JP2019210240A - 衝動抑制薬のスクリーニング方法、及び衝動抑制薬 - Google Patents
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Abstract
【課題】衝動的選択の異常亢進を抑制する薬剤のスクリーニング方法、及び衝動抑制薬を提供することを課題とする。【解決手段】セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストを有効成分とする衝動抑制薬。遅延報酬課題を確立したマウスに、候補薬物を投与し、時間割引率を求めることによって衝動抑制効果を判断する、衝動抑制薬のスクリーニング方法。【選択図】図4
Description
薬物依存、病的賭博、注意欠陥多動性障害などの精神疾患に共通して見られる衝動的選択の異常亢進を抑制する薬剤のスクリーニング方法、及び衝動抑制薬に関する。
我々は、日常生活において、報酬の多寡と、報酬が得られるまでの時間を勘案して、様々な行動を選択している。すぐにもらえる小さい報酬か、将来もらえる大きい報酬かを選択できる場合、衝動性が高いほど、時間的に後でもらえる大きな報酬を割り引いて認識する傾向があり、すぐにもらえる小さい報酬を選択すると言われている。
衝動的選択とは、「遅延される大きな報酬よりもすぐに得られる小さな報酬を選択すること」と定義されている(非特許文献1)。衝動的選択の異常亢進は、薬物依存(非特許文献2)、病的賭博(非特許文献3)、注意欠陥多動性障害(非特許文献4)、肥満(非特許文献5)などに見られる症状である。しかしながら、その病態メカニズムは未解明であり、有効な治療薬も確立されていない。
厚生労働省のギャンブル依存症の実体を調査するための2017年度の面接調査の中間報告によれば、ギャンブル依存症の疑いのある人は320万人と推定されている。したがって、薬物依存など他の依存症や、注意欠陥多動性障害等を合わせると、衝動的選択の異常亢進が見られる症例はかなりの数に上るものと考えられる。
衝動的選択を研究するための評価系として、時間割引率を算出する評価系がある。現在の報酬と将来の報酬を比較した際に、将来の報酬価値は、遅延、すなわち時間によって割引されると考えられる。時間割引率は、将来の報酬価値の時間による価値の目減り、すなわち時間によって割引かれる程度を示す。マウスなどの小動物を用いて実験的に評価する場合には、給餌量の違いなどによる遅延報酬課題を提示し、遅延される大きな報酬を選択するか、すぐに得られる小さな報酬を選択するかで衝動的選択を評価することができる。
衝動的選択については種々の研究がされているものの、神経化学的な観点ではセロトニン神経系の関与が示唆されているにすぎない(非特許文献6〜9)。衝動的選択の異常亢進の病態メカニズムは未だ解明されておらず、衝動的選択の異常亢進を抑制する薬剤については今まで報告されていない。
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上述のように、衝動的選択の異常亢進がいくつかの衝動性亢進関連疾患の症状としてみられるにも関わらず、その病態メカニズムは未解明であり、抑制する薬剤は開発されていない。本発明は、衝動的選択を抑制する薬剤を提供することを課題とする。また、衝動的選択を評価する系を確立し、新たな薬剤を開発するためのスクリーニング系を提供することを課題とする。
本発明は、以下の衝動抑制薬、衝動抑制薬のスクリーニング方法に関する。
(1)セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストを有効成分とする衝動抑制薬。
(2)前記セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストが、グラニセトロン、又はオンダンセトロンである(1)記載の衝動抑制薬。
(3)単回投与であることを特徴とする(1)、又は(2)記載の衝動抑制薬。
(4)衝動抑制薬のスクリーニング方法であって、遅延報酬課題を確立した実験動物に、候補薬物を投与し時間割引率を求めることによって衝動抑制効果を判断する衝動抑制薬のスクリーニング方法。
(1)セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストを有効成分とする衝動抑制薬。
(2)前記セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストが、グラニセトロン、又はオンダンセトロンである(1)記載の衝動抑制薬。
(3)単回投与であることを特徴とする(1)、又は(2)記載の衝動抑制薬。
(4)衝動抑制薬のスクリーニング方法であって、遅延報酬課題を確立した実験動物に、候補薬物を投与し時間割引率を求めることによって衝動抑制効果を判断する衝動抑制薬のスクリーニング方法。
以下にデータを示しながら詳細に説明するが、本発明者らはセロトニン受容体5−HT3のアンタゴニストであるグラニセトロン、及びオンダンセトロン(特許文献1、2)が、衝動的選択に対して効果を有することを見出した。2種のアンタゴニストで効果が得られたことから、セロトニン受容体5−HT3に拮抗的に作用する薬剤であれば、どのような薬剤であっても効果があるものと考えられる。
グラニセトロン、オンダンセトロン以外の公知の5−HT3アンタゴニストとしては、レンザプリド、アロセトロン、メマンチン、メトクロプラミド、パロノセトロン、ラモセトロン、アザセトロン、ミルタザピン、インジセトロンなどが挙げられる。また、今後開発される5−HT3に拮抗的に作用する化合物を使用できることも言うまでもない。
ここで用いたグラニセトロン、オンダンセトロンをはじめとするセロトニン受容体5−HT3アンタゴニストは、従来から悪心、嘔吐などの消化器機能異常に効果があり、特に抗がん剤等による薬物性嘔吐の予防、及び治療に用いられている。したがって、医薬品としての安全性は十分確立している薬剤である。
医薬として使用する場合には、上述のセロトニン受容体5−HT3アンタゴニストを有効成分として、適当な賦形剤、添加物とブレンドし錠剤として用いてもよいし、pH調整剤、等張化剤と混合して注射剤として使用してもよい。また、各薬剤においてすでに安全性が確認されている薬剤については、その容量を超えない範囲で使用することができる。また、以下に述べるマウスの実験結果では、単回投与で効果があることが示されていることから、単回投与で用いてもよいが、継続して使用することも可能である。
(I)評価系の確立
(1)トレーニング方法
衝動的選択の異常亢進に関する病態メカニズムを解明するためには、遺伝的背景が解析され、多くの実験に多用されているマウスを用いて解析することが好ましい。そこで、遺伝子改変マウスの遺伝的背景として最も使用されている系統であるC57BL/6を用いることにした。しかし、今までにC57BL/6を用いて衝動的選択を解析した例は報告されていないことから、最初に遅延報酬課題を用いた衝動的選択の評価方法を確立した。
(1)トレーニング方法
衝動的選択の異常亢進に関する病態メカニズムを解明するためには、遺伝的背景が解析され、多くの実験に多用されているマウスを用いて解析することが好ましい。そこで、遺伝子改変マウスの遺伝的背景として最も使用されている系統であるC57BL/6を用いることにした。しかし、今までにC57BL/6を用いて衝動的選択を解析した例は報告されていないことから、最初に遅延報酬課題を用いた衝動的選択の評価方法を確立した。
マウスには、遅延なく小報酬を得ることができる選択と、任意の遅延後に大報酬を得ることができる選択を用意し、遅延後に大報酬を選択した選択率を出すという方法で衝動的選択を評価する方法を採った。
具体的には、7週齢の雄性C57BL/6マウスをオリエンタル酵母工業株式会社より購入し、12時間の明暗サイクル、22℃の温度条件下で、1匹ずつ個別のケージで飼育した。8週齢より報酬となる餌を得るための動機づけのために摂食制限を開始したが、体重が通常飼育マウスの85%以下にならないように調節した。また、水は自由摂取させた。マウスには毎日の行動課題の後に、通常飼育用の餌を与えた。
行動課題は9ホールオペラント装置(Med Associate Inc.製)を用いて行った。チャンバーの壁には9つの穴があるが、中央に位置する3つの穴のみにアクセスできるように、両側3つずつ、計6つの穴は塞いで使用した。穴とは反対側の壁に餌箱が、その上部にハウスライトが設置されている。穴の内部にはLEDライトが装備されており、光刺激に反応して、穴に鼻入れ(nose−poke)することによって餌がもらえることをマウスに学習させた。装置は、MED−PC言語を用いたプログラムによって制御した。
9匹のマウスを用いて遅延報酬課題を確立した。トレーニングは5段階に分けて行い、光った穴に鼻入れすることで餌が得られるということと、テスト課題の流れを学習させた。
第1段階のトレーニングで、穴に鼻入れをすることで餌を得ることができるということを学習させた。ハウスライトを消灯することを試行の開始とし、同時に3つの穴のライト全てを点灯する。30秒以内にいずれかの穴に鼻入れをすれば、ペレットディスペンサーから1粒の餌が出る。試行間間隔(Inter−trial interval、ITI)は30秒であり、ITIの間は、ハウスライトが点灯し、穴のライトは消灯する。ITI後に自動的に次の試行が開始する。各セッションは1日あたり50試行とし、1回のセッションで30回以上鼻入れを達成できたら次のトレーニングに進ませた。
第2段階のトレーニングは、3つの穴のうち、中央の1つの穴のみが点灯し、光った穴に鼻入れをすれば餌が得られるという以外は全て第1段階のトレーニングと同様である。マウスが1セッションあたり、30回以上中央の穴に鼻入れを達成できたら次のトレーニング段階に進ませた。
第3段階のトレーニングは、第2段階と同じ課題であるが、マウスが30秒以内に中央の穴に鼻入れしない、あるいは光っていない穴に鼻入れをすると罰として、5秒間ハウスライトが点灯し、その間マウスがどのような反応をしても無視するという待機時間の負荷を与えた。第3段階も、1回のセッションで30回以上中央の穴に鼻入れを達成できたら、次のトレーニング段階に進ませた。
第4段階のトレーニングは、光った中央の穴に鼻入れをすると、左右どちらかの穴がランダムに光り、光った穴に鼻入れをすると1粒の餌がもらえるというトレーニングを行った。光った中央の穴への鼻入れは試行のスタートであることをマウスに学習させ、さらに両側の穴に注意を向けることを学習させた。マウスが1セッションあたり40試行達成できたら、次の段階のトレーニングに進ませた。
第5段階のトレーニングは、マウスに報酬の大きさを認識させるトレーニングである。中央の光った穴への鼻入れが試行のスタートであり、次に両側の穴が光るが、片側の穴に鼻入れをすると1粒の餌が得られ、もう一方の穴に鼻入れをすると4粒の餌が得られる。このトレーニングは10日間行い、テスト課題に進んだ。
(2)テスト課題の確立
先行する研究(非特許文献10)に基づいて、C57BL/6に最適な評価系を探索した。テスト課題は、1ブロック8試行で、5ブロック、40試行からなっている(図1A)。各ブロックの1試行目と2試行目は、Forced Choice(強制的選択)試行とした。具体的には1試行目では、中央の光った穴への鼻入れの後、一方の穴が光り、光った穴に鼻入れをすることによって遅延なしに1粒の餌(小報酬)が得られるようにした。2試行目では、もう一方の穴が光り、任意の遅延後に4粒の餌(大報酬)が得られるようにした。残りの6試行はFree Choice(自由選択)試行であり、マウスが中央の光った穴へ鼻入れをすることによって、両側の穴が光る。1、2試行で認識させたように、一方の穴は遅延なしで小報酬、他方の穴は遅延後に大報酬を得られるように設定した(図1B)。ブロックが進むごとに大報酬を得るための遅延が増加していく遅延スケジュールを組んで実験を行った。
先行する研究(非特許文献10)に基づいて、C57BL/6に最適な評価系を探索した。テスト課題は、1ブロック8試行で、5ブロック、40試行からなっている(図1A)。各ブロックの1試行目と2試行目は、Forced Choice(強制的選択)試行とした。具体的には1試行目では、中央の光った穴への鼻入れの後、一方の穴が光り、光った穴に鼻入れをすることによって遅延なしに1粒の餌(小報酬)が得られるようにした。2試行目では、もう一方の穴が光り、任意の遅延後に4粒の餌(大報酬)が得られるようにした。残りの6試行はFree Choice(自由選択)試行であり、マウスが中央の光った穴へ鼻入れをすることによって、両側の穴が光る。1、2試行で認識させたように、一方の穴は遅延なしで小報酬、他方の穴は遅延後に大報酬を得られるように設定した(図1B)。ブロックが進むごとに大報酬を得るための遅延が増加していく遅延スケジュールを組んで実験を行った。
遅延スケジュールとして以下の3つ用意し、3グループでテストを行った。
スケジュール1・・・0、0.5、1、2、4秒、 N=6
スケジュール2・・・0、1、2、4、8秒、 N=9
スケジュール3・・・0、2、4、8、12秒、 N=9
スケジュール1・・・0、0.5、1、2、4秒、 N=6
スケジュール2・・・0、1、2、4、8秒、 N=9
スケジュール3・・・0、2、4、8、12秒、 N=9
マウスはそれぞれのスケジュールで10セッションずつテストを行った。自由選択試行の大報酬の選択率をブロックごとに計算し、衝動的選択の指標とみなした。試験の開始時の中央の穴への鼻入れの失敗は、「Non−started−trials」として、左右の穴への鼻入れの失敗は、「Omission」として記録した。これらは、餌を得るためのモチベーションの指標としてみなした。テスト課題は、1セッション/日、5セッション/週行い、各ブロックで、大報酬の選択率(大報酬の選択数/全ての選択数)×100、Non−started−trials、Omissionの数の3つの指標を測定した。
(3)C57BL/6に最適化した遅延報酬課題
上記3つの異なるスケジュールでテストした際の大報酬の選択率の変化を示す(図2(A))。マウスをスケジュール1(0、0.5、1、2、4秒)でテストすると、遅延が増加するにつれて、大報酬を選択する割合が減少する変化を示した。ブロック1の0秒の遅延では、大報酬の選択率が平均して94%を示し、ブロック5の4秒遅延では大報酬の選択率は42%を示した。反復測定分散分析によって、スケジュール1の大報酬の選択率は、遅延の増加によって有意に変化することが示された(F4,12=5.678、p=0.008)。
上記3つの異なるスケジュールでテストした際の大報酬の選択率の変化を示す(図2(A))。マウスをスケジュール1(0、0.5、1、2、4秒)でテストすると、遅延が増加するにつれて、大報酬を選択する割合が減少する変化を示した。ブロック1の0秒の遅延では、大報酬の選択率が平均して94%を示し、ブロック5の4秒遅延では大報酬の選択率は42%を示した。反復測定分散分析によって、スケジュール1の大報酬の選択率は、遅延の増加によって有意に変化することが示された(F4,12=5.678、p=0.008)。
一方、スケジュール2(0、1、2、4、8秒)やスケジュール3(0、2、4、8、12秒)を用いた場合は、スケジュール1の時とは異なり、マウスが遅延増加に従って大報酬を選択しなくなる、といった変化を示さなかった。反復測定分散分析においても、大報酬の選択率が遅延の増加によって変化しないことが示された(スケジュール2:F4,28=0.895、p=0.480;スケジュール3:F4,28=2.459、p = 0.069)。よって、スケジュール2とスケジュール3はC57BL/6マウスにとって最適なスケジュールではないことが示された。
また、図2(B)、(C)にスケジュール1のomission、non−started−trialsの数の変化を示すが、どちらも遅延の増加と関係なく低く、ブロックが進んでも変化はみられなかった。これは、ブロックが進んでも報酬を得るためのモチベーションは下がらなかったことを示す。したがって、スケジュール1において、ブロックが進むにつれ、大報酬の選択率が減少したのは、遅延によって報酬の価値が割り引かれたものであり、報酬を得るためのモチベーションの減少や満腹感が原因ではないと結論付けることができる。これらの結果から、C57BL/6を用いて、スケジュール1により、衝動的選択を評価することができると考えられる。
(II)薬物投与による衝動性選択の変化
確立した課題を用いてセロトニン関連薬剤の急性投与の効果を解析した。上述のようにセロトニンは、衝動的選択を調節していることが示唆されている。そこで、上記で確立した評価系で、セロトニンの衝動的選択に対する効果を確認し、次にセロトニン受容体の拮抗薬の効果を解析した。
確立した課題を用いてセロトニン関連薬剤の急性投与の効果を解析した。上述のようにセロトニンは、衝動的選択を調節していることが示唆されている。そこで、上記で確立した評価系で、セロトニンの衝動的選択に対する効果を確認し、次にセロトニン受容体の拮抗薬の効果を解析した。
遅延報酬課題の確立などに用い、トレーニングを行ったマウスを薬物投与使用実験に用いた。薬物投与実験は、ブロック1の大報酬の選択率が67%以上、かつブロック2以降のブロックの大報酬の選択率がブロック1の大報酬の選択率よりも低いという基準を2日連続で満たした場合に開始した。異なる用量の薬物投与は2日以上間隔を空け、異なる種類の薬物の投与には1週間以上間隔を空けたうえで、上記基準を1日でも満たした場合に投与を行った。
最初に、衝動的選択における、セロトニン再取り込み阻害剤であるパロキセチンの効果を調べた。パロキセチン(富士フィルム和光純薬株式会社)は、課題の30分前に、0、2、又は4mg/kgの用量で腹腔内(i.p.)投与を行った。
2mg/kgでパロキセチン投与を行った場合には、遅延報酬課題における反復測定分散分析では、ブロック4(F2,10=7.439、p=0.010)において用量の違いによる有意な大報酬の選択率の変化が生じることが示されたが、ブロック1(F2,10=0.393、p=0.685)、ブロック2(F2,10=2.000、p=0.186)、ブロック3(F2,10=1.242、p=0.330)、ブロック5(F2,8=3.087、p=0.102)では効果はなかった(図3(A))。
また、omission(図3(B))、non−started−trials(図3(C))については、用量間の有意差はなかった。具体的には、omissionは、ブロック1:どの個体も一度もomissionをしなかったため、統計結果は得られなかった;ブロック2:F2,10=1.000、p=0.402;ブロック3:どの個体も一度もomissionをしなかったため、統計結果は得られなかった;ブロック4:F2,10=1.000、p=0.402;ブロック5:F2,10=1.000、p=0.402であり、non−started−trialsは、ブロック1:F2,10=0.625、p=0.555;ブロック2:F2,10=0.656、p=0.540;ブロック3:F2,10=1.411、p=0.289;ブロック4:F2,10=3.307、p=0.790;ブロック5:F2,10=0.911、p=0.433であり、用量間の有意差はなかった。これらの結果より、2mg/kgのパロキセチンは、報酬へのモチベーションに影響なく、衝動的選択を減少させることが示された。
本評価系で衝動的選択を評価し得ることを確認したので、次に、セロトニン受容体拮抗薬の効果の解析を行った。まず、セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストのグラニセトロンの効果を調べた。課題の30分前に、9匹のマウスにグラニセトロン(沢井製薬)を0、0.05または0.1mg/kgの用量で腹腔内(i.p.)投与した。反復測定分散分析では、ブロック3、4、5において用量の違いによって有意に大報酬選択率が変化することが示されたが(ブロック3:F2,16=4.203、p=0.034;ブロック4:F2,16=4.030、p=0.038;ブロック5:F2,8=7.716、p=0.014)、ブロック1(F2,16=1.882、p=0.184)、ブロック2(F2,16=1.217、p=0.322)では効果はなかった(図4(A))。
omissionの数は、用量間に有意差はなかった。具体的には、ブロック1、ブロック2:どの個体も一度もomissionをしなかったため、統計結果は得られなかった;ブロック3:F2,16=0.703、p=0.510;ブロック4:F2,16=0.703、p=0.510;ブロック5:F2,12=0.673、p=0.528であった(図4(B))。
non−started−trialsの数は、ブロック4(F2,16=4.159、p=0.035)では、有意な用量効果を示したが、ブロック1(F2,16=1.209、p=0.324)、ブロック2(F2,16=2.706、p=0.097)、ブロック3(F2,14=0.866、p=0.442)、ブロック5(F2,12=0.272、p=0.765)では効果を示さなかった(図4(C))。これらの結果より、グラニセトロンは、報酬獲得へのモチベーションに影響なく、衝動的選択を減少させることが示された。
次に、別の5−HT3受容体アンタゴニストであるオンダンセトロンの衝動的選択に対する効果を調べた。オンダンセトロン(富士フィルム和光純薬株式会社)は、0、1、又は10μg/kgで腹腔内(i.p.)に課題の30分前に投与した。
反復測定分散分析では、ブロック5において用量間に有意な大報酬選択率の変化が生じる効果があったが(F2,10=5.508、p=0.024)、ブロック1(F2,10=1.404、p=0.290)、ブロック2(F2,10=0.040、p=0.961)、ブロック3(F2,10=0.115、p=0.893)、ブロック4(F2,10=1.761、p=0.221)では効果はなかった(図5(A))。
また、omission(図5(B))、及びnon−started−trials(図5(C))は用量間で有意差はなかった。具体的には、omissionは、ブロック1:どの個体も一度もomissionをしなかったため、統計結果は得られなかった;ブロック2:F2,10=1.000、p=0.402;ブロック3:どの個体も一度もomissionをしなかったため、統計結果は得られなかった;ブロック4:F2,10=0.769、p=0.489;ブロック5:F2,10=1.000、p=0.402であり、non−started−trialsは、ブロック1:F2,10=0.556、p=0.590;ブロック2:F2,10=2.500、p=0.132;ブロック3:F2,10=0.830、p=0.475;ブロック4:F2,10=0.425、p=0.655;ブロック5:F2,10=0.745、p=0.499であった。これらの結果より、オンダンセトロンは、報酬獲得へのモチベーションに影響なく、衝動的選択を減少させることが示された。
グラニセトロン、オンダンセトロン、2種の5−HT3受容体アンタゴニストが衝動的選択の抑制に効果を有することが示された。したがって、5−HT3受容体アンタゴニストであれば、衝動的選択を減少させることができるものと考えられる。
次に他のセロトニン受容体のアンタゴニストについて解析を行った。衝動的選択における、5−HT1Aアゴニストの8−OH−DPATの効果を調べた。8−OH−DPAT(富士フィルム和光純薬株式会社)は、課題の15分前に、0、0.1、又は0.3mg/kgの用量で腹腔内(i.p.)投与を行った。
図6(A)に示すように、8−OH−DPATは、大報酬の選択率に変化を与えなかった(ブロック1:F1,5=1.000、p=0.363;ブロック2:F2,10=0.019、p=0.981;ブロック3:F2,10=0.488,p=0.628;ブロック4:F2,10=0.433、p=0.660;ブロック5:F2,6=0.428、p=0.670)。
また、omission(図6(B))、及びnon−started−trials(図6(C))は用量間で有意差はなかった。具体的には、omissionは、ブロック1:どの個体も一度もomissionをしなかったため、統計結果は得られなかった;ブロック2:F2,10=1.000、p=0.402;ブロック3:F2,10=1.000、p=0.402;ブロック4:F2,10=1.500、p=0.269;ブロック5:F2,10=1.000、p=0.402であり、non−started−trialsは、ブロック1:F2,10=0.556、p=0.590;ブロック2:F2,10=1.855、p=0.206;ブロック3:F2,10=1.401、p=0.291;ブロック4:F2,10=0.353、p=0.711;ブロック5:F2,10=1.435、p=0.283であり、用量間の有意差はなかった。
8−OH−DPATが、衝動的選択の抑制に効果を示さなかったのは、用量不足であるという可能性を検証するために、より高い用量(1mg/kg)で衝動的選択に与える影響を調べた。その結果、より高い用量の8−OH−DPATは、遅延が増加するにつれ大報酬を選択する割合が増加するという、異常な行動選択の変化を示した(図6(D)、(E))。8−OH−DPATは、高い用量であっても、衝動的選択に対し効果を示さず、衝動抑制効果が無いことが明らかとなった。
上記結果から、セロトニンが衝動的選択に対し抑制効果があること、その効果は、5−HT3受容体を介していることが明らかとなった。したがって、5−HT3受容体に拮抗する化合物であれば、衝動的選択を抑制する薬剤として機能し得る。衝動的選択の異常亢進を抑制する薬剤は今までにないことから、有効な治療薬となる可能性がある。
Claims (4)
- セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストを有効成分とする衝動抑制薬。
- 前記セロトニン受容体5−HT3アンタゴニストが、
グラニセトロン、又はオンダンセトロンである請求項1記載の衝動抑制薬。 - 単回投与であることを特徴とする請求項1、又は2記載の衝動抑制薬。
- 衝動抑制薬のスクリーニング方法であって、
遅延報酬課題を確立した実験動物に、
候補薬物を投与し時間割引率を求めることによって衝動抑制効果を判断する衝動抑制薬のスクリーニング方法。
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