JPH0912128A - ベルトコンベア装置におけるベルト疵検出装置 - Google Patents

ベルトコンベア装置におけるベルト疵検出装置

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JPH0912128A
JPH0912128A JP16514395A JP16514395A JPH0912128A JP H0912128 A JPH0912128 A JP H0912128A JP 16514395 A JP16514395 A JP 16514395A JP 16514395 A JP16514395 A JP 16514395A JP H0912128 A JPH0912128 A JP H0912128A
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JP
Japan
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belt
distance
flaw detection
signal
measurement point
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JP16514395A
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Koji Sasaki
浩二 佐々木
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベルトコンベア装置のベルト表面の疵検出及
び縦切れ発生時間予想をできるようにする。 【構成】 ベルト1のプーリー2に巻かれた部分に対向
して、ベルト幅方向に併置された複数の距離センサ3i
は、駆動回路4によって駆動されて幅方向を分担して走
査し、センサからベルトまでの距離を表す距離信号をA
/D変換器5を介してデータ処理装置6に供給する。デ
ータ処理装置は、センサが分担する範囲内の幅方向及び
搬送方向座標位置を表す位置信号Sj、Skが駆動装置か
ら供給され、ベルト上の各測定点のセンサからの距離を
監視し、疵検出及び縦切れ発生時間予想を行う。疵検出
は、過去の測定サイクルと現在の測定サイクルの各測定
点の測定値の差が所定値以上か、又は高域フィルタから
の距離信号の幅方向変化分が所定値以上かを検出するこ
とにより実行される。縦切れ発生時間は、各測定点に関
する距離信号の経時的変化に基づき予想される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ベルトコンベア装置の
ベルト疵検出装置に関し、さらに詳細には、ベルトコン
ベア装置の運転中に、ベルトの表面に生じるベルト疵を
検出することができる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ベルトコンベア装置は、種種の物品を搬
送するために用いられているが、特に、鉱石、石炭等を
搬送するベルトコンベア装置においては、鋭利な形状の
金属等が混入しているので、ベルト表面のゴム剥離及び
ベルト表面の亀裂等のベルト疵が、ベルトの幅方向及び
縦方向(進行方向)に生じることがある。従来、このよ
うなベルト疵の内の縦切れ(ベルトの縦方向の切断)を
検出するために、以下のような縦切れ検出装置が提案さ
れている。なお、本明細書において、キャリア側のベル
トとは搬送物を載せて輸送する側のベルトを意味し、リ
ターン側のベルトとはその反対側のベルトを意味する。
また、キャリア側のプーリーとは輸送物を搬送する上流
側に設けられたプーリーを意味し、リターン側のプーリ
ーとはその反対の下流側に設けられたプーリーを意味し
ている。
【0003】・キャリア側のベルトから落下する鉱石
(落鉱)をリターン側のベルトに設けたスクレーパーで
集積し、光電管装置で感知する方式(特公昭54−42
516号公報参照) ・キャリア側のベルトの下方に感知ケーブルを設け、キ
ャリア側のベルトの下面より落下したり突き出た落鉱が
該感知ケーブルに衝突することにより検出する方式(特
開昭58−59116号公報) ・ベルトを光学的に撮像し、受光素子から得られる電気
信号の変化を検出する方式(特開昭59−92817号
公報) ・ベルト内にループコイルを埋蔵し、インピーダンスの
変化を検出コイルによって検知する方式(特公平4−4
8683号公報) ・ベルトのテンションの変化を検出する方式(実開昭6
0−159722号公報) ・ベルトの裏面とキャリア側のプーリーとに導電体を設
け、これらの導電体を含む電流路の遮断を検出する方式
(実公昭64−4734号公報) ・分割されたリターン側のプーリーのバランスウェイト
を検出する方式(実開平3−91411号公報) ・ベルト両端のサイドローラをアームで支持する方式
(実開平1−169528号)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来例の縦切
れ検出方式はすべて、ベルトに縦切れが生じてから初め
て検出できるものであるから、縦切れを生じる前のベル
ト疵を検出することができないので縦切れを予想するこ
とができず、ベルトコンベア装置に重大な故障が生じて
しまうことがある。すなわち、ベルトの縦切れが生じる
前に的確に予想して補修すれば縦切れの発生を未然に防
ぐことができ、縦切れに起因するベルトコンベア装置に
重大な故障が生じてしまうことを防止することができる
が、従来例の縦切れ検出方式は、ベルトの縦切れが生じ
ることを未然に予想できるものではない。本発明はこの
ような従来例の問題点に鑑みなされたものであり、本発
明の第1の目的は、縦切れが生じる前のベルト疵を検出
することができるベルト疵検出装置を提供することであ
る。第2の目的は、ベルトの縦切れの発生時期を予想す
ることができるベルト疵検出装置を提供して、それによ
り、ベルトの縦切れに起因する重大な故障がベルトコン
ベア装置に生じてしまうことを未然に防止することがで
きるようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した第1の目的を達
成するために、本発明の第1の態様のベルト疵検出装置
は、(a)ベルト上の各測定点までの距離を周期的に測
定する距離センサと、(b)距離センサで得られた各測
定点までの距離を表す信号が入力され、測定点毎に最新
の測定距離と過去の測定距離との差を演算する演算手段
と、(c)演算手段で得られた差を所定の基準レベルと
比較して、差が基準レベル以上の場合に、対応する測定
点に疵が発生したことを表す疵検出信号を出力する判定
手段とからなることを特徴としている。上記の過去の測
定距離は、ベルトの更新直後に測定された距離であるこ
とが望ましい。本発明の第2の態様のベルト疵検出装置
においては、(a)ベルト上の各測定点までの距離を測
定する距離センサと、(b)距離センサで得られた各測
定点までの距離を表す信号が入力され、ベルトの幅方向
の距離変化分に対応する振幅を有する信号を出力する高
域フィルタと、(c)高域フィルタから出力される信号
の振幅を所定の基準レベルと比較して、振幅が基準レベ
ル以上の場合に、対応する測定点に疵が発生したことを
表す疵検出信号を出力する判定手段とを備えていること
を特徴としている。
【0006】本発明の上記第1及び第2の態様のベルト
疵検出装置において、距離センサは、ベルトが巻かれた
キャリア側のプーリーの近傍にベルトの幅方向に複数個
設けられており、かつベルトの幅方向を分担して走査で
きるよう構成されていることが好ましい。さらに、判定
手段は、疵検出信号が発生された測定点が搬送方向に複
数連続している場合に、ベルト表面に縦切れが発生した
または発生する可能性があることを示す信号を出力する
よう構成されていることが好ましい。上記した第2の目
的を達成するために、本発明のベルト疵検出装置は上記
した第1及び第2の態様に加えて、距離センサで得られ
た各測定点までの距離を表す信号が入力され、所定の時
間毎にベルトの摩耗進行速度を演算する摩耗進行速度演
算手段と、摩耗進行速度演算手段で得られた摩耗手段速
度の履歴に基づいてベルトの縦切れ時期を予想する予想
演算手段とを備え、ベルトの縦切れが発生する時期を予
想することができることを特徴としている。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例のベルト縦切れ予想
検出装置を示しており、図1において、1及び2は、ベ
ルトコンベア装置のベルト及びプーリーである。3
i(ただし、i=0,1,2)は、該プーリー2の近傍
(例えば、300〜500mm程度の距離)にその長手
方向(すなわち、ベルトの幅方向)に等間隔に並列配置
されて、ベルトまでの距離を測定するための距離セン
サ、4は該距離センサを駆動するための駆動装置であ
る。図1においては、距離センサは3個示されている
が、3個に限らず、ベルトの幅及び測定精度等に応じ
て、適宜の数の距離センサを設けることができる。ベル
トの幅が狭い場合または測定精度をそれほど高くする必
要がない場合は、距離センサを1つだけ設けることも可
能である。距離センサそれぞれは、ベルトの幅方向を分
担して走査し、全体としてベルトの幅方向全体を走査で
きるように、駆動装置4により駆動制御される。なお、
距離センサ3iとして、パルス変調した光を放射して、
その放射光と物体からの反射光との位相差から距離を測
定するように構成されたセンサ等の、種々のタイプのも
のが利用できる。
【0008】5はそれぞれの距離センサ3iからのアナ
ログ測定信号である距離信号をデジタル距離信号Li
換するA/D変換器であり、6は変換器5から順次送ら
れてくる距離信号Liと、駆動装置4から送られてくる
位置信号Sj及びSkとに基づいて、距離センサからベル
ト1上の各測定点までの距離をトラッキングするデータ
処理装置である。ただし、jは、それぞれの距離センサ
iが分担する幅方向範囲(分担範囲)内の位置であっ
て、該分担範囲をJ個に分割したそれぞれの位置座標を
表し(j=0,1,・・・,J−1)、kは、ベルトの
搬送方向の位置座標を表すこととする(k=0,1,・
・・,K−1)。したがって、ベルト1上の任意の測定
点の座標[幅方向,搬送方向]は、[i×J+j,k]
で表される。また、Sjはベルトの幅方向の分担範囲内
の位置座標jを表す位置信号、Skはベルト1の搬送方
向の位置座標kを表す位置信号である。位置座標jが駆
動装置4による駆動走査の時間タイミングの関数として
表されることは、明らかであろう。なお、プーリーに巻
かれているベルトの部分は、張力が高くてベルトにたる
みが発生せず、また、特にキャリア側のプーリーに巻か
れているベルトの部分は、ベルトの振動も少なく、ま
た、ベルト表面に原料等の付着物が少なく汚れが少ない
ため、距離センサの測定値に誤差が含まれる確率が低
い。したがって、距離センサ3iをキャリア側のプーリ
ー2に近接して設けることが最適であるが、設置スペー
ス等の条件によっては、縦切れの予想及び検出確率が低
くなるものの、他の位置に配置することも可能である。
【0009】距離センサ3iをベルト幅方向へ移動させ
るための駆動装置4の構成例を、図2及び3を参照して
説明する。図2(A)及び(B)は、距離センサを首振
り回転させるようにした方式(回転方式)を採用した駆
動装置4を示しており、(A)はギアを用いた回転方式
を、(B)はシリンダを用いた回転方式を示している。
図2(A)のギアを用いた回転方式の駆動装置4は、セ
ンサ支持架台7i、大ギア8i、小ギア9i、モータ1
0、駆動制御部11で構成されている。駆動制御部11
が、モータ10の回転方向を一定の周期で正逆に切り替
えるための前進/後退指令信号を出力し、該信号に基づ
いて、モータ10が正逆転する。それにより、小ギア9
i、大ギア8i、及びセンサ支持架台7iを介して、距離
センサ3iを矢印aで示すように首振り回転させ、それ
ぞれの距離センサがベルトの幅方向の所定範囲を走査で
きるようにしている。図2(B)のシリンダを用いた回
転方式を用いた駆動装置4は、固定フレーム12、可動
フレーム13、シリンダ14、駆動制御部15で構成さ
れている。駆動制御部15が、シリンダ14の進行方向
を一定の周期で切り替えるための前進/後退指令信号を
出力し、該信号に基づいてシリンダ14が前進及び後退
する。それにより、可動フレーム13が矢印bの方向に
直線移動し、固定フレーム12とそれぞれの距離センサ
iとの交点を支点として、距離センサ3iが矢印aで示
すように首振り回転する。
【0010】図3(A)及び(B)は、距離センサをベ
ルトの幅方向にスライドさせるようにした方式(スライ
ド方式)を採用した駆動装置4を示している。図3
(A)はモータを用いたスライド方式の駆動装置4を示
しており、該装置は、ギア付フレーム16、ギア17、
モータ18、駆動制御部19で構成されている。駆動制
御部19が、モータ18の回転方向を一定周期で正逆に
切り替えるための前進/後退信号を出力し、該信号に基
づいてモータ18が正転及び逆転する。それにより、ギ
ア17が正転及び逆転されてギア付フレーム16を矢印
b方向に移動させ、該ギア付フレーム16に固定された
それぞれの距離センサ3iをベルトの幅方向に平行移動
させることができる。図3(B)は、エア噴射を利用し
たスライド方式を採用して駆動装置4を示しており、該
装置は、レール20i、ワーク21i、エア噴射器2
i1、22i2、バルブ23i1、23i2、駆動制御部24
で構成されている。駆動制御部24からの制御信号によ
り、距離センサ3iに付随する一対のバルブ23i1、2
i2の開閉を一定周期で切り替えて、一対のエア噴射器
22i1、22i2からのエアの噴射を切り替える。それに
より、ワーク21iがレール20に沿ってスライドし
て、ワーク21iに固定された距離センサ3iの位置をベ
ルトの幅方向に移動させる。その他、種々の駆動方式が
採用できることはいうまでもない。
【0011】次に、データ処理装置6においてベルト縦
切れを予想及び検出するための処理について説明する。
まず、過去の測定データと現在の測定データとを比較し
て予想判定する(比較法)について、図4及び図5を参
照して説明する。図4には、比較法に適用できるデータ
処理装置6のより詳細な構成が示されており、図4にお
いて、61は、距離センサの数に対応した数の記憶領域
iを有し(図1の実施例の場合は3つの領域)、A/
D変換器を介して供給される距離信号Liを記憶するレ
ジスタであり、駆動装置4から入力される位置信号Sj
及びSkに基づいて、レジスタ61の記憶領域Riのアド
レスA[i×J+j,k]に記憶する。したがって、レ
ジスタ61は、ベルト1上のすべての測定点[i×J+
j,k]の距離センサ3iからの距離を記憶することが
でき、ベルト1の全体を走査する現在すなわち最新の測
定サイクルにおける各測定点の距離データをすべて、測
定点に対応付けて記憶することができる。なお、レジス
タ61のアドレスA[i×J+j,k]に記憶された距
離信号を、L[iJ+j,k]1と表すことにする。62は、レジ
スタ61と同一構成のレジスタであり、レジスタ61のア
ドレスA[i×J+j,k]から読み出された距離信号
をレジスタ62の同一のアドレスに記憶するものであ
る。レジスタ61は最新の測定サイクルで得られた距離
信号を記憶するものであるのに対して、レジスタ6
2は、前回または過去の測定サイクルで得られた距離信
号を記憶するためのものである。レジスタ62のアドレ
スA[i×J+j,k]に記憶された距離信号をL
[iJ+j,k]2と表すことにする。
【0012】63は、レジスタ61及び62から距離信号
の読み出しを制御するための読出制御部であり、該読出
制御部63の制御の下に、レジスタ61及び62の同一ア
ドレスに記憶された距離信号が読み出される。また、6
4及び65は比較演算部及び判定部であり、比較演算部6
3は、レジスタ61及び62の同一アドレスから読み出さ
れた距離信号L[iJ+j,k]1及びL[iJ+j,k]2との差 △L[iJ+j,k]=L[iJ+j,k]2−L[iJ+j,k]1 を演算する。判定部65は、該差が所定の基準レベル以
上か否かを判定して、基準レベル以上の場合に、ベルト
1の表面に疵が発生したとして疵検出信号を出力する。
差△L[iJ+j,k]が所定の基準レベル以上になったこと
は、前回の測定時に比べてベルト1の表面の測定点[i
×J+j,k]に所定の深さ以上の凹みが生じたことを
意味することは、図5から明らかであろう。なお、図5
は、距離センサ30によって検出されるベルト1の走査
範囲のある搬送方向の位置座標kにおける距離信号
[j,k]1(点線)及びL[j,k]2(実線)を表している。
また、判定部65における基準レベルをどのような値に
設定するかによって、異常と判定する凹みの深さを設定
することができるので、基準レベルの設定によってはベ
ルト1を貫通する穴が生じる前に疵を検出できる。
【0013】なお、前回の測定サイクルが終了した直後
に連続して新たな測定サイクルを実行する必要がなく、
適宜の時間後にベルト1の搬送方向の位置座標k=0か
ら測定サイクルを開始してもよい。また、ベルト1を更
新したときに距離測定を実行して得られた距離データを
初期値としてレジスタ62に記憶しておき、その後に実
行される各測定サイクルにおいてはレジスタ61にのみ
距離信号を記憶し、これらレジスタに記憶された信号の
値を比較するようにすれば、ベルトの更新時のベルト1
の表面状態が常に基準となるので、初期表面状態と比較
しての表面変化を得ることができるので好ましい。さら
に、判定部654にレジスタを内蔵させて、差△L[iJ+j,
k]が基準レベル以上のときに、該レジスタのアドレスA
[i×J+j,k]に論理“1”を記憶し、該レジスタ
のアドレスA[i×J+j,k−n]、A[i×J+
j,k−n+1]、・・、A[i×J+j,k]、・
・、A[i×J+j,k+n−1]、A[i×J+j,
k+n]がすべて論理“1”を記憶しているときに、縦
切れ異常が発生したまたは発生する可能性があると判定
してもよい。ただし、nは任意の正の整数である。
【0014】図6は、図4に示したデータ処理装置にさ
らに摩耗進行速度演算部66及びベルト縦切れ予想部67
を追加したものである。摩耗進行速度演算部66は、レ
ジスタ61に記憶された距離信号L[iJ+j,k]1を、ベルト
1の更新時に実行される測定サイクルと、その後に実行
される測定サイクルを数サイクル毎に読み出し、その履
歴に基づいて、ベルト更新時から時間の関数としてベル
トがどのように摩耗しているか表す摩耗進行速度を演算
する。そして、ベルト縦切れ予想部66は、摩耗進行速
度演算部65からの摩耗進行速度に基づいて、このまま
稼動を継続した場合に何時間後にベルトを貫通する縦切
れが生じてしまうを予想し、その予想時間を表すベルト
縦切れ予想時間信号を出力する。ゴム製の厚さ20mm
のベルトを用いたベルトコンベア装置において、図6に
示したデータ処理装置を用いて実験した結果、ベルト縦
切れの予想時間が1780時間であると推定された。こ
の実験例においては、得られた予想時間より前の例えば
1500時間前後の時点でベルト1を取り替えまたは修
理をすれば、重大な事故の発生を防止できることが理解
できる。
【0015】次にフィルタを利用して縦切れを予想検出
する方式(フィルタ方式)について説明する。図7は、
フィルタ方式に適用できるデータ処理装置6(図1)の
具体的構成が示されている。68はレジスタであり、距
離センサ3i(i=0,1,2)にその時点で対向して
いる位置座標k上の測定点[i×J+j,k]の距離信
号L[iJ+j,k]を記憶する。なお、レジスタ68は図4及
び図6のレジスタ61及び62に比べて、ベルト1上のす
べての測定点に関する距離信号を記憶する必要がなく、
位置座標k上の測定点に関する距離信号だけを記憶すれ
ばよいので、記憶容量が小さいものでよい。69はレジ
スタ68に記憶された距離信号L[iJ+j,k]を、L[0,k]
[1,K]、・・・、L[i,k]、L[i+1,k]、・・・の順に
読み出すための読出制御部であり、読み出された距離信
号は高域(通過)フィルタ610を介して判定部611に供
給され、高域フィルタ610の出力が所定の基準レベル以
上の場合に疵検出信号が出力される。例えば、駆動装置
5として図2に示されたような距離センサ3iを回転す
る回転方式を用い、しかもベルト1の搬送方向の位置座
標kの断面図が図8の下段に示されるように凹みを有し
ている場合を想定する。なお、図8においては、距離セ
ンサ30(すなわち、i=0)によって走査される幅方
向範囲の測定点[j,k]に関してのみ示している。回
転角度によって距離センサ30とベルト1の表面との距
離が相違しているので、レジスタ68から読み出された
距離信号L[iJ+j,k]は図8の中段のグラフに示されるよ
うになる。このような読み出された測定信号は、高域フ
ィルタ610を介することによって、図8の上段のグラフ
に示されるように、距離の変化分を表す信号となる。判
定部611において、該変化分が所定の基準レベル以上に
大きいか否かを判定することにより、部分Pに疵が発生
したことを判定することができる。
【0016】なお、判定部611も図4の判定部65と同
様に、高域フィルタ610の出力が基準レベル以上のとき
に、判定部611に内蔵されたレジスタのアドレスA[i
×J+j,k]に論理“1”を記憶し、搬送方向の所定
範囲に対応する該レジスタのアドレスがすべて論理
“1”を記憶しているときに、縦切れが発生したか、ま
たは発生する可能性があると判定するよう構成してもよ
い。
【0017】
【発明の効果】本発明のベルト疵検出装置は以上のよう
に構成され、ベルトの厚みの摩耗量を監視できるので、
ベルト表面の疵等による異常を検出することができ、ま
た、縦切れの発生を予想することができる。したがっ
て、縦切れが発生した後にそれを検出するよう構成され
た従来の装置に比べて、縦切れが生じる前にベルトの取
り替えまたは修繕等を迅速に実行でき、したがって重大
な障害が生じることを防止することができる。さらに、
複数の距離センサをキャリア側のプーリーの近傍にその
軸に沿って並列配置した場合は、高精度の測定結果を得
ることができるとともに、高速の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のベルト縦切れ予想検出装置を
示す概略ブロック図である。
【図2】(A)及び(B)はそれぞれ、距離センサを首
振り回転させる方式を用いた、図1に示した装置の距離
センサ3iと駆動装置4の具体的構成を示すブロック図
である。
【図3】(A)及び(B)はそれぞれ、距離センサをス
ライドさせる方式を用いた、図1に示した装置の距離セ
ンサ3iと駆動装置4の別の具体的構成を示すブロック
図である。
【図4】図1に示した装置のデータ処理装置6の具体的
構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示したデータ処理装置6の動作を説明す
るための説明図である。
【図6】図1に示したデータ処理装置6の別の具体的構
成を示すブロック図である。
【図7】図1に示したデータ処理装置6のさらに別の具
体的構成を示すブロック図である。
【図8】図7に示したデータ処理装置6の動作を説明す
るための説明図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベルトコンベア装置におけるベルトの疵
    を検出するベルト疵検出装置において、 前記ベルト上の各測定点までの距離を周期的に測定する
    距離センサと、 前記距離センサで得られた各測定点までの距離を表す信
    号が入力され、測定点毎に最新の測定距離と過去の測定
    距離との差を演算する演算手段と、 前記演算手段で得られた差を所定の基準レベルと比較し
    て、差が基準レベル以上の場合に、対応する測定点に疵
    が発生したことを表す疵検出信号を出力する判定手段と
    からなることを特徴とするベルト疵検出装置。
  2. 【請求項2】 ベルトコンベア装置におけるベルトの疵
    を検出するベルト疵検出装置において、 ベルト上の各測定点までの距離を測定する距離センサ
    と、 前記距離センサで得られた各測定点までの距離を表す信
    号が入力され、ベルトの幅方向の距離変化分に対応する
    振幅を有する信号を出力する高域フィルタと、 前記高域フィルタから出力される信号の振幅を所定の基
    準レベルと比較して、振幅が基準レベル以上の場合に、
    対応する測定点に疵が発生したことを表す疵検出信号を
    出力する判定手段とを備えていることを特徴とするベル
    ト疵検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のベルト疵検出装
    置において、該装置はさらに、 前記距離センサで得られた各測定点までの距離を表す信
    号が入力され、所定の時間毎にベルトの摩耗進行速度を
    演算する摩耗進行速度演算手段と、 前記摩耗進行速度演算手段で得られた摩耗進行速度の履
    歴に基づいてベルトの縦切れ時期を予想する予想演算手
    段とを備え、ベルトの縦切れが発生する時期を予想する
    ことができることを特徴とするベルト疵検出装置。
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Cited By (10)

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