생약학회지 Kor. J. Pharmacogn. 44(4) : 391 396 (2013) 양파외피추출물이 UVB 에손상된피부에미치는영향 나윤영 1 송선영 2 * 1 호남대학교뷰티미용학과, 2 광주보건대학교피부미용과 The Effects of Onion(Allium cepa L.) peel Extract on UVB-induced on Skin Damage Yun-Young Na 1 and Seon-Young Song 2 * 1 Department of Beauty Art, Honam University, Gwangju 506-714, Korea 2 Department of Skin and Beauty, Gwangju Health University, Gwangju 506-701, Korea Abstract In this study, we investigated the effects of onion(allium cepa L.) peel extraction aplication on UVB-induced damage of mouse skin. The male C57BL/6 weeks mice were divided into three groups; the control group(con), the UVB irradiated group(uvb) and the group treated with onion peel extract after UVB irradiation(uvb+onion peel). Onion peel extraction were topically treated after UVB irradiation(800 mj/cm 2 ) to dorsal skin. We were measured TEWL, melanin value, erythema index and histological of mouse skin. In the TEWL, melanin value and erythema index observation, UVB+onion peel group were decreased then in the UVB group and 120 and 168 hr groups were similar to the control group. In the histological observation, UVB+onion peel group were indicated hyperkeratosis then in the UVB. These results showed that onion peel extract as a topical application may have preventive effect against UVB-induced skin damage. Therefore onion peel extract might be good material for UVB-damage skin care. Key words UVB, Onion peel extract, TEWL, Melanin value, Erythema index 피부 (skin) 는신체의가장외측에존재하는기관으로수분의증발방지, 체온을조절한다. 또한자외선 (ultraviolet, UV), 세균이나곰팡이, 물리적 화학적상해등인체보호와유해미생물의침입을방지하는피부장벽 (skin barrier) 의역할을한다. 1,2) 피부를통한체액과전해질의과도한손실을억제함으로써표피의건조를막고, 표피가정상적인신진대사를할수있는환경을제공한다. 3) 특히, 표피층의최외각층인각질층은약 40% 의단백질과 40% 의수분, 10~20% 의지질로구성되어각질세포 (corneocyte) 와세포간지질 (intercellular lipid) 을통해피부의장벽기능을담당한다. 4) 따라서, 피부장벽의지질이용매나테이프, UV 등의자극에노출될경우각질층의손상과함께경표피수분증발량 (transepidermal water loss: TEWL) 이증가하게된다. 5,6,7) 이러한각질층의피부장벽으로서기능, 피부의자극이나손상후회복, 자외선과같은물리적또는화학적물질에대한보호효과를판정하는데측정하는방법으로가장많이 * 교신저자 (E-mail) : derm7686@hanmail.net (Tel): +82-62-958-7735 사용되고있는것이경표피수분손실의측정방법이다. 2) 경표피수분증발량은피부표면의수분증발량을측정하는방법으로땀과표피를통한증발로이루어지며, 이중표피를통한수분증발은각질층을통한수동확산 (passive diffusion) 으로주위의온도, 습도, 피부온도및각질층측정의완전도등에의하여결정된다. 8,9) UVB는일과화상세포와같은표피에변화를일으키고, 급성노출시피부홍반과열부종, 통증, 소양증, 색소침착이나타나며, 장시간노출되면피부의광노화와육종형성이유발된다. 10,11) 광노화된피부는주름형성, 피부처짐, 색소침착, 갈색반점및피부가두꺼워진다. 급속한산업화에따른환경오염으로인해오존층이파괴되어자외선조사량이증가되고있고, 12) 수명의연장과야외여가활동으로인해노출이많아자외선으로인한피부손상이증가되고있다. 이에최근에는자외선에손상된피부에유효성이있는천연물즉, 녹차, 은행잎, 홍삼, 13) 백차열수추출물, 14) 상엽과상지추출물, 15) 삼백초 16) 등에대하여자외선차단제, 항염증, 항산화제등을개발하고자하는연구들이이루어지고있다. 391
392 Kor. J. Pharmacogn. 양파 (Allium cepa L.) 는백합목백합과에속하는 2년생초본으로한명 ( 漢名 ) 으로옥총 ( 玉 ), 둥근모양이많아둥근파또는옥파라고도한다. 민간요법에서는신진대사와장내소화효소의작용을높여주고항균효과, 모세혈관을보호하여피의흐름을좋게하여혈압이나동맥경화증을예방하고, 콩팥의기능을증진시켜이뇨제와거담제로써애용되었으며, 외용으로는피부궤양과창상에바르기도하고여성의질염에쓰이기도하였다. 17) 양파의효능에관한연구로는혈액응고억제, 18) 심장병감소, 19) 항균효과, 20) 항산화, 21) 암발생억제효과 22) 가있다고보고되었다. 양파 (Allium cepa L.) 는백합목백합과에속하는 2년생초본으로한명 ( 漢名 ) 으로옥총 ( 玉 ), 둥근모양이많아둥근파또는옥파라고도한다. 민간요법에서는신진대사와장내소화효소의작용을높여주고항균효과, 모세혈관을보호하여피의흐름을좋게하여혈압이나동맥경화증을예방하고, 콩팥의기능을증진시켜이뇨제와거담제로써애용되었으며, 외용으로는피부궤양과창상에바르기도하고여성의질염에쓰이기도하였다. 17) 양파의효능에관한연구로는혈액응고억제, 18) 심장병감소, 19) 항균효과, 20) 항산화, 21) 암발생억제효과 22) 가있다고보고되었다. 양파에는 quercetin 4'-glucoside, quercetin 4', 7-diglycoside, quercetin 3 외에이소르함네틴모노글리코사이드 (isorhamnetin monoglycoside), 캠페롤모노글리코사이드 (kaempferol monoglycoside) 등의플라보노이드가분포되어있다, 23) 플라보노이드의농도가양파의안쪽조직보다껍질이나잎부분으로갈수록더높아지고, quercetin을포함한플라보노이드농도는양파육질및양파생즙보다양파껍질이더높은것으로보고되었다. 24) 양파의소비가늘면서양파관련음식을만들거나가공식품의선호도는높아졌으나대부분껍질은쓰지않아전량이폐기되는실정이다. 이렇게버려지는양파외피를이용하기위한연구로항균효과, 20) 화장품소재로의이용가치, 25) 항산화효과, 26) 섬유의염색, 27) 모발의염색 28) 등이보고되었다. 그러나피부손상과관련된연구는미흡한실정이어서본연구에서는양파외피추출물을 UVB로손상된마우스피부에일정기간도포하여경표피수분증발량, 멜라닌양, 홍반정도와피부조직의형태학적변화를관찰하여양파외피추출물의유효성을검증하고자하였다. 재료및방법 실험동물 생후 5 주된수컷 C57BL/6 를대한바이오링크실험동물센터에서구입하여 polycarbonate cage 에담아 1 주일간최적환경 ( 온도 23±2 o C, 습도 50±5%) 을유지시킨실험실의 animal cage(hb-404as) 에서적응시킨후 18.24±2 g 의생쥐를실험에사용하였다. 실험기간동안사료는 ( 주 ) 수 퍼피드 ( 원주, Korea) 를물은증류수로제한없이섭취하게하였으며, 채광은 12시간주기로하였고, 깔짚은매일갈아주었다. 실험군은아무런처치를하지않은대조군, UVB 조사로피부손상을유발한 UVB 조사군, UVB 조사후양파외피추출물을도포한 UVB+Onion peel군으로구분한후 24, 48, 72, 120, 168시간군으로나누었으며각군당 10마리를사용하였다. 양파외피추출물제조 본실험에사용한양파외피는 6월초순경전남무안지역에서재배된것으로농수산시장에서포장시폐기되는것을수거하여건조시킨후선별한다음표면에묻은토양성분을제거하고, 이를수세하였다. 양파외피추출물의제조는 500 g의양파외피에초순제조기 (Barnstead co. Ltd., U.S.A) 에서구한 3차수 500 ml를가하고 120분동안 100 o C로가열하여액상을추출하였다. 추출된액상을 G5 glass filter로 fitering하여 Vacuum evaporator (Tokyo Rekakikai co. Ltd., Tokyo, Japan) 에서감압진공농축하여 34.5 g을얻은후 Freeze dryer(ilshin Lab, Korea) 를이용하여건조하여 6g의분획을얻어시료로사용하였다. UVB 조사및시료도포 UVB 조사는 302 nm 파장의 UVB를방출하는램프 (Sankyo denki, Japan) 를사용하였다. UVB 조사하루전배부를제모기 (Oster Model 5-50 Clipper, USA) 를이용하여 3cm 3cm의크기로제모한후실험동물을자체고안 제작한 UVB 조사용 cage에넣은후제모한배부에 0.23 mw/sec의광량으로총 800 mj/cm 2 을조사하였다. UVB 광량은 UV Light meter(yk-34uv + CA-06, Taiwan) 로측정하였으며조사시광원과생쥐배부와의거리는약 30 cm로하였다. 마우스피부에양파외피추출물의도포를위하여피부흡수에가장효과적인 O/W(oil in water) 에멀젼형태로만들었으며 29), 양파외피추출물 0.5% 를첨가하여제조하였다. 오전오후매일 2회씩각각 0.2 g을실험기간동안도포하였다. 경표피수분손실량측정 (Transepidermal Water Loss: TEWL) Tewameter TM 300(Courage+Khazaka electronic GmbH, Mathias, Germany) 을이용하였으며, 측정시실내온도는 23±2 o C, 실내습도는 50±5% 로유지시킨항온항습환경조건에서제모한생쥐의배부피부 3cm 3cm를측정부위로하여시간별로피부수분함량을측정하였다. 측정방법은 Courage+Khazaka electronic GmbH(Mathias, Germany) 사의기계사용방법에따라측정면은항상평행하게하고, 탐침은측정면에직각으로놓이게하였으며, 탐침의측정면에대한압력을강하지않게일정하게유지하였다. 측정치는그수치가안정된값을가질때 filter 단추를눌러최종값으로결정하였다. 멜라닌양과홍반지수측정 (Melanin Value & Erythema Index) Mexameter MX18(Courage+Khazaka electronic Gmb, Mathias, Germany) 을이용하였으며 Courage+Khazaka
Vol. 44, No. 4, 2013 393 electronic GmbH(Mathias, Germany) 사의기계사용방법에따라제모한생쥐의배부피부 3cm 3cm 부분을측정하였다. 측정치는한측정부위당 10 회를측정하여평균값으로나타내었다. 측정시실내온도는 23±2 o C, 실내습도는 50±5% 로유지시킨항온항습환경조건에서시행하였다. 피부의조직학적관찰 적출한피부조직을 10% neutral buffered formalin(nbf) 에 24 시간고정한후, 수세한다음에탄올계열 (70%, 80%, 90%, 95%, 100%) 로탈수하였다. xylene 을이용해투명화시킨후 paraffin 침투과정을거쳐경질 paraffin 에포매하였다. paraffin block 을 microtome 을이용하여 4~5 µm 으로박절한다음 Hematoxylin-Eosin 염색하여 Canada balsam 으로봉입한후카메라부착광학현미경 (BX51, Olympus) 으로관찰한후사진을촬영하였다. 통계처리 실험결과는 Mean±SE 로표시하였고, 대조군과실험군과의평균의차이를검정할때에는 Student's test 로검정하여 P<0.05 미만일때통계적으로유의한차이가있는것으로판정하였다. 결과및고찰 경표피수분손실량 반복적인피부장벽손상, tape stripping, 30) 고용량의스테로이드투여 2) 등은경표피수분손 실을증가시켰다. 이러한경표피수분증발량의변화는피부장벽의구조적, 기능적인이상정도를반영하고, 최근연구결과에따르면정신적인스트레스 (stress) 가장벽의항상성유지를방해하며이것은스트레스에의한내인성당질코티코이드의증가와연관이있다고하였다. 31) 또한경표피수분손실은피부표면온도가증가함에따라증가된다. 5) 본연구에서 UVB 조사군은대조군에비하여경표피수분손실량 (g/m 2 /hr) 이전시간대에서유의하게증가하였다 (p<0.05). UVB + Onion peel 군은대조군에비해 168 시간을제외한모든시간대에서유의적으로증가하였다 (p<0.05). 그러나 UVB 조사군에비해서는모든감소하였고, 120, 168 시간군에서는유의적으로감소하였다 (p<0.05, Table I). 자외선 B 조사후피부장벽대기능의손상이 2 일째가장크며그이후로는회복의양상이관찰되었고, 32) 본연구도유사한결과를나타냈다. 멜라닌양 자외선조사후에는생체내에높은농도의활성산소종이생성되며이들활성산소종은세포막손상을유발하여피부의염증을야기시키며, 멜라닌생성을촉진시켜색소침착을유발한다. 13) 본연구에서도 UVB 조사군의멜라닌양이대조군에비해증가하였고, 48, 72, 120 시간군에서는유의하게증가하였다 (p<0.05). UVB+Onion peel 군역시대조군에비해 168 시간을제외한모든시간대에서멜 Table I. Changes in transepidermal water loss(tewl) of C57BL/6 mouse skin Time (hrs) Groups 24 hr 48 hr 72 hr 120 hr 168 hr Control 17.54±2.35 12.88±4.74 12.42±1.05 10.33±1.43 15.59±7.02 UVB 63.43±19.15* 55.42±19.12* 53.18±28.59* 51.92±18.54* 37.80±7.98* UVB + Onion peel 56.11±19.56* 52.56±13.06* 50.97±20.28* 34.05±14.80* + 20.57±11.14 + All values are average ± S.D of 10 mice. The value represents an asterisk and cruciform are significantly different from control group by t-test. Control: No treatment group UVB: UVB irradiation(800 mj/cm 2 ) UVB+Onion peel: UVB irradiation+onion peel extract emulsion. *p<0.05, compared to control +p<0.05, compared UVB with UVB+Onion peel extract emulsion Table II. Changes in melanin value of C57BL/6 mouse skin Time (hrs) Groups 24 hr 48 hr 72 hr 120 hr 168 hr Control 552.70±118.14 513.30±67.69 510.50±64.25 458.80±64.08 542.75±53.56 UVB 641.13±102.08 623.43±58.79* 612.57±83.56* 557.17±99.68* 578.38±51.14 UVB + Onion peel 613.63±116.16 559.67±56.88 512.00±67.49 + 478.20±118.44 517.71±106.40 All values are average ± S.D of 10 mice. The value represents an asterisk and cruciform are significantly different from control group by t-test. Control: No treatment group UVB: UVB irradiation(800 mj/cm 2 ) UVB+onion peel: UVB irradiation+onion peel extract emulsion. *p<0.05, compared to control +p<0.05, compared UVB with UVB + Onion peel extract emulsion
394 Kor. J. Pharmacogn. 라닌 양이 증가하였으나 UVB 조사군에 비해서는 모든 시 간군에서 감소하였고, 72시간군에서는 유의적으로 감소하였 다(Table II). 박 등33)은 UVB 조사 후 멜라닌 지수가 3일후 부터 증가하기 시작하여 7일후 최대값을 나타내어 조사량 이 증가할수록 유의하게 증가하였고, 14일 후부터 점차 회 복되었다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사하였다. 홍반 지수 자외선은 홍반이나 수포, 일광화상을 유발시 킨다. 자외선 조사 24~48시간 경과 후 홍반지수가 현저히 10) 증가하다가 시간이 경과하면서 감소한다고 보고하였다. 본 연구에서도 UVB 조사군은 자외선 조사 24시간부터 홍반지 수가 증가되어 120시간까지 증가하다가 168시간에 감소하 였다. 특히, 48시간대에서 유의적으로 증가하여(p<0.05) 위 의 결과와 유사하였다. 그러나 UVB + Onion peel군은 UVB 조사군에 비해 전 시간대에서 감소하였다(Table III). UVB 조사 24시간 후 각 조사량에서 홍반지수가 유의하게 증가 하였고, 자외선 조사 후 백차열수추출물을 도포한 군에서는 홍반 지수가 낮았다는 보고14)와 본 연구의 결과가 유사하였다. 광학현미경적 관찰 대조군은 각질층, 과립층, 유극층, 기 저층으로 질서 정연하게 관찰되었다(Fig. 1A). 자외선에 의 한 표피의 조직학적인 변화로는 과각화증, 이상각화증, 일 광화상세포 등이 관찰되는데,34) UVB 조사군은 자외선 조사 로 피부가 손상되어 각질층이 대부분 소실되어졌고 염증세 포와 세포괴사현상이 관찰되었으며(Fig. 1B), 72시간부터 120시간까지 각질층의 이상증식이 나타났다가(Fig. 1D, E) 168시간에서는 각질층의 이상증식이 억제되었다(Fig. 1F). 그러나 UVB + Onion peel군은 120시간부터 표피의 이상 증식이 억제되어 168시간에서는 빠른 과각화현상으로 각질 층이 떨어져 나가 빠른 회복을 보여 대조군에 가까운 형태 를 보였다(Fig. 1I, J, K). 자외선 조사 후 은행잎과 홍삼 처 13) 15) 치, 상엽과 상지추출물 도포시에는 재생이 활발히 일어 나 빠른 과각화 현상으로 각질층이 떨어져 나가 빠른 회복 을 보여 대조군에 가까운 형태였다는 연구와 유사한 결과 를 나타내었다. 이는 자외선에 의해 손상된 피부의 재생에 양파외피추출물이 효과가 있을 것으로 사료된다. Table III. Changes in erythema index of C57BL/6 mouse skin Time (hrs) 24 hrs 48 hrs 72 hrs 120 hrs 168 hrs 201.33±25.87 196.80±23.65 196.25±28.02 193.14±47.58 191.50±47.53 UVB 226.80±24.31 230.60±17.60* 221.38±25.43 232.13±80.46 224.80±15.27 UVB + Onion peel 218.50±15.61 208.88±44.26 204.83±26.54 207.80±39.23 203.50±21.21 Groups Control All values are average ± S.D of 10 mice. The value represents an asterisk and cruciform are significantly different from control group by t-test. Control: No treatment group 2 UVB: UVB irradiation(800 mj/cm ) UVB+onion peel: UVB irradiation+onion peel extract emulsion. *p<0.05, compared to control +p<0.05, compared UVB with UVB+Onion peel extract emulsion Fig. 1. The various changes of mouse skins induced by UVB and Onion(Allium cepa) peel extract(h&e stain, 200). UVB caused hyperkeratosis(d, E) and inhibited hyperkeratosis(f). UVB+Onion peel extracts group are inhibited hyperkeratosis(i, J, K) better than UVB. *E: epidermis
Vol. 44, No. 4, 2013 395 결 본연구는 UVB 조사후양파외피추출물의도포가마우스피부에미치는영향을알아보기위해시행하였다. 생후 6 주령된웅성 C57BL/6 마우스를대상으로대조군, UVB 조사군 (UVB), UVB 조사후양파외피추출물처치군 (UVB+Onion peel) 으로구분하였다. UVB 조사후양파외피추출물을처리하여시간대별로경표피수분증발량, 멜라닌양, 홍반정도와피부의조직학적변화를관찰하였다. 경표피수분손실량, 멕라린양, 홍반정도를측정한결과, UVB+ Onion peel 군이시간경과에따라 UVB 조사군보다감소하였고, 특히 120, 168 시간군은 Control 군과유사하였다. 광학현미경적관찰에서는 UVB+Onion peel 군이 UVB 조사군보다피부회복이빨라양파외피추출물이염증완화에효과가있는것으로관찰되었다. 이러한결과는양파외피추출물이 UVB 에의한손상된피부에효과가있는것으로사료된다. 론 인용문헌 1. Rawlings, A. V., Scott, I. R., Harding, C. R. and Bowser, P. A. (2000) Stratum corneum moisturization at the molecular level. J. Invest. Dermatol. 103: 731-740. 2. Lee, J. O., Park, H. N., Ann, S. G., Choi, O. H. and Lee, S. H. (2004) The effect of high dose systemic steroid and its long-term usage on the skin barrier of hairless mice. Kor. J. Dermatol. 42: 281-289. 3. Alan, N., and Moshell, M. D. (1994) Stratum corneum moisturization at the molecular level. J. Invest. Dermatol. 103: 731-734. 4. Elias, P. M., Coerke, J. and Daniel, S. F. (1997) Mammalian epidermal barrier layer lipids : Composition and influence on structure. J. Invest. Deramatol. 69: 355-546. 5. Min, B. G., Kim D. W., Jeon J. B. and Jeong S. L. (1996) The changes of transepidermal water loss and the recovery rate of the epidermal permeability barrier according to the skin surface temperature and temperature in a diffusion chamber. Kor. J. Dermatol. 34: 875-885. 6. Park, S. J., Kim J. M., Lee, C. H and Lee, J. J. (2000) Evaluation of the skin barrier function by TEWL measurement in hypertrophic scars and keloids. Kor. J. Dermatol. 38: 176-182. 7. Shin, K. Y., Park, C. W., Lee C. H. (2000) Perturbation and recovery of skin barrier function after tape stripping and sodium lauryl sulfate irritation. Kor. J. Dermatol. 38: 183-190. 8. Pinnagoda, J., Tupker, R. A., Agner, T. and Serup, J. (1990) Guidelines for transepidermal water loss (TEWL) measurement. Contact Dermatitis. 22: 164-178. 9. Ann, S. G., Lee, E. H., Hong S. P., Choi, O. H. and Lee, S. H. (2007) The effect of prolonged water exposure on the epidermal permeability barrier. Kor. J. Dermatol. 45: 23-33. 10. Cho, G. Y., Yoon, J. I., Lee, Y. S. and Yoon. J. I. (1986). Quantitation of sunburn cell production in mouse skin by ultarviolet irradiation. Kor. J. Dermatol. 24: 8-15. 11. Ham, J. H. (1992) A Study on the morphological changes of Straturm corneum in psoriatic patient Kor. Res. Inst. Better Living. 50: 165-172. 12. Hwang, E. Y., Kim, D. H., Hwang, J. Y., Kim, H. J., Park, T. S., Lee I. S. and Son, J. H. (2012) A study on the depigmenting effect of carthamus tinctorius seed, Cyperus rotundus and Schizonepeta tenuifolia extracts. Korean J. Food. Sci. Thecnol. 44: 76-81. 13. Choi, O. H., Ann, H. S., Choi, T. Y., Jin, S. Y. and Ann, L. M. (2006) Effects of natural extracts on UVB-induced pigmentation and inflammation in C57BL/6 Mouse Skin. Kor. J. Env. Hlth. 32: 492-498. 14. Lee, K. O., Kim, Y. C., Chang B. S. (2011) The alleviative effect of white tea water extract on inflammation and skin barrier damage. Korean J. Microscopy. 41: 197-204. 15. Kim, J. S. and Kim, J. B. (2011) The effects of extracts from mulberry(morus alba) leaves and branches on UVB-induced skin damage. J. Kor. Soc. Cosm. 17: 993-999. 16. Gang, S. R., Min, K. J. and Kim, Y. C. (2009). The alleviative effects of Saururus chinensis water extract on inflammation and skin-barrier damage. J. Kor. Soc. Cosm. 15: 1399-1408. 17. Kee, H. J. and Park, Y. K. (2000) Preparation and quality propertis of extruded snack using onion pomace and onion. Kor. J. Food Sci. Technol. 32: 578-583. 18. Morimitsu, Y., Morioka, Y. and Kawakishi, S. (1992) Inhibition of platelet aggregation generated from mixtures of Allum species and/or S-alk(en)nyl-L-cystenine sulfoxides. J. Agric. Food Chem. 40: 368-372. 19. O'Reilly, J. D., Mallet, A. I., McAnlis, G. T., Young, I. S., Halliwell, B., Sanders, T. A. and Wiseman, H. (2001) Consumption of flavonoids in onions and black tea: lack of effect on F2-isoprostanes and autoantibodies to oxidized LDL in healthy humans. J. Clin. Nutr. 73: 1040-1044. 20. Cho, J. H. (2006) Anti-microbial Activities of Onion Outer Skin Extract for Cosmetics. 중앙대학교의약식품대학원석사학위논문. p. 5. 21. Chung, M. H., Lee B. J., Kim G. W. (1997) Studies on Antihyperlipemic and Antioxidant Activity of Allium cepa L. Kor. J. Pharmacogn. 28: 198-208. 22. Pinto, J. T., Qiao, C., Xing, J., Rivlin, R. S., Protomastro, M. L., Weissler, M. L., Tao, Y., Thaler, H. and Heston, W. D. W. (1997). Effects of garlic thioallyl derivatives on growth, glutathione concentration, and polyamine formation human prostate cacinoma cells in culture. J. Clin. Nutr. 66: 398-405. 23. Ra, K. S., Suh, H. J., Chung, S. H. and Son, J. Y. (1997). Antioxidant activity of solvent extract from onion skin.
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