CN109053836B - 木犀草素7-o-琥珀酰葡糖苷和芹菜素-7-o-琥珀酰葡糖苷及其应用 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域,涉及一种木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)与芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)及药学上可接受的盐在制备心血管疾病药物方面的应用,特别涉及一种7-SGL(7-SGA)及药学上可接受的盐在制备抗脑缺血药物方面的应用。
背景技术
黄酮类化合物(flavonoids compounds)是植物次生代谢产物,广泛地存在于自然植物中,以游离态或与糖结合为苷的形式存在,不仅数量种类繁多,而且结构类型复杂多样,表现出多种多样的药理活性,能防治心脑血管系统的疾病和呼吸系统的疾病,具有抗炎抑菌、降血糖、抗氧化、抗辐射、抗癌、抗肿瘤以及增强免疫能力等药理作用。近年来,黄酮类化合物的研究进入了一个新的层次,随着对其构效关系的深入研究,发现了部分药理作用的作用机制,为其在医药、食品领域的应用提供了理论依据,加快了黄酮类化合物的开发利用。目前已报道的绝大多数黄酮类(大类)化合物水溶性偏低、细胞毒性较强,极大地限制了其在医药行业及工业开发上的应用。因此开发高水溶性、低毒的黄酮类化合物具有显著意义。
木犀草素及芹菜素均是黄酮苷元,两者均显示了广泛的药理活性;然而,两者的水溶性极低,细胞毒性极强,因此两者的药理活性均仅停留在纸面上,目前尚未有关于木犀草素或芹菜素相关创新药物被开发。因此,开发新型的高水溶性、低毒的木犀草素及芹菜素衍生物具有显著意义。
广义上的黄酮类化合物(大类)可分为以下几类:黄酮(小类)、二氢黄酮(黄烷酮)、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮……等。目前,已报道多种高水溶性黄酮类(大类)化合物的合成与药理活性研究,在新药开发上显示了较为理想的应用前景:主要包括异黄酮衍生物(Journal of agriculture and food chemistry,2006,54,3819-3826;FoodScience and Biotechnology,2008,17(1):172-175;Biotechnology and appliedbiochemistry,2015,62(2):255-259)及二氢黄酮衍生物(natural product research,DOI:10.1080/14786419.2018.1431633)等;该类化合物(上述的高水溶性异黄酮衍生物及二氢黄酮衍生物)在抗骨质疏松、抗菌、抗心肌缺血等方面显示了较好的疗效,然而药理结果显示,其在脑神经保护方面活性一般。如何开发高水溶性、低毒的、具有神经保护作用的木犀草素(或芹菜素)衍生物是本发明的关键所在。
发明内容
本发明要解决的技术问题提供一种木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)和芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA),及其在制备治疗心血管疾病药物方面的应用。
为解决本发明的技术问题,本发明的技术方案是:一种7-SGL(和7-SGA),所述的7-SGL(和7-SGA)具有下式(1)所示的结构:
为解决本发明的技术问题,本发明的另一技术方案是:一种治疗脑神经疾病药物,包括活性成分为式(1)所示的7-SGL(和7-SGA),以及药学上可接受的药用辅料。
优选的,包括活性成分为式(1)所示的7-SGL(和7-SGA)或其盐,以及药学上可接受的药用辅料组合制成临床适用的片剂、胶囊剂、颗粒剂、注射剂。
优选的,7-SGL(和7-SGA)盐指7-SGL(和7-SGA)与盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、乙酸、乳酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、马来酸、烷基或芳基磺酸形成的盐。
为解决本发明的技术问题,本发明的另一技术方案是:所述的7-SGL和7-SGA在制备心血管疾病药物的用途,所述脑神经性疾病包括头痛、神经衰弱、脑梗塞、脑缺血、心力衰竭以及神经功能紊乱。
优选的,所述脑神经疾病为脑缺血。
本发明所述式(1)化合物,由具有7-O琥珀酰糖苷化功能的菌种,例如解淀粉芽孢杆菌FJ18(保藏编号为CCTCC NO:M2016272),在非水相中制备7-SGL与7-SGA而得,反应化学式见下式:
合成方法为:以芹菜素/木犀草素和糖基供体为原料,在解淀粉芽孢杆菌FJ18的催化作用下,芹菜素/木犀草素7位酚羟基发生琥珀酰糖基化反应,形成7-SGL/7-SGA。具体分为以下步骤:
步骤(1):将解淀粉芽孢杆菌FJ18,进行常规培养、发酵,发酵液过滤获得湿菌体;
步骤(2):以芹菜素/木犀草素和糖基供体为原料,用磷酸缓冲溶液及非水相溶剂配制得到原料溶液;
步骤(3):将步骤(1)湿菌体或用载体固定化后的湿菌体加入到步骤(2)的溶液中进行催化反应。
所述的磷酸缓冲溶液浓度为10~150mmol/L,pH为8.0。所述的原料溶液,其组分中,芹菜素/木犀草素的浓度为0.01~2g/L,糖基供体的溶液浓度为5~50g/L,非水相溶剂体积百分比为5~20%。所述的非水相溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮中的任意一种。所述的非水相溶剂为二甲基亚砜或乙醇。所述的糖基供体选自麦芽糖、乳糖、蔗糖、葡萄糖、糊精中的任意一种。所述的糖基供体为蔗糖或葡萄糖。
本发明所述7-SGL与7-SGA作为两种新化合物,此前未有报道。
神经保护实验方法:本发明研究7-SGL(和7-SGA)对小鼠海马神经元细胞HT22细胞OGD/R损伤的保护作用,以此来验证式(1)所述的7-SGL(和7-SGA)及药学上可接受的盐在制备心血管疾病药物方面的应用,尤其是在脑缺血疾病中的应用。方法为选取对数生长期的HT22细胞,调整细胞密度为4×104/mL,每孔100uL接种于96孔板,置5%CO2的恒温培养箱于37℃培养至细胞贴壁,分为三组:模型组(OGD/R)、正常组(Normal,NA)和药物组,其中根据预实验筛选结果,药物组设置三组浓度,分别为1μM、5μM、10μM,造模前24小时及造模过程中给药。模型组和药物组按照2.1项方法进行造模,正常组使用正常培养基,置5%CO2的恒温培养箱于37℃培养,待模型组和药物组建立氧糖剥夺/复氧(OGD/R)损伤模型后,每孔加入20uL MTT(5mg/mL),置5%CO2恒温培养箱中于37℃避光孵育4小时,小心吸弃上清液,每孔加入150uL DMSO溶液,摇床低速振荡20min,使其溶解,使用酶标仪在492nm处检测OD值(A)。此外另设空白对照组,不加细胞,其余操作和正常组或模型组相同。实验中96孔板周围一圈用无菌PBS填充以防止边缘效应。计算细胞存活率。
细胞存活率(%)=(模型组A或药物组A-空白对照组)/(正常组A-空白对照组)×100%
与正常组相比,实验中建立的氧糖剥夺/复氧(OGD/R)损伤模型导致了细胞大量死亡(p<0.001),并且模型组的存活率达50%,该方法符合建立模型标准;与模型组相比,在1、5、10μM 7-SGL(7-SGA)的干预下,HT22细胞存活率有显著提升(p<0.001)。7-SGL与7-SGA对小鼠海马神经元HT22细胞具有显著的保护作用,且保护机制明晰。
水溶性实验方法:在HPLC上建立标曲,37℃下分别测定木犀草素、木犀草素-7-O-琥珀酰葡糖苷(7-SGL)、芹菜素、芹菜素-7-O-琥珀酰葡糖苷(7-SGA)饱和水溶液的溶解度。
实验结果:木犀草素水溶性为0.010g/L,7-SGL水溶性为11.34g/L;芹菜素水溶性为0.005g/L,7-SGA水溶性为0.967g/L。
结果表明,相比于原型木犀草素,7-SGL的水溶性提高了约1134倍;相比于原型芹菜素,7-SGA的水溶性提高了约174倍。
细胞毒性实验方法:采用MTT分析实验,选用小鼠正常海马神经元细胞HT22为研究对象(因为7-SGA和7-SGL神经保护活性显著),选择木犀草素、7-SGL、芹菜素、7-SGA等4个待测化合物,每个化合物选择三个待测计量(0.022,0.066,0.200μM)。HT22细胞与待测化合物共培养24小时后,加入20μL MTT溶液,37℃下共孵育4h。490nm下测定细胞活力。
实验结果:在中高剂量(0.066,0.2μM)下,原型药物木犀草素和芹菜素均HT22细胞显示了较强的抑制作用,其中木犀草素的抑制作用更强;而7-SGL和7-SGA在各种测试剂量下均未显示抑制作用,同时还对HT22细胞显示了一定的保护作用。
有益效果:
1.本发明提供了一种新化合物即式(1)所述的7-SGL与7-SGA;
2.本发明所提供的7-SGL与7-SGA作为新型的黄酮糖苷衍生物具有水溶性高、细胞毒性低,且在在脑神经疾病尤其是脑缺血疾病方面具有显著疗效,为脑神经疾病提供了新的药物选择。
附图说明
图1是木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)的1H NMR谱图。
图2是木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)的13C NMR谱图。
图3是木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)的HMBC谱图。
图4是芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)的1H NMR谱图。
图5是芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)的13C NMR谱图。
图6是芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)的HMBC谱图。
图7是7-SGL(7-SGA)显著增加造模小鼠海马神经元HT-22细胞存活率。
图8是7-SGL(7-SGA)的起效机制(HO-1、NRF2及Keap1的表达和定位)。
图9是木犀草素、7-SGL、芹菜素、7-SGA对正常小鼠海马神经元HT-22细胞存活率影响。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
解淀粉芽孢杆菌FJ18的发酵及静息细胞的制备
将冻存的解淀粉芽孢杆菌FJ18菌种的发酵接种到种子培养基中:酵母膏5.0g/L,蛋白胨10.0g/L,NaCl 10.0g/L,pH 7.0,于30℃,200rpm培养12小时。扩大培养基、发酵培养基,其组分和含量均为:蔗糖20g/L,酵母粉15g/L.KH2PO41.0g/L,CaCl2 0.8g/L。以NaOH调节pH至8.0。种子液按0.5%(v/v)接种到扩大培养基、发酵培养基,于30℃,200rpm培养12小时。10000rpm离心15分钟后收集菌体细胞,以生理盐水洗涤l~2次,得解淀粉芽孢杆菌FJ18的静息细胞。
实施例2
将实施例2中的菌体细胞发酵液过滤,得到湿菌体。以二甲基亚砜、木犀草素(或芹菜素)、蔗糖、磷酸缓冲配置原料溶液,即反应溶液。反应溶液中有机溶剂二甲基亚砜的比例为20%(v/v),芹菜素/木犀草素1g/L,磷酸缓冲的摩尔浓度为150mmol/L,磷酸缓冲的pH8.0,蔗糖浓度为50g/L。将上述所得的湿菌体分散于反应溶液中,加入到反应器中,于30℃,200rpm条件下培养24h后,10000rpm离心10分钟得反应溶液上清,HPLC检测分析测得木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)及芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)转化率均>95%。
产物用大孔树脂进行分离,取适量树脂,用乙醇浸泡24h后,除去树脂碎片和杂物。湿法装柱用1L乙醇冲洗,再用蒸馏水洗至无醇味;接行酸碱处理,即先后用体积分数5%的HCl溶液与质量分数2%的NaOH溶液分别以2BV/h流速通过树脂柱,并静止置2~4h后,用蒸馏水洗至pH值中性。为避免DMSO溶解转化产物降低上样吸附率,所以转化液用5倍体积的去离子水(pH4.0,冰醋酸调节)稀释至DMSO<2%后加样。加样量20mg/g湿树脂,加样流速20mL/min。用10倍柱床体积的去离子水(pH4.0,冰醋酸调节)淋洗过量未反应的糖基供体(蔗糖),直到洗脱液用浓硫酸检测不出糖为止,流速20mL/min。选用甲醇加去离子水作流动相进行洗脱,调整甲醇和去离子水的体积比,在洗脱流速20mL/min时,确定洗脱液中甲醇比例。浓缩干燥:经HPLC检测,合并洗脱液,用旋转蒸发仪对其减压真空浓缩,加热温度40℃。最后将固体置于真空干燥箱中,40℃干燥6h。
解淀粉芽孢杆菌FJ18非水相中制备7-SGL与7-SGA的反应化学式见下式:
经核磁共振质谱分析鉴定从NMR图谱上看,获得的结构与预期产物的结构一致。以上结果证实该反应中生成了两种新型的黄酮7-O-琥珀酰葡萄糖苷衍生物。其中木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)的核磁共振波谱数据为:
1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:7.32-7.41(2H,m,2'and 6'-H),6.84(1H,d,J=8.4Hz,5'-H),6.71(1H,d,J=2.4Hz,8-H),6.68(1H,s,3-H),6.38(1H,d,J=2Hz,6-H),5.04(1H,d,J=7.2Hz,1”-H),4.32(1H,d,J=10.4Hz,6”-HA),3.95-4.14(1H,m,6”-HB),3.62-3.73(1H,m,2”-H),3.18-3.30(2H,m,3”and 5”-H),3.05-3.15(1H,m,4”-H),2.46-2.55(2H,m,2”'-H),2.30-2.38(2H,m,3”'-H).
13C-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:181.9(C-4),173.2(C-4”),172.0(C-1”'),164.5(C-2),162.6(C-7),161.1(C-5),156.9(C-9),149.9(C-4'),145.8(C-3'),121.4(C-1'),119.1(C-6'),115.9(C-5'),113.5(C-2'),105.4(C-10),103.2(C-3),99.6(C-1”),99.5(C-6),94.6(C-8),76.1(C-3”),73.9(C-2”),73.0(C-5”),69.8(C-4”),63.6(C-6”),28.5(C-2”',C-3”').
芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)的核磁共振波谱数据为:
1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:7.96(2H,d,J=8.8Hz,2'and 6'-H),6.95(2H,d,J=8.8Hz,3'and 5'-H),6.87(1H,s,3-H),6.83(1H,d,J=2Hz,8-H),6.46(1H,d,J=2Hz,6-H),5.12(1H,d,J=7.2Hz,1”-H),4.43(1H,d,J=10.4Hz,6”-HA),4.04-4.15(1H,m,6”-HB),3.70-3.85(1H,m,5”-H),3.30-3.45(2H,m,2”and 3”-H),3.15-3.30(1H,m,4”-H),2.50-2.65(2H,m,2”'-H),2.35-2.0(2H,m,3”'-H).
13C-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ:182.0(C-4),173.2(C-4”),172.0(C-1”'),164.3(C-2),162.6(C-7),161.3(C-5),161.1(C-4'),156.9(C-9),128.5(C-2',C-6'),121.0(C-1'),115.9(C-3',C-5'),105.4(C-10),103.1(C-3),99.6(C-1”,C-6),94.7(C-8),76.2(C-3”),74.0(C-5”),73.0(C-2”),69.8(C-4”),63.6(C-6”),28.6(C-2”',C-3”').
实施例3
本发明的木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)及芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)在脑神经疾病方面的应用。
选取对数生长期的HT22细胞,调整细胞密度为4×104/mL,每孔100uL接种于96孔板,置5%CO2的恒温培养箱于37℃培养至细胞贴壁,吸弃上清液,用无血清的EBSS清洗细胞两次后,加入无血清的EBSS,置于5%CO2、0.5%O2、94.5%N2的三气培养箱中孵育2小时,造成细胞缺氧缺糖(OGD)损伤。细胞缺氧缺糖(OGD)后,吸弃上清液,加入正常培养基,置5%CO2的恒温培养箱中于37℃继续培养6小时,形成缺氧复氧环境,即建立氧糖剥夺/复氧(OGD/R)损伤模型。
选取对数生长期的HT22细胞,调整细胞密度为4×104/mL,每孔100uL接种于96孔板,置5%CO2的恒温培养箱于37℃培养至细胞贴壁,分为三组:模型组(OGD/R)、正常组(Normal,NA)和药物组,其中根据预实验筛选结果,药物组设置三组浓度,分别为1μM、5μM、10μM,造模前24小时及造模过程中给药。模型组和药物组按照2.1项方法进行造模,正常组使用正常培养基,置5%CO2的恒温培养箱于37℃培养,待模型组和药物组建立氧糖剥夺/复氧(OGD/R)损伤模型后,每孔加入20uL MTT(5mg/mL),置5%CO2恒温培养箱中于37℃避光孵育4小时,小心吸弃上清液,每孔加入150uL DMSO溶液,摇床低速振荡20min,使其溶解,使用酶标仪在492nm处检测OD值(A)。此外另设空白对照组,不加细胞,其余操作和正常组或模型组相同。实验中96孔板周围一圈用无菌PBS填充以防止边缘效应。
细胞存活率(%)=(模型组A或药物组A-空白对照组)/(正常组A-空白对照组)×100%
利用核蛋白提取试剂盒提取实验中HT22细胞中的核蛋白后,采用BCA法测定样品中蛋白含量。每个样品取20μg上样,使用10%SDS-PAGE电泳分离,转至PVDF膜上,1%BSA封闭1小时后,加入不同的一抗,于4℃孵育过夜,再加入二抗室温孵育1小时,加入ECL发光液显影,使用tanon化学发光成像系统采集图像。
细胞培养孔板中加入细胞爬片后培养,培养一段时间后取出爬片,加入含有山羊血清和Triton X-100的封闭液室温封闭1小时后,加入一抗,于4℃孵育过夜,次日取出,复温1小时,使用PBS缓冲液冲洗3次,每次5分钟,滴加对应荧光二抗,于37℃孵育1小时,再使用PBS缓冲液冲洗3次,每次5分钟,滴加hoechst溶液(5μg/ml)避光反应15分钟,PBS缓冲液冲洗数次后,采用荧光显微镜观察相应蛋白的表达并拍照。并采用Image-Pro软件进行蛋白荧光强度分析,实验中采用荧光强度表示蛋白表达。
实验中采用SPSS 18.0统计软件进行数据处理,计量数据结果用x±s表示,用t检验进行两组间的比较,采用方差分析对多组间差异进行比较,实验结果P<0.05表示组别间差异有统计学意义。
MTT法检测细胞活力结果显示,与正常组相比,实验中建立的氧糖剥夺/复氧(OGD/R)损伤模型导致了细胞大量死亡(p<0.001),并且模型组的存活率达50%,该方法符合建立模型标准;与模型组相比,在1、5、10μM 7-SGL(7-SGA)的干预下,HT22细胞存活率有显著提升(p<0.001),实验结果如图7。
Western blot结果显示,在7-SGL(7-SGA)的干预下,与清除氧自由基相关的HO-1蛋白表达提高,如图8.B;同时细胞核中NRF-2蛋白表达也有所提高,如图8.A。免疫荧光试验中,在荧光显微镜下观察到细胞核显蓝色荧光,NRF-2显绿色荧光,Keap-1显红色荧光,实验结果显示,在10μM 7-SGL(7-SGA)作用下,NRF-2脱离与Keap-1形成复合体的表达更多的发生在细胞核中,如图8.C。7-SGA与7-SGL在提高氧糖剥夺/复氧(OGD/R)损伤模型细胞存活率上功效显著,且两种新化合物通过上调细胞核中NRF-2表达,提高诱导酶HO-1的水平的抗氧化机制也被证实。
实施例4
水溶性实验方法:在HPLC上建立标曲,37℃下分别测定木犀草素、木犀草素-7-O-琥珀酰葡糖苷(7-SGL)、芹菜素、芹菜素-7-O-琥珀酰葡糖苷(7-SGA)饱和水溶液的溶解度。
实验结果:木犀草素水溶性为0.010g/L,7-SGL水溶性为11.34g/L;芹菜素水溶性为0.005g/L,7-SGA水溶性为0.967g/L。
结果表明,相比于原型木犀草素,7-SGL的水溶性提高了约1134倍;相比于原型芹菜素,7-SGA的水溶性提高了约174倍。
细胞毒性实验方法:采用MTT分析实验,选用小鼠正常海马神经元细胞HT22为研究对象(因为7-SGA和7-SGL神经保护活性显著),选择木犀草素、7-SGL、芹菜素、7-SGA等4个待测化合物,每个化合物选择三个待测计量(0.022,0.066,0.200μM)。HT22细胞与待测化合物共培养24小时后,加入20μL MTT溶液,37℃下共孵育4h。490nm下测定细胞活力。
实验结果:在中高剂量(0.066,0.2μM)下,原型药物木犀草素和芹菜素均HT22细胞显示了较强的抑制作用,其中木犀草素的抑制作用更强;而7-SGL和7-SGA在各种测试剂量下均未显示抑制作用,同时还对HT22细胞显示了一定的保护作用。
实施例5
片剂的制备
处方(以1000片的处方量计):
实施例3中所得木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)[或芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)]纯品60g;
蔗糖60g;
玉米淀粉80g;
硬脂酸镁2g。
制备方法:将活性成分与蔗糖、玉米淀粉混合,加水湿润,搅拌均匀,干燥,粉碎过筛,加入硬脂酸镁,混合均匀,压片。平均片重202mg/片,活性成分含量为60mg。
实施例6
注射液的制备
处方:(以1000支的处方量计)
实施例3中所得的木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)[或芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)]纯品10g;
丙二醇100g;
注射用水加至1000ml。
将处方量的木犀草素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGL)[或芹菜素-7-O-琥珀酰葡萄糖苷(7-SGA)]纯品溶解于丙二醇中,加注射用水至1000ml,混合均匀,过滤,将所获得的溶液在无菌条件下分装于安瓿瓶中,制成1ml/瓶注射液,活性成分含量为10mg/mL。
Claims (6)
2.一种治疗脑神经疾病药物,其特征在于,包括权利要求1所述的活性成分为式(1)所示的7-SGL,以及药学上可接受的药用辅料。
3.根据权利要求2所述的治疗脑神经疾病药物,其特征在于,包括活性成分为式(1)所示的7-SGL 或其盐,以及药学上可接受的药用辅料组合制成临床适用的片剂、胶囊剂、颗粒剂、注射剂。
4.根据权利要求3所述的治疗脑神经疾病药物,其特征在于,所述7-SGL盐指7-SGL与盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、乙酸、乳酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、马来酸、烷基或芳基磺酸形成的盐。
5.根据权利要求1所述的7-SGL在制备脑神经性疾病药物的应用,其特征在于,所述脑神经性疾病包括头痛、神经衰弱、脑梗塞、脑缺血、心力衰竭以及神经功能紊乱。
6.根据权利要求1所述的7-SGL在制备脑神经疾病药物的应用,其特征在于,所述脑神经疾病为脑缺血。
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