JPH0631293B2 - マルトオリゴ糖誘導体およびアミラーゼ活性測定用試薬 - Google Patents

マルトオリゴ糖誘導体およびアミラーゼ活性測定用試薬

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JPH0631293B2
JPH0631293B2 JP62314379A JP31437987A JPH0631293B2 JP H0631293 B2 JPH0631293 B2 JP H0631293B2 JP 62314379 A JP62314379 A JP 62314379A JP 31437987 A JP31437987 A JP 31437987A JP H0631293 B2 JPH0631293 B2 JP H0631293B2
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    • C07H15/20Carbocyclic rings
    • C07H15/203Monocyclic carbocyclic rings other than cyclohexane rings; Bicyclic carbocyclic ring systems

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規なマルトオリゴ糖誘導体および当該マルト
オリゴ糖誘導体を基質として用いるα−アミラーゼの活
性測定試薬に関する。
〔従来技術〕
膵液や尿などの体液に含有されるα−アミラーゼの活性
を測定することにより、各種疾患の診断が行われてい
る。α−アミラーゼの活性測定法には、例えばマルトオ
リゴ糖(マルトテトラオース、マルトペンタオース、マ
ルトヘキサオースなど)を基質とする方法がある。この
方法では、α−アミラーゼ含有試料に該マルトオリゴ糖
とα−グルコシダーゼとを作用させて基質からグルコー
スを遊離させ、グルコースの量を測定することにより、
α−アミラーゼの活性値を知る。
生成したグルコースは、例えばグルコースオキシダーゼ
/パーオキシダーゼ/色素系を利用する定量法;ヘキソ
キナーゼ/ホスフォグルコムターゼ/グルコース−6−
ホスフェートデヒドロゲナーゼ/NADH系を利用する
測定法などにより測定される。α−グルコシダーゼはマ
ルトペンタオースなどの四糖以上のオリゴ糖に作用しに
くくマルトースやマルトトリオースなどの三糖以下のオ
リゴ糖に良好に作用するため、上記基質を使用してグル
コースを測定することによりα−アミラーゼの活性を測
定することができる。しかし、α−グルコシダーゼはわ
ずかではあるが基質であるマルトペンタオースに作用す
るため、測定のブランク値が上昇し、その結果、測定値
の誤差が大きくなるという欠点がある。α−グルコシダ
ーゼの基質分解作用のため、α−グルコシダーゼと基質
とを一液化することは、試薬としての安定性が損なわれ
るため好ましくない。
マルトオリゴ糖の還元性末端にフェニル基、ナフチル
基、またはそれらの誘導体をアグリコンとして結合させ
た基質を用いる方法も提案されている。例えば、基質と
してp−ニトロフェニルマルトペンタオシド(特公昭5
7−53079号公報)、p−ニトロフェニルマルトヘ
キサオシド(特公昭57−53079号公報)、p−ニ
トロフェニルマルトヘプタオシド(特開昭54−518
92号公報)、2,4−ジクロロフェニルマルトペンタ
オシド(特開昭56−35998号公報)などが利用さ
れている。こらの基質を用いると、アグリコンが遊離
し、遊離したアグリコン、例えばp−ニトロフェノール
を光学的に測定することにより、α−アミラーゼの活性
を容易に測定することができる。
上記方法においても、α−グルコシダーゼがわずかでは
あるが基質に作用するため、ブランク値が上昇する欠点
がある。α−グルコシダーゼの基質分解作用のため、前
記グルコースを測定する方法と同様にα−グルコシダー
ゼと基質とを一液化することは難しい。
このような欠点を解消するため、マルトオリゴ糖の非還
元性末端のグルコースの6位のヒドロキシル基が修飾さ
れたタイプの基質を用いる方法が提案されている。例え
ば特開昭60−237998号公報には非還元性末端の
グルコースの6位のOH基を、例えばハロゲン原子、−
OR、−OCOR、−OSOR、−NHR(Rはアル
キル基、フェニル基、ピリジル基など)で置換し、還元
性末端のグルコースに置換または未置換のフェニル基が
アグリコンとして結合したマルトオリゴシドが基質とし
て開示されている。非還元性末端グルコースの6位のO
H基が置換されているとα−グルコシダーゼによる基質
の分解が起こらない。
しかし、このように6位のみに置換基が導入された基質
は、合成が困難であり、収率も悪いという欠点がある。
また特開昭60−54395号公報には非還元性末端の
グルコースの4位および6位のOH基をアルキル基、ア
ルコイル基またはフェニル基で置換し、還元性末端のグ
ルコースにアグリコンを結合させたマルトオリゴシドを
基質として用いることが開示されている。非還元性末端
グルコースの4位および6位のOH基が置換されている
とα−グルコシダーゼによる基質の分解が生じ難い。し
かし、このような基質は2つのOH基が置換されている
ため、水溶性が悪く高濃度溶液の調製が不可能であり、
α−アミラーゼ活性測定に十分な濃度を溶解することが
できないという欠点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記従来のα−アミラーゼ活性測定基質の欠
点、従来のα−アミラーゼ活性測定試薬の欠点などを解
消しようとするものであり、その目的とするところは、
基質と追随酵素の一液化条件において、α−グルコシダ
ーゼなどの追随酵素の作用を受けず、合成が容易であ
り、かつ水溶性に優れた基質としての新規マルトオリゴ
糖誘導体を提供することであり、また当該新規マルトオ
リゴ糖誘導体を基質として用いて体液中のα−アミラー
ゼ活性を精度よく簡単な操作で測定する試薬を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
本発明は、次のりである。
(1) 一般式: (式中、R、Rの少なくとも一方は次式で表される
基: R−CO−R を示し、残りは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基ま
たはフェニル基を示す。ここでRは炭素数1〜5のア
ルキル基を示し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を
示す。Rは置換または未置換のフェニル基を示す。n
は1〜8の整数を示す。)で表わされるマルトオリゴ糖
誘導体〔以下、マルトオリゴ糖誘導体(I)という〕。
(2) マルトオリゴ糖誘導体(I)を含有することを特
徴とするα−アミラーゼ活性測定用試薬。
本発明に用いる基質としてのマルトオリゴ糖誘導体
(I)の骨格となるマルトオリゴ糖は3〜10個の糖
〔式(I)のn=1〜8に相当〕から形成される。マル
トオリゴ糖としては、マルトトリオース、マルトテトラ
オース、マルトペンタオース、マルトヘキサオース、マ
ルトヘプタオースなどがある。特にマルトテトラオー
ス、マルトペンタオース、マルトヘキサオース、マルト
ヘプタオースが好適である。
マルトオリゴ糖の非還元性末端グルコースの置換基であ
るRおよびRは同一の基であっても異なる基であっ
てもよい。
およびRの少なくとも一方は次式で表される基: R−CO−R を示し、残された基は水素原子または炭素数1〜6のア
ルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプ
ロピル、ブチル、第3級ブチル、ペンチル、ヘキシルな
ど)あるいはフェニル基を示す。Rは置換または未置
換のフェニル基を示す。nは1〜8である。Rは炭素
数1〜5のアルキル基(たとえば、メチル、エチル、プ
ロピル、イソプロピル、ブチル、第3級ブチル、ペンチ
ルなど)を示し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基
(たとえば、メチレン、エチレン、トリメチレン、プロ
ピレン、ブチレン、テトラメチレン、ペンタメチレンな
ど)を示す。R−CO−Rで示される基としては、
たとえば2−ケトプロピル、2−ケトブチル、3−ケト
ブチル、2−ケトペンチル、3−ケトペンチル、4−ケ
トペンチルなどが例示される。
修飾マルトオリゴシドのアグリコンに相当するRは置
換または未置換のフェニル基である。Rは還元性末端
のグルコースの1位のOH基にα型で結合していてもよ
く、β型で結合していてもよい。置換フェニル基とは、
ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素原子数1〜6のアル
キル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ニト
ロ基などを置換基として有するフェニル基、即ち、フェ
ノール残基である。このような基を形成しうる置換フェ
ノール類としては、たとえばクロロフェノール、ジクロ
ロフェノール、ヒドロキシフェノール、アルキルフェノ
ール、アルコキシフェノール、ヒドロキシ安息香酸、ニ
トロフェノール、ハロゲン化ニトロフェノール、アルキ
ル化ニトロフェノール、アルコキシ化ニトロフェノー
ル、ニトロ化ヒドロキシ安息香酸、ジニトロフェノール
などが挙げられる。特に少なくとも1個のニトロ基を有
するフェノール類、たとえば4−ニトロフェノール、2
−クロロ−4−ニトロフェノール、2,6−ジクロロ−
4−ニトロフェノール、2−フルオロ−4−ニトロフェ
ノール、2,6−ジフルオロ−4−ニトロフェノール、
2−ブロモ−4−ニトロフェノール、2,6−ジブロモ
−4−ニトロフェノール、2−ニトロフェノール、2−
ヒドロキシ−4−ニトロフェノール、3−ヒドロキシ−
4−ニトロフェノールなどが好適である。
本発明の基質であるマルトオリゴ糖誘導体(I)は新規
な化合物であり、下式(II)で表わされる化合物(II)
と下式(III−1)で表されるカルボニル化合物(III−
1)または当該カルボニル化合物のアセタールである下
式(III−2)で表されるアセタール化合物(III−2)
とを反応させることによって製造することができる。
(式中、Rおよびnは前記と同意義。) (上記両式中、RおよびRは前記と同意義であり、
およびRは同一または異なって低級アルキル基を
表す。) 式(III−1)および(III−2)に関して、それぞれR
およびRで表される低級アルキル基は好ましくは炭
素数1〜10であり、たとえばメチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第3級ブチ
ル、ペンチル、イソペンチル、イソヘキシルなどが例示
される。
上記反応は一般に非反応性溶媒中で行われ該非反応性溶
媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
サイド、エチレングリコールジメチルエーテル等が例示
され、必要により上記化合物(III−1)、(III−2)
自体を溶媒として用いる場合もある。反応温度は特に制
限されないが、通常0℃から溶媒の沸点までの範囲で行
うことが推奨され、更に好ましい範囲は40〜100℃
である。更に減圧下還流加熱したり、あるいは副生アル
コール類を蒸発除去しながら反応させるのも効果的であ
る。反応の促進のために触媒、たとえば少量の純硫酸、
塩酸ガス、p−トルエンスルホン酸あるいは無水塩化亜
鉛などが用いられることもある。
前記製造方法によれば、マルトオリゴ糖の非還元性末端
グルコース残基に環状アセタール保護基を選択的に結合
させることが可能である。長谷川らの糖環状アセタール
に関する研究報告〔Carbohyd.Res29 209(1973)〕および
その他の研究報告によれば単糖類のグルコースの4位お
よび6位のOH基に対し、選択的に環状アセタールを結
合させる方法が発表されている。しかしより高分子量の
核置換フェニルマルトオリゴサイドについて非還元性末
端グルコース残基の4位または6位のOH基に環状アセ
タールを選択的に結合させる方法は全く新規な発明であ
ってその有用性は大きい。
原料物質である化合物(II)、即ち核置換フェニルマル
トオリゴシドは、核置換芳香族化合物とマルトオリゴ糖
を通常の方法に従って反応させることによって合成する
ことが出来る。化学的にはマルトオリゴ糖をアセチル化
し、このアセチル化マルトオリゴ糖と核置換芳香族化合
物を結合させた後、脱アセチル化することにより合成で
きる(実験化学講座第24巻第304頁、1958年参
照)。生化学的にはサイクロデキストリン、グリコシル
トランスフェラーゼル置換芳香族化合物と可溶性デンプ
ン(またはα−サイクロデキストリンまたは白色デキス
トリン)とを反応させて、核置換フェニルマルトオリゴ
シドを合成することができる。
例えば、メチルチオエチリデン2−クロロ−4−ニトロ
フェニル−β−マルトペンタオシドは少量の酸性触媒の
存在下2−クロロ−4−ニトロフェニル−β−マルトペ
ンタオシドにメチルチオアセトアルデヒドジメチルアセ
タールを作用させることによって得られる。
本発明のα−アミラーゼ活性測定用試薬は、上記マルト
オリゴ糖誘導体(I)を基質として含有するものであ
り、通常さらにα−グルコシダーゼ、グルコアミラーゼ
およびβ−グルコシダーゼを適宜組み合わせた酵素系
(追随酵素性)、および必要に応じてその他の添加剤を
含有するものである。
本発明のα−アミラーゼ活性測定用試薬に用いられるα
−グルコシダーゼの起源は、特に限定されない。動物、
植物、微生物などから得られるα−グルコシダーゼが利
用され得る。特に、酵母起源のα−グルコシダーゼは、
マルトトリオシド以下のグリコシドによく作用し、かつ
マルトテトラオシド以上のグルコシドには作用しにくい
点、およびアグリコンの特異性が広い点から好適に使用
されうる。
本発明のα−アミラーゼ活性測定用試薬に用いられるβ
−グルコシダーゼおよびグルコアミラーゼの起源も特に
限定されない。たとえば、アーモンドから得られるβ−
グルコシダーゼやリゾプスデレマーから得られるグルコ
アミラーゼが好適に使用されうる。
本発明のα−アミラーゼ活性測定用試薬を使用するα−
アミラーゼ活性の測定は、たとえば次のように行われ
る。即ち、アルキル活性測定用試薬にα−アミラーゼを
含む試料を作用させる。たとえば、アグリコンがα型に
結合した基質(α型基質)を用いる場合には、追随酵素
系としてはα−グルコシダーゼおよび/またはグルコア
ミラーゼが使用される。アグリコンがβ型に結合した基
質(β型期質)を用いる場合には、追随酵素系として
は、α−グルコシダーゼおよび/またはグルコシダーゼ
およびβ−グルコシダーゼが使用される。
本発明のα−アミラーゼ活性測定用試薬を使用する測定
方法における基質分解の反応式を3−ケトブチリデン
2−クロロ−4−ニトリフェニル−β−マルトペンタオ
シドを例に挙げて説明する。
(1)3−ケトブチリデン 2−クロロ−4−ニトロフェ
ニル−β−マルトペンタオシドを基質とする場合 上記反応にて遊離したフェノール系化合物(上記例にお
いては2−クロロ−4−ニトロフェノール)を適当な手
段により測定することにより、α−アミラーゼの活性を
測定することができる。遊離するフェノール系化合物が
基質とは異なるスペクトル吸収を示す場合には、反応混
合物のスペクトルを直接測定する。基質から遊離したフ
ェノール系化合物が基質とほぼ同じスペクトル吸収を示
す場合には、該フェノール化合物を呈色試薬、例えば4
−アミノアンチピリンなどの色原体と過酸化水素とをペ
ルオキシダーゼの存在下に酸化縮合させ、その発色強度
を測定する。
フェノール系化合物の測定方法としては、α−アミラー
ゼの反応を連続的に追跡するレート法および一定時間反
応させた後、反応を止めて測定するエンドポイント法の
いずれもが使用されうる。
本発明方法における酵素反応時には、グルコアミラーゼ
はα−グルコシダーゼとほぼ同等の働きを有する。ただ
し、α−グルコシダーゼがマルトトリオシド以下の低分
子グリコシドにはよく作用するが、マルトテトラオシド
以上のグルコシドには作用しにくいのに対して、グルコ
アミラーゼはマルトテトラオシド以上のグルコシドにも
作用する。たとえば、基質としてマルトヘプタオシド以
上の高分子グルコシドを用いると、α−アミラーゼの作
用によりマルトテトラオシド以上のグルコシドが生成す
ることがある。このようなマルトテトラオシド以上のグ
ルコシドは、α−グルコシダーゼでは分解されにくい
が、グルコアミラーゼを用いるとグルコース単位にまで
容易に分解される。そのため測定系の感度が上昇する。
α−グルコシダーゼおよびグルコアミラーゼを共存させ
た追随酵素系好適に利用される。
〔効果〕
本発明の試薬および測定方法によれば非還元性末端グル
コースの4位および6位のOH基が修飾されたα−又は
β−マルトオリゴシド、即ちマルトオリゴ糖誘導体を基
質として利用するため、α−グルコシダーゼやグルコア
ミラーゼなどの追随酵素系と基質を一液化した試薬を調
製、保存してもこれらの酵素が基質を分解することがほ
とんどない。そのため、試薬ブランク値の上昇が抑制さ
れ、精度よくα−アミラーゼ活性を測定することができ
る。
本発明の基質であるマルトオリゴ糖誘導体(I)は、式
(I)中のRおよびRが水溶性基であり、水に対す
る溶解性が優れており、また合成が容易であるため安価
に提供され得る。
さらに、本発明試薬は自動分析機を用いての連続測定も
可能であり、簡便かつ安価にα−アミラーゼ活性の測定
がなされれうる。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例で説明する。
実施例1−1(合成例) 3−ケトブチリデン 2−クロロ−4−ニトロフェニル
−β−マルトペンタオシドの製造例: 300mlのフラスコに2−クロロ−4−ニトロフェニル
−β−マルトペンタオシド10g、1,3−ジメチル−
2−イミダゾリジノン150ml、p−トルエンスルホン
酸100mg、4,4−ジメトキシ−2−ブタノン2.7ml
を均一な溶液とし室温で24時間攪拌した。弱塩性イオ
ン交換樹脂22gを加えて2時間攪拌後濾過し濾液を3
00mlナス型フラスコに移しロータリーエバポレータで
減圧下(2mmHg)外温を85℃に保ちながらすばやく濃
縮を行った。
残査13.9gを蒸留水56mlに溶解し、蒸留水に分散させ
たセファデックスG−25ゲル48を充填した内径2
0cmのカラムに負荷し、蒸留水を溶離液としてゲル濾過
を行い3−ケトブチリデン−2−クロロ−4−ニトロフ
ェニル−β−マルトペンタオシドのリッチなフラクショ
ンを集めて濃縮脱水を行い淡黄結晶3.8gを得た。この
結晶をメタノール10mlに溶解し、冷却下ジエチルエー
テル40mlを加え結晶を晶出させ濾過乾燥後、3−ケト
ブチリデン−2−クロロ−4−ニトロフェニル−β−マ
ルトペンタオシドの白色結晶を3.0gを得た(HPLC
分析により純度99%)。
融点188〜192℃ NMR;δ値(分裂型、相対プロトン数) 2.2(1重線,3) 2.9(2重線,2) 3.2〜〜4.2(多重線,31) 4.7(1重線,14) 5〜5.6(多重線,5) 7.3(2重線,J=9Hz,1) 8.15(ダブル2重線,J=3Hz,J=9Hz,1) 8.21(2重線,J=3Hz,1) δ2.2(3H)のシングルピークおよびδ2.9(2H)の
ダブレットピークはそれぞれCHCO−基および−C
OCH−基に基づく吸収であり3−ケトブチリデン−
2−クロロ−4−ニトロフェニル−β−マルトペンタオ
シド1分子中に1個存在する。
実施例1−2〜1−8(合成例) 実施例1に準じて次の化合物が製造される。
・2−ケトブチリデン 2−クロロ−4−ニトロフェニ
ル−β−マルトペンタオシド ・2−ケトプロピリデン 2−クロロ−4−ニトロフェ
ニル−β−マルトペンタオシド ・4−ケトペンチリデン 2−クロロ−4−ニトロフェ
ニル−β−マルトペンタオシド ・メチルスルフィニルエチリデン 2−クロロ−4−ニ
トロフェニル−β−マルトペンタオシド ・エチルスルフィニルエチリデン 2−クロロ−4−ニ
トロフェニル−β−マルトペンタオシド ・メタンスルホニルエチリデン 2−クロロ−4−ニト
ロフェニル−β−マルトペンタオシド ・エタンスルホニルエチリデン 2−クロロ−4−ニト
ロフェニル−β−マルトペンタオシド 実施例2・比較例1(試薬・測定方法) 下記組成の試薬を調製した。
試薬組成: 50mMグッドバッファー(pH7.0) α−グルコシダーゼ 80U/ml β−グルコシダーゼ 10U/ml 基質(表1参照) 2mM 試薬調製直後、10分後、20分後および30分後にこ
の試薬の400nmにおける吸光度を測定した(試薬3
ml;37℃)。吸光度の変化(ブランク値の経時変化)
を後記表1に示す。
表1から、本発明の非還元製末端が修飾された化合物を
基質として含有する試薬は、非還元製末端が修飾されて
いない化合物を基質として含有する試薬に比べてブラン
ク値が低く、その経時的な上昇の度合も極めて小さいこ
とがわかる。
実施例3−1(試薬・測定方法) 下記組成の試薬を調製した。
試薬組成: 5mMグッドバッファー(pH7.0) α−グルコシダーゼ 80U/ml β−グルコシダーゼ 10U/ml グルコアミラーゼ 10U/ml 基質(後記表1参照) 2mM この試薬を用い、実施例2と同様に吸光度の変化を測定
した。次に、上記試薬3mlを試料血清50mlに添加し、
37℃にて5〜6分間放置した後、400nmにおける
吸光度の変化を測定し、1分間あたりの吸光度の変化
(アミラーゼ活性の指標となる)を算出した。試薬ブラ
ンク値の経時変化および1分間あたりの吸光度の変化を
後記表2に示す。
実施例3−2(試薬・測定方法) 下記組成の試薬を調製した。
試薬組成: 50mMグッドバッファー(pH7.0) α−グルコシダーゼ 80U/ml β−グルコシダーゼ 10U/ml 基質(後記表2参照) 2mM この試薬を用い、実施例3−1と同様に操作を繰り返し
た。その結果を後記表2に示す。
比較例2 下記組成の試薬を調製した。
試薬組成: 50mMグッドバッファー(pH7.0) α−グルコシダーゼ 80U/ml β−グルコシダーゼ 10U/ml グルコアミラーゼ 10U/ml 基質(後記2参照) 2mM この試薬を用い、実施例3−1と同様に操作を繰り返し
た。その結果を後記表2に示す。
後記表2から、本発明試薬(実施例3−1,3−2)は
非還元性末端が修飾されていない化合物を基質として含
有する試薬(比較例2)に比べてブランク値が低く、そ
の経時的上昇の度合も極めて小さい。実施例3−1にお
いてはグルコアミラーゼが試薬中に含有されているた
め、実施例3−2に比べて測定感度が高くなっているの
が確認される。
比較例3 実施例3−2における基質を下記表3に記載される基質
に代えて使用することを試みたが、該基質は実施例3−
2における試薬(実施例3−2の基質を除く)に溶解し
なかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 勇藏 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績株 式会社敦賀酵素工場内 (56)参考文献 特開 昭60−87297(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式: (式中、R、Rの少なくとも一方は次式で表わされ
    る基: R−CO−R を示し、残りは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基ま
    たはフェニル基を示す。ここでRは炭素数1〜5のア
    ルキル基を示し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を
    示す。Rは置換または未置換のフェニル基を示す。n
    は1〜8の整数を示す。)で表わされるマルトオリゴ糖
    誘導体。
  2. 【請求項2】一般式: (式中、R、Rの少なくとも一方は次式で表わされ
    る基: R−CO−R を示し、残りは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基ま
    たはフェニル基を示す。ここでRは炭素数1〜5のア
    ルキル基を示し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を
    示す。Rは置換または未置換のフェニル基を示す。n
    は1〜8の整数を示す。)で表わされるマルトオリゴ糖
    誘導体を含有することを特徴とするα−アミラーゼ活性
    測定用試薬。
  3. 【請求項3】α−グルコシダーゼおよび/またはグルコ
    アミラーゼならびに必要によりβ−グルコシダーゼを含
    有する特許請求の範囲第2項記載のα−アミラーゼ活性
    測定用試薬。
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