La industria biofarmacéutica ha atraído gran atención de países de todo el mundo en los últimos años. Mi país también la ha considerado como una industria pilar para el desarrollo clave y la ha apoyado activamente en términos de políticas y planificación. A continuación se muestran artículos biomédicos que he recopilado para su referencia. Artículo de biomedicina, parte 1
Aplicación de la biología sintética en la medicina
Resumen del artículo de biomedicina
Resumen: La biología sintética se guía por la teoría de la ciencia de proyectos A continuación, analizaremos Replanificar y rectificar los sistemas biológicos naturales. Y planificar nuevos temas que creen simultáneamente nuevas partes, modelos y sistemas biológicos. La biología sintética es una nueva disciplina formada hasta cierto punto por el avance de los sujetos naturales y ha logrado importantes logros en la medicina. El artículo describe exhaustivamente el uso de métodos de biología sintética en células del proyecto para desarrollar artemisinina, el precursor de un fármaco que puede resistir la malaria, taxadieno, el precursor de un fármaco que resiste el cáncer, y la producción de alcoholes grasos, ácidos y alcoholes superiores. Formas de explorar y progresar. Además, algunos métodos importantes relacionados con la biología sintética han acelerado enormemente la recombinación y evolución de las células del proyecto, proporcionando herramientas convenientes y prácticas para construir nuevas células funcionales para su aplicación en el campo de la fabricación.
Contenido de artículos biomédicos
Palabras clave: biología sintética; módulos genéticos; medicina
Introducción
En los últimos años, la biología sintética La velocidad El desarrollo académico ha mejorado enormemente y gradualmente se han creado contenidos de exploración y ámbitos de aplicación distintivos. Su exploración e implementación incluyen principalmente: (1) La planificación y construcción de nuevos componentes, componentes y sistemas biológicos. (2) Rediseñar los sistemas biológicos naturales existentes. En 2009, bajo el liderazgo del Departamento de Medicina de EE. UU., se estableció un equipo IDR compuesto por doce solteros de todos los ámbitos de la vida para estudiar la dirección futura de las materias de biología sintética y la intersección de múltiples materias. Se cree que la asignatura de biología sintética es una asignatura interdisciplinaria que integra asignaturas de informática, física, ingeniería y biología y puede utilizarse en medio ambiente, medicina, salud pública, recursos y otros sectores a través de la biología recombinante.
La asignatura de biología sintética se forma avanzando en cierta medida las asignaturas de ciencias del proyecto y biología. La finalización de la determinación de secuencias desconocidas en el genoma humano y muchas formas de genomas biológicos, así como muchas tareas postgenómicas, han contribuido al nivel astronómico de datos biológicos acumulados. Sin embargo, la extracción de datos disponible ahora todavía se limitaba a la exploración en profundidad de las características de la vida, lo que dificultaba la exploración y el análisis del funcionamiento interno de la vida. En este entorno se formó el tema de la biología sintética. A través del comportamiento de construir vida de abajo hacia arriba, explica la vida según su perspectiva única, proporcionando una base para la planificación racional y la innovación de la vida. En los últimos años, la determinación del genoma de secuencias desconocidas y unidades de síntesis se ha establecido ampliamente en todo el mundo, brindando servicios de alta calidad y bajo precio. La excelente determinación del genoma de secuencias desconocidas y métodos de síntesis facilitan a los sujetos de biología sintética el diseño de nuevas combinaciones de vida y la construcción de células funcionales.
Lo más importante es que las enormes necesidades en salud humana, recursos, condiciones y otros campos también están impulsando el rápido progreso de las materias de biología sintética. Cuando los componentes genéticos se reorganizan e integran orgánicamente según las necesidades del proyecto, surge el modelo genético de utilidad. Además del uso de redes biológicas existentes y la introducción de nuevos modelos de genes de utilidad, se ha demostrado que elementos que las células naturales no pueden sintetizar han logrado grandes avances en la parte de síntesis. Analicemos ahora los temas de biología sintética utilizados en el campo de la medicina
1 Biosíntesis de artemisinina
Jay Koslin creó un precursor resistente a la malaria en células del proyecto La exploración de la artemisinina es verdaderamente clásica. Después de generar nuevos datos genéticos importantes sobre el método de síntesis de artemisinina, el equipo de Koslin desarrolló con éxito otra forma de producir artemisinina en E. coli en 2003. Este método de síntesis se divide en dos formas. La primera forma utiliza ácido mevalónico como punto de partida para producir IPP a partir de acetil-CoA. Esto elimina el G3P original de E. coli y el método del pirofosfato de isopreno producido a partir del precursor del acetoformiato, lo que permite que el metabolismo celular forme moléculas de pirofosfato de isopreno a través de un nuevo método, proporcionando suficientes sustratos para los métodos de fabricación molecular posteriores.
La segunda forma consiste en partir del pirofosfato de isopreno C5 y formar FPP C15 mediante el alargamiento de la cadena de isopreno. Finalmente, bajo la función de la enzima ADS, se produce artemisinina. La cantidad máxima de formación puede alcanzar 1 ciento veintidós miligramos por litro. Todos los modelos ascendentes y descendentes se derivan de los métodos metabólicos de los eucariotas. El código se mejora y reconstruye en la E. coli procariótica y, al mismo tiempo, se producen con éxito los elementos deseados, lo que abre una nueva forma de fabricar organismos.
En 2006, el grupo de Keasling utilizó levadura como huésped para regular hacia arriba o hacia abajo genes clave en la vía endógena de acetil-CoA a FPP y, al mismo tiempo, introdujo módulos exógenos genéticamente optimizados para lograr con éxito Esto ha resultado en un aumento constante en la producción del producto artemisinona. Hay dos formas de regular positivamente los genes endógenos. Una es aumentar el número de copias de genes, como el gen de la enzima tHMGR, y la otra es aumentar la expresión genética a través de factores de transcripción, como la serie de genes ERG. La regulación negativa de genes endógenos se logra mediante la eliminación de genes. A través de una serie de ajustes de los genes implicados en la ruta de síntesis, el rendimiento alcanzó 153 mg?L-1, que es 500 veces el rendimiento de las moléculas de dieno reportadas anteriormente.
Sobre esta base, el equipo de investigación diseñó andamios proteicos artificiales (andamios de proteínas sintéticas) y llevó a cabo experimentos en el módulo anterior que se había construido en E. coli: la ruta de síntesis de acetil-CoA a mevalonato. optimización. Las tres enzimas de reacción AtoB, HMGS y tHMGR se agrupan en diferentes proporciones moleculares a través de estructuras proteicas para resolver el problema de la reducción de la eficiencia de la síntesis y los efectos secundarios tóxicos en el huésped causados por la acumulación de metabolitos intermedios. El mecanismo específico es introducir la relación de interacción ligando-receptor en células animales superiores en E. coli, y fusionar y expresar la secuencia genética de la molécula del ligando con el gen de la enzima de reacción en el módulo, conectando así las moléculas del receptor en una cadena con diferente número de moléculas, formando un soporte flexible. Dado que cada molécula receptora en la estructura está conectada por un polipéptido de cierta longitud, se evita el problema del impedimento estérico causado por la unión de múltiples receptores de ligandos. Después de repetidos experimentos y depuraciones, el equipo de investigación descubrió que tres moléculas de enzima conectadas entre sí en una proporción de 1:2:2 tienen el efecto más fuerte, con una producción que alcanza 77 veces el valor inicial, aproximadamente 5 mmol?I-1 (740 mg?L). -1).
Con la fermentación industrial posterior, el equipo de investigación descubrió que las enzimas expresadas por los genes exógenos HMGS y tHMGR de la levadura no eran suficientes para equilibrar el flujo metabólico exógeno y se convirtieron en una reacción de cuello de botella. Cuando reemplazaron el gen de la enzima relevante en Staphylococcus aureus, la producción de artemisinina se duplicó inmediatamente. Al combinarlo con la optimización del proceso de fermentación industrial, el rendimiento final de artemisinadieno como producto industrial llega a 27,4 g?L-1. La biología sintética se ha utilizado con éxito en la síntesis de fármacos importantes y ha atraído una atención generalizada.
2 Biosíntesis de taxadieno
En 2010, la organización de investigación científica de Gregory Stephanopoulos completó con éxito la síntesis de materia de taxadieno, el predecesor de los medicamentos contra el cáncer, en E. coli. Este es el resultado de la exploración a largo plazo del equipo de investigación sobre el biometabolismo de los terpenos y el ajuste de las células de E. coli. La organización científica posiciona el método de síntesis interna del peroxidicarbonato de diisopropilo como modelo upstream y la posterior síntesis de taxadieno como modelo downstream. Su trabajo también se centra en cómo perfeccionar los modelos upstream y downstream. Porque si solo nos centramos en el flujo ascendente, definitivamente conducirá al consumo de metabolitos intermedios y formará obstáculos intermedios, pero si el rendimiento descendente es demasiado grande, se desperdiciarán muchas moléculas de enzimas y aumentará la carga de expresión celular;
El equipo de investigación ajustó la proporción de flujos ascendentes y descendentes cambiando el número de copias del plásmido y la fuerza del promotor. Mediante la integración de la literatura existente y su propio trabajo de prueba, el equipo de investigación determinó que los números de copias de los tres plásmidos pSCl01, p15A y pBR322 eran urNorphadicnc 5, 10 y 20 respectivamente, y el número de copias del gen integrado en el El genoma era equivalente a 1. Las fuerzas relativas de los tres promotores Trc, T5 y T7 son 1, 2 y 5 respectivamente. Mediante la combinación de estos plásmidos y promotores, se cambia la relación de flujo de los módulos ascendentes y descendentes, y luego se examinan los rendimientos del producto en células que contienen diferentes relaciones de flujo. En este proceso, el hecho de que los genes dentro del módulo se expresen en formas monocistrónicas o policistrónicas también afecta los cambios en el rendimiento, es decir, si se expresan múltiples genes detrás de un promotor o detrás de sus propios promotores.
Después de una serie de ajustes y combinaciones, el rendimiento del producto objetivo de la cepa con características óptimas llegó a (1020±80) mg?L-1, logrando una utilización eficiente y coordinación del flujo metabólico de carbono. Al mismo tiempo, la oxidorreductasa del citocromo P450 se modificó mediante ingeniería de proteínas y se expresó con éxito de forma heteróloga por primera vez en bacterias genéticamente modificadas.
3 Perspectivas
Guiada por los principios de la ciencia de proyectos, la asignatura de biología sintética rediseña y rectifica sistemas biológicos existentes y naturales, y se esfuerza por diseñar y sintetizar nuevos componentes. , patrones y esfuerzos del sistema. Especialmente en la parte de aplicaciones, los sistemas biológicos artificiales basados en biología sintética pueden tener un importante margen de avance en la producción de especies biológicas clave y la protección del cuerpo humano. Los logros de exploración actuales de la biología sintética se utilizan principalmente en medicina y definitivamente habrá logros llamativos en otras industrias en el futuro. En definitiva, las materias de biología sintética tienen amplias condiciones de aplicación y un sólido respaldo procesal. Artículo de biomedicina Parte 2
Investigación sobre el desarrollo de la industria biomédica de mi país
Resumen del artículo de biomedicina
Resumen La industria de la biomedicina está compuesta por la industria biotecnológica y la industria farmacéutica. industria** *Misma composición. Este artículo analiza el estado actual de desarrollo de la industria biomédica en el país y en el extranjero, analiza los problemas existentes en el desarrollo de la industria farmacéutica y se centra en investigar los fundamentos del desarrollo de la industria biomédica y las deficiencias en su desarrollo, buscando contramedidas y la realización de "Cuatro modernizaciones" promoverán el desarrollo rápido y constante de la industria biomédica.
Contenido del artículo sobre biomedicina
Palabras clave Estrategias de desarrollo de la biomedicina
1. Estado de desarrollo de la industria biomédica nacional
En 1986, mi país oficialmente Con Tras la aplicación del "Plan 863", la biotecnología ocupó el primer lugar entre siete campos de alta tecnología, incluidos el aeroespacial y la tecnología de la información. El gobierno ha otorgado cierto trato preferencial y apoyo en el proceso de investigación y desarrollo de la biotecnología y el desarrollo de la industrialización; las principales empresas nacionales han invertido mucho dinero en la industria de la biotecnología y el sector financiero de mi país también ha participado activamente en el desarrollo de la industria de la biotecnología; , y muchas empresas poderosas han desarrollado biotecnología y han recaudado fondos del mercado financiero para dedicarse a la investigación y la industrialización de la biotecnología. El mundo se encuentra actualmente en el comienzo de la industrialización a gran escala de la tecnología biomédica. Se espera que entre en un período de rápido desarrollo después de 2020 y se convierta gradualmente en una de las industrias líderes de la economía mundial.
1. Las políticas industriales apoyan plenamente y conceden gran importancia al desarrollo de la industria biofarmacéutica.
Nuestro gobierno considera la industria biofarmacéutica como una industria estratégica con desarrollo prioritario en el siglo XXI y aumenta su apoyo a la industria biofarmacéutica y la inversión de capital. El “Décimo Plan Quinquenal” establece claramente que el desarrollo de la medicina durante el período del “Décimo Plan Quinquenal” se centrará en los productos biofarmacéuticos y la modernización de la medicina tradicional china. El Estado ha formulado una serie de políticas de apoyo para el desarrollo, producción y venta de productos biofarmacéuticos, incluida la implementación de diversos incentivos fiscales para las empresas biofarmacéuticas, la ampliación de los períodos de protección de los productos y la prestación de apoyo financiero a la I+D. Al mismo tiempo, para fortalecer la gestión de la industria, el estado ha adoptado estrictos procedimientos de aprobación para el desarrollo y producción de productos biomédicos. En respuesta a la grave duplicación de la construcción, se han tomado medidas para limitar el número de proyectos para aprobación. algunos productos biomédicos para garantizar que los nuevos medicamentos tengan exclusividad en el mercado y ganancias razonables para fomentar el desarrollo de nuevos medicamentos. En 2007, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma anunció el "Undécimo Plan Quinquenal" para el Desarrollo de la Bioindustria, que formuló políticas y medidas relevantes para garantizar el liderazgo organizacional, el sistema de innovación de tecnología industrial, el equipo de talentos, la inversión, las políticas fiscales preferenciales, entorno de mercado, etc. El rápido desarrollo de la industria biológica es de gran importancia para el desarrollo de la industria biomédica.
2. El proceso de industrialización de la biomedicina se ha acelerado significativamente y la escala de inversión y la escala del mercado se han expandido rápidamente
Desde mediados de la década de 1980, con el fuerte apoyo de los gobiernos nacionales y locales. políticas en todos los niveles En la situación actual, la industria biomédica está en auge en mi país. Los datos relevantes de la Comisión Estatal de Economía y Comercio muestran que antes de 1998, la inversión total de mi país en el desarrollo de tecnología biomédica fue de aproximadamente 4 mil millones de yuanes. , el país ha aumentado significativamente su inversión en tecnología biomédica. La inversión anual promedio en medicina alcanza alrededor de 2 mil millones de yuanes. En 2003, esta inversión alcanzó los 6 mil millones de yuanes, lo que ha promovido en gran medida el desarrollo de la industria biomédica.
Bajo la influencia de políticas preferenciales relacionadas con la industria biofarmacéutica, algunas empresas biofarmacéuticas nacionales han obtenido una gran cantidad de fondos a través de sus propios fondos y préstamos bancarios para la investigación y el desarrollo de nuevos productos. En la actualidad, existen en mi país más de 600 empresas, universidades e institutos de investigación científica dedicados a la investigación y desarrollo de la industria biotecnológica y productos afines, de las cuales más de 200 son empresas biofarmacéuticas registradas y más de 60 tienen capacidad de producción (48 de ellas). han obtenido licencias de producción). Producción de ensayos de medicamentos de ingeniería genética o documentos de aprobación de producción).
3. El grupo de la industria farmacéutica representado por Shanghai Zhangjiang y Beijing Zhongguancun se formó inicialmente
Impulsado por el rápido desarrollo de la industria biotecnológica, después de años de desarrollo y competencia en el mercado, junto con. Con el gobierno aprovechando la oportunidad para guiar, las áreas con densa biotecnología, talento y capital en mi país han formado gradualmente grupos de industrias biomédicas, formando así una cadena de industrias biomédicas y grupos industriales relativamente completos. Por ejemplo, el Clúster Industrial del Valle Farmacéutico de Zhangjiang, que está compuesto por más de 40 compañías farmacéuticas nacionales y extranjeras de primera clase como Roche, GlaxoSmithKline y Pioneer Pharmaceuticals, se centra en la investigación genética, la detección de compuestos y el desarrollo de nuevos fármacos; Nordisk Pharmaceuticals y el Parque de Ciencias de la Vida Zhongguancun de Beijing, que alberga 863 proyectos nacionales de biotecnología; el Parque de Ciencias de la Vida de Shenzhen, que se centra en productos biofarmacéuticos, especialmente farmacia de ingeniería genética, etc. Estos clusters industriales han reunido un gran número de instituciones incluyendo empresas biológicas, investigación, centros de transferencia de tecnología, bancos, inversiones, servicios, etc., y han formado inicialmente grupos industriales (fábricas farmacéuticas), incluyendo investigación y desarrollo, incubación e innovación, educación y formación, servicios profesionales, riesgo La inversión en un buen entorno de innovación y emprendimiento compuesto por 6 módulos ha hecho una contribución importante a ampliar la escala de la industria biofarmacéutica y mejorar la competitividad industrial.
2. Problemas en la industria biofarmacéutica nacional
1. El modelo de inversión no favorece el desarrollo de la industria biofarmacéutica
Los enormes beneficios económicos de la La industria farmacéutica internacional proviene de la innovación. Todas las industrias biofarmacéuticas modernas de los países desarrollados tienen sus propias instituciones de investigación poderosas, y la inversión anual generalmente representa del 10% al 20% de las ventas totales. En los Estados Unidos, la inversión anual en investigación y desarrollo. de productos biofarmacéuticos representa el 60% de la inversión total %~70%. Cada gran empresa farmacéutica tiene su propio "producto de éxito", y las ventas anuales de un solo producto pueden alcanzar entre mil millones y varios miles de millones de yuanes. La empresa posee los derechos de propiedad intelectual de estos productos y el Estado proporciona protección mediante patente. Puede monopolizar el mercado durante 10 años o más. Puede obtener enormes beneficios con un producto y luego invertir enormes cantidades de dinero en investigación. y el desarrollo de nuevos productos. Los medicamentos innovadores con derechos de propiedad intelectual forman una y otra vez un círculo virtuoso.
Desde la perspectiva del modelo de desarrollo biofarmacéutico de EE. UU., las pequeñas empresas biotecnológicas expertas con una fuerte fortaleza técnica llevan a cabo el desarrollo y la innovación tecnológica, las grandes empresas farmacéuticas realizan la industrialización de la biotecnología a través de alianzas estratégicas e inversiones de capital de riesgo en biotecnología. La combinación orgánica de estas tres fuerzas es la clave para el desarrollo saludable de la industria biofarmacéutica. A juzgar por el modelo actual de la industria biofarmacéutica de mi país, la producción se logra principalmente mediante la compra de tecnología. El mecanismo de capital riesgo es insuficiente y hay muy poco capital. Además, la innovación tecnológica es débil. Por tanto, es difícil para la industria biotecnológica crear un clima.
Las empresas farmacéuticas de mi país son pequeñas y dispersas, y la mayoría de ellas no tienen la capacidad de desarrollar e innovar tecnología. Los productos que producen son básicamente productos de imitación, y el fenómeno del desarrollo y la inversión repetidos también lo es. Es muy grave. La competencia feroz inevitablemente traerá beneficios. Las importaciones farmacéuticas de mi país siguen una tendencia ascendente año tras año, y las ventas de productos de empresas con financiación extranjera también aumentan año tras año. Un informe de investigación extranjero señaló: “Si el gobierno no interviene, el mercado farmacéutico de China estará completamente controlado. por las principales compañías farmacéuticas internacionales en cinco años ".
2. La duplicación de bajo nivel de la investigación y la duplicación de la construcción es grave, y la competencia en el mercado es muy feroz.
Las amplias perspectivas y Los enormes beneficios de los productos biotecnológicos han atraído a muchas empresas nacionales a sumarse al desarrollo, pero entre ellas la mayoría son imitaciones de productos extranjeros, con pocas variedades y muchos fabricantes, con repetidas inversiones en construcción al mismo nivel. Por ejemplo, hay 18 empresas que desarrollan rhuG-CSF. Según las estadísticas, sólo entre 1996 y 1998, 10 fabricantes obtuvieron números de aprobación de nuevos medicamentos del Ministerio de Salud, incluida la interleucina-2 (l-2) humana recombinante y más de 10 eritropoyetinas humanas recombinantes (EPO). Esto conducirá inevitablemente a un desperdicio de recursos, una reducción de precios y un caos en el mercado.
Además, debido a la falta de investigación y análisis del mercado de productos por parte de algunas empresas, se ha acumulado una gran cantidad de productos, por lo que la tasa de utilización de juegos completos de equipos de línea de ensamblaje con altos precios de inversión es muy baja, y algunas tasas de utilización anuales son menos de un mes. La guerra de precios, a su vez, hace que la calidad del producto disminuya y productos falsificados e inferiores inundan el mercado. Los consumidores tienen poca confianza en los productos biotecnológicos nacionales y prefieren utilizar productos costosos importados del extranjero.
3. La desconexión entre la investigación científica y la industria sigue siendo grave
El propósito de la investigación en las instituciones de investigación científica de nuestro país es seguir el desarrollo de la ciencia y la tecnología avanzadas internacionales, y el La dirección de la investigación está demasiado centrada en algunos temas candentes. Hay muy pocos proyectos que puedan lograr la industrialización en el desarrollo de tecnologías upstream para variedades en el extranjero, una vez que se completan los resultados de la investigación científica, se envían al centro de I + D de la empresa. Una mayor incubación y la tecnología se forman antes de la producción a gran escala. En mi país, existe una grave desconexión entre los dos. La falta de empresarios con mentalidad científica y de empresas con capacidad de desarrollo tecnológico para transformar los resultados de la investigación en producción ha obstaculizado en gran medida el desarrollo de la industrialización.
4. Baja capacidad de desarrollo del mercado
Debido a la tecnología de producción de productos y los métodos operativos atrasados, el mercado interno enfrentará el impacto de los medicamentos importados. Las manifestaciones específicas son: en primer lugar, hay un desarrollo insuficiente de los mercados extranjeros y el posicionamiento de muchas empresas en el mercado es inexacto; en segundo lugar, no hay suficiente inversión para desarrollar el mercado; en tercer lugar, aunque los médicos reconocen los buenos efectos clínicos de los medicamentos biológicos; personal y pacientes, sus precios de venta Relativamente altos e insuficientes en poder de consumo. Por lo tanto, nuestro país necesita aumentar aún más la financiación y la inversión en la industria biofarmacéutica y profundizar la reforma del mecanismo para la industrialización de los resultados de la investigación científica. En este proceso, debemos desempeñar especialmente el papel activo del mercado de capitales y de las compañías de inversión de seguros. .
3. Contramedidas y sugerencias para acelerar el desarrollo de la industria biofarmacéutica de mi país
La investigación y el desarrollo de medicamentos biotecnológicos en mi país comenzaron relativamente tarde, y no fue hasta principios de la década de 1970. Desde que la tecnología de ADN recombinante comenzó a aplicarse en medicina, el país concede gran importancia al desarrollo de la industria biológica y considera a la industria biotecnológica como una industria estratégica con desarrollo prioritario en el siglo XXI, aumentando el apoyo político y la inversión de capital en el sector biomédico. industria. El "Programa Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico a Medio y Largo Plazo (2006-2020)" emitido por el Consejo de Estado en 2006 señaló que en los próximos 15 años, China desplegará una serie de tecnologías de vanguardia en el campo de la biotecnología. , incluida la tecnología de descubrimiento de objetivos, variedades animales y vegetales, y diseño de moléculas de fármacos, manipulación genética e ingeniería de proteínas, ingeniería de tejidos humanos basada en células madre y biotecnología industrial de nueva generación, etc. Sin duda, este despliegue señala la dirección para el desarrollo de los productos biofarmacéuticos de China. Un miembro del grupo de expertos que participa en el plan especial "Duodécimo Plan Quinquenal" para la industria farmacéutica reveló: En el plan especial que se está formulando, la industria biomédica y la modernización industrial se convertirán en la dirección clave del desarrollo en los próximos tres años. El plan especial considera el desarrollo y la modernización industrial de la industria biomédica como el foco de la industria farmacéutica durante el "Duodécimo Plan Quinquenal" y requiere rastrear las tecnologías de vanguardia de la biomedicina y ocupar las alturas dominantes de la industria biomédica.
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