Quelles sont les méthodes de Test de la poudre de Galactooligosaccharide?
Galactooligosaccharides(GOS)are formed Par:linking 2 to 8 monosaccharides via β-glycosidic bonds to form a straight-chain oligosaccharide. They cannot be digested and absorbed in the upper digestive tract De lathe human body, and can directemententer the large intestine. After extensive research by scientists at home and abroad, galacto-oligosaccharideshave been found to have a number De lanutritional benefits, including low energy, promoting the growth of bifidobacteria in the intestines, improving the absorptiSur leof minerals and preventing osteoporosis, improving lipid metabolism, preventing and treating constipation, being less cariogenic, generating nutrients, improving nutritional status, boosting immunity, enhancing anti-tumour and anti-aging effects, etc. [1-2].
Les Galacto-oligosaccharidesont été largement utilisés au Japon comme édulcorant, substitut du sucre, ingrédient alimentaire Et etingrédient alimentaire fonctionnel, et sont ajoutés à divers types d’aliments. Le ministère de la santé du peuple et#39; la république de Chine a approuvé le GOS comme nouvel aliment ressource et permet qu’il soit ajouté aux aliments pour nourrissons, aux produits laitiers, aux boissons, aux produits de boulangerie et aux bonbons (ministère de la santé du#39; annonce n ° 20 de 2008 de la république de Chine, ministère de la santé du peuple et#39; annonce n ° 12 de la république de Chine de 2007) [3].
Étant donné que les galacto-oligosaccharides sont un mélange d’oligosaccharides à base de galactoseavec un degré de polymérisation allant de 2 à 8 et plus de 15 composants [4], il existe certaines difficultés à les détecter à l’aide de normes externes, de sorte que la technologie de détection des galacto-oligosaccharides est au centre de la recherche sur la détection des oligosaccharides. Ce qui suit décrit l’état de recherche, les problèmes et les directions de recherche de la technologie de détection de galacto-oligosaccharideà la maison et à l’étranger.
1 statut de recherche des méthodes de détection des oligosaccharides
Les Galacto-oligosaccharides sont des oligosaccharides, et la technologie de séparation et de détection des oligosaccharides a toujours été au centre de la recherche par des chercheurs scientifiques. Richard C etAl., et al.[5] ont utilisé la chromatographie sur papier pour détecter les oligosaccharides de lactulose et de soja dans le lait maternisé pour nourrissons en 1986, Takamitsu chaka etal. [6] ont utilisé la chromatographie en couche mince pour distinguer les oligosaccharides alginates, et Splechtna B etal. [7 ont utilisé la chromatographie en couche mince pour l’analyse des oligosaccharides dans les produits de transglycosylation.
There have been relatively more Études de cason the separation and detection techniques of oligosaccharides using high-performance liquidechromatographie(HPLC) [8]. HPLC mainly utilizes the characteristics of oligosaccharides, which are easily soluble and can be effectively separated on sugar columns, amino columns, and gel columns. It is generally detected En utilisanta differential refractive index detector. With the progress of technology, Antonopoulos A et al [9] used an evaporative light scattering detector (ELSD) to detect oligosaccharides. The detection limit of the ELSD is 1-2 orders of magnitude higher than that of the differential refractometer, and it has a better prospect. Hirotaka Kakita et al [10] [traduction]derivatized monosaccharides and oligosaccharides avecfluorescein and En utilisantHPLC method detection achieved good results.
Avec le développement de la technologie, il y a également eu des études sur la séparation et l’analyse structurelle des oligosaccharides à l’aide de la spectrométrie de masse. Lin Qinbao et al. [11] ont utilisé la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse pour déterminer la composition en monosaccharides des oligosaccharides jujubes. Les résultats ont montré que la composition monosaccharidique des oligosaccharides de jujube était l’arabinose, la rhamnose, le ribose, la mannose, le galactose et le glucose. Dans le même temps, la composition des monosaccharides dans le jujube était le fructose et le glucose, ce qui a donné de bons résultats. Broberg A [12] A utilisé la spectrométrie de masse à piège ionique tandem à chromatographie liquide à haute performance pour l’analyse des oligosaccharides. Ying Liu et al [13] [en]ont utilisé la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse par ionisation par électropulvérisation en tandem pour la séparation et l’identification des oligosaccharides.
In addition, Feng Yongmei et al. [14] used a 001×7 cation exchange resin column to separate and purify a mixture of oligosaccharides (GOS), et ensuite utilisé la chromatographie en couche mince pour analyser les résultats de purification. Kamoda S et al. [15] ont utilisé un détecteur de fluorescence induite par Le laserpour analyser des oligosaccharides liés au n séparés par électrophorèse capillaire, et ont également obtenu de bons résultats. Dreisewerd K et al [16] [traduction]ont également obtenu de bons résultats en utilisant la chromatographie en couche mince pour séparer les oligosaccharides de la vache brute.#39; S du lait, puis en utilisant la spectrométrie de masse à temps de vol par désorption/ionisation laser assistée par matriçage pour l’analyse.
Ce qui suit est une introduction détaillée aux méthodes de détection des galacto-oligosaccharides, qui sont basées sur les méthodes analytiques les plus largement étudiées: chromatographie en couche mince, chromatographie en phase gazeuse, chromatographie en phase liquide et chromatographie ionique.
1.1 chromatographie en couche mince
Li Yumei et al. [17] ont analysé un produit de fermentation de transglycosylation de la β-galactosidase ayant une teneur en galactooligosaccharide de 30%. Deux méthodes ont été utilisées: la chromatographie en couche mince et la CLHP. Pour la chromatographie en couche mince, on a utilisé un gel de silice 60 plaques et le solvant en développement a été le n-butanol: éthanol: eau = 5: 3: 2 (en volume). Le colorant était une solution d’acide sulfurique à 20% + 0,5%3,5-dihydroxytoluène. Le sucre a été cuit à 120 °C pendant 3-5 min, puis le logiciel ImageJv1.28 pour l’analyse quantitative.
Lu Wenwei et al. [18] ont utilisé la chromatographie en couche mince et ont ajusté l’agent de développement à: n-butanol: n-propanol: ethanol: water = 2: 3: 3: 2 (rapport volumique) pour analyser la teneur en oligosaccharide galactose (teneur supérieure à 20%) dans le produit de transglycosylation.
Xu Mudan et al. [19] ont utilisé la chromatographie en couche mince ascendante avec une couche G de gel de silice et n-butanol: eau = 85:15 comme solvant en développement pour détecter la teneur de chaque composant de sucre dans les produits de transglycosylation (teneur en oligosaccharide galactose supérieure à 20%) en utilisant une solution d’acide aniline-diphénylamine-phosphorique comme dévélatrice de couleur.
Li Zhengyi et al. [20] ont utilisé la même méthode de chromatographie en couche mince que Li Yumei et al. [17] pour analyser la teneur en oligosaccharides dans le lait à faible teneur en lactose. En raison du taux élevé d’hydrolyse du lactose, qui a dépassé 70%, la teneur en GOS a dépassé 20%, il y avait donc très peu d’interférence du lactose. La colonne d’analyse du sucre Aminex HPX-42C (300 mm × 7,8 mm) a été utilisée et les conditions HPLC étaient les suivantes: eau ultra-pure comme phase mobile, température de la colonne 70 °C. Les pics chromatographiques des disaccharides transférés et du lactose se chevauchaient, ce qui a entraîné un résultat de détection plus faible pour la teneur en galactooligosaccharide et un résultat de détection plus élevé pour la teneur en lactose.
Wu Hao et al. [21] ont mené une étude systématique sur l’analyse des oligosaccharides et de leurs dérivés par chromatographie en couche mince à haute performance. Des expériences ont été réalisées pour optimiser l’épaisseur de la couche mince, l’effet salin de la phase stationnaire, la concentration du liant de gel de silice, la technique de l’échantillonnage ponctuel et le choix de l’agent de développement, l’optimisation du révélateur de couleur, etc., pour déterminer une méthode appropriée. Toutefois, la méthode convient aux échantillons à haute et à faible teneur en soufre.low oligosaccharide content and low lactose and galactose content.
1.2 chromatographie en phase gazeuse
Avec le développement de la chromatographie en phase gazeuse et de la technologie de dérivatisation, certaines personnes utilisent également la chromatographie en phase gazeuse pour séparer et détecter les glucides. En raison du poids moléculaire élevé et du point d’ébullition élevé des sucres, les polysaccharides sont d’abord hydrolysés en monosaccharides, puis des réactifs de dérivatisation sont utilisés pour dérivatiser les monosaccharides en substances faciles à vaporiser, et la chromatographie en phase gazeuse est utilisée pour séparer et quantifier. Par conséquent, la chromatographie en phase gazeuse est principalement utilisée pour analyser la composition et le contenu des monosaccharides, et l’opération est relativement compliquée.
Liu Jianfu [22-23] a hydrolysé et a dérivé le séparé etpurified oligosaccharide galactose sample and analyzed it using gas chromatography. The experiment used an OV1701 quartz capillary column (30 m, I.D. 0.32 mm), and the approximate structure of the separation product was determined based on the ratio of the peak areas of the measured glucose and galactose. However, no quantitative method was given.
1.3 chromatographie liquide
La chromatographie liquide à haute performance est actuellement la méthode la plus courante pour la détection des monosaccharides et des oligosaccharides. Les chercheurs mentionnés précédemment ont également utilisé la chromatographie liquide en combinaison avec la chromatographie en couche mince pour analyser les oligosaccharides dans les produits de transglycosylation. Par exemple, Li Yumei et al. [17] ont également utilisé la CLHP pour analyser les oligosaccharides dans les produits de transglycosylation. Le sirop a été filtré à travers une membrane filtrante de 0,22 μm et de l’eau tristilaminée a été utilisée comme phase mobile. La température de la colonne était de 80 °C, et la colonne d’analyse du sucre Aminex HPX-42A (300 mm × 7,8 mm) a été utilisée. Lu Wenwei et al. [18] ont également utilisé la CLHP pour déterminer la teneur en oligosaccharide galactose dans le produit de transglycosylation. La phase mobile était de 5 mmol/L d’acide sulfurique, la température de la colonne était de 50 °C et la colonne était d’aminex HPX 87H.
Barroso begoona et al. [24] ont utilisé la chromatographie liquide haute performance en ligne/spectrométrie de masse à temps de vol pour analyser la structure et le type d’oligosaccharides dérivés des glycoprotéines, et ont analysé les oligosaccharides liés à n et à O, avec de bons résultats.
Luo Qian et al. [25] ont étudié la méthode de dérivation pré-colonne de l’oligogalactose à l’aide de 1-phényl-3-méthyl-5-pyrazolone (PMP) et ont utilisé la chromatographie sur colonne sur gel de silice combinée à la chromatographie en couche fine pourseparate and detect oligogalactose in raw sugar syrup. Using a UV detector at a wavelength of 245 nm, galactose, glucose lactose, trisaccharides, tetrasaccharides and pentasaccharides. This method can be used for indirect quantification.
Wu Hongjing et al. [26] ont utilisé un chromatographe liquide haute performance en phase inversée avec de l’eau comme phase mobile pour séparer et analyser un mélange d’amidon contenant de 2 à 6 polymères de glucose obtenus par hydrolyse enzymatique, et ont également obtenu de bons résultats.
Li Jingfang et al. [27] studied the method of determining the content of oligogalactose in dairy products and syrups by high performance liquid chromatography. Water and acetonitrile were used as the mobile phase, and an amino column was used to separate glucose, galactose and lactose À partir deother substances. The content of oligogalactose in the sample was calculated by measuring and calculating the content of galactose produced by enzymatic hydrolysis of oligogalactose. The relative standard deviations of glucose, galactose, lactose and oligosaccharide were 2.72%, 4.16%, 1.16% and 4.26% respectively. The linear correlation coefficient of this method was 0.9990-0.9995, and the recovery rate was 95%-110%. This method does not solve the problem of separating galactose and glucose in the sample solution after hydrolysis, nor does it determine the conversion factor for converting galactose to oligosaccharides, so it is of limited significance.
1.4 chromatographie ionique
La chromatographie par ions est une technique relativement nouvelle pour la détection des monosaccharides et des oligosaccharides. Il présente les avantages d’une sensibilité élevée et d’une bonne efficacité de séparation. La méthode de chromatographie ionique pour la détection des galacto-oligosaccharides a d’abord été publiée comme méthode normalisée officielle par l’american AOAC. D’autres recherches sur la méthode de chromatographie ionique pour la détection des galacto-oligosaccharides sont principalement axées sur l’amélioration de la méthode standard AOAC.
1.4.1 norme américaine AOAC 45.4.12-2001.02
La base théorique de la norme AOAC 45.4.12-2001.02 «détermination des trans-Galactooligosaccharides (TGOS) dans certains produits alimentaires» est l’utilisation d’une β-galactosidase spécifique et exclusive pour hydrolyser le lactose et les galacto-oligosaccharides dans l’échantillon, avec le glucose et le galactose comme produits. La teneur en galactose de l’hydrolyse du lactose est ensuite calculée en utilisant la teneur en lactose détectée dans l’échantillon. Teneur en galactose de la source de l’hydrolyse du lactose. Enfin, la teneur totale en galactose dans la solution de l’échantillon est soustrait de la teneur en galactose libre et dérivée de l’hydrolysine du lactose, puis l’augmentation de galactose est multipliée par un facteur pour calculer la teneur en galacto-oligosaccharides (GOS) dans l’échantillon. Les étapes de fonctionnement et de calcul de cette norme sont les suivantes:
① mesurer la quantité de galactose et de lactose libres en utilisant IC;
② calculer la quantité de galactose dérivé du lactose;
③ hydrolyser le lactose et les TGOS dans l’échantillon;
④ mesurer la quantité de galactose total dans l’hydrolysat à l’aide d’ic;
⑤ calculer GALGOS = GALT - GALfree - GALLAC;
⑥ calculer TGOS = k × GALGOS.
Note: ici k = (180 + 162 n)/(180 n), où n est le nombre moyen d’unités de galactose dans une molécule d’oligosaccharide galactose.
Cette méthode standard de détection de l’oligosaccharide galactose pose deux problèmes techniques:
(1) le facteur de calcul de la norme AOAC 45.4.12-2001.02 est calculé à partir du degré de polymérisation des oligosaccharides. Cependant, dans les essais pratiques, le degré de polymérisation des oligosaccharides ne peut pas être mesuré avec précision en raison de la complexité des composants oligosaccharides provoquée par les différents procédés de production. Comme il n’existe pas de facteur de conversion uniforme, cette méthode ne peut que donner une idée de la méthode d’essai et n’a que peu d’importance pour la généralisation.
2) Because the quantitative basis is the increase in galactose in the sample, the amount of lactose or carbohydrates containing galactose in the sample to be tested is the most important factor affecting the accuracy of the test results (as explained in the standard). The lactose content of foods, especially milk powder (≥40 g/100 g), is much higher than the added GOS content (≤1 g/100 g), so the galactose content derived À partir delactose hydrolysis is higher than 20 g/100 g. The galactose content obtained from GOS hydrolysis does not exceed 5% of the total galactose content. From the analysis of sample treatment and instrumental analysis results, this 5% increase can be considered as very good parallel results. It cannot be used to calculate the GOS content, so this method is not suitable for samples avechigh lactose content.
1.4.2 autres méthodes de détection par chromatographie ionique
Les études sur la détermination de la teneur en galacto-oligosaccharides par chromatographie ionique sont essentiellement basées sur la norme AOAC 45.4.12-2001.02. Les principales recherches ont porté sur le type de colonne, le gradient et la concentration de la phase mobile, la quantité de β-galactosidase ajoutée, etc. Certains chercheurs ont également utilisé la chromatographie ionique et la spectrométrie de masse pour certaines recherches.
Bruggnk C et al [29] ont utilisé la chromatographie à échange d’ions et la spectrométrie de masse à quadrupole unique en tandem pour étudier la séparation et l’analyse des monosaccharides, des disaccharides, des trisaccharides et des oligosaccharides dans des échantillons de café de chicorée, de miel et de bière.
Li Jianwen et al. [30] ont déterminé la teneur en oligosaccharides du sirop de sucre brut par chromatographie ionique haute performance avec détection ampérométrique pulsée selon la méthode AOAC-2001.02 et ont optimisé le gradient de l’éluent.
Xu Li et al. [31] ont étudié la méthode de détermination de la teneur en oligogalactose dans le sirop par chromatographie ionique avec une colonne de CarboPac PA10 (2 mm × 250 mm) et un détecteur ampérométrique utilisant une élution par gradient avec de l’eau, une solution de NaOH à 250 nmol/L et une solution d’acétate de sodium à 1 mol/L comme méthode de référence AOAC-2001.02. La teneur de chaque composant (lactose, galactose, glucose et oligogalactose) dans le sirop a été déterminée. La teneur de chaque composant (lactose, galactose, glucose et oligosaccharides) dans le sirop.
2 problèmes avec les méthodes existantes
2.1 polyvalence de l’échantillon
Bien qu’il existe de nombreuses techniques de détection des galacto-oligosaccharides, elles sont principalement utilisées pour les échantillons à forte teneur en galacto-oligosaccharides, tels que le sirop cru de galacto-oligosaccharide et les produits à base de sucre inverti. En incluant les normes AOAC, les échantillons d’aliments concernés sont également principalement la détection de la teneur en galacto-oligosaccharide dans les échantillons d’aliments à faible teneur en lactose et en galactose.
2.2 applicabilité de la méthode normalisée externe
La production industrielle de lactase utilise différentes sources, et les procédés de production utilisés par chaque fabricant diffèrent également dans une certaine mesure, ce qui entraîne la complexité des types et des proportions de composants oligosaccharidiques. L’utilisation de méthodes normalisées externes pour la détection présente des difficultés techniques telles que la difficulté de préparer des normes et les exigences techniques élevées en matière de séparation chromatographique. Par conséquent, il est peu probable que la méthode standard externe puisse être utilisée pour la recherche sur les méthodes de détection.
2.3 facteur de conversion empirique
La β-galactosidase est utilisée pour hydrolyser le lactose et les oligosaccharides dans l’échantillon, et la teneur en oligosaccharides dans l’échantillon est calculée par l’augmentation de galactose. Un facteur de conversion doit être calculé en utilisant le nombre moyen d’unités de galactose (degré moyen de polymérisation d’unités de galactose) dans les oligosaccharides de l’échantillon. En raison de la complexité de la composition des oligosaccharides, il n’existe actuellement aucun facteur de conversion universel, de sorte que même si l’augmentation de galactose provenant des oligosaccharides est mesurée, il n’est pas possible de calculer la teneur en oligosaccharides de l’échantillon.
2.4 teneur en Lactose de l’échantillon
Compte tenu de l’idée d’utiliser la méthode AOAC-2001.02, nous devons détecter la quantité accrue de galactose dérivée du galactose oligomérique dans l’échantillon. Par conséquent, si la teneur en galactose libre, en lactose ou en oligosaccharides contenant du galactose dans l’échantillon est très élevée, comme dans les produits laitiers, l’élimination du galactose libre, du lactose ou des oligosaccharides contenant du galactose dans l’échantillon doit être traitée. Cependant, cette question n’a pas été étudiée dans les recherches susmentionnées n’ont pas été étudiées.
3 direction de recherche de la méthode de détection des oligosaccharides dans les aliments
Comme la seule norme internationalement publiée pour la détection des oligosaccharides est AOAC 45.4.12-2001.02 «détermination des trans-Galactooligosaccharides (TGOS) dans des produits alimentaires sélectionnés», il n’existe aucune norme nationale ou industrielle pour la détection des oligosaccharides en Chine. Les résultats d’autres études présentent plus de lacunes lorsqu’ils sont appliqués à la détermination des oligosaccharides dans les aliments. Par conséquent, la recherche sur la méthode de détection des oligosaccharides dans les aliments devrait être basée sur la méthode AOAC, en se concentrant sur la résolution des deux problèmes suivants.
3.1 degré moyen de polymérisation des oligosaccharides commerciaux
En étudiant la composition et la proportion des oligosaccharides dans les matières premières oligosaccharides commerciales, le degré moyen de polymérisation des oligosaccharides peut être déterminé et calculé, puis un facteur de conversion pour calculer la teneur en oligosaccharides en utilisant l’augmentation de galactose peut être calculé pour résoudre le problème de calcul des résultats de la méthode AOAC.
Les principales méthodes pour déterminer le degré moyen de polymérisation des oligosaccharides sont la chromatographie liquide à haute performance, la chromatographie ionique et la spectrométrie de masse.
La méthode HPLC peut utiliser l’analyse de degré de polymérisation et l’analyse de colonne aminée pour calculer le degré de polymérisation moyen des oligosaccharides en utilisant la méthode de normalisation de zone. La méthode de chromatographie ionique nécessite l’utilisation d’une colonne appropriée à la séparation des oligosaccharides pour bien séparer les matières premières oligosaccharides, mesurer le poids moléculaire (ou le degré de polymérisation) de chaque composant, puis calculer le degré de polymérisation moyen des oligosaccharides en utilisant la méthode de normalisation de zone. Ces deux méthodes sont basées sur l’hypothèse que le matériau oligosaccharidique utilisé pour la recherche est converti à partir de lactose pur, qu’il ne contient pas de galactose, de glucose ou d’oligosaccharides autres que les oligosaccharides dérivés du lactose, que chaque composant oligosaccharidique du matériau oligosaccharidique est bien séparé, que le degré de polymérisation de chaque composant est connu, Et qu’il y a une certaine erreur due à l’hypothèse que les valeurs de réponse de chaque composant sont égales.
La spectrométrie de masse exige la mesure du rapport masse-charge de chaque composant des oligosaccharides, la détermination de l’abondance d’ions de différents rapports masse-charge, et le calcul du degré moyen de polymérisation des oligosaccharides par le rapport d’abondance d’ions de chaque composant de degré de polymérisation. L’objet étudié par spectrométrie de masse devrait également être des oligosaccharides dérivés du lactose pur, qui ne devraient pas contenir d’oligosaccharides d’autres sources. Il est également nécessaire de s’assurer que les disaccharides du lactose et les oligosaccharides sont bien séparés et que les valeurs de réponse d’abondance d’ions de chaque composant du degré de polymérisation sont les mêmes (surtout, le nombre de charges sur chaque ion doit être égal). Il y a aussi une certaine erreur.
Bien qu’il y ait une certaine erreur dans les méthodes de mesure du degré de polymérisation ci-dessus, en analysant le niveau d’erreur acceptable et l’opérabilité de la méthode de mesure, il devrait être possible d’établir un facteur de conversion pour les oligosaccharides semblable à celui des protéines.
3.2 etude de l’universalité des échantillons mesurables
Étant donné que la teneur en oligosaccharides de l’échantillon doit être calculée en mesurant l’augmentation de galactose dans l’échantillon, la teneur en lactose libre et en galactose dans l’échantillon est un facteur important affectant la précision du résultat de mesure. Si la teneur de fond en galactose est trop élevée, la proportion relative de l’augmentation de galactose obtenue après hydrolyse sera faible et l’erreur de mesure sera relativement importante.
L’étude et la résolution de l’interférence de l’élimination du lactose libre et du galactose dans le prétraitement d’échantillons peuvent améliorer la précision des résultats des tests et l’universalité de la méthode d’essai pour les échantillons, en particulier les produits laitiers. L’élimination du lactose libre et du galactose dans l’échantillon peut être envisagée par l’extraction en phase solide, la microbiologie et les techniques de préparation chromatographique. Cependant, comme la substance cible et le lactose et le galactose sont tous des sucres ayant la même structure, cette recherche sera plus difficile et nécessitera des investissements plus importants.
En outre, l’effet des ions chargés dans l’échantillon, en particulier des ions divalents, sur la colonne de chromatographie ionique doit être considéré pendant le prétraitement de l’échantillon, et la technologie d’élimination de ces ions doit être étudiée.
4 Conclusion
Bien que la recherche sur leTechnologie de détection des oligosaccharidesEst un défi, avec l’amélioration continue des personnes et#Les consommateurs apprécieront de plus en plus les aliments ajoutés avec des oligosaccharides. Le développement et la production d’aliments ajoutés avec des oligosaccharides à fonctions probiotiques seront la tendance du développement. De la situation actuelle de la qualité et de la salubrité des aliments et des consommateurs#39; Il est particulièrement important de rechercher et de développer une méthode de détection de la teneur en oligosaccharides des aliments. La recherche et le développement d’une méthode d’essai standardisée pour la teneur en oligosaccharides dans les aliments fourniront non seulement aux entreprises des méthodes d’essai appropriées et renforceront le contrôle du processus de production; Il fournira également des méthodes d’essai pour les services d’inspection et de surveillance de la qualité des aliments et fournira une référence pour la recherche sur les techniques d’essai pour d’autres composants oligosaccharides dans les aliments.
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