DE3241833A1 - Verfahren zur trennung von 4 androsten-3,17-dion und 1,4-androstadien-3,17-dion - Google Patents

Verfahren zur trennung von 4 androsten-3,17-dion und 1,4-androstadien-3,17-dion

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DE3241833A1
DE3241833A1 DE19823241833 DE3241833A DE3241833A1 DE 3241833 A1 DE3241833 A1 DE 3241833A1 DE 19823241833 DE19823241833 DE 19823241833 DE 3241833 A DE3241833 A DE 3241833A DE 3241833 A1 DE3241833 A1 DE 3241833A1
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dione
cyano
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androstene
hydroxy
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Harry Dipl.-Chem. DDR 5320 Apolda Henkel
Joachim DDR 6907 Orlamünde Rabe
Gerhard DDR 6900 Jena Teichmüller
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    • C07J1/0011Androstane derivatives substituted in position 17 by a keto group

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Description

Titel der Erfindung
Verfahren zur Trennung von 4-Androsten-3,17-dion und 1,4-Andr ost adien-3,17-dion
AmvendungsgeMet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung "betrifft ein neues Verfahren zur Trennung der beim mikrobiologischen Sterol--Seitenkettenab-"bau anfallenden Gemische von 4-A.ndrosten~"3,i7-dion und 1,4— indrostadien-3,1"/"dion.
4-Androsten-3,ΐ7~5Ιοη und 1 ^-Androstadien^j^-dion sind wichtige Ausgangsmaterialien für die Synthesen von Androstan- und Pregnanderivsten sowie östratrienen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
liit der technischen Anwendung des mikrobiologischen Sterol— SeitenkettenaVbaus sind 4-Androsten-=3,17~dion und 1,4 Androstadien-3,17-dion leicht zugängliche Produkte für die Steroidsynthesen gev/orden.
4-Androsten-5,17-dion ist das Ausgangsmateriul für die S^snthesen von
- Androstanderivaten v/ie Testoäeron, Methyltestosteron, Snirnnnlacton u. a., .
- Pr einander iv at en wie Progesteron, 17oC-Hy<-lroxyprogesteron, Ilydr ο cortison u. a. /
1,4-lndrostadien-3,17-dion läßt sich durch Iromatisierungsreaktionen leicht in Östratrienderivate überführen. Das über
S diesen T.'e~· zugängliche 1,4-lndrostadien-5,17-dion ist für
I die Synthesen von Östratrien ökonomisch, günstiger als die
I Herstellung dieser Produkte durch Totalsynthese.
; Sfach den in der Literatur beschriebenen ¥erfahren sum rnikro-
i "biologischen Steroi-Seitenkettenabbau werden in der Regel Ge
mische von 4-Audrosten-3,17-dion und 1, 4-Androstadien-3,.17-dion unterschiedl, -^«r Zusammensetzung ne"ben kleineren Mengen anderer AbL_\v"vodukte erhalten (IP 130 789 Upjohn, D3-AS 2 703 645 TJrn:-J-^iI), Die Ausbeuten betragen im Durchschnitt
!_ 50 "fo bir Sü ,j d. Ta. 4-Androsten-5,17-dion/i,4-lndrostadi3n-
I 3,17~dioii- J-eiaische.
I Durcia den Einsatz unterschiedlicher Organismen zum Styrol-
ξ- ■ Seitenkettena"bbau können die mikrobiologischen Ibbauver-
ft xahren so gesteuert werden, daß sowohl 4-Androsten~3,17-
I dion als auch das Λ ,4-lndrostadien-3,17-dion zum Hauptpro-
I dukt v/erden und die andere Gemischkomponente in der Größenordnung von oa. 5 bis 25 $ anfällt. I
1 Für die Trennung solcher Gemische sind in der Literatur Ver-
1 schiedene Verfahren beschrieben worden.
ζ So kann die Abtrennung und Reinigung von 1,4—Androstadien-
i 3,17-dion aus dem durch mikrobiologischen Sterol-Seiten-
'* kettenabbau isolierten Steroidgemisch von 1,4-Androsiadien-
3,17-dion lind Cholesterin über die Behandlung mit A-Kohle und nachfolgender Kolonnenchroinatographie erfolgen (JA I 7 514 953 Tayoko Co, Ltd.)*
: IficIi einem anderen verfahren (JA 78 127 454 Mitsubishi) wex—
, den die 3-TCetü-1,4-dien-Steroide durch Behandlung mit K-t-
Butylat in die entsprechenden 3-Eeto-135-dien-Derivate überführt ur.d anschließend mit einem Rh/o-Katalysator im heterogenen System sum 5-Androsten-3,17-dion ßydriert. Die Ausbeuten in diesem 2-Stu£enproa»ß betrugen ca. 50 bis 60 ic
Ein weiteres Verfahren (Ji. 73 130 650 Mitsubishi) sioht die direkte ii^-flrjerung der j-Xeto-1,4-diensteroide nit Rhodfaun- ; tris-^TriplienjlpLiosphin/hlorid-Eatalysatoren ic homogenen
' System vor. Die Ausbeuten an 3-Keto-4-en-steroiden betragen
bezogen auf im Gemisch enthaltenes.3-Keto-4~en-steroid ca.
Die Abtrennung das Steroids aus diessm Steroid-Katalyöatorgetnisoti erfordert größere Aufwendungen, die fiiit weiteren Substanzverlustan verbunden sind, die Cesüntausbeute sinkt auf ca. 80 >j der erhaltenen Abbauixrodukte (JA 78 127 4fi2 Mitsubishi, 76 130 649 LÜtsubishi),, Bin weiterer Nachteil dieser Fethode Gesteht darin, daß die Selektivität der katalysator θ η ic dieser Healction ungenügend ist und bis zu 5 # vollständig hydriertes 5<?£-Androstan-3,17-dion im Heaktionsgeinisoh erhalten v/erden (JA 73 127 452 Mitsubishi). Es wurde auch bereits vorgeschlagen, durch Anwandung einer 2, aikrobiologischen Stufe das im Gemisch vorliegende 1,4-indrostadien-3,17-dion selektiv zum 4-Androsten-3,17-dion zu reduzieren (WP 137 361).
HIe bisher vorgeschlagenen Verfahren erfordern aber hohe r zusätzliche lufv/endunger«, die außerdem niit v/eiteren Ausbeute-' Hinderungen verbunden 3ind.
Da beide Produkte, 1,4-Androstadien-3,17-dion, insbesondere aber 4-Androsten-3,17-dion für die Steroidsynthesen benötigt werden, sind nach den bisher in der Literatur beschriebenen Methoden unterschiedliche Verfahren zur Produktion dieser Produkte erforderlich, wobei die Abtrennung des im anfallen— den Gemisch enthaltenen 2. Androstanderivates für die technische Anwendung völlig unbefriedigend gelöst ist»
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, ein neues "Verfahren zu entwickeln, nach dem aus dem durch mikrobiologischen Sterol-Seitenkettenabbau anfallenden Steroidgeraischen 4-Androsten-3,17-dion und 1,4-Αηόα?θ3Ϊ3άίβη~3,17-αχοη durch einfache Operationen ' ohne 7/esentlieh3 Ausbeuteverluste und in hoher ^einheit abgetrennt werden und zur Weiterverarbeitung für die Synthesen von Pregnan-, Androstan- und Estratrienderivaten Yerwendung finden können.
Darlegung des V/esens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Trennung von 4-Androsten-3,-17-<iion und "1,4-Androstadien-5,17-dion Produktgemischen zu suchen, nach denen ohne große technische Aufwendungen die Trennung in 4-Andros-Gen-3j17-dion und 1,4-Androstadien-3,17-dion in ausreichender Reinheit möglich ist und die getrennten Produkte als Ausgangsmaterial für die Synthesen von Androstanen, Pregnanen und Ostratrienen bereitgestellt werden köimen.
Überraschenderv/eise wurde gefunden, daß 4~Androsten-3,17-dion und 1,4-indrostadien-3,17-cLion Gemische in Lösung durch Reaktion mit Cyanhydrinen wie Azetoncyanhydrin oder anderen org. HCli-abgebenden Cyanidverbindungen in ein Gemisch γοη 17J3-Cyano-17t<-hydroxy-4-androsten-3-on und 17ß-Cyano-17cX>hydroxy-1 j4-androstadien-3-on überfährt werden, aus dem das schwerlösliche '-l7B-Cyano-17oC-hydrox7-4-androsten-3-on durch Kristallisation abgetrennt, das in Lösung verbleibende 17ß-Cyano-17<oC-hydroxy-1,4-androstadien-3-on direkt oder naohj Extraktion mit organischen Lösungsmitteln nach bekannten Methoden in 1,4-Androstadien-3,17-dion zurückgespalten und isoliert wird.
Die bekannten Verfahren zur Verarbeitung der durch mikrobiologischen Sterinabbau erhaltenen Produkte oder Produktgemische orientieren darauf:
- das im 4-Androsten-3,17-dion enthaltene 1,4-Androstadien-3,17-dion durch eine mikrobiologische Reduktion in 4-Androsten-3,17-dion zu überführen
- das als Hauptprodukt erhaltene i?4-lndrostadien-3,17-dion durch mikrobiologische oder chemische Reduktion in 4-Androsten-3,17-dion zu überführen.
Die Gründe fite diese Verfahrensweise sind insbesondere,-
- daß das 4-Andrοsten-3,17-dion das für die Weiterverarbeitung wichtigere Produkt ist und eine wesentliche Erweiterung in der Versorgung mit Ausgangsmaterialien für die Synthesen von Androstanen und Pregnanen darstellt,
- daß 1,4-Androstadien-3,17-dion hauptsächlich für die Synthesen von Ö'stratrienen eingesetzt wird und der Bedarf an diesen Produkten weitaus geringer ist als der Bedarf an Androstan- und Pregnanderivaten und
- daß nach, den bisherigen mikrobiologischen Abbauverfahren vorwiegend 1,4—Androstadien-3,17~dion oder Gemische von 4-Androsten-3,17-dion und 1,4-lndrostadien-3,17-dion erhalten wurden. . '
Die zusätzlichen Operationen zur Überführung von 4-Androeten-3,17-dion/i,4-Androstadien-3,17-dion-Gemischen in ein einheitliches Produkt erfordern zusätzliche technische Anlagen, Materialaufv/endungen sowie Energie und Arbeitskräfte.
Pa beide Produkte, sowohl 4-Andrοsten-3,17-dion als auch 1,4-Androstadien-3,17-dion wichtige Ausgangsmaterialien fur weitere Steroidsynthesen darstellen, kann mit einem vorteilhaften Trennverfahren zu einer optimalen technischen Lösung des Gesamtproblems der Versorgung mit Steroidausgangsmaterialien beigetragen v/erden.
Der Vorteil einer solchen Prozeßgestaltung ist auch darin begründet, daß für die Herstellung der beiden wichtigen Ausgangsmaterialien (4-Androsten-3,17-dion und 1,4-Androstadien-3,17-dion) nur noch, ein mikrobiologisches Abbauverfahren nofovendig ist und mit diesem einen Sterol-Seitenkettenabbauverfanren 4—Andrοsten-3,17-dion und auch 1,4-Androstadien—3,17-dion als Ausgangsmaterial zur Verfugung gestellt werden.
Die Anwendung der erfindungsgeinäßen Verfahrensweise sieht vor, daß das beim mikrobiologischen Sterolseitenkettenabbau anfallende 4--Androten—3,17-dion und 1,4-Androstadien-3,17-dion in die entsprechenden Cyanhydrine überführt und als solche durch einfache Operationen getrennt werden«
Die Darstellung der Cyanhydrine in Form der 17-ß~Cyano-17i?C —hydroxyderivate bringt für die Weiterverarbeitung dieser Andr ο st ander iv ate v/eitere ökonomische Vorteile, da insbesondere das 17ß-Cyano-17cC~hydroxy-4-androsten-3-on ein Zwischenprodukt darstellt, das auch nach einfachen ohemi-
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sehen Methoden in Verbindungen der Eregnanstruktur Uberfiilirt werden kann. Dani'c werden mit der technischen An der erfindungsgemäßen Trennmethode gleichfalls Voraussetaungen für die einfache technische Verwertung der anfallenden Produkte geschaffen.
Dia Ver.-./beitung dieser Produkte zur Synthese von 17'-<-Alkyltesteronderivaten erfordert ebenfalls keine weiteren Operationen zur Abspaltung der Cyanhydringruppierung, da durch Grignadierung der ungeschützten Cyanhydringruppierung die direkte Alkylierung in MoC.-Stellung des Steroidmoleküls möglich ist.
Für'die Verarbeitung des lyß-Cyano-ITcX-hydroxy-i ,4-androstadien-3-ons au de-n aromatischen C-18-Steroiden ist die Abspaltung der Cyanhydringruppe erforderlich, dieses kenn aber nachher erfindungsgenäßen Verfahrensweise ebenfalls ohne wesEntliche zusätzliche technische Aufwendungen durchgeführt werden.
Fach der erfindungsgernäCen Verfahrensweise werden -die beim mikrobiologischen Sterolseitenkettenabbau anfallenden Gemische von ^-Androsten^, 17-dion und i,4-Androstadien-3,i7-dion in einem Lösungsmittel gelöst oder in Suspension vorgelegt und durch Zusatz von Cyanhydrinen wie z. B. Acetoncyanhydrin oder anderen HCIi ablegenden Cyanidverbindungen in Gegenwart von alkalischen Zusätzen wie Metallhydroxiden, Hetalloyaniden, letallcarbonateη oder org. Basen im pH-Bereich von 7,5 bis 10,5 vorzugsweise pH 8,3 bis pH 9,7 zu dem ^ß-Cyano-mC-hydroxyderivatgemisch von 4-Androsten-3,17-dion und i,4-Androstadien-3f17-dion unter Gleichgewicht sbedingungen bei Temperaturen von O C bis 60 C, vorzugsweise 30 0C bis 45 °C umgesetzt. iup dem Reaktionsgemisoh kristallisiert das schwerlösliche '^ß-Cyano-niTr-hydro^-androsten-S-on aus, wobei durch bestimmte Zusätze wie Wasser oder auch org. Lösungsmittel de- Krist^llisationsprozeß so gesteuert wird, daß von im Gemisch vorliegenden 17ß-Cyano-17£C-hydroXy-4-androsten-3-on mindestens 96 <f> bis 98 £ durch Kristallisation gewonnen werden und das kristalline Produkt weniger als 0,5 bis 1 $
172— Cyano—17CA-hydrosy-1, 4-androstadien~3-on enthält.
Die Steuerung des Kristallisationsprozesses erfordert eine genaue Führung durch. Temperaturregelung in Verbindung mit einer gezielten Zugabe der Verdünnungsmittel in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des vorliegenden Ausgcngsgeoisches.. Die Abtrennung des kristallisierten Beaktionsprodüktes erfolgt durch. Filtration mit Ausbeuten von ca. 93 "bis 96 ^p d. 5h. "bezogen auf den im Gemisch enthaltene 4-Androsten-3,17-dion Anteil.
Das in den Mutterlaugen verbleibende 17ß-Cjano-1 1,4—androstadien—3—on wird durch Zusatz von Alkali und leichte Erwärmung in 1,4-lndrosiadien-3,17-dion tiberführt und als solches isoliert oder auch nach einer Ertral.sion axt anorganischen Lösungsmitteln dann in einer alkoholischen Lösung diesen "bekannten Eiickspaltungsproseß unterworfen und isoliert.
liacli einer einfachen TJinkr ist alii sat ion aus organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Ketonen, Estern oder aromati— sehen Kohlenwasser stoffen wie l'oluol kann das im Gemisch enthaltene.1,4-Androstadien-3,17-dion in einer Ausbeute von ca. 75 Ms 80 fo (bezogen auf das im Geraisch enthaltene 1}4-Androstadien-3r17-dion) in ausreichend reiner Form für die Y/eiterverarbeitung bereitgestellt werden,
Die Darstellung von "17-Cyano-i7o^-hydroxy-lndrostanderivaten zur Trennung von 4-Androstan-3J'17-dion und 1,4- Andre st adien-3,17-dion Gemischen war überraschend and niciit -vox'auszusehen, ist aber im Hinblick auf die ökonomische Yerv/ertung des beim mikrobiologischen Sterol-Seitenl:ettenabbau anfallenden 4-Androsten-3j17-aions/i,4-Androst3dien-3,17-dions besonders wertvoll, da dadurch in der Gesamtgestaltung des Prozesses
- nur ein milcrobiologisches Sterol-Seitenkettenabbauverfahren erforderlich ist,
- durch Trennung der anfallenden Froduktgemxsche die Bereit-Stellung von 4-Androsten-3,17-dion und 1,4-lndrostadien-3,17-dion zur Weiterverarbeitung ciine zusätzliche aufv/endigs' Operationen realisiert wird,
- die anfallenden Produkte wie ζ. 3. das 17ß-Cyano-17c<T- ' hydr G:xy-4-andr ο st en-3-on bereits" die 1* Stufe der Synthese für den Pregnanseitenkettenaufbau darstellt.
Hit der Einführung dieser Methode zur technischen Anwendung; gewinnt insbesondere die Cyanhydrinsynthese wieder besondere Bedeutung zur Synthese von Pregnanderivaten aus Androstanderivaten.
Die nachfolgend angeführten Beispiele sollen das erfindungdgemäße Verfahren näher erläutern, ohne es in irgendeiner ^feise einzuschränken.
Ausfuhrangstieispiele *
Beispiel 1
5 g ^-Androsten-SjiT-dion/iji-Androstadien-Sjiy-dion C3j75 g/i}25 g) werden in 21 ml Methanol suspendiert und.mit 5 ml Acetoncyanhydrin versetzt. Das Gemisch wird mit 2,1 ml Wasser versetzt, unter B uhr en .auf eine Temperatur von 40 (T eingestellt und durch Zusatz von In methanolisoher IaOH auf pH 8,7 eingestellt.
Nach ca, 40 Kinuten hat sich das Einsatzprodukt vollständig gelöst und nach weiteren 30 Minuten setzt die Kristallisation des gebildeten 17ß-Cyano-17cC-hydroxy-4-androsten-3-ons ein. Das Gemisch wird weitere 4 Stunden unter Zusatz von 3 ml V/asser "bei 35 "bis 40 °C gerührt und dann über Macht "bei Raumtemperatur stehen gelassen.
Dann wird wieder auf 35 0C eingestellt und unter Rühren werden innerhalb von 4 Stunden v/eitere 21 ml 7/asser zugesetzt. Nach der V/asserzugalie kühlt man innerhalb von 2 Stunden auf 15 0C ab, rührt noch 1 Stunde bei dieser Temperatur und saugt dann das kristallisierte Produkt ab. Das kristallisierte Produkt wird auf der Frxtte mit wenig "wasser gewaschen, dann weitgeUand trocken gesaugt und an der Luft getrocknet.
Ausbeute: 3,95 g (96 fo d. Th, Ibezogen auf im Gemisch enthaltenes 4-Androsten'-3,17-dion)
Die erhaltene Mutterlauge wird mit 50 ml Wasser versetzt,
dann nshrfach mit Chloroform extrahiert, die Chlor oformex-
tralcte mit Wasser gewaschen und das Produkt zur Trockne
eingeengt.
Trockenrückstand: 1,45 g
Der Trockenrückstand wird in 10 nil Ethanol aufgenoanen mit 1 ml Pyridin versetzt und 20 Uinuten am Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird in Wasser gegeben, mehrfach, mit Chloroform extrahiert, die Chloroformlösung mit Wasser gewaschen und dann zur Trockne eingeengt.
Der erhaltene Bückstand wird aus wässrigen Aceton umkristal— lisier r..
Ausbeute: 970 mg = (77 .# d. Th.. bezogen auf ein Gemisch ent— haltenen 1,4 -Androstadien-3,17-dion)
Beispiel 2
5 g 4—Androsten-3,17—dion/i,4-Androstadienr3,17-dion (4g/i g) werden in 16 ml Methanol suspendiert, mit 1,6 ml Wasser und 5 ml Aeetoncyanhydrin versetzt und auf eine Temperatur von 40 0C eingestoll~. Das Gemisch' wird unter Eühren durch Zusatz von 1n methanolischer NaOH auf pH 8,7 eingestellt,
nach ca. 50 Minuten ist.das Substanzgemisch vollständig gelöst und nach, weiteren 15 Minuten setzt die Eilstallisa-
tion des 17ß-Cyano-17cjC~liydroxy-4-androsten-3-ons ein.
halb von weiteren 8 Stunden werden bei 40 C weitere 21 ml' V/asser zugesetzt und das Gemisch dann auf +15 C abgekühlt und noch 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Das kristalline Produkt wird abgesaugt, auf der Fritte nit Wasser gewaschen, weitgehend trocken gesaugt und dann unter Yakuum getrocknet.
Ausbeute: 4,11 g (94 $ d. Th. bezogen auf im Garr.isch vorhandenes 4—Androsten-3,17—dian)
Dia lufarbeitung dar Mutterlaugen erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Zur Eeinigung wird das Produkt in .Iceton gelöst, über A.I2O3 filtriert und dann aus wässrigem iceton
zuv Kristallisation gebracht.
Ausbeute: 865 mg (79 *?<> d. Th. bezogen auf im Gemisch vorhandenes 1,4-Aüdrostadien*-3,17~dion)
Beispiel 5
Durchführung der Reaktion wie im Beispiel 1 unter Yerwenr* dung von Isopronanol als Lösungsmittel und IJaCTJ als Base-Ausbeute: 3.86 g f. A fo d» Th. "bezogen auf im Gemisch, enth.alter.?s -+-J
Die er halter : ^. Kutterlaugen v/erden mit 20 ml Ethanol und 0,5 ml 1* KaOH versetzt und 20 Minuten am Hückfluß erhitzt. Das Gemisch wird in Wasser gegeben, mehrfach mit Chloroform extrahiert, dann zur Trockne eingeengts der Bückstancl in Aceton aufgenommen,' über basisches Al^O'-z filtriert und dann aus wässerigem Iceton zur Er istaliisation gebracht.
Ausbeute: 945 mg (75 fi d. Th. bezogen auf im Gemisch enthalt enen 1,4-Andr ο st adien-3,17-dion)

Claims (1)

  1. C t
    m ι ; ζ ·
    ta» «ix t rι ι
    Erfindungsanspruch t
    Verfahren zur Trennung von i-JLndx ο st en-3f 17—dion und 1,4~ A.ndrostadien-3,17— dionyGemisclieii, dadurch, gekennzeichnet, daß 4-inar ο st en-3,1T-dion/i,4-ijadr ο st ädien^3j17-dion Gemische durea. Umsetzung mit HCK-'a'bge'benden Cyanidverbindüngen, wie beispielsweise JLcetoncyanhydrin oder ilkalicyanide, in ein Gemisch, von 17ß-Gyano—iToG-hydr037-4- .JH andr ο st en-3-on und 17ß-Cyano-17oOrhydr 0x7-1,4-andrρ s tee-'- 'S 3-on üTperführt τ/erden, aus dem das schwerlösliche 1-7ß- "' -_ Cyano-17o^-hydroxy-4-androsten-3-on durch Kristallisation :- abgetrennt und erforderlichenfalls nach "bekannten Methoden in 4-Andr ο st en-3-on. zurückgespalten wird sowie- das · in Lösung verbleibende 17ß-Cyano-17oC~^^0:^""'tj4-~ailcLro~ stadian-3-on direkt oder nach Extraktion mit organischen Lösungsmitteln nach bekannten Methoden in 1,4-Androstadien-3,17-dion zurückgespalten und isoliert wird.
DE19823241833 1982-11-12 1982-11-12 Verfahren zur trennung von 4 androsten-3,17-dion und 1,4-androstadien-3,17-dion Withdrawn DE3241833A1 (de)

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