JP3172660B2 - クロマトグラフィーカラムを充填するための装置 - Google Patents
クロマトグラフィーカラムを充填するための装置Info
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Description
【０００１】本発明は、クロマトグラフィーカラムを充
填するための装置、その中に含まれる加圧クロマトグラ
フィー装置、およびクロマトグラフィー充填剤の製造法
に関する。
填するための装置、その中に含まれる加圧クロマトグラ
フィー装置、およびクロマトグラフィー充填剤の製造法
に関する。
【０００２】クロマトグラフィーカラムを充填するため
の知られている方法には、懸濁液中にある硬質または軟
質吸着剤で満たし、次いで充填媒体の一定容積流れによ
って吸着剤を圧縮するものがある（Pharmacia LKB Biot
echnology社製、 BioprocessR, Glass columns, No. 60-
01-063(1989))。その外には、軸方向に圧縮し、そして
充填したクロマトグラフィー材料を可動プランジャーで
負荷をかけることによって固定する方法がある（ＥＰ
０ ０４９ ８５０）。知られている方法の欠点は：充填
する吸着剤に対して溶媒または溶媒混合物を的確に合わ
せること（すべての吸着剤が所望の溶媒で懸濁され、圧
縮されるわけではない）；所定の充填高さにするための
溶媒と吸着剤との正確な体積／重量の関係（重量高さ
は、吸着剤の添加量に関連しており、多くの実験で予め
正確に固定しておかなければならない）；毒性の有機溶
媒を使用する場合に起こる流出（これはしばしば直接取
り扱わなければならない）；充填工程前または後のしば
しば非常に手間のかかる組み立て作業；硬質吸着剤を圧
縮するのに必要な高液圧ポンプ能；装置全体の高さ；で
ある。
の知られている方法には、懸濁液中にある硬質または軟
質吸着剤で満たし、次いで充填媒体の一定容積流れによ
って吸着剤を圧縮するものがある（Pharmacia LKB Biot
echnology社製、 BioprocessR, Glass columns, No. 60-
01-063(1989))。その外には、軸方向に圧縮し、そして
充填したクロマトグラフィー材料を可動プランジャーで
負荷をかけることによって固定する方法がある（ＥＰ
０ ０４９ ８５０）。知られている方法の欠点は：充填
する吸着剤に対して溶媒または溶媒混合物を的確に合わ
せること（すべての吸着剤が所望の溶媒で懸濁され、圧
縮されるわけではない）；所定の充填高さにするための
溶媒と吸着剤との正確な体積／重量の関係（重量高さ
は、吸着剤の添加量に関連しており、多くの実験で予め
正確に固定しておかなければならない）；毒性の有機溶
媒を使用する場合に起こる流出（これはしばしば直接取
り扱わなければならない）；充填工程前または後のしば
しば非常に手間のかかる組み立て作業；硬質吸着剤を圧
縮するのに必要な高液圧ポンプ能；装置全体の高さ；で
ある。
【０００３】本発明はこれらの欠点を改善しようとする
ものである。本発明は、特許請求の範囲で説明している
ように、頂部をプランジャーにより、そして底部を接続
部品により閉鎖され、そして上方部に一つまたはそれ以
上の側面開口部を有するクロマトグラフィーカラム、懸
濁されたクロマトグラフィー材料を含み、管路を通じて
一つまたはそれ以上の側面開口部に接続されている容
器、並びに充填媒体を含み管路を通じて一つまたはそれ
以上の側面開口部におよび／または管路を通じてプラン
ジャーに接続されている容器を用いてこの目的を達成す
る。
ものである。本発明は、特許請求の範囲で説明している
ように、頂部をプランジャーにより、そして底部を接続
部品により閉鎖され、そして上方部に一つまたはそれ以
上の側面開口部を有するクロマトグラフィーカラム、懸
濁されたクロマトグラフィー材料を含み、管路を通じて
一つまたはそれ以上の側面開口部に接続されている容
器、並びに充填媒体を含み管路を通じて一つまたはそれ
以上の側面開口部におよび／または管路を通じてプラン
ジャーに接続されている容器を用いてこの目的を達成す
る。
【０００４】クロマトグラフィーカラムの充填は濾過に
より実施する。この場合、充填媒体（通常、クロマトグ
ラフィー材料を懸濁するための液体）をクロマトグラフ
ィーカラムに通過させて流し、これを完全に充填媒体で
満たす。この場合、プランジャーは側面開口部より上に
位置している。この場合、充填媒体は接続部品を通って
クロマトグラフィーカラムから出て、管路を通って充填
媒体用容器および次いでクロマトグラフィーカラムに戻
るかまたは収集容器に排出することができる。充填媒体
は、固定されたもしくは可動のプランジャー、一つまた
はそれ以上の側面開口部を介して、または同時に固定さ
れたもしくは可動のプランジャーおよび側面開口部を通
ってクロマトグラフィーカラムに流し込むことができ
る。充填媒体の総容積流量は、プランジャーと側面開口
部との間で、例えば１０：９０〜４０：６０、好ましく
は２０：８０〜３０：７０、特に２５：７５に分配され
る。
より実施する。この場合、充填媒体（通常、クロマトグ
ラフィー材料を懸濁するための液体）をクロマトグラフ
ィーカラムに通過させて流し、これを完全に充填媒体で
満たす。この場合、プランジャーは側面開口部より上に
位置している。この場合、充填媒体は接続部品を通って
クロマトグラフィーカラムから出て、管路を通って充填
媒体用容器および次いでクロマトグラフィーカラムに戻
るかまたは収集容器に排出することができる。充填媒体
は、固定されたもしくは可動のプランジャー、一つまた
はそれ以上の側面開口部を介して、または同時に固定さ
れたもしくは可動のプランジャーおよび側面開口部を通
ってクロマトグラフィーカラムに流し込むことができ
る。充填媒体の総容積流量は、プランジャーと側面開口
部との間で、例えば１０：９０〜４０：６０、好ましく
は２０：８０〜３０：７０、特に２５：７５に分配され
る。
【０００５】クロマトグラフィー材料は、側面開口部を
通してのみ供給される。クロマトグラフィー材料の供給
速度は変えることができ、懸濁された材料の濃度および
ポンプのポンプ輸送能に依存する。
通してのみ供給される。クロマトグラフィー材料の供給
速度は変えることができ、懸濁された材料の濃度および
ポンプのポンプ輸送能に依存する。
【０００６】クロマトグラフィーカラムの底部フリット
（これは接続部品の一部である）上に少量の吸着剤が沈
降した後、クロマトグラフィー充填の圧縮が最適になる
ように働く背圧をカラム内側に設定する。この圧力は、
充填工程の終わりまで残っており、充填高さおよび容積
流量の両方に依存する。循環ポンプの送出速度の調節が
圧力に依存するので、カラムが完全に吸着剤で満たされ
るまでは、圧力は常に特定レベルで維持される。充填高
さは、懸濁された吸着剤の量によって決定され、充填工
程中の要求に合わせることができる。
（これは接続部品の一部である）上に少量の吸着剤が沈
降した後、クロマトグラフィー充填の圧縮が最適になる
ように働く背圧をカラム内側に設定する。この圧力は、
充填工程の終わりまで残っており、充填高さおよび容積
流量の両方に依存する。循環ポンプの送出速度の調節が
圧力に依存するので、カラムが完全に吸着剤で満たされ
るまでは、圧力は常に特定レベルで維持される。充填高
さは、懸濁された吸着剤の量によって決定され、充填工
程中の要求に合わせることができる。
【０００７】本発明によって得られる利点は、初期の短
時間の相は別にして、沈降物はまずカラムの底部フリッ
トに堆積されなければならず、クロマトグラフィー充填
は常に同じ濾過圧力で行われ、クロマトグラフィー充填
における圧力が低下する結果、濾過工程中に表面が平ら
になり、そしてクロマトグラフィー充填の密度分布が均
一になることである。
時間の相は別にして、沈降物はまずカラムの底部フリッ
トに堆積されなければならず、クロマトグラフィー充填
は常に同じ濾過圧力で行われ、クロマトグラフィー充填
における圧力が低下する結果、濾過工程中に表面が平ら
になり、そしてクロマトグラフィー充填の密度分布が均
一になることである。
【０００８】この充填方法の別の利点は、比較的短いカ
ラムのデザイン、流出の操作様式、方法を自動化する可
能性および充填中または後の組み立て作業の排除、（こ
れは大きな寸法の系の場合には非常に手間がかかる）に
見られる。存在する、クロマトグラフィーに必要な溶出
ポンプのような装置をさらに充填方法に組み込むことが
できる。
ラムのデザイン、流出の操作様式、方法を自動化する可
能性および充填中または後の組み立て作業の排除、（こ
れは大きな寸法の系の場合には非常に手間がかかる）に
見られる。存在する、クロマトグラフィーに必要な溶出
ポンプのような装置をさらに充填方法に組み込むことが
できる。
【０００９】充填後、プランジャーをクロマトグラフィ
ー充填剤上に側面カラム開口部より低く下げ、残ってい
る懸濁液をクロマトグラフィー充填剤を通して押し出す
かまたはプランジャーのフリットを介してクロマトグラ
フィーカラムから浮かび上がらせる。クロマトグラフィ
ー中は側面開口部を閉めておく。
ー充填剤上に側面カラム開口部より低く下げ、残ってい
る懸濁液をクロマトグラフィー充填剤を通して押し出す
かまたはプランジャーのフリットを介してクロマトグラ
フィーカラムから浮かび上がらせる。クロマトグラフィ
ー中は側面開口部を閉めておく。
【００１０】使用できるクロマトグラフィーカラムは、
例えば円形または卵型の断面の円筒カラムであり、カラ
ムの材料は例えばガラス、プラスチックまたはスチール
である。
例えば円形または卵型の断面の円筒カラムであり、カラ
ムの材料は例えばガラス、プラスチックまたはスチール
である。
【００１１】プランジャーには、容器からの充填媒体の
供給を促進する装置、封止装置およびフィルター、例え
ば焼結プレートまたはネットが含まれる。材料としては
スチールまたはプラスチック、例えばポリプロピレンま
たはフルオロエテンプロペンが適切である。クロマトグ
ラフィー充填剤は、クロマトグラフィーの工程に適した
材料、例えばシリカゲル、アガロース、ポリアクリルア
ミド、ヒドロキシアパタイト、ジエチルアミノエチルセ
ルロースまたはセルロースからなる。
供給を促進する装置、封止装置およびフィルター、例え
ば焼結プレートまたはネットが含まれる。材料としては
スチールまたはプラスチック、例えばポリプロピレンま
たはフルオロエテンプロペンが適切である。クロマトグ
ラフィー充填剤は、クロマトグラフィーの工程に適した
材料、例えばシリカゲル、アガロース、ポリアクリルア
ミド、ヒドロキシアパタイト、ジエチルアミノエチルセ
ルロースまたはセルロースからなる。
【００１２】知られている液体クロマトグラフィー液
体、例えば水、緩衝液または有機溶媒はすべて充填媒体
を構成しうる。側面開口部はクロマトグラフィーカラム
の上方部に位置している。開口部の数は、カラムの直径
に依存する。カラム直径が３０cmであれば、３〜６個の
開口部が好ましいことがわかっている。側面開口部の直
径は供給管路の直径に対応している。開口部はクロマト
グラフィー中は閉じることができる。
体、例えば水、緩衝液または有機溶媒はすべて充填媒体
を構成しうる。側面開口部はクロマトグラフィーカラム
の上方部に位置している。開口部の数は、カラムの直径
に依存する。カラム直径が３０cmであれば、３〜６個の
開口部が好ましいことがわかっている。側面開口部の直
径は供給管路の直径に対応している。開口部はクロマト
グラフィー中は閉じることができる。
【００１３】接続部品は、底部でクロマトグラフィーカ
ラムを閉鎖しており、そして平らなフィルター要素、例
えば焼結プレート（この上で吸着剤材料は沈降物を形成
する）、管路接続用の接続開口部、および場合によりク
ロマトグラフィーカラム用のさらなる支持体を含む。
ラムを閉鎖しており、そして平らなフィルター要素、例
えば焼結プレート（この上で吸着剤材料は沈降物を形成
する）、管路接続用の接続開口部、および場合によりク
ロマトグラフィーカラム用のさらなる支持体を含む。
【００１４】図１に示した装置は、一つの特定の実施態
様であり、これは、頂部をプランジャー（２）で、そし
て底部を接続部品（４）で閉鎖し、そして上方部に一つ
またはそれ以上の側面開口部（５）を有するクロマトグ
ラフィーカラム（１）（図１参照）、懸濁された吸着剤
材料（７）を含み、管路（ａ）を通じて一つまたはそれ
以上の側面開口部（５）に接続されている容器（６）、
並びに充填媒体（９）を含み管路（ａ）を通じて一つま
たはそれ以上の側面開口部（５）におよび／または管路
（ｂ）を通じてプランジャー（２）に接続されている容
器（８）からなる。
様であり、これは、頂部をプランジャー（２）で、そし
て底部を接続部品（４）で閉鎖し、そして上方部に一つ
またはそれ以上の側面開口部（５）を有するクロマトグ
ラフィーカラム（１）（図１参照）、懸濁された吸着剤
材料（７）を含み、管路（ａ）を通じて一つまたはそれ
以上の側面開口部（５）に接続されている容器（６）、
並びに充填媒体（９）を含み管路（ａ）を通じて一つま
たはそれ以上の側面開口部（５）におよび／または管路
（ｂ）を通じてプランジャー（２）に接続されている容
器（８）からなる。
【００１５】さらに本発明は、クロマトグラフィー充填
剤（３）の製造法に関し、ここでは液体充填媒体をクロ
マトグラフィーカラム（１）に連続的に供給し、クロマ
トグラフィーカラムは頂部をプランジャー（２）によ
り、そして底部を接続部品（４）により閉鎖されてお
り、そしてクロマトグラフィーカラムの上方部には一つ
またはそれ以上の開口部（５）があり、前記充填媒体の
供給をプランジャーおよび一つまたはそれ以上の側面開
口部を通じて行い、クロマトグラフィー材料を前記充填
媒体と共に一つまたはそれ以上の側面開口部を経てクロ
マトグラフィーカラムに供給し、そして充填媒体を前記
接続部品を通して排出する。
剤（３）の製造法に関し、ここでは液体充填媒体をクロ
マトグラフィーカラム（１）に連続的に供給し、クロマ
トグラフィーカラムは頂部をプランジャー（２）によ
り、そして底部を接続部品（４）により閉鎖されてお
り、そしてクロマトグラフィーカラムの上方部には一つ
またはそれ以上の開口部（５）があり、前記充填媒体の
供給をプランジャーおよび一つまたはそれ以上の側面開
口部を通じて行い、クロマトグラフィー材料を前記充填
媒体と共に一つまたはそれ以上の側面開口部を経てクロ
マトグラフィーカラムに供給し、そして充填媒体を前記
接続部品を通して排出する。
【００１６】また本発明は、加圧クロマトグラフィー装
置に関し、これは頂部をプランジャー（２）により、そ
して底部を接続部品（４）により閉鎖されているクロマ
トグラフィーカラム（１）、本発明のクロマトグラフィ
ー充填剤の製造法で得られるクロマトグラフィー充填剤
（３）からなり、そしてこれは前記クロマトグラフィー
充填剤より上に一つまたはそれ以上の側面開口部を有す
る。
置に関し、これは頂部をプランジャー（２）により、そ
して底部を接続部品（４）により閉鎖されているクロマ
トグラフィーカラム（１）、本発明のクロマトグラフィ
ー充填剤の製造法で得られるクロマトグラフィー充填剤
（３）からなり、そしてこれは前記クロマトグラフィー
充填剤より上に一つまたはそれ以上の側面開口部を有す
る。
【００１７】また、本発明は、本発明の方法で得られる
クロマトグラフィー充填剤（３）に関する。
クロマトグラフィー充填剤（３）に関する。
【００１８】本発明を以下に実施例を用いてさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００１９】実施例１ 充填用クロマトグラフィーカラムの製造 まず最初に、洗浄した底部フリットに相当する新しいＯ
−リングを用意し、カラムから離れた接続部品（４）に
取り付けた。次いで、フリットをカラムから離れたカラ
ムピストン（２）に固定した。次にカラムピストンがカ
ラム側面開口部（５）より上になるまで、カラムピスト
ンを上昇させた。カラムを閉めるために下方の接続部品
（４）をねじでしっかりとカラム管に取り付けた。
−リングを用意し、カラムから離れた接続部品（４）に
取り付けた。次いで、フリットをカラムから離れたカラ
ムピストン（２）に固定した。次にカラムピストンがカ
ラム側面開口部（５）より上になるまで、カラムピスト
ンを上昇させた。カラムを閉めるために下方の接続部品
（４）をねじでしっかりとカラム管に取り付けた。
【００２０】クロマトグラフィーカラムの充填 カラム（直径３０cm、高さ１ｍ）の充填を可能にするた
めに、３００〜５００リットルのｎ−プロパノール（充
填媒体（９))を充填材料容器（８）に入れた。
めに、３００〜５００リットルのｎ−プロパノール（充
填媒体（９))を充填材料容器（８）に入れた。
【００２１】次いで、カラム出口を閉じ、ポンプ（１
０）を使用して充填材料容器（８）からクロマトグラフ
ィーカラム（１）に１００％ｎ−プロパノールを注入し
た（図２）。これはピストンフリットを通って収集容器
に至るカラム管の空気を置換するために行った。取り付
けた管にｎ−プロパノールが均一に流れるとすぐに充填
ポンプのスイッチを切らなければならない。
０）を使用して充填材料容器（８）からクロマトグラフ
ィーカラム（１）に１００％ｎ−プロパノールを注入し
た（図２）。これはピストンフリットを通って収集容器
に至るカラム管の空気を置換するために行った。取り付
けた管にｎ−プロパノールが均一に流れるとすぐに充填
ポンプのスイッチを切らなければならない。
【００２２】次いで、１００リットルのｎ−プロパノー
ルを容器（６）に入れ、そして１２.５〜１３.５kgの逆
相シリカゲル（ＲＰシリカゲル；例えばKromasil Ｃ−
８）を撹拌しながら加え、それから１４〜１６分懸濁し
た。
ルを容器（６）に入れ、そして１２.５〜１３.５kgの逆
相シリカゲル（ＲＰシリカゲル；例えばKromasil Ｃ−
８）を撹拌しながら加え、それから１４〜１６分懸濁し
た。
【００２３】カラム出口を開けた後、充填ポンプ（１
０）により充填媒体（９）を三つの側面カラム開口部
（５）（図１には一つしか示されていない）を通じて、
並びにピストンフリット（２）を通じてクロマトグラフ
ィーカラム（１）へ、底部フリット（４）および循環路
の管路（ｃ）を通じてポンプ輸送する。
０）により充填媒体（９）を三つの側面カラム開口部
（５）（図１には一つしか示されていない）を通じて、
並びにピストンフリット（２）を通じてクロマトグラフ
ィーカラム（１）へ、底部フリット（４）および循環路
の管路（ｃ）を通じてポンプ輸送する。
【００２４】懸濁したＲＰシリカゲル（７）およびポン
プ（１１）を用いてゆっくりとこの溶媒循環路に添加し
た。シリカゲルおよびｎ−プロパノールの混合物を充填
管路（ａ）を通じてクロマトグラフィーカラム（１）に
供給した。
プ（１１）を用いてゆっくりとこの溶媒循環路に添加し
た。シリカゲルおよびｎ−プロパノールの混合物を充填
管路（ａ）を通じてクロマトグラフィーカラム（１）に
供給した。
【００２５】ゲル床がゆっくりと堆積し、後になると、
カラム内の圧力は最大８５バールまで増加する。循環容
積流量を連続的に減少させて、ゲル床の成長中はカラム
内の圧力を一定に保つ。圧力の低下を一定に維持すると
クロマトグラフィー充填剤（３）が均一に形成される。
所望のゲル床高さが得られるかまたはシリカゲル懸濁液
全体がカラムにポンプで供給されるまで、懸濁したシリ
カゲルを添加し続けた。充填ポンプ（１０）を使用し
て、ｎ−プロパノールをポンプで供給することによっ
て、最終的にさらに３０〜３５分間クロマトグラフィー
充填剤を圧縮した。次いで充填ポンプを止め、側面開口
部（５）を閉じた。次にカラムピストン（２）をゲルの
表面に下げた。
カラム内の圧力は最大８５バールまで増加する。循環容
積流量を連続的に減少させて、ゲル床の成長中はカラム
内の圧力を一定に保つ。圧力の低下を一定に維持すると
クロマトグラフィー充填剤（３）が均一に形成される。
所望のゲル床高さが得られるかまたはシリカゲル懸濁液
全体がカラムにポンプで供給されるまで、懸濁したシリ
カゲルを添加し続けた。充填ポンプ（１０）を使用し
て、ｎ−プロパノールをポンプで供給することによっ
て、最終的にさらに３０〜３５分間クロマトグラフィー
充填剤を圧縮した。次いで充填ポンプを止め、側面開口
部（５）を閉じた。次にカラムピストン（２）をゲルの
表面に下げた。
【００２６】実施例２ カラム充填剤の品質評価 フェノール／クレゾール試験混合物７.５mlおよびアセ
トン４０mlをメタノール／水混合物（比率１：３）１０
０mlに溶解した。この溶液を実施例１のクロマトグラフ
ィーカラムにポンプで供給し、次いでｎ−プロパノール
／水 混合物を用いてイソクラティカル(isocratically)
に溶出した。溶出図には三つのピークが生じ、これから
分離効率およびカラム充填剤の段数を計算できる。
トン４０mlをメタノール／水混合物（比率１：３）１０
０mlに溶解した。この溶液を実施例１のクロマトグラフ
ィーカラムにポンプで供給し、次いでｎ−プロパノール
／水 混合物を用いてイソクラティカル(isocratically)
に溶出した。溶出図には三つのピークが生じ、これから
分離効率およびカラム充填剤の段数を計算できる。
【図１】本発明の装置の一つの特定の実施態様を示す。
【図２】図１の本発明の装置でクロマトグラフィーカラ
ムに充填する場合のバルブ位置を示す。
ムに充填する場合のバルブ位置を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 30/56 B01D 15/08
Claims (7)
- 【請求項１】 ａ） 頂部をプランジャー（２）によ
り、そして底部を接続部品（４）により閉鎖され、そし
て上方部に一つまたはそれ以上の側面開口部（５）を有
するクロマトグラフィーカラム（１）、 ｂ） 懸濁された吸着剤材料（７）を含み、管路（ａ）
を通じて一つまたはそれ以上の側面開口部（５）に接続
されている容器（６）、並びに ｃ） 充填媒体（９）を含み、管路（ａ）を通じて一つ
またはそれ以上の側面開口部（５）におよび／または管
路（ｂ）を通じてプランジャー（２）に接続されている
容器（８）、からなるクロマトグラフィーカラムを充填
するための装置。 - 【請求項２】 液体充填媒体をクロマトグラフィーカラ
ム（１）に連続的に供給するが、その際、クロマトグラ
フィーカラムを頂部でプランジャー（２）により、そし
て底部で接続部品（４）により閉鎖し、そしてクロマト
グラフィーカラムの上方部には一つまたはそれ以上の開
口部（５）があり、前記充填媒体の供給をプランジャー
および一つまたはそれ以上の側面開口部を通じて行い、
クロマトグラフィー材料を前記充填媒体と共に一つまた
はそれ以上の側面開口部を経てクロマトグラフィーカラ
ムに供給し、そして充填媒体を前記接続部品を通って排
出する、クロマトグラフィー充填剤（３）の製造法。 - 【請求項３】 使用する充填媒体をクロマトグラフィー
カラムを通って循環して供給する、請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 充填媒体をクロマトグラフィーカラムに
供給する圧力が一定である、請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 充填媒体の１０％〜４０％をプランジャ
ーを通じて供給し、９０％〜６０％を一つまたはそれ以
上の側面開口部を通じてクロマトグラフィーカラムに供
給する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 頂部をプランジャー（２）により、そし
て底部を接続部品（４）により閉鎖されたクロマトグラ
フィーカラム（１）、請求項２により得られるクロマト
グラフィー充填剤（３）、および前記クロマトグラフィ
ー充填剤より上の一つまたはそれ以上の側面開口部
（５）からなる、加圧クロマトグラフィー装置。 - 【請求項７】 請求項２の方法により得られるクロマト
グラフィー充填剤。
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