UPLC—MS/MS检测3种蔬菜中的11种农药.pdf

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第‘ 2 6卷第 9期 2 0 1 4年 9月 化 学 研 究 与 应 用 C h e mi c a l Re s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n Vo 1 . 2 6, No . 9 S e p., 2 01 4 文章编号 1 0 0 4 1 6 5 6 2 0 1 4 0 9 1 5 1 5 - 0 6 U P L C MS / MS检 测 3种蔬菜 中的 1 1 种 农药 刘 冰 新乡学院化学与化工学院 , 河南新 乡4 5 3 0 0 0 摘要 建立了使用超高效液相色谱. 串联质谱 U P L C MS / MS 快速有效测定甘蓝、 豇豆以及菠菜三种蔬菜中 1 1 种常见农药残留的方法。蔬菜样品经乙腈提取 , C l e a n e - N H 固相萃取柱净化后, 采用 A C Q U I T Y U P L C B E H C 。 色谱柱分离 , 以电喷雾电离、 多反应监测模式检测。考察了不同配比的甲醇- 水组成的流动相对电离效率、 分辨率和灵敏度的影响, 研究了不同蔬菜样品中的基质效应。通过基质匹配标准曲线进行定量, 1 1种农药在 5~1 0 0 1 g L 范围内线性 良好, 线性相关系数 r 0 . 9 9, 目标农药的检出限在 0 . 0 5~ 0 . 5 P - g k g 之间, l 1 种农 药在 0 . 0 1 mg k g ~, 0 . 0 5 m g k g 和 0 . 1 0 m g k g 三个加标水平下的回收率为 8 0 % ~1 2 0 % , 相对标准偏差为 2 . 7 %~1 6 . 3 % 。 关键词 超高效液相色谱- 串联质谱 ; 农药残留; 蔬菜 中图分类号 0 6 5 7 . 7 文 献标 志码 A De t e r mi n a t i o n o f 1 1 p e s t i c i d e r e s i d u e s i n t h r e e v e g e t a b l e s b y UPLC- M S / M S L I U Bi n g’ S c h o o l o f C h e m i s t r y a n d C h e mi c a l E n g i n e e r i n g , X i n x i a n g U n i v e r s i ty , X i n x i a n g 4 5 3 0 0 0 , C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s c ri b e d a me t h o d f o r t h e d e t e r mi n a t i o n o f 1 1 p e s t i c i d e s r e s i d u e s i n c a b b a g e , c o wp e a a n d s p i n a c h b y u l t r a - h i s h - p e r f o rma n c e l i q u i d c h r o ma t o g r a p h y - t a n d e m ma s s s pec t r o m e t r y f U P L C MS / MS . The s a m p l e s w e r e e x t r a c t e d w i th a e e t o n i t r i l e a n d c l e ane d u p w i t h C l e a n e - N H 2 . T h e s e p a r a t i o n W as perf o r m e d o n A C Q U I T Y U P L C B E H C l 8 c o l u m n . The m e t h a n o l - w a t e r wit h d i f f e r e n t p r o p o r t i o n w a s u s e d a s mo b i l e p h ase a n d t h e i o n i z a t i o n e f fi c i e n c y . r e s o l u t i o n a n d s e n s i t i v i t y we c o mp a r e d . 1 1 p e s t i c i d e s w e re d e t e rm i n e d i n t h e mode s o f e l e e t ros p r a y i o n i z a t i o n a n d mu l t i p l e r e a c t i o n mo n i t o rin g . T h e a n aly t e s we r e q u a n t i f i e d b y ma t r i x m a t c h e d i n t e r n al s t a n d a r d me t h o d . Th e c a l i b r a t i o n c u r v e s s h o w g o o d l i n e a r i ty i n 5~1 0 0 Ix g L ~fo r e a c h pes t i c i d e R 0 . 9 9 、 . T h e l i m i t s o f d e t e c t i o n L O D s w e re i n t h e r ang e o f 0 . 0 5~0 . 5 P , g k g ~. T h e r e c o v e ri e s o f a l l the p e s t i c i d e s v a r i e d f r o m 8 0 %t o 1 2 0 % wi th the r e l a t i v e s t a n d a r d d e v i a t i o n s o f 2 . 7 % 一1 6 . 3 % a t t h e s p i k e d l e v e l s 0 . 0 1 , 0 . 0 5, 0 . 1 0 mg k g ~ for all pe s t i c i d e s . Ke y wo r d s U P L C- MS / MS; p e s t i c i d e res i d u e s ; v e g e t a b l e s 蔬菜是人们 日常生活中必不可少食物之一 , 为了缩短蔬菜的生长期、 提高产量以及减少害虫 的影响 , 各类农药广泛使 用 , 进而对蔬菜造成不同 程度的污染。近年来, 随着各国对食品安全问题 的重视 , 蔬菜中的农药残留检测要求越来越严格 , 色谱法D -s ] 以及色谱. 质谱联用技术 作为农药 残留的检测手段越来越受到人们的青睐。尤其是 U P L C . MS / MS技术 “ , U P L C可 以实现 多种农 药 快速检测, 串联质谱可以进行 目标农药的准确定 性, 并提高检测灵敏度。 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 1 - 0 9 ; 修 回 日期 2 0 1 4 -0 3 - 1 6 基金项目 河南省基础前沿与技术研究计划项 目 1 2 2 3 0 0 4 1 0 4 2 8 资助 联系人简介 刘冰 1 9 7 3 - , 女, 副教授, 主要从事色谱分析。E m a i l l i u b i n g 3 7 3 g m a i L c o m 1 5 1 6 化 学 研 究 与 应 用 第 2 6卷 甘蓝、 豇豆 以及菠菜是 大众 餐桌上 的常见蔬 菜, 也是农药残留检验中基质效应比较严重的蔬 菜品种 I7 _ , 本文 以它们作 为研究样 品, 同时采用 样品地 区常用 的农药克百威等 1 1种 农药进 行农药残留分析 , 建立 了克百威 、 吡虫啉 、 阿维菌 素等 1 1种农药在甘蓝 、 豇豆 以及菠菜 中的 U P L C . MS / MS检测方法 , 对农药在三种不 同基质 中的基 质效应 Ma t r i x E f f e c t , ME 进行了探讨。结果应用 于相应农药的检测分析中, 方法准确可靠。 1 实验部分 1 . 1 仪器和试剂 超高效 液相色谱系统 A c q u i t y U P L C色谱仪 Wa t e r s 公司, 美国 ; A c q u i t y U P L C⑧ B E H C l 8 柱 5 0 m m 2 . 1 m m, 1 . 7 m, Wa t e r s ; Mi c r o m a s s Q u a t t r o U h im a 瑚P T质谱仪 Wa t e r s公 司 , 带有 M a s s l y n x 4 。 0 工作站; q 2 5 d ig i t a l U l t r a T u r r a x 匀浆 机 I K A, 德 国 ; MS 3 D S 2 5涡旋 振荡 器 I K A, 德 国 ; S i g m a 3 K 3 0冷冻 离 心机 S i g m a , 德 国 ; N E V A P TM1 1 2 氮吹浓缩仪 O r g a n o m a ti o n , 美国 。 乙腈 , 甲醇, 甲酸 色谱纯 , 德 国默克 试剂 公 司 ; 醋酸铵 色谱纯 , 氯化钠 、 冰 乙酸 分析纯 , 国药集 团化学 试剂有 限公司 ; 超 纯水 Mi l l i p o r e 公司 B e d f o r d , U S A ; A g e l a C l e a n e r t N H 2 固相萃取 柱 5 0 0 mg / 6 mL 。 农药标准品 1 0 0 Ix g m L 来 自中国农 业部 环境保护科研检测所, 储存于一 1 8 的冰箱中。使 用时, 用 甲醇一 水 3 2 , v / v 稀释配制为不 同浓度 的 混标 。 甘蓝、 豇豆 、 菠菜为待 测样 品, 空 白样 品均取 自河南省农科 院实验用蔬菜 大棚 , 测试样 品来 自 当地农贸市场。将样品取可食部分切碎后放人粉 碎机粉碎混匀, 装入样品盒中于- 2 0 %保存待用。 1 . 2 样品前处理 准确称取 5 . 0 g 样品于 5 O m L离心管 中, 加入 2 0 m L乙腈 , 在匀浆机 中高速匀浆 2 mi n后过滤至 另一5 0 m L离心管中, 加入 2 . 0 g 氯化钠后于涡旋 振荡器中涡旋 2 m i n , 静置 3 0 ra i n , 取上层清液于 1 5 0 mL的圆底烧瓶中 , 于 4 O ℃旋转蒸 发至近干 。 用 2 m L甲醇一 二氯 甲烷 1 9 9 , v / v 溶解 。 待用氨基柱用 5 . 0 m L甲醇一 二氯 甲烷 1 9 9 , v / v 活化至近透明 , 待溶剂流至吸附层表 面时, 立 即加入上述溶解液 , 用 1 0 mL离心管收集洗脱液 , 再用 2 mL甲醇一 二氯 甲烷 1 9 9 , v / v 将 圆底烧瓶 分别冲洗两次 转移 至氨基柱 中。水浴 5 0 ℃ , 将 收 集的洗脱液氮吹至近干 , 加入 2 . 5 mL甲醇 , 涡旋 振荡 , 溶解后加入 2 . 5 mL超纯水 , 再涡旋混匀 , 经 0 . 2 2 1 x m的微孔滤膜过滤 , 滤液待 U P L C MS / MS检 测。 1 . 3 色谱条件 柱温 4 0 C; 样 品室温度 1 0 C; 进样体积为 5 . 0 ; 流速为 0 . 2 5 mL m i n ~; 流动相 A为甲醇 , B为 1 m m o l L 的醋酸铵溶液; 梯度洗脱程序 初始为 3 %A, 维持 2 m i n后 , 采用梯 度变化 曲线 6 , 维持 2 . 5 m i n , 4 2 %A, 梯 度变化 曲线 5, 维 持 2 . 5 ra i n , 5 8 %A, 梯度变化 曲线 4 , 维持 0 . 5 mi n , 9 7 %A, 梯 度变化 曲线 6 , 维持 1 . 5 m i n , 梯度变化曲线 1 , 维持 0 . 5 ra i n , 3 %A, 梯度变化曲线 1 , 维持 1 . 5 rai n 。 1 . 4 质谱条件 E S I 离子源正离子扫描 ; 多反应监测 MR M 方式检测 ; 喷雾 电压 3 . 2 K V; 离子源温度 1 1 0 C; 样品锥孔电压 4 5 V; 光电倍增管电压 6 5 0 V ; 脱溶 剂气 9 9 . 9 9 9 9 %N 流量4 5 0 L H r ~; 脱溶剂温度 4 0 0 ℃ ; 锥 孔 反 吹气 9 9 . 9 9 9 9 % A r 流 量 6 5 L Hr ~ 2 结果 与讨论 2 . 1 前处理条件优化 常用的农药残留提取溶剂极性顺序为 水 乙 腈 甲醇 丙酮 乙酸 乙酯 - - 氯 甲烷 正 己烷 。乙 腈作为极性较大的有机溶剂可以更好的破坏细胞 结构 , 使待测化合物溶 出, 提高提取率 , 对 油脂和 色素的提取量则较小 引, 便于后续 的净化 。因此 选择 乙腈作为溶剂。 净化过程采用 C l e a n e r t N H 固相微萃取柱, 它 具有极性固定相和弱 阴离子交换剂 , 可 以吸附待 测样品中的杂质成分, 目标化合物直接被收集到 离心管中, 从而达到对待测组分的分离净化作用 。 由于待测 蔬菜样品 中的色 素成分含量 较高 , 使用纯甲醇进行定容时, 后续的色素过滤效果不 理想 ; 加入等量超纯 水时 , 滤液较 澄清 , 过滤效果 好。这可能与色素在有机溶剂 中的溶解度 比在纯 水中的溶解度大的缘故。若使用甲醇- 水 1 1 , v / 直接定容, 不能将待测物溶解彻底, 离心管底部 、 ■ 第 9期 刘 冰 U P L C MS / MS检测 3种蔬菜中的 1 1种农 药 1 5 1 7 仍有残 留。因此最佳定 容步骤 为先加入 2 . 5 mL 甲醇, 涡旋振荡溶解后加入 2 . 5 m L超纯水 , 再涡 旋混匀后过滤膜 。 2 . 2 仪器条件的优化 图 1 待测农 药的总 离子流 图 F i g . 1 T h e t o t a l i o n c h r o ma tog r a m o f t e s t e d p e s t i c i d e s 2 . 2 . 1 色谱 的优化 1 1种 目标农药在 9 m i n内 全部出峰 , 总离子流图见图 1 保 留时间为 3 . 9 6的 灭多威和保 留时 间为 5 . 3 4的涕灭威在混标 中含 量较低, 只出色谱峰没有显示保留时间 。 为了减小溶剂效应 H , 并提高质谱分析中 待测物的离子化效率 , 实验采用 甲醇 为流动相 , 并 分别加人不 同浓度 的醋酸铵 、 乙酸、 甲酸等。实验 结果表明, 使用 醋酸铵时 , 有 较好 的电离效果 , 较 高的分辨率和灵敏度; 不同浓度的醋酸铵对待测 农药化合物 的响应值 影响不 同, 以 甲醇为流动相 A, 1 m mo l L 醋酸铵溶液为流动相 B时 , 1 1 种待 测农药化合物的响应值更高 , 分离度更好。 2 . 2 . 2 质谱参数优化将标准溶液稀释为 1 Ix g m L ~, 以1 0 m i n 的速度进入质谱仪进行 E S I 一 级质谱扫描, 以所得[ M I ] 响应值为参考, 对毛 细管电压及锥孔 电压进行优化。选择设定待测化 合物的母离子, 对其进行二级质谱扫描获得其定性 离子和定量离子, 以各子离子的响应值为参考, 对 碰撞能量进行优化。优化的质谱参数见表 1 。 表 1 待测农药的 L C - MS / MS参数 T a b l e 1 L C MS / MS p a r a me t e r s o f t h e d e t e c t e d pes t i c i d e s ’ 为定量离子 1 5 1 8 化 学 研 究 与 应 用 第 2 6卷 2 . 3 基质效应 基质效应源于待测样品 中 目标化合物与基质 成分的离子化竞争 , 通常会影响数据准确性和 方法精密度 , 导致农 药残 留检 测结 果产 生偏差。 即使是分离性能优异、 特异性强的 U P L C MS / MS , 进行分析时也必须考查基质效应 。 基质效应的产生不仅与 目标化合物的性质有 关 , 不 同基质 中的影响也不相 同。实验 中选择甘 蓝、 豇豆 以及菠菜三种基质 分别考察 1 1种农药的 基质效应 , 基质效应的评价以离子抑制率表示n l O O 8O 6 0 4O 2 0 萎 。 崔 一 2 0 4 0 6 0 8 O 一1 O 0 ME 1 一 基质加标 标准 曲线 的斜 纯溶剂 加标 标准曲线的斜率 x 1 0 0 %。正值表示离子抑制, 负 值表示离子增强。 按照前处理步骤平行操作 5份待测空 白样品 甘蓝、 豇豆和菠菜 , 收集空 白基质溶液 , 涡旋振 荡混匀 , 加人 1 1种农 药的混标 , 使 其浓度分别为 1 0 0 、 5 0 、 2 0 、 1 0和 5 g , 做基质加标校准 曲线 , 与纯溶剂标准曲线进行对 比。为了直观显示出 1 1 种农药在不 同蔬菜 中的基质效应 变化情况 , 将数 据以折线图示于图 2 。 ≠ 惫 、、、 一_ ~ ~ .../ 贼~ 吡 绷灵 跳 图2 待测农药在三种蔬菜中的基质效应 F i g . 2 Ma t r i x e f f e c t s o f t e s t e d p e s t i c i d e s i n t h r e e v e g e t a b l e s 由基质效应 的研究 结 果可 知 灭 多威、 克百 威、 甲萘威 和吡虫啉在三种不 同基质 中表 现出的 基质效应小 , 其他农药则有 明显影响 , 尤其是阿维 菌素, 在三种基质中的基质效应都很大; 8 种农药 在三种不 同基质中表现 出的基质效应影响是一致 的 , 灭多威 、 甲萘威和吡虫啉在不同介质 中表现的 基质效应影响不 同, 例如 , 灭多威在甘蓝和菠菜基 质中表现为离子抑 制 , 而在豇豆基 质 中表现为离 廿蘸 一一一 豇甄 一 _ 一 菠菜 子增 强 。 为 了对基质效应进行校正 , 对三种蔬 菜样 品 进行纯溶剂加标标准 曲线 和基质加标标准 曲线下 的回收率 比较。分别 向甘蓝 、 豇豆和菠菜空 白样 品中添加 0 . 0 1 m g k g ~, 0 . 0 5 m g k g 和 0 . 1 0 m g 三个浓 度水平 , 各平行测定三次 n 3 , 所得 回收率 比较结果示于图 3 。 A 克百戚 一 羟基克百威 涕灭威 涕灭威砜 涕灭威亚砜 灭多戚 甲萘戚 吡虫 啉 多苗灵 辛硫礴 阿维荫索 线搜线线线线 曲曲曲曲曲曲 准准准准准准 标标标标标标 剂质荆质荆威 溶甚溶蟮藩 g g g g g g k k k k k k n n n n n n h 0 O 0 0, O O O 0 0 0 口●日■口 口 第 9期 刘 冰 U P L C . MS / MS检测 3种蔬菜中的 1 1种农药 1 5 1 9 B a 0 O I mg f k g 溶 剂标准 曲线 - 0 O l mg / k g 基质标准曲线 a 0 0 5 mg , k g 溶 刺标准 曲线 -0 0 5 mg , k g 基质标准曲线 0 0 1 0 mg / k g 溶 剂标准 曲线 口 0 1 0 mg , k g基 质标准 曲线 C 克百戚 羟基克百威 涕灭威 涕灭威砜 涕灭硪亚砜 灭多威 甲萘碱 吡虫啉 多菌灵 辛硫磷 阿维菌素 图3 三种蔬菜 中两种标准曲线所得回收率 a甘 蓝 ; b豇豆 ; c菠菜 F i g . 3 R e c o v e r i e s o b t a i n e d b y t wo s t a n d a r d c a l i b r a t i o n c u e s i n t h r e e v e g e t a b l e s a c a b b a g e ; b c o w p e a ; c s p i n a c h 由实验结果可知 , 在 三种蔬菜中 , 表现为离子 抑制的农药基质加标标 准曲线 的回收率较高。以 基质效应最强的阿维菌素为例, 在三种蔬菜中, 三 个加水平下纯溶剂加标的回收率分别为 2 5 % ~ 3 4 % , 3 0 % 一3 6 % , 3 6 % ~4 5 % , 而基质 加标标 准 曲线的回收率分别为 8 2 % ~ 8 9 %, 8 1 % ~8 5 %, 8 5 % ~ 9 5 %。表现为离子增强 的农药纯溶剂加标 标准曲线的回收率较高, 例如涕灭威亚砜, 在菠菜 中纯溶剂加标 的回收率达到 了 1 6 4 % , 而在豇豆 中 回收率最高 , 达到 了 1 9 2 %。以 回收率达 到 8 0 % 一 1 2 0 %为标准 , 1 1种 目标农药 的基质加标标 准曲 线回收率结果均可以满足测定要求。因此, 进行 目标农药检测 时, 采用基质加 标标准 曲线 进行定 量分析。 2 . 4 方法的准确度和精密度及定量 限 根据 2 . 3中的分析结果 , l 1 种 目标农药在 5 ~ l O 0 1,L g L 范围内线性 良好, 相对标准偏差为 2 . 7 % ~ 1 6 . 3 %。方法检出限 L O D, S / N 3 介于 0 . O 3 1 . 5 g . k g 之间, 具体数值列于表 1 , 回收 率见 图 2 。 2 . 5 样品分析 样品检测结果见表 2 。从检测结果可以看出, 所选取的样 品中均含 有不同种类 、 不 同程度 的待 测农药 , 涕灭威的污染最 为普遍 , 其在豇豆 中含量 最高 , 达到了 3 2 . 8 1 z g k g ~。 3 结论 本文建立了 1 1 种常见农药 U P L C - M S / M S检 测方法 。对样 品前 处理方法进行 了优化 , 根据 目 标农药的极性和溶解性, 使用乙腈为最佳提取溶 剂 , 使用 2 . 5 mL甲醇加 2 . 5 m L水 作为定容 液 , 通 过固相微萃取减小色素成分对色谱柱及质谱的污 染 , 以组成为甲醇 A 和 1 m mo ] L 醋酸铵 B 的 流动相进行梯度洗脱, 选择最佳质谱条件后对 目 标农药进行 U P L C . MS / MS 分析。基质效应实验结 果表明, 在甘蓝、 豇豆和菠菜三种 常见蔬 菜 中, 由 于分子结构的影响, 阿维菌素表现出的基质效应 普遍较大。通过对 比纯溶剂加标标准 曲线及基质 加标标准曲线分析所得回收率, 确定待测农药采 用基质加标标准曲线分析的结果准确度较高, 实 验方法可应用于 目标农药的分析检测 。 线 线线线 线线 曲曲曲曲曲曲 准 准睫准准准 标 际标标 标标 剂 质剂质 埘质 溶 基溶基 溶基 g g g g g g l l m m m m m m I 5 5 0 O 0 0 O O,● }}l}}l IIf l D■D I口口 1 5 2 0 化 学 研 究 与 应 用 第 2 6卷 N D表示未检 出 参考文献 [ 1 ] 侯如燕, 蔡荟梅, 张正竹 , 等. 液相色谱法检测水果蔬菜 中的烟碱类农药残 留[ J ] . 分析试验室, 2 0 1 0 , 2 9 2 5 9 . 6 3 . [ 2 ] 邵金良, 黎其万, 刘宏程 , 等. 高效液相色谱法测定蔬菜 中8种氨基 甲酸酯类农 药残 留[ J ] . 现代食 品科技, 2 0 1 1 , 2 7 7 8 5 6 8 6 0 . 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A n a l y s i s o f p e s t i c i d e r e s i d u e s i n f r u i t a n d v e g e t a b l e s wi t h e thy l a c e - t a t e e x t r a c t i o n u s i n g g as and l i q u i d c h r o ma t o gra p h y wit h t a n d e m m as s s pec t r o m e t ri c d e t e c t i o n [ J ] . A n a / B i o a n a l C h e m, 2 0 0 7 , 3 8 9 6 1 7 7 3 1 7 8 9 . [ 1 2 ] 张艳. 农药残留分析中不同提取溶剂的评价[ J ] . 甘肃 农业科技 , 2 0 0 6 , 9 2 8 - 2 9 . [ 1 3 ] L a y n e J , F a r c as T , R u s t a m o v I , c t a1 . V o l u me l o a d c a p a c i t y i n f a s t - g r a d i e n t l i q u i d c h r o ma t o gra p h y e f f e c t o f s a mp l e s o l v e n t c o m p o s i t i o n a n d i n j e c t i o n v o l u m e o n c h rom a t o - gra p h i c perf o rma n c e[ J ] . J C h r o n u u o g r A, 2 0 0 1 , 9 1 3 3 2 3 3 - 2 4 2 . [ 1 4 ] We n gND, C h e nYL , S h o uW, e t a 1 . I m p o r t a n c e o f i n j ec t i o n s o l u t i o n c o m p o s i t i o n fo r L C - M S M S m e t h o d s [ J ] . ., P h a r r n B io m e d A n a l , 2 0 0 1 , 2 6 3 7 5 3 - 7 6 7 . [ 1 5 ] G h o s h C , S h i n d e C h a n d r a k a n t P , C h a k r a b o r t y B h a s w a t S . I n flu e n c e o f i o n i z a t i o n s o u r c e d e s i g n o n ma t ri x e ff e c t s d u ri n g L C E S I M S / MS a n aly s i s [ J ] . J C h r o m a t o g r B, 2 0 1 2, 8 9 3 8 9 4 1 9 3 - 2 0 0 . [ 1 6 ] S h a o B , J i a X, Z h a n g J , e t a 1 . Mu l t i r e s i d u a l a n a l y s i s o f 1 6 [ b e t a ] 一 a g o n i s t s i n p i g l i v e r , k i d n e y a n d m u s c l e b y u l t r a p e r f o rm a n c e l i q u i d c h r o ma t o gra p h y t a n d e m ma s s s pec t rom e t ry[ J ] . F o o d C h e m, 2 0 0 9, 1 1 4 3 1 1 1 5 - 1 1 . 责任编辑李方
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