(杨荣武)生物竞赛讲义-生物化学-32核苷酸代谢-杨荣武《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》
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APRT
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘧啶核苷酸的从头合成
合成前体：
– Gln – CO2 – Asp – 需要 ATP
嘧啶环先独立合成，然后转移到PRPP（类似于 补救途径）
先合成UMP
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
UMP的从头合成
嘌呤环上各原子的来源
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸从头合成的前两步反应
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武 IMP的从头合成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸的从头合成
多步反应（不必记）
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南பைடு நூலகம்大学杨荣武
元 旦 汽 车 宣 传促销 活动实 施方案 一、活动背景
作 为 国 销 量 第一的 微型车 生产商 ,*******股 份 有限公 司目前 年生产 能力达 18万辆 。 正 在 扩 大 的*******预 计 到XX年 年 生 产 能力 达到336,000辆 。
嘧啶核苷酸合成的调节
细菌 细菌嘧啶核苷酸合成的限速酶为天冬氨酸转氨甲酰基 酶，其中CTP和UTP为它的反馈抑制剂，ATP为别构激 活剂。
哺乳动物 哺乳动物嘧啶核苷酸合成的限速酶是CPS-II。UDP或 UTP抑制它的活性，PRPP则激活它的活性。EGF能够 诱导CPS-II的磷酸化，使其降低对UTP抑制的敏感性， 但增强了对PRPP激活的敏感性。 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受 到UMP的抑制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
合成途径
1. 从头合成——从最简单的小分子，如CO2和氨基酸等开始， 经过多步反应，消耗更多的能量，最后生成核苷酸的过程 。
2. 补救途径——指核苷酸降解的中间产物（包括核苷和碱基） 被循环利用，重新转变成核苷酸的过程。
从头合成
补救途径
TTP的合成（难题）
O
C HN
C
CH3
OC C NH
H
胸苷酸合酶
CH3
O
C HN
C
CH3
OC C NH
H
甲基供体为N5,N10-亚甲基四氢叶酸。
N5,N10-亚甲基四氢叶酸供出亚甲基以后而转变为二氢叶 酸，二氢叶酸被NADPH还原成四氢叶酸，四氢叶酸则在 丝氨酸转羟甲基酶的催化下，与丝氨酸反应重新转变为 N5,N10-亚甲基四氢叶酸。
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
大肠杆菌的核苷酸还原酶的结构模型
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷酸还原酶活性的调节机制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸的降解
序列反应 灵长类的终产物是尿酸
公 司 生 产 的 产品包 括商务 用车、 微型厢 式客车 、微型 双排货 车、微 型单排 货车四 大 系 列 共 210个 品种 车型。 XX年 12月 ,上 汽 通用 五菱开 始生产 雪佛兰 spark微 型 轿
车 ,这 也 是 首 次在国 内生产 雪佛兰 品牌的 轿车。 上 汽 通 用 五 菱共有 400家经 销店和 400家 售后服 务网点 密集分 布在全 国的29个 省市 自 治 区 。 XX年 上 汽 通 用五 菱共销 售180,188辆 汽 车,比 去年增 长了22.8% 。 通过上 汽 通 用 五 菱 汽车股 份有限 公司在 国内的 知名度 和美誉 度,多年 来汽车 销售量 大幅度 的 增 长 ,在 目 标市场 是有口 皆碑。 今以独 特的新 款在适 当的时 机满足 消费者的需求, 让 懂 得 生 活 的人能 更好的 体验生 活,为市 场提供 最好的 ,提供最 优惠的 ,成了 上汽通 用 五 菱 汽 车 股份有 限公司 的理想 与抱负 。做微 车,需要 口碑。 湖州菱 通汽车 有限公
杨荣武 生物化 学原理 第二版
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
提纲
一、核苷酸的合成
1. 核苷酸的从头合成 2. 核苷酸的补救合成 3. 核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成 4. 脱氧核苷酸的合成 5. 胸苷酸的合成
二、核苷酸合成的调节 三、核苷酸的分解 四、几种与核苷酸代谢相关的疾病 五、常见的抗核酸代谢药物
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘧啶核苷酸合成的补救途径
类似于嘌呤核苷酸的补救合成，由嘧啶磷 酸核糖转移酶催化。
核苷激酶
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
UTP/CTP的合成（容易解决）
ATP
ATP
核苷二磷酸激酶
O
C HN
C
CH3
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷酸还原酶
催化脱氧核苷酸的形成 受到高度调节 调节细胞内dNTP的水平 在DNA复制之前被激活 受反馈抑制
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脱氧核苷酸的合成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
胸苷酸的合成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
脱氧嘧啶核苷酸的形成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸合成的调节
嘌呤核苷酸的从头合成途径之中受到调节的 酶有：PRPP合成酶、谷氨酰胺:PRPP氨基转 移酶、腺苷酸琥珀酸合成酶和次黄苷酸脱氢 酶，其中谷氨酰胺:PRPP氨基转移酶为限速 酶。
鸟苷酸激酶
GMP + ATP
GDP + ADP
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脱氧核苷酸的合成
HOC5H´ 2 O 碱O基H 4´ H H 1´
HO4´C5H´H2
O
碱O基H H 1´
H 3´ HO
2´
H
H核苷酸还原酶HHO3´
2´ H OH
脱氧核苷酸
核苷酸
如何除去2´-位的氧？
OC C NH
H
ATP + Gln
NH2 CH NC OC C NH H
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胞苷酸的合成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
特殊的激酶催化NMP转变成NDP
核苷单磷酸激酶
核苷单磷酸激酶对碱基有特异性
AMP + ATP 腺苷酸激酶 2ADP
Lesch-Nyhan综合征
是一种隐性的性连锁遗传 性疾病，因此患者几乎都 是男性，女性仅为携带者。 该病的病因是由于HGPRT 有缺陷造成的。
主要症状包括：高尿酸血 症、肌强直、智力迟钝和 自残等。
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ADA 的缺陷对DNA 复制的影响
ATP
GTP
反馈抑制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
从IMP合成AMP和GMP
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸的补救合成
次黄嘌呤 或
鸟嘌呤
+ PRPP IMP or GMP + PPi
HGPRT
腺嘌呤
+ PRPP AMP + PPi
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嘌呤核苷酸的从头合成
嘌呤是在核糖环上合成 的
先合成IMP 嘌呤环原子来自:
– Asp – Gly – Gln – CO2 – N10-甲酰-四氢叶酸
还需要消耗
– 4 ATP’s
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
司 抓 住 契 机 ,在元旦 期间,在 湖州三 县两区 进行进 一步的 宣传。 二、活动目的
■ 鉴 于 微 车 市场与 目标消 费者追 求口碑 好,强动 力,售后 服务好 的特性 ,满足 消费者 的心理
杨荣武 生物化 学原理 第二版
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
第三十二章 核苷酸代谢
NDP还原酶的作用机理
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
大肠杆菌核苷酸还原酶
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷酸还原酶的自由基作用机制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
NDP的还原
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷酸还原酶的调节
别构调节
– 总活性: + ATP, -dATP – 底物特异性:
① ATP刺激CDP,UDP还原 ② (d)TTP刺激GDP还原 ③ (d)TTP抑制CDP,UDP还原 ④ dGTP刺激ADP还原, 抑制GDP, CDP, UDP还原
嘌呤类似物 嘧啶类似物
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核苷类似物
IMP、AMP和GMP既能反馈抑制PRPP合成 酶的活性，还能抑制谷氨酰胺:PRPP氨基转 移酶的活性。而作为底物的PRPP激活谷氨 酰胺:PRPP氨基转移酶的活性，从而直接启 动了嘌呤核苷酸的从头合成途径。
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嘌呤核苷酸合成的调节
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
其他物种还会进一步代谢
黄嘌呤 氧化酶
从尿里排出
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸的分解代谢
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
尿酸的进一步分解
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘧啶核苷酸的分解
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
常见的几种与核苷酸代谢相关的疾病
痛风——尿酸产生过多引起 严重联合免疫缺陷病（SCID）——腺苷脱氨酶
（ADA）单个基因突变引起 Lesch-Nyhan综合征 乳清酸尿症
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别嘌呤醇治疗痛风的机理
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
抗核酸代谢类药物
除了可用于治疗癌症以外，还经常用作抗病毒 的药物。
（1）叶酸类似物 （2）谷氨酰胺类似物 （3）碱基类似物 （4）核苷类似物
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谷氨酰胺的类似物
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嘧啶核苷酸的从头合成
合成前体：
– Gln – CO2 – Asp – 需要 ATP
嘧啶环先独立合成，然后转移到PRPP（类似于 补救途径）
先合成UMP
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UMP的从头合成
嘌呤环上各原子的来源
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嘌呤核苷酸从头合成的前两步反应
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武 IMP的从头合成
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嘌呤核苷酸的从头合成
多步反应（不必记）
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南பைடு நூலகம்大学杨荣武
元 旦 汽 车 宣 传促销 活动实 施方案 一、活动背景
作 为 国 销 量 第一的 微型车 生产商 ,*******股 份 有限公 司目前 年生产 能力达 18万辆 。 正 在 扩 大 的*******预 计 到XX年 年 生 产 能力 达到336,000辆 。
嘧啶核苷酸合成的调节
细菌 细菌嘧啶核苷酸合成的限速酶为天冬氨酸转氨甲酰基 酶，其中CTP和UTP为它的反馈抑制剂，ATP为别构激 活剂。
哺乳动物 哺乳动物嘧啶核苷酸合成的限速酶是CPS-II。UDP或 UTP抑制它的活性，PRPP则激活它的活性。EGF能够 诱导CPS-II的磷酸化，使其降低对UTP抑制的敏感性， 但增强了对PRPP激活的敏感性。 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受 到UMP的抑制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
合成途径
1. 从头合成——从最简单的小分子，如CO2和氨基酸等开始， 经过多步反应，消耗更多的能量，最后生成核苷酸的过程 。
2. 补救途径——指核苷酸降解的中间产物（包括核苷和碱基） 被循环利用，重新转变成核苷酸的过程。
从头合成
补救途径
TTP的合成（难题）
O
C HN
C
CH3
OC C NH
H
胸苷酸合酶
CH3
O
C HN
C
CH3
OC C NH
H
甲基供体为N5,N10-亚甲基四氢叶酸。
N5,N10-亚甲基四氢叶酸供出亚甲基以后而转变为二氢叶 酸，二氢叶酸被NADPH还原成四氢叶酸，四氢叶酸则在 丝氨酸转羟甲基酶的催化下，与丝氨酸反应重新转变为 N5,N10-亚甲基四氢叶酸。
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大肠杆菌的核苷酸还原酶的结构模型
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核苷酸还原酶活性的调节机制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸的降解
序列反应 灵长类的终产物是尿酸
公 司 生 产 的 产品包 括商务 用车、 微型厢 式客车 、微型 双排货 车、微 型单排 货车四 大 系 列 共 210个 品种 车型。 XX年 12月 ,上 汽 通用 五菱开 始生产 雪佛兰 spark微 型 轿
车 ,这 也 是 首 次在国 内生产 雪佛兰 品牌的 轿车。 上 汽 通 用 五 菱共有 400家经 销店和 400家 售后服 务网点 密集分 布在全 国的29个 省市 自 治 区 。 XX年 上 汽 通 用五 菱共销 售180,188辆 汽 车,比 去年增 长了22.8% 。 通过上 汽 通 用 五 菱 汽车股 份有限 公司在 国内的 知名度 和美誉 度,多年 来汽车 销售量 大幅度 的 增 长 ,在 目 标市场 是有口 皆碑。 今以独 特的新 款在适 当的时 机满足 消费者的需求, 让 懂 得 生 活 的人能 更好的 体验生 活,为市 场提供 最好的 ,提供最 优惠的 ,成了 上汽通 用 五 菱 汽 车 股份有 限公司 的理想 与抱负 。做微 车,需要 口碑。 湖州菱 通汽车 有限公
杨荣武 生物化 学原理 第二版
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
提纲
一、核苷酸的合成
1. 核苷酸的从头合成 2. 核苷酸的补救合成 3. 核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成 4. 脱氧核苷酸的合成 5. 胸苷酸的合成
二、核苷酸合成的调节 三、核苷酸的分解 四、几种与核苷酸代谢相关的疾病 五、常见的抗核酸代谢药物
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘧啶核苷酸合成的补救途径
类似于嘌呤核苷酸的补救合成，由嘧啶磷 酸核糖转移酶催化。
核苷激酶
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
UTP/CTP的合成（容易解决）
ATP
ATP
核苷二磷酸激酶
O
C HN
C
CH3
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
核苷酸还原酶
催化脱氧核苷酸的形成 受到高度调节 调节细胞内dNTP的水平 在DNA复制之前被激活 受反馈抑制
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
脱氧核苷酸的合成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
胸苷酸的合成
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脱氧嘧啶核苷酸的形成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
嘌呤核苷酸合成的调节
嘌呤核苷酸的从头合成途径之中受到调节的 酶有：PRPP合成酶、谷氨酰胺:PRPP氨基转 移酶、腺苷酸琥珀酸合成酶和次黄苷酸脱氢 酶，其中谷氨酰胺:PRPP氨基转移酶为限速 酶。
鸟苷酸激酶
GMP + ATP
GDP + ADP
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脱氧核苷酸的合成
HOC5H´ 2 O 碱O基H 4´ H H 1´
HO4´C5H´H2
O
碱O基H H 1´
H 3´ HO
2´
H
H核苷酸还原酶HHO3´
2´ H OH
脱氧核苷酸
核苷酸
如何除去2´-位的氧？
OC C NH
H
ATP + Gln
NH2 CH NC OC C NH H
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胞苷酸的合成
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
特殊的激酶催化NMP转变成NDP
核苷单磷酸激酶
核苷单磷酸激酶对碱基有特异性
AMP + ATP 腺苷酸激酶 2ADP
Lesch-Nyhan综合征
是一种隐性的性连锁遗传 性疾病，因此患者几乎都 是男性，女性仅为携带者。 该病的病因是由于HGPRT 有缺陷造成的。
主要症状包括：高尿酸血 症、肌强直、智力迟钝和 自残等。
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ADA 的缺陷对DNA 复制的影响
ATP
GTP
反馈抑制
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从IMP合成AMP和GMP
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嘌呤核苷酸的补救合成
次黄嘌呤 或
鸟嘌呤
+ PRPP IMP or GMP + PPi
HGPRT
腺嘌呤
+ PRPP AMP + PPi
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嘌呤核苷酸的从头合成
嘌呤是在核糖环上合成 的
先合成IMP 嘌呤环原子来自:
– Asp – Gly – Gln – CO2 – N10-甲酰-四氢叶酸
还需要消耗
– 4 ATP’s
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司 抓 住 契 机 ,在元旦 期间,在 湖州三 县两区 进行进 一步的 宣传。 二、活动目的
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第三十二章 核苷酸代谢
NDP还原酶的作用机理
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大肠杆菌核苷酸还原酶
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核苷酸还原酶的自由基作用机制
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NDP的还原
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核苷酸还原酶的调节
别构调节
– 总活性: + ATP, -dATP – 底物特异性:
① ATP刺激CDP,UDP还原 ② (d)TTP刺激GDP还原 ③ (d)TTP抑制CDP,UDP还原 ④ dGTP刺激ADP还原, 抑制GDP, CDP, UDP还原
嘌呤类似物 嘧啶类似物
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核苷类似物
IMP、AMP和GMP既能反馈抑制PRPP合成 酶的活性，还能抑制谷氨酰胺:PRPP氨基转 移酶的活性。而作为底物的PRPP激活谷氨 酰胺:PRPP氨基转移酶的活性，从而直接启 动了嘌呤核苷酸的从头合成途径。
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嘌呤核苷酸合成的调节
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其他物种还会进一步代谢
黄嘌呤 氧化酶
从尿里排出
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嘌呤核苷酸的分解代谢
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尿酸的进一步分解
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嘧啶核苷酸的分解
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
常见的几种与核苷酸代谢相关的疾病
痛风——尿酸产生过多引起 严重联合免疫缺陷病（SCID）——腺苷脱氨酶
（ADA）单个基因突变引起 Lesch-Nyhan综合征 乳清酸尿症
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别嘌呤醇治疗痛风的机理
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生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
抗核酸代谢类药物
除了可用于治疗癌症以外，还经常用作抗病毒 的药物。
（1）叶酸类似物 （2）谷氨酰胺类似物 （3）碱基类似物 （4）核苷类似物
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谷氨酰胺的类似物
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