JP2000054375A - 基礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法 - Google Patents
基礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法Info
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Abstract
することが困難な軟弱地盤に適用することができる、基
礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法を提供すること。 【解決手段】 鋼管10の先端部分を管部材20に挿入
して係止突起11を係止溝26に係合させて、鋼管10
の先端部分に管部材20を固定する。管部材20の外周
面には、鋼管10の直径の5倍乃至6倍前後の直径を有
する螺旋状翼21がほぼ1巻溶接等により固定されてい
る。螺旋状底板20の下面周縁には周壁24が一体に設
けられる。
Description
表示であるN値が10未満の超軟弱地盤に、例えば比較
的低層の2階建住宅等の建造物を構築する際の基礎補強
となる基礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法に関す
る。
等の低層の建造物の基礎を構築する際には、地盤の強度
に応じて基礎間の間隔である基礎幅を設定している。例
えば、1m2 当たり5TON 以上の地耐力を有する地盤の
場合には基礎幅は500mmで、1m2 当たり3TON の地
耐力しか有さない場合には基礎幅を広くした800mm幅
に設定するのが一般的である。
階建住宅の基礎を構築するには、地耐力のある比較的硬
い地盤層がある深さまで掘削して基礎の底面を設置す
る、いわゆる深基礎工法を採用するが、水位が高い軟弱
地盤では地盤の掘削に際し、掘削した箇所に土砂が崩れ
落ちたり、地下水がわき出て溜まったりしないように土
留をしたり、排水(水替え)をしなければならず、基礎
の施工が困難である。
地盤は、少なくともボーリングの硬さ表示であるN値が
15以上で、N値が30程度の硬さが望ましい。軟弱地
盤の場合、N値が30程度の層は地面から約10mから
15mの深さとなる。ところで、杭の支持力は、〔定数
30×N値30×杭の先端断面積〕×(1/3)で示さ
れ、例えば、杭の先端断面積を0.049とする場合、
杭1本当たりの支持力は14.7トン(約15トン)と
なる。5トン基礎を使用する場合には、上述の如く、基
礎幅を500mmとし、2mピッチで荷重を受けると仮定
すると、杭にかかる荷重は5トン×500mm×2,00
0mm=5トン程度に過ぎず、これを約15トンの支持力
を有する杭で支持することは、たとえ安全率を高く見積
もったとしても無駄(不経済)である。
ことを考えた場合、支持力15トンの杭では、杭間隔が
6mとなって広くなり過ぎて、杭間に架設する地中梁
は、その断面積を大きく設定する必要があり、結果的に
は不経済となる。
先端断面積の小さい、支持力が3トンから4トン程度の
鋼管杭を使用し、これを1.8m間隔で打ちこんむ場
合、約10mから15mの長さの杭が必要となり、施工
コストが高騰化する。
の不同沈下の原因の約70%は、3mから4m付近まで
の地表面下の軟弱地盤で生じることが判明している。地
表面から4m乃至5mよりもさらに深い地盤では、その
上層の土砂による圧密を受けており、地盤の強度は杭を
支持できる程ではないが、多少とも強くなっている。こ
のため、深基礎工法による掘削孔あるいは部分掘削によ
る掘削孔内にコンクリートを充填した、いわゆるアップ
ルコンクリート基礎を構築して住宅を支えることが提案
されているが、上述した深基礎工法で説明した如く、水
位の高い軟弱地盤では、掘削に際し、土留矢板や排水が
必要となり、敷地が狭い小規模住宅では施工が困難であ
る。
ルセメントと施工現場の土砂とを混合撹拌して基礎を形
成する工法が採用されている。この工法によれば、施工
現場の土砂をソイルセメントで固めた、直径が50cm
乃至60cm、長さが5m乃至6m前後の、建物荷重支
持のための地盤改良柱を2階建住宅の基礎として使用す
る。
によってその性状が大きく異なっており、これにソイル
セメントを混合撹拌してバラツキのない、品質の均一な
地盤改良柱を形成することは、困難である。例えば、土
砂の性状に合わせて土砂とソイルセメントとを混合撹拌
するが、撹拌条件、時間等が異なり、品質のバラツキを
回避することは殆ど不可能である。
砂との間に摩擦力が生じて、この摩擦力が地盤改良柱を
地盤中に支える力の一つとなると言われているが、軟弱
地盤では期待した程摩擦力が発揮されない。このため、
地盤改良柱の先端には、その上端から建造物の荷重が作
用する一方、その先端(断面)に地盤の反力が作用する
が、この軸方向荷重の殆どを地盤改良柱のみで支えてお
り、地盤改良柱の品質にバラツキがあると、柱体に座屈
が生じて不同沈下の原因となる。
地盤に基礎を構築する場合、深基礎工法、アップルコン
クリート基礎工法、地盤改良柱工法等が知られている
が、上述の如く、いずれも種々の問題を抱えている。
で、安全且つ施工が非常に簡単で、支持杭を使用するこ
とが困難な軟弱地盤に適用することができる、基礎杭を
提供することを目的とする。また、この基礎杭を使用し
て、深基礎工法や地盤改良柱工法等に代わる、新規な基
礎工法を提供することを目的とする。
明の基礎杭では、鋼管等の杭部材と、該杭部材の先端に
取り付けられる管部材と、該管部材を前記杭部材の先端
に取り付ける取付部材とを具備し、前記管部材の外周面
に前記杭部材の直径の5倍乃至6倍前後の直径を有する
螺旋状翼を設けてなることを特徴とする。
の超軟弱地盤に地表面から4m乃至5mの深さまで無排
土で回転推進すると、螺旋状翼がN値4〜5程度の多少
強度を有する地盤に達する。この地盤では、鋼管の直径
の2倍程度の直径を有する螺旋翼を装備した従来の支持
杭を支えることはできないが、杭部材の直径の5倍乃至
6倍前後の直径を有する螺旋状翼を支持することは可能
である。建造物の荷重は、杭部材から螺旋状翼に作用
し、該螺旋状翼から25分の1から36分の1の大きさ
の荷重に分散して螺旋状翼の下方の地層に位置する強度
のある地盤に伝達されることになる。
有する螺旋状翼を、杭部材自体ではなく、杭部材の先端
に取付部材を介して取り付けられる管部材の外周面に設
けてあるので、杭部材と螺旋状翼(管部材)とに分解し
た状態で施工現場まで搬送することができ、基礎杭の搬
送に際して嵩張らずに済み、搬送が容易である。また、
取付部材を介して管部材を杭部材の先端に取り付けるよ
うにしているので、施工現場で溶接、ろう付け等の固着
手段を使用しなくても基礎杭を簡単に組み立てることが
出来る。
てあると、基礎杭が地盤中に回転推進される際、周壁が
螺旋状翼の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密
し、基礎杭の埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状底板
による支圧力とが相俟って建造物を超軟弱地盤上に支持
することができる。
なる鋼管の先端に、該鋼管よりも短い管部材であって、
その外周面にその直径の5倍乃至6倍前後の直径を有す
る螺旋状翼を設けた管部材を、取付部材を介して固定し
て、基礎杭を組み立て、該基礎杭をN値が10未満の超
軟弱地盤内に無排土で回転推進し、前記鋼管及び前記螺
旋状翼を介して超軟弱地盤の下方に位置する強度のある
地盤に建造物の荷重を伝達させて、建造物を超軟弱地盤
上に支持することを特徴とする。
ついて添付図面を参照して説明する。
を示す一部省略した斜視図、図2は図1に示す基礎杭を
側面側からみた一部省略した部分拡大断面図、図3は図
1に示す基礎杭の取付部材部分の一部省略した部分拡大
断面図、図4は図1に示す基礎杭の平面図、図7は図1
に示す基礎杭の底面図である。
5φ程度の直径、5,000mm乃至10,000mmの長
さを有する杭部材としての鋼管10と、外周面にほぼ1
巻の掘削刃兼用の螺旋状翼21を溶接等により固定し
た、長さの短い管部材20と、該管部材20内に鋼管1
0の先端部分を挿入して固定するための取付部材30と
を具備してなるものである。
に、例えば長さが120mm位で、鋼管10の先端部分が
嵌挿される内径を有した、長さの短い鋼管等からなる。
管部材20の底面は、底板22によって閉じられてい
て、該底板22にほぼ山形状の板部材23が固定されて
いる。
至6倍前後の直径(大体600φ乃至700φ)を有
し、その周縁下面には折り曲げ加工等により周壁24が
一体に設けられ、またその面部にはエンボス加工等によ
り螺旋状翼21の曲げ強度を高める凹凸部25が設けら
れている。周壁24は、基礎杭の埋設後、螺旋状翼20
の底面側の土砂が逃げないようにして(包み込むように
拘束して)圧密し、土砂の保持力を高めるものである。
周壁24の高さは、大体30mm乃至50mm程度に設
定される。このような範囲に設定したのは、周壁24の
高さが30mmよりも低いと周壁24による圧密効果が
十分に得られず、また周壁24の高さが50mmよりも
高いと軟弱地盤とはいえ地盤中への回転推進に際して大
きな抵抗となって好ましくない上に、圧密効果の向上も
それほど期待できないという理由からである。地盤の状
態によっては、僅かではあるが30mmよりも低くなる
ことや、50mmよりも高くなることがある点に留意す
べきである。周壁24と凹凸部25とが相俟って螺旋状
翼21の曲げ強度を更に向上させる。このため、螺旋状
翼21の板厚を薄く設定しても、地盤からの反力による
曲げ力に対して十分に耐えることができるようになる。
凹凸部25の数、形状等は図4,図5に示す実施例に限
定されるものではない。要は螺旋状翼21の曲げ強度を
向上させるものであれば図4,図5に示すものに限定さ
れるものではない。なお、螺旋状翼21と管部材20と
の接合部分に補強リブを設けるようにしてもよい。
軸線方向に延びる係止溝26が形成される。この係止溝
26には、鋼管10の先端部分の外周面に固着した、ブ
ロック状の係止突起11が係止するようにしてある。係
止突起11は、管部材20内に、鋼管10の先端部分を
該管部材20の底板22に当接するまで挿入したとき
に、係止溝26内に係止するように、鋼管10の先端部
分の外周面の適宜高さ位置に配置される。これら係止溝
26と係止突起11とにより、鋼管10の先端部分に管
部材20を固定するための取付部材30が構成される。
するに際し、螺旋状翼21より先に地盤に食い込んで螺
旋状翼21を地盤に対して位置決めをし、螺旋状翼21
の回転芯ずれを防止するように、掘削刃又は回転芯ずれ
防止用先導部材として機能するものであり、管部材20
の底部から突出する。
杭を使用して、N値が10未満の超軟弱地盤に例えば2
階建の住宅用の基礎を構築する、基礎工法を説明する。
工現場に基礎杭を搬送する際には、鋼管10と、螺旋状
翼21を設けた管部材20とを分解した状態にしてお
く。これにより、嵩張らずに基礎杭を施工現場まで搬送
することができる。施工現場で基礎杭を組み立てるに
は、係止突起11が係止溝26内に係止するまで、鋼管
10の先端部分を管部材20に挿入する。これにより、
鋼管10の先端部分が底板22に当接し、係止突起11
が係止溝26内に完全に没入するようになる(係止突起
11の上端面が管部材20の上端面よりも低くなる)。
そして、係止溝26の上端の開口を溶接等で閉じて、係
止突起11が係止溝26から外れないようにする。この
場合の溶接は、係止溝26の上端の開口に単に肉盛りす
るだけで済み、鋼管10と管部材20とをこれらの全周
にわたって溶接するものとは異なり、手間がかからず、
熟練を要しない。これにより、鋼管10を管部材20か
ら抜け出ないように固定することができる。
させる過程で螺旋状翼21が地面Gを引きずって、施工
現場の地面Gを掘ったり、削ったりする等、地面Gを荒
らす一方、螺旋状翼21が変形させられる等のおそれが
あることから(図14参照)、例えば図12に示すよう
な、前端部分が上方に持ち上がるように傾斜して地面上
で滑りやすく形成した板状の本体41の上面中央部に支
え板43を介して支持板42を起立させた、そり部材4
0を利用する。これにはまず、鋼管10を支持板42の
円弧状の凹部44に係止させて支えると共に、螺旋状翼
21の部分を本体41上に載せる。そして、図13(a)
乃至(c)に示すように鋼管10の上端部付近に取り付け
たワイヤWを牽引すると、基礎杭は地面上に伏した状態
からほぼ起立した状態まで引き上げられるが、この過程
でそり部材40により螺旋状翼21が地面Gを引きずる
のが阻止され、基礎杭は埋設しようとする地面上に円滑
に起立する。その後、そり部材40を外す一方、基礎杭
の上端を図示しない回動押し込み駆動装置に取り付け
る。
転しつつ地盤中に押し込むようにすると、まず板部材2
3が地盤に食い込み、螺旋状翼21の地盤に対する位置
決めをする。次いで、螺旋状翼21が板部材23と共に
掘削刃として鋼管10の推進方向にある土砂を掘削軟化
しつつ、該土砂を鋼管10の側部に押し出しながら横振
れなく、鋼管10が地盤中に無排土で回転推進されて埋
め込まれる。
度地盤内に推進した時点で回動押し込み駆動装置の駆動
を停止する。螺旋状翼21が位置する箇所は、その上層
の土砂による圧密を受け、杭を支持できる程の地盤強度
を有していないものの、地表面部分よりも多少地盤強度
を有している。また、周壁24が螺旋状翼21の底面側
(下部側)の土砂が逃げないようにして(包み込むよう
に拘束して)圧密している。
1に伝達され、さらに螺旋状翼21からその下方に位置
する深い地層にある強度を有した地盤に伝達される。こ
のとき、螺旋状翼21は、鋼管10の直径の5倍から6
倍の直径に形成されていることから、螺旋状翼21に作
用する地盤からの反力は、鋼管10のみの場合に受ける
地盤の反力の場合に比して単位面積当たり25分の1か
ら36分の1程度になる。換言すれば、建造物の荷重
を、鋼管10のみで支える場合に比して25分の1から
36分の1程度に分散して下方に位置する強度のある地
盤に伝達するようになる。
い地層まで拡底型の基礎杭を埋め込むことなく、軟弱地
盤中にあたかも浮いたような状態で埋め込むことで、不
同沈下を確実に防止して建造物を超軟弱地盤上に支える
ことができる。
1)に基づいて実施した、上記実施例に示した基礎杭の
載荷試験結果を示すグラフで、周壁24の効果を確認す
るものである。縦軸は杭頭の沈下量(mm)を示し、横
軸は杭頭荷重(トン)を示している。
の反力杭を埋め込み、これら反力杭間に第1の梁を架け
渡すと共に、該第1の梁間に試験杭上を横切るようにし
て第2の梁を架け渡し、該第2の梁と試験杭の頭部との
間にジャッキ(100トン)を配置して準備し、次いで
ジャッキを駆動して、第1、2の梁を介して反力杭に引
き抜き力を作用する一方、この引き抜き力の反力として
の押圧力を試験杭の頭部に作用して行った。
N値が0.3乃至1程度の超軟弱地盤であった。沈下量
は電気抵抗式測定器を使用して測定した。載荷試験に使
用した試験杭は、次の通りである。
杭長5,500mm、螺旋状翼の翼径(直径)700mm、
周壁24を設けない杭(図11中、記号黒四角で示す) 試験杭2 鋼管10の直径114.3φ、杭長5,50
0mm、螺旋状翼の翼径(直径)600mm、周壁24を設
けない杭(図11中、記号●で示す) 試験杭3 図1に示すタイプの杭で、鋼管10の直径1
14.3φ、杭長5,500mm、螺旋状翼の翼径(直
径)600mm、周壁24を設けた杭(図11中、記号〇
で示す) 試験杭4 図1に示すタイプの杭で、鋼管10の直径1
14.3φ、杭長5,500mm、螺旋状翼の翼径(直
径)700mm、周壁24を設けた杭(図11中、記号□
で示す) 図11に示すグラフから明らかなように、螺旋状翼の直
径が鋼管の5倍乃至6倍の基礎杭は、いずれも超軟弱地
盤(N値が0.3乃至1程度)で十分支持力が得られる
ことが確認された。例えば、試験杭1では8トンの荷重
に対して沈下量は50mm、試験杭2では70mm、試験杭
3では35mm、試験杭4では30mm程度であった。
けない他の杭に比してさらに沈下量を小さくすること
(大きな支持力が得られること)が確認された。例え
ば、螺旋状翼の直径が同じ試験杭1と試験杭4とを比較
すると、杭頭荷重が12トンの場合、周壁を設けない試
験杭1では沈下量は110mm程度であるのに対し、周壁
を設けた試験杭4では沈下量は62mm程度とほぼ2分の
1で、螺旋状翼の支圧力と相俟って周壁の圧密効果によ
り超軟弱地盤において更に大きな支持力が得られること
が確認された。
実施例を示すものである。なお、図中、図1乃至図5に
示す部分と同一構成部分には同一符号を付してその説明
を省略する。
行わず、ピンを使用して鋼管10の先端部分に管部材2
0を固定するようにしてある。
示すように、例えその底面がほぼ半円状の2枚の底板2
7,28により中央部分を除いて閉じられ、この中央部
分が直径方向に延びるスリット29となっている。一
方、鋼管10の先端部分には、スリット29の寸法に合
致する幅と厚さを有し、ほぼ山形状に形成された、掘削
刃又は回転芯ずれ防止用先導部材として機能する板部材
12が溶接等により固定されている。
に、板部材12のスリット29から突出する部分であっ
て、底板27,28に接近した箇所に貫通して形成した
取付孔13と、該取付孔13に嵌挿されて底板27,2
8に係合するテーパ状のピン14とからなる。
るには、まず図10に示すように鋼管10の先端部分を
管部材20内に挿入して板部材12をスリット29から
突出させ、次いで、スリット29から突出する板部材1
2の箇所に形成した取付孔14にピン14を打ち込む。
これにより、溶接等を一切行わずに鋼管10を管部材2
0から抜け出ないように固定することができる。
て、管部材20に形成した係止溝21と鋼管10に固着
した係止突起11との組み合わせ、あるいは板部材12
に設けた取付孔13とピン14との組み合わせ示した
が、これに限定されるものではなく、例えば鋼管10の
先端部分と管部材20にそれぞれ設けた取付孔と、これ
ら取付孔に嵌挿されるピンとの組み合わせであってもよ
い。この場合、鋼管10の先端部分を管部材20内に挿
入したとき、これら取付孔が互いに合致するようにし、
管部材20の取付孔から鋼管10の取付孔にピンを挿入
して、鋼管10の先端部分に管部材20を固定させるよ
うにする。
滑に起立させるようにしたが、そり部材40の代わりに
シート状のものを螺旋状翼21の下に敷いて、地面を引
きずらないようにしてもよい。なお、図12に示すそり
部材40は、本発明の基礎杭以外にも通常の基礎杭(鋼
管の先端部外周に直接該鋼管の直径の2倍乃至3倍の直
径を有する螺旋状翼を固定したもの)にも適用すること
ができることは勿論である。
よれば、鋼管等の杭部材と、外周面に前記杭部材の直径
の5倍乃至6倍前後の直径を有する螺旋状翼を設けた管
部材とに分解して構成し、施工時に両者をピン等の取付
部材を介して取り付けるようにしてあるので、N値が1
0未満の超軟弱地盤であっても建造物を不同沈下しない
ように確実に支えることができる。また、基礎杭を嵩張
らないように分解した状態で施工現場に搬送して、施工
現場で容易に組み立てることが出来、また施工に際して
は、通常の支持杭と同様に基礎杭を地盤中に回転推進さ
せるだけでよく、しかもその深さは5m乃至6m程度で
よく、施工が非常に簡単であり、深基礎工法、アップル
コンクリート基礎工法のように土留や排水をしながら地
盤を掘削したり、あるいは地盤改良柱工法のように施工
現場の土砂をソイルセメントと混合撹拌するような手間
のかかることをしなくても済み、施工コストを大幅に低
減することが可能となる。さらに、地盤改良柱工法のよ
うに品質にバラツキが生じるおそれがない。
ことにより、基礎杭を地盤中に回転推進させる際、周壁
が螺旋状翼の下側の土砂を包み込むように拘束して圧密
し、埋設後、周壁による圧密効果と螺旋状翼の支圧力と
が相俟って超軟弱地盤であっても建造物を沈下しないよ
うに確実に支持することができる。
一部省略した斜視図である。
た部分拡大断面図である。
大斜視図である。
部省略した斜視図である。
た部分拡大断面図である。
た部分拡大断面図である。
ある。
図である。
験するための、杭頭荷重と沈下量との関係を示すグラフ
である。
るそり部材の縦断面図である。
杭を起立させる過程を説明する説明斜視図である。
明するための説明断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 鋼管等の杭部材と、該杭部材の先端に取
り付けられる管部材と、該管部材を前記杭部材の先端に
取り付ける取付部材とを具備し、前記管部材の外周面に
前記杭部材の直径の5倍乃至6倍前後の直径を有する螺
旋状翼を設けてなることを特徴とする基礎杭。 - 【請求項2】 請求項1に記載の基礎杭にして、 前記螺旋状翼は、その下面周縁に沿って形成された周壁
を有することを特徴とする基礎杭。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の基礎杭にして、 前記螺旋状翼は、その曲げ強度を高める凹凸部を有して
なることを特徴とする基礎杭。 - 【請求項4】 請求項1乃至3に記載の基礎杭にして、 前記管部材は、前記杭部材の先端部分が嵌挿される内径
を有し、前記取付部材は、前記杭部材の先端部分の外周
面に形成された係止突起と、前記管部材に形成された、
該係止突起が係止する係止溝とからなることを特徴とす
る基礎杭。 - 【請求項5】 請求項1乃至3に記載の基礎杭にして、 前記取付部材は、前記杭部材の先端に固定されて、前記
管部材から突出する、掘削刃又は回転芯ずれ防止用先導
部材に形成された取付孔と、該取付孔に挿入されて前記
管部材に係合するピンとからなることを特徴とする基礎
杭。 - 【請求項6】 鋼管等の杭部材の先端に、外周面に前記
杭部材の直径の5倍乃至6倍前後の直径を有する螺旋状
翼を設けた管部材を、取付部材を介して固定して、基礎
杭を組み立て、該基礎杭をN値が10未満の超軟弱地盤
内に無排土で回転推進し、前記杭部材及び前記螺旋状翼
を介して超軟弱地盤の下方に位置する強度のある地盤に
建造物の荷重を伝達させて、建造物を超軟弱地盤上に支
持することを特徴とする基礎工法。 - 【請求項7】 鋼管等の杭部材と、該杭部材の先端に取
り付けられる管部材と、該管部材を前記杭部材に取り付
ける取付部材とを具備し、前記管部材の外周面に前記杭
部材の直径の5倍乃至6倍前後の直径を有する螺旋状翼
を設け、且つ該螺旋状翼の下面周縁に沿って周壁を形成
してなる基礎杭を、N値が10未満の超軟弱地盤内に無
排土で回転推進し、その際、前記周壁が前記螺旋状底板
の下部に土砂を包み込むように拘束して圧密し、前記基
礎杭の埋設後、前記周壁による圧密効果と前記螺旋状翼
による支圧力とによって建造物を超軟弱地盤上に支持す
ることを特徴とする基礎工法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22046198A JP4021996B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 基礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22046198A JP4021996B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 基礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法 |
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JP2000054375A true JP2000054375A (ja) | 2000-02-22 |
JP4021996B2 JP4021996B2 (ja) | 2007-12-12 |
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ID=16751491
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JP22046198A Expired - Lifetime JP4021996B2 (ja) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | 基礎杭及び同基礎杭を使用した基礎工法 |
Country Status (1)
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Cited By (8)
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