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FLAVONÓIDES 1. Introdução Os flavonóides constituem uma classe de produtos naturais que se encontra distribuídas largamente no reino vegetal. Mais de 4000 diferentes compostos são conhecidos nas formas naturais ou de seus glicosídeos. 2. Conceitos 2.1. Conceito clássico A palavra flavonóide deriva do latim “flavus” que significa amarelo. O termo flavonóide se aplica a uma larga gama de compostos naturais vulgarmente conhecidos como “pigmentos das flores”, por participarem na coloração das pétalas. Estes compostos possuem um esqueleto carbônico básico C6-C3-C6. Esqueleto básico dos flavonóides 2.2. Conceito do ponto de vista químico Os flavonóides são compostos naturais formados por um núcleo benzopirano ou cromano, ligado a um anel aromático, formando o núcleo fundamental dos flavonóides “fenil-benzopirano”. Núcleo básico dos flavonóides 2.3 Conceito estático 2.3.1. Os flavonóides propriamente ditos são aqueles derivados do núcleo 1,3-diarilpropano. 1 2.3.2. Os isoflavonóides são derivados do núcleo 1,2-diarilpropano 2.3.3. Os neoflavonóides são derivados do núcleo 1,1-diarilpropano 2.4. Conceito dinâmico ou biossintético Flavonóides são substâncias derivadas do ácido cinâmico mais 3 unidades de acetato. Os flavonóides e isoflavonóides têm como intermediário biossintético uma molécula do tipo chalcona. Flavonóides são compostos de biossíntese mista. Flavonóides Isoflavonóides Esquema geral de biossíntese dos flavonóides e isoflavonóides 2 Esquema geral de biossíntese de neoflavonóides 3. Propriedades gerais dos flavonóides Os flavonóides podem ser encontrados nas plantas na forma livre (aglicona), na forma O-heterosídeo, ou ainda na forma C-heterosídeo. Não é possível se estabelecer uma regra geral para a solubilidade de flavonóides. Isso de deve em parte à sua grande variedade estrutural. Casos específicos podem no entanto ser descritos: - Agliconas altamente hidroxiladas podem ser consideravelmente solúveis em água. - Agliconas muito metoxiladas tendem a aumentar sua solubilidade em solventes apolares ou de polaridade moderada. - Heterosídeos ou glicosídeos são solúveis em água e álcool. 3 Dos mais de 4000 flavonóides conhecidos, mais da metade das novas estruturas foi isolada e identificada nos últimos 20 anos. O flavonóides de origem natural ocorrem freqüentemente oxigenados e um grande número ocorre conjugado com açúcares. Esta forma, chamada conjugada é também conhecida como heterosídeo. Quando um determinado metabólito (flavonóides, antraquinonas, terpenos, etc.) encontra-se sem o açúcar é chamado de aglicona ou genina, sendo também conhecido como forma livre. 4. Classificação dos flavonóides Os flavonóides constituem uma classe de compostos com esqueletos básicos muito diversificados. Na maioria das variedades de flavonóides, a biossíntese posiciona no mínimo 3 grupos hidroxílicos fenólicos nos carbonos C-5, C-7 e C-4’ da aglicona. No entanto, uma dessas hidroxilas pode estar ausente. 4.1. Flavonas, flavonóis e seus O-heterosídeos Este tipo de flavonóide, representa cerca de 80% dos flavonóides no seu strictu sensu. Em cerca de 90% dos casos, o anel A encontra-se substituído nas posições C-5 e C-7 por hidroxilas fenólicas. Essas hidroxilas podem ser livres ou eterificadas e uma delas pode estar envolvida na ligação com um glicosídeo. Uma terceira hidroxila, livre nas chalconas, constitui o átomo de oxigênio do anel pirânico (C) (furânico no caso das auronas). 4 Outras substituições podem ocorrer com freqüência variada: hidroxilas livres ou eterificadas em C-6 e/ou C-8, isoprenilação ou metilação em C-6 e/ou C-8, ou ainda envolvimento de C-6 ou C-8 com a ligação carbono-carbono de sacarídeo. O anel B apresenta-se substituído na posição C-4’ em 80% dos casos, podendo ser em C-3’, C-4’ ou menos freqüentemente em C-3’, C-4’ e C-5’. Os substituintes para essas posições normalmente são –OH ou –OCH3. As outras posições (C-2’ e C-6’) raramente apresentam substituintes. As flavonas, flavonóis e seus O-heterosídeos são universalmente distribuídos, mas alguns dos padrões de substituição são restritos a algumas famílias ou grupos de famílias, daí despertarem o interesse dos quimiotaxonomistas. Por exemplo: flavonóides C-6-O-substituídos são comuns nas famílias Lamiaceae, Rutaceae e Asteraceae; 5-desoxiflavonas em Fabaceae e Myrtales e flavonóis 2’-O-substituídos em Lamiaceae e Solanaceae. Tabela 1 – Núcleo fundamental das flavonas (R=H) e flavonóis (R=OH) e alguns representantes mais comuns Nome trivial Substituintes Flavonas acagenina 4’-Me-apigenina apigenina 5,7,4’-tri-OH crisina 5,7-di-OH escutelareina 6-OH-apigenina crisoeriol 3’-Me-luteonina diosmetina 4´-Me-luteonina luteonina 5,7,3’,4’-tetra-OH tricetina 5’-OH-luteonina tricina 3’,5’-di-Me-tricetina Flavonóis astragalina 3-O-gli-canferol canferol 5,7,4’-tri-OH isetina 7,3’,4’-tri-OH galangina 5,7-di-OH gossipetina 5,7,8,3’,4’-penta-OH herbacetina 5,7,8,4’-tetra-OH isoramnetina 3’-Me-quercetina miricetina 5,7,3’,4’,5’-penta-OH 5 quercetina 5,7,3’,4’-tetra-OH 4.2. Flavanonas e di-hidroflavonóis Essa moléculas são caracterizadas pela ausência da dupla ligação entre os carbonos C-2 e C-3 e pela presença de pelo menos um centro assimétrico. Nas flavanonas naturais C-2 se apresenta normalmente na configuração 2S. Na teoria, para os di-hidroflavonóis, 4 isômeros são possíveis, no entanto, a quase totalidade dos compostos conhecidos até agora nesta série tem a configuração 2R, 3R, com a fenila e a hidroxila em trans. As variações estruturais são as mesmas descritas anteriormente para flavonas e flavonóis. Estes flavanoides são no entanto, menos comuns que seus homólogos insaturados. Estereoquímica dos di-hidroflavonóis Núcleo fundamental das flavanonas e os representantes mais comuns Nome trivial Substituintes alpinetina 7-OH-5-OMe butina 7,3’,4’-tri-OH citromitina 5,6,7,8,3’,4’-hexa-OMe eriodictiol 5,7,3’,4’-tetra-OH farrerol 5,7,4’-triOH-6,8-di-OMe glabranina 7,7-di-OH-8-prenila hesperetina 4’-Me-eriodictiol liquiritigenina 4’,7-di-OH naringenina 5,7,4’-tri-OH 6 prunina 7-O-gli-naringenina Núcleo fundamental dos di-hidroflavonóis e alguns representantes mais comuns Nome trivial Substituintes alpinona 5-OH-7-OMe ampelopsina (di-hidrocanferol) 5,7,3’,4’,5’-penta-OH aromadendrina (di-hidrocanferol) 5,7,4’-tri-OH astilbina 3-ram-taxifolina taxifolina (di-hidroquercetina) 5,7,3’,4’-tetra-OH 4.3. Chalconas As chalconas não apresentam o anel heterocíclico central (C) e são caracterizadas pela presença de uma cadeia com 3 carbonos e uma carbonila cetônica e numa situação α-β-insaturada. As substituições no anel A são normalmente semelhantes àquelas dos outros flavonóides – 2’,4,’ e 6’ (equivalentes às posições 5,6 e 7 e o oxigênio do anel pirano), enquanto que o anel B é mais freqüente aparecer não substituído. Chalconas são consideradas precursoras na biossíntese dos flavonóides. Uma característica marcante desse grupo, também verificada em auronas (apresentadas a seguir), é a de apresentar uma coloração amarela que passa a vermelha em meio alcalino. Chalconas e auronas são encontradas em geral nas mesmas plantas, tendo importante papel em sistemas ecológicos, em função das cores que produzem nos vegetais. As cores estão implicadas na polinização como atraentes de insetos e/ou pássaro. As di-hidrochalconas têm estruturas semelhantes às das chalconas, com exceção da dupla ligação α-β, ausente nessa categoria. Seu sistema de numeração é o mesmo das chalconas e os prováveis substituintes também são os mesmos. 7 Núcleo fundamental das chalconas e alguns representantes mais comuns Nome trivial Substituintes --- 2’,4’-di-OH-6’-OMe --- 2’,6’,di-OH-4’-OMe buteína 2’,4’,3,4,-tetra-OH coreopsina 2’,3,4-tri-OH-4’-O-gli flavokawina-B 2’-OH-4’,6’-di-OMe isoalipurposídeo 4’,6’,4-tri-OH-2’-O-gli 4.4. Auronas Auronas são compostos derivados do núcleo 2-benzilideno-cumaranona. O termo aurona foi proposto por Bate-Smith e Geissman em razão da cor dourada apresentada por esses compostos e da semelhançacom as flavonas. As auronas apresentamos mesmos tipos de substituintes dos outros flavonóides Núcleo fundamental das auronas e alguns dos representantes mais comuns Nome trivial Substituintes aureusina 4,3’,4’-tri-OH-6-O-gli aureusidina 4,6,3’,4’-tetra-OH cernuosídeo 6,3’,4’-tri-OH-4-O-gli 8 leptosina 3’,4’-di-OH-7-OMe-6-O-gli maritimeína 7,3’,4’-tri-OH-6-O-gli maritimetina 6,7,3’,4’-tetra-OH sulfureína 3’,4’,-di-OH-6-O-gli sulfuretina 6,3’,4’-tri-OH 4.5. Antocianos Antociano é um termo empregado originalmente para descrever os pigmentos azuis de Centaurea cyanus L. É um dos mais importantes grupos de pigmentos de plantas solúveis em água, juntamente com as betaínas (também solúveis em água) e dos carotenos (lipossolúveis). Os antocianos, distribuídos por várias famílias vegetais, são em grande parte responsáveis pelas cores laranja, rosa, escarlate, vermelho, violeta e azul das pétalas de flores e frutos de vegetais superiores. Uma das funções mais importantes dos antocianos é servir como atraentes para insetos e pássaros, com o objetivo de polinizar e dispersar as sementes. São também responsáveis pela atividade inibidora do crescimento de larvas de alguns insetos. O cátion flavílio, núcleo fundamental dos antocianos, e algumas das antocianidinas mais comuns encontradas na natureza Nome trivial C-3’ C-5’ Cianidina OH H delfinidina OH OH malvidina OMe OMe pelargonidina H H peonidina OMe H etunidina OMe OH 4.6. Isoflavonóides Isoflavonóides são compostos que tem como característica comum a cadeia difenil-1,2-propano (1,2-darilpropano). São compostos que tem sua distribuição taxonômica quase que restrita à família Fabaceae, com 9 algumas exceções. Apresentam uma extensa diversidade estrutural, podendo ser encontradas como: isoflavonas, isoflavanonas, isoflavenos e aril-3-cumarinas além das formas ciclizadas como os pterocarpanos, cumestanos, cumaronocromonas e os rotenóides (possuidores de um carbono a mais). Em vegetais, grande parte dos isoflavonóides comporta-se como fitoalexinas, que são compostos produzidos pelas plantas em resposta a uma infecção por um agente patogênico. Os substituintes mais comuns são os mesmos das outras classes de flavonóides. Abaixo podem ser vistas as principais variações estruturais de isoflavonóides: 10 4.7. Neoflavonóides Neoflavonóides são compostos de origem natural formados por 15 carbonos e que tem em comum com os flavonóides as suas origens biossintéticas. Existe semelhança estrutural entre estes compostos e os flavonóides e isoflavonóides. Os neoflavonóides se classificam segundo suas estruturas, sendo mais freqüentes as 4-arilcumarinas e as dalbergionas. Muito pouco desses compostos foram isolados, no entanto, existem em diversas famílias de vegetais. 4.8. Biflavonóides Flavonóides podem também ligar-se um ao outro, particularmente através de suas posições muito reativas C-6 ou C-8 para formar estruturas diméricas conhecidas como biflavonóides. A maioria dos biflavonóides naturais são dímeros de flavonas ou flavanonas e são geralmente 5,7,4’ substituídos. Suas ligações interflavonoídica ocorrem carbono-carbono ou carbono-oxigênio, sendo mais frequentes as ligações entre C-3’ e C-8’’. As duas unidades do biflavonóide podem ou não ser do mesmo tipo (biflavona, biflavanona, flavona-flavanona). As hidroxilas são freqüentemente metiladas, mas podem também ser livres. 11 5. Extração, caracterização e isolamento 5.1. Solubilidade Como regra geral, os glicosídeos de flavonóides são solúveis em água. No entanto, algumas exceções são muito pouco hidrosolúveis (rutina, hesperidina e outros). A maioria das agliconas são solúveis em solventes apolares e quando elas tem pelo menos uma hidroxila fenólica livre, são solúveis em soluções alcalinas. 5.2. Extração A extração de flavonóides não requer nenhum procedimento especial. A simples seqüência normal de extração de produtos naturais de fontes vegetais pode levar com sucesso à extração, isolamento e purificação dos mesmos. Como nos outros casos, aconselha-se iniciar com um solvente de baixa polaridade (hexano, diclorometano...), seguido de uma segunda extração com clorofórmio ou acetato de etila e por fim uma outra extração 12 com metanol ou etanol, podendo ainda ser feita uma última extração com n-butanol. Vale lembrar que o hexano retirará os óleos, gorduras e pigmentos, facilitando o posterior isolamento dos flavonóides. O extrato clorofórmico ou em acetato de etila extrairá as agliconas livres pouco polares tais como flavonas, flavonóis, flavanonas, dihidroflavonóis, isoflavonas e outras agliconas com alto grau de metilação. Extrações subsequentes com solventes mais polares extrairão as agliconas poli-hidroxiladas, flavonas e flavonóis mais polares, auronas e chalconas. Para se obter os heterosídeos mais polares, se faz necessário uma extração com água a quente. 5.3. Caracterização dos flavonóides Apesar de muitas reações de caracterização de agliconas e glicosídeos poderem ser realizadas diretamente com os extratos brutos, esse tipo de teste pode ser melhor sucedido quando levado a efeito em CCDA. O cromatograma pode ser analisado: - Direto, devido ao fato de que chalconas e auronas são normalmente visíveis e que se tornam respectivamente laranja e vermelha quando expostas a vapor de amônia. - Análise sob luz UV antes e depois de borrifar com tricloreto de alumínio, ou antes e depois de expor a vapor de amônia (A natureza dos pontos de fluorescência e suas mudanças, dão indicações sobre o tipo de flavonoíde presente). - Depois de borrifar com uma solução de ácido difenilbórico (reagente Natural A), examinar sob luz UV e luz visível. - Depois de borrifar cloreto férrico, ansaldeído ou outros reagentes gerais para fenóis. Tabela 1 – Reagentes empregados na detecção de flavonóides Reagente Coloração obtida Especificidade AlCl, 1% alcoólico fluorescência no UV todos flavonóides NaOH 2%, NH3, Na2CO3 0,2% várias cores muitos compostos fenólicos p-Nitroanilina 0,2% diazotada com 20% Na2CO3 várias cores todos compostos fenólicos Reagente de Gibbs (2,6-dicloroquinona 2% acoólico; clorimida com AcOH ou Na2CO3 várias cores muitos compostos fenólicos Difenilborato 1% em metanol laranja, amarelo ou verde todos os flavonóides FeCl3 1% alcoólico azul, verde, marrom ou vermelho todos compostos fenólicos FeCl3 ou K3Fe(CN)6 1% aquoso azul todos compostos fenólicos 13 Reagente de Folin-Ciolcalteau (fosfomolibdato-fostungstato) azul todos compostos fenólicos AgNO3 amoniacal 5% em acetona preto todos compostos fenólicos Vanilina clorídrica 0,1% cor de rosa muitos compostos fenólicos Algumas outras reações específicas são: - Reação de cianidina (reação de shinoda – Mg + HCl) Consiste em acrescentar ácido clorídrico a uma solução alcoólica da amostra, em um tubo de ensaio, na qual se colocou previamente um pequeno fragmento de magnésio. O resultado positivo gera uma coloração avermelhada. Baseia-se no fato de que os derivados flavônicos de cor amareladas são reduzidos a antociânicos avermelhados. - Reação oxalo-bórica (H3BO3 + ácido oxálico) Consiste em adicionar à amostra, em um tubo de ensaio, pequenas quantidades de ácido bórico e ácido oxálico, levando por alguns minutos ao banho-maria. Em seguida expõe-se o tubo a luz UV. Caso existam flavonóides na amostra, aparecerá uma fluorescência amarelo-esverdeada. - Reação com cloreto de alumínio (AlCl3) Adiciona-se soluçao de cloreto de alumínio à amostra e a mesma em caso positivo forma um complexo florescente sob luz UV. 14 5.4. Isolamento e purificação de flavonóides O isolamento de flavonóides, bem como sua extração não requer, na maioria dos casos, nenhuma técnica especial. Técnicas cromatográficas comuns são na quase sempre bastante eficazes no isolamento e purificação de compostos pertencentes a essa classe. Algumas exceções se fazem com os glicosídeos, os quais devido ao seu alto grau de polaridade, requerem técnicas um pouco mais sofisticadas (resinas de troca iônica, sephadex, CLAE...). Em alguns casos,mesmo as agliconas podem requerer o uso de CLAE, normalmente isso se faz necessário quando 2 ou mais compostos apresentam índices de polaridade muito próximos, o que dificulta ou mesmo impossibilita a separação através de métodos cromatográficos corriqueiros. Recristalização também oferece, quando aplicadas de forma adequada, excelentes resultados na purificação final dos compostos isolados. 6. Função dos flavonóides para as plantas 6.1. Fitoalexinas Os flavonóides apresentam propriedades fitoalexínicas, ou seja, protegem as plantas contra infecções causadas por fungos e bactérias. 6.2 Agentes atrativos de insetos e aves Devido ao fato de que a maioria dos flavonóides apresentam cor, e que estão quase sempre presentes em grandes quantidades nas folhas, flores e frutos, esses compostos apresentam a propriedade de atrair insetos e animais, com a finalidade de promover a polinização ou propagação das sementes. 6.3. Agentes repelentes Sendo substâncias amargas, os flavonóides repelem os animais que porventura possam tentar se alimentar das folhas dos vegetais onde estão presentes. 6.4. Agentes protetores contra radiação UV 15 Os flavonóides estão sempre presentes na cutícula das folhas e células da epiderme das mesmas, garantindo proteção contra danos que poderiam ser causados por raios UV. 6.5. Inibidores enzimáticos Devido à sua estrutura rica em grupos hidroxila, se unem facilmente a superfícies protéicas, convertendo-se em potentes inibidores de alguns sistemas enzimáticos. 7. Atividades farmacodinâmica dos flavonóides Os flavonóides que apresentam atividades farmacodinâmicas são conhecidos como bioflavonóides. Suas principais atividades são: 7.1. Atividade semelhante à da vitamina P Os flavonóides tem a capacidade de reduzir a fragilidade e permeabilidade capilar. Como a natureza vitamínica desses compostos é questionável, o melhor é classificar os flavonóides como “cofatores P” ou “cofatores da vitamina P”. 7.2 Potenciação do ácido ascórbico Observou-se que algumas doenças ou sintomas que eram curadas por suco de limão, não são curadas pela administração de ácido ascórbico sozinho. Dai, se postular que o ácido ascórbico só é ativo na presença de um “cofator da vitamina C”, identificado inicialmente como sendo os flavonóides no seu strictu sensu e depois de forma mais geral como as antocianinas e oligômeros flavanólicos. 7.3. Inibição da histamina e anti inflamatória 7.4. Ação sobre o tempo de coagulação e sangria Tabela 2 – Especialidades farmacêuticas que empregam flavonóides Nome comercial Princípio ativo Emprego Venalot Etilrutina Varizes, hemorróidas, úlceras da perna, flebites, tromboflebites... Rutamin Rutina Em todos os casos de fragilidade capilar. Genurin S Cloridrato de flavoxato Anti-séptico urinário 16 8. Drogas vegetais clássicas Diversos vegetais empregados na medicina popular tem suas ações ligadas à presença de flavonóides. Alguns experimentos farmacológicos justificam essas afirmações. Todavia é importante ressaltar que quase todos os vegetais possuem algum tipo de flavonóide, tornando dificil em muitos casos atribuir-lhes exclusivamente a responsabilidade por uma atividade farmacológica específica. A seguir são citados alguns exemplos de drogas vegetais empregadas na terapêutica com teor significativo de flavonóides. 8.1. Citrus Nome científico: Citrus spp. Família botânica: Rutaceae Parte utilizada: cascas Os cítricos são árvores de origem oriental cultivadas pelos seus frutos, apresentando inúmeras espécies, variedades e híbridos. Muito utilizados devido ao seu teor devido ao seu teor de óleos voláteis, são também fontes de pectinas e flavonóides. Estes abundantes no pericarpo, são principalmente heterosídeos de flavanonas (hesperosídeo, naringosídeo, eriodictiosídeo, entre outros) e heterosídeos de flavonas (disomina, rutosídeo entre outros). São chamados de citroflavonóides, sendo empregados puros ou em associações diversas comopor exemplo com ácido ascórbico. A indicação reconhecida para as formas contendo citroflavonóides é sobretudo no tratamento de manifestações de insuficiência venosa crônica, funcional e orgânica dos membros inferiores. 8.2. Ginco Nome científico: Ginkgo biloba L. Família botânica: Ginkgoaceae Parte utilizada: Folhas (Folium ginkgo) Árvore de origem oriental, é cultivada em muitos países (Coréia, França, Estados Unidos...) como objetivo de produzir folhas para o mercado terapêutico. Composição química: Além de esteróis, álcoois e cetonas alifáticas, ácidos orgânicos, sesquiterpenos (bilobalida) e açúcares, a folha de ginco contém dois grupos de compostos dotados de propriedades farmacológicas interessantes: os flavonóides e os diterpenos. Os flavonóides são representados por cerca de vinte compostos derivados de heterosídeos de flavonóis e biflavonóides. Dados farmacológicos: 17 A ação dos terpenos (conhecidos como gincolídeos) está relacionada à capacidade destes em inibir o PAF (fator de ativação plaquetária) e aos flavonóides é atribuída uma atividade captadora de radicais livres. O uso preconizado é o de extratos estandardizados em flavonóides (24%) e gincolídeos (6%), sendo indicado em arteriopatias crônicas, corretivo dos sintomas de diminuição intelectual patológica de pessoas idosas e outras tantas indicações. 8.3. Maracujá Nome científico: Passiflora spp. Família botânica: Passifloraceae Parte utilizada: Folhas e partes aéreas Monografias farmacopéicas: F. Bras. II, DAB 10, Ph. Franç. X, Ph. Helv. VII. As folhas secas de maracujá são empregadas como sedativo, embora os responsáveis por essa atividade não sejam conhecidos com clareza. Dessa forma, emprega-se o total dos constituintes das folhas do vegetal. Diversas espécies são conhecidas em todo o Brasil, sendo P. edulis Sims e P. alata Dryander as mais cultivadas. Nas farmacopéias da Europa enocntra-se ainda a P. incarnata L. Dados químicos: Os constituintes químicos identificados são: ácidos fenólicos, cumarinas, fitosteróis, e heterosídeos cianogênicos, cerca de 0,05% de maltol (2-metil-3-hidroxi-pirona), menos de 0,03% de alcalóides indólicos (harmana, e em alguns lotes harmol, harmina e seus derivados di-hidrogenados) e numerosos flavonóides. Os flavonóides majoritários são: di-C-heterosídeos de flavonas. Dados farmacológicos: A tradição atribui ao maracujá propriedades sedativas, antiespasmódicas e ansiolíticas, parcialmente confrmadas por experiências em animais. Referências bibliográficas Bruneton, J. (1995) em Pharmacognosy, Phytochemistry and Medicinal Plants Pgs 313-334. Intercept Ltd., London, England. Robbers, J.E., Speedie, M.K. & Tyler, V.E. (1996) em Pharmacognosy and Pharmacobiotechnology Pgs 139-142. Williams & Wilkins, Baltimore, USA. 18 Santos, S.A. & Mello, J.C.P. (2000) em Farmacognosia, da planta ao medicamento. (2a Ed.) Capítulo 24, Pgs 517-544. Editora da Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. 19
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