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2013 Fiscal Year Annual Research Report

ストレス応答性超分子マテリアルの創成と機能開拓

Research Project

Project/Area Number 23685026
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

高島 義徳  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40379277)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords超分子ヒドロゲル / 刺激応答性 / 分子認識 / ホスト-ゲスト相互作用 / 伸縮性超分子 / 光刺激応答性 / 酸化還元刺激応答性
Research Abstract

日本の科学技術発展において高分子科学が果たせる役割に人工筋肉などの創発機能を持った材料が期待されている。その中で高分子ゲルが果たせる役割は重要な領域である。本申請課題ではホスト分子とゲスト分子の組み合わせに応じた多機能な超分子ヒドロゲルの構築を試み、ストレスとして光や酸化還元を用いて、ゾル-ゲル相転移、人工アクチュエーターを目指した膨潤-収縮の制御を試みた。
酸化還元刺激応答性超分子ゲルアクチュエーターの構築
ホスト分子であるβ-シクロデキストリン(βCD)を用いて、ゲスト分子にはフェロセン(Fc)を選択した。βCDとFcのホスト-ゲスト相互作用を利用して、超分子ヒドロゲルを作製した。βCD は選択的に疎水性のFc分子を取り込み、包接錯体を形成する。我々はホスト-ゲスト相互作用を高分子側鎖間の架橋として利用するだけでなく、化学架橋部位を導入することによって、外部刺激に対しても形態が崩れない超分子ヒドロゲルを作製した。作製した超分子ヒドロゲルは有機溶媒中では大きく膨潤するのに対して、溶媒を水に置き換えることによって、大きく収縮した。このような溶媒の疎媒変化に対して示す膨潤収縮性は、CD とゲスト分子の包接錯体形成に依存しており、水中においては包接錯体が形成されるため、架橋密度が上昇し、収縮したものと考えられる。一方で、有機溶媒中においては架橋密度が低下するため、膨潤したものと考えられる。今回、刺激として、酸化還元刺激を用いて、ゲルの膨潤収縮性を制御することに成功した。また二層ゲルを作成することで、刺激に応じたゲルの屈曲運動を制御する成功し、作成したゲルの仕事量を見積もることにも成功した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (58 results)

All 2014 2013

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (50 results) (of which Invited: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] シクロデキストリンを触媒とする高分子合成2014

    • Author(s)
      原田明・高島義徳
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 63 Pages: 174-175

    • URL

      http://main.spsj.or.jp/c5/kobunshi/kobu2014/1403.html#174

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 非共有結合を利用した超分子材料の作製-自己修復性材料及びアクチュエータ材料への展開2014

    • Author(s)
      高島義徳
    • Journal Title

      化学と工業

      Volume: 67 Pages: 248-249

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Elastic Supramolecular Hydrogels using Host & -Guest Inclusion Complexes with Cyclodextrins2013

    • Author(s)
      Kakuta, T; Takashima, Y; Harada, A
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 46 Pages: 4575-4579

    • DOI

      10.1021/ma400695p

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Redox-Generated Mechanical Motion of a Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2013

    • Author(s)
      Nakahata, M; Takashima, Y; Hashidzume, A.; Harada, A
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed

      Volume: 52 Pages: 5731-5735

    • DOI

      10.1002/anie.201300862

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Macromolecular Recognition and Macroscopic Interactions by Cyclodextrins2013

    • Author(s)
      Harada, A.; Takashima, Y.
    • Journal Title

      Chem. Rec

      Volume: 23 Pages: 420-431

    • DOI

      10.1002/tcr.201300006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ホスト-ゲスト相互作用を利用した自己修復性超分子材料の作製とその刺激応答性2013

    • Author(s)
      工業材料
    • Journal Title

      高島義徳・角田貴洋・中畑雅樹・原田明

      Volume: 61 Pages: 47-52

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用を用いた高靭性ヒドロゲルの作成と機能評価2014

    • Author(s)
      畠中省伍・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 包接錯体を利用した酸化還元応答性ヒドロゲルの作製とその機能評価2014

    • Author(s)
      宮前 宏平・中畑雅樹・角田貴洋・高島義徳・山口浩靖・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] [c2]ロタキサンダイマーにより架橋された超分子ヒドロゲルの作製とその光応答性2014

    • Author(s)
      岩曽一恭・高島義徳・山口浩靖・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 包接錯体を用いた自己修復性超分子材料の作製及び靭性評価2014

    • Author(s)
      角田貴洋・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] シクロデキストリン修飾RAFT剤による重合とモノマー包接による重合挙動の変化2014

    • Author(s)
      小柳昂平・中村貴志・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] ホスト分子修飾およびゲスト分子修飾硬質材料間における分子認識を用いた接着現象の観察2014

    • Author(s)
      佐野孝明・角田貴洋・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] ボロン酸‐カテコール相互作用を利用したpH・糖応答性ゲル集積システムの構築2014

    • Author(s)
      森祥子・中畑 雅樹・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用とイオン性相互作用を利用した酸化還元応答性ゲル集積システムの構築2014

    • Author(s)
      中畑雅樹・高島義徳・橋爪章仁・山口浩靖・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 界面におけるカップリング反応を利用したゲル及びガラス基板の接合2014

    • Author(s)
      関根智子・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] ボロン酸-カテコールの可逆的な共有結合を介したpH・糖応答性ゲル集積システムの構築2014

    • Author(s)
      森 祥子
    • Organizer
      第14回リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパスWPI-I2CNERホール, 福岡県福岡市
    • Year and Date
      20140319-20140320
  • [Presentation] ホスト分子修飾およびゲスト分子修飾硬質材料間における分子認識を用いた接着現象の観察2014

    • Author(s)
      佐野 孝明
    • Organizer
      第14回リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパスWPI-I2CNERホール, 福岡県福岡市
    • Year and Date
      20140319-20140320
  • [Presentation] [c2]ロタキサン骨格を有する光刺激応答性超分子ヒドロゲルの作製2014

    • Author(s)
      岩曽 一恭
    • Organizer
      第14回リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパスWPI-I2CNERホール, 福岡県福岡市
    • Year and Date
      20140319-20140320
  • [Presentation] Adhesion of Gels and Substrates using Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reaction2014

    • Author(s)
      Tomoko Sekine, Yoshinori Takashima, Akira Harada
    • Organizer
      1st. Kansai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      Senri Life Science Center, Toyonaka, Japan
    • Year and Date
      20140203-20140204
  • [Presentation] Preparation of Supramolecular Hydrogel Composed of [c2]Rotaxane Dimer as The Dynamic2014

    • Author(s)
      Kazuhisa Iwaso, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • Organizer
      1st. Kansai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      Senri Life Science Center, Toyonaka, Japan
    • Year and Date
      20140203-20140204
  • [Presentation] [c2]ロタキサンダイマーによる超分子ヒドロゲルの作製2013

    • Author(s)
      岩曽一恭・高島義徳・山口浩靖・原田 明
    • Organizer
      第22回ポリマー材料フォーラム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀, 東京都江戸川区
    • Year and Date
      20131128-20131129
  • [Presentation] 包接錯体形成を利用した超分子ヒドロゲルの作製とその機能評価2013

    • Author(s)
      宮前 宏平・中畑雅樹・角田貴洋・高島義徳・山口浩靖・原田 明
    • Organizer
      第22回ポリマー材料フォーラム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀, 東京都江戸川区
    • Year and Date
      20131128-20131129
  • [Presentation] 界面における鈴木-宮浦クロスカップリング反応によるゲルの接着2013

    • Author(s)
      関根智子・高島義徳・山口浩靖・原田 明
    • Organizer
      第22回ポリマー材料フォーラム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀, 東京都江戸川区
    • Year and Date
      20131128-20131129
  • [Presentation] Stimuli Responsive Supramolecular Materials Formed from Host and Guest Polymers2013

    • Author(s)
      Takashima Yoshinori
    • Organizer
      China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
    • Place of Presentation
      Soochow Univ., Suzhou, China
    • Year and Date
      20131025-20131028
    • Invited
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用を利用した酸化還元応答性超分子アクチュエータの開発とその力学的評価2013

    • Author(s)
      中畑 雅樹 ・高島義徳・橋爪章仁・原田 明
    • Organizer
      第3回CSJ化学フェスタ 2013
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀, 東京都江戸川区
    • Year and Date
      20131021-20131023
  • [Presentation] 置換ピリジニウムとデカメチレンからなる軸分子とシクロデキストリンとの擬ロタキサン形成の動力学的解析2013

    • Author(s)
      久世晃弘・橋爪章仁・山口浩靖・安達清治・高島義徳・原田 明
    • Organizer
      第3回CSJ化学フェスタ 2013
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀, 東京都江戸川区
    • Year and Date
      20131021-20131023
  • [Presentation] 核酸塩基対間の相補的相互作用を利用したマクロスケールでの自己組織化2013

    • Author(s)
      中畑 雅樹 ・高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス, 愛知県名古屋市
    • Year and Date
      20130927-20130929
  • [Presentation] 包接錯体形成を利用した超分子材料の自己修復挙動2013

    • Author(s)
      高島 義徳 ・角田貴洋・中畑雅樹・山口浩靖・原田明
    • Organizer
      第30回シクロデキストリンシンポジウム
    • Place of Presentation
      くまもと県民交流館パレア, 熊本県熊本市
    • Year and Date
      20130912-20130913
  • [Presentation] 可逆的な包接錯体形成を利用した刺激応答性伸縮材料の作製とその応答挙動2013

    • Author(s)
      高島 義徳 ・中畑雅樹 ・畠中 省伍 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] シクロデキストリンダイマーを超分子触媒とした環状エステルの開環重合2013

    • Author(s)
      播摩 愛子・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] 置換ピリジニウムとデカメチレンからなる軸分子を包接するα-シクロデキストリンの並進運動の動力学的解析2013

    • Author(s)
      久世 晃弘 ・橋爪 章仁 ・安達 清治 ・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用に基づく光応答性ヒドロゲルアクチュエータの作製と機能評価2013

    • Author(s)
      畠中 省伍 ・高島 義徳 ・中畑 雅樹 ・角田 貴洋 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] シクロデキストリンとフェロセンの分子認識を利用した酸化還元応答性高分子アクチュエータの開発とその力学的評価2013

    • Author(s)
      中畑 雅樹 ・高島 義徳 ・橋爪 章仁 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] 超分子架橋による自己修復性材料の作製とその靭性評価2013

    • Author(s)
      角田 貴洋 ・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] シクロデキストリンを有するRAFT 剤の重合挙動2013

    • Author(s)
      小柳 昂平 ・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] [c2]ロタキサンダイマーにより架橋された超分子ヒドロゲルの作製とその光刺激応答性2013

    • Author(s)
      岩曽 一恭 ・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] 鈴木-宮浦クロスカップリング反応を利用したゲルの接着とその力学的特性2013

    • Author(s)
      関根 智子 ・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] 芳香族ゲスト分子を用いたホスト-ゲスト相互作用による自己修復性超分子ヒドロゲルの作製2013

    • Author(s)
      藤田 奈津美・角田 貴洋・高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第59回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館, 兵庫県神戸市
    • Year and Date
      20130712-20130712
  • [Presentation] シクロデキストリンダイマーを超分子触媒とした環状エステルの開環重合2013

    • Author(s)
      播摩 愛子・高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第59回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館, 兵庫県神戸市
    • Year and Date
      20130712-20130712
  • [Presentation] シクロデキストリンを有するRAFT 剤の合成とモノマー認識によるラジカル重合挙動の変化2013

    • Author(s)
      小柳 昂平 ・高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第59回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館, 兵庫県神戸市
    • Year and Date
      20130712-20130712
  • [Presentation] ヒドロゲルと硬質材料間の分子認識を通した接着挙動2013

    • Author(s)
      入江 沙耶加 ・ 高島 義徳 ・山口 浩靖 ・原田 明
    • Organizer
      第59回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館, 兵庫県神戸市
    • Year and Date
      20130712-20130712
  • [Presentation] Expansion-contraction of photoresponsive artificial muscle regulated by host-guest interactions2013

    • Author(s)
      Shogo Hatanaka, Yoshinori Takashima, Akihito Hashidzume, Akira Harada
    • Organizer
      8-ISMSC
    • Place of Presentation
      Crystal Gateway Marriott, Arlington, Virginia, U.S.A.
    • Year and Date
      20130707-20130711
  • [Presentation] Formation of Supramolecular Hydrogel Polymerizing Inclusion Complexes and Functional Properties2013

    • Author(s)
      Takahiro Kakuta, Yoshinori Takashima, Akira Harada
    • Organizer
      8-ISMSC
    • Place of Presentation
      Crystal Gateway Marriott, Arlington, Virginia, U.S.A.
    • Year and Date
      20130707-20130711
  • [Presentation] Redox-Generated Mechanical Motion of Supramolecular Polymeric Actuator Based on Host-Guest Interactions2013

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, Akihito Hashidzume, Akira Harada
    • Organizer
      8-ISMSC
    • Place of Presentation
      Crystal Gateway Marriott, Arlington, Virginia, U.S.A.
    • Year and Date
      20130707-20130711
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用を利用した人工筋肉材料の作製と機能評価2013

    • Author(s)
      畠中 省伍・ 高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第2回JACI/GSCシンポジウム
    • Place of Presentation
      メルパルク大阪 大阪府大阪市
    • Year and Date
      20130606-20130607
  • [Presentation] Redox-responsive self-healing materials formed from host-guest polymers2013

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • Organizer
      5th Gratama Workshop
    • Place of Presentation
      Tokyo Tech Front, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20130529-20130601
  • [Presentation] Redox-generated mechanical motion of a supramolecular polymeric actuatorbased on host-guest interactions2013

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • Organizer
      5th Gratama Workshop
    • Place of Presentation
      Tokyo Tech Front, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20130529-20130601
  • [Presentation] Formation of Supramolecular Hydrogels using Inclusion Complexes and Self-healing Properties2013

    • Author(s)
      Takahiro Kakuta, Yoshinori Takashima, Masaki Nakahata, Miyuki Otsubo, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • Organizer
      5th Gratama Workshop
    • Place of Presentation
      Tokyo Tech Front, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20130529-20130601
  • [Presentation] Highly Stretching Hydrogels through Host-Guest Interaction and Functional Properties2013

    • Author(s)
      Takahiro Kakuta, Yoshinori Takashima, Akira Harada
    • Organizer
      5th Gratama Workshop
    • Place of Presentation
      Tokyo Tech Front, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20130529-20130601
  • [Presentation] 超分子錯体を利用した重合触媒の開拓と自己修復性超分子マテリアルの創製2013

    • Author(s)
      高島 義徳
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
    • Invited
  • [Presentation] ホスト-ゲスト相互作用により制御された光応答性人工筋肉の膨潤収縮挙動2013

    • Author(s)
      畠中 省伍・ 高島 義徳・中畑 雅樹・角田 貴洋・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Presentation] 置換ピリジニウムとデカメチレンからなる2-ステーション軸分子上のα-シクロデキストリンのシャトリング制御2013

    • Author(s)
      久世 晃弘・橋爪 章仁・高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Presentation] 基質認識部位としてシクロデキストリンを有するRAFT剤の合成とそのラジカル重合挙動2013

    • Author(s)
      小柳 昂平・ 高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Presentation] シクロデキストリンダイマーを超分子触媒とした環状エステルの開環重合2013

    • Author(s)
      播摩 愛子・高島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Presentation] Formation of Self-healable Supramolecular Hydrogel Based on Molecular Recognition2013

    • Author(s)
      Takahiro Kakuta, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Presentation] Redox-responsive Artificial Molecular Muscle: Contraction-expansion Supramolecular Materials Formed by Host-guest Polymers2013

    • Author(s)
      Masaki Nakahata, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館 京都府京都市
    • Year and Date
      20130529-20130531
  • [Book] 非共有結合型ポリマー2014

    • Author(s)
      高島義徳・ 原田明
    • Total Pages
      1766
    • Publisher
      化学便覧 応用化学編 第7版, 5.3.5, 日本化学会編, 丸善出版株式会社
  • [Book] 修飾シクロデキストリンを用いた超分子錯体の構造制御と機能創製2013

    • Author(s)
      原田明・高島義徳
    • Total Pages
      314
    • Publisher
      シクロデキストリンの科学と技術, 第4章, 監修:寺尾啓二・池田宰

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Published: 2015-05-28  

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