CN102286091B - 胸腺肽α1的固相合成工艺 - Google Patents

胸腺肽α1的固相合成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及胸腺肽α1的固相合成工艺,该工艺步骤如下:(1)NH2-Asn(Trt)-CTC树脂的制备;(2)AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的合成;(3)Ac-AA(1-27)-Asn28(Trt)-CTC树脂的制备;(4)用裂解剂制备胸腺肽α1粗肽;(5)胸腺肽α1粗肽的纯化。

Description

胸腺肽α1的固相合成工艺
技术领域
本发明涉及多肽的合成和纯化方法,尤其涉及胸腺肽α1的固相合成工艺。
背景技术
1977年,被称为“胸腺之父”的Allen Goldstein博士从胸腺肽第5组分中提取出其中最具免疫活性的成分:胸腺肽α1。胸腺肽α1是一种生物反应调节剂(BRM),由28个氨基酸残基构成,氨基酸序列如下:
N-乙酰化-L-丝氨酰-L-天冬氨酰-L-丙氨酰-L-丙氨酰-L-缬氨酰-L-天冬氨酰-L-苏氨酰-L-丝氨酰-L-丝氨酰-L-谷氨酰-L-异亮氨酰-L-苏氨酰-L-苏氨酰-L-赖氨酰-L-天冬氨酰-L-亮氨酰-L-赖氨酰-L-谷氨酰-L-赖氨酰-L-赖氨酰-L-谷氨酰-L-缬氨酰-L-缬氨酰-L-谷氨酰-L-谷氨酰-L-丙氨酰-L-谷氨酰-L-天冬酰胺。
N末端被乙酰化,分子量为3108。主要存在于胸腺中,在脾、肺、肾、脑等其他组织中也有低水平存在。胸腺肽α1是一种免疫调节因子,在T淋巴细胞成熟和免疫功能方面有很大的作用,这些作用包括:诱导分化的特异标志;促进干扰素γ(IFN-γ)、白介素2(IL-2)及其受体表达;增强细胞在外源因子刺激时的生长;启动T淋巴细胞的成熟、刺激分泌干扰素及各种淋巴介素,以及增强自然杀伤(NK)细胞介导的细胞毒性;促使骨髓产生的干细胞成长为能够特异识别抗原的功能T细胞,增加各种淋巴因子如α、β干扰素的分泌,从而有增强细胞免疫功能的作用。作为天然胸腺激肽的主要组分α1大致含量在整个胸腺肽组成中约占1%左右。胸腺肽α1与胸腺肽各单一组分间,或与胸腺肽整体比较,生物活性均为最高,其活性相当于胸腺肽的2000倍,相当于胸腺五肽的10到1000倍。
胸腺肽α1最早由意大利塞生公司(Sciclone)在1997年开发上市,药品名“日达仙”(Zadaxin)。作为一种细胞免疫剂增强剂,胸腺肽α1受到医学界越来越多的重视。它对慢性乙型肝炎、重型病毒性肝炎、肿瘤、流行性乙型脑炎等疾病的治疗效果明显,副作用少,具有较高的临床研究价值和应用前景。在临床上主要用于:①治疗慢性乙型肝炎;②在肿瘤治疗中的应用;③治疗重症肝炎;④治疗流行性乙型脑炎;⑤治疗外科感染性疾病。
目前胸腺肽α1的合成与制备的方法主要有两种,基因工程方法和化学固相合成方法。专利CN02125267.X公布了一种利用生物工程技术将胸腺肽基因进行重组,在宿主细胞中表达重组基因获得胸腺肽融合体,再利用化学技术将融合体裂解和修饰的到胸腺肽α1的方法。专利CN200410077749.2采用的方法是将胸腺肽α1定向克隆到原核融合表达载体pTRX上,构建融合表达质粒pTRX-Tα1,该质粒可以表达出硫氧还蛋白-胸腺肽α1融合蛋白,再经过一系列后处理和纯化可以得到胸腺肽α1。基因工程方法的缺点是表达量比较低,而且所需费用较高,很难实现产业化。《化学工业与工程》2001年18卷第6期《胸腺素α1的Fmoc固相合成法》描述了一种以王树脂为载体,用对称酸酐法和DCC-HOBt缩合法合成胸腺肽α1的方法。《化工学报》2004年第55卷第2期《胸腺素α1的DIC固相化学合成与鉴定》描述了一种以王树脂为载体,以DIC-HOBt为氨基酸激活试剂合成胸腺肽α1的方法。《南京工业大学学报》2004年第26卷第2期《固相合成胸腺素α1》中的合成方法也是采用王树脂为起始原料,但氨基酸激活试剂采用的是TBTU-HOBt。这几种化学固相合成方法采用的都是先进的Fmoc方法,并且均以王树脂为载体。不足之处是王树脂与Fmoc-Asn(Trt)-OH的结合比较困难,还存在切割的时候linker被切除连接在肽链上的副反应,会对收率有一定的影响。而且其方法中的氨基酸缩合剂TBTU-HOBt,DCC-HOBt,DIC-HOBt相对而言缩合效率不是很高,对于胸腺肽α1这种比较长的肽,空间结构影响较大,会对收率造成影响,导致成本升高,不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的是对现有的固相合成技术进行优化,解决胸腺肽α1合成工艺中存在的一些问题,提供一种收率更高、成本更低、有利于实现产业化的胸腺肽α1的固相合成工艺以及一种胸腺肽α1粗肽的纯化方法。
本发明提供一种胸腺肽α1的固相合成方法,该方法包括下列步骤:
(1)NH2-Asn(Trt)-CTC树脂的制备;
(2)AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的合成;
(3)Ac-AA(1-27)-Asn28(Trt)-CTC树脂的制备;
(4)用裂解剂制备胸腺肽α1粗肽;
(5)胸腺肽α1粗肽的纯化。
上述步骤(2)固相合成中使用用氨基酸激活试剂:HATU和NMM。
上述步骤(3)中乙酸酐和吡啶的摩尔用量均为树脂取代摩尔数的20倍。
上述步骤(4)的裂解液,为三氟乙酸/二巯基乙醇/水的混合液,配制方法如下:三氟乙酸∶二巯基乙醇∶水=90∶5∶5的体积配制,然后在-10℃的条件下预冷12小时。裂解切肽是在室温下反应2.5-3小时。
沉降粗肽时用的乙醚体积是裂解试剂的10倍,沉降完成后用离心的方法对粗肽进行洗涤浓缩。
上述步骤(5)纯化采用两次纯化,所用色谱柱用不同的反相C18填料。
优选的本发明的固相合成方法,包括下列步骤:
(1)NH2-Asn(Trt)-CTC树脂的制备:Fmoc-Asn(Trt)-CTC树脂加入至反应器中,加入DMF,打开氮气自下而上柔和冲混液体和树脂,除去液体,然后向反应器中加入哌啶/DMF溶液进行反应,反应完毕抽去液体,用DMF洗涤,再加入哌啶/DMF溶液,搅拌反应后抽除,用DMF洗涤,洗去脱下的Fmoc保护基。
(2)AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的合成:取Fmoc-Glu(OtBu)-OH,HATU,溶于DMF中,加入冷却的NMM,激活后加入到反应器中反应,以茚三酮显色法检测为准,然后抽滤除去反应液,加入DMF洗涤,重复以上的操作步骤,按照胸腺肽α1氨基酸序列,把不同的氨基酸依次进行偶联直至最后Fmoc-Ser(tBu)-OH偶联完毕,偶联完毕之后,再用哌啶/DMF脱去Fmoc保护,得到AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂。
(3)Ac-AA(1-27)-Asn28(Trt)-CTC树脂的制备:AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC,乙酸酐,吡啶,DMF混合均匀后加入至反应器中反应,抽滤除去溶液;依次加入DMF洗涤,DCM洗涤,MeOH洗涤,转出树脂,减压干燥,得到胸腺肽α1肽树脂。
(4)树脂肽裂解制备粗肽:裂解液,肽树脂冰浴下混合反应;然后过滤除去树脂,滤液加入到冰乙醚中沉降,分离制得胸腺肽α1粗肽。
(5)胸腺肽α1粗肽的纯化:以TFA溶液为流动相A,乙腈为流动相B;色谱系统采用反相C18,采用梯度洗脱,分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶收集液纯度大于90%。峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于90%纯化液。合并所有含量在90%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,准备二次纯化。以磷酸溶液为流动相A,乙腈为流动相B;色谱系统采用反相C18采用梯度洗脱,分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶纯度大于98.5%。峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于98.5%纯化液。合并所有含量在98.5%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,进行下一步脱盐纯化。以注射用水为流动相A,乙腈为流动相B;色谱系统采用反相C18填料柱,取第二次纯化得到的目的肽,采用梯度洗脱,主峰出现时开始收集至无峰出现时结束。合并收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈和大部分的水,制得胸腺肽α1精制液用微孔滤膜精密过滤,冻干。
本发明胸腺肽α1的固相合成工艺已经纯化方法具有以下优点:
(1)本发明采用了Fmoc策略,此方法操作简便,反应条件更温和,副反应少,在合成过程中避免了剧毒、强腐蚀性的氟化氢,既提高了反应的选择性,又使操作简单、安全,更易实现自动化,并且大大减轻了环保压力。
(2)以Fmoc-Asn(Trt)-CTC树脂为合成其实原料,解决了王树脂与Fmoc-Asn(Trt)-OH结合困难,易发生副反应的难题,提高了反应收率,降低了生产成本,更适合于工业化生产。
(3)氨基酸激活试剂采用的是缩合效率更高的HATU,HATU可有效地促进有空间位阻的酰胺键的形成,对于胸腺肽α1这种较长的肽可以减少空间结构对反应的影响,进而提高收率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的合成
称取替代度为0.60mmol/g的Fmoc-Asn(Trt)-CTC树脂66.7g(40mmol),加入至反应器中,加入500ml DMF,打开氮气自下而上柔和冲混液体和树脂,搅拌溶胀30分钟后停止,抽滤除去液体。然后向反应器中加入20%的哌啶/DMF溶液(脱帽液)500ml,在氮气保护下搅拌反应5分钟,抽去液体,用500ml DMF洗涤2次。再加入500ml脱帽液,搅拌反应10分钟后抽除,用500ml DMF洗涤8次,洗去脱下的Fmoc保护基。称取Fmoc-Glu(OtBu)-OH 68g,HATU 60.8g,溶于500ml DMF中,冰浴下加入冷却的NMM 26.5ml,激活10分钟后加入到反应器中,在15℃~25℃下反应2.5-3小时,以茚三酮显色法检测为准。然后抽滤除去反应液,加入400ml DMF洗涤3次。遵循多肽固相合成方法的一般规律,重复以上的操作步骤,按照胸腺肽α1氨基酸序列,依次把其余的26个氨基酸偶联至CTC树脂上,直至最后Fmoc-Ser(tBu)-OH偶联完毕。然后用脱帽液脱去Fmoc保护,得到AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂。
实施例2:Ac-AA(1-27)-Asn28(Trt)-CTC树脂的制备
配制乙酰化溶液乙酸酐76ml,吡啶65ml,DMF1000ml,混合均匀后加入至反应器中,在氮气保护下反应24小时,然后后抽滤除去乙酰化溶液。依次加入1000mlDMF洗涤6次,1500ml DCM洗涤3次,1000ml MeOH洗涤3次,每次洗涤5分钟。转出树脂,减压干燥,得到胸腺肽α1肽树脂242.2g。
实施例3:树脂肽裂解制备粗肽
(1)配制三氟乙酸/二巯基乙醇/水=90∶5∶5(v/v)裂解液2400ml,在-10℃下预冻12h。
(2)置242.2g肽树脂于圆底烧瓶中,冰浴下冷却,加入已经预冻好的裂解液2400ml,加入完成后撤除冰浴,室温下搅拌反应2.5小时。然后过滤除去树脂,滤液加入到10倍体积冰乙醚中。沉降5小时。4000转/分钟离心洗涤8次。转出沉淀,减压干燥,制得胸腺肽α1粗肽73.5g。
实施例4:胸腺肽α1粗肽的溶解
将73.5g粗肽研磨至粉末状,然后加入735ml纯水搅拌20分钟。滴加氨水将溶液pH值调至6.5-7.0之间,用纯水定容至4L,然后用0.45μm微孔滤膜过滤。滤液用1.0%TFA水溶液调pH值至2.0-2.5之间,再用0.45μm微孔滤膜过滤。
实施例5:胸腺肽α1粗肽的纯化
(1)一次纯化
以0.1%TFA溶液为流动相A,乙腈为流动相B;制备液相色谱系统采用10μm的反相C18(41.4×250mm)填料,紫外检测器设定220nm,调流速60ml/min,以5%的乙腈,平衡15分钟,进样。采用梯度洗脱:0~2min,5%~5%;2~42min,17%~23%;42~48min,50%~50%。出峰时间在37min左右。分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶收集液纯度大于90%。峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于90%纯化液。合并所有含量在90%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,准备二次纯化。
(2)二次纯化
以0.2%磷酸溶液(用氨水调pH至6.5)为流动相A,乙腈为流动相B;制备液相色谱系统采用5μm的反相C18(41.4×250mm)填料,紫外检测器设定220nm,调流速60ml/min,以5%的乙腈,平衡15分钟。取第一次纯化得到的目的肽收集液,进样。采用梯度洗脱:0~2min,5%~5%;2~32min,9%~15%;32~40min,40%~40%。出峰时间在25min左右。分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶纯度大于98.5%。峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于98.5%纯化液。合并所有含量在98.5%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,准备二次纯化。
(3)脱盐
以注射用水为流动相A,乙腈为流动相B;准备制备液相色谱系统,采用10μm的反相C18(41.4×250mm)填料柱,紫外检测器设定220nm,调流速40ml/min,先以80%的乙腈,平衡10分钟,然后以2%的乙腈,平衡15分钟。取第二次纯化得到的目的肽收集液,进样。采用梯度洗脱:0~15min,5%~5%;15~65min,5%~40%。主峰出现时开始收集至无峰出现时结束。合并收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈和大部分的水,制得胸腺肽α1精制液660ml。
(4)冻干
取脱盐后的的胸腺肽α1精制液,用0.22μm微孔滤膜精密过滤,分装不锈钢盘冻干。制得胸腺肽α1纯品25.3g,产品总收率20.3%。
和现有技术比较:产品总收率达到20%以上,而现有制备方法得到的总收率为:10~15%。
和现有技术比较:经过二次纯化及脱盐冻干的产品纯度可以达到99%以上,大于用现有制备和纯化方法得到的胸腺肽α1的纯度(98%)。
本发明中,缩略语的解释如下:
Figure BDA0000073743680000071

Claims (2)

1.一种胸腺肽α1的固相合成方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:
(1)NH2-Asn(Trt)-CTC树脂的制备:Fmoc-Asn(Trt)-CTC树脂加入至反应器中,加入DMF,打开氮气自下而上柔和冲混液体和树脂,除去液体,然后向反应器中加入哌啶/DMF溶液进行反应,反应完毕抽去液体,用DMF洗涤,再加入哌啶/DMF溶液,搅拌反应后抽除,用DMF洗涤,洗去脱下的Fmoc保护基,
(2)AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的合成:取Fmoc-Glu(OtBu)-OH,HATU,溶于DMF中,加入冷却的NMM,激活后加入到反应器中反应,以茚三酮显色法检测为准,然后抽滤除去反应液,加入DMF洗涤,按照胸腺肽α1氨基酸序列,重复以上的操作步骤,将其余26个氨基酸依次偶联到树脂上,然后用哌啶/DMF脱去Fmoc保护,得到AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂,
(3)Ac-AA(1-27)-Asn28(Trt)-CTC树脂的制备:AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC,乙酸酐,吡啶,DMF混合均匀后加入至反应器中反应,抽滤除去溶液;依次加入DMF洗涤,DCM洗涤,MeOH洗涤,转出树脂,减压干燥,得到胸腺肽α1肽树脂,
(4)裂解制备粗肽:裂解液,胸腺肽α1肽树脂冰浴下混合反应;然后过滤除去树脂,滤液加入到冰乙醚中沉降,分离制得胸腺肽α1粗肽,
其中,裂解剂是:三氟乙酸/二巯基乙醇/水,按照90:5:5的体积配制而成,在-10℃预冷12小时,
(5)胸腺肽α1粗肽的纯化:以TFA溶液为流动相A,乙腈为流动相B;色谱系统采用反相C18,采用梯度洗脱,分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶收集液纯度大于90%,峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于90%纯化液,合并所有含量在90%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,准备二次纯化,以磷酸溶液为流动相A,乙腈为流动相B;色谱系统采用反相C18采用梯度洗脱,分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶纯度大于98.5%,峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于98.5%纯化液,合并所有含量在98.5%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,进行下一步脱盐纯化,以注射用水为流动相A,乙腈为流动相B;色谱系统采用反相C18填料柱,取第二次纯化得到的目的肽,采用梯度洗脱, 主峰出现时开始收集至无峰出现时结束,合并收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈和大部分的水,制得胸腺肽α1精制液用微孔滤膜精密过滤,冻干。
2.根据权利要求1的固相合成方法,其特征在于:该方法包括下列步骤:
(1)AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的合成
称取替代度为0.60mmol/g的Fmoc-Asn(Trt)-CTC树脂66.7g,加入至反应器中,加入500ml DMF,打开氮气自下而上柔和冲混液体和树脂,搅拌溶胀30分钟后停止,抽滤除去液体,然后向反应器中加入20%的哌啶/DMF溶液500ml,在氮气保护下搅拌反应5分钟,抽去液体,用500ml DMF洗涤2次,再加入500ml20%的哌啶/DMF溶液,搅拌反应10分钟后抽除,用500ml DMF洗涤8次,洗去脱下的Fmoc保护基,
(2)AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的制备:
称取Fmoc-Glu(OtBu)-OH 68g,HATU 60.8g,溶于500ml DMF中,冰浴下加入冷却的NMM 26.5ml,激活10分钟后加入到反应器中,在15℃~25℃下反应2.5-3小时,以茚三酮显色法检测为准,然后抽滤除去反应液,加入400ml DMF洗涤3次,遵循多肽固相合成方法的一般规律,重复以上的操作步骤,按照胸腺肽α1氨基酸序列,依次把其余的26个氨基酸偶联至CTC树脂上,直至最后Fmoc-Ser(tBu)-OH偶联完毕,然后用20%的哌啶/DMF溶液脱去Fmoc保护,得到AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂,
(3)Ac-AA(1-27)-Asn28(Trt)-CTC树脂的制备
配制乙酰化溶液:乙酸酐76ml,吡啶65ml,DMF1000ml,混合均匀后加入至含有AA(1-27)-Asn(Trt)28-CTC树脂的反应器中,在氮气保护下反应24小时,然后抽滤除去乙酰化溶液,依次加入1000ml DMF洗涤6次,1500ml DCM洗涤3次,1000ml MeOH洗涤3次,每次洗涤5分钟,转出树脂,减压干燥,得到胸腺肽α1肽树脂242.2g,
(4)树脂肽裂解制备粗肽
配制三氟乙酸/二巯基乙醇/水=90:5:5(v/v)裂解液2400ml,在-10℃下预冻12h,将242.2g肽树脂于圆底烧瓶中,冰浴下冷却,加入已经预冻好的裂解液2400ml,加入完成后撤除冰浴,室温下搅拌反应2.5小时,然后过滤除去树脂,滤液加入到10倍体积冰乙醚中,沉降5小时,4000转/分钟离心洗涤8次,转出沉淀,减压干燥,制得胸腺肽α1粗肽73.5g, 
其中,步骤(4)的裂解剂是:三氟乙酸/二巯基乙醇/水,按照90:5:5的体积配制而成,在-10℃预冷12小时,裂解切肽时将裂解液倒入预冷的乙醚中在室温下反应2.5-3小时,沉降粗肽时乙醚体积用量是裂解试剂的10倍,沉降完成后用离心的方法对粗肽进行洗涤浓缩,
(5)胸腺肽α1粗肽的溶解
将73.5g粗肽研磨至粉末状,然后加入735ml纯水搅拌20分钟,滴加氨水将溶液pH值调至6.5-7.0之间,用纯水定容至4L,然后用0.45μm微孔滤膜过滤,滤液用1.0%TFA水溶液调pH值至2.0-2.5之间,再用0.45μm微孔滤膜过滤,
(6)胸腺肽α1粗肽的纯化
一次纯化
以0.1%TFA溶液为流动相A,乙腈为流动相B;制备液相色谱系统采用10μm的反相C18填料,规格为41.4×250mm,紫外检测器设定220nm,调流速60ml/min,以5%的乙腈,平衡15分钟,进样,采用梯度洗脱:0~2min,5%~5%;2~42min,17%~23%;42~48min,50%~50%,出峰时间在37min左右,分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶收集液纯度大于90%,峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于90%纯化液,合并所有含量在90%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,准备二次纯化,
二次纯化
以0.2%磷酸溶液为流动相A,用氨水调溶液pH至6.5;乙腈为流动相B;制备液相色谱系统采用5μm的反相C18填料,规格为:41.4×250mm,紫外检测器设定220nm,调流速60ml/min,以5%的乙腈,平衡15分钟,取第一次纯化得到的目的肽收集液,进样,采用梯度洗脱:0~2min,5%~5%;2~32min,9%~15%;32~40min,40%~40%,出峰时间在25min左右,分别收集峰前、峰顶、峰后三段,峰顶纯度大于98.5%,峰前及峰后的收集液浓缩至适量后,采用同样的方法纯化收集得纯度大于98.5%纯化液,合并所有含量在98.5%以上的收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈,
脱盐
以注射用水为流动相A,乙腈为流动相B;准备制备液相色谱系统,采用10μm 的反相C18填料柱,规格为:41.4×250mm,紫外检测器设定220nm,调流速40ml/min,先以80%的乙腈,平衡10分钟,然后以2%的乙腈,平衡15分 钟,取第二次纯化得到的目的肽收集液,进样,采用梯度洗脱:0~15min,5%~5%;15~65min,5%~40%,主峰出现时开始收集至无峰出现时结束,合并收集液,旋转浓缩除去收集液中的乙腈和大部分的水,制得胸腺肽α1精制液660ml,
冻干
取脱盐后的的胸腺肽α1精制液,用0.22μm微孔滤膜精密过滤,分装不锈钢盘冻干,制得胸腺肽α1纯品25.3g。 
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