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Single-cell analysis of the host transcriptional response during pneumococcal infection

Research Project

Project/Area Number 20K21675
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 57:Oral science and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Kawabata Shigetada  大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (50273694)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 雅也  大阪大学, 大学院歯学研究科, 准教授 (00714536)
住友 倫子  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 教授 (50423421)
中田 匡宣  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (90444497)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords肺炎球菌 / シングルセル解析 / 肺感染 / 肺胞洗浄液(BALF) / 一細胞解析 / RNA-seq / ATAC-seq
Outline of Research at the Start

口腔レンサ球菌の一種である肺炎球菌は、肺炎の主たる起因菌である。肺炎球菌性肺炎では、宿主の過剰な炎症応答が組織を破壊し、菌が深部へ伝播すると考えられている。一方で、感染によりどのような細胞集団が遊走されるか、また細胞集団が感染にそれぞれどのように応答しているのか、詳細な情報は今まで明らかとなっていない。感染によって引き起こされる宿主のRNA転写およびゲノムワイドのオープンクロマチン領域の変化を細胞集団ごとに解析することで、これまでにない精度での宿主応答の解明手段の確立を試みる。

Outline of Final Research Achievements

Streptococcus pneumoniae, one of oral Streptococcus species, is the most common cause of pneumonia. In pneumococcal pneumonia, the exaggerated host inflammatory response is thought to cause tissue destruction and deep dissemination of the organism. However, detailed information on which cell populations are migrated by infection and how each cell population responds to infection has not been elucidated. In this study, we performed immunological and histological analyses in a murine infection model and established a protocol for single-cell RNA-seq using infected samples. The results suggest that neutrophils, originally involved in infection defense, may contribute to disease severity depending on the state of infection.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果によって、肺炎球菌性肺炎の重症化メカニズムの一端が明らかになった。さらに、マウス感染肺を用いたシングルセル単離のプロコールならびにシングルセルRNA-seqの情報解析プロトコールが確立された。シングルセルレベルの解析は加速度的に需要が増加しており、感染検体を用いたこれらの解析手法の確立は、今後の感染症研究において重要性が増すと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (73 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 12 results) Presentation (41 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 9 results) Book (12 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

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      Takemura M, Yamaguchi M, Kobayashi M, Sumitomo T, Hirose Y, Okuzaki D, Ono M, Motooka D, Goto K, Nakata M, Uzawa N, Kawabata S.
    • Journal Title

      FRONTIERS IN CELLULAR AND INFECTION MICROBIOLOGY

      Volume: 12 Pages: 844000-844000

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      Hirose Y, Kolesinski P, Hiraoka M, Uchiyama S, Zurich R.H, Kumaraswamy M, Bjanes E, Ghosh P, Kawabata S, Nizet V.
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      MICROBIAL PATHOGENESIS

      Volume: 169 Pages: 105636-105636

    • DOI

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      INFECTIOUS MICROBES & DISEASES

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 116-123

    • DOI

      10.1097/im9.0000000000000098

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      Okahashi N, Sumitomo T, Nakata M, Kuwata H, Kawabata S.
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 17 Issue: 11 Pages: e0276293-e0276293

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      Akamatsu Y, Akagi T, Sumitomo T, Takahara Y, Akiyama S, Kawabata S*, Akashi M.
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      Volume: 29 Issue: 3 Pages: 95-102

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      Okahashi N, Sumitomo T, Nakata M, Kawabata S.
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      Volume: In press Issue: 6 Pages: 253-263

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      Volume: 66 Issue: 12 Pages: 539-551

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      Sumitomo T, Nakata M, Nagase S, Takahara Y, Honda-Ogawa M, Mori Y, Akamatsu Y, Yamaguchi M, Okamoto S, Kawabata S.
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      mBio

      Volume: 12 Issue: 3

    • DOI

      10.1128/mbio.03269-20

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      Wu Z.Y, Campeau A, Liu C.H, Gonzalez D.J, Yamaguchi M, Kawabata S, Lu C.H, Lai C.Y, Chiu H.C, Chang Y.C.
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      Virulence

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 2633-2647

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      10.1080/21505594.2021.1982501

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  • [Journal Article] Editorial: Host-pathogen Interactions During Pneumococcal Infection2021

    • Author(s)
      Yamaguchi M, Kinjo Y, Nizet V
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      Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

      Volume: 11 Pages: 752959-752959

    • DOI

      10.3389/fcimb.2021.752959

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Epidemiological analysis of pneumococcal strains isolated at Yangon Children’s Hospital in Myanmar via whole-genome sequencing-based methods2021

    • Author(s)
      Yamaguchi Masaya、Win Hpoo Pwint Myo、Higashi Kotaro、Ono Masayuki、Hirose Yujiro、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Aye Mya Mya、Htun Moh Moh、Thu Hlaing Myat、Kawabata Shigetada
    • Journal Title

      Microbial Genomics

      Volume: 7 Issue: 2 Pages: 000523-000523

    • DOI

      10.1099/mgen.0.000523

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Respiratory FimA-Specific Secretory IgA Antibodies Upregulated by DC-Targeting Nasal Double DNA Adjuvant Are Essential for Elimination of Porphyromonas gingivalis2021

    • Author(s)
      Kataoka Kosuke、Kawabata Shigetada、Koyanagi Kayo、Hashimoto Yoshiya、Miyake Tatsuro、Fujihashi Kohtaro
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 12 Pages: 634923-634923

    • DOI

      10.3389/fimmu.2021.634923

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Streptococcus pyogenes upregulates arginine catabolism to exert its pathogenesis on the skin surface2021

    • Author(s)
      Hirose Yujiro、Yamaguchi Masaya、Sumitomo Tomoko、Nakata Masanobu、Hanada Tomoki、Okuzaki Daisuke、Motooka Daisuke、Mori Yasushi、Kawasaki Hiroshi、Coady Alison、Uchiyama Satoshi、Hiraoka Masanobu、Zurich Raymond H.、Amagai Masayuki、Nizet Victor、Kawabata Shigetada
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 34 Issue: 13 Pages: 108924-108924

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.108924

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  • [Journal Article] Role of BgaA as a pneumococcal virulence factor elucidated by molecular evolutionary analysis.2020

    • Author(s)
      Yamaguchi M, Takemura M, Higashi K, Goto K, Hirose Y, Sumitomo T, Nakata M, Uzawa N, Kawabata S.
    • Journal Title

      Front Microbiol

      Volume: 11 Pages: 582437-582437

    • DOI

      10.3389/fmicb.2020.582437

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Genetic characterization of Streptococcus pyogenes emm89 strains isolated in Japan from 2011 to 2019.2020

    • Author(s)
      Hirose Y, Yamaguchi M, Takemoto N, Miyoshi-Akiyama T, Sumitomo T, Nakata M, Ikebe T, Hanada T, Yamaguchi T, Kawahara R, Okuno R, Otsuka H, Matsumoto Y, Terashima Y, Kazawa Y, Nakanishi N, Uchida K, Akiyama Y, Iwabuchi K. Nakagawa C, Yamamoto K, Nizet V, Kawabata S.
    • Journal Title

      Infect. Microbe Dis.

      Volume: 2 Issue: 4 Pages: 160-166

    • DOI

      10.1097/im9.0000000000000038

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      広瀬 雄二郎, Victor Nizet, Bernhard O. Palsson, 川端 重忠.
    • Organizer
      第96回 日本細菌学会総会
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      太田 悠夢,山下 隼人,東 孝太郎,山口 雅也,川端 重忠,阿部 真之.
    • Organizer
      第96回 日本細菌学会総会
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  • [Presentation] 侵襲性に関与するemm89型化膿レンサ球菌の因子の探索と分子生物学的解析2023

    • Author(s)
      大野 誠之,山口 雅也,元岡 大祐,広瀬 雄二郎,東 孝太郎,秋山 徹,住友 倫子,池辺 忠義,奥野 ルミ,川端 重忠.
    • Organizer
      第96回 日本細菌学会総会
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    • Author(s)
      山口 雅也
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      広瀬 雄二郎,Victor Nizet,Bernhard O. Palsson,川端 重忠.
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  • [Presentation] ゲノムワイド関連解析を用いたemm89型化膿レンサ球菌による侵襲性感染症の発症因子の探索2022

    • Author(s)
      大野 誠之, 山口 雅也, 広瀬 雄二郎, 東 孝太郎, 秋山 徹, 住友 倫子, 池辺 忠義, 山口 貴弘, 河原 隆二, 奥野 ルミ, 大塚 仁, 松本 裕子, 賀澤 優, 中西 典子, 中川 力, 川端 重忠.
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      第14回学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点シンポジウム
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    • Author(s)
      高原 悠樹, 住友 倫子, 河野 正充, 赤松 由佳子, 山口 雅也, 中田 匡宣, 保富 宗城, 川端 重忠.
    • Organizer
      第52回 レンサ球菌研究会
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      赤松 由佳子,住友 倫子,高原 悠樹,山口 雅也,中田 匡宣,明石 満,川端 重忠.
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      第64回 歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] 自己融解酵素によるグラム陽性細菌の溶菌過程の高速AFM観察2022

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      太田 悠夢,山下 隼人,東 孝太郎,山口 雅也,川端 重忠,阿部 真之.
    • Organizer
      第60回 日本生物物理学会年会
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      山口 雅也
    • Organizer
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  • [Presentation] 交互積層細胞コーティング法を用いた三次元肺組織モデルの構築と感染モデルへの応用2022

    • Author(s)
      赤松 由佳子, 住友倫子, 高原悠樹, 広瀬雄二郎, 山口雅也, 中田匡宣, 秋山茂久, 明石満, 川端重忠.
    • Organizer
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      山口 雅也
    • Organizer
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      第95回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] 肺炎球菌のニューモライシンによる鼻粘膜上皮バリアの障害と脳伝播機構の解析.2022

    • Author(s)
      高原悠樹,住友倫子,河野正充,山口雅也,中田匡宣,保富宗城,川端重忠.
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      Takahara Y, Sumitomo T, Kono M, Yamaguchi M, Nakata M, Hotomi M, Kawabata S.
    • Organizer
      The 3rd Asian Pneumococcal Symposium
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  • [Presentation] ミャンマーで分離された肺炎球菌のシーケンス情報を用いた遺伝子プロファイリングとパンゲノム解析.2021

    • Author(s)
      山口雅也,Hpoo Pwint Myo Win,大野誠之,東孝太郎,広瀬雄二郎,Mya Mya Aye,Moh Moh Htun,Hlaing Myat Thu,川端重忠.
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] 細胞接着分子を標的とする病原性レンサ球菌の感染戦略.2021

    • Author(s)
      住友倫子.
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
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    • Invited
  • [Presentation] 鼻咽腔に定着する肺炎球菌が非血行性に脳へ伝播する機構の解析.2021

    • Author(s)
      高原悠樹,住友倫子,河野正充,山口雅也,中田匡宣,保富宗城,川端重忠.
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] emm89型化膿レンサ球菌による侵襲性感染症の発症因子の遺伝統計学的探索2021

    • Author(s)
      大野誠之,山口雅也,広瀬雄二郎,東孝太郎,竹本訓彦,秋山徹,住友倫子,池辺忠義,川端重忠.
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] 結晶構造解析に基づく化膿レンサ球菌におけるヒアルロン酸分解酵素の分子機構解明2021

    • Author(s)
      東 孝太郎,山口雅也,中田匡宣,武部克希,住友倫子,鈴木守,川端重忠.
    • Organizer
      第94回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] レンサ球菌感染症の重症化機構の解明―新たな感染制御法の開発を目指して―.2020

    • Author(s)
      住友倫子.
    • Organizer
      第62回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] 血清型M49型Streptococcus pyogenes のCvfAは病原因子の発現と温度依存性の線毛産生に関与する.2020

    • Author(s)
      窪田星子,中田匡宣,広瀬雄二郎,山口雅也,住友倫子,川端重忠.
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      第62回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] インフルエンザに合併する細菌性肺炎の重症化機構.2020

    • Author(s)
      住友倫子.
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  • [Presentation] 肺炎球菌のニューモライシンに依存する非血行性脳伝播機構の解析.2020

    • Author(s)
      高原悠樹,住友倫子,河野正充,山口雅也,中田匡宣,保富宗城,川端重忠.
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      第73回日本細菌学会関西支部総会
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  • [Presentation] reptococcus pyogenesのCvfAと温度依存性の線毛産生機構の解析.2020

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      窪田星子,中田匡宣,広瀬雄二郎,山口雅也,住友倫子,川端重忠.
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      第73回日本細菌学会関西支部総会
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  • [Presentation] 化膿レンサ球菌におけるヒアルロン酸分解酵素の分子系統解析およびタンパク質結晶構造解析2020

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      東孝太郎,山口雅也,中田匡宣,武部克希,住友倫子,鈴木守,川端重忠.
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  • [Presentation] emm89型化膿レンサ球菌による侵襲性感染症のゲノム配列に基づく発症機構の解明.2020

    • Author(s)
      大野誠之,山口雅也,広瀬雄二郎,東孝太郎,竹本訓彦,秋山徹,住友倫子,池辺忠義,山口貴弘,河原隆二,奥野ルミ,大塚仁,松本裕子,寺島祐司,賀澤優,中西典子,内田薫,秋山由美,岩渕香織,中川力,山本一成,川端重忠.
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      第43回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 交互積層細胞コーティング技術を用いた三次元肺上皮・気道モデルの構築.2020

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  • [Book] 微生物,イラストでわかる歯科医学の基礎 第4版2021

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  • [Book] 感染,イラストでわかる歯科医学の基礎 第4版2021

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      9784816013935
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      9784816013935
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      Frontiers Media SA
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  • [Book] 口腔微生物学・免疫学 第5版2021

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  • [Book] 微生物の歴史と発展,口腔微生物学・免疫学 第5版2021

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      川端重忠.
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      医歯薬出版
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      9784263458662
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  • [Book] 微生物の基礎,口腔微生物学・免疫学 第5版2021

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      9784263458662
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      医歯薬出版
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      9784263458662
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      医歯薬出版
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      9784263458662
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      医歯薬出版
    • ISBN
      9784263458662
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      Frontiers Media SA
    • ISBN
      9782889718887
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    • Publisher
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      https://web.dent.osaka-u.ac.jp/mcrbio/

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      https://web.dent.osaka-u.ac.jp/mcrbio/

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Published: 2020-08-03   Modified: 2024-01-30  

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