CN106890174A - 基于姜黄素结构的小分子杂环化合物及其用于制备抗肿瘤药物的应用 - Google Patents

基于姜黄素结构的小分子杂环化合物及其用于制备抗肿瘤药物的应用 Download PDF

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CN106890174A CN201710106373.0A CN201710106373A CN106890174A CN 106890174 A CN106890174 A CN 106890174A CN 201710106373 A CN201710106373 A CN 201710106373A CN 106890174 A CN106890174 A CN 106890174A
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Abstract

本发明属药物化学领域，具体涉及一种基于天然产物姜黄素(curcumin)结构的13个含杂环小分子化合物及其用于制备抗肿瘤药物的应用。本发明的化合物用于制备治疗白血病、胃癌、食管癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌或其他恶性肿瘤疾病的药物。

Description

基于姜黄素结构的小分子杂环化合物及其用于制备抗肿瘤药 物的应用
技术领域：
本发明属药物化学领域，具体涉及一类基于天然产物姜黄素(curcumin)结构的含杂环小分子化合物的合成及其用于制备抗肿瘤药物的应用。
背景技术：
恶性肿瘤是一种严重威胁人类健康的重大疾病，由于其发病机理复杂，种类众多，目前和其他疾病的药物治疗相比，抗肿瘤药物的临床成功率仍然偏低。另外长期用药产生的毒副作用、耐药性也不容忽视。因此，寻找新的高效低毒的抗肿瘤药物仍然具有迫切的需要。
从天然产物出发寻找新药是药物研究的重要方法。姜黄素(curcumin)是一种多酚类化合物，主要是从姜黄等植物的根茎中提取得到，因其广泛的生物活性而引起人们的极大关注。研究发现姜黄素具有抗肿瘤、抗氧化、抗老年痴呆症、抗炎、抗HIV、抗菌等多种药理活性，且毒性极低。但姜黄素生物利用度较低，活性总体偏低，为解决这些问题，人们做了大量工作。从目前的研究进展来看，主要是两个思路，一是从药剂学方面入手，用脂质体或纳米粒子、胶束等包裹和负载姜黄素；二是以姜黄素为先导物进行结构改造，合成寻找新的类似物，以期得到疗效更好的药物。其中研究姜黄素类似物，得到新分子实体，提高生物利用度，保持姜黄素的低毒性，同时增强其生物活性和选择性，目前这一方面的研究是药物化学领域的热点。
本发明提供了以天然产物姜黄素结构为基础，设计合成的新的含有杂环结构的化合物实体，这些化合物具有抗肿瘤活性。
发明内容：
本发明的目的之一在于提供13个姜黄素类似物在制备抗肿瘤药物中的应用。
本发明的另一目的是提供一种用于治疗肿瘤的药物组合物，其中含有治疗有效量的作为化学成分的权利要求1所述的化合物中的任何一种或多种或其药学上可接受的盐及药用辅料。
具体而言，本发明所述13个姜黄素类似物中，H1的分子式为C23H21NO3，化学名称为：(2E,6E)-2-(4-羟基苯亚甲基)-6-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮。H2的分子式为C24H23NO4，化学名称为：(2E,6E)-2-(4-羟基-3-甲氧基苯亚甲基)-6-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮。H3的分子式为C25H25NO5，化学名称为：(2E,6E)-2-(3，4-二甲氧基苯亚甲基)-6-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮。H4的分子式为C27H27NO4，化学名称为：(2E,6E)-2-(4-环丙甲氧基-3-羟基苯亚甲基)-6-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮。H5的分子式为C22H20N2O2，化学名称为：(2E,6E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)-6-(吡啶-4-亚甲基)环己酮。H6的分子式为C25H22N2O2，化学名称为：(2E,6E)-2-(吲哚-3-亚甲基)-6-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮。H7的分子式为C22H19NO2，化学名称为：(2E,6E)-2-(4-羟基苯亚甲基)-6-(吲哚-3-亚甲基)环己酮。H8的分子式为C22H20N2O2，化学名称为：(2E,6E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)-6-(吡啶-3-亚甲基)环己酮。H9的分子式为C24H20N2O，化学名称为：(2E,6E)-2,6-二(吲哚-3-亚甲基)环己酮。H10的分子式为C25H25NO3，化学名称为：(2E,6E)-2-(3，4-二甲氧基苯亚甲基)-6-(N-甲基吲哚-3-亚甲基)环己酮。H11的分子式为C24H24N2O4，化学名称为：(3E，5E)-1-甲基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯亚甲基)-5-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)哌啶-4-酮。H12的分子式为C25H26N2O4，化学名称为：(3E，5E)-1-甲基-3-(3，4-二甲氧基苯亚甲基)-5-(5-甲氧基-3-吲哚亚甲基)哌啶-4-酮。H13的分子式为C23H22N2O3，化学名称为：(3E，5E)-1-甲基-3-(吲哚-3-亚甲基)-5-(4-羟基-3-甲氧基苯亚甲基)哌啶-4-酮。
具体而言，本发明所述的13个姜黄素类似物，其化学结构式分别为：
具体实施方式：
本发明在以下的实施例中进一步说明。这些实施例仅为了说明的目的而非限制本发明的范围。
实施例1.中间体的合成
(E)-2-(吲哚-3-亚甲基)环己酮(A1)的合成：取1.45g(10.0mmol)吲哚-3-甲醛，10mL乙二醇，9.80g(100.0mmol)环己酮，0.50mL的哌啶于100mL圆底烧瓶中，磁力搅拌下使反应液温度升至160℃～165℃。4h后停止加热，搅拌冷却至室温。将稀释过的冰乙酸缓慢滴加到圆底烧瓶中，调节pH至微酸，此时可见烧瓶中大量棕黄色固体析出，继续搅拌3h，抽滤，将所得棕黄色滤饼用冷的蒸馏水(3×20ml)洗三次，干燥后得粗品。用乙酸乙酯重结晶，得产品1.12g。为淡黄色固体，产率49.8％，m.p.:239-240℃。
(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮(A2)的合成：方法同(E)-2-(吲哚-3-亚甲基)环己酮，只是用5-甲氧基吲哚-3-甲醛代替吲哚-3-甲醛。产品为黄色固体，产率47.1％，m.p.:230-232℃。
(E)-2-(1-甲基吲哚-3-亚甲基)环己酮(A3)的合成：取4.55g(20mmol)的2-(E)-(吲哚-3-亚甲基)环己酮,1.50g的K2CO3,20ml的DMF和5.20ml(61mmol)的碳酸二甲酯至100ml的圆底烧瓶中,130℃回流反应3.5h。冷至室温，缓慢加适量冰水混合物，此时有大量黄色固体析出，抽滤、水洗、干燥，乙酸乙酯重结晶，得纯品2.30g，为黄色固体，产率为48.1％，m.p.:146-147℃。
(E)-1-甲基-3-(吲哚-3-亚甲基)-哌啶-4-酮(A4)的合成：取2.49g(10mmol)1-苯甲酰基-吲哚-3-甲醛溶解于75mL甲醇中，随后加入1.8mL(15mmol)1-甲基-哌啶-4-酮，0.2mL哌啶，50℃下搅拌6h，然后室温继续搅拌24h。反应结束后旋干溶剂，将所得油状液体倒入500mL水中，加4mol/L的盐酸溶液调至酸性(pH＝3～4)，搅拌片刻后减压抽滤。收集滤液，用2mol/L NaOH溶液调至碱性(pH＝9～10)，搅拌5min后静置片刻，抽滤，水洗，滤饼用甲醇重结晶，得产品2.0g。产品为黄色固体，产率58％，m.p.:147-149℃。
(E)-1-甲基-3-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)-哌啶-4-酮(A5)的合成：同(E)-1-甲基-3-(吲哚-3-亚甲基)-哌啶-4-酮，只是用5-甲氧基吲哚-3-甲醛代替吲哚-3-甲醛，产品为黄色固体，产率90％，m.p.:159-161℃。
实施例2.化合物H1～H13的合成方法
本发明提供的化合物，分别是由A1～A5中相应的一种中间体与相应的芳香醛以1:1～1:2的摩尔比，通过Claisen-Schmidt反应得到。所用反应溶剂可以是乙二醇、甲醇、乙醇中的任意一种，催化剂为有机碱哌啶、吗啉，也可以是NaOH水溶液或SOCl2。若芳香醛有羟基取代时，也可用乙酸溶液、HCl气体催化。反应温度为室温至回流温度，反应时间为2～24小时。
化合物的典型合成过程和理化性质如下所述：
化合物H1：取0.51g(2mmol)(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮和20mL乙酸与50mL三口烧瓶中，搅拌使其溶解，此时溶液呈黑绿色。10min后加入0.31g(2.5mmol)对羟基苯甲醛。然后在室温下通入HCl气体，搅拌反应3h。停止通HCl气体，升温至回流，继续反应20h。反应结束后，用Na2CO3饱和溶液调节反应液的pH值，使其呈中性，有黄绿色固体析出。然后过滤，水洗，干燥得粗品。采用干法柱层析纯化得产品0.33g。产品为淡黄色固体，产率45.8％，熔点：302-304℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.76(s,1H),9.89(s,1H),7.99(s,1H),7.75(d,J＝2.8Hz,1H),7.56(s,1H),7.35-7.41(m,3H),7.22(d,J＝2.0Hz,1H),6.82-6.85(m,3H),3.83(s,3H),2.80-2.87(m,4H),1.77-1.81(m,2H)。ESI-MS[M-1]-(m/z:358.0)。
化合物H2：以3-甲氧基-4-羟基苯甲醛和(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮为反应原料，合成方法同H1。产品为淡黄色固体，产率56.8％，熔点：188-190℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.77(s,1H),9.49(s,1H),7.99(s,1H),7.76(s,1H),7.58(s,1H),7.37(d,J＝8.8Hz,1H),7.22(d,J＝1.6Hz,1H),7.10(s,1H),7.01(d,J＝8.0Hz,1H),6.82-6.86(m,2H),3.83(s,1H),3.82(s,1H),2.91-2.82(m,2H),1.78-1.81(m,2H)。ESI-MS[M-1]-(m/z:388.0)。
化合物H3:取0.51g(2mmol)(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮,0.42g(2.5mmol)苯甲醛于50mL圆底烧瓶中，随后加入30mL甲醇，搅拌下缓慢滴加10％的NaOH溶液6mL，然后加热温度至90℃，反应5h。反应完毕后，冷却至室温，缓慢滴加10％的盐酸至反应液中，调节混合液pH至弱酸性，析出大量橙黄色固体，抽滤，水洗，干燥得粗品。采用干法柱层析纯化得产品0.40g。产品为棕黄色固体，产率49.5％，熔点：135-137℃。1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:8.73(s,1H),8.22(s,1H),7.81(s,1H),7.50(s,1H),7.26-7.33(m,2H),7.10(d,J＝8.3Hz,1H),7.01(s,1H),6.90-6.93(m,2H),3.92(s,3H),3.91(s,3H),3.88(s,3H),2.93(d,J＝5.2Hz,2H),2.84(t,J＝5.6Hz,2H),1.86-1.90(m 2H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:404.1)。
化合物H4:以3-羟基-4-环丙甲氧基醛和(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮为反应原料，合成方法同H3。产品为橙色固体，产率46.8％，熔点：189-191℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.78(s,1H),9.18(s,1H),8.00(s,1H),7.76(s,1H),7.50(s,1H),7.37(d,J＝8.7Hz,1H),7.22(s,1H),7.02(s,1H),6.94(s,2H),6.84(dd,J＝8.7Hz,J＝1.6Hz,1H),3.86(s,2H),3.83(s,3H),2.81-2.87(m,4H),1.80(t,J＝4.9Hz,2H),1.22-1.28(m,1H),0.59-0.55(m,2H),0.32-0.35(m,2H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:430.2)。
化合物H5:以吡啶-4-甲醛和(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮为反应原料，合成方法同H3。产品为黄色固体。产率42.8％，m.p.:223-226℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.86(s,1H),8.62(d,J＝5.6Hz,1H),8.09(s,1H),7.79(d,J＝2.8Hz，1H),7.53(s,1H),7.38-7.44(m,3H),7.26(d,J＝2.0Hz,1H),6.86(dd,J＝8.8Hz,J＝2.4Hz,1H),3.84(s,3H),2.80-2.85(m,4H),1.77-1.80(m,4H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:345.2)。
化合物H6:取(E)-2-(吲哚-3-亚甲基)环己酮1.13g(5mmol)，5-甲氧基吲哚-3-甲醛0.88g(5mmol)，20mL乙二醇，0.50mL六氢吡啶于100mL三口烧瓶中，搅拌下升至175℃～180℃，反应50min。停止加热，搅拌冷却至室温。将溶于10mL水的1.00mL乙酸缓慢滴加到三口烧瓶中，继续反应2h，此时可见烧瓶中大量橙黄色固体析出。过滤，将橙黄色的滤饼用冷的蒸馏水洗三次，干燥。用乙酸乙酯重结晶，滤出固体，干燥至恒重，得产品0.81g。产品为橙黄色针状结晶，产率为42.4％，熔点280℃-282℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.85(s,1H),11.73(s,1H),8.02(s,1H),8.00(s,1H),7.74-7.80(m,3H),7.48(d,J＝7.7Hz,1H),7.37(d,J＝7.7Hz,1H),7.16-7.22(m,3H),6.84(dd,J＝8.8Hz,J＝2.2Hz,1H),3.81(s,3H),2.86-2.87(m,4H),1.86-1.90(m,2H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:383.2)。
化合物H7:取(E)-2-(吲哚-3-亚甲基)环己酮1.13g(5mmol)，对羟基苯甲醛0.61g(5mmol)，10mL乙二醇，0.50mL六氢吡啶于100mL三口烧瓶中，搅拌下升至150℃～155℃，反应10min～15min。停止加热，搅拌冷却至室温，后处理同H6。产品为棕黄色粉末，产率为55.5％，熔点236℃-237℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:11.90(s,1H),9.91(s,1H),8.02(s,1H),7.81(d,J＝2.8Hz,1H),7.77(d,J＝7.8Hz,1H),7.58(s,1H),7.48(d,J＝8.0Hz,1H),7.40(d,J＝8.6Hz,2H),7.22(td,J＝7.7Hz,J＝1.2Hz,1H),7.17(td,J＝7.6Hz,J＝0.9Hz,1H),2.82-2.88(m,4H),1.81-1.78(m,2H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:330.2)。
化合物H8:以吡啶-3-甲醛和(E)-2-(5-甲氧基吲哚-3-亚甲基)环己酮为反应原料，合成方法同H3。产品为黄色固体。产率36.6％，m.p.:207-210℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.83(s,1H,N-H),8.72(d,J＝1.1Hz,1H),8.54-8.56(d,J＝8.0Hz,1H),8.07(s,1H),7.92(d,J＝8.4Hz,1H),7.79(d，J＝2.7Hz,1H),7.62(s,1H),7.49-7.45(m,1H),7.38(d,J＝8.4Hz,1H),7.25(d,J＝2.1Hz,1H),6.86(dd,J＝8.8Hz,J＝2.4Hz,1H),3.84(s,3H),2.82-2.88(m,4H),1.79-1.82(m,2H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:345.0)。
化合物H9:取2.90g(20mmol)吲哚-3-甲醛，0.98g(10mmol)环己酮，10mL乙二醇，0.50mL六氢吡啶于250mL三口烧瓶中，搅拌下使反应液温度升至175℃～180℃，反应50min。停止加热，搅拌冷却至室温。将溶于5.00mL水的0.50mL乙酸缓慢滴加到三口烧瓶中，继续搅拌2h，此时可见烧瓶中析出大量棕黄色固体。过滤，水洗三次。用乙酸乙酯将滤饼充分溶解，滤去难溶物，再用(50ml×2)的冷的蒸馏水洗涤，分液后，浓缩溶液，干法柱层析，得产品1.99g。产品为棕黄色固体，产率为56.5％，熔点275℃-277℃。1H NMR(400MHz,CD3COCD3),δ：8.22(s,2H),7.88((dd,J＝6.8Hz,J＝1.9Hz,2H),7.79(s,2H),7.52(dd,J＝7.0Hz,J＝2.1Hz,2H),7.20-7.24(m,4H),2.93-2.97(m,4H),1.94-1.98(m,2H)。ESI-MS[M-1]-(m/z:351.1)。
化合物H10:以((E)-2-(1-甲基吲哚-3-亚甲基)环己酮和3,4-二甲氧基苯甲醛为反应原料，合成方法同H6。产品为深绿色粉末状固体。产率56.0％,，熔点：154℃-156℃，为深绿色粉末状固体。1H NMR(400MHz,d6-DMSO)δ：8.01(s,1H),7.88(s,1H),7.80(d,J＝8.0Hz,1H),7.61(s,1H),7.54(d,J＝8.1Hz,1H),7.29(t,J＝7.7Hz,1H),7.29(t,J＝7.2Hz,1H),7.12(d,J＝7.1Hz,2H),7.03(d,J＝8.7Hz,1H),3.91(s,3H),3.81(s,3H),3.78(s,3H),2.82-2.94(m,4H),1.83-1.80(m,2H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:388.0)。
化合物H11:取0.48g(2mmol)(E)-3-(3-吲哚亚甲基)-1-甲基-哌啶-4-酮溶解于100mL乙酸中，搅拌5min后加入0.46g(3mmol)4-羟基-3-甲氧基苯甲醛，30℃水浴搅拌下通入氯化氢气体2h，溶液由黄色变为黑色。继续反应2d然后倒入过量饱和碳酸氢钠溶液中，调节pH至7，此时可见有黄色固体析出，减压抽滤，水洗。用二氯甲烷提取滤饼，经无水硫酸钠干燥过夜，浓缩二氯甲烷溶液，干法柱层析，得产品0.42g，黄色固体，产率52.0％，m.p.:103-105℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.81(d,J＝1.5Hz,1H,),9.57(s,1H),7.92(s,1H),7.64(d,J＝2.6Hz,1H),7.56(s,1H),7.37(d,J＝8.7Hz,1H),7.25(d,J＝2.1Hz,1H),7.06(d,J＝1.0Hz,1H),6.93(d,J＝8.4Hz,1H),6.84～6.88(2H,m),3.84(s,3H),,3.83(s,3H),3.72(s,2H),3.67(s,2H),2.46(s,3H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:405.1)。
化合物H12:取0.48g(2mmol)(E)-3-(3-吲哚亚甲基)-1-甲基-哌啶-4-酮和0.37g(2.2mmol)3，4-二甲氧基苯甲醛溶解于100mL甲醇中，随后加入1g氢氧化钠的5mL水溶液，溶液由黄色变为红色。继续反应4h。旋干溶剂，乙酸乙酯提取，硫酸钠干燥过夜。浓缩乙酸乙酯溶液，干法柱层析，得产品0.39g，红色固体，产率47.0％，m.p.:201-203℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.83(s,1H),7.94(s,1H),7.65(d,J＝2.6Hz,1H),7.59(s,1H),7.37(d,J＝8.7Hz,1H),7.26(d,J＝2.0Hz,1H),7.08(s,1H),7.05(s,1H),6.84(dd,J＝8.7Hz,J＝2.3Hz,1H),3.84(s,3H),3.81(s,6H),3.73(s,2H),3.68(s,2H),2.46(s,3H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:419.1)。
化合物H13:以((E)-3-(3-吲哚亚甲基)-1-甲基-哌啶-4-酮和4-羟基-3-甲氧基苯甲醛为反应原料，合成方法同H11。产品为黄色固体，产率50％，m.p.:227-230℃。1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:11.96(s,1H),9.59(s,1H),7.95(s,1H),7.78(d,J＝7.7Hz,1H),7.71(d,J＝2.7Hz,1H),7.57(s,1H),7.49(d,J＝7.9Hz,2H),7.25-7.16(m,2H),6.94(dd,J＝8.5Hz,1.7Hz,1H),6.87(d,J＝8.1Hz,2H),3.83(s,3H),3.73(s,2H),3.70(s,2H),2.47(s,3H)。ESI-MS[M+1]+(m/z:375.2)。
实施例3.化合物的抗肿瘤活性测定
采用MTT法测定化合物的抗肿瘤活性。将待测的癌细胞常规接种于完全培养基中，在37℃和5％的CO2饱和湿度下，对细胞进行培养、扩增。细胞经过0.25％胰蛋白酶消化后，向其中加入培养液将其稀释成1×105个/ml瘤细胞悬液(胎盼蓝染色，活细胞数均＞95％)，供试验用。
在96孔无菌培养板上分别设阴性对照孔、阳性对照孔和待测物的不同浓度孔，用DMSO将待测化合物配成各种不同浓度的稀液，同时每个浓度设3个复孔。在96孔无菌培养板上分别接种制备好的细胞悬液，培养24h后，向其中加入不同浓度的待测化合物及阳性对照药。将等量的培养液加入到阴性对照孔内，随后在培养箱中继续培养。分别于72h后取出，每孔加入MTT(四甲基偶氮唑蓝)20μl，继续培养4h，取出后，将其放入离心机，然后离心，弃掉上清液。在每孔中分别加入150μl的DMSO，震动后，将紫蓝色甲瓒结晶彻底溶解。用酶标仪与562nm处测定各孔的OD值，并最终通过计算得出IC50值。
选用细胞株为食管癌EC109和胃癌MGC803，以5-FU(5-氟尿嘧啶)和顺铂为阳性对照药。最终各化合物对细胞株的IC50值见表1。从表1结果可以看出，大部分化合物对实验细胞株都有一定的抑制作用，且其IC50值也大都接近或低于姜黄素和阳性对照药，说明化合物有较强的抗肿瘤活性。
表1受试化合物对肿瘤细胞增殖的抑制作用

Claims (5)

1.具有下述化学结构的任何一种化合物在制备抗肿瘤药物中的应用：
2.权利要求1所述的化合物及其药学上可接受的盐或其他制剂。
3.用于治疗肿瘤的药物组合物，其中含有治疗有效量的权利要求1所述的化合物及其药学上可接受的盐和药用辅料。
4.根据权利要求1所述的治疗抗肿瘤的药物化合物，其特征在于所述的药物化合物可以治疗白血病、胃癌、食管癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌或其他恶性肿瘤疾病。
5.根据权利要求3所述的治疗抗肿瘤的药物组合物，其特征在于所述的药物组合物可以治疗白血病、胃癌、食管癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌或其他恶性肿瘤疾病。
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JIAN WANG，ET AL: "Synthesis and biological evaluation of curcumin analogues having a piperidone core as potential antioxidant agents", 《JOURNAL OF CHEMICAL RESEARCH》 *
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