IMPACTOS DA PRESENÇA DO FUNGO Penicillium sp NA

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IMPACTOS DA PRESENÇA DO FUNGO Penicillium sp NA
INDÚSTRIA
Resumo: Os fungos pertencem ao Reino Fungi e suas características são que
não sintetizam clorofila, sua parede celular não possui celulose e não
armazenam amido como substância de reserva. O fungo em estudo,
Penicillium sp, apresentam colônias de crescimento rápido e seus tons variam
de verde ou branco. A era dos antibióticos começou em 1929 quando o
microbiologista Alexander Fleming verificou a contaminação da placa era
devido a um fungo. Ao isolar e identificar o fungo, estudando sua ação notou-se
que era um fungo da espécie de Penicillium, classificando a susbtância
antimicrobiana sintetizada pelo fungo de penicilina. Algumas espécies do
gênero Penicillium sp podem ser aplicadas no biocontrole, micoparasitismo,
empregar os seus metabólitos secundários para diversas indústrias, são
origens de enzimas de interesse industrial e novos fármacos para a indústria
farmacêutica. São geradoras de micotoxina, podem prejudicar a
comercialização de frutas cítricas, útil na fabricação de queijo e salames. O
presente trabalho tem como objetivo relatar os impactos positivos e negativos
do fungo Penicillium sp na indústria, através de revisões bibliográficas em
artigos científicos do Scielo,sites com fonte científica e livros.
Palavras-chave: Impactos na indústria, Penicillium sp, Fungos.
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Introdução
Os fungos foram classificados pertencentes ao Reino Plantae por muito
tempo, somente a partir de 1969, foram classificados em um grupo à parte
denominado Reino Fungi. Para diferenciar os fungos das plantas as suas
características são essenciais, tais são: não sintetizam clorofila, sua parede
celular não possui celulose (com exceção de alguns fungos aquáticos) e não
armazenam amido como substância de reserva. Os fungos possuem
substância quitinosa na parede e como fonte de reserva armazena glicogênio
por isso os assemelham às células animais. (TRABULSI, 2004)
O fungo em estudo, Penicillium sp, suas colônias possui crescimento
rápido, seus tons variam de verde ou branco (Figura 1), em sua maioria
composta por uma densa sentido de conidióforos. O gênero Penicillium foi
classificado ao Reino Fungi como pertencente ao filo Ascomycota, classe
Eurotomycete, ordem Eurotialese pertencentes à família Trichocomanaceae.
(MYCOLOGY ONLINE, 2001.)
Figura 1: Cultura de Penicillium sp
Fonte: MYCOLOGY ONLINE, 2001
Por não apresentar reprodução sexuada, o Penicillium produz esporos
assexuais ou conídios, que se desenvolvem em micélios septados. Sua forma
de reprodução é de esporulação, em que os corpos de frutificação sintetizam
por mitose células abundantes e leves, que são disseminadas pelo meio. Cada
célula é um esporo chamado de conídio, que possui capacidade de dar origem
a um novo mofo ou bolor ao cair em um material apropriado. (PELCZAR,1997)
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O fungo em estudo foi denominado de Penicillium devido ao conídio que
é sua estrutura produtora de esporos, parecer com um pincel. (OLIVEIRA,
2012)
Os fungos do gênero Penicillium sp. são encontrados no solo, na
vegetação em decomposição e compostagem ou em madeira, alimentos secos,
especiarias, cereais secos, frutas e vegetais frescos, crescendo em materiais
de construção em ambientes de água danificadas, bem como no ar interior e pó
da casa. São fungos mesófilos que necessitam crescer em temperatura entre
5-37°C (ótima, 20 - 30°C ) a um pH de 3-4,5. O crescimento máximo é obtida in
vitro a 23°C a pH 3 a 4,5. (MYCOLOGY ONLINE, 2001). Algumas espécies
podem contaminar alimentos em baixas temperaturas, pois estas espécies tem
capacidade de crescer em temperatura próxima ou igual a 0ºC. (DONATI,
2008)
Alguns fungos desse gênero tem a capacidade de causar a podridão em
diversos vegetais, mas outros fungos têm importância fundamental na indústria,
como a produção industrial de antibióticos e enzimas, além de serem utilizados
na indústria alimentar, na maturação de queijos tipo gorgonzola, roquefort,
cramberi dentre outros. (DONATI, 2008)
Diante do exposto, o presente trabalho de revisão bibliográfica tem como
objetivo relatar os impactos positivos e negativos do fungo Penicillium sp. na
indústria, através de revisões bibliográficas em artigos científicos do Scielo,
sites com fonte científica e livros.
Os fungos
Os penicilios são fungos que se desenvolvem em diversos substratos,
como grãos, frutas, couros entre outros. São sapróbios oportunistas e de
importância na indústria por sua produção de metabólitos secundários e
enzimas, como a pectinases. (CARDOSO, 2007) A característica desse gênero
se caracteriza por ramificações de conídios, chamadas de fiálides, conforme
Figura 2.
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Figura 2: O corpo de frutificação do Penicillium sp. Os conídios que surgem do
conidióforo
Fonte: (PELCZAR, 1997)
O tamanho máximo das fiálides é de 3mm de comprimento (Figura 3).
Os conídios produzidos são esféricos, unicelular, hialinos podendo ser verdes
ou cinzas, a parede pode ser lisa ou áspera dependendo da espécie.
(CARDOSO, 2007)
Figura 3: Fiálides e conídios de Penicillium marneffei
Fonte:
http://www.mycology.adelaide.edu.au/Fungal_Descriptions/Hyphomycetes_%28hyaline%29/Pe
nicillium/marneffei.html
Fleming e a Descoberta da Penicilina
A era dos antibióticos começou em 1929 quando o microbiologista
Alexander Fleming verificou um fenômeno estranho em uma placa de ágar
inoculada com Staphylococcus aureus. A contaminação desta placa era devido
a um fungo e Fleming notou que havia uma grande zona clara ao redor da
colônia do fungo (Figura 4), demonstrando que este fungo tinha sintetizado
uma substância que paralizou o crescimento do Staphylococcus aureus.
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Fleming ao isolar e identificar o fungo, estudando sua ação notou-se que era
um fungo da espécie de Penicillium, classificando a susbtância antimicrobiana
sintetizada pelo fungo de penicilina. (ANVISA, 2007)
Figura 4: Cultura de Fleming (foto original)
Fonte: ANVISA 2007
Porém nas culturas do fungo eram sintetizadas ma pequena quantidade
de penicilina,além do mais alguns problemas foram identificados ao isolar e
purificar a penicilina. (ANVISA, 2007)
A penicilina de Fleming teve seu reconhecimento somente durante a
Segunda Guerra Mundial, quando houve a necessidade urgente de curar
soldados
infeccionados
devido
ao
ferimento
contaminado.
Muitos
microbiologistas da Inglaterra e dos Estados Unidos começaram a estudar a
penicilina de Fleming e produzi-la em grande escala e assim se fez, a
substândia que o fungo sintetizava para inibir o crescimento das bactérias foi
produzida em grande quantidade e tornou-se uma “droga milagrosa”, que
salvou inúmeras vidas. Em 1945, Fleming, Ernest Chain e Howard W. Florey
ganharam o Prêmio Nobel por seus trabalhos com a penicilina. (PELCZAR,
1997).
A penicilina (Figura 5) está classificada na categoria das ᵝ - lactêmicos,
juntamente com as cefalosporinas, os monobactâmicos e as carbapenemas.
Contém em comum um núcleo básico, o anel ᵝ - lactâmico sendo composto por
três átomos de carbono e um átomo de nitrogênio. (PELCZAR, 1997)
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Figura 5: A estrutura principal da penicilina (ácido 6-aminopenicilânico) comum a todas
as penicilinas.
Fonte: (PELCZAR, 1997)
O radical R ligado ao ácido 6-amino-pencilânico confere a diferença
química que há entre as várias penicilinas. A maioria dos antibióticos é total ou
parcialmente produzida pelo fungo, posteriormente será “finalizado” em
laboratório. As penicilinas produzidas integralmente são a G e V., já as outras
são produzidas a partir do ácido 6-amino-pencilânico, previamente produzido
pelo fungo. (PELCZAR, 1997)
As penicilinas podem ser inativadas pelas enzimas penicilinases (βlactamases), que rompem o anelβ-lactâmico tornando o produto (ácido
pencilinóico) inativo do ponto de vista antibacteriano. Porém a associação com
substâncias como ácido clavulânico e a sulbactama, torna-se o medicamento
mais efetivo no combate às bactérias produtoras desta enzima, pois em sua
estrutura contêm o anel β-lactâmico de baixa atividade antimicrobiana e alta
afinidade pelas β-lactamases. (PAZIAN, 2007)
O mecanismo de ação da penicilina nas bactérias é através da inibição
da síntese da parede celular e da ativação do sistema autolítico endógeno da
bactéria. A penicilina inibe as enzimas que fazem a ligação entre as cadeias
peptídicas, impedindo, portanto, o desenvolvimento da estrutura normal do
peptidoglicano. A alta pressão osmótica no interior das células bacterianas e a
falta da barreira normal (parede celular) há a entrada de água na célula
bacteriana, ocorrendo a morte da bactéria por lise osmótica. (TRABULSI, 2004)
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Impactos positivos
Em estudos básicos, as espécies pertencentes ao gênero Penicillium,
tem sido utilizadas como modelo. Porém muitas pesquisas aplicadas têm
confirmado o seu amplo potencial biotecnológico. Algumas espécies podem ser
aplicadas no biocontrole, micoparasitismo, empregar os seus metabólitos
secundários para diversas indústrias, são origens de enzimas de interesse
industrial e novos fármacos para a indústria farmacêutica. (MONTEIRO, 2013).
As espécies mais conhecidas, que possui um valor particular, na
indústria farmacêutica são Penicillium notatum, gerador do antibiótico –
penicilina. (CHAVEZ et al., 2006). As penicilinas permanecem até hoje como
excelente
classe
de
antimicrobianos.
São
divididas
em:
Penicilinas naturais ou Benzilpenicilinas. Neste grupo estão: Penicilina
cristalina ou aquosa, Penicilina G, Penicilina V. São eficazes no combate a
estreptococos dos grupos A e
B,
contra
sífilis e outras doenças;
Aminopenicilinas: As aminopenicilinas foram às primeiras penicilinas com
atividade contra bactérias Gram-negativas. São penicilinas semi-sintéticas após
a adição de um grupo amino na cadeia lateral, e de espectro de ação mais
amplo, em relação às benzilpenicilinas. Apresentam boa absorção, tanto oral
como parenteral. Pertencem a esta classificação a amoxicilina e ampicilina;
Penicilinas resistentes à penicilinase: Nesta categoria as penicilinas são
modificadas quimicamente e possuem uma cadeia lateral para inibir a ação da
penicilinase. Como exemplo, pode-se citar a oxacilina, cloxacilina e
dicloxacilina são resistentes às β-lactamases estafilocócicas, embora não
tenham ação contra os bacilos Gram-negativos, com espectro de ação em
Staphylococcus aureus sensíveis; Penicilinas de amplo espectro, as quais
foram desenvolvidas na tentativa de evitar a aquisição de resistência das
bactérias (Amoxacilina – Ácido Clavulânico, Ticarcilina – Ácido Clavulânico,
Ampicilina – Sulbactam, Pipercilina - Tazobactam). São estáveis em meio ácido
e tem efeito sobre cocos e bacilos Gram-positivos e Gram-negativos, inativados
pelas β-lactamases. Ação contra as seguintes bactérias Enterococos, Listeria
spp e Haemophilus influenzae (não produtor de β-lactamase). A amoxicilina
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disponível em apresentação oral e a ampicilina parenteral e oral. (ANVISA,
2007)
As indicações clínicas da penicilina são pneumonias, otites e sinusites,
faringites e epiglotites, infecções cutâneas, meningites bacterianas, infecções
do aparelho reprodutor, endocardites bacterianas e profilaxia (febre reumática,
endocardite e H. influenzae e S. pneumoniae). (ANVISA, 2007)
Na indústria de laticínios destacam-se Penicillium camemberti e
Penicillium roqueforti, essas estão associadas na fabricação de determinados
tipos de queijos como mostra a Figura 6 (CHAVEZ et al., 2006).
Figura 6: Penicillium roquefortii
Fonte: (http://www.uoguelph.ca/~gbarron/MISCELLANEOUS/penicill.htm)
O queijo Brie, em um dos artigos estudados, foi utilizado como
biofertilizante, o qual possui um conteúdo macio e uma casca mais adensada,
sendo essa composta por um fungo chamado de Penicillium candida, em que
este fungo está presente no bolor do pão, que proliferam rapidamente em
tempo úmido, encontra-se principalmente nos solos e em materiais de origem
orgânica. (BASSO, 2011)
O fungo Penicillium camembertii (Figura 7) que é habitualmente utilizado
na indústria de queijos, foi proposto como "starter" para cárneos fermentados,
mas a sua aplicação foi paralizada em consequência de que em temperatura
elevada o fungo tem a capacidade de fabricar ácido ciclopiazônico. Na
produção de queijos, temperaturas de 10°C ou menores devem ser
empregadas para evitar a produção desta toxina. (CASTRO et al., 2000).
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Figura 7: Penicillium camembertii
Fonte:
https://www.diomedia.com.br/public/;jsessionid=1B193AE0B0C0CC0CA0EACD73FF04A9C0.w
orker1pt/8760405/imageDetails.html
O queijo camembert é original da França onde é fabricado, na vila de
mesmo nome, desde 1791. É um queijo semi-macio, pesando 110g no mínimo.
Sua fabricação envolve leite de vaca não-pasteurizado e sua maturação dura
entre 12 e 14 dias. Ele é coberto com camada branca, devido aos Penicillium
camemberti e P. candidum. Acredita-se que tenha sido fabricado pela primeira
vez por Madame Marie Harel, em cuja homenagem foi esculpida uma estátua
que ainda hoje pode ser vista na praça de Camembert. (PERRY, 2004)
Já o queijo roquefort é obtido a partir de leite cru de ovelhas, é um queijo
semiduro, não prensado. Tem consistência esfarelenta e sua textura é fechada,
com poucas e pequenas olhaduras. Possui odor próprio e sabor salgado e
picante. Sua cor é branco-creme, com formações características, bem
distribuídas, verde-azuladas, devido ao Penicillium roqueforti. Possui formato
cilíndrico e pesa entre 2 e 2,2Kg. Deve ser comercializado envolto em papel
metalizado. (PERRY, 2004)
Quanto ao Penicillium nalgiovense é classificado com atoxigênicos e é
utilizado na produção de salames. Desenvolvimento de P. Nalgiovense na
superfície de salames defumados mostrou-se efetivo no bio-controle de fungos
filamentosos de contaminação natural, apresentando expansão rápida e
colonização quase completa das peças de salame, já os níveis de NNP
(nitrogênio não proteico) e AGL (ácidos graxos livres) obteve um pequeno
aumento desses conteúdos, sem diferenciar os aspectos organolépticos de
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sabor, aroma e coloração entre peças inoculadas e não inoculadas com o mofo
"starter". (CASTRO et al.,2000)
Como um fungo do tipo levedura o Penicillium marneffei possui
dimorfismo térmico em desenvolvimento em cultura a 37ºC ou em tecido vivo, e
como molde a temperaturas abaixo de 30ºC. (MICOLOGY, 2001)
Impactos negativos
Algumas espécies do gênero Penicillium sp são geradoras de
micotoxinas. Os fatores ecológicos e biológicos reagem com cada espécie
variando a importância desses compostos tóxicos. As espécies Penicillium
citrionigrum e Penicillium islandicum sintetizam toxinas potentes, mas como
ambas são escassas na natureza, as toxinas geradas por essas espécies não
são consideradas pertinentes. (MONTEIRO, 2013)
O Penicillium verrucosum produz uma toxina conhecida como ocratoxina
A, que é encontrada nas indústrias de grãos, esses podem ser: cevada, trigo e
outros produtos. Ela é considerada como nefrotóxica e associada a nefropatias
endêmicas e tumores de trato urinário. Devido sua ação carcinogênia ter sido
comprovada em animais de laboratório, suspeita-se causar esta ação em seres
humanos. (DONATI, 2008)
O fungo Penicillium chysogenum produz micotoxinas como roquefortina
C e PR toxina que já foram detectadas em queijos, também sintetiza crisogina,
ácido emódico e penicilina. (MONTEIRO, 2012)
Um dos principais fatores que podem prejudicar a comercialização de
frutas cítricas, perdas econômicas na produção de citrus é a presença desses
fungos e podem significar um prejuízo enorme. Grande quantidade de recursos
financeiros são gastos a indústria de citrus no mundo todo, a presença de
fungos é um fator que pode adulterar a produção de citrus, sendo a existência
de fungos uma das mais relevantes. Em específico a presença de fungos como
Penicillium italicum (Figura 8) e Penicillium digitatum. Os frutos que são
infectados se tornam flácidos, diminuem a produção de suco e são totalmente
cobertos pelos esporos. (DONATI, 2008)
11
Figura 8: Penicillium italicum
Fonte: (DONATI, 2008)
O fungo Penicillium italicum, como dito anteriormente, vive de forma
sapróbia em restos alimentares presentes em embalagens, nas linhas de
produção de câmaras frigoríficas e nas paredes das células. Os esporos são
disseminados e causando contaminação pelo movimento do ar nos armazéns
(Figura 9) e através dos frutos. (DONATI, 2008)
Figura 9: Armazenamento com alta umidade e temperatura superior à 4ºC
Fonte: (DONATI, 2008)
O sorbato de potássio que é utilizado para a preservação do produto, de
uso comum no trato com alimentos e possui efeito fungistático, é utilizado no
controle do bolor verde em pós-colheita de citros combatendo o fungo
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Penicillium digitatum demonstrando uma redução de 67,6% quando aplicados
em frutos de laranja “Pera”. (VIANA et al., 2012)
Seu uso em Agricultura é muito limitado, devido ao elevado preço e por
que a eficiência dos fungicidas usuais que são mais baratos é maior do que a
eficiência de controle. Entretanto tem sido usado comercialmente no Japão
para controle de Sclerotinea mali Takah. e Mycosphaerella melonis. (VIANA et
al., 2012)
Os patógenos do gênero Penicillium sp podem provocar a podridão de
sementes e a grãos (Figura 10). Ao sobreviver no solo ou no interior das
sementes e grãos, estes patógenos podem gerar problemas e intoxicações em
seres humanos e animais. (DONATI, 2008)
Figura 10: Penicillium em sementes de milho.
Fonte:
(http://www.uesb.br/utilitarios/modelos/monta.asp?site=fitopatologia&tex=Teste4.html)
As culturas de importância econômica, como algodão, amendoim, arroz,
café, cebola, cevada, citros, ervilha, feijão, milho, soja, sorgo e trigo podem ser
afetadas pelo fungo do gênero Penicillium causando assim danos, tais como:
acarretam descolorações nas sementes, restrição na germinação, dano da
matéria seca, geração de micotoxinas e modificação do valor nutricional.
(DONATI, 2008)
Para obter um maior controle é recomendado não permitir que o prazo
de colheita passe do tempo e essa operação deve ser realizada assim que o
teor de umidade dos grãos permitir. Para evitar danos mecânicos os
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equipamentos de colheita devem estar regulados, e as instalações, silos e
graneleiros devem ser sempre limpos. (MONTEIRO, 2012)
Conclusão
O fungo Penicillium, foi descrito em 1809 na Alemanha e pertence ao
Reino Fungi e existem registrados cerca de 1107 (mil cento e sete) espécies
pertencentes ao gênero Penicillium sp. presentes e descritos em literatura.
A descoberta deste fungo foi essencial, pois ele sintetizava uma
substância antimicrobiana conhecida por penicilina que é um antibiótico agindo
nas bactérias.
Os fungos Penicillium apresentam impactos negativos e positivos,
quando negativo algumas espécies deste é relatado como patógeno
oportunista causando o apodrecimento de laranja, milho, inhame, casca da
goiaba, arroz, maça, entre outros. Porém ao realizar estudos constatou que,
por exemplo, o sorbato possui efeito fungistático e é utilizado no controle do
bolor verde em pós-colheita, combatendo o fungo Penicillium. Além disso, o
fungo produz toxinas que são prejudiciais ao organismo humano. Em relação à
impactos positivos, são úteis em diversos processos na indústria de alimentos
como na produção de queijos como o Brie, Camembert e o Roquefort, na
fabricação de bebidas, detergentes e papel.
Mesmo que o fungo Penicillium sp possua efeitos indesejados, é
necessário a sua presença em diversos setores industriais, para a fabricação
dos produtos citados nesse trabalho e assim sejam consumidos pelas pessoas.
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n%2Findex.php%3Fpub%2FBd_57.pdf&ei=4XN7UsXdG8S_kQfKvoHQCA&usg
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