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高齢者の健康寿命延伸に向けた運動器不活動症候群の予防的介入戦略の開発

Research Project

Project/Area Number 23K21586
Project/Area Number (Other) 21H03291 (2021-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

沖田 実  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 教授 (50244091)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 片岡 英樹  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 客員研究員 (50749489)
高橋 あゆみ  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 助教 (60980985)
本田 祐一郎  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 助教 (40736344)
坂本 淳哉  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 准教授 (20584080)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Keywords運動器不活動症候群 / 骨格筋障害 / ミトコンドリア恒常性 / 筋核アポトーシス / 骨格筋電気刺激 / 疼痛 / 拘縮 / 筋萎縮 / 骨萎縮 / 筋収縮運動 / 発生メカニズム
Outline of Research at the Start

身体の不活動は,疼痛や拘縮,筋萎縮,骨萎縮といった運動器不活動症候群(ILSs)を惹起する.そして,骨格筋由来のILSsの発生メカニズムには,筋核のアポトーシスを発端とした炎症型マクロファージの集積が関与することが判明しているが,この事象の上流のメカニズムは不明である.そこで,本研究では仮説しているミトコンドリア恒常性の変化とアポトーシス関連分子の動態を解明する.加えて,この仮説に基づくと骨格筋の代謝促進効果が期待できる筋収縮運動が有効な介入戦略になると考えられ,ベルト電極式骨格筋電気刺激によるILSsの予防効果を生物学的機序も含めて検証し,臨床応用を想定した至適運動条件の策定なども試みる.

Outline of Annual Research Achievements

今年度はベルト電極式骨格筋電気刺激法(B-SES)を活用した筋収縮運動による骨格筋由来の運動器不活動症候群(以下,ILSs)の発生予防効果をメカニズムも含めて検討することを目的に実験を進めた.B-SESの刺激条件として周波数を50Hz,刺激強度を4.7mA,刺激サイクルを2秒収縮,2秒休止の1:1サイクル,刺激時間を15分間とし,ラット後肢を2週間ギプスで固定する過程でB-SES介入を行い(介入頻度;6回/週),腓腹筋,ヒラメ筋ならびに大腿骨を検索材料とし,組織学・組織化学・免疫組織化学・生化学・分子生物学的検索を行った.
その結果,B-SES介入によって筋萎縮の進行抑制効果が認められ,そのメカニズムにはリン酸化AKTの発現を介したリン酸化FoxOの発現によるFoxOの核内発現の抑制ならびにPGC-1αの発現によるFoxOの転写活性の抑制が関与していることが明らかとなった.また,B-SES介入によって筋性拘縮や筋痛の進行抑制効果も認められ,そのメカニズムには筋核のアポトーシスやマクロファージの集積が抑止されることが関与していることが明らかとなった.加えて,B-SES介入によって骨萎縮の進行抑制効果も認められ,そのメカニズムには骨芽細胞の減少ならびに破骨細胞の増加を抑止することが関与していることが明らかとなった.
このように,ILSsの予防にB-SES介入が有用であり,そのメカニズムに関しても概ね明らかになってきた.今後は日内介入頻度の影響なども検討し,B-SESを活用した筋収縮運動の至適運動条件策定のための実験を進める予定である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の成果として,B-SES介入によって筋萎縮や筋性拘縮,筋痛ならびに骨萎縮を効率的に予防できることが明らかとなり,それぞれの病態に対する介入効果のメカニズムの概要を示すことができた.つまり,現在までの進捗状況はおおむね順調といえ,数編の欧文論文も発表できたことから,十分な成果があがっていると考えている.
一方,上記の病態に対するB-SES介入の効果のメカニズムに関しては,まだ全貌解明には至っておらず,その課題解決のため引き続き検索を進める予定である.加えて,B-SESを活用した筋収縮運動の至適運動条件策定のためには日内介入頻度の影響なども検討する必要があり,今年度はこの点を条件に加えた実験も行う予定である.

Strategy for Future Research Activity

B-SES介入の効果のメカニズムについて,全貌解明を目指し,これまで収集した検索材料の解析を引き続き進めていく.
あわせて,至適運動条件策定のためには,日内介入頻度の影響なども加味する必要があることから,この条件を加えた動物実験を行い,検索材料の解析を進める.そして,これまで収集したデータも含めて統合と解釈を行い,,B-SESを活用した筋収縮運動の至適運動条件に関して指針を提示する予定である.

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Skeletal Muscle Electrical Stimulation Prevents Progression of Disuse Muscle Atrophy via Forkhead Box O Dynamics Mediated by Phosphorylated Protein Kinase B and Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ Coactivator-1α2024

    • Author(s)
      Takahashi A、Honda Y、Tanaka N、Miyake J、Maeda S、Kataoka H、Sakamoto J、Okita M
    • Journal Title

      Physiological Research

      Volume: 73 Issue: 1/2024 Pages: 105-115

    • DOI

      10.33549/physiolres.935157

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanical Stress Via Muscle Contractile Exercise Suppresses Atrophic Alterations of Bone-microstructure in Immobilized Rat Femurs2024

    • Author(s)
      Kajiwara Y, Honda Y, Takahashi A, Tanaka N, Koseki H, Sakamoto J, Okita M
    • Journal Title

      J Musculoskelet Neuronal Interact

      Volume: 24 Pages: 22-30

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      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Muscle contractile exercise through a belt electrode device prevents myofiber atrophy, muscle contracture, and muscular pain in immobilized rat gastrocnemius muscle2022

    • Author(s)
      Honda Y, Takahashi A, Tanaka N, Kajiwara Y, Sasaki R, Okita S, Sakamoto J, Okita M
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 17 Issue: 9 Pages: e0275175-e0275175

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0275175

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Efficacy of belt electrode skeletal muscle electrical stimulation in the postoperative rest period in patients with diabetes who haveu ndergone minor amputations: A randomized controlled trial2022

    • Author(s)
      Imaoka Shinsuke, Kudou Genki, Tsugiyama Kohei, Minata Shohei, Teroh Taisuke, Ootsuka Mikiko, Furukawa Masahide, Higashi Toshio, Okita Minoru
    • Journal Title

      The International Journal of Lower Extremity Wounds

      Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1177/15347346221077491

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      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Influence of Immobilization on the Pathogenesis of Chronic Pain:Besed on the Mechanism of Immobilization-induced Muscle Atrophy, Muscle Contracture, and Muscle Pain2021

    • Author(s)
      沖田 実, 本田祐一郎, 田中なつみ, 坂本淳哉
    • Journal Title

      The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine

      Volume: 58 Issue: 11 Pages: 1221-1228

    • DOI

      10.2490/jjrmc.58.1221

    • NAID

      130008141582

    • ISSN
      1881-3526, 1881-8560
    • Year and Date
      2021-11-18
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      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Myonuclear apoptosis via cleaved caspase‐3 upregulation is related to macrophage accumulation underlying immobilization‐induced muscle fibrosis2021

    • Author(s)
      Tanaka N, Honda Y, Kajiwara Y, Kataoka H, Origuchi T, Sakamoto J, Okita M
    • Journal Title

      Muscle & Nerve

      Volume: 65 Issue: 3 Pages: 341-349

    • DOI

      10.1002/mus.27473

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      2021 Annual Research Report
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  • [Presentation] ベルト電極式骨格筋電気刺激による廃用性筋萎縮の進行抑制効果はAktとPGC-1αを介したFOXOの動態が関与する2023

    • Author(s)
      高橋あゆみ,本田祐一郎,前田俊輔,三宅純平,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第60回日本日本リハビリテーション医学会学術集会
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      三宅純平,前田俊輔,高橋あゆみ,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
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      第60回日本日本リハビリテーション医学会学術集会
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  • [Presentation] 電気刺激誘発性筋収縮運動による不活動性筋痛の進行抑制効果は刺激強度が影響する2023

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      沖田星馬,石木雄大,本田祐一郎,高橋あゆみ,前田俊輔,三宅純平,近藤康隆,吉田佳弘,坂本淳哉,沖田 実
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      第27回日本ペインリハビリテーション学会学術大会
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  • [Presentation] 電気刺激誘発性単収縮運動はPGC-1α/VEGF pathwayを介して筋性拘縮の進行を抑制する2023

    • Author(s)
      本田祐一郎,高橋あゆみ,佐々木遼,前田俊輔,三宅純平,坂本淳哉,沖田 実
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      日本物理療法合同学術大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ベルト電極式骨格筋電気刺激法が筋構成タンパク質の分解系の分子動態におよぼす影響2023

    • Author(s)
      三宅純平,高橋あゆみ,前田俊輔,石木雄大,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
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      第9回日本骨格筋電気刺激研究会学術集会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 不動によって惹起される筋痛に対するベルト電極式骨格筋電気刺激法(B-SES)の効果2023

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      沖田星馬,石木雄大,本田祐一郎,高橋あゆみ,前田俊輔,三宅純平,近藤康隆,吉田佳弘,坂本淳哉,沖田 実
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      第9回日本骨格筋電気刺激研究会学術集会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨芽・破骨細胞の動態から不動性骨萎縮に対するベルト電極式骨格筋電気刺激法の効果を探る2023

    • Author(s)
      前田俊輔,三宅純平,高橋あゆみ,梶原康宏,佐々木遼,本川智子,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
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      第9回日本骨格筋電気刺激研究会学術集会
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  • [Presentation] 骨格筋電気刺激によるラット腓腹筋の廃用性筋萎縮の進行抑制効果2023

    • Author(s)
      三宅純平,前田俊輔,高橋あゆみ,石木雄大,本田祐一郎),坂本淳哉,沖田 実
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      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 不動によって惹起される筋萎縮,筋性拘縮,筋痛に対するベルト電極式骨格筋電気刺激法の効果-刺激強度の影響-2023

    • Author(s)
      石木雄大,沖田星馬,高橋あゆみ,三宅純平,前田俊輔,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 不動性骨萎縮に対する骨格筋電気刺激の効果-破骨細胞の動態に着目して-2023

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      前田俊輔,三宅純平,高橋あゆみ,佐々木遼,本川智子,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 不活動性筋痛の予防に有効な運動様式の検討ー電気刺激誘発性筋収縮運動と持続的伸張運動の比較ー2022

    • Author(s)
      沖田星馬,本田祐一郎,梶原康宏,高橋あゆみ,佐々木遼,大賀智史,近藤康隆,吉田佳弘,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第26回日本ペインリハビリテーション学会学術大会
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  • [Presentation] 不動によって発生・進行した筋痛,筋萎縮,筋性拘縮に対する筋収縮運動の効果2022

    • Author(s)
      前田俊輔,三宅純平,本田祐一郎,高橋あゆみ,梶原康宏,坂本淳哉,沖田 実
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      第26回日本ペインリハビリテーション学会学術大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ラットヒラメ筋の廃用性筋萎縮に対するベルト電極式骨格筋電気刺激の効果-FOXOならびにPGC-1αの動態に着目して-2022

    • Author(s)
      高橋あゆみ,梶原康宏,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 筋性拘縮の発生メカニズムの探索―ミトコンドリア融合・分裂因子の動態に関する検討2022

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      本田祐一郎,高橋あゆみ,前田俊輔,三宅純平,坂本淳哉,沖田 実
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      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] B-SESによる廃用性筋萎縮の進行抑制効果はリン酸化AKT/FOXOの動態が関与する2022

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      高橋あゆみ,三宅純平,前田俊輔,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
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      第8回日本骨格筋電気刺激研究会学術集会
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      本田祐一郎,高橋あゆみ,梶原康宏,佐々木遼,沖田星馬,坂本淳哉,縄田 厚,沖田 実
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  • [Presentation] 不動化した骨格筋における線維化の発生メカニズムにはミトコンドリアの機能不全を介した筋核のアポトーシスが関与する2022

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      本田祐一郎,高橋あゆみ,坂本淳哉,沖田 実
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      第54回日本結合組織学会学術大会
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  • [Presentation] ベルト電極式骨格筋電気刺激による廃用性筋萎縮の進行抑制効果はFOXOやPGC-1αを介した筋特異的ユビキチンリガーゼの発現抑制が関与する2022

    • Author(s)
      高橋あゆみ,梶原康宏,本田祐一郎,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第77回日本体力医学会大会
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      2022 Annual Research Report
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      第77回日本体力医学会大会
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  • [Presentation] 拘縮のメカニズムと治療戦略2022

    • Author(s)
      沖田 実
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      第20回日本神経理学療法学会学術大会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Myonuclear apoptosis via cleaved caspase-3 upregulation is associated with macrophage accumulation underlying immobilization-induced muscle fibrosis2022

    • Author(s)
      Natsumi Tanaka, Yuichiro Honda, Yasuhiro Kajiwara, Hideki Kataoka, Tomoki Origuchi, Junya Sakamoto, Minoru Okita
    • Organizer
      16th World Congress of Physical Medicine and Rehabilitation 2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of electrical stimulation induced-twitch exercise for preventing to progress immobilization-induced muscle fibrosis; Comparison between monopolar and belt electrode devices2022

    • Author(s)
      Yuichiro Honda, Yasuhiro Kajiwara, Natsumi Tanaka, Moeka Yoshimura, Ayumi Takahashi, Ryo Sasaki, Yasutaka Kondo, Hideki Kataoka, Junya Sakamoto, Minoru Okita
    • Organizer
      16th World Congress of Physical Medicine and Rehabilitation 2022
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    • Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      Ayumi Takahashi, Moeka Yoshimura, Yasuhiro Kajiwara, Natsumi Tanaka, Yuichiro Honda, Junya Sakamoto, Minoru Okita
    • Organizer
      16th World Congress of Physical Medicine and Rehabilitation 2022
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    • Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      沖田 実
    • Organizer
      九州理学療法士学術大会 2021 from SASEBO, 長崎
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    • Invited
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      田中なつみ,本田祐一郎,梶原康宏,片岡英樹,坂本淳哉,沖田 実
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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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    • Author(s)
      本田祐一郎,田中なつみ,梶原康宏,吉村萌華,高橋あゆみ,坂本淳哉,沖田 実
    • Organizer
      第76回日本体力医学会
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    • Author(s)
      梶原康宏,本田祐一郎,佐々木遼,吉村萌華,高橋あゆみ,坂本淳哉,沖田 実
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      第53回日本結合組織学会学術大会
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  • [Presentation] ベルト電極式デバイスによる骨格筋電気刺激が不動性骨萎縮におよぼす影響2021

    • Author(s)
      梶原康宏,本田祐一郎,佐々木遼,吉村萌華,高橋あゆみ,坂本淳哉,小関弘展,沖田 実
    • Organizer
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
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  • [Remarks] 長崎大学大学院医歯薬学総合研究科運動障害リハビリテーション学研究室

    • URL

      http://www2.am.nagasaki-u.ac.jp/pt/basic_pt/

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  • [Remarks] 長崎大学大学院医歯薬学総合研究科運動障害リハビリテーション学研究室

    • URL

      http://www2.am.nagasaki-u.ac.jp/pt/basic_pt/index.html

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      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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