劉彥紅,劉紅燕,張立會(huì)*,田雪紅,聶建國(guó)
(1.吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院,吉林長(zhǎng)春130021;2.吉林大學(xué)第二醫(yī)院;3.內(nèi)蒙古根河市滿歸中心衛(wèi)生院)
均取自吉林大學(xué)第二醫(yī)院婦科,卵巢漿液性囊腺癌(CA組)(IIIc期)與卵巢漿液性囊腺瘤(BE組)的組織標(biāo)本各6例。已告知患者取組織學(xué)標(biāo)本用途,并同意取材。標(biāo)本病理資料由吉林大學(xué)第二醫(yī)院病理科證實(shí)。手術(shù)標(biāo)本均在30分鐘內(nèi)置于-80℃低溫冰箱內(nèi)保存。
將融化的標(biāo)本置于無(wú)菌培養(yǎng)皿中,用磷酸鹽緩沖液進(jìn)行沖洗,去除黏附的血紅蛋白和其他蛋白。然后把標(biāo)本切成1 mm3大小,置入液氮中,研磨粉碎。然后用裂解液進(jìn)行溶解,裂解液成分包括7M尿素,2 M硫脲,2%CHAPS,50 mM Tris,和50 mM DTT,1 mM PMSF and 1 μ g/ml蛋白酶抑制劑。同時(shí)加入DNA酶與R NA酶去除DNA和RNA。然后在100 000 g條件下離心1小時(shí)去除不溶解成分。所有樣品用Bradford方法測(cè)定蛋白濃度后置-80℃保存。
酶切前所有樣品用25 mM NH4HCO3稀釋使尿素濃度低于2 M。酶切時(shí)首先用20 mM DTT在56℃條件下還原1小時(shí),再在常溫下避光用50 mM碘乙酰胺烷基化30分鐘,然后按1∶50比例加入測(cè)序級(jí)胰酶37℃酶切過(guò)夜。酶切后樣品真空抽干后-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>
所有樣品用緩沖液A(0.1%甲酸)溶解后,應(yīng)用二維液質(zhì)聯(lián)用進(jìn)行分析,每次實(shí)驗(yàn)上樣量為50μ g。強(qiáng)陽(yáng)離子柱為150 mm×0.32 mm,反相柱為150 mm×0.17 mm,強(qiáng)陽(yáng)離子柱的乙酸氨洗脫方法為12.5 mM,25mM,50 mM,75 mM,250 mM和5 M。反相柱洗脫方法為5%-30%緩沖液B(0.1%甲酸,99.9%乙腈,流速為2 μ l/min),洗脫時(shí)間為 3小時(shí)。每個(gè)樣品做兩次實(shí)驗(yàn)。經(jīng)反相色譜洗脫的多肽應(yīng)用LTQ XL質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè),m/z檢測(cè)范圍為400~2 000 amu,應(yīng)用數(shù)據(jù)依賴方式進(jìn)行次二級(jí)質(zhì)譜掃描(每次全掃描后做10次二級(jí)掃描,母離子m/z寬度為3 amu,35%標(biāo)準(zhǔn)碰撞能量,動(dòng)態(tài)排除時(shí)間為1.5 min)。
強(qiáng)度在10個(gè)單位以上、有10個(gè)以上離子信號(hào)的譜圖用SEQUEST算法和相關(guān)Bioworks 3.3.1 SP1軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)檢索,鑒定出相關(guān)多肽和蛋白。蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)為從歐洲生物信息學(xué)院網(wǎng)站(http://www.ebi.ac.uk/IPI/)下載的人蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)(3.58版)。相關(guān)檢索參數(shù)如下:多肽質(zhì)量誤差范圍為3 Da,半胱氨酸修飾為+57,完全酶切肽段,可以有兩個(gè)誤切位點(diǎn)。SEQUEST檢索后篩選參數(shù)如下:(1)Rsp=1;(2)在假陽(yáng)性率為1%時(shí),DeltaCn>=0.2,Xcorr值在單電荷時(shí)為1.7,雙電荷時(shí)為3.2,三電荷時(shí)為3.3。
本研究應(yīng)用兩次實(shí)驗(yàn)中每個(gè)蛋白的譜圖數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)其豐度。對(duì)于在不同樣品中豐度發(fā)生變化的蛋白,其譜圖數(shù)變化必須滿足以下原則:(1)兩個(gè)樣品中譜圖數(shù)的比值大于等于2。(2)兩個(gè)樣品中譜圖數(shù)的差值大于等于24(平均每次實(shí)驗(yàn)差值為12)。為評(píng)價(jià)上述方法用于鑒別蛋白豐度變化的假陽(yáng)性率,每個(gè)樣品的兩次實(shí)驗(yàn)之間進(jìn)行了相互比較分析,相應(yīng)假陽(yáng)性率為1.4%。
將卵巢漿液性囊腺癌組(CA組)與卵巢漿液性囊腺瘤組(BE組)混合樣品進(jìn)行1D-PAGE,獲得差異表達(dá)條帶,如圖1所示,然后對(duì)酶切后的樣品的蛋白質(zhì)組進(jìn)行分析。
圖1 the image of 1D-PAGE
從卵巢漿液性囊腺癌組(CA組)與卵巢漿液性囊腺瘤組(BE組)的組織標(biāo)本獲得的兩個(gè)混合樣品,采用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)都進(jìn)兩次實(shí)驗(yàn),綜合兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從卵巢漿液性囊腺癌組中鑒定出共計(jì)1 085個(gè)蛋白,從卵巢漿液性囊腺瘤組中鑒定出共計(jì)381個(gè)蛋白。然后根據(jù)差異蛋白的判定原則最終鑒定出卵巢漿液性囊腺癌和卵巢漿液性囊腺瘤兩組間差異蛋白數(shù)共計(jì)128個(gè)。
本實(shí)驗(yàn)從卵巢漿液性囊腺癌組與卵巢漿液性囊腺瘤組間共鑒定出128個(gè)差異蛋白。其中116個(gè)蛋白表達(dá)上調(diào),12個(gè)蛋白表達(dá)下調(diào)。其中下調(diào)的蛋白有:基膜聚糖,膠原a-3(VI)2、3、4前體,膠原 XIV-A1,結(jié)蛋白,組蛋白 H1 1-D 鏈,POTEE,核心蛋白多糖,纖維調(diào)節(jié)素,PRELP,骨誘導(dǎo)因子。
兩組間鑒定出的差異蛋白中主要包括細(xì)胞外基質(zhì)成分、細(xì)胞骨架成分、與腫瘤核酸代謝異常相關(guān)蛋白、DNA修復(fù)基因、與腫瘤物質(zhì)及能量代謝異常的相關(guān)蛋白、與腫瘤細(xì)胞凋亡異常相關(guān)蛋白、分子伴侶蛋白、腫瘤免疫相關(guān)蛋白及少數(shù)其他與卵巢癌發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移有關(guān)的蛋白。
其中16個(gè)蛋白為細(xì)胞外基質(zhì)的組成成分:膠原蛋白XIIA1與XIV-A1,膠原a-3(VI)2、3、4前體,纖維連接蛋白,纖維蛋白原A、B、G,骨膜蛋白,PRELP,POTEE,纖維調(diào)節(jié)素,基膜聚糖,核心蛋白多糖,骨誘導(dǎo)因子。
其中24個(gè)蛋白為細(xì)胞骨架成分:微管蛋白A1A、A1B、A4A、B、B2A、B2C 與 B3,肌動(dòng)蛋白 B,Alpha-輔肌動(dòng)蛋白-4,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)動(dòng)力蛋白1重鏈1,肌動(dòng)蛋白素1,肌球蛋白6B、9、14,角蛋白8,結(jié)蛋白,玻連蛋白,網(wǎng)蛋白 1,膜聯(lián)蛋白 A1、A2與A5,網(wǎng)格蛋白,踝蛋白1,衣被蛋白(COPA)。
其中14個(gè)與腫瘤核酸的代謝異常有關(guān):DEAD盒蛋白17,延伸因子TUFM,延伸因子1A1、1-B、2,真核細(xì)胞起始因子4A-I,YWHAZ,信號(hào)傳導(dǎo)子及轉(zhuǎn)錄激活子1,轉(zhuǎn)醛醇酶1,轉(zhuǎn)酮醇酶,胸苷磷酸化酶,葡萄球菌核酸酶1,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的色氨酰-轉(zhuǎn)移核糖核酸合成酶,DNA依賴蛋白激酶催化亞單位。
2個(gè)DNA修復(fù)基因:X線交錯(cuò)互補(bǔ)修復(fù)基因5、6。
其中31個(gè)蛋白與腫瘤物質(zhì)、能量代謝異常相關(guān):胞液氨基肽酶3,肽酰-脯氨酰-順?lè)词疆悩?gòu)酶A、B,羥類固醇脫氫酶17B10,烯醇化酶1,磷酸甘油酸脫氫酶,過(guò)氧化氫酶1,組織蛋白酶D,果糖二磷酸醛縮酶A,谷酰氨脫氫酶1,線粒體異檸檬酸脫氫酶2,磷酸丙糖異構(gòu)酶 1,谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶 P1,甘油醛3磷酸脫氫酶,磷酸甘油酸激酶1,蘋果酸脫氫酶2,線粒體腺苷酸激酶2,丙酮酸激酶M2,丙酮酸脫氫酶復(fù)合物,糖基磷脂酰肌醇,線粒體三功能酶亞單位A、B,過(guò)渡時(shí)期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)ATP酶,線粒體細(xì)胞色素b-c1復(fù)雜亞單位2,線粒體內(nèi)細(xì)胞色素C氧化酶5A,三磷酸腺苷合酶 1A1、5A1、5B、50,干擾素誘導(dǎo)GTP結(jié)合蛋白1,GDP解離抑制因子2。
其中15個(gè)蛋白與細(xì)胞凋亡有關(guān):簇集蛋白,核糖體蛋白SA、S7,不均一核蛋白U和M 和C,核仁蛋白,組蛋白2AFJ,組蛋白 2A 的同工型,H2A-2A(3 、4)、H2A-1-B/E、H2B1-L、H2B1-N、H2B3-B、H1 1-D。
其中 16個(gè)蛋白為分子伴侶蛋白:T-復(fù)合蛋白2、3、5,熱休克蛋白A1(A、B)、A1L、A5、A8、A9、90AB1、90B1、 B1、D1,抑制素,泛素樣活化酶1,組織缺氧正調(diào)蛋白1,核磷蛋白1。其中3個(gè)蛋白與腫瘤免疫有關(guān):抗原提呈蛋白1,補(bǔ)體4A,絲氨酸蛋白酶抑制劑1。
其他7蛋白:細(xì)胞內(nèi)通道蛋白氯化物1,SAMHD1,GANAB,TMED10,RPN1,PDIA3,血紅素亞單位G1。
本實(shí)驗(yàn)鑒定出的卵巢漿液性囊腺癌與卵巢漿液性囊腺瘤兩組間差異蛋白中包括了16個(gè)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白。其中膠原蛋白 IV、纖維連接蛋白1、骨膜蛋白、PRELP與腫瘤的浸潤(rùn)生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。膠原VI的表達(dá)與腫瘤分級(jí)有關(guān),與卵巢癌預(yù)后有關(guān)[1]。骨膜蛋白與腫瘤血管形成有關(guān)[2],其表達(dá)與卵巢癌的生長(zhǎng)、侵襲、血管生成、轉(zhuǎn)移及較差的預(yù)后密切相關(guān)[3]?;ぞ厶堑谋磉_(dá)與各種惡性腫瘤的增長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移相關(guān),但其具體機(jī)制仍不明確[4]。大量研究顯示其在多種惡性腫瘤中呈低表達(dá)。核心蛋白多糖是一種膠原纖維相關(guān)的蛋白多糖,目前研究顯示核心蛋白多糖通過(guò)細(xì)胞因子介導(dǎo)的免疫抑制和細(xì)胞周期蛋白的丟失對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)起負(fù)性調(diào)節(jié)作用。Grant等[5]認(rèn)為核心蛋白多糖可以干擾腫瘤血管的形成。國(guó)外研究資料顯示核心蛋白多糖在不同腫瘤組織中的表達(dá)是復(fù)雜的、多樣化的[6]。OGN可能作為轉(zhuǎn)錄因子的下游靶基因介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[7]。
細(xì)胞骨架有微管、微絲和中間纖維三種類型,它們的破壞可能與腫瘤的惡性增殖及侵襲有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)鑒定出了24個(gè)細(xì)胞骨架蛋白。微管蛋白A、B蛋白聚合及解聚及表達(dá)異常與腫瘤的惡性生物學(xué)行為密切相關(guān)[8]。已經(jīng)有報(bào)道[9]微管蛋白在許多惡性腫瘤中均存在局部分布和異常表達(dá)。肌動(dòng)蛋白B異常表達(dá)可能與腫瘤細(xì)胞的惡性增殖和侵襲有關(guān)[10]。有研究發(fā)現(xiàn)Alpha-輔肌動(dòng)蛋白-4與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力及癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移相關(guān),在卵巢漿液性囊腺癌中表達(dá)升高[11],并與其分期有關(guān)。肌動(dòng)蛋白素1在食管鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)與浸潤(rùn)深度,淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和病理分期性呈正相關(guān)[12]。角蛋白參與中間絲形成過(guò)程,是上皮細(xì)胞與間皮細(xì)胞的腫瘤標(biāo)記物。Wikman等[13]運(yùn)用cDNA芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)在肺腺癌組織中表達(dá)上調(diào),并認(rèn)為有可能作為診斷肺腺癌的新標(biāo)記。結(jié)蛋白是一種特異性很高的肌源性腫瘤標(biāo)志物。玻連蛋白可以增加角蛋白合成與遷移[14],參與卵巢癌轉(zhuǎn)移的初始階段[15]。踝蛋白是一種粘著斑復(fù)合蛋白,通過(guò)粘著斑信號(hào)途徑和抵制細(xì)胞脫落促進(jìn)腫瘤的侵潤(rùn)及轉(zhuǎn)移的蛋白。
其中14個(gè)與腫瘤核酸及蛋白質(zhì)的代謝異常有關(guān)。轉(zhuǎn)醛醇酶1與轉(zhuǎn)酮醇酶是磷酸戊糖代謝非氧化途徑的關(guān)鍵酶,其活性改變與腫瘤密切相關(guān)。胸苷磷酸化酶又被稱為腫瘤相關(guān)血管生成因子,在體內(nèi)多種腫瘤中,其表達(dá)明顯增高,與腫瘤的血管生成關(guān)系密切,并可能通過(guò)血管生成作用促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展[16],而腫瘤的微血管密度是反映癌組織血管生成的重要指標(biāo)。Hata等[17]發(fā)現(xiàn)它在卵巢癌中的表達(dá)與病程分期正相關(guān)。
其中31個(gè)蛋白與腫瘤物質(zhì)、能量代謝異常相關(guān),其中腫瘤M2型丙酮酸激酶是近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)的一種新的腫瘤標(biāo)志物,在宮頸癌、乳腺癌等腫瘤的早期診斷非常有價(jià)值。谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GSTpi)是一種能降解許多潛在致癌物質(zhì)的酶[18]。GSTpi表達(dá)缺失本身是一個(gè)易發(fā)生惡性變的基因表現(xiàn)型[19]。它的表達(dá)的增加與卵巢癌[20]預(yù)后差有關(guān)。組織蛋白酶D,可催化降解基質(zhì)膜,促進(jìn)腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移[21]。Chinni等[22]用卵巢癌患者血清中檢測(cè)到的腫瘤反應(yīng)性免疫球蛋白,后證實(shí)為組織蛋白酶D和葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(熱休克蛋白家族成員)鑒別卵巢癌細(xì)胞系和正常卵巢。
其中15個(gè)蛋白與細(xì)胞凋亡有關(guān)。其中簇集蛋白是一種新近被發(fā)現(xiàn)的凋亡抑制因子,與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)[23]。Hough等[24]用cDNA芯片技術(shù)檢測(cè)卵巢癌發(fā)現(xiàn)其在卵巢癌中表達(dá)上調(diào)。楊國(guó)奮等[25]發(fā)現(xiàn)其過(guò)表達(dá)與卵巢癌臨床分期正相關(guān),與腫瘤細(xì)胞凋亡顯著負(fù)相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn),核仁蛋白在許多種癌細(xì)胞的表面表達(dá)的特性使它可能被用于癌癥的診斷及抗癌藥物的研究[26]。Lee等[27]發(fā)現(xiàn),hnRNPC的上升,可能誘導(dǎo)p27翻譯而產(chǎn)生抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。
本實(shí)驗(yàn)鑒定出了16個(gè)分子伴侶蛋白。研究表明多種腫瘤組織細(xì)胞表達(dá)一種或多種HSP。目前認(rèn)為HSP家族可能通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡來(lái)導(dǎo)致腫瘤形成。Yamada等[28]認(rèn)為Hsp90B能夠抑制細(xì)胞的調(diào)亡和分化,核磷蛋白1是一種多功能蛋白質(zhì),參與多種腫瘤的發(fā)生[29]。在腫瘤細(xì)胞和生長(zhǎng)期細(xì)胞中NPM的含量明顯高于靜止期細(xì)胞。而在分化和凋亡細(xì)胞中,NPM的表達(dá)水平下調(diào)。在多種腫瘤中,NPM的表達(dá)水平與腫瘤發(fā)展階段呈正相關(guān),表明核磷蛋白具有癌基因的功能[30]。
本實(shí)驗(yàn)鑒定出了3個(gè)與腫瘤免疫相關(guān)蛋白,其中抗原提呈蛋白的低表達(dá)常預(yù)示著腫瘤的臨床進(jìn)程加快和預(yù)后不良[31]。hC4·4A可能與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)[32],補(bǔ)體4A mRNA在乳腺癌等多種腫瘤組織中表達(dá)上調(diào),在轉(zhuǎn)移組織中表達(dá)強(qiáng)度更高。絲氨酸蛋白酶抑制劑1其同家族成員maspin、Kunitz、Headpin型基因已經(jīng)被認(rèn)為與抑制腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移有關(guān)[33]。
過(guò)去血紅素亞單位G1可能會(huì)被認(rèn)為是污染蛋白,但是現(xiàn)在有人認(rèn)為[34]血紅素其它亞型A、B可以用于聯(lián)合診斷卵巢癌并監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展,但是尚需擴(kuò)大樣本量以獲得準(zhǔn)確的特異度和敏感度。
本實(shí)驗(yàn)鑒定出的卵巢漿液性囊腺癌與卵巢漿液性囊腺瘤的差異蛋白中,膠原蛋白,纖維結(jié)合蛋白1,骨膜蛋白,POTEE,基膜聚糖,核心蛋白多糖,骨誘導(dǎo)因子,微管蛋白A、B,肌動(dòng)蛋白,Alpha-輔肌動(dòng)蛋白-4,肌動(dòng)蛋白素,角蛋白8,結(jié)蛋白,玻連蛋白,膜聯(lián)蛋白A1、A2,延伸因子2,YWHAZ,踝蛋白1,轉(zhuǎn)酮醇酶1,丙酮酸激酶,組織蛋白酶D,胸苷磷酸化酶,X線交錯(cuò)互補(bǔ)修復(fù)基因6,谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶,簇集蛋白,核仁蛋白,核磷蛋白1,抑制素,熱休克蛋白90,抗原提呈蛋白1,補(bǔ)體4A等33個(gè)蛋白已經(jīng)有研究顯示出其異常表達(dá)與惡性腫瘤的相關(guān)性,并認(rèn)為有可能成為診斷惡性腫瘤的標(biāo)志物。這些蛋白中除膠原蛋白,骨膜蛋白,POTEE,Alpha-輔肌動(dòng)蛋白-4,玻連蛋白,胸苷磷酸化酶,丙酮酸激酶,簇集蛋白及核磷蛋白1,延伸因子2,熱休克蛋白90等11種蛋白已有報(bào)道在卵巢癌中異常表達(dá)之外,均未見與卵巢癌相關(guān)性報(bào)道。這些蛋白在卵巢漿液性囊腺癌及卵巢漿液性囊腺瘤的鑒別診斷中的具體價(jià)值,尚需大量臨床實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并與其他五組實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析后鑒定出有價(jià)值的用于早期卵巢癌診斷的腫瘤標(biāo)志物。
眾所周知,惡性腫瘤在蛋白質(zhì)、脂類的合成代謝增強(qiáng),氨基酸分解代謝顯著降低,糖酵解異常,目前隨著代謝組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,這些與代謝相關(guān)蛋白有利于用于卵巢癌診斷的代謝組學(xué)識(shí)別模式的建立。
1D-PAGE的圖表示的是酶切前后兩個(gè)樣品的結(jié)果,一方面說(shuō)明這兩個(gè)樣品是有差異的,另一方面說(shuō)明本酶切效率比較好,酶切后的肽段都在分子量10 KD以下。
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,二維液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)是鑒定差異表達(dá)蛋白質(zhì)圖譜的有用工具,在本實(shí)驗(yàn)中為了降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的假陽(yáng)性率,對(duì)兩組標(biāo)本進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn),兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近,這一點(diǎn)說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)方法具有較好的重復(fù)性。但是由于本實(shí)驗(yàn)的樣本量尚少,尚需要加大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證。
卵巢漿液性囊腺癌與卵巢漿液性囊腺瘤兩個(gè)樣品所鑒定出的總蛋白數(shù)差別較大,可能的原因包括:組織構(gòu)成的差別,蛋白提取效率的差別。所以鑒定出的差異蛋白反映的可能是兩種疾病的部分差別,還需更進(jìn)一步的研究。
總之,本實(shí)驗(yàn)從卵巢漿液性囊腺癌及卵巢漿液性囊腺瘤中鑒定出的差異蛋白中,其中許多蛋白在卵巢漿液性囊腺癌中的表達(dá)異常為首次報(bào)道。這些蛋白將有利于卵巢漿液性囊腺癌及卵巢漿液性囊腺瘤的鑒別診斷。將與其他五組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,最終鑒定出有價(jià)值的用于卵巢癌早期診斷的腫瘤標(biāo)志物。其中與腫瘤物質(zhì)和能量代謝異常相關(guān)的蛋白質(zhì)可以用于卵巢癌診斷的代謝組學(xué)識(shí)別模式的建立。此實(shí)驗(yàn)篩選出的差異蛋白質(zhì)有助于完善現(xiàn)有的卵巢癌的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)。
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