行洗脱，洗脱液用分子量1万的超滤膜超滤，从中取样作为样品C；
(g)调节超滤液pH至8.0，上凝胶柱Superdex200 prep grade吸附，用含5％NaCl进行洗脱，收集洗脱液；即得本发明纯化的乌司他丁。从中取样作为样品D。
将样品液A、B、C、D稀释至每毫升5万单位的乌司他丁进行颜色和激肽原酶分析，并将乌司他丁产品进行其它理化指标的检查，结果见表1和表2。
表1
| 检测项目 | 样品A | 样品B | 样品C | 样品D | 纯化倍数 |
| 颜色A405/5万单位 | 1.1 | 0.501 | 0.136 | 0.1 | 11 |
| 激肽原酶PNAU/5万单位 | 0.006 | 0.004 | 00004 | 15 |
表2 乌司他丁溶液测定结果
| 检查项目 | 检查结果 |
| 性状 | 无色澄清液体 |
| 澄清度 | 符合 |
| 酸碱度 | PH6.8 |
| 纯度 | 99.03％ |
| 分子量 | 42153 |
| 比活力(单位/mg蛋白) | 3612 |
表1结果证明，乌司他丁溶液经疏水吸附和凝胶柱分离，得到纯化的乌司他丁，浓度为5万单位/ml的溶液，在405nm处的光吸收值为0.1；乌司他丁产品中几乎不含有人尿激肽原酶物质，即浓度为5万单位/ml的溶液中人尿激肽原酶物质的含量仅为0.0004PNA单位。乌司他丁溶液经疏水吸附和凝胶柱分离不会引起其理化指标的改变。
实施例3一种含乌司他丁的药物组合物
每剂量单位的乌司他丁药物组合物中含有：
实施例2中制备的高纯度乌司他丁 10万单位
甘露醇 30mg
制备方法：取实施例2中制备的高纯度乌司他丁取1亿单位，
称取甘露醇30g，加500ml注射用水溶解，混合后调节PH值至6～7，再添加注射用水至2000毫升，滤膜无菌过滤，分装于1000个西林瓶中，冻干扎盖即成。
以下通过临床实验说明本发明乌司他丁的安全性：
在乌司他丁用于急性肺损伤的临床试验中，选择健康人为受试者，受试药为本发明实施例3的乌司他丁药物，分别进行了单次给药耐受性和多次给药耐受性试验。单次给药试验中，将受试者随机分成7个剂量组，每次只做一个剂量，试验从初试剂量至高剂量逐个剂量组依次进行，每组分别给以10万、20万、40万、60万、80万、100万和120万单位的乌司他丁，每天静脉滴注一次，用药1天。单次用药组于0.5、1、2、4、8、12、24小时观察记录一般情况、临床症状和体征，第24小时进行各项理化检查，如出现不良反应，随时作相应的理化检查。多次给药试验中，将受试者随机分成2个剂量组，每次只做一个剂量，试验从初试剂量至高剂量逐个剂量组依次进行，每组分别给以90万和120万单位的乌司他丁，每天静脉滴注3次，连续用药7天。多次用药组用药后每天观察记录一般情况、临床症状和体征，停药后24小时进行各项理化检查。无不良反应者，停药后随访3天，观察有无不良反应出现，同时观察一般情况、临床症状和体征。
临床研究证明，单次给药安全剂量最大为120万单位；多次给药安全剂量最大为90万单位，单次给药和多次给药各剂量组均无中度不良反应发生，且血压无明显变化。由此看出本发明的纯化乌司他丁临床应用是安全的。
Claims (9)
1. 一种纯化的乌司他丁，其特征在于该乌司他丁具有以下特性：
-浓度为5万单位/ml时，在405nm处的光吸收值不超过0.1，人尿激肽原酶的含量不超过0.0005PNAU；
-采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳，即SDS-PAGE法测定的分子量为40,000±3,000Da或采用高效液相色谱法测定的分子量为67,000±5,000Da；
-采用凯氏定氮法测定蛋白含量，其抑制胰蛋白酶的活性不低于3500单位/mg蛋白。
2. 根据权利要求1的纯化的乌司他丁，其特征在于该乌司他丁具有以下特性：
在浓度为5万单位/ml时，在405nm处的光吸收值不超过0.05，人尿激肽原酶的含量不超过0.0003PNAU。
3. 制备根据权利要求1或2的纯化的乌司他丁的方法，其包括以下步骤：
a.将尿泵入搅拌池中，调节pH至4.5～6，加入甲壳素吸附，用硫酸铵溶液洗脱，洗脱液进行抽滤，抽干产品为乌司他丁粗制品；
b.取乌司他丁粗制品加2～3倍水溶解后，过滤，取上清液，调节pH为6-7.5后用乙醇沉淀，将沉淀用水溶解过滤，所得滤液上阴离子交换柱，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐的缓冲液洗脱，收集洗脱液；
c.调节该洗脱液pH至7.0～9.0，然后上金属螯合柱，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐的缓冲液洗脱，收集洗脱液；
d.调节洗脱液pH至4.0～6.0，上疏水柱吸附，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L醋酸钠的缓冲液进行梯度洗脱，收集洗脱液；
e.调整洗脱液pH至5.0-6.0，上阴离子交换柱，用含有0.1-2mol/L NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐缓冲液洗脱，洗脱液用超滤膜超滤；
f.将超滤液pH调至6.0～8.0，上凝胶柱，用含有0.5％-5％NaCl及0.1-0.5mol/L磷酸盐缓冲液洗脱，收集洗脱液，洗脱液用超滤膜超滤，即得纯化的乌司他丁。
4. 根据权利要求3的制备方法，其中所述的阴离子交换柱包括：强阴离子交换柱Q SepharoseH.P，Q Sepharose F.F，Q Sepharose 4F.F，Q Sepharose XL，QAE Sephadex A-25，QAE Sephadex A-50，或STREAMLINE Q XL；弱阴离子交换柱DEAE Sepharose F.F，DEAESephadex A-25，DEAE Sephadex A-50，或STREAMLINE DEAE。
5. 根据权利要求4的制备方法，其中所述的金属螯合柱包括：金属螯合柱ChelatingSepharose Fast Flow，Co Sepharose FF，Ni Sepharose FF，或Cu Sepharose FF。
6. 根据权利要求5的制备方法，其中所述的疏水柱包括：疏水柱Butyl Sepharose 4FastFlow，Octyl Sepharose 4 Fast Flow，Phenyl Sepharose 6Fast Flow，Butyl-S Sepharose6Fast Flow，Butyl Sepharose 4B，Octyl Sepharose CL-4B，或Phenyl Sepharose CL-4B。
7. 根据权利要求6的制备方法，其中所述的凝胶柱包括：凝胶柱Superdex30 prep grade，Superdex75 prep grade，Superdex200 prep grade，Superose 6 prep grade，Superose 12prep grade，Sephacryl S-100HR，Sephacryl S-200HR，Sephacryl S-400HR，Sepharose 2B，Sepharose 4B，Sepharose 6B，Sephadx G-75，或Sephadx G-100。
8. 根据权利要求7的制备方法，其中所述的超滤膜包括分子量为5000-3万的超滤膜。
9. 一种药物组合物，其含有根据权利要求1，2任意一项的纯化乌司他丁作为活性成分。
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