JP2001523635A - ジクロロアセテートによる術後治療 - Google Patents

ジクロロアセテートによる術後治療

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Abstract

(57)【要約】 心血管系疾患の分野、特に術後の心機能不良の予防と治療に関する方法が記載されている。ジクロロアセテートの最適用量が記載され、これにより、血中における治療濃度の持続的維持が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 〔発明の分野〕 本発明は、心血管疾患の分野、特に、開心術を含むがこれに限定しない手術後
の心機能不良の予防と治療に関する。
【0002】 〔背景〕 開心術後などの手術後の期間において、心機能不良は依然として顕著な問題で
ある。この種の心機能不全の治療に用いられる薬物は、心臓の働きを亢進させる
(例えばイノトロープ(inotropes))か、または心臓の負担を軽くする(例えば 、血管拡張薬、α遮断薬、β遮断薬、カルシウムチャンネル遮断薬)。残念なが
ら、両タイプとも有害な副作用がある。
【0003】 例えば、心機能亢進のために使用される最も一般的なイノトロープの1つは、
ジギタリスである。しかしながら、ジギタリスの用量は臨界的で、中毒は致命的
である。全体的な毒性の程度は不明であるが、ジギタリスを服用した入院患者の
約25%が何らかの毒性症状を見せたと推定されている。Bellerら、「Digitalis
intoxication:A prospective clinical study with serum level correlations 」, N. Engl. J. Med. 284:989(1971)を参照されたい。
【0004】 カルシウムチャンネル遮断薬にも副作用がある。いくつかのカルシウムチャン
ネル遮断薬について、例えば、心筋虚血の悪化が報告されている。これは、過剰
な血圧低下または冠状動脈潅流の低下に起因している可能性がある。GoodmanとG
ilmanのThe Pharmacological Basis of Therapeutics (Pergamon Press, Eighth
Edition 1990)(頁774-779)を参照されたい。薬剤ベラパミル(Verapamil)は、
この問題が起こりにくいが、この薬剤の使用には限界がある。実際、SAまたはAV
房室結節伝導障害のある場合、これは特に禁忌である。
【0005】 心機能不全の治療と予防に対する、安全で有効な薬理学的アプローチが望まれ
る。そのような治療法は、顕著な副作用が無く、広く使用されるはずである。
【0006】 〔本発明の概要〕 本発明は、心血管疾患の分野、特に、虚血性事象、心臓発作または手術後の心
機能不良の予防と治療に関する。手術に関しては、本手順は、手術前、手術中、
手術後に使用することができ、また、手術は、一般的手術(例えば、肝臓移植な
どの移植)または開心術を含むがこれに限定しない心臓手術であってよい。本発
明は、手術中の虚血が原因となるような、心機能不良の新規治療法に関する。い
くつかの実施形態においては、心筋梗塞患者(例えば、冠状動脈の閉塞が原因の
)は、本発明の方法により治療される。
【0007】 治療と予防の両者が意図される。ある実施形態では、本発明は、以下の工程を
含む方法を意図する。 a)以下を提供する工程。 i)心機能不良症状を有する被験体、および ii)ジクロロアセテート溶液を送達する手段、ならびに b) 前記被験体のジクロロアセテート血中濃度(例えば血清または血漿濃度)が 治療的範囲内(濃度約0.5mM以上など)となるような条件下で、前記溶液を前記 被験体に前記送達手段を用いて送達する工程。別の実施形態では、本発明は、以
下の工程を含む方法を意図する。 a)以下を提供する工程。 i)心機能不良の危険性を有する被験体、および ii)ジクロロアセテート溶液を送達する手段、ならびに b) 前記被験体のジクロロアセテート血中濃度(例えば、血清または血漿濃度) が、1時間より長い期間、より好ましくは6時間より長い期間、最も好ましくは24
時間以上にわたって、約200μMを越える、より好ましくは500μMを越える、さら
に好ましくは1mMを超える条件下で、前記溶液を前記被験体に前記送達手段を用 いて送達する工程。ある実施形態においては、前記工程(b)の送達では、前記条 件が、ボーラス投与を含む1次投与、および持続的投与を含む2次投与を含む。
【0008】 本発明は、心機能不良のいずれかの型の症状を有する被験体に限定されるもの
ではない。また、被験体の年齢、性別、または疾患の程度により、いかなる意味
においても、本発明が限定されるものではない。ただし、本発明は、新生児を含
むがこれに限定しない小児や乳児に用いると特に良い成果が得られる。
【0009】 本発明はまた、心機能不良の原因によっても限定されない。ただし、本発明は
、開心術のような手術後に心機能が低下している患者に用いると特に良い成果が
得られる。もちろん、本発明は特別な手術手順に限定されるものではない。心肺
バイパスポンプおよび大動脈クロスクランプを用いる開心術は、患者が心機能不
良の危険に陥る手術の一例と考えられる。これに含まれるのは、大動脈中隔欠損
または心室中隔欠損などの単純病変、および転位動脈転換、ファロー4徴候、房 室中隔欠損、全静脈修復、フォンタン手術などの複合病変である。実施形態によ
っては、本発明の方法と組成物が、心筋梗塞の治療(例えば、血栓溶解中、また
は血栓溶解後)に用いられる。例えば、ジクロロアセテート溶液を再潅流中に投
与できる。
【0010】 本発明は、特定の送達手段に限定されるものではない。1つの手段としては、 静脈点滴などによる静脈内投与がある。他の手段としては(しかし、これに限定
されないが)、カテーテルによる送達がある。好ましい手段には、大動脈への直
接注射がある。
【0011】 本発明は、特定の投与量により限定されるものではない。多様な時間的プロト
コールが考えられる。ボーラス投与と持続的投与の両者が考えられる。好ましい
実施形態では、ジクロロアセテート(ジクロロ酢酸ナトリウムのような)を約10
0mg/ml溶液で少なくとも100mg/kg(1.0cc/kgボーラス)のボーラスとし、その直
後に約12.5mg/kg/時で10時間を越えて、より好ましくは24時間以上注入する。
【0012】 より高い用量も許容される。患者によっては軽度の眠気を催すが、ジクロロア
セテートには顕著な副作用が無い。
【0013】 〔定義〕 以下の定義は、本発明を更に説明するために使用されるのであり、決して本発
明の範囲を限定するために使用されるのではない。
【0014】 本明細書で用いる「被験体」は、脊椎動物を意味する。好ましくは、該脊椎動
物はヒトである。
【0015】 本明細書で用いる「カテーテル」は、管、血管、通路(passageway)または体 腔に挿入する器具を意味する。
【0016】 本明細書で用いる「心疾患」は、被験体の心臓が正常パラメーター内でもはや
機能できない状態を意味する。
【0017】 本明細書で用いる「体内に」は、体の中の状態を意味する。
【0018】 本明細書で用いる「時間的プロトコール」または「薬剤投与計画」は、薬剤投
与の時間配列、即ち時間にわたり投与された薬剤量を意味する。
【0019】 〔本発明の説明〕 本発明は、心血管疾患の分野、特に、開心術を含むがこれに限定しない手術後
の心機能不良の予防と治療に関する。本発明により提供される実施形態の1つは 、ジクロロアセテート(典型的には、ジクロロ酢酸ナトリウム)の溶液を、開心
術後の心/肺装置からの患者の離脱に伴う問題を含むがこれに限定しない、開心
術に伴う罹患率および死亡率を低下または除くために使用することを意図する。
本治療法は、顕著な副作用の無い予防および治療法を提供しているので、現存の
技術に対する実質的な改善である。
【0020】 A. 心機能 心筋の連続収縮には、機械的運動を維持するための、ATP産生の効率的で十分 な供給源が必要である。心筋には、このATP産生について2つの主なメカニズム が存在する:1)グルコースを基質とする解糖;および2)乳酸塩、グルコースまた
は脂肪酸を基質とする酸化的代謝。
【0021】 解糖は、無酸素過程で、グルコース1モルあたり2ATPを産生し、グルコース はピルビン酸塩に転換する。脂肪酸、乳酸塩およびグルコースの酸化は、有酸素
過程で、酸素を必要とし、それぞれ基質1モルあたりATPを129モル、18モル、36
モル産生する。Bingらは、成人の心臓が主要エネルギー源として主にグルコース
、乳酸塩および脂肪酸を利用することをつきとめた。R.J.Bingら、「Metabolic
studies on the human heart in vivo. Studies on carbohydrate metabolism o
f the human heart」,Am. J. Med. 15:284(1953)を参照されたい。しかしながら
、新生児と成人の心臓では、エネルギー基質利用において顕著な違いが見られる
。成人の心臓は、脂肪酸基質を好ましくは利用するが、新生児の心臓はエネルギ
ー基質としてグルコースおよび乳酸塩を多く利用する。
【0022】 心臓で使用されるエネルギー基質の種類によって、低酸素症や虚血の発現に対
する心臓の抵抗力が大きな影響を受ける。G. D. Lopaschukら、「Etomoxir, a c
arnitine palmitoyltransferase I inhibitor, protects hearts from fatty ac
id-induced ischeimic injury independent of changes in long chain acylarn
itine」,Circ. Res. 63:1036(1988)を参照されたい。結論として、心臓の成熟過
程でのエネルギー基質の変化は、低酸素症や虚血の発現に影響を与えるはずであ
る。
【0023】 未成熟な心臓における低酸素症および虚血の両者は、関連の深い臨床的問題で
ある。なぜなら、低酸素症は出生仮死またはチアノーゼ性先天性心疾患という形
で発症し得るし、先天性心疾患の手術において虚血が発症し得るからである。心
筋エネルギー基質の利用の違いは、新生児の心臓の虚血に対する抵抗能力にも影
響を与える可能性がある。
【0024】 心筋酸化代謝の急速な回復が、手術後の心室機能の回復にとって重大である。
再潅流中に心臓により酸化される炭素基質の種類も、回復にとって重要である。
本発明は、その方法や組成物が治療効果を得る特定の作用機序に限定されるもの
ではないが、脂肪酸酸化を犠牲にしたグルコース酸化の増加が、先に虚血となっ
た心筋の回復を高めると考えられる。グルコースの有用な効果について、以下の
原因が考えられる:1)消費される酸素あたりのATP産生の比の増加;2)膜イオン ポンプからの解糖により産生したATPの利用の増加;3)急速再潅流期間における 酸化的代謝のより急速な回復;4)解糖とグルコース酸化のカップリングが促進し
たことによるプロトン産生の減少。
【0025】 重要なのは、潅流時においてグルコースが主要な心臓のエネルギー基質ではな
いことである。前述のように非虚血状態では、成人の心臓においては脂肪酸が主
要なエネルギー基質で、グルコース酸化は心筋ATP産生の30〜40%を提供するに すぎない。実験的研究では、全体虚血後の心臓の再潅流において、ATP産生に占 めるグルコース酸化の割合は、より低いことが示された。G.D.Lopaschukら、「G
lucose and palmitate oxidation in isolated working rat hearts reperfused
after a period of transient global ischemia」,Circ.Res. 66:546(1990)を 参照されたい。虚血後にグルコース酸化の割合の低下を招く主要な因子の1つと して、循環脂肪酸濃度がある;血清脂肪酸は、心筋グルコース酸化の潜在的阻害
剤である。
【0026】 心筋梗塞患者または心臓手術を受けた患者においては、血清脂肪酸が顕著に増
加している。G. D. Lopaschukら、「Plasma fatty acid levels in infants and
adults following myocardial ischemia」,Am. Heart J. 128:61(1994)を参照 されたい。これら高濃度の脂肪酸が、ブタ、イヌ、ウサギ、およびラットの心臓
を用いた実験モデルで虚血傷害の可能性を高めたことが示されている。例えば、
M. SaddikおよびG. D. Lopaschuk、「Myocardial triglyceride turnover and c
ontribution to energy substrate utilization in isolated working rat hear
ts」,J. Biol. Chem. 266:8162(1991)を参照されたい。心肺バイパス中および心
肺バイパス後では、脂肪酸濃度の上昇により、潜在的に患者に遅延した心筋気絶
(stunning)、心機能の傷害による発現、またはイノトロープ延長の危険が生じ
得る。
【0027】 B. 可逆的脂肪酸阻害 無酸素および再潅流虚血の両ラット心臓において、高い脂肪酸濃度によりグル
コース酸化速度が顕著に阻害される。これは、脂肪酸が、炭水化物の酸化を調節
する主要酵素複合体であるピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体(pyruvate dehyd
rogenase complex、PDC)を顕著に阻害するためであると考えられる。
【0028】 さらに、過剰な脂肪酸によるPDCの阻害によって、グルコース酸化が劇的に増 加し、虚血心臓の機能的回復を促進すると考えられる。PDCの可逆的脂肪酸阻害 に特に効果的な薬剤の1つが、ジクロロアセテートである。ジクロロアセテート (dichloroacetate、DCA)は、直接PDCを刺激し、グルコース酸化を顕著に刺激 する。J.J. McVeighおよびG.D.Lopaschuk、「Dichloroacetate stimulation of
glucose oxidation improves recovery of ischemic rat hearts」,Am. J. Phys
iol. 259:H1070 (1990)を参照されたい。乳児は心臓手術中および手術後に脂肪 酸濃度が最高になること、ならびにATP産生の酸化速度が最低になることが知ら れているので、基質代謝を変えて酸化のみならず機能回復も促進する薬剤によっ
て、最大の効果が得られるのは理に適っている。実験的研究により、DCA投与に より先に虚血となった心臓の再潅流中にグルコース酸化が劇的に刺激される事が
確かめられた。繰り返すが、本発明の実施にあたり作用機序を詳細に理解する必
要はないが、PDC刺激に続くグルコース酸化の選択的刺激により、DCAが顕著に虚
血心臓の再潅流中に解糖とグルコース酸化のカップリングを促進すると考えられ
る。これによって、グルコース酸化の非共役解糖由来のATP加水分解に起因する 、プロトン産生(H+)が減少する。それによって、DCAは再潅流中の心機能を劇 的に向上させる。なぜなら、虚血後の期間において細胞内イオンを処理するため
のATPが少なくて済むからである。
【0029】 本発明者は、成人を対象とした研究において、DCA投与により心筋中のPDCが顕
著に刺激されること、これによりグルコース酸化の増加が示唆されることを示し
た。Thannikkutoら、「Dichloroacetate (DCA) stimulates pyruvate dehydroge
nase complex (PDC) activity in hearts of patients undergoing coronary ar
tery bypass grafting (CABG)」, Can. J. Cardiol. 10(suppl.C):130C(1994)を
参照されたい。DCAを小児患者に投与したパイロット研究において、本発明者は 、手術直後にイノトロープの必要性における顕著な降下を観察した。R. L. Coll
ins-Nakaiら、「Dichloroacetic acid (DCA) after open heart surgery in inf
ants and children」,Cad. J. Cardiol.11(suppl. E):106E(1995)を参照された い。
【0030】 残念ながら、ジクロロアセテートの半減期が非常に短いため(約40分)、最適
な治療効果が得られる適切な薬剤投与計画は得られていなかった。本発明は、心
臓手術中および心臓手術後、ならびに特に小児患者の手術中および手術後に心筋
の保護と治療を提供するために使用される場合に、ジクロロアセテートの治療効
果を最適にする方法と組成物を提供する。本発明は、最適な治療効果のための適
切な投与計画が、部分的には、より長期の時間的プロトコール、即ち1時間を越 える投与、より好ましくは10時間を超える投与、さらに好ましくは24時間以上の
投与であることを意図する。これは、薬剤血中濃度が治療範囲にあるのが1時間 未満であることが見出された、ジクロロアセテートの単回ボーラス投与とは対照
的である。
【0031】 ジクロロアセテートは市販されている(典型的には塩として)。化合物の調製
および患者中の濃度の検出は、Foxの米国特許第5,587,397号(参照により本明細
書中に組み入れる)に論議されているような、多様な技法を使用して行うことが
できる。
【0032】 〔実験方法〕 以下の実施例は、本発明の一定の好ましい実施形態および様態を例証するもの
であり、その範囲を限定するものではない。
【0033】 (実施例) 本実施例は、心肺バイパス後の小児患者にジクロロアセテートをボーラス投与
後24時間注入した例について記載する。
【0034】 患者の選択:開心術を必要とする新生児から6歳までの全ての患者を、ジクロ ロアセテート投与の候補とした。心筋代謝の発達的変化のためDCAによって最も 効果が得られやすい新生児も対象とした。DCAに対する禁忌は無かったが、手術 前24時間内における副腎皮質ホルモンまたはニコチン酸の使用により遊離脂肪酸
濃度が変化することに注意すべきである。心筋機能も亢進しているため、インシ
ュリン要求または糖尿病と診断された患者も対象となり得る。DCAによりインシ ュリン要求がやや変化する可能性があるが、いずれにせよ手術直後のインシュリ
ン要求は劇的に変化する可能性があり、そのような患者では注意深い観察が必要
であろう。
【0035】 他の薬剤:通常心肺バイパスを受ける乳児や小児に与えられる全ての手順や薬
剤が、通常通り適用される。手術後のイノトロープの導入は、段階的に導入され
るならば、最も簡単に文書化される。実験の目的のため、重炭酸カルシウムと重
炭酸ナトリウムの両者がイノトロープと考えられるだろう。なぜなら、両者とも
心筋におけるグルコース酸化レベルを劇的に変化させるからである。他のイノト
ロープとしては、エピネフリン、ドブタミン、ドーパミン、ノルエピネフリン、
フェントラミン、フェニレフリン、アムリノン等が考えられる。血管拡張薬、利
尿薬および鎮痛薬などの他の薬剤の使用は、要求に応じて継続する。通常どおり
の術後処理および合併症の管理も考慮された。
【0036】 ジクロロアセテートの投与:DCA10mg/ml溶液の100mg/kgボーラス(1.0cc/kgボ
ーラス)を、大動脈クロス・クランプ中止直前に大動脈の近くに注入した。その
直後に、DCAを12.5mg/kg/時で注入し始め、24時間以上投与した。、DCAの薬物動
態に基づき、この薬剤投与計画は、一過性の治療的濃度とは対照的に、DCA血漿 濃度が治療的範囲である[0.2-1mM]を維持するように計画された。
【0037】 血中濃度の測定:血液サンプルを、患者の内在するラインからクエン酸を含有
する試験管に採取した。これらのサンプルを遠心し、血漿を分離して凍結した。
凍結したサンプルを、後に高速液体クロマトグラフィー(HPLC)法を用いて、DC
A濃度を分析した。一般的には、Thannikkutoら、「Dichloroacetate (DCA) stim
ulates pyruvate dehydrogenase complelx (PDC) activity in hearts of patie
nts undergoing coronary artery bypass grafting (CABG)」, Can. J.Cardiol.
10(suppl.C):130C(1994)を参照されたい。要約すれば、ガードカラムAXを付け たIonoSpherA(250 X 4.6mm L X ID)を用いて分析した。両カラムは、Chrompac
k Canadaから購入した。使用した移動相は10-3Mのピロメリト酸バッファーで、 流速は3.0mmL/分であった。320nmUVで検出した。注入したサンプルは20μLであ った。結果を図1に示した。本発明の独特な薬剤投与計画により、患者の血中ジ
クロロアセテート濃度が治療的範囲に持続的に維持されていることが明らかであ
る。本患者は、手術後も少ない薬剤(例えばイノトロープ)を要求した事が観察
された(データは示さない)。
【0038】 上記より、本発明が有効で安全な心機能不良の治療法を提供することが明らか
である。本方法は、心臓手術1時間後の心機能を亢進させる薬剤の要求の減少、 換気時間の減少、集中治療室内の時間の減少をもたらした。本明細書の開示、図
表、および以下の請求の範囲を読んだ当業者に明らかな、いかなる改良および改
変も、本発明の精神と範囲内にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の独特な薬剤投与計画による結果を示す。これにより、患者のジクロロ
アセテート血中濃度は24時間にわたり高濃度(従って治療的濃度)に維持される
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 コリンズ−ナカイ,ルース カナダ国 ティー6エイチ 5アール3 アルバータ,エドモントン,15239−43ア ールディー アベニュー (72)発明者 テオ,コーン カナダ国 ティー6アール 1ピー4 ア ルバータ,エドモントン,バートン ロー ド 300 (72)発明者 ダイク,ジェイソン,アール.,ビー. アメリカ合衆国 77030 テキサス州,ヒ ューストン,ベロウズ レーン 6540,ア パートメント 314 Fターム(参考) 4C206 AA01 AA02 DA02 MA01 MA04 MA37 MA86 NA06 NA14 ZA36

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の工程を含む方法: a)以下を提供する工程: i)心機能不良症状を有する被験体、および ii)ジクロロアセテート溶液を送達する手段;ならびに b)前記被験体のジクロロアセテート血中濃度が、1時間よりも長い期間にわたっ て約500μM以上となるような条件下で、前記溶液を前記被験体に前記送達手段を
    用いて送達する工程。
  2. 【請求項2】 前記被験体が成人である、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記被験体が小児である、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記被験体が乳児である、請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記被験体が新生児である、請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記被験体が心臓手術を受け、術後に前記工程(b)の送達が行わ れる、請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記工程(b)の送達が行われる前記条件が、ボーラス投与を含む 1次投与、および持続的投与を含む2次投与を含む、請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記1次投与の前記ボーラスが約100mg/ml溶液の少なくとも100m
    g/kgを含む、請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記2次投与の前記持続的投与が約12.5mg/kg/時で10時間よりも
    長い期間にわたる注入を含む、請求項8記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記1次および2次投与により血中濃度が10時間よりも長い期間
    にわたり1mMより高くなる、請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 以下の工程を含む方法: a)以下を提供する工程: i)心機能不良の危険性を有する被験体、および ii)ジクロロアセテート溶液を送達する手段;ならびに c) 前記被験体のジクロロアセテート血中濃度が、1時間よりも長い期間にわたっ
    て約500μM以上となるような条件下で、前記溶液を前記被験体に前記送達手段を
    用いて送達する工程。
  12. 【請求項12】 前記被験体が成人である、請求項11記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記被験体が小児である、請求項11記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記被験体が乳児である、請求項11記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記被験体が新生児である、請求項11記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記被験体が心臓手術を受け、術後に前記工程(b)の送達が行 われる、請求項11記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記工程(b)の送達が行われる前記条件が、ボーラス投与を含 む1次投与、および持続的投与を含む2次投与を含む、請求項11記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記1次投与の前記ボーラスが約100mg/ml溶液の少なくとも10
    0mg/kgを含む、請求項17記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記2次投与の前記持続的投与が約12.5mg/kg/時で10時間より
    も長い期間にわたる注入を含む、請求項18記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記1次および2次投与により血中濃度が10時間よりも長い期間
    にわたり1mMより高くなる、請求項19記載の方法。
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