DE1932190C - Chromatographisches Verfahren zur Trennung optischer Isomere von Verbindungen, die Komplexe mit den Ionen der Übergangsmetalle zu bilden vermögen - Google Patents
Chromatographisches Verfahren zur Trennung optischer Isomere von Verbindungen, die Komplexe mit den Ionen der Übergangsmetalle zu bilden vermögenInfo
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Description
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zur Trennung optischer Isomerer, die eine razemische chromatographisches Verfahren zur Trennung opti-
chemischen, pharmazeutischen und Nahrungsmittel- scher Isomerer von Verbindungen, dis mit den Ionen
optisch aktiver chemischer Stoffe Verwendung finden. durch das Durchleiten einer Lösung des Gemisches der
für die Trennung optisch aktiver Isomerer von Amino- ίο frischen Sorptionsmittelf. JvS Ionenaustauscherharzes,
säure«, Oxysäuren, Aminoalkohole und deren Denkte. das Komplexe mit den Ionen der Übergangsmetalle zu
man die Lösung einer razemischen Verbindung durch tails behandelt wird.
eine Schicht des asymmetrischen Sorptionsmittels 15 Die Trennung optischer Isomerer unter den Bedinleitet. Solche Sorptionsmittel können natürliche optisch gungen des genannten Verfahrens kommt zustande
aktive Stoffe, z. B. Stärke (s. deutsche Patentschriften durch die Bildung eines Komplexes, an dem das Ion
1 013 637, 1 013 655, 1 016 713), modifizierte Natur- des Übergangsmetalls, die funktionellen Gruppen des
produkte, z.B. Karboxyzellulose (s. USA-.Patent- asymmetrischen Sorptionsmittels und die Moleküle der
schrift 2 957 917), oder synthetische Ionenaustauscher- »o zu trennenden Isomeren beteiligt sind. Die Beständigharze (s. belgische Patentschrift 621135) sein. keit solcher gemischten Komplexe hängt weitgehend
Es sind bekannt auch großtechnisch angewandte von dem räumlichen Bau der Moleküle der zu trennen-Verfiihren zur Trennung optischer Isomerer -durch den Isomeren ab. Deshalb wird ein optisches Isomeres
mehrmalige fraktionierte Kristallisation der raze- durch das asymmetrische Sorptionsmittel viel stärker
mischen Verbindung (i,. USA.-Patentschriften as als das andere festgehalten, wodurch es möglich wird,
3182 079, 3 158 648; japanische Patentschrift 5 266; diese im Prozeß der Chromatographie zu trennen,
britische Patentschrift 921075; französische Patent- Nach dem genannten Verfahren können optische
schrift 1 338 728) oder eines Gemisches von Diastereo- Isomere von Verbindungen getrennt werden, deren
meren, die bei der chemischen Umsetzung einer raze- Moleküle eine oder mehrere funktionelle Gruppen entmischen Verbindung mit einem optisch aktiven Stoff 3° halten, welche Komplexe mit den Ionen der Übergangserhalten werden (s. USA.-Patentschriften 3 094 537, metalle zu bilden vermögen. Solche Gruppen können
3 167 566; japanische Patentschriften 8 311, 28 232). Aminogruppe, Karboxyl-, Ester-, Amido-, Hydroxyl-,
nung optischer Isomerer durch selektive Modifikation sein. Zu den Verbindungen, die die genannten Gruppen
von Derivaten der razemischen Verbindung durch 35 enthalten, zählen Vertreter solch wichtiger Klassen der
Ein Nachteil der bekannten chromatographischen Merkaptosäuren, Aminoalkohole und Aminothiole,
Verfahren zur Trennung optischer Isomerer ist ihre 40 Dikarbonsäuren. Amide, Ester und Azylderivate der
außerordentlich niedrige Leistungsfähigkeit. Selbst bei genannten Verbindungen sowie Amine, Aminoxide usw.
der Verwendung größerer Mengen des asymmetrischen Als Salze der Übergangsmetalle können mineralische
Sorptionsmittels gelingt es nicht, eine vollständige und organische Salze von Kupfer, Zink, Nickel, Kobalt,
Trennung der optischen Isomeren herbeizuführen. Kadmium, Chrom, Mangan, Eisen, Blei, Silber, Platin,
Durch die Chromatographie erhält man in der Regel 45 Palladium, Rhodium, Gold, Quecksilber usw. verein Produkt, das nur in einem geringeren Grade an wendet werden.
einem der optischen Isomeren angereichert ist. Infolge- Als asymmetrische Sorptionsmittel können beliebige
dessen gelangte das chromatographische Verfahren bis Ionenaustauscherharze mit optisch aktiven Gruppie-
fraktionierte Kristallisation werden durch eine niedrige vermögen. Zu solchen Sorptionsmitteln zählen vor
liche Schwierigkeit des Prozesses gekennzeichnet. Au- ten Styrolkopolymeren mit dem Divinylbenzol oder
ßerdem sind diese Verfahren zur Trennung nur in einer einem anderen vernetzenden Agens mit den optisch
sehr begrenzten Zahl der Fälle anwendbar. SS aktiven «- oder ß-Aminokarbonsäuren oder <x- oder
Nachteile der fermentative« Verfahren zur Trennung , /ί-Aminophoephonsäuren, deren Amiden oder Estern,
optisch aktiver Isomerer sind die Notwendigkeit einer Ali Sorptionsmittel können auch Polykondensationsvorhergehenden Herstellung von Derivaten der raze· produkte von optisch aktiven Komplexbildnern, 2. B.
mischen Verbindung, die Schwierigkeit einer Trennung Produkte der Umsetzung von Formaldehyd mit dem
des entstehenden Gemisches des Fermentes und der 60 Tyrosin oder seinem Derivat in Frage kommen.
Produkte, dessen Umsetzung mit jedem der optischen Schließlich eignen sich auch asymmetrische Sorptiorcs-Isomeren, Verluste von Fermenten. Außerdem können mittel, die auf der Grundlage der polymeren Naturnach diesen Verfahren die optischen Isomeren nur produkte, z. B. auf der Grundlage von Chitosan, Alginder Derivate der natürlichen ««Aminosäuren getrennt säure usw., hergestellt werden,
werden, die natürliche Substrate der Fermente sind. 65 Das erfindungsgemäße chromatographische Ver-
gung der genannten Nachteile. durchgeführt.
Salzlösung von Übergangsmetall in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel behandelt, in eine
chromatographische Säule eingebracht und mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel gewaschen.
Dann führt man in die Säule eine Lösung der razemischen Verbindung in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel ein and wäscht die Säule mit demselben Lösungsmittel bis zum vollständigen Austritt
eines der optischen Isomeren aus dieser. Das zweite Isomere, das mit dem Sorptionsmittel einen beständigeren Komplex bildet, wird aus der Säule beim weiteren
Durchieiten des Lösungsmittels ausgewaschen oder durch Veränderung von pH-Wert des Lösungsmittels,
Einführung in die Säule eines verdrängenden Stoffes, Auswechselung des Lösungsmittels oder Steigerung der
Temperatur der Säule desorbiert.
Wenn die zu chromatographierenden optischen Isomeren mit dem in der Säule sortierten Metallion einen
beständigen Komplex bilden und diesen aus der Säule austragen, wird das Eluat durch eine zusätzliche kleinere Säule geleitet, die mit demselben Sorptionsmittel
wie auch die Hauptsäule gefüllt kt, das jedoch mit der Lösung des Salzes von Übergangsmetall nicht behandelt wurde. Beim Durchleiten durch diese Säule
wird die Lösung der optischen Isomeren von den Metallionen vollständig frei. Nach mehreren chromatographischen Zyklen wird das Metall aus der zusätzlichen
Säule durch das Wascht« des iorptionsmittels mit
einer Säurelösung desorbieu und das genannte Metall auf dem Ionenaustauscherharz der Fauptsäule wieder
sortiert.
Außerdem kann der chromatographische Prozeß im Falle der Austragung der Metallionen aus der Säule in
einer Säule (ohne zusätzliche Säule) durchgeführt werden. Dabei sind der Ober- und Unterteil der Säule
mit einem Sorptionsmittel zu füllen, das von den Metallionen frei ist. In diesem Falle wird in jedem chromat>
graphischen Zyklus die zentrale Zone des Sorptionsmittels, die Metallionen enthält, nach oben oder nach
unten in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Eluents verschoben. Der nächste chromatographische
Zyklus wird in der entgegengesetzten Richtung durchgeführt.
Wenn es notwenidg ist, wird nach jedem chromatographischen Zyklus die Regenerierung des Sorptionsmittels durch Waschen der Säulen mit einem geeigneten
Lösungsmittel durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei vollständiger Automation aller Prozesse durchgeführt werden.
Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung
werden nachstehend folgende Beispiele fUr die chromatographische Trennung optischer Isomerer angeführt. o . ...
Be ι s ρ ι e 1 1
Ein asymmetrisches Sorptionsmittel (lonenaustau- ss
scherharz) mit einer elementaren Einheit der Struktur
Man führt die Suspensionskopolymerisation von
98,5% Styrol mit 1,5 °/„ Divinylbenzol durch. Die
Fraktion des Kopolymeren mit einem Granulendurchmesser von 0,05 bis 0,10 mm unterzieht man der Chlor-
methylierung. Das erhaltene Produkt mit efnem Chlorgehalt von 20,5 % wrd mit dem L-Prolin in einer Menge
von 2,25 Mol pio Mo! Chlorraethylgruppen und dem
Natriumiodid in einer Menge von 0,30 Mol pro Mol Chlormethylgruppen im überschüssigen Gemisch des
ι» Dioxans mit dem Methanol (Volumverhältnis 6: χ) bei
einer Temperatur von 600C 15 Stunden behandelt.
Die analytische Austauschkapazität des Sorptionsmittels beträgt 2,3 m Val/g. Das Sorptionsmittel weist
eine hohe chemische Beständigkeit und ;nechanische
is Festigkeit auf.
Das Sorptionsmittel wird mit der überschüssigen 0,1 η-Lösung von Kupfersulfat in 0,5 n-Ammoniaklösung
(in einer Menge von 30 ml Lösung pro 1 g Sorptionsmittel) bshandelt. 13 g des erhaltenen tiefblauen Sorp-
ao tionsmittels bringt man in eine Säule {d = 9 mm,
/ = 500 mm) ein und wäscht mit 0,5 n-Ammoniaklösung und Wasser bis zur neutralem Reaktion. Hinter
der Hauptsäule wird eine zweite, kleinere Säule (d = 9 mm, / = 100 mm) angeschlossen, die mit 2 g
desselben Sorptionsmitteis gefüllt ist, das jedoch mit der Kupfersalzlösung nicht behandelt wurde.
In die Säule führt man eine Lösung von 0,5 g D,L-Prolin in 5 ml Wasser ein und wäscht das System
mit destilliertem Wasser bei einer Wasserzufuhrge
schwindigkeit von 10 ml/Std. Am Austritt aus dem
System (nach der zweiten Säule) sammelt man das Eluat, das eine positive Reaktion mit dem Ninhydrinreagens liefert. Durch das Eindampfen des Eluats erhält man 0,25 g optisch reiiKi P-Prolin mit [*]?
= -80,5° (C = I; Wasser).
Das D-Prolin wird aus den Säulen eluiert, indem man
durch diese 100 ml 1 η-Ammoniaklösung leitet, und aus dem Eluat ebenfalls durch Eindampfen isoliert. Man
erhält 0,25 g optisch reines D-Prolin mit [«]? = 80,5°
(C = I; Wasser).
Die Sorptionsmittel in den Säulen (in der Haupt- und zusätzlichen Sau1 ?) regeneriert man durch Waschen mit
destilliertem Wasser bis zur neutralen Reaktion. Nach drei chromatographischen Zyklen wird das
Sorptionsmittel in der kleineren Säule an Kupferionen ßesättigt (was man deutlich an der Farbe der Säule erkennt), und man regeneriert dieses mit 0,5 n-Salzsäurelösung, die den Kupferkomplex leicht abbaut.
Die eluierte Kupfermenge wird auf dem Sorptions
mittel der HauDtsäule wieder sortiert, indem man vor
her den pH-Wert der Kupferlösung mit Hilfe von Ammoniak auf > 6 bringt.
CH1-N
wird wie folgt synthetisiert:
CH1-CH1
CH-CH,
COOH
Der Prozeß wird in denselben Säulen und auf denselben Sorptionsmitteln, wie sie in dem Beispiel 1 bc-
schrieben sind, durchgeführt. In die erste Säule führt man 0,3 g d,l-Valin in 6 ml Wasser ein und wäscht das
System mit Wasser. Durch Eindampfen des Eluats erhält man 0,15 g optisch reines L-Valin mit [<%]-? - 28,2
(C = 1; Sn-HCI). Eine äquivalente Menge des optisch
«5 reinen D-Isomeren eluiert man mit ln-Ammoniaklösung.
Die Sorptionsmittel werden, wie in dem Beispiel I
beschrieben, regeneriert.
1 932 l90
5 6
η,,,.,,, , , Die Sorptionsmittel werden, wie in dem Beispiel 1 be-
* schrieben, regeneriert.
Der Prozeß wird in denselben Säulen und auf den- Beispiel 7
selben Sorptionsmitteln, wie sie in dem Beispiel 1 be
selben Sorptionsmitteln, wie sie in dem Beispiel 1 be
schrieben sind, durchgeführt. In die erste Säule führt 5 Der Prozeß wird in denselben Säulen und auf den-
man 0,5 g D,L-Valinamid in 6 ml Wasser ein. Beim selben Sorptionsmitteln, wie sie in dem Beispiel 1 be-
Eluierer». mit Wasser trennt man 0,25 g L-Valinarriid schrieben sind, durchgeführt Das System wird mit
mit [«]£ = 17,8° (C = 1; Äthanol) und beim Eluieren 0,01 n-Ammoniaklösung im absoluten Methanol ge-
mit 1 n-Ammoniaklösung 0,25 g optisch reines D-Valin- waschen. In die erste Säule führt man eine Lösung von
amid ab. io 0,2 g razemische a-Formylamino-^-(p-dichlordiäthyl-
Die Sorptionsmittel werden, wie in dem Beispiel 1 aminophenyl)-propionsäure in 2 ml Methanol ein und
beschrieben, regeneriert. wäscht das System mit 0,01 n-Ammoniaklösung im
. Methanol bei einer Geschwindigkeit der zugeführten
Beispiel 4 Lösung von 9 ml/Std. Das Eluat sammelt man in
Nach der in dem Beispiel 1 beschriebenen Methodik i5 Fraktionen je 3 ml. Durch Eindampfen der Fraktionen
trennt man quantitativ und isoliert in reiner Form Nr. 6 bis 16 erhält man 0,1g optisch reines linksdrehen-
optische Isomere folgender razemischer Verbindungen: des Isomeres. Die gleiche Menge des rechtsdrehenden
«-Alanin, Isovalin, Leucin, Isoleucin, Methionin, Isomeren isoliert man dvsh Eindampfen der Fraktio-
Allothreonin, /?-Phenyl-/?-alanin, l-Am'nopropanol-2 nen Nr. 20 bis 31.
sowie eine Verbindung der Formel ao Beispiele
CH1 — CH — NH1 Ein asymmetrisches Sorptionsmittel, das Reste von
I I L-Asparaginsäure enthält, synthetisiert man durch
H3C C C-CH3 Behandlung des chlormethylierten Styrolkopolymeien
/ \ s \ a5 mit dem Divinylbenzol (das Kopolymere ist im Bei-
HjC xNx CH3 spiel 1 beschrieben) mit dem L-Asparaginsäuredi-
! methylester in einer Menge von 2,25 Mol pro MoI
O Chlormethylgruppen und mit dem Natriumiodid in
einer Menge von 0,30 Mol pro Mol Chlormethylgrup-
In allen aufgezählten Fällen führt man in die Säule 30 pen in überschüssigem Dioxan bei einer Temperatur
0,4 g razemische Verbindung in Wasser ein. von 500C innerhalb 15 Stunden. Die Verseifung der
. ic Estergruppen führt man durch Stehenlassen des
b e 1 s ρ 1 e I 5 Sorptionsmittels in einem Gemisch von Dioxan mit
Der Prozeß wird in denselben Säulen und auf den- 1 n-Ätznatronlösung (das Volumverhältnis von Dioxan
selben Sorptionsmitteln, wie sie in dem Beispiel 1 be- 35 und Alkalilösung beträgt 1:1) bei Zimmertemperatur
schrieben sind, durchgeführt. In die erste Säule führt während 5 Tage durch.
man eine Lösung von 0,2 g D,L-*-Oxyphenylessigsäure Die analytische Austauschkapazität des Sorptions-
(Mandelsäure) in 2 ml Wasser ein und wäscht das mittels beträgt 2,6 m Val/g.
System mit Wasser bei einer Wasserzufuhrgeschwindig- 11,5 g Sorptionsmittel behandelt man mit der Kupfer-
keit von 10 ml/Std. Das Eluat sammelt man in Frak- 40 sulfatlösung, bringt in die Säule ein und wäscht mit
tionen je 10 ml. Als erste wird die L-(+)-Mandelsäure einer Ammoniaklösung und Wasser, wie in dem Beieluiert,
danach das D-(—)-Isomere ausgewaschen. Die spiel 1 beschrieben. In die kleinere Säule bringt man
Fraktionen werden gesondert eingedampft. Die Zwi- 2 g Sorptionsmittel ein, das keine Kupferionen enthält,
schcnfraktionen, die die Mandelsäure in einer Menge In die erste Säule führt man 1 ml 10%ige D,L-Prolinvon
0,08 bis 0,1 g mit optischem Reinheitsgrad unter 45 lösung in Wasser ein und wäscht das System mit
100% enthält, unterzieht man einer nochmaligen 0,05 n-Ammoniaklösung, die 0,05 g optisch reines
Chromatographie zusammen mit der folgenden Portion L-Prolinsluiert. Das optisch reine D-Isomere eluiert man
der razemischen Mandelsäure. In jedem chromato- mit 1 n-Ammoniaklösung.
graphischen Zyklus erhält man 0,05 bis 0,06 g optisch Die Regenerierung der Sorptionsmittel wird mit
reine L-(-f)-Mandelsäure und die gleiche Menge des 50 0,05 n-Ammoniaklösung durchgeführt,
optisch reinen v>-(—)-Isomeren.
optisch reinen v>-(—)-Isomeren.
e 's P ' e Ein asymmetrisches Sorptionsmittel, das Reste von
Der Prozeß wird in denselben Säulen und auf den- L-Hystidin enthält, wird nach der in dem Beispiel 8
selben Sorptionsmitteln, wie sie in dem Beispiels 1 be- 55 beschriebenen Methodik unter Verwendung von
schrieben sind, durchgeführt. Methylester des L-Hystidins, Natriumiodid und Dioxan
Durch das System leitet man eine 3%ige Lösung des in den genannten Mengen synthetisisrt. Di: Verseifung
razemischen Valins in Wasser mit einer Geschwindig· der Estergruppen wird durch Stehenlassen des Sorp-
keit von 9 ml/Std. Das Eluat sammelt man in Fraktio- tionsmittels im Gemisch von Dioxan mit lsi-Alkali-
nen jeweils zu 10 ml und bestimmt in jeder Fraktion 60 lösung (das Volumverhältnis des Dioxans und der
den Gehalt an Valin und dessen optischen Reinheit«- Alkalilösung beträgt 1:1) bei Zimmertemperatur wäh-
grad. Die ersten 60 ml Eluat enthalten 1,45 g optisch rend 5 Tage durchgeführt.
reines i.-Valin. In den nachfolgenden Fraktionen des Die analytische Austauschkapazität des Sorptions-
Eluals sinkt die optische Reinheit des L-Valins. mittels beträgt 2,1 m VaI/*.
Nach einem sorgfältigen Waschen des Systems mit 65 14 g Sorptionsmittel, das mit 0,1 n-Nickelazetat-
Wasser eluiert man von dem Sorptionsmittel mit lösung in 0,5 n-Ammoniaklösung behandelt wurde,
1 n-Ammoniaklösung 1,8 g D-Valin mit eihem opii- bringt man in die erste Säule und 2 g nichtbehandeltes
sehen Reinheitsgrad von 98%· Sorptionsmittel in die zweite, die kleinere Säule ein,
wonach das System mit Wasser gewaschen wird. In die
erste Säule führt man 0.25 g i),f-Threonin in 4 ml
Wasser ein. Beim Eluieren des Systems mit 0,05 n-Ammoniaklösung in Wasser erhält man 0,125 g optisch
reines ι.-Isomeres, beim Eluieren des Systems mit S 0,5 η-Ammoniaklösung in Wasser erhält man die
gleiche Menge des optisch reinen D-Isomeren.
Ein asymmetrisches Sorptionsmittel, das Reste der optisch aktiven Λ-Aminophosphonsäure enthält, erhält
man nach der in dem Beispiel 8 beschriebenen Methodik, unter Verwendung des ( (-)-Diäthylesters der
«-Aminobenzylphosphonsäiire, des Natriumjodids
und des Dioxans in den glerchen Mengen. Die Hydro- is
lyse der Estergruppen wird durch Erhitzen des Sorptionsmittels mit konzentrierter Salzsäure bei einer
Temperatur von 1000C innerhalb 3 Stunden durchgeführt.
Die analytische Austauschkapazität des Sorptions- »o
mittels beträgt 1,95 m Val/g.
13 g dieses Sorptionsmittels, das wie in dem Seispiel 1 beschrieben, mit der Kupfersulfatlösung behandelt wurde, wäscht man in der Säule mit In-Ammoniaklösung und Wasser. as
In die Säule führt man 0,5 g n.L-Prolin in 0,5 n-Lösung von Ammoniak in Wasser ein. Beim Eluieren mit
wässeriger 0,5 η-Ammoniaklösung kann die Aminosäure in zwei gleichen Fraktionen mit einem optischen
Reinheitsgrad von 87e/„ getrennt werden. 3»
Beispiel Π
Ein asymmetrisches Sorptionsmittel auf der Grundlage von (.-Tyrosin erhält man durch Erhitzen der 3s
15°/oigen L-Tyrosinlösung in einem Gemisch von
Formalin und konzentrierter Salzsäure (das Volumverhältnis von Formalin und Säure beträgt 1: 1) durch anschließendes Härten des sich bildenden Gels bei einer
Temperatur von 115 C während 3 Stunden. Nach dei
Zerkleinerung des Harzes verwendet man eine f raktior mit einer Teilchengröße von 0.05 bis 0,15 mm. Bei dei
Behandlung mit der Kupfersulfatlösung, wie in dem Beispiel 1 beschrieben, nimmt das Harz: tiefblaue bi<
schwarze Farbe an.
11 g behandeltes Sorptionsmittel bringt man in die
erste Säule und 2 g Sorptionsmittel, das keine Kupfe;-ionen enthält, in die zweite, die zusätzliche Säule ein,
Nach dem Waschen des Systems mit Wasser trenn) man quantitativ die Isomeren von 0,5 g i>,i.-Alanin.
Das i.-Alanin eluiert man mit Wasser, das »-Isomer« mit 0,5 η-Lösung von Ammoniak in Wasser.
Die Sorptionsmittel in den Säulen (in der Haupt- und zusätzlichen Säule) regeneriert man durch Waschen
mit destilliertem Wasser bis zur neutralen Reaktion
Claims (2)
1. Chromatographisches Verfahren zur Trennung optischer Isomerer von Verbindungen, die mit den
Ionen der Übergangsmetalle Komplexe zu bilden vermögen, durch das Leiten einer Lösung des Gemisches der genannten Isomeren durch eine
Schicht von asymmetrischem Sorptionsmittel, von lonenaustauscherharz, drts mit den Ionen der Übergangsmetalie Komplexe zu bilden vermag, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsmittel vorher mit einer Lösung von Salz des
Übergangsmetalls behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als asymmetrische Ionenaustauscherharze, die mit den Ionen der Übergangsmetalle Komplexe zu bilden vermögen, die Produkte der Umsetzung von chlormethylierten Styrolmischpolymeren oder anderer Polymere mit einem
aktiven Halogenid mit Aminocarbon- oder Aminophosphorsäuren und deren Derivaten oder auch die
Polykondensationsprodukte oder obengenannten Aminosäuren und deren Derivaten verwendet.
Family
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