건조방법에 따른 잣나무(Pinus koraiensis) 잎 추출물의 주름개선 및 미백 효과 Whitening and anti-wrinkle effect of Pinus koraiensis leaves extracts according to the drying technique원문보기
본 연구는 잣나무(Pinus koraiensis) 잎을 열풍건조, 음지건조, 동결건조하여 물과 80 % ethanol을 추출용매로 사용하여 추출물이 미용식품의 소재로서의 기능성을 증명하고자 실시하였다. Total phenolic compounds는 WE에서는 17.93 mg/g로 음지건조가 가장 높았고, EE에서도 20.63 mg/g로 음지건조 추출물이 가장 높은 용출량을 나타내었다. DPPH, ABTS radical 전자공여능 측정 결과, WE는 열풍건조에서 90.45, 99 %, EE에서는 음지건조가 96.2, 99 %의 높은 활성을 나타내었다. PF 측정 결과, 음지건조 잣나무 잎 추출물에서 WE는 9.63 PF, EE에서는 10.48 PF의 결과를 나타내었고, TBARs 측정 결과, 동결건조 잣나무 잎의 WE에서 82.07 %와 음지건조 잣나무 잎의 EE에서는 89.39 %의 가장 높은 높은 활성을 나타내었다. 주름개선 효과를 측정 결과, elastase 저해 활성은 동결건조 잣나무 잎 EE에서 71.46 %, collagenase 저해 활성은 음지건조 잣나무 잎의 EE에서 97.48 %로 가장 높은 저해 활성을 나타내었다. Melanin 생합성을 억제할 수 있는 tyrosinase 저해 활성은 음지건조 잣나무 잎의 EE 저해 활성이 63.03 %로 가장 높았다. 이러한 결과로 폐자원으로 여겨지는 잣나무 잎을 음지건조 하였을 때 항산화능뿐만 아니라, 주름 및 미백 활성이 특히 높은 것으로 보아 향후 잣나무 잎이 기능성 미용 소재 산업에 활용가치를 기대할 수 있었다.
본 연구는 잣나무(Pinus koraiensis) 잎을 열풍건조, 음지건조, 동결건조하여 물과 80 % ethanol을 추출용매로 사용하여 추출물이 미용식품의 소재로서의 기능성을 증명하고자 실시하였다. Total phenolic compounds는 WE에서는 17.93 mg/g로 음지건조가 가장 높았고, EE에서도 20.63 mg/g로 음지건조 추출물이 가장 높은 용출량을 나타내었다. DPPH, ABTS radical 전자공여능 측정 결과, WE는 열풍건조에서 90.45, 99 %, EE에서는 음지건조가 96.2, 99 %의 높은 활성을 나타내었다. PF 측정 결과, 음지건조 잣나무 잎 추출물에서 WE는 9.63 PF, EE에서는 10.48 PF의 결과를 나타내었고, TBARs 측정 결과, 동결건조 잣나무 잎의 WE에서 82.07 %와 음지건조 잣나무 잎의 EE에서는 89.39 %의 가장 높은 높은 활성을 나타내었다. 주름개선 효과를 측정 결과, elastase 저해 활성은 동결건조 잣나무 잎 EE에서 71.46 %, collagenase 저해 활성은 음지건조 잣나무 잎의 EE에서 97.48 %로 가장 높은 저해 활성을 나타내었다. Melanin 생합성을 억제할 수 있는 tyrosinase 저해 활성은 음지건조 잣나무 잎의 EE 저해 활성이 63.03 %로 가장 높았다. 이러한 결과로 폐자원으로 여겨지는 잣나무 잎을 음지건조 하였을 때 항산화능뿐만 아니라, 주름 및 미백 활성이 특히 높은 것으로 보아 향후 잣나무 잎이 기능성 미용 소재 산업에 활용가치를 기대할 수 있었다.
This study provide activity for beauty food of water and 80 % ethanol extracts from Pinus koraiensis leaves. Total phenolic content of extracts from Pinus koraiensis leaves were each 12.22 mg/g (Drying under hot air) and 17.93 mg/g (Drying under shade), 14.36 mg/g (Lyophilization) in water extracts ...
This study provide activity for beauty food of water and 80 % ethanol extracts from Pinus koraiensis leaves. Total phenolic content of extracts from Pinus koraiensis leaves were each 12.22 mg/g (Drying under hot air) and 17.93 mg/g (Drying under shade), 14.36 mg/g (Lyophilization) in water extracts (WE) and 11.9 mg/g and 20.63 mg/g, 17.96 mg/g in 80 % ethanol extracts (EE). The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl free radical scavenging activity of extracts from Pinus koraiensis leaves was 96.20 % in EE from drying under shade at extracts concentration. The 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) radical decolorization activity of extracts from drying under shade was 99.85 % in WE and 99.80 % in EE at extracts concentration. The antioxidant protection factor (PF) extracts from drying under shade type was 9.63 PF in WE and 10.48 PF in EE at extracts concentration. The thiobarbituric acid reactive substance from Pinus koraiensis leaf was 89.39 % in EE from drying under shade at extracts concentration. The elastase inhibition activity of EE for anti-wrinkle effect showed an excellent wrinkle improvement effect, showing 71.46 % in EE from lyophilization. Collagenase inhibition activity of EE from drying under shade was 97.48 % in extracts. Tyrosinase inhibition activity which was related to anti-melanogensis was observed. The tyrosinase inhibitory effect of extracts from lyophilization was confirmed to be 60.4 % in EE more than another drying methods at extracts concentration. Through out all results, it can be expected Pinus koraiensis leaves extracts to use as a functional material for anti-oxidant and functional beauty food.
This study provide activity for beauty food of water and 80 % ethanol extracts from Pinus koraiensis leaves. Total phenolic content of extracts from Pinus koraiensis leaves were each 12.22 mg/g (Drying under hot air) and 17.93 mg/g (Drying under shade), 14.36 mg/g (Lyophilization) in water extracts (WE) and 11.9 mg/g and 20.63 mg/g, 17.96 mg/g in 80 % ethanol extracts (EE). The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl free radical scavenging activity of extracts from Pinus koraiensis leaves was 96.20 % in EE from drying under shade at extracts concentration. The 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) radical decolorization activity of extracts from drying under shade was 99.85 % in WE and 99.80 % in EE at extracts concentration. The antioxidant protection factor (PF) extracts from drying under shade type was 9.63 PF in WE and 10.48 PF in EE at extracts concentration. The thiobarbituric acid reactive substance from Pinus koraiensis leaf was 89.39 % in EE from drying under shade at extracts concentration. The elastase inhibition activity of EE for anti-wrinkle effect showed an excellent wrinkle improvement effect, showing 71.46 % in EE from lyophilization. Collagenase inhibition activity of EE from drying under shade was 97.48 % in extracts. Tyrosinase inhibition activity which was related to anti-melanogensis was observed. The tyrosinase inhibitory effect of extracts from lyophilization was confirmed to be 60.4 % in EE more than another drying methods at extracts concentration. Through out all results, it can be expected Pinus koraiensis leaves extracts to use as a functional material for anti-oxidant and functional beauty food.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 폐자원으로 활용도가 낮은 한국산 잣나무(Pinus koraiensis) 잎을 3가지 건조방법(열풍건조, 동결건조, 음지건조)으로 건조한 후 추출물들의 항산화, 주름개선 및 미백 활성을 확인하고 기능성 화장품에 적용하기 위한 기능성 소재개발 가능성을 확인하고자 하였다.
제안 방법
Phenolic compounds는 식물체에 존재하는 이미 널리 알려져 있는 천연 항산화제로 식물의 방어기작에 의하여 생산되는 2차 대사산물의 한 종류인데, 이 phenolic compounds는 단백질 등의 거대 분자들과 결합하는 특성을 가지는 phenolic hydroxyl기를 분자구조 내에 포함하고 있어 다양한 생리활성 기능을 나타낸다고 보고되어 있다(Choi 등, 2003). 건조방법에 따른 잣나무잎의 total phenolic compounds를 추출하기 위해 water, 80 % ethanol을 추출용매로 사용하여 열풍건조, 음지건조, 동결건조한 잣나무 잎의 total phenolic compounds의 용출량을 알아보았다. 용출량을 측정한 결과, 열풍건조, 음지건조, 동결건조의 phenolic compounds는 Fig.
동결건조(lyophilization)는 freeze dryer(Ilshinbiobase, Dongducheon, Korea)로 −80℃에서 96시간 동안 건조하였다.
열풍, 음지, 동결건조물 열수 추출물(WE)의 경우 잣나무 잎 분말 2g에 증류수 200 mL를 가하고 용액이 100 mL가 될 때까지 15분간 가열하여 증발시킨 후 냉각하여 상온에서 교반 추출하였으며, ethanol 추출물(EE)은 시료 2g에 80 % ethanol 100 mL를 추출용매로 가하여 24시간 동안 상온에서 교반 추출하였다. 추출액은 Whatman No.
본 실험에서 사용한 잣나무(Pinus koraiensis) 잎은 영천시 인근 야산에서 직접 채취하여 흐르는 물로 이물질을 제거 후 사용하였다. 열풍건조(drying under hot air)는 45oC dry oven(Jeiotech, Daejeon, Korea)을 사용하여 건조하였으며, 음지건조(drying under shade)는 통풍이 잘되는 서늘한 곳에서 열처리 없이 자연 건조시켰다. 동결건조(lyophilization)는 freeze dryer(Ilshinbiobase, Dongducheon, Korea)로 −80℃에서 96시간 동안 건조하였다.
잣나무 잎의 대표적 물질인 gallic acid를 Lee 등(1992)은 도토리에서 분리하여 항산화능을 측정한 결과, gallic acid의 함량이 높아질수록 항산화능이 높아짐을 확인할 수 있었고, syringic acid는 페놀성 화합물로 syringic acid의 에스테르 유도체인 phenylethanoid gylcoside는 강한 항산화작용을 가진다고 Heilmann 등(2000)은 보고하고 있으며, (+)-Catechin은 flavan3-ol이라 불리는 화합물로 대표적인 폴리페놀 그룹에 속하며, 항산화 활성 및 항염증 활성 등의 광범위한 효능을 나타내는 것으로 알려져 있다(Skrzydlewska 등, 2002; Yokozawa 등, 2002). 위의 성분들이 포함된 잣나무 잎을 열풍건조, 음지건조, 동결건조의 3가지 건조방법을 이용하여 건조방법에 따라 성분 및 미용 식품으로의 효과에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 실험을 실시하였다. 열풍건조는 건조시간이 빠르고 간편하지만 빠른 수분 손실로 인한 수축, 표면경화, 갈변화 등으로 색상, 조직감, 영양가 등에서 품질적 열화가 문제될 수 있으며(Hong과 Lee 2004), 음지건조의 경우는 열처리 없이 서늘한 곳에서 자연건조 하여 열처리로 인한 품질적 열화의 문제는 발생하지 않을 것으로 사료되며, 비용 또한 부담이 되지 않지만 시간이 오래 걸린다는 단점이 있는 건조방법이다.
대상 데이터
본 실험에서 사용한 잣나무(Pinus koraiensis) 잎은 영천시 인근 야산에서 직접 채취하여 흐르는 물로 이물질을 제거 후 사용하였다. 열풍건조(drying under hot air)는 45oC dry oven(Jeiotech, Daejeon, Korea)을 사용하여 건조하였으며, 음지건조(drying under shade)는 통풍이 잘되는 서늘한 곳에서 열처리 없이 자연 건조시켰다.
데이터처리
본 실험의 결과는 3회 반복하여 측정한 평균값을 나타내었으며, 평균 ± 표준편차로 나타내었다.
통계처리는 SPSS 22 for windows (Statistical Package for Social Science, Chicago, IL,USA) 프로그램을 이용하여 통계처리 하였고 분산분석(analysis of variance) 및 duncan의 다중범위검정법(Duncan’s multiple range test)으로 95 % 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical에 대한 소거활성은 Blios (1958)의 방법에 준하여 측정하였으며, 전자공여능(%)은 1-(반응구의 흡광도/대조구의 흡광도)×100으로 나타내었다.
Collagenase 저해효과 측정은 Wunsch와 Heindrich(1963)의 방법에 준하여 측정하였다. 반응구는 0.
Elastase 저해효과 측정은 James 등(1996)의 방법에 준하여 측정하였다. 반응구는 0.
Thiobarbituric acid reactive substance (TBARs) 측정은 Buege와 Aust(1978)의 방법에 준하여 측정하여 저해율(%)은 1−(반응 구의 TBARs μM/대조구의 TBARs μM)×100으로 나타내었다.
Total phenolic compounds 함량 측정은 Folin과 Denis (1912)의 방법에 준하여 측정하였으며, 시료 1 mL에 95 % ethanol 1 mL와 증류수 5 mL를 첨가하고 1 N Folin-Ciocalteu reagent(Junsei, Tokyo, Japan) 0.5 mL를 넣어 잘 섞어준 후, 5분간 방치한 다음 5 % Na2CO3 1 mL를 가하였다. 흡광도 725 nm에서 1시간 이내에 측정하여 gallic acid를 이용한 표준곡선{Total phenolic compounds content in gallic acid (20~200 μg/mL), y=0.
Tyrosinase 저해효과 측정은 Vincent와 Hearing(1987)의 방법에 준하여 측정하였다. 반응구는 0.
성능/효과
연령이 증가하면 collagen 생성이 감소되고 분해속도 또한 증가, 자외선 등의 환경적 요인에 의해 elastase 활성이 증가하는데 이는 피부 진피에 위치한 elastin 그물망 구조가 절단되어 피부의 탄력섬유가 점차 감소되어 피부에 주름이 증가한다고 알려져 있다(Vinson 등, 2001; Tsukahara 등, 2006). 3가지 방법으로 건조한 잣나무 잎 추출물의 elastase에 대한 저해활성을 측정한 결과는 Fig. 2에서와 같이 열풍건조 WE에서 4.16 %로 매우 낮았으나, 동결건조 잣나무 잎의 EE은 elastase 저해 활성이 71.46 %으로 다른 건조방법 중 가장 높은 저해활성을 나타내었으며, 음지건조 EE 또한 69.28 %으로 높은 저해활성을 나타내었다. Jeong 등(2011)의 율피 추출물의 elastase 저해 활성 효과는 60 % methanol 추출물에서 1,000μg/mL의 농도에서 42.
ABTS radical 소거는 ABTS radical이 과황산칼륨과 반응하여 생성되는데 이는 추출물의 유효 물질에 의해 제거되어 청록색인 라디칼 특유의 색이 탈색되는 것을 이용하여 항산화 효과를 측정할 수 있으며, ABTS 라디칼 소거는 항산화 활성뿐만 아니라, 식물성 화학물질(phytochemicals)의 항산화 효과 측정에 최근까지 가장 활발하게 사용되고 있다(Ku 등, 2009; Han 등, 2014). ABTS를 측정한 결과, 3가지 건조방법 모두 WE와 EE에서 99 % 이상의 높은 활성을 나타내었다. 반면 Hwang 등(2013)의 돌미나리 70 % 에탄올 추출물의 라디칼 소거능은 1,000 μg/mL에서 66.
29 PF를 나타내었다고 보고한 결과 보다 잣나무 잎의 PF 측정 결과가 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또 다른 지용성 항산화능을 측정하는 방법인 TBARs의측정 결과, 물 추출물은 82.07 %의 항산화능을 동결건조 추출물에서 나타내었고, 80 % ethanol 음지건조 추출물은 89.39 % 의 항산화능을 나타내어 지용성 물질에 대한 항산화 활성 또한 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에 따라 잣나무 잎 추출물은 수용성 및 지용성 물질에 대한 높은 항산화능을 나타내었고, 특히 음지건조 추출물의 항산화능이 비교적 높은 양상을 나타내는 것으로 확인되었다.
96 mg/g의 용출량을 나타내며 건조방법에 따라 phenolic compounds 용출량이 달라짐을 알 수 있으며, 음지건조 방법이 열풍건조와 동결건조 방법보다 water와 80 % ethanol에서 보다 높은 total phenolic compounds 용출량을 나타내었다. 또한 80 % ethanol으로 추출하였을 때 물 추출물보다 높은 total pheonlic compounds 용출량을 나타내었다.
건조방법에 따른 잣나무잎의 total phenolic compounds를 추출하기 위해 water, 80 % ethanol을 추출용매로 사용하여 열풍건조, 음지건조, 동결건조한 잣나무 잎의 total phenolic compounds의 용출량을 알아보았다. 용출량을 측정한 결과, 열풍건조, 음지건조, 동결건조의 phenolic compounds는 Fig. 1과 같이 WE에서 각각 12.22, 17.93, 14.36mg/g의 용출량을 나타내었고, EE에서는 11.9, 20.63, 17.96 mg/g의 용출량을 나타내며 건조방법에 따라 phenolic compounds 용출량이 달라짐을 알 수 있으며, 음지건조 방법이 열풍건조와 동결건조 방법보다 water와 80 % ethanol에서 보다 높은 total phenolic compounds 용출량을 나타내었다. 또한 80 % ethanol으로 추출하였을 때 물 추출물보다 높은 total pheonlic compounds 용출량을 나타내었다.
88 %로 나타났으며, 아세톤 추출물의 경우 100 μg/mL의 농도에서 51 %로 나타났다. 율피 추출물과 비교해 보았을 때 잣나무 잎의 80 % ethanol 추출물의 주름 저해 효과의 우수함을 확인 할 수 있었다.
39 % 의 항산화능을 나타내어 지용성 물질에 대한 항산화 활성 또한 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에 따라 잣나무 잎 추출물은 수용성 및 지용성 물질에 대한 높은 항산화능을 나타내었고, 특히 음지건조 추출물의 항산화능이 비교적 높은 양상을 나타내는 것으로 확인되었다. 이상의 결과에 따라 건조방법에 따라 항산화 효과가 달라짐을 알 수 있고, 잣나무 잎 추출물이 천연 항산화 물질로서 사용가능성을 또한 확인할 수 있었다.
8 %의 저해 활성을 나타내었다고 보고하였다. 이상의 결과를 바탕을 잣나무 잎은 부작용이 적은 천연물로 주름개선 미용 소재로 사용함에 있어 부족함이 없을 뿐만 아니라, 다른 천연물과 비교하여 매우 효능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과에 따라 잣나무 잎 추출물은 수용성 및 지용성 물질에 대한 높은 항산화능을 나타내었고, 특히 음지건조 추출물의 항산화능이 비교적 높은 양상을 나타내는 것으로 확인되었다. 이상의 결과에 따라 건조방법에 따라 항산화 효과가 달라짐을 알 수 있고, 잣나무 잎 추출물이 천연 항산화 물질로서 사용가능성을 또한 확인할 수 있었다.
Collagen의 감소는 피부의 주름 형성과 밀접한 관련이 있으며, 이러한 collagen은 collagenase에 의해 감소하게 된다(Wlaschek 등, 2001; El-Domyati 등, 2002). 이에 collagen을 분해시키는 collagenase의 억제 효과를 알아보기 위해 잣나무 잎을 20 mg/mL로 추출한 WE와 EE의 collagenase 저해활성을 측정한 결과 Fig. 3과 같이 음지건조 WE의 억제활성이 40.31 %으로 열풍건조와 동결건조 물 추출물보다 높은 저해활성을 보였으며, EE에서도 역시 음지건조 잣나무 잎의 collagenase 저해 활성이 97.48 %으로 가장 높은 억제효과를 나타내었다.
α-Tocopherol, sesamol, BHA, TBHQ 등은 DPPH 라디칼을 DPPH-H로 비라디칼화 시켜 흡광도를 감소시키는 수소 공여능이 뛰어난 항산화 물질들이다(Kyu 2010). 잣나무 잎 추출물을 이용하여 전자공여능을 측정한 결과 Table 1에서와 같이 열풍건조, 음지건조, 동결건조한 잣나무 잎의 WE에서는 90.45, 89.40, 90.45 %의 결과를 보였고, EE에서는 89.16, 96.20, 92.72 %의 전자공여능을 나타내었다. Yu와 Oh(2016)의 목이버섯 가루 50 g을 400 mL의 acetone과 ethanol로 추출하여 전자공여능을 측정한 결과 acetone 추출물의 전자공여능은 46.
잣나무 잎을 3가지 방법으로 건조한 추출물의 tyrosinase 저해 활성을 측정한 결과 Fig. 4와 같이 음지건조 WE의 저해 활성이 19.68 %으로 나타났고, EE에서는 63.03 %의 저해활성으로 3가지 방법으로 건조한 잣나무 잎 추출물 중에서 가장 높은 저해활성을 나타내었다. Mo와 Oh(2015)는 측백나무 80 % ethanol 추출물의 400 μg/mL 농도로 처리한 tyrosinase 활성 저해가 45.
3 %인 것으로 보아 잣나무 잎 추출물이 다른 천연물 보다 수용성 물질에 대한 항산화 효과가 높은 것으로 확인되었다. 지용성 항산화능을 측정하기 위해 잣나무 잎 추출물의 PF의 차이를 측정한 결과, 음지건조한 WE와 EE에서 9.63 PF와 10.48 PF로 열풍건조와 동결건조 보다 높은 항산화 능을 나타내었고, Choi 등(Choi 등, 2013)이 천마와 발효천마를 물과 70 % ethanol 추출물로 PF를 측정한 결과 천마의 물과 ethanol 추출물은 1.12, 1.21 PF를 나타내었고, 발효천마의 물과 ethanol 추출물은 1.21, 1.29 PF를 나타내었다고 보고한 결과 보다 잣나무 잎의 PF 측정 결과가 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또 다른 지용성 항산화능을 측정하는 방법인 TBARs의측정 결과, 물 추출물은 82.
후속연구
음지건조 추출물은 열풍건조와 동결건조한 잣나무 잎 추출물보다 높은 collagenase와 tyrosninase 억제활성 결과는 주름을 억제하고 melanin 생합성 억제에 효과가 높음을 알 수 있으며, 이는 가을철 폐기되고 있는 잣나무 잎의 새로운 기능성 미용식품 소재로 활용이 가능할 것으로 기대되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
잣나무란 무엇인가?
잣나무(Pinus koraiensis)는 소나무과에 속하는 상록교목으로 홍송이라고도 불리고 있으며 해발고도 1,000 m 이상에서 자라고 높이는 30 m, 지름 1 m 정도까지 자라는 나무로 수피는 회갈색이고 얇은 조각이 떨어진다(Hwang 등, 2014).
잣나무 잎의 외형적 특징은?
잎은 짧은 가지 끝에 3~5개씩 달리며, 뒷면에는 하얀 기공선이 있어 연한 초록색을 띠고, 가장자리에 잔 톱니가 있다. 잣나무 목부의 성분으로는 5-hydroxy-7-methoxyflavone, chrysin, pinocembrin, galangin, 3-hydroxy-5-methoxy-stilbene, pinosylvin등이 함유되어 있다고 보고되었으며(Lee 등, 2003), 잣나무 잎의 성분으로는 페놀성 화합물로 gallic acid, protocatechuicacid, vanillic acid, syringic acid, p-coumaric acid, (+)-catechin,astragalin, juglanin, quercetin, kaempferol 등으로 구성되어 있다(Bae와 Kim 2003; Kim 등, 2010).
잣나무 목부와 잎에 포함된 성분은?
잎은 짧은 가지 끝에 3~5개씩 달리며, 뒷면에는 하얀 기공선이 있어 연한 초록색을 띠고, 가장자리에 잔 톱니가 있다. 잣나무 목부의 성분으로는 5-hydroxy-7-methoxyflavone, chrysin, pinocembrin, galangin, 3-hydroxy-5-methoxy-stilbene, pinosylvin등이 함유되어 있다고 보고되었으며(Lee 등, 2003), 잣나무 잎의 성분으로는 페놀성 화합물로 gallic acid, protocatechuicacid, vanillic acid, syringic acid, p-coumaric acid, (+)-catechin,astragalin, juglanin, quercetin, kaempferol 등으로 구성되어 있다(Bae와 Kim 2003; Kim 등, 2010).
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