JP2019065978A - Sealing device and sealing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2部材間の環状隙間を封止する密封装置及び密封構造に関する。 The present invention relates to a sealing device and a sealing structure for sealing an annular gap between two members.
2部材間の環状隙間を封止する密封装置として、ゴム状弾性体製のシールリングと、シールリングが装着領域からはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングとを備える密封装置が知られている。このような密封装置は、例えば、メカニカルシールにおいて、固定環の取付部位や、回転環の取付部位にも用いられている。図7を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。 As a sealing device for sealing an annular gap between two members, a sealing device provided with a seal ring made of a rubber-like elastic body and a backup ring for suppressing the seal ring from protruding from the mounting region is known. Such a sealing device is also used, for example, in a mechanical seal, at an attachment site of a fixed ring or at an attachment site of a rotary ring. A sealing device according to a conventional example will be described with reference to FIG.
図示の例においては、ハウジングに設けられた環状部710と、環状部710に取り付けられる固定環110との間の環状隙間を封止するために、密封装置M0が設けられている。密封装置M0は、環状部710の外周面に設けられた環状溝711に装着されている。この密封装置M0は、ゴム状弾性体製のシールリング10と、シールリング10における軸線方向の両側に配置され、シールリング10が環状溝711の外側にはみ出すことを抑制する樹脂製のバックアップリング50,60とから構成される。
In the illustrated example, a sealing device M0 is provided to seal the annular gap between the
ここで、シールリング10の場合には、ゴム状弾性体により構成され、外側に容易に拡げることができるため、環状溝711への装着作業に特に問題はない。これに対して、バックアップリング50,60の場合には、樹脂により構成されるため、無端状の環状部材により構成した場合には、環状溝711への装着作業は困難となる。そのため、装着作業性の観点から、バックアップリング50,60には、合口部(不図示)が設けられる。これにより、合口部を介して拡げることで、バックアップリング50,60の環状溝711への装着作業は容易になる。
Here, in the case of the
しかしながら、合口部を設けた場合には、バックアップリング50,60を環状溝711に装着させた際に、バックアップリング50,60が外側に拡がってしまうことがある(図8中の矢印参照)。これにより、バックアップリング50,60が環状溝711から径方向外側に大きく飛び出した状態となってしまうことがある(図8中の点線部参照)。この状態で、固定環110を環状部710に取り付けようとした場合、固定環110がバックアップリング50,60に突き当たってしまうため、取り付け作業性が低下してしまう。また、バックアップリング50,60が破損してしまうおそれもある。
However, when the abutment portion is provided, when the
本発明の目的は、バックアップリングが拡がってしまうことを原因とする取り付け作業性の低下を抑制可能な密封装置及び密封構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sealing device and a sealing structure capable of suppressing a decrease in mounting workability caused by the expansion of a backup ring.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention adopts the following means in order to solve the above problems.
すなわち、本発明の密封装置は、
2部材間に形成された環状の装着領域内に配置され、これら2部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記2部材のうちの径方向内側の第1部材の外周面と、前記2部材のうちの径方向外側の第2部材の内周面の双方に対して密着するゴム状弾性体製のシールリングと、
前記シールリングにおける軸線方向の両側のうちの少なくとも一方に配置され、前記シールリングが前記装着領域の外側にはみ出すことを抑制する樹脂製のバックアップリングと、
を備え、
前記バックアップリングには、周方向の一か所に合口部が設けられると共に、
前記バックアップリングの内周面側には、前記シールリングが配置されている側に向かって突出し、該シールリングによって径方向内側に向かって締め付けられる環状凸部が設けられていることを特徴とする。
That is, the sealing device of the present invention is
A sealing device disposed in an annular mounting area formed between two members and sealing an annular gap between the two members,
A seal ring made of a rubber-like elastic body in close contact with both the outer peripheral surface of the radially inner first member of the two members and the inner peripheral surface of the radially outer second member of the two members When,
A resin backup ring disposed on at least one of both sides in the axial direction of the seal ring, for suppressing the seal ring from protruding outside the mounting area;
Equipped with
The backup ring is provided with an abutment at one location in the circumferential direction,
The inner peripheral surface side of the backup ring is provided with an annular convex portion that protrudes toward the side where the seal ring is disposed, and is tightened radially inward by the seal ring. .
また、本発明の密封構造は、
2部材と、
前記2部材間に形成された環状の装着領域内に配置され、これら2部材間の環状隙間を封止する密封装置と、を備える密封構造において、
前記密封装置は、
前記2部材のうちの径方向内側の第1部材の外周面と、前記2部材のうちの径方向外側の第2部材の内周面の双方に対して密着するゴム状弾性体製のシールリングと、
前記シールリングにおける軸線方向の両側のうちの少なくとも一方に配置され、前記シールリングが前記装着領域の外側にはみ出すことを抑制する樹脂製のバックアップリングと、
を備え、
前記バックアップリングには、周方向の一か所に合口部が設けられると共に、
前記バックアップリングの内周面側には、前記シールリングが配置されている側に向かって突出し、該シールリングによって径方向内側に向かって締め付けられる環状凸部が設けられていることを特徴とする。
Moreover, the sealing structure of the present invention is
2 members,
A sealing device disposed in an annular mounting area formed between the two members and sealing an annular gap between the two members;
The sealing device
A seal ring made of a rubber-like elastic body in close contact with both the outer peripheral surface of the radially inner first member of the two members and the inner peripheral surface of the radially outer second member of the two members When,
A resin backup ring disposed on at least one of both sides in the axial direction of the seal ring, for suppressing the seal ring from protruding outside the mounting area;
Equipped with
The backup ring is provided with an abutment at one location in the circumferential direction,
The inner peripheral surface side of the backup ring is provided with an annular convex portion that protrudes toward the side where the seal ring is disposed, and is tightened radially inward by the seal ring. .
これらの発明によれば、バックアップリングの内周面側に設けられた環状凸部が、シールリングによって、径方向内側に向かって締め付けられる。従って、バックアップリングには合口部が設けられているものの、装着領域に装着させた状態で、外側に拡がってしまうことが抑制される。 According to these inventions, the annular convex portion provided on the inner peripheral surface side of the backup ring is tightened radially inward by the seal ring. Therefore, although the backup ring is provided with the abutment, it is suppressed that the backup ring is spread outside in the state of being attached to the attachment area.
前記シールリングにおける軸線方向の最大幅をWSとし、前記バックアップリングの内周面側の軸線方向の幅の総和をWBとし、前記装着領域の軸線方向の幅をW0とすると、
WS+WB>WO
を満たすとよい。
Assuming that the maximum width in the axial direction of the seal ring is WS, the sum of the widths in the axial direction on the inner peripheral surface side of the backup ring is WB, and the width of the mounting region in the axial direction is W0.
WS + WB> WO
It is good to meet
これにより、バックアップリングの内周面側に設けられた環状凸部は、シールリングによって、より確実に締め付けられる。 Thus, the annular convex portion provided on the inner peripheral surface side of the backup ring is more securely tightened by the seal ring.
以上説明したように、本発明によれば、バックアップリングが拡がってしまうことを原因とする取り付け作業性の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in mounting workability caused by the expansion of the backup ring.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, with reference to the drawings, modes for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail based on examples. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them unless otherwise specified. .
(実施例1)
<密封装置及び密封構造の適用例>
図1を参照して、本発明の実施例に係る密封装置及び密封構造の適用例について説明する。本実施例に係る密封装置及び密封構造は、例えば、メカニカルシールにおいて、固定環の取付部位や、回転環の取付部位に用いることができる。図1は本発明の実施例に係る密封装置及び密封構造が適用されるメカニカルシールの模式的断面図である。以下、「軸線方向」とは、各種環状部材における中心軸線が伸びる方向を意味する。
Example 1
<Example of application of sealing device and sealing structure>
An application of the sealing device and the sealing structure according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sealing device and the sealing structure according to the present embodiment can be used, for example, in a mechanical seal, at an attachment site of a fixed ring or at an attachment site of a rotary ring. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a mechanical seal to which a sealing device and a sealing structure according to an embodiment of the present invention are applied. Hereinafter, the "axial direction" means the direction in which the central axes of the various annular members extend.
メカニカルシール100は、回転軸500とハウジング700との間の環状隙間を封止するために用いられる。そして、メカニカルシール100は、固定環110と、固定環110に対して摺動自在に設けられる回転環120と、回転環120を固定環110に向けて付勢するスプリング130とを備えている。固定環110は、ハウジング700に設けられた環状部710に取り付けられている。なお、固定環110は、環状部710に対して、軸線方向の多少の移動が許容され、かつ回り止めがなされている。また、回転環120は、回転軸500に取り付けられた環状部材600に取り付けられている。なお、回転環120は、環状部材600に対して、軸線方向の多少の移動が許容され、かつ回り止めがなされている。
The
以上のように構成されたメカニカルシール100によれば、回転軸500と共に、環状部材600と回転環120が回転し、回転環120と固定環110との間で摺動する。回転環120はスプリング130によって固定環110に向けて付勢されるため、回転環120と固定環110とが接した状態が保たれる。従って、回転軸500とハウジング700との間の環状隙間が封止される。
According to the
そして、ハウジング700における環状部710と固定環110との間の環状隙間を封止するために密封装置M1が設けられている。すなわち、2部材(ハウジング700と固定環110)と、これら2部材間の環状隙間を封止する密封装置M1とにより密封構造が構成されている。より具体的には、ハウジング700の環状部710の外周面に形成された環状溝711と固定環110の内周面とにより形成された断面矩形の環状空間(装着領域)K1に密封装置M1が装着される。これにより、2部材のうちの径方向内側の第1部材(ハウジング700の環状部710に相当)と、2部材のうちの径方向外側の第2部材(固定環110に相当)との間の環状隙間が封止される。
A sealing device M1 is provided to seal the annular gap between the
また、環状部材600と回転環120との間の環状隙間を封止するために密封装置M2が設けられている。すなわち、2部材(環状部材600と回転環120)と、これら2部材間の環状隙間を封止する密封装置M2とにより密封構造が設けられている。より具体的
には、環状部材600の外周面に形成された環状の切り欠き610と、回転環120の内周面に形成された環状の切り欠き121とにより形成された断面矩形の環状空間(装着領域)K2に密封装置M2が装着される。これにより、2部材のうちの径方向内側の第1部材(環状部材600に相当)と、2部材のうちの径方向外側の第2部材(回転環120に相当)との間の環状隙間が封止される。
In addition, a sealing device M2 is provided to seal the annular gap between the
<密封装置及び密封構造>
本実施例に係る密封装置は、上述したメカニカルシールにおいて、密封装置M1として適用可能であり、また、密封装置M2としても適用可能である。以下、密封装置M1の場合を例にして、本実施例に係る密封装置及び密封構造について、図2〜図5を参照して、より詳細に説明する。図2は本発明の実施例1に係る密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は略回転対称形状であり、図2においては、密封装置の中心軸線を含む面で密封構造を切断した断面図を示している。図3は本発明の実施例に係るバックアップリングの正面図である。図4は本発明の実施例に係るバックアップリングの模式的断面図であり、図3中のAA断面図である。図5は本発明の実施例1に係る密封装置の装着時の様子を示す模式的断面図である。
<Sealing device and sealing structure>
The sealing device according to the present embodiment is applicable as the sealing device M1 in the mechanical seal described above, and is also applicable as the sealing device M2. Hereinafter, the sealing device and the sealing structure according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5 by taking the case of the sealing device M1 as an example. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sealing structure according to the first embodiment of the present invention. The sealing device according to the present embodiment has a substantially rotationally symmetrical shape, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the sealing structure cut along a plane including the central axis of the sealing device. FIG. 3 is a front view of a backup ring according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a backup ring according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing how the sealing device according to the first embodiment of the present invention is attached.
本実施例に係る密封装置M1は、ゴム状弾性体製のシールリング10と、シールリング10における軸線方向の両側にそれぞれ配置される樹脂製の一対のバックアップリング20,30とから構成される。本実施例に係るシールリング10は、外力が作用していない状態において、断面が円形の無端状のシールリング(いわゆるOリング)である。このシールリング10は、第1部材(ハウジング700の環状部710)の外周面と、第2部材(固定環110)の内周面の双方に対して密着するように構成される。
The sealing device M1 according to this embodiment includes a
バックアップリング20,30は、シールリング10が装着領域(環状空間K1)の外側にはみ出すことを抑制するために設けられている。そして、これらのバックアップリング20,30には、周方向の一か所に合口部(図3,4中の合口部22参照)が設けられている。これにより、バックアップリング20,30の装着性が高められている。なお、本実施例においては、図3,4に示す合口部22は、斜めに切断したバイアスカットの場合を示しているが、合口部については、バイアスカットに限られることはない。例えば、中心軸線を含む面で真っ直ぐに切断したストレートカットや、階段状に切断したステップカットなどを採用してもよい。また、バックアップリング20,30の内周面側には、シールリング10が配置されている側に向かって突出し、シールリング10によって径方向内側に向かって締め付けられる環状凸部21,31が設けられている。
The backup rings 20 and 30 are provided to prevent the
以上のように構成される密封装置M1によれば、第1部材と第2部材との間の環状隙間がシールリング10によって封止される。また、バックアップリング20,30によって、シールリング10が装着領域(環状空間K1)の外側にはみ出してしまうことが抑制される。これにより、シールリング10が第1部材と第2部材との環状の微小隙間にはみ出してしまい、損傷してしまうことが抑制される。なお、バックアップリング20とバックアップリング30は、同一の部品を用いることができる。すなわち、配置させる際の向きを変えるだけでよい。
According to the sealing device M1 configured as described above, the annular gap between the first member and the second member is sealed by the
図5は、ハウジング700の環状部710の外周面に形成された環状溝711に密封装置M1を装着した状態を示している。図示のように、シールリング10における軸線方向の最大幅(本実施例の場合にはOリングの線径に相当)をWSとする。また、バックアップリング20,30の内周面側の軸線方向の幅の総和をWBとする。本実施例の場合には、図示のように、バックアップリング20の内周面側の軸線方向の幅をWB1とし、バックアップリング30の内周面側の軸線方向の幅をWB2とすると、WB=WB1+WB2となる。更に、装着領域(環状空間K1)の軸線方向の幅(環状溝711の溝幅に相当)
をW0とする。
FIG. 5 shows a state in which the sealing device M1 is attached to an
Let W0 be.
すると、WS+WB>WOを満たすように構成されている。これにより、バックアップリング20が装着領域うち最も一方側に偏った位置に配置され、バックアップリング30が装着領域のうち最も他方側に偏った位置に配置された場合でも、シールリング10の内周面は、バックアップリング20,30の環状凸部21,31に接することになる。
Then, it is configured to satisfy WS + WB> WO. As a result, even when
なお、以上の説明においては、図1に示すメカニカルシール100における密封装置M1の場合を例にして説明したが、密封装置M2においても同様の構成を採用することができる。
In the above description, although the case of the sealing device M1 in the
<本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点>
本実施例に係る密封装置及び密封構造によれば、バックアップリング20,30の内周面側に設けられた環状凸部21,31が、シールリング10によって、径方向内側に向かって締め付けられる。従って、バックアップリング20,30には合口部が設けられているものの、装着領域に装着させた状態で、外側に拡がってしまうことが抑制される。従って、密封装置M1の場合には、固定環110を取り付ける際に、固定環110がバックアップリング20,30に突き当たってしまうことが抑制される。また、密封装置M2の場合には、回転環120を取り付ける際に、回転環120がバックアップリング20,30に突き当たってしまうことが抑制される。従って、本実施例に係る密封装置及び密封構造によれば、バックアップリング20,30が拡がってしまうことを原因とする取り付け作業性の低下を抑制することができる。
<Superior points of the sealing device and the sealing structure according to the present embodiment>
According to the sealing device and the sealing structure according to the present embodiment, the annular
また、本実施例に係る密封構造においては、シールリング10における軸線方向の最大幅をWSとし、バックアップリング20,30の内周面側の軸線方向の幅の総和をWBとし、装着領域の軸線方向の幅をW0とすると、WS+WB>WOを満たす。これにより、バックアップリング20,30の内周面側に設けられた環状凸部21,31は、シールリング10によって、より確実に締め付けられる。
Further, in the sealing structure according to the present embodiment, the maximum width in the axial direction of the
(実施例2)
図6には、本発明の実施例2に係る密封構造が示されている。上記実施例1では、シールリングにおける軸線方向の両側にそれぞれバックアップリングが配置される場合の構成を示した。しかしながら、上記の通り、バックアップリングはシールリングが装着領域の外側にはみ出してしまうことを抑制するために設けられる。従って、シールリングが軸線方向の一方側にはみ出す可能性があるものの、他方側にはみ出す可能性が殆どないような場合には、他方側にバックアップリングを配置させる必要はない。そこで、本実施例においては、シールリングにおける軸線方向の片側にのみバックアップリングが配置される場合の構成を説明する。基本的な構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
(Example 2)
The sealing structure based on Example 2 of this invention is shown by FIG. In the first embodiment, the configuration in which the backup rings are disposed on both sides in the axial direction of the seal ring has been described. However, as described above, the backup ring is provided to prevent the seal ring from protruding outside the mounting area. Therefore, although there is a possibility that the seal ring may protrude on one side in the axial direction, it is not necessary to arrange the backup ring on the other side if there is almost no possibility of the seal ring protruding on the other side. So, in a present Example, the structure in case a backup ring is arrange | positioned only in the one side of the axial direction in a seal ring is demonstrated. The basic configuration and operation are the same as in the first embodiment, and therefore the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施例においても、ハウジングにおける環状部710Xと固定環110との間の環状隙間を封止するための密封装置M3を例にして説明する。すなわち、2部材(ハウジングと固定環110)と、これら2部材間の環状隙間を封止する密封装置M3とにより密封構造が構成されている。より具体的には、環状部710Xの外周面に形成された環状溝711Xと固定環110の内周面とにより形成された断面矩形の環状空間(装着領域)K3に密封装置M3が装着される。これにより、2部材のうちの径方向内側の第1部材(環状部710Xに相当)と、2部材のうちの径方向外側の第2部材(固定環110に相当)との間の環状隙間が封止される。
Also in this embodiment, a sealing device M3 for sealing an annular gap between the
本実施例に係る密封装置M3は、ゴム状弾性体製のシールリング10と、シールリング
10における軸線方向の片側に配置される樹脂製のバックアップリング20とから構成される。本実施例に係るシールリング10及びバックアップリング20の構成及び作用については、実施例1で説明した通りである。
The sealing device M3 according to the present embodiment includes a
本実施例の場合には、上記実施例1に示す密封構造と比べて、バックアップリング30が設けられていない点が異なっている。そして、シールリング10における軸線方向の最大幅(本実施例の場合にはOリングの線径に相当)をWSとする。また、バックアップリング20の内周面側の軸線方向の幅の総和をWBとする。本実施例の場合には、バックアップリング20は一つだけ設けられているため、このバックアップリング20の内周面側の軸線方向の幅WB1とすると、WB=WB1となる。更に、装着領域(環状空間K3)の軸線方向の幅(環状溝711の溝幅に相当)をW0とする。
The present embodiment is different from the sealing structure shown in the first embodiment in that the
すると、WS+WB>WOを満たすように構成されている。これにより、バックアップリング20が装着領域うち最も一方側に偏った位置に配置され、シールリング10が装着領域のうち最も他方側に偏った位置に配置された場合でも、シールリング10の内周面は、バックアップリング20の環状凸部21に接することになる。
Then, it is configured to satisfy WS + WB> WO. As a result, even when the
以上のような構成により、本実施例に係る密封装置M3及び密封構造においても、上記実施例1の場合と同様の効果を得ることができる。 According to the configuration as described above, in the sealing device M3 and the sealing structure according to the present embodiment, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained.
10 シールリング
20,30 バックアップリング
21,31 環状凸部
22 合口部
100 メカニカルシール
110 固定環
120 回転環
130 スプリング
500 回転軸
600 環状部材
700 ハウジング
710,710X 環状部
711,711X 環状溝
K1,K2,K3 環状空間
M1,M2,M3 密封装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記2部材のうちの径方向内側の第1部材の外周面と、前記2部材のうちの径方向外側の第2部材の内周面の双方に対して密着するゴム状弾性体製のシールリングと、
前記シールリングにおける軸線方向の両側のうちの少なくとも一方に配置され、前記シールリングが前記装着領域の外側にはみ出すことを抑制する樹脂製のバックアップリングと、
を備え、
前記バックアップリングには、周方向の一か所に合口部が設けられると共に、
前記バックアップリングの内周面側には、前記シールリングが配置されている側に向かって突出し、該シールリングによって径方向内側に向かって締め付けられる環状凸部が設けられていることを特徴とする密封装置。 A sealing device disposed in an annular mounting area formed between two members and sealing an annular gap between the two members,
A seal ring made of a rubber-like elastic body in close contact with both the outer peripheral surface of the radially inner first member of the two members and the inner peripheral surface of the radially outer second member of the two members When,
A resin backup ring disposed on at least one of both sides in the axial direction of the seal ring, for suppressing the seal ring from protruding outside the mounting area;
Equipped with
The backup ring is provided with an abutment at one location in the circumferential direction,
The inner peripheral surface side of the backup ring is provided with an annular convex portion that protrudes toward the side where the seal ring is disposed, and is tightened radially inward by the seal ring. Sealing device.
前記2部材間に形成された環状の装着領域内に配置され、これら2部材間の環状隙間を封止する密封装置と、を備える密封構造において、
前記密封装置は、
前記2部材のうちの径方向内側の第1部材の外周面と、前記2部材のうちの径方向外側の第2部材の内周面の双方に対して密着するゴム状弾性体製のシールリングと、
前記シールリングにおける軸線方向の両側のうちの少なくとも一方に配置され、前記シールリングが前記装着領域の外側にはみ出すことを抑制する樹脂製のバックアップリングと、
を備え、
前記バックアップリングには、周方向の一か所に合口部が設けられると共に、
前記バックアップリングの内周面側には、前記シールリングが配置されている側に向かって突出し、該シールリングによって径方向内側に向かって締め付けられる環状凸部が設けられていることを特徴とする密封構造。 2 members,
A sealing device disposed in an annular mounting area formed between the two members and sealing an annular gap between the two members;
The sealing device
A seal ring made of a rubber-like elastic body in close contact with both the outer peripheral surface of the radially inner first member of the two members and the inner peripheral surface of the radially outer second member of the two members When,
A resin backup ring disposed on at least one of both sides in the axial direction of the seal ring, for suppressing the seal ring from protruding outside the mounting area;
Equipped with
The backup ring is provided with an abutment at one location in the circumferential direction,
The inner peripheral surface side of the backup ring is provided with an annular convex portion that protrudes toward the side where the seal ring is disposed, and is tightened radially inward by the seal ring. Sealed structure.
WS+WB>WO
を満たすことを特徴とする請求項2に記載の密封構造。 Assuming that the maximum width in the axial direction of the seal ring is WS, the sum of the widths in the axial direction on the inner peripheral surface side of the backup ring is WB, and the width of the mounting region in the axial direction is W0.
WS + WB> WO
The sealing structure according to claim 2, characterized in that:
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Citations (6)
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