KR100561111B1 - Taxus 식물종의 회수가능한 부위로부터 10-데아세틸박카틴 Ⅲ의 분리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ(10-DAB)의 분리 및 크로마토그래피 분별법을 채용하지 않고도 용매 결정화에 의해 Taxus 종의 식물 추출물에서 상업적 규모로 초기 추출물에 존재하는 paclitaxe 을 완전 분별하는 새로운 방법에 관한 것이다.

Description

Taxus 식물종의 회수가능한 부위로부터 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법 {A PROCESS FOR THE ISOLATION OF 10-DEACETYL BACCATIN Ⅲ FROM THE RECOVERABLY PART OF A PLANT OF TAXUS SPECIES}
본 발명은 식물-화학적 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 Taxus baccata 잎으로부터 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ(10-DAB) 화합물을 간단하고 저렴하게 하는 분리시키는 방법을 제공한다. 10-DAB은 palitaxel 및 docetaxel 및 이들의 유사체의 제조에 유용한 중추적인 중간 화합물이다.
본 발명은 14β-하이드록시-10-데아세틸 박카틴-Ⅲ의 제조방법이 기재된 1998년 12월 15일자 출원된 미국 특허 출원 제09/212,321호의 부분 연속출원이다.
10-데아세틸 박카틴-Ⅲ(10-DAB)은 인간의 난소, 폐, 결장, 및 유방 암 세포주에 대한 뛰어난 세포독성을 나타내는 paclitaxel 및 decetaxel 유사체 합성을 위한 매우 중요한 전구체이다[J. Med. chem, 1977, 40, 267-278 참조].
10-데아세틸 박카틴-Ⅲ은 다음의 구조식으로 표현된다:
10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 화합물은 주로 Taxus 식물종의 줄기와 잎에서 가장 고농도로 발견된다. 상기 식물의 다른 부위에서도 이 화합물이 함유되어 있지만, 그 농도는 상대적으로 낮다.
10-DAB의 가장 흔한 분리 방법은 바이오매스를 알콜 또는 임의의 양성자성 용매(protic solvent)로 추출하여 용매 분획/물에 불려진 분획(maceration)으로 준정제된 추출물을 얻고 마지막으로 선별적 결정화 또는 크로마토그래피하여 10-DAB를 제공하는 것이다. 10-DAB 추출을 위한 해당 기술 분야에서 사용되는 통상의 방법 중 일부가 이하에 기재되어 있다:
미국 특허 제5,393,895호에는 바이오매스를 지방족 알콜로 추출하고, 이어서 물로 희석하여 불용성 부분을 분리시키는 방법이 기재되어 있다. 이후, 전체 알콜을 제거하여 유기 용매로 분별되는 수용액을 제공하고 선별적 결정화하여 10-DAB을 제공한다.
미국 특허 제5,736,366호는 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ을 얻는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 바이오매스를 물로 추출한 후 적합한 기질 상에 흡착시키고 유기 용매로 탈착시키고 최종적으로 선별적 결정화를 채용한다.
미국 특허 제5,453,521호에서는 바이오매스를 지방족 알콜로 처리하고 물로 희석하여 물-알콜(hydroalcoholic) 용액에서 불용성 부분을 분별한 후, 알콜을 완전히 제거하고 유기 용매로 수용액을 추출한 후 선별적 결정화하여 10-DAB를 얻었다.
미국 특허 제5,393,896호에서는 바이오매스를 물로 처리한 후 수성 추출물을 유기 용매로 처리하고, 추가로 유기상을 선별적 결정화하여 10-DAB를 얻는다.
국제 특허 공보 WO 94/07881에서는 바이오매스를 물로 추출하고 그 후 적합한 기재 상에 흡착시키거나 또는 흡착시키지 않고 유기 용매로 처리한 후, 선별적 결정화로 10-DAB을 얻는다.
국제 특허 공보 WO 94/07882에서는 바이오매스를 메탄올로 추출하고 물로 희석한 후 불용성 부분을 제거하였다. 가용성 부분에서 전체 에탄올을 제거하여 적합한 유기 용매로 분류되는 수용액을 제공하고 선별적 결정화하여 10-DAB를 제공한다.
상기 종래 기술 중 어떤 것도 바이오매스에 존재하는 난소 및 유방암의 치료에 주요한 약제인 paclitaxel의 분리를 교시하고 있지 않다. 또한, 상기 방법은 초기 추출물에 존재하는 10-DAB에서 paclitaxel의 완전한 분리를 유도하지는 않았다. 또한, 본 발명은 Taxus 종에서 10-DAB를 분리하는 가장 경제적이고 환경 친화적인 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 paclitaxel 및 docetaxel 유사체의 합성 시 중간체로 사용하기 위한 10-DAB(10-데아세틸 박카틴-Ⅲ)를 분리하는 간단하고 저렴한 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 10-DAB를 분리하기 위한 어떠한 단계에서도 크로마토그래피법에 의한 지루한 분리 단계를 포함하지 않아도 되는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 여러 가지 단계에 사용된 용매를 재활용할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 10-DAB의 추출을 위해 Taxus 식물종의 어떤 부위도 적용할 수 있는 새로운 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 어떠한 지루한 방법도 포함하지 않고 초기 추출물에 존재하는 10-DAB에서 paclitaxel을 완전 분별하는 방법에 관한 것이다.
상기 및 다른 목적에 따르면 본 발명은 크로카토그래피 분별법을 사용하지 않고도, 용매 결정화에 의해 상업적 규모로 Taxus 종의 식물 추출물로부터 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ(10-DAB)을 분리하고 초기 추출물에 존재하는 paclitaxel을 완전 분리하는 새로운 방법을 제공한다.
본 발명은 paclitaxel 및 docctaxel 유사체의 합성에 사용되는 화합물인 10-데아세틸-박카틴Ⅲ을 분리하는 새로운 방법을 제공한다.
본 발명은 상업적 규모로 Taxus 종의 식물 추출물로부터 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ을 분리하고 초기 추출물에 존재하는 paclitaxel을 완전 분별하는 새로운 방법으로, Taxus baccata의 건조한 잎의 알콜 추출물을 준비하는 단계, 이를 지방족 케톤으로 처리하는 단계, 모액을 증발시켜 잔류물을 얻고 수성 케톤 용매 혼합물로 처리하는 단계, 불용성 부분을 분리하는 단계, 수성 케톤 용매 분획을 유기 용매로 추출한 후, 선별적 결정화를 하여 10-DAB를 분리하는 단계를 포함한다. 이 방법은 간단하고, Taxus 식물종의 회수가능한 부위로부터 결정화에 의해 선택적으로 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ을 분별할 수 있다. 본 발명의 방법은
(a) Taxus 식물종의 분쇄되고 선택적으로 건조된 부위를 지방족 알콜로 추출하는 단계;
(b) 10-DAB를 포함하는 부분적으로 농축된 알콜성 추출물을 조제하고,
(c) 지방족 케톤으로 추출물을 처리하고 원심 분리 또는 여과에 의해 모액에서 불용성 부분을 분별하는 단계,
(d) 단계 (c)의 모액을 증발시킨 후 얻어진 잔류물을 지방족 케톤과 물의 혼합물로 처리하고, 셀라이트 베드를 통해 여과 또는 원심분리에 의한 불용성 부분을 제거하여 paclitaxel 함량으로 강화시키는 단계,
(e) 착색 물질을 제거하기 위해 paclitaxel이 전혀 없는 수성 캐톤 용액 부분을 방향족 탄화수소로 추출하고, 이어서 지방족 에스테르 또는 염화된 용매로 추출하는 단계,
(f) 단계 (e)의 유기층을 건조할 때까지 증발시켜, 선별적 결정화에 의해 10-DAB가 얻어지는 반고상의 잔류물을 얻는 단계, 및
(g) 10-DAB를 분리하고 정제하는 단계
를 포함한다.
지방족 케톤과 물의 혼합물로 처리한 후의 단계 (d)에서 얻어진 불용성 부분은 초기 알콜성 추출물에 존재하는 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ에서 paclitaxel을 배타적으로 분별하는 이점이 있다. 불용성 부분은 별도로 정제되어서 순수 paclitaxel를 분리할 수 있다. 따라서, 상기 방법은 천연 공급원에서 paclitaxel과 10-DAB를 분리하도록 한다.
또한, 본 방법의 단계 (c)에서 아세톤을 사용하는 것은 초기 알콜성 추출물에서 불순물을 동반할 확률이 작아진 10-DAB와 paclitaxel을 분리하는 특별한 이점을 가진다.
일 실시예에서, 알콜성 추출물의 제조에 사용되는 지방족 알콜은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 3차 부탄올로 이루어진 군에서 선택된다.
하나의 양태에서, 지방족 알콜은 메탄올이다.
다른 실시예에서, 분쇄되고 선택적으로 건조된 Taxus species 식물의 부위를 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 또는 부탄올에서 교반하여 알콜성 추출물을 얻는다.
본 발명의 다른 양태에서, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, 및 에틸 아세테이트, 프로피오닐 아세테이트, 및 이소아밀 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 지방족 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 지방족 알콜과 선택적으로 혼합된 지방족 니트릴 용매로 상기 잔류물을 처리함으로써 10-DAB의 결정화를 실행한다.
다른 특징에서, Taxus 속의 어떠한 식물의 어떠한 부위에서도 DAB가 추출된다.
다른 특징에서, 10-DAB를 결정화하고 원심분리하여 분리한다. 다른 특징에서 식물의 부위는 잎이다.
다른 특징에서, paclitaxel은 초기 추출물에 공존하는 10-DAB로부터 완전히 분별된다.
상기 언급된 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ(10-DAB)의 분리를 위한 방법은 모든 단계에서 어떠한 크로마토그래피 기술도 포함하지 않는다.
바람직한 방법은
1. Taxus baccata의 잎을 분쇄하고 선택적으로 건조할 수도 있다. 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올로부터 선택된 물과 혼화할 수 있는 지방족 알콜을 분쇄된 잎에 첨가하고, 이 혼합물을 12시간 동안 교반한다. 본 발명에 사용된 바람직한 지방족 알콜은 메탄올이다.
2. 이와 같이 얻어진 반-농축된 알콜성 추출물은 10-DAB, paclitaxel, 및 다른 taxane을 포함한다. 상기 추출물을 1시간 동안 지방족 케톤과 함께 교반한다. 이후, 셀라이트 베드를 통한 여과 또는 원심분리함으로써 불용성 물질을 분별해낸다. 남아 있는 용액은 모액으로 이후 추가의 공정에서 사용된다.
3. 단계 (2)의 모액을 진공 하에서 증발시켜 남은 잔류물을 수상 케톤 용매의 혼합물로 처리하고 불용성 물질을 강화된 paclitaxel을 포함하는 셀라이트 베드를 통한 여과 또는 원심분리로써 제거하고 paclitaxel을 제공하기 위해 추가의 공정을 실시한다. 여기서 얻은 깨끗한 케톤 수용액은 추가로 처리되여 10-DAB를 분리하는 추가의 공정에서 사용될 수 있다.
4. 얻어진 paclitaxel이 전혀 없는 깨끗한 케톤 수용액을 방향족 탄화수소로 추출하여 10-DAB보다 극성이 작은 다른 물질을 제거한다. 이후, 남은 케톤의 수상을 지방족 에스테르 또는 염소첨가된 용매과 같은 수혼화성 용매로 처리하여 10-DAB를 완전히 추출한다.
5. 이후, 진공 하에서 유기 용매 추출물을 80-90℃에서 건조할 때까지 증발시켜 반고체 잔류물을 제공한다. 이어서, 선택적으로 메탄올, 이소프로판올, n-부탄올과 같은 지방족 알콜, 아세톤, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트와 같은 지방족 에스테르와 혼합된 아세토니트릴, 프로피오니트릴과 같은 지방족 니트릴 용매로 처리함으로써 상기에서 얻은 잔류물로부터 10-DAB 조산물(crude)을 선별적 결정화한다. 선택적으로 에탄올, 메탄올, 또는 에틸 아세테이트, 및/또는 부틸 아세테이트가 존재하는 경우 아세토니트릴에서 선별적 결정화를 실시하는 것이 바람직하다. 결정화에 이어서 원심분리와 같은 종래의 방법에 의해 10-DAB를 정제한다.
상기 10-DAB의 분리를 위한 새로운 방법을 Taxus. 종 예를 들면 T. baccata, T. brevifolia, T. cannadensis, T. cuspidata, T. floridara, T. media 또는 T. wallichiana 식물의 일부 부위에서 추출하기 위해 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 이점은 여러 단계에 사용된 용매를 재사용할 수 있다는 것이다. 또한, 본 출원인은 본 발명에 사용된 전체 원료가 10-DAB 및 paclitaxel을 포함하고, paclitaxel의 분리는 상업적으로 성공적으로 달성할 수 있으나, 이러한 달성은 본 발명의 종래 기술에서는 고려되지 않은 것이다.
이하의 실시예는 본 발명을 설명하고자 주어진 것으로 어떠한 의미로도 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니고, 다음의 실시예에서는 상기 새로운 방법이 자세하게 기재되어 있다.
실시예 1
Taxus baccata의 잎을 분쇄하고 선택적으로 건조한다. 바람직하게, 잎의 평균 입경은 0.6 ㎜ 내지 0.8 ㎜이다. 주변 온도(15 내지 45℃)에서 12시간 동안 반응기에서 메탄올 1000 ℓ와 함께 분쇄(분당 58회 회전)된 잎 100 ㎏을 교반함으로써 알콜 추출물을 준비한다. 원심분리 후 수집된 메탄올 용액을 증발 반응기에서 40-50℃, 감압(150 mbar) 하에서 증발시켜서 중량이 잎의 중량의 20-30 중량%가 되는 반농축된 추출물을 얻는다.
10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 0.12%, 물 20%, 및 메탄올 10%를 포함하는 반농축된 메탄올 추출물(상기 기재된 조건 하에서 준비함) 25 ㎏을 실온에서 1 내지 2시간 동안 아세톤 175 ℓ와 함께 교반한다(58 rpm). 발생한 불용성 고체를 여과 또는 원심분리에 의해 분별한다. 모액에서 아세톤 가용성 부분은 반농축된 추출물의 35 중량%가 되며, 이를 40-50℃에서 진공(150 mbar) 하에서 건조까지 증류시킨다.
얻어진 건조 잔류물 8.75 ㎏을 주변 온도에서 2시간 동안 아세톤과 탈무기질화된 물(DW) 혼합물(바람직하게 2:8 비) 43.75 ℓ에서 높은 rpm(분당 72회 회전)으로 교반한다. 불용성 물질을 셀라이트 베드에서 여과 또는 원심분리에 의해 제거한다. 농후해진 paclitaxel을 포함한 불용성 부분은 상업적 수준의 paclitaxel을 분리하기 위해 추가로 처리한다. 수성 케톤 수용액에 의해 수집된 모액은 맑은 암적색이다.
paclitaxel이 전혀 없는 수성 케톤층을 17.5 ℓ의 톨루엔으로 2회 그리고 8.75 ℓ의 톨루엔으로 1회 추출하고, 각 추출 시 1시간 동안 교반(분당 40회 회전)하면서 추출한다.
톨루엔 추출 후 얻어진 수상 케톤층을 주변 온도(15 내지 45℃)에서 30분간 메틸렌 클로라이드(4×16.5 ℓ)로 추출한다. 각 추출 시 분당 40회 회전으로 교반을 한다. 메틸렌 클로라이드 층을 혼합하고 황산나트륨에 의해 건조시킨 후, 증발 플라스크에서 25℃ 내지 65℃, 진공 하에서 증발시킨다. 메틸렌 클로라이드 잔기의 중량은 통상 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 4.5 내지 6%를 포함하는 반농축된 메탄올 추출물의 1.5 내지 1.8 중량%이다.
실시예 2
10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 5.1%를 포함하는 건조 추출물 468.7 g을 실시예 1에 기재된 조건 하에서 얻었다. 추출물을 50 내지 60℃에서 아세토니트릴 975 ㎖과 함께 분당 40회 회전으로 교반한다. 추출물이 완전히 용해되면, 혼합물을 0-5℃에서 12-16시간 동안 냉각시키고 매우 낮은 rpm(20)으로 교반한다. 고체의 불용성 부분을 여과 또는 원심분리에 의해 분별해 내고 아세토니트릴 50 ㎖로 세척한다. 60-70℃ 감압(0.5 mbar) 하에서 건조 후에 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 76.1%를 가지는 고체 조산물(29.43 g)을 얻는다.
실시예 3
실시예 2에 기재된 조건 하에서 70 ℃, 1시간 동안 교반(rpm-58)하면서 환류에 의해 메탄올 735.5 ㎖에 고체 조산물 29.43 g을 용해한다. 주변 온도(15 내지 45 ℃)로 용액을 냉각하고 셀라이트 베드를 통해 여과하여 깨끗한 용액을 얻는다. 여과물은 매우 낮은 rpm(20)으로 교반하고, 아세토니트릴 295 ㎖를 서서히 첨가한다. 혼합물을 0-5℃로 냉각시키고, 12-15시간 동안 유지시킨다. 침전물을 여과 또는 원심분리에 의해 분별시키고 메탄올 아세토니트릴의 혼합물(1:1) 10 ㎖로 세척한다. 90-95℃에서 20-30시간 동안 감압(0.5 mbar) 하에서 산물을 건조한다. 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 94.1%를 포함한 백색의 최종 산물 22.2 g을 얻는다.
최종 결정화 후에 얻어진 모액을 건조까지 증발시키고 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 정제를 위해 재순환시킨다.
실시예 4
실시예 2에 기재된 조건 하에서 얻어진 고체 조산물 30 g을 65℃에서 1 내지 2시간 동안 환류하여 아세톤 750 ㎖에 용해시킨다. 용액을 실온으로 냉각시키고 셀라이트 베드를 통해 여과시킨다. 여과물을 매우 낮은 rpm(20)으로 교반하고 아세토니트릴(200 ㎖)을 서서히 첨가한다. 용액의 온도는 0-5℃까지 냉각시키고 15-20시간까지 유지시킨다. 침전물은 원심분리에 의해 분별하고, 고체를 아세톤과 아세토니트릴의 1:1 혼합물로 고체를 세척한다. 최종 산물을 80-90℃에서 12-20 시간 동안 진공(0.5 mbar) 하에서 건조시킨다. 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ 93.5%를 포함한 최종 산물(23.1 g)을 얻는다.
a) 간단하고 가격이 저렴하며 상업으로 활용가능 하다.
b) 이 방법의 모든 단계에서 크로마토그래피법과 같은 시간이 오래 걸리는 공정을 포함하지 않는다.
c) 이 방법의 많은 단계에서 용매의 재사용이 가능하다.
d) Taxus의 다른 식물종의 부위의 추출에 이 방법을 적용할 수 있다.
e) 이 방법은 초기 알콜 추출물에 존재하는 천연 paclitaxel을 분별하는 데 사용할 수 있다.
f) 10-데아세틸 박카틴-Ⅲ의 원료 수율의 품질에 대한 의존율이 원료 함량의 60% 에서 90%로 변경된다.

Claims (11)

  1. Taxus 식물종의 회수가능한 부위에서 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ을 분리하는 방법으로서,
    (a) 상기 Taxus 식물종의 분쇄되고 선택적으로 건조된 부위를 지방족 알콜로 추출하는 단계;
    (b) 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ를 포함하는 부분적으로 농축된 알콜성 추출물을 준비하고,
    (c) 지방족 케톤으로 추출물을 처리하고 원심 분리 또는 여과에 의해 모액에서 불용성 부분을 분별하는 단계,
    (d) 단계 (c)의 모액을 증발시킨 후 얻어진 잔류물을 지방족 케톤과 물의 혼합물로 처리하고, 셀라이트 베드를 통해 여과 또는 원심분리에 의한 불용성 부분을 제거하여 paclitaxel의 상용화 함량으로 강화시키는 단계,
    (e) 착색 물질을 제거하기 위해 paclitaxel이 전혀 없는 수성 캐톤 용액 부분을 방향족 탄화수소로 추출하고, 이어서 지방족 에스테르 또는 염화된 용매로 추출하는 단계,
    (f) 단계 (e)의 유기층을 건조할 때까지 증발시켜, 선별적 결정화에 의해 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ가 얻어지는 반고상의 잔류물을 얻는 단계, 및
    (g) 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ를 분리하고 정제하는 단계
    를 포함하는 결정화에 의해 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    알콜성 추출물의 제조에 사용되는 상기 지방족 알콜이 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 부탄올로 이루어진 군에서 선택되는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 알콜이 메탄올인 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알콜성 추출물이 분쇄되고 선택적으로 건조된 Taxus 식물종의 부위를 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 또는 부탄올에서 교반함으로써 얻어지는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 선택적 결정화가 선택적으로 지방족 알콜과 혼합된 지방족 니트릴 용매로 반고상의 잔류물을 처리함으로써 실행되는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 니트릴 용매가 아세토니트릴 또는 프로피오니트릴로부터 선택되는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 니트릴 용매가 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, 또는 에틸 아세테이트, 프로피오닐 아세테이트, 및 이소아밀 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 지방족 에스테르로부터 선택되는 지방족 알콜과 혼합되는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ이 임의의 Taxus 식물종의 임의의 부위로부터 추출되는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ을 결정화하고 이어서 원심분리/여과함으로써 분리하는 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 식물이 Taxus baccata인 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 식물의 부위가 잎인 10-데아세틸 박카틴 Ⅲ의 분리방법.
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