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Interplay between muscle stem cells and immune cells in skeletal muscle hypertrophy

Research Project

Project/Area Number 21K19723
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research InstitutionSapporo Medical University

Principal Investigator

Yamada Takashi  札幌医科大学, 保健医療学部, 准教授 (50583176)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小笠原 理紀  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10634602)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords伸張性収縮 / 筋損傷 / 筋肥大 / 修復 / 筋サテライト細胞 / 免疫細胞 / 筋力トレーニング / サテライト細胞 / マクロファージ
Outline of Research at the Start

従来より,筋力トレーニング(筋トレ)では,筋を壊すことが効果的であると信じられてきた.しかし,その因果関係は明確に示されていない.一方,筋損傷を伴わない筋肥大応答に筋サテライト細胞が貢献し,その制御機構に,マクロファージが関与する可能性が示唆されている.そこで本研究では,遺伝子操作技術の向上によって生み出された筋サテライト細胞欠損動物およびマクロファージ欠損動物と,我々が確立した小動物用筋力トレーニング装置を用い,骨格筋の肥大応答における筋サテライト細胞の役割,および,その制御機構における免疫細胞の役割を明らかにしたい.

Outline of Final Research Achievements

It has been believed that eccentric contractions effectively induce skeletal muscle hypertrophy by causing micro-damage to the skeletal muscles. The theoretical background for this involves the activation of muscle satellite cells, possibly by infiltrating macrophages. On the other hand, the results of this study showed that the recovery process of muscle strength and histological characteristics after eccentric contractions showed no differences between satellite cell-depleted mice and normal mice, although the absence of macrophages led to a decrease in muscle strength in normal mice. Therefore, these data suggest that muscle satellite cells are not essential for the repair and hypertrophic adaptation of skeletal muscles in response to eccentric contractions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の結果,伸張性収縮後の回復過程には筋サテライト細胞が必須ではないことが示されたことから,筋核ドメイン説を基盤に従来説明されてきた筋肥大や筋萎縮,筋損傷およびその回復に関して,筋サテライト細胞と筋核の両者を指標とした理論体系の再考による筋生理学・病理学分野の学術的発展が期待される.また,その波及効果として,サルコペニア,筋ジストロフィー症,スポーツ傷害等の予防・治療およびスポーツパフォーマンスの向上などに向けたトレーニングの分子機構の理解が進展し,骨格筋の機能,量の向上を効果的に引き起こす画期的な方法論の開発へとつながる可能性がある.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (69 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 11 results) Presentation (54 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Platelet‐rich plasma does not accelerate the healing of damaged muscle following muscle strain2024

    • Author(s)
      Fusagawa Hiroyori、Yamada Takashi、Sato Tatsuya、Ashida Yuki、Teramoto Atsushi、Takashima Hiroyuki、Naito Azuma、Tokuda Nao、Yamauchi Nao、Ichise Nobutoshi、Ogon Izaya、Yamashita Toshihiko、Tohse Noritsugu
    • Journal Title

      Journal of Orthopaedic Research

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 1190-1199

    • DOI

      10.1002/jor.25784

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Skeletal muscle endurance declines with impaired mitochondrial respiration and inadequate supply of acetyl-CoA during muscle fatigue in 5/6 nephrectomized rats2023

    • Author(s)
      Fusagawa Hiroyori、Sato Tatsuya、Yamada Takashi、Ashida Yuki、Kimura Iori、Naito Azuma、Tokuda Nao、Yamauchi Nao、Ichise Nobutoshi、Terashima Yoshinori、Ogon Izaya、Teramoto Atsushi、Yamashita Toshihiko、Tohse Noritsugu
    • Journal Title

      Journal of Applied Physiology

      Volume: 135 Issue: 4 Pages: 731-746

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00226.2023

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intrinsic contractile dysfunction due to impaired sarcoplasmic reticulum Ca<sup>2+</sup> release in compensatory hypertrophied muscle fibers following synergist ablation2023

    • Author(s)
      Tokuda Nao、Watanabe Daiki、Naito Azuma、Yamauchi Nao、Ashida Yuki、Cheng Arthur J.、Yamada Takashi
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      Volume: 325 Issue: 3 Pages: C599-C612

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00127.2023

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High‐intensity interval training in the form of isometric contraction improves fatigue resistance in dystrophin‐deficient muscle2023

    • Author(s)
      Yamauchi Nao、Tamai Katsuyuki、Kimura Iori、Naito Azuma、Tokuda Nao、Ashida Yuki、Motohashi Norio、Aoki Yoshitsugu、Yamada Takashi
    • Journal Title

      The Journal of Physiology

      Volume: 601 Issue: 14 Pages: 2917-2933

    • DOI

      10.1113/jp284532

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    • Author(s)
      Pironti Gianluigi、Gastaldello Stefano、Rassier Dilson E.、Lanner Johanna T.、Carlstrom Mattias、Lund Lars H.、Westerblad Hakan、Yamada Takashi、Andersson Daniel C.
    • Journal Title

      Acta Physiologica

      Volume: 236 Issue: 3

    • DOI

      10.1111/apha.13869

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    • Author(s)
      Ashida Yuki、Himori Koichi、Tokuda Nao、Naito Azuma、Yamauchi Nao、Takenaka-Ninagawa Nana、Aoki Yoshitsugu、Sakurai Hidetoshi、Yamada Takashi
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      Volume: 323 Issue: 3 Pages: C885-C895

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00163.2022

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    • Author(s)
      Yamada Takashi、Ashida Yuki、Tamai Katsuyuki、Kimura Iori、Yamauchi Nao、Naito Azuma、Tokuda Nao、Westerblad Hakan、Andersson Daniel C.、Himori Koichi
    • Journal Title

      Arthritis Research & Therapy

      Volume: 24 Issue: 1 Pages: 156-156

    • DOI

      10.1186/s13075-022-02846-2

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      山田 崇史
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      Japanese Journal of Electrophysical Agents

      Volume: 29 Issue: 1 Pages: 19-25

    • DOI

      10.57337/jjeapt.21-6

    • ISSN
      2188-9805, 2758-1063
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    • Open Access
  • [Journal Article] Myofiber androgen receptor increases muscle strength mediated by a skeletal muscle splicing variant of Mylk42021

    • Author(s)
      Iori Sakakibara, Yuta Yanagihara, Koichi Himori, Takashi Yamada, Hiroshi Sakai, Yuichiro Sawada, Hirotaka Takahashi, Noritaka Saeki, Hiroyuki Hirakawa, Atsushi Yokoyama, So-Ichiro Fukada, Tatsuya Sawasaki, Yuuki Imai
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 24 Issue: 4 Pages: 102303-102303

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102303

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Long-term wheel-running prevents reduction of grip strength in type 2 diabetic rats2021

    • Author(s)
      Yoshihiro Takada, Tomoko Hanaoka, Hidetaka Imagita, Toshihide Yasui, Daisuke Takeshita, Masami Abe, Shinnosuke Kawata, Taku Yamakami, Keisuke Okada, Hiroe Washio, Syunji Okuda, Akira Minematsu, Tomohiro Nakamura, Shin Terada, Takashi Yamada, Akira Nakatani, Susumu Sakata
    • Journal Title

      Physiological Reports

      Volume: 9 Issue: 18

    • DOI

      10.14814/phy2.15046

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stretching Ameliorates Skeletal Muscle Hypoexcitability during the Early Stage of Denervation2021

    • Author(s)
      芦田 雪、渡邊 大輝、宮田 浩文、檜森 弘一、玉井 勝是、木村 伊織、阿部 真佐美、今井 富裕、山田 崇史
    • Journal Title

      Journal of Physical Therapy Fundamentals

      Volume: 24 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.24780/jjptf.24.1_1

    • NAID

      130008113500

    • ISSN
      2436-6382
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Larger improvements in fatigue resistance and mitochondrial function with high‐ than with low‐intensity contractions during interval training of mouse skeletal muscle2021

    • Author(s)
      Yamada Takashi、Kimura Iori、Ashida Yuki、Tamai Katsuyuki、Fusagawa Hiroyori、Tohse Noritsugu、Westerblad Hakan、Andersson Daniel C.、Sato Tatsuya
    • Journal Title

      The FASEB Journal

      Volume: 35 Issue: 11

    • DOI

      10.1096/fj.202101204r

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Preconditioning contractions prevent prolonged force depression and Ca 2+-dependent proteolysis of STAC3 after damaging eccentric contractions2021

    • Author(s)
      Ashida Y, Himori K, Tamai K, Kimura I, Yamada T.
    • Journal Title

      J Appl Physiol

      Volume: 131 Issue: 5 Pages: 1399-1407

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00463.2021

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Eccentric Resistance Training Ameliorates Muscle Weakness in a Mouse Model of Idiopathic Inflammatory Myopathies2020

    • Author(s)
      3.Himori k, Ashida Y, Tatebayashi D, Abe M, Saito Y, Chikenji T, Westerblad H, Andersson DC, Yamada T
    • Journal Title

      Arthritis Rheumatol

      Volume: 15 Issue: 5 Pages: 41594-41594

    • DOI

      10.1002/art.41594

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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      山田崇史
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      第10回骨格筋生物学研究会
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      德田奈央,芦田雪,藤谷直樹,野島伊世里,内藤雷,山内菜緒,山田崇史
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      内藤雷,德田奈央,山内菜緒,檜森弘一,芦田雪,山田崇史
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      山内菜緒,内藤雷,德田奈央,木村伊織,芦田雪,青木吉嗣,山田崇史
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      第10回骨格筋生物学研究会
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      山田崇史,山内菜緒,内藤雷,德田奈央,芦田雪,本橋紀夫,青木吉嗣
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      内藤雷,德田奈央,山内菜緒,木村伊織,山田崇史
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      Yamada T, Ashida Y, Himori K, Tokuda N, Naito A, Yamauchi N, Takenaka-Ninagawa N, Aoki Y, Sakurai H.
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      50th European Muscle Conference
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      Tokuda N, Watanabe D, Naito A, Yamauchi N, Ashida Y, Yamada T
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      50th European Muscle Conference
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      德田奈央,渡邊大輝,内藤雷,山内菜緒,木村伊織,芦田雪,山田崇史
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      山内菜緒,内藤雷,德田奈央,芦田雪,本橋紀夫,青木吉嗣,山田崇史
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      第9回日本筋学会学術大会・第10回筋ジストロフィー医療研究会
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      内藤雷,德田奈央,山内菜緒,芦田雪,山田崇史
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      第9回日本筋学会学術大会・第10回筋ジストロフィー医療研究会
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      Yamada T, Ashida Y, Himori K, Tokuda N, Naito A, Yamauchi N, Takenaka-Ninagawa N, Aoki Y, Sakurai H
    • Organizer
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  • [Presentation] Effects of interval training-mimicking electrical stimulation on normal and dystrophic mouse muscles2023

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      Yamada T
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      德田奈央,芦田雪,檜森弘一,内藤雷,山内菜緒,竹中菜々,青木吉嗣,櫻井英俊,山田崇史
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      山田崇史,山内菜緒,内藤雷,德田奈央,木村伊織,芦田雪
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      第8回日本筋学会学術大会
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  • [Presentation] 筋ジストロフィーモデル動物におけるin vivo 筋機能解析2022

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      山田崇史
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      令和4年度 精神・神経疾患研究開発費筋ジストロフィー研究班 合同班会議
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  • [Presentation] HIITに伴う筋収縮強度の増大は個々のミトコンドリアの機能を向上させる2022

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      山田崇史
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      第77回日本体力医学会大会
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  • [Presentation] 慢性腎不全モデルラットでは骨格筋ミトコンドリア機能低下を伴う筋持久力の低下をきたす2021

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      房川祐頼,佐藤達也,山田崇史,芦田雪,一瀬信敏,寺島嘉紀,寺本篤史,當瀬規嗣,山下敏彦
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      第140回北海道整形災害外科学会
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  • [Presentation] 神経筋電気刺激は脱神経に伴う筋原線維機能の低下を軽減する2021

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      芦田雪,舘林大介,檜森弘一,山下敏彦,山田崇史
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      第58回日本リハビリテーション医学会学術集会
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  • [Presentation] 5/6腎亜全摘慢性腎不全モデルラットでは骨格筋ミトコンドリア機能障害を伴い筋疲労耐性が低下する2021

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      房川祐頼,佐藤達也,山田崇史,芦田雪,一瀬信敏,黄金勲矢,寺本篤史,山下敏彦,當瀬規嗣
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      第101回日本生理学会北海道地方会
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  • [Presentation] インターバルトレーニングによる骨格筋の有酸素性適応における収縮強度の役割2021

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      木村伊織,芦田雪,德田奈央,内藤雷,山内菜緒,山田崇史
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      第76回日本体力医学会大会
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  • [Presentation] プレコンディショニング収縮は損傷性収縮に伴うCa2+依存性のSTAC3の分解を抑制する2021

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      芦田雪,木村伊織,德田奈央,内藤雷,山内菜緒,山田崇史
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      第76回日本体力医学会大会
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  • [Presentation] 持続的なストレッチは脱神経筋におけるクロナキシー増大を抑制する2021

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      芦田雪,渡邊大輝,宮田浩文,檜森弘一,玉井勝是,木村伊織,阿部真佐美,山田崇史
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      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
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  • [Presentation] Isometric training improves fatigue resistance in dystrophin deficient muscle2021

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      Yamauchi N, Kimura I, Ashida Y, Naito A, Tokuda N, Yamada T
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      Journal of General Physiology Symposium, E-C coupling meeting
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  • [Presentation] Intrinsic contractile dysfunction in a surgical model of muscle hypertrophy2021

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      Journal of General Physiology Symposium, E-C coupling meeting
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      Naito A, Ashida Y, Himori K, Takai K, Kimura I, Yamada T.
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  • [Presentation] DMDモデルマウスにおけるCa2+依存性STAC3の分解2021

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      芦田雪,檜森弘一,竹中菜々,本橋紀夫,青木吉嗣,櫻井英俊,山田崇史
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  • [Presentation] 協働筋切除による筋線維の肥大は収縮機能の低下を伴う2021

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      德田奈央,渡邊大輝,芦田雪,木村伊織,内藤雷,山内菜緒,山田崇史
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  • [Presentation] 等尺性収縮トレーニングはDMDモデルマウスの筋持久力を改善する2021

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      山内菜緒,木村伊織,内藤雷,芦田雪,德田奈央,本橋紀夫,青木吉嗣,山田崇史
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  • [Presentation] 高強度トレーニングは実験的自己免疫性筋炎モデルマウスの筋持久力を改善する2021

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      第28回日本物理療法学会学術大会
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  • [Book] Sarcopenia: Molecular Mechanism and Management Strategies2021

    • Author(s)
      Yamada T
    • Total Pages
      329
    • Publisher
      Elsevier
    • ISBN
      9780128221464
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Published: 2021-07-13   Modified: 2025-01-30  

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