CN101059483B - 糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法。该方法采用高效凝胶过滤色谱法测定,采用普适校正法绘制标准曲线,绘制相对标准曲线所使用的分子量标准物质是多糖分子量标准品,普适标准曲线是根据糖-氢氧化铁复合物和多糖分子量标准品的K、α值校正而得到的;或者采用高效凝胶过滤色谱法测定,绘制分子量标准曲线的标准物质采用若干个不同分子量的与待测糖-氢氧化铁复合物属同种物质的糖-氢氧化铁复合物标准品,不需要通过K、α值进行校正。该方法误差较小,精确度较高,采用糖-氢氧化铁复合物标准品还可避免繁琐的校正工作。

Description

糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法
技术领域
本发明属于分子量测量领域,涉及糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,具体地说是以蔗糖铁(蔗糖-氢氧化铁复合物)为代表的糖-氢氧化铁复合物的分子量及其分布的测定方法。
背景技术
糖-氢氧化铁复合物是目前广泛应用的抗缺铁性贫血的补铁剂,特别是应用于肾脏疾病血液透析所导致的缺铁性贫血。该类复合物的分子量及分子量分布是评价其质量的重要指标之一,研究发现糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布与药物的药理作用、临床疗效和铁的生物利用率存在着密切的关系,因此准确测定糖-氢氧化铁复合物的分子量和分子量分布对于控制和提高产品质量有着十分重要的意义。
糖-氢氧化铁复合物的结构核心是多核氢氧化铁(III),核心的表面被大量非共价结合的糖分子所占据,从而形成平均分子量从几千到几百万道尔顿(da)的大分子复合物。如上所述:蔗糖铁的分子量及分子量分布范围是评价该产品质量的重要指标,准确测定糖-氢氧化铁复合物的分子量和分子量分布对于控制和提高产品质量有着十分重要的作用。而传统的测定大分子多糖分子量的方法多采用高效凝胶过滤色谱法,这是一种测定分子量及分布的相对方法,测量的准确性往往依赖于对分子量标准品的选取。若所选用的标准物质与被测物质的化学结构有较大差异,就会导致测试结果与被测物的实际分子量有较大的差异。
目前,一般采用的多糖分子量标准品多为线性分子结构,如葡聚糖、聚麦芽三糖和右旋糖苷等。而糖-氢氧化铁复合物却有特殊的结构,它是糖通过其活泼羟基取代多核氢氧化铁胶体母核表面的水分子与之结合所形成的同心球结构。由蔗糖铁原子力显微镜图(见图1)可见蔗糖铁分子为球状分子且表面面不光滑,其表面凸出结构是蔗糖络合形成的,据此推断蔗糖铁分子为蔗糖分子通过络合并包被三价铁母核形成的同心球状结构。这与多糖的线性结构有很大的不同,如果直接使用一般的多糖分子量标准品测定糖-氢氧化铁复合物的分子量及分布显然会带来很大的误差,不利于该类产品的质量控制。鉴于此,为了更准确、更方便的测定这类复合物的分子量,在使用一般多糖分子量标准品绘制分子量标准曲线时,须采用适当的方法对分子量标准曲线进行校正。而另一个方面,选取合适的糖.氢氧化铁复合物标准品绘制分子量标准曲线,也同样可以达到准确测定的目的,还可以避免繁琐的普适校正工作。
发明内容
本发明的目的是建立一种普适校正法测定糖-氢氧化铁复合物分子量及其分布的高效凝胶过滤色谱法方法。
本发明的另一个目的是建立一种无需校正的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及其分布的高效凝胶过滤色谱法方法。
本发明的普适校正法的原理为Mark-Houwink经验公式【η=KMα]。公式中η为特性粘数,M为分子量,K、α为系数,普适校正法标准曲线的方程式推导如下:
标准物1:
以lg[η]M-V0订定相对标准曲线,得一次方程为:V0=a-blgM1(式1)
标准物2:
由式 K 1 M 1 1 + α 1 = K 2 M 2 1 + α 2
lgM 2 - 1 + α 1 1 + α 2 lg M 1 = 1 1 + α 2 lg K 1 K 2
lg M 1 = ( 1 + α 2 ) * ( lg M 2 - 1 1 + α 2 lg K 1 K 2 ) 1 + α 1 (式2)
将式2代入式1得
V 0 = a + b 1 + α 1 lg K 1 K 2 - b ( 1 + α 2 ) 1 + α 1 lg M 2 (式3)
式3即为普适校正法标准曲线的方程式。
一种测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布的方法,该方法为:采用高效凝胶过滤色谱法测定,采用普适校正法绘制标准曲线,绘制相对标准曲线所使用的分子量标准物质是多糖分子量标准品,普适标准曲线是根据糖-氢氧化铁复合物和多糖分子量标准品的K、α值校币而得到的;或者采用高效凝胶过滤色谱法测定,绘制分子量标准曲线的标准物质采用若干个不同分子量的与待测糖.氢氧化铁复合物属同种物质的糖-氢氧化铁复合物标准品,不需要通过K、α值进行校正。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中糖-氢氧化铁复合物的糖配体是下列双糖中的一种:蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖;或者是下列单糖中的一种:葡萄糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖;或者是下列多糖或寡糖中的一种:右旋糖苷、淀粉、聚麦芽糖、糊精纤维素。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中高效凝胶过滤色谱法的测定条件为:流动相是超纯水、0.02~5M硝酸钠、pH6.0~10.0之间的0.02~5M醋酸钠、或者0.02~5M磷酸盐缓冲溶液;分析柱用一根或多根分离范围在1,000~2,000,000da之间的多糖分子量分析柱组合而成;分析柱的柱温在15~55℃之间;流速为0.02ml/min~5.0ml/min。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中流动相选用0.1mol/L的醋酸钠或0.1mol/L磷酸盐缓冲液,缓冲液的pH值是6.0~8.0;分析柱用两根填料为聚羟甲基-甲基丙烯酸树酯凝胶,填料孔径分别为120
Figure 071229311_2
和1000
Figure 071229311_3
的多糖凝胶柱串联;柱温为45℃,流速为0.5ml/min。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中用于绘制普适标准曲线的多糖分子量标准品重均分子量在1000da到2,000,000da之间;绘制相对标准曲线所使用的分子量标准物质是Polymaltotriose或者Dextran,优选Dextran。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中:普适的标准曲线中需要K,α进行校正;K值为0.1278~0.0043,α值为0.3897~0.9263。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中:当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,K值为0.1029~0.0050,α值为0.4115~0.9027。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中:当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,温度为15-55℃,K值为0.0570~0.0121,α值为0.4913~0.7545。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中:当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,温度为45℃,K值为0.0453~0.0461,α值为0.6000~0.7000。
所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中:当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,温度为45℃,K值为0.0457,α值为0.614。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布的方法,其中:当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,采用高效凝胶过滤色谱法测定,绘制分子量标准曲线的标准物质为若干个不同分子量的蔗糖-氢氧化铁复合物标准品,不需要通过K、α值进行校正。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布的方法,其中所采用的蔗糖-氢氧化铁复合物标准品分子量分布(D值)在1.05~1.4之间。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布的方法,其中所采用的蔗糖-氢氧化铁复合物标准品的重均分子量采用激光散射法测定,其重均分子量在1,000-2,000,000Da之间。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中蔗糖-氢氧化铁复合物标准品是通过以下步骤制造的:采用FeCl3与Na2CO3反应生成Fe(OH)3,再用Fe(OH)3与蔗糖络合生成蔗糖铁,合成过程中添加酸或碱调节pH,并控制氢氧化铁与蔗糖聚合过程中均匀加热。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中制造高分子量蔗糖-氢氧化铁复合物标准品时控制pH为碱性;制造低分子量蔗糖-氢氧化铁复合物标准品时控制pH为酸性。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中碱性的pH范围为7.6~11.2;酸性的pH范围为4.8~6.3。
所述的测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其中制造蔗糖-氢氧化铁复合物时氢氧化铁与蔗糖聚合加热过程中的由120℃升至140℃的时间为匀速4小时。
本发明还建立一种以蔗糖铁为标准品的相对标准曲线法测定蔗糖铁分子量及其分布的高效凝胶过滤色谱法方法。
本发明先用激光散射法直接测定蔗糖铁标准品的重均分子量,然后根据已知分子量的蔗糖铁标准品在高效凝胶过滤色谱上的保留行为,绘制相对标准曲线,用来计算蔗糖铁样品的分子量及分子量分布。
该种蔗糖铁的分子量及分子量分布测定方法特征在于:采用高效凝胶过滤色谱法,绘制分子量标准曲线的标准物质为若干个不同分子量的蔗糖铁标准品;所采用的蔗糖铁标准品其分子量分布(D值)在1.05~1.4之间。所采用的蔗糖铁标准品的重均分子量采用激光散射法测定,其重均分子量在1,000-2,000,000Da之间
该种蔗糖铁的分子量及分子量分布测定方法特征在于其色谱测定条件为:流动相是超纯水、0.02~5M硝酸钠、pH6.0~10.0之间的0.02~5M醋酸钠、或者0.02~5M磷酸盐缓冲溶液;分析柱采用一根或多根分离范围在1,000~2,000,000da之间的多糖色谱凝胶柱组合而成;分析柱的柱温在15~55℃之间;流速为0.02ml/min~5.0ml/min。
该方法优化的色谱测试条件为:流动相选用pH6.0~8.0的0.1mol/L的醋酸钠或0.1mol/L磷酸盐缓冲液为好;分析柱用两根填料为聚羟甲基-甲基丙烯酸树酯凝胶,填料孔径分别为120
Figure 071229311_4
和1000
Figure 071229311_5
的多糖专用凝胶柱串联;分析柱的柱温以45℃为佳;流速为0.5ml/min为佳。
本发明的有益效果:
本发明提供了采用普适校正法测定糖-氢氧化铁复合物分子量及其分布,所获得分子量及分子量分布与用激光散射法所测结果相似,误差较小,精确度提高。
本发明还建立一种以与待测糖-氢氧化铁复合物属于同一物质的糖-氢氧化铁复合物标准品作为绘制相对标准曲线的标准物质的高效凝胶过滤色谱测定法,所获得糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布与用光散射法所测结果相似,误差较小,精确度较高,并且可避免繁琐的校正工作。
附图说明
图1是蔗糖铁原子力显微镜图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述。
一般性说明:
为了检验本发明分子量检测方法的可靠性,特选用五个不同批号的蔗糖铁样品(A、B、C、D、E)在优化条件下检测其分子量并于激光散射法所测结果比较,若结果相对偏差较小则可靠性较好,否则反之。
蔗糖铁分子量标准品的制造:
蔗糖铁系列分子量标准品的制造是建立在蔗糖铁生产工艺的高度成熟,工艺可控性强的基础上的。蔗糖铁分子量标准品的制造由南京生命能公司制造。制造过程如下:用FeCl3与Na2CO3反应生成Fe(OH)3,再用Fe(OH)3与蔗糖络合生成蔗糖铁。标准品的制造主要在于控制分子量的大小及分布宽度D值。在蔗糖铁的生产工艺中调控分子量大小的主要参数为ph值,因此蔗糖铁标准品梯度分子量分布的实现可通过在合成过程中添加酸或碱来实现。具体操作方式为在FeCl3与Na2CO3反应生成Fe(OH)3的过程中加氢氧化钠调ph值7.6~11.2来实现高分子量标准品的制造,可合成出分子量为43,658道尔顿和125,903道尔顿分子量的蔗糖铁标准品;同理可以通过在FeCl3与Na2CO3反应生成Fe(OH)3的过程中加盐酸调ph值4.8~6.3来实现低分子量标准品的制造,可合成出分子量为3,842、7,513、15,634道尔顿的蔗糖铁标准品。分子量测定方法对于蔗糖铁标准品的另一关键指标为标准品分子量分布宽度D值不超过1.4,为了实现这一目标,可以通过控制氢氧化铁与蔗糖聚合过程中加热的速度来实现。具体操作方式为应用程序升温法使得氢氧化铁与蔗糖聚合加热过程中的由120℃升至140℃的时间为匀速4小时即可。通过以上方法我们可制造出符合要求的蔗糖铁标准品。
实施例1(普适校正法):
仪器:高效凝胶过滤色谱仪为美国惠普公司工作站系统,G1311A泵,G1362A示差折光检测器,HP1100系统软件和GPC专用软件。
色谱柱:选用凝胶色谱柱时可选用分离范围在1×103~2×106道尔顿之间的色谱柱,可采用两根凝胶柱串联,本实施例采用两根填料为聚羟甲基-甲基丙烯酸树酯凝胶,填料孔径分别为120
Figure 071229311_6
和1000
Figure 071229311_7
的多糖凝胶柱串联。流动相:分别以超纯水、0.1mol/L的醋酸钠、磷酸盐缓冲液(PH=7.8,按照2005年中国药典配制)为流动相进行比较,根据样品的溶解度、折光率、出峰时间和峰形等因素,优化选用磷酸盐缓冲溶液,PH=7.8为佳。柱温:先后比较了30℃、35℃、45℃、55℃时的HPGFC的图谱,以45℃时较好。流速:比较了0.3ml/min、0.5ml/min、0.7ml/min、0.9ml/min时的图谱均可,但以0.5ml/min为佳。进样量:比较了10μl、20μl、30μl的HPGFC图谱,但以20μl为优。
相对标准曲线的绘制:选用标准物质Dextran系列五个,其分子量分别为1526、8327、21562、43829、150318道尔顿。上述标准物质在45℃的特性粘度分别为8.0649、15.5489、22.4698、29.5665、47.6321毫升/克。根据公式η=KMα计算Dextran的K、α值。根据Dextran的K、α值绘制相对标准曲线。
普适校正曲线的绘制:分别选用上述五个已知分子量和特性粘度的右旋糖酐标准品,配制成5mg/ml浓度的溶液,注入高效液相色谱仪,按公式lgη=lgK+αlgM,计算K和α值。输入计算机,由GPC软件绘制lg[η]M-V0(淋出体积)的标准曲线,将蔗糖铁的K值和α值输入计算机,得到普适校正曲线,蔗糖铁的K值和α值由下文叙述。
蔗糖铁标准品及其分子量的测定:1)蔗糖铁标准品的制备,所得产品用激光散射法测得5个产品的分子量分别为:3842、7513、15634、43658、125903道尔顿。上述产品测定其特性粘数。2)蔗糖铁K、α值的测定,根据公式η=KMα,测得在上述流动相体系下的K值为0.0200,α值为0.6860。蔗糖铁K值和α值根据25组实验测得的数据确定的。参见表1。
糖-氢氧化铁复合物的K、α值测定:
为了测定蔗糖铁K、α值,选取五个不同分子量的蔗糖铁的标准品,用光散射法测定分子量分别为:3842、7513、15634、43658、125903道尔顿。在0.1mol/L磷酸盐缓冲液(PH7.8~8.0)、45℃条件下测定其特性粘数,应用η=KMα计算K、α值,共测定了25组K、α值(每次新配磷酸盐缓冲液并测定pH值,详细数值见下表),分别计算K、α值的算术平均值和标准偏差,用Grubbs检验法判断数值的取舍。
表1K、α值的数值统计表
    次数 磷酸盐缓冲液PH值     K     α
    1     7.82     0.0454     0.617
    2     7.87     0.0453     0.615
    3     7.85     0.0455     0.611
    次数 磷酸盐缓冲液PH值     K     α
    4     7.92     0.0457     0.611
    5     7.89     0.0456     0.613
    6     7.90     0.0458     0.612
    7     7.91     0.0459     0.614
    8     7.86     0.0461     0.615
    9     7.93     0.046     0.616
    10     7.81     0.0457     0.617
    11     7.88     0.0456     0.614
    12     7.84     0.0458     0.616
    13     7.95     0.0457     0.615
    14     7.97     0.0455     0.613
    15     7.96     0.0456     0.612
    16     7.87     0.0459     0.612
    17     7.98     0.0458     0.615
    18     7.86     0.0453     0.613
    19     7.94     0.0455     0.616
    20     7.80     0.0454     0.61
    21     7.88     0.0457     0.614
    22     7.92     0.0459     0.613
    23     7.89     0.046     0.615
    24     7.82     0.0461     0.618
  25     7.93     0.0457     0.613
  平均值     7.89     0.0457     0.614
  标准差     0.0499     0.000228     0.00202
本发明还采用激光散射法直接测定5个批号蔗糖铁重均分子量进行复核。结果表明两种方法所测数据近似,误差较小。
蔗糖铁普适校正法测定分子量及其分布:蔗糖铁供试品0.8g置于10ml量瓶中,加流动相溶解并稀释至刻度作为供试品溶液,吸取20μl用水溶性滤膜滤过注入液相色谱仪,流速0.5ml/min,记录色谱图。由此可得普适校正曲线校正后的蔗糖铁分子量及其分布的图谱。参见表2。
表2普适校正法与激光散射法测定蔗糖铁分子量结果比较表
  原料批号   重均分子量(Mw)(单位:da) 相对偏差(%)
  普适校正法   激光散射法
    A     36,580     35,788     1.1
    B     43,019     43,836     0.9
    C     53,130     51,234     1.8
    D     46,527     47,854     1.4
    E     32,176     31,361     1.3
本发明采用普适校正法测定蔗糖铁分子量及其分布所获得分子量及分子量分布与用激光散射法所测结果相似,误差较小,精确度提高。
实施例2(相对标准法):
仪器:高效凝胶过滤色谱仪为美国惠普公司工作站系统,G1311A泵,G1362A示差折光检测器,HP1100系统软件和GPC专用软件。色谱柱:选用凝胶色谱柱时可选用分离范围在1 ×103~2×106道尔顿之间的色谱柱,可采用两根凝胶柱串联,本实施例采用两根填料为聚羟甲基—甲基丙烯酸树酯凝胶,填料孔径分别为120
Figure 071229311_8
和1000的多糖凝胶柱串联。流动相:分别以超纯水、0.1mol/L的醋酸钠、磷酸盐缓冲液(PH=7.8,按照2005年中国药典配制)为流动相进行比较,根据样品的溶解度、折光率、出峰时间和峰形等因素,优化选用磷酸盐缓冲溶液PH=7.8为佳。柱温:先后比较了30℃、35℃、45℃、55℃时的HPGFC的图谱,以45℃时较好。流速:比较了0.3ml/min、0.5ml/min、0.7ml/min、0.9ml/min时的图谱均可,但以0.5ml/min为佳。进样量:比较了10μl、20μl、30μl的HPGFC图谱,但以20μl为优。相对标准曲线的绘制:选用标准物质蔗糖铁系列五个,其分子量为3365、7658、21537、43638、151264道尔顿(标准物质蔗糖铁分子量采用激光散射法测得),配制成5mg/ml浓度的溶液,注入高效液相色谱仪,记录色谱图,由GPC软件绘制lgM-V0(淋出体积)的标准曲线,得三阶回归方程。
蔗糖铁相对标准法测定分子量及其分布:蔗糖铁供试品0.8g置于10ml量瓶中,加流动相溶解并稀释至刻度作为供试品溶液,吸取20μl用水溶性滤膜滤过注入液相色谱仪,流速0.5ml/min,记录色谱图。由此可得普适校正曲线校正后的蔗糖铁分子量及其分布的图谱。参见表3。
表3相对标准法与激光散射法测定蔗糖铁分子量结果比较表
  原料批号   重均分子量(Mw)(单位:da) 相对偏差(%)
  相对标准法   激光散射法
    A     35637     34128     2.2
    B     52373     51035     1.3
    C     43659     44986     1.5
    D     47820     49134     1.4
    E     32995     31623     2.1
结果表明,本发明采用相对标准曲线方法测定蔗糖铁分子量及其分布,所获得分子量及分子量分布与用光散射法所测结果相似,误差较小,精确度较高。并且采用蔗糖铁标准品作为标准物质,可避免繁琐的校正工作。

Claims (7)

1.一种测定糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布的方法,其特征在于:采用高效凝胶过滤色谱法测定,采用普适校正法绘制标准曲线,其中,先绘制相对标准曲线,所使用的分子量标准物质是Polymaltotriose或者Dextran,重均分子量在1000da到2,000,000da之间;然后,通过对糖-氢氧化铁复合物和分子量标准物质的K、α值进行校正而得到普适标准曲线,所述糖-氢氧化铁复合物的K值为0.1278~0.0043,α值为0.3897~0.9263,所述高效凝胶过滤色谱法的测定条件为:流动相是超纯水、0.02~5M硝酸钠、pH 6.0~10.0之间的0.02~5M醋酸钠、或者0.02~5M磷酸盐缓冲溶液;分析柱用一根或多根分离范围在1,000~2,000,000da之间的多糖分子量分析柱组合而成;分析柱的柱温在15~55℃之间;流速为0.02ml/min~5.0ml/min。
2.根据权利要求1所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其特征在于糖-氢氧化铁复合物的糖配体是下列双糖中的一种:蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖;或者是下列单糖中的一种:葡萄糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖;或者是下列多糖或寡糖中的一种:右旋糖苷、淀粉、聚麦芽糖、糊精纤维素。
3.根据权利要求1所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其特征在于流动相选用0.1mol/L的醋酸钠或0.1mol/L磷酸盐缓冲液,缓冲液的pH值是6.0~8.0;分析柱用两根填料为聚羟甲基-甲基丙烯酸树酯凝胶,填料孔径分别为
Figure FSB00000033909900011
Figure FSB00000033909900012
的多糖凝胶柱串联;柱温为45℃,流速为0.5ml/min。
4.根据权利要求1所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其特征在于当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,K值为0.1029~0.0050,α值为0.4115~0.9027。
5.根据权利要求4所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其特征在于当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,温度为15-55℃,K值为0.0570~0.0121,α值为0.4913~0.7545。
6.根据权利要求5所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其特征在于当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,温度为45℃,K值为0.0453~0.0461,α值为0.6000~0.7000。
7.根据权利要求1所述的糖-氢氧化铁复合物分子量及分子量分布测定方法,其特征在于当糖-氢氧化铁复合物的糖配体为蔗糖时,温度为45℃,K值为0.0457,α值为0.614。
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