DE3905911A1 - Neue ss-methoxyacrylate, ihre herstellung und verwendung - Google Patents

Neue ss-methoxyacrylate, ihre herstellung und verwendung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue β-Methoxyacrylate, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung bei der Bekämpfung von Krankheiten.
Im Journal of Antibiotics, 32 (1979) 1113 und 36 (1983) 661 sowie in "Cellular Regulation and Malignant Growth", Springer Verlag, Berlin 1985, Seiten 169-176 sind bestimmte β-Methoxyacrylate, nämlich Strobilurin und Oudemansin und deren Derivate beschrieben. Diese Verbindungen zeichnen sich durch eine starke antifungische und cytostatische Aktivität aus.
Die Strobilurine A, B und C sowie die Oudemansine A und B wurden aus den Gattungen Strobilurus, Oudemansiella, Xerula, Cyphellopsis, Hydropus und Mycena isoliert. Alle Verbindungen hemmen die Atmung von Eukaryonten und dadurch das Wachstum von Pilzen und Zellen. Die Strobilurine und Oudemansine binden reversibel an das bt-Zentrum von Cytochrom b in Komplex III der mitochondrialen Atmungskette.
Es wurde nun gefunden, daß β-Methoxyacrylate der Formel I
worin
R¹ Wasserstoff oder einen gegebenenfalls ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen darstellt, der durch Fluor, Chlor, Brom, C1-6-Alkoxy, C2-6-Alkenoxy oder C2-6-Alkinoxy oder durch einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, Brom, Iod, Trifluormethyl, C1-4-Alkyl oder C1-4-Alkoxy substituierten Phenyl- oder Phenoxyrest substituiert sein kann,
R² und R³ gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, C1-6-Alkylgruppen oder C3-7-Cycloalkylgruppen oder
R² und R³ zusammen eine C2-8-Alkylengruppe bedeuten, eine bessere Wirkung besitzen.
Die Verbindungen der Formel I besitzen zwei Chiralitätszentren im Dioxolanring (bei R¹ = H nur eins). Sie können daher in verschiedenen enantiomeren und/oder diastereomeren Konfigurationen auftreten, die sich in üblicher Weise auftrennen und isolieren lassen. Die Auftrennung der Konfigurationsisomeren kann zweckmäßig auch auf der Stufe von Zwischenprodukten der Formel II (s. unten) erfolgen. Für die erfindungsgemäße Anwendung der Verbindungen ist eine Auftrennung der Konfigurationsisomeren nicht erforderlich.
Weiterhin kann die β-Methoxyacrylatgruppe in der E- oder Z-Konfiguration vorliegen. Bevorzugt sind die Verbindungen der Formel I mit E-Konfiguration.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I werden hergestellt, indem man einen Aldehyd der Formel II
worin R¹, R² und R³ die oben genannten Bedeutungen haben, mit einem Phosphorester der Formel III
worin R⁴ einen C1-8-Alkylrest bedeutet, in Gegenwart einer Base umsetzt und die so erhaltenen Verbindungen - falls R¹ ein ungesättigter Rest ist - gegebenenfalls hydriert.
Die Umsetzung der Verbindungen II mit III erfolgt im Sinn einer Wittig- Horner-Reaktion in Gegenwart eines Lösungsmittels und einer Base, wie Lithium-diisopropylamid, Phenyllithium, Butyllithium, Natriumalkoholat, Natriumamid, Natriumhydrid oder Kalium-t-butylat. Als Lösungsmittel eignen sich für die Umsetzung Benzol, Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Diethylether und Dimethoxyethan. Die Reaktion wird zweckmäßig bei einer Temperatur von 0-25°C durchgeführt.
Eine sich gegebenenfalls anschließende Hydrierung erfolgt in üblicher Weise katalytisch.
Die Herstellung von Verbindungen der Formel III ist in EP 20 360 beschrieben.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Zwischenprodukte der Formel II erfolgt nach folgendem Syntheseschema:
Hierzu wird zunächst ein bekanntes Keton der Formel IV, worin X = Br oder Cl ist, Liebigs Anm. Chem. 724 (1969) 128, in üblicher Weise unter Säurekatalyse bei 0-30°C zum geschützten Tetrahydropyranyl(2)-Derivat V und dieses mit 3,4-Dihydroxybenzaldehyd in Gegenwart von 0,2-1,2 Äquivalenten einer Hilfsbase und vorzugsweise eines protischen oder dipolaren, aprotischen Lösungsmittels zu VI umgesetzt.
Als Hilfsbase für die Umsetzung V → VI eignen sich insbesondere Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-en, Diisopropylmethylamin und Diisopropylethylamin. Als Lösungsmittel kommen vorzugsweise Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Diethylether, Methanol, Ethanol, Acetonitril und Aceton in Betracht. Die Umsetzung V → VI gelingt gut bei Temperaturen zwischen 0 und 30°C.
Die Abspaltung der THP-Schutzgruppe und die Cyclisierung zu den Dioxolanen der Formel II erfolgt dann mit Aldehyden der Formel R¹-CHO in Gegenwart von Säure unter destillativer Entfernung des entstehenden Reaktionswassers. Als Schleppmittel eignen sich beispielsweise Benzol, Toluol sowie Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff.
Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung:
Beispiel 1 A. Herstellung des Ausgangsmaterials a) Herstellung des Chlorketons der Formel V (R², R³ = H, X = Cl)
683 mg (5 mmol) 1-Chlor-3-hydroxy-3-methyl-butanon-(2) IV (R², R³ = H) wurden in 20 ml absoluten Dichlormethan gelöst und nach Zugabe von 630 mg (7 mmol) 3,4-Dihydro-2H-pyran und 125 mg (0,7 mmol) Pyridinium-tosylat bei Raumtemperatur gerührt.
Nach 3 h wurde das Reaktionsgemisch mit Diethylether verdünnt und 1× mit halbgesättigter NaCl-Lösung gewaschen, um den Katalysator zu entfernen. Die Etherphase wurde nach dem Trocknen über MgSO₄ im Vakuum eingeengt.
Man erhielt 980 mg (4,5 mmol) eines farblosen Öls.
Ausbeute: 90%
C₁₀H₁₇ClO₃ (MG 220)
IR:
2990, 2950, 2860, 1730 (cm-1)
¹H-NMR (90 MHz, CDCl₃):
1,30-1,96 (12) m; 3,20-3,50 (1) m; 3,74-4,07 (1) m;
4,47-4,73 (3) m (δ ppm)
b) Herstellung der Verbindung der Formel VI
440 mg (2 mmol) Chlorketon V (R², R³ = H) und 276 mg (2 mmol) 3,4-Dihydroxybenzaldehyd wurden in 10 ml absolutem Aceton gelöst und nach Zugabe von 13 mg (1 mmol) K₂CO₃ über Nacht unter Rückfluß erhitzt. Das Lösungsmittel wurde abgezogen, der Rückstand mit Wasser aufgenommen und mit Ether extrahiert. Die vereinigten Etherphasen wurden mit gesättigter Na₂CO₃-Lösung und Wasser gewaschen und über MgSO₄ getrocknet. Es wurde im Vakuum eingeengt und das Rohproduktgemisch mit Petrolether/Ethylacetat (3 : 1) als Laufmittel an Kieselgel chromatographiert.
Man erhielt 402 mg (62%) der Verbindung der Formel VI (R², R³ = H) in Form eines farblosen, zähen Öls, das bei 0-5°C kristallisiert, Fp. 86-90°C.
¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃):
9,81 (1)s; 7,50-7,35 (2) m; 7,10-6,90 (1) m; 5,85-5,70 (1) m; 5,05-4,95 (1) m; 4,40-4,20 (1) m; 4,10-3,90 (1) m; 3,60-3,45 (1) m; 1,95-1,30 (12) m (δ ppm)
IR (CHCl₃):
3500, 3250, 2995, 2940, 2840, 2710, 1680, 1600, 1580, 1500 cm-1
c) Herstellung der diastereomeren Verbindungen der Formel II (R¹ = 2,2-Dimethylvinyl, R², R³ = H)
1,15 g (3,6 mmol) der Verbindung der Formel VI (R², R³ = H) und 90 mg (0,45 mmol) Pyridiniumtosylat wurden in 50 ml Benzol gelöst und nach Zugabe von 0,5 ml (5 mmol) 3-Methylcrotonaldehyd 15 h unter Ar-Atmosphäre am Wasserabscheider zum Rückfluß erhitzt. Zur Aufarbeitung wurde das Reaktionsgemisch in halbgesättigter NaCl-Lösung gegeben, mit Ether extrahiert und über MgSO₄, getrocknet.
Die beiden Diasteromere entstanden laut NMR-Kontrolle des Rohproduktes etwa in Verhältnis 1 : 1.
Das Rohprodukt wurde mit Hexan/Ethylacetat (10 : 1) als Laufmittel an Kieselgel chromatographiert, wobei sich die beiden Diastereomeren trennten.
Ausbeute:
Diastereomer 1: 330 mg farblose Kristalle
Diastereomer 2: 308 mg farblose Kristalle
Diastereomer 1 (C₁₇H₂₀O₅) (MG 304):
¹H-NMR (200 MHz, Benzol-d₆):
9,60 (1)s; 7,51 (1) d, J = 2 Hz; 7,10 (1) dd, J₁ = 2 Hz, J₂ = 8 Hz; 6,81 (1) d, J = 8 Hz; 6,12 (1) d, J = 7 Hz; 5,35 (1) d/Septett, J₁ = 7 Hz, J₂ = 1 Hz; 3,98 (1), J = 11 Hz; 3,40 (1), J = 11 Hz; 1,43 (3) d, J = 1 Hz; 1,32 (3) d, J = 1 Hz; 1,31 (3) s; 0,94 (3) s (δ ppm)
IR (KBr):
3040, 2980, 2940, 2910, 2830, 2800, 2730, 1680, 1580, 1500 cm-1
Diastereomer 2 (C₁₇H₂₀O₅) (MG 304):
¹H-NMR (200 MHz, Benzol-d₆):
9,56 (1) s; 7,49 (1) d, J = 2 Hz, 7,09 (1) dd, J₁ = 2 Hz, J₂ = 8 Hz; 6,79 (1) d, J = 8 Hz; 5,92 (1) d, J = 7 Hz; 5,53 (1) d/septett, J₁ = 7 Hz, J₂ = 1 Hz; 3,86 (1) d, J = 11 Hz; 3,48 (1) d, J = 11 Hz; 1,41 (3) d, J = 1 Hz; 1,38 (3) d, J = 1 Hz; 1,26 (3) s; 0,83 (3) s (ppm)
IR (KBr):
3060, 2990, 2940, 2840, 2740, 1680, 1600, 1580, 1500 cm-1
B. Herstellung des diastereomeren Endprodukts (Formel I, R¹ = 2,2-Dimethylvinyl, R², R³ = H)
a) 60 mg (2 mmol) NaH wurden unter Schutzgasatmosphäre (Ar) in 1 ml absoluten Tetrahydrofuran suspendiert.
Dann wurde bei 0°C eine Lösung von 608 mg (2 mmol) Diastereomer 1 der Verbindung der Formel II (R = 2,2-Dimethylvinyl, R², R³ = H) [vgl. 1 Ac] und 6,28 g (2 mmol) des Phosphorsäureesters der Formel III (R⁴ = -CH₃) in 5 ml absolutem Tetrahydrofuran zugetropft.
Man ließ auf Raumtemperatur erwärmen und rührte 24 h. Zur Aufarbeitung wurde die Reaktionslösung in 15 ml Ether gegeben, 2× mit 3 ml Wasser und 1× mit 3 ml gesättigter NaCl-Lösung gewaschen. Nach dem Trocknen über MgSO₄ wurde einrotiert. Das Rohprodukt wurde mit Hexan/Ethylacetat (5 : 1) als Laufmittel an einer Kieselgelsäure chromatographiert.
Man erhielt 540 mg (55%) eines weißen, erstarrten Öls, das nur das Diastereomer 1 enthält.
Diastereomer 1 (C₂₉H₃₂O₇, MG 492):
¹H-NMR (200 MHz, Benzol-d₆):
7,65-7,25 (6) m; 7,05-6,90 (4) m; 6,18 (1) d, J = 7,5 Hz; 5,39 (1) d/Septett, J₁ = 7,5 Hz, J₂ = 1 Hz; 4,05 (1) d, J = 11 Hz; 3,59 (1) d, J = 11 Hz; 3,40 (3) s; 2,80 (3) s; 1,46 (3) d, J = 1 Hz; 1,36 (3) s; 1,35 (3) d, J = 1 Hz; 1,01 (3) s (δ ppm)
IR (KBr):
3060, 3020, 2980, 2940, 1710, 1630, 1585, 1510, 1435 cm-1
b) In entsprechender Weise wurde aus dem Diastereomer 2 der Verbindung der Formel II (R = 2,2-Dimethylvinyl, R², R³ = H) das Diastereomer 2 (C₂₉H₃₂O₇, MG 492) hergestellt.
¹H-NMR (200 MHz, Benzol-d₆):
7,60-7,20 (6) m; 7,00-6,88 (4) m; 5,97 (1) d, J = 7,5 Hz; 5,61 (1) d/Septett, J₁ = 7,5 Hz, J₂ = 1 Hz, 3,94 (1) d, J = 11 Hz; 3,67 (1) d, J = 11 Hz; 3,40 (3) s; 2,81 (3) s; 1,45 (3) d, J = 1 Hz, 1,42 (3) d, J = 1 Hz; 1,32 (3) s; 0,92 (3) s (δ ppm)
IR (KBr):
3060, 3020, 2980, 2840, 2840, 1710, 1630, 1585, 1510, 1435 cm-1
Analog Beispiel 1Ac lassen sich folgende Zwischenprodukte der Formel II herstellen (R², R³ = H):
R¹ = H,
Methyl,
n-Butyl,
Methoxymethyl,
Trifluormethyl,
Trichlormethyl,
2,2-Dimethylpropyl,
3,3-Dimethylbutenyl(1),
1,3-Pentadienyl(1),
2,6-Dimethyl-1,5-hexadienyl(1),
2,6-Dimethyl-5-hexenyl(1),
2-Methylpropyl,
2-Phenyl-vinyl,
Phenoxymethyl.
Analog Beispiel 1B können folgende Wirkstoffe der Formel I hergestellt werden (R², R³ = H):
Beispiel
2
H,
3 Methyl,
4 n-Butyl,
5 E-Methoxymethyl,
6 Trifluormethyl,
7 Trichlormethyl,
8 2,2-Dimethylpropyl,
9 3,3-Dimethylbutenyl(1),
10 1,3-Pentadienyl(1),
11 2,6-Dimethyl-1,5-hexadienyl(1),
12 2,6-Dimethyl-5-hexenyl(1),
13 2-Methylpropyl,
14 2-Phenyl-vinyl,
15 Phenoxymethyl.
Die Neuen Verbindungen - insbesondere die Verbindungen der Beispiele 1 bis 15 - zeigen eine gute antivirale, antiproliferative und zytotoxische Aktivität.
Folgende Beispiele erläutern die Wirkung der neuen Substanzen:
Beispiel A Atmungshemmende Wirkung bei Penicillium notatum
Der Sauerstoffverbrauch wurde in einem luftdicht abgeschlossenen Gefäß (3 ml Volumen, mit Magnetrührer) mit einer Sauerstoffelektrode polarographisch gemessen. Der Testpilz wurde aus einer Sporensuspension auf ein Mycelgewicht von 10-20 mg Mycelfeuchtgewicht/ml angezogen. Die Messungen wurden mit einer Mycelkonzentration von 25-30 mg Mycelfeuchtgewicht/ml in 1%iger Glucoselösung durchgeführt. Nach kurzem konstanten Atmungsverlauf wurden die in Methanol gelösten Verbindungen (0,3 mg/ml) der Suspension zugegeben und der O₂-Verbrauch aufgezeichnet. Der Versuch wurde unter Verwendung von Strobilurin A als Vergleichsverbindung durchgeführt. Die Ergebnisse der prozentualen Hemmung der Atmung sind in Tabelle 1 genannt.
Verbindung
Atmungshemmung in % der Kontrolle
Beispiel 1 B1
95
Beispiel 1 B2 95
Strobilurin A 93
Beispiel B Cytostatische und morphologische Wirkung auf HeLa-S3-Zellen
Bei Inkubation von HeLa-S3 und anderen Zellen mit den erfindungsgemäßen Verbindungen wurde innerhalb kurzer Zeit die Zellteilung gehemmt. Zusätzlich veränderte sich die Morphologie der Zellen.
HeLa-S3-Zellen wurden auf einer 96-Lochtiterplatte mit einer Zelldichte von 4 × 10⁵ Zellen/ml in Medium F12 mit 10% fötalem Kälberserum aufgebracht. Nach 24 h waren die Zellen auf der Oberfläche ausgebreitet, und es erfolgte ein Wechsel des Mediums. Die Zellen wurden mit dem die Testverbindungen enthaltenden Medium (10, 1, 0,1 bzw. 0,01 µg pro ml Medium) 72 h inkubiert (37°C, 5% CO₂). Nach 72 h besaßen die normalerweise epithelartigen wachsenden Zellen eine fibroblastenartige Morphologie. Die Morphologieänderung ist ab einer 45%igen Wachstumshemmung durch die Einwirkung der Substanzen signifikant sichtbar.
Der Versuch wurde unter Verwendung von Strobilurin A als Vergleichsverbindung durchgeführt. Die Zelldichte wurde über die Bestimmung des Gesamtproteingehaltes pro Loch gemessen. Die angeführten Werte zeigen die Ergebnisse nach dreitägiger Inkubation mit den Testsubstanzen und sind als Prozentsatz des Gesamtproteins der unbehandelten Kontrolle in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
Beispiel C Antivirale Wirkung bei HEp-2-Zellen auf VSV
Die Bestimmung der antiviralen Aktivität einer Testverbindung basiert auf der Messung des Schutzes von menschlichen HEp-2-Zellen als Indikatorzellen vor dem cytopatischen Effekt (CPE) von Vesicular Stomatitis Virus (VSV).
Hierzu wurden 100 µl Kulturmedium mit 2 × 10⁴ HEp-2-Zellen in die Vertiefungen einer 96-Loch-Flachbodenplatte gegeben und über Nacht bei 37°C und 5% (V/V) Kohlendioxid inkubiert. Am nächsten Tag wurden 100 µl der Probelösung zu den konfluenten Zellkulturen gegeben und seriell 2× titriert. Auf der Kulturplatte wurden zusätzlich eine Zellkontrolle (= unbehandelte, nicht mit Virus infizierte Zellen) und eine Viruskontrolle (= unbehandelte, mit Virus infizierte Zellen) mitangelegt. Nach einer weiteren Inkubationszeit von 24 h bei 37°C und 5% (V/V CO₂ wurden die Kulturen mit 50 µl einer VSV-Suspension in Kulturmedium infiziert und bei 37°C und 5% (V/V) CO₂ inkubiert. Nach zwei Tagen war die virusbedingte Zellzerstörung (CPE) in den ungeschützten Kulturen (= Viruskontrolle) abgelaufen. Der Prozentsatz geschützter Zellen in den mit den Testverbindungen behandelten und anschließend mit VSV infizierten Kulturen wurde mittels Kristallviolettfärbung bestimmt. Als Maß für die anitvirale Aktivität wurde bezogen auf 0 und 100% Schutz die Probenkonzentration, die zu 50% Schutz führt, ermittelt. Als Kontrolle für die antivirale Aktivität einer Verbindung wurde rekombinantes humanes Interferon-γ (rHuIFN-γ) mituntersucht.
In Tabelle 3 sind die Testsubstanzen mit der Konzentration, die die HEp-2-Zellen zu 50% vor dem zytopathischen Effekt von VSV schützt, aufgeführt.
Verbindung
Antivirale Aktivität (ng/ml)
Beispiel 1 B1
3
Beispiel 1 B2 3
Kontrolle (rHuIFN-γ) 0,6
Im Unterschied zu rHuIFN-γ zeigte die Substanz des Beispiels 1 unter diesen Testbedingungen im Vergleich zur Zellkontrolle auch eine antiproliferative Wirkung. Die antivirale und antiproliferative Aktivitäten der Substanzen des Beispiels 1 liefen parallel und korrelierten mit einer morphologischen Veränderung der Zellen, d. h. die Zellen warem im Vergleich zur Zellkontrolle langgestreckt und wiesen neuritartige Fortsätze auf.
Beispiel D Zytotoxische und antiproliferative Wirkung auf menschliche Tumorzellen
Zur Bestimmung der antitumoralen Eigenschaften der Verbindungen 1 B1 und 1 B2 wurden Tumorzellen unterschiedlicher Gewebeherkunft (5637-6: humanes Blasenkarzinom; HT-29: humanes Kolonkarzinom; B-16: murines Melanom) verwendet.
1 bis 2 · 10³ sich im exponentiellen Wachstum befindliche Tumorzellen wurden in 96-Lochplatten in komplettem Wachstumsmedium (RPMI 1640 × 10% fötalem Kälberserum) ausplattiert und über Nacht bei Standardkulturbedingungen (37°C, 5% Kohlendioxid, wasserdampfgesättigte Atmosphäre) inkubiert. Die Substanzzugabe erfolgte am nächsten Tag, wobei serielle Titrationen der Substanzen 1 B1 und 1 B2 über einen Konzentrationsbereich von 10-4 bis 10-9 M angelegt wurden. Nach einer weiteren Inkubation von 72 h unter Standardbedingungen erfolgte die Bestimmung der Zellzahl durch eine Färbung mit Kristallviolett und eine anschließende photometrische Auswertung bei 540 nm mit Hilfe eines Multiphotometers.
Nur bei der sehr hohen Konzentration von 10-4 M war mikroskopisch eine Zytolyse der behandelten Zellen zu erkennen. Bei den anderen untersuchten Konzentrationen konnte eine starke, dosisabhängige Inhibition der Zellproliferation beobachtet werden, so daß auch bei der geringsten untersuchten Konzentration von 10-9 M die Zahl der behandelten Zellen einen Wert kleiner als 50% der unbehandelten Zellkontrolle zeigten.
Diese starke Abnahme der proliferativen Aktivität der mit den Substanzen des Beispiels 1 behandelten Zellen ging einher mit einer morphologischen Veränderung, gekennzeichnet durch eine Streckung der Zellkörper und durch die Ausbildung von Zellfortsätzen.

Claims (5)

1. β-Methoxyacrylate der Formel I worin
R¹ Wasserstoff oder einen gegebenenfalls ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen darstellt, der durch Fluor, Chlor, Brom, C1-6-Alkoxy, C2-6-Alkenoxy oder C2-6-Alkinoxy oder durch einen gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, Brom, Iod, Trifluormethyl, C1-4-Alkyl oder C1-4-Alkoxy substituierten Phenyl- oder Phenoxyrest substituiert sein kann,
R² und R³ gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, C1-6-Alkylgruppen oder C3-7-Cycloalkylgruppen oder
R² und R³ zusammen eine C2-8-Alkylengruppe bedeuten.
2. Verbindungen der Formel I gemäß Anspruch 1 zur Verwendung bei der Bekämpfung von Krankheiten.
3. Verfahren zur Herstellung der β-Methoxyacrylate der Formel I gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Aldehyd der Formel II worin R¹, R² und R³ die oben genannten Bedeutungen haben, mit einem Phosphonester der Formel III worin R⁴ einen C1-8-Alkylrest bedeutet, in Gegenwart einer Base umsetzt und die so erhaltenen Verbindungen - falls R¹ ein ungesättigter Rest ist, gegebenenfalls hydriert.
4. Verbindungen der Formel II gemäß Anspruch 3.
5. Verbindungen der Formel IV worin R² und R³ die obengenannte Bedeutung besitzen.
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