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Geometrically nonlinear thermo-mechanical analysis of graphene-reinforced moving polymer nanoplates

  • Esmaeilzadeh, Mostafa;Golmakani, Mohammad Esmaeil;Kadkhodayan, Mehran;Amoozgar, Mohammadreza;Bodaghi, Mahdi
    • Advances in nano research
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    • 제10권2호
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    • pp.151-163
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    • 2021
  • The main target of this study is to investigate nonlinear transient responses of moving polymer nano-size plates fortified by means of Graphene Platelets (GPLs) and resting on a Winkler-Pasternak foundation under a transverse pressure force and a temperature variation. Two graphene spreading forms dispersed through the plate thickness are studied, and the Halpin-Tsai micro-mechanics model is used to obtain the effective Young's modulus. Furthermore, the rule of mixture is employed to calculate the effective mass density and Poisson's ratio. In accordance with the first order shear deformation and von Karman theory for nonlinear systems, the kinematic equations are derived, and then nonlocal strain gradient scheme is used to reflect the effects of nonlocal and strain gradient parameters on small-size objects. Afterwards, a combined approach, kinetic dynamic relaxation method accompanied by Newmark technique, is hired for solving the time-varying equation sets, and Fortran program is developed to generate the numerical results. The accuracy of the current model is verified by comparative studies with available results in the literature. Finally, a parametric study is carried out to explore the effects of GPL's weight fractions and dispersion patterns, edge conditions, softening and hardening factors, the temperature change, the velocity of moving nanoplate and elastic foundation stiffness on the dynamic response of the structure. The result illustrates that the effects of nonlocality and strain gradient parameters are more remarkable in the higher magnitudes of the nanoplate speed.

복합소재의 연속 두께 변화를 통한 좌굴온도 및 모드형상 최적화 (Optimization to Control Buckling Temperature and Mode Shape through Continuous Thickness Variation of Composite Material)

  • 이강국;이후민;윤길호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제34권6호
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    • pp.347-353
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    • 2021
  • 본 논문에서는 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 제어하는 새로운 크기 최적화 방법에 대해서 소개한다. 구조적 안정성 관점에서 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상을 예측하는 것은 중요한 주제 중 하나이다. 이를 공학적인 직관을 통해 예측하고 최적화된 구조 설계를 하는 것은 너무나 어려운 과제이다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 본 연구에서는 유한요소 시뮬레이션과 치수 최적 설계 방식의 조합을 제안한다. 구조물의 좌굴 온도와 좌굴 형상이 구조물의 두께에 영향을 받는다는 생각에서 착안해 설계 변수를 구조물의 노드의 두께 값으로 설정했다. 좌굴 온도 값과 좌굴 형상을 목적 함수로 정해진 부피 값을 제약 조건으로 두었다. 치수 최적 설계를 통해 원하는 좌굴 온도와 좌굴 형상을 유도하기 위한 최적의 두께 분포를 결정할 수 있다. 제안된 치수 최적 설계의 타당성은 본 논문의 다양한 직사각형 복합 구조물 예제들을 사용해서 검증하였다.

전기역학적 스크린을 이용한 집진판 표면 위 입자 세정성능 연구 (A study on cleaning performance of particles on collection plates using an electrodynamic screen)

  • 조윤희;신동호;김영훈;박인용;김상복;이건희;한방우
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.63-76
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    • 2023
  • An electrostatic precipitator (ESP) has a low pressure drop and a high collection efficiency but its collection efficiency can be reduced due to dust accumulation on the collection plates during long-term operations. In order to maintain the initial dust collection efficiency, it is necessary to periodically clean the collection plates. The common cleaning methods are using physical impacts or water sprays. These cleaning methods can lead to damage to the collection plate or generate wastewater. Herein, we implemented an electrodynamic screen (EDS) for ESP cleaning and evaluated its surface cleaning performance of particles. The EDS is an electrostatic system that can electrostatically repel particles on surfaces, allowing it to clean the ESP without causing damage and wastewater generation. Our evaluation included the analysis of the effects of AC voltage characteristics, electrode configuration and environmental conditions on the cleaning performance of the EDS with the aim of achieving effective surface cleaning. It has been demonstrated that activating the EDS cleans up to 65% of the particles on the surface, which indicates about 94% of our target cleaning zone.

수모세포종의 방사선치료 후 전두엽하방 재발된 환자에서 원인 분석 및 구제 치료 (Analysis of the Causes of Subfrontal Recurrence in Medulloblastoma and Its Salvage Treatment)

  • 조재호;금웅섭;이창걸;김경주;심수정;박진호;정경근;김태곤;김동석;최중언;서창옥
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제22권3호
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    • pp.165-176
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    • 2004
  • 목적: 두개척수조사(Craniospinal irradiation) 후 전두엽 하방에서 재발(Subfrontal recurrence) 한 수모세포종 두 예를 경험하고, 방사선치료 측면에서 재발의 원인을 분석하고자 하였으며, 효과적인 구제 치료 방법을 모색 하고자 하였다. 대상 및 방법: 두 예 모두 고위험군(T3bMl, T3bM3) 수모세포종으로 수술, 항암화학제 및 방사선 병합요법을 시행 받았으며, CT-Simulation으로 방사선치료계획이 이루어졌다. 한 예는 방사선치료 후 16개월에 재발하여 구제수술을 시행하고, 세기조절방사선치료로 30.6 Gy의 방사선을 재조사하였다 다른 한 예는 12개월에 재발하여 구제수술만 시행하였다. 재발인자 확인을 위해 초기 방사선치료 시 사용되었던 모의치료사진을 확인하였고, 안구차폐의 과다 여부 및 가능한 원인 인자의 분석과 재발을 방지하기 위한 대안을 찾고자 하였다. 한 예에서 방사선재조사에 대한 부담과 주변 중요정상장기의 인접성 때문에 전두엽하방재발 종양에 대한 구제 치료로서 세기조절방사선치료를 계획하였으며, 표적체적에 대해서 7문 조사, 평균선량 30.6 Gy (1.8 Gy 분할, 최대선량의 85$\%$)를 처방하고, 주변 정상중요장기인 시신경은 평균선량을 25 Gy, 안구는 10 Gy로 제한하였다. 결과: 두 예 모두에서 모의치료사진상 정상장기 보호를 위한 안구차폐과다로 인한 전두엽하방 표적체적 일부에서의 저선량점을 확인할 수 있었다. CT-Simulation 상에서 automatic organ drawing 기능을 이용하여 전뇌와 안구의 외측 경계를 모의치료사진 화면에 같이 올릴 경우 차폐의 적절성을 판단하기가 더 용이하였다. 세기조절방사선치료계획 결과 표적체적에는 평균선량 31.1 Gy, 최대선량 36 Gy, 좌측 및 우측 시신경의 평균선량은 각각 13.9 Gy와 14.7 Gy, 좌우측 안구의 평균선량은 각각 5.5 Gy와 6.9 Gy로 우수한 치료계획을 획득하였다. 구제치료로 수술 및 세기변조방사선치료를 시행한 환자는 이후 방사선치료에 의한 부작용 없이 1년간 무병상태이다. 결론: 수모세포종의 전두엽하방 재발을 방지하기 위한 노력으로 두개척수조사 시 전두엽하방 및 체판 부위에 대한 각별한 주의를 기울여 차폐를 실시하여야 하겠고, 일단 재발하여 방사선재조사의 필요가 있는 경우 주변정상장기와의 방사선 선량 차이를 극대화할 수 있는 세기조절방사선치료를 통해 방사선치료 부작용의 부담을 줄일 수 있을 것으로 기대된다

전신 방사선조사를 위한 10MV 선형가속기의 선량측정 (The Dosimetric Data of 10 MV Linear Accelerator Photon Beam for Total Body Irradiation)

  • 안성자;강위생;박승진;남택근;정웅기;나병식
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제12권2호
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    • pp.225-232
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    • 1994
  • 연구목적 : 전남대학교병원 치료방사선과에서 가동중인 10MV X-ray를 이용하여 전신 방사선 조사에 필요한 기본적인 선량측정자료를 얻고자 하였다. 대상 및 방법 : 환자 전신이 포함될 수 있는 대형조사면을 얻기 위하여 collimator를 완전히 개방하여 조사방향이 수평이 되게 gantry각을 맞추었다. 방사선 선원에서 환자 중심축까지의 거리가 360cm일 때 최대 기하학적 조사면은 $144cm{\times}144cm$이었다. Polystyrene팬텀과 평행평판형 전리함을 이용하여 깊이선량율과 principal 및 diagonal axis에서 측방선량분포를 측정하였다. 또한 1cm두께의 아크릴판을 팬텀의 전면에서 20cm 떨어진 위치에 놓고 표면 선량의 증가와 최대선량점($d_{max}$)의 변화를 측정하였다. SAD 360cm에서 팬텀의 중심에 측정기 위치를 고정시키고 팬텀의 두께를 12cm에서 30cm까지 변화시키면서 MU당 선량율을 측정하였다. 결과 : SSD 345cm, 조사면 크기 $144cm{\times}144cm$의 조건에서 깊이선량율은 10cm 깊이에서 $78.4{\%}$였고, dmax정은 1.8cm이었다. 1cm두께의 아크릴판을 spoiler로 팬텀에서 20cm 띄우고 사용했을 때 dmax점은 1.8cm에서 0.8cm으로 이동하였고, 표면선량은 $61\%$에서 $94\%$로 증가하였다. 평행 2문 조사시 30cm두께의 팬텀에서 선축상 선량분포의 차이는 $7\%$이내였다. $100\%$ 선량점의 선축이탈거리는 principal axis에서 67cm. diagonal axis에서 80cm이었다. 팬텀의 중심에서 측정된 출력계수로 MU당 선량은, (Dose/MU)=$-0.00178{\times}(T/2)+0.08676$ (T:팬텀 두께(Cm))로 표현되는 직선의 관계식을 나타내었다. 결론 : 1)좌우 대향 2문조사 방법으로 30cm두께의 팬텀에 10MV X-ray를 조사하였을 때 선량분포의 차이는 $7\%$이내로 만족스러운 결과를 보였다. 2) 고에너지 광자선으로 전신방사선 조사시 표면선량 증가를 위하여 beam spotter의 사용이 필요할 것으로 사료된다 3) 측방선량분포곡선에서 principal 및 diagonal axis에 따른 선량분포의 차이가 있어 환자 치료시 고려되어야 할 것으로 생각된다 4) 전신방사선조사시 선량분포는 여러 가지 요인에의하여 달라질 수 있기 때문에 직접적인 방법에 의해 측정된 MU당 선량은 깊이와 직선의 관계식을 보여 실제 치료에 적용될 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서 얻어진 전신 방사선조사에 관한 기본적 선량측정자료는 AAPM보고서 No. 17에서 권장된 범주에 들었으며 향후 임상에 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

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제초제(除草劑) 약해발생(藥害發生) 양상(樣相)과 경감대책(輕減對策) (Crop Injury (Growth Inhibition) Induced by Herbicides and Remedy to Reduce It)

  • 김길웅
    • 한국잡초학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.261-270
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    • 1992
  • Many herbicides that are applied at the soil before weed emergence inhibit plant growth soon after weed germination occurs. Plant growth has been known as an irreversible increase in size as a result of the processes of cell divison and cell enlargement. Herbicides can influence primary growth in which most new plant tissues emerges from meristmatic region by affecting either or both of these processes. Herbicides which have sites of action during interphase($G_1$, S, $G_2$) of cell cycle and cause a subsequent reduction in the observed frequency of mitotic figures can be classified as an inhibitor of mitotic entry. Those herbicides that affect the mitotic sequence(mitosis) by influencing the development of the spindle apparatus or by influencing new cell plate formation should be classified as causing disruption of the mitotic sequence. Sulfonylureas, imidazolinones, chloroacetamides and some others inhibit plant growth by inhibiting the entry of cell into mitosis. The carbamate herbicides asulam, carbetamide, chlorpropham and propham etc. reported to disrupt the mitotic sequence, especially affecting on spindle function, and the dinitroaniline herbicides trifluralin, nitralin, pendimethalin, dinitramine and oryzalin etc. reported to disrupt the mitotic sequence, particularly causing disappearence of microtubles from treated cells due to inhibition of polymerization process. An inhibition of cell enlargement can be made by membrane demage, metabolic changes within cells, or changes in processes necessary for cell yielding. Several herbicides such as diallate, triallate, alachlor, metolachlor and EPTC etc. reported to inhibit cell enlargement, while 2, 4-D has been known to disrupt cell enlargement. One potential danger inherent in the use of soil acting herbicides is that build-up of residues could occur from year to year. In practice, the sort of build-up that would be disastrous is unikely to occur for substances applied at the correct soil concentration. Crop injury caused by soil applied herbicides can be minimized by (1) following the guidance of safe use of herbicides, particularly correct dose at correct time in right crop, (2) by use of safeners which protect crops against injury without protecting any weed ; interactions between herbicides and safeners(antagonists) at target sites do occur probably from the following mechanisms (1) competition for binding site, (2) circumvention of the target site, and (3) compensation of target site, and another mechanism of safener action can be explained by enhancement of glutathione and glutathione related enzyme activity as shown in the protection of rice from pretilachlor injury by safener fenclorim, (3) development of herbicide resistant crops ; development of herbicide-resistant weed biotypes can be explained by either gene pool theory or selection theory which are two most accepted explanations, and on this basis it is likely to develop herbicide-resistant crops of commercial use. Carry-over problems do occur following repeated use of the same herbicide in an extended period of monocropping, and by errors in initial application which lead to accidental and irregular overdosing, and by climatic influence on rates of loss. These problems are usually related to the marked sensitivity of the particular crops to the specific herbicide residues, e.g. wheat/pronamide, barley/napropamid, sugarbeet/ chlorsulfuron, quinclorac/tomato. Relatively-short-residual product, succeeding culture of insensitive crop to specific herbicide, and greater reliance on postemergence herbicide treatments should be alternatives for farmer practices to prevent these problems.

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폭발하중 이력 특성에 따른 판 구조물의 동적응답 평가 - Part B: 고유주기에 따른 폭발하중 지속시간의 영향 분석 - (Dynamic Response of Plate Structure Subject to the Characteristics of Explosion Load Profiles - Part B: Analysis for the Effect of Explosion Loading Time According to the Natural Period for Target Structures -)

  • 강기엽;최광호;류용희;최재웅;이제명
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제28권2호
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    • pp.197-205
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    • 2015
  • 가스 생산용 해양플랜트 설비의 경우 폭발의 위험에 노출되어 있으며, 폭발사고는 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 폭발사고에 의한 피해를 최소화하기 위해서는, 폭발하중에 의한 구조부재의 동적응답 특성을 명확히 파악할 필요가 있다. 폭발하중의 경우 매우 짧은 시간 동안에 구조물에 가격되었다가 소멸되기 때문에 구조부재의 고유주기 및 폭발하중의 지속시간을 고려한 동적응답 평가가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 가스 폭발하중의 경우, 부 압력단계가 전체 하중 이력에서 상당 부분 존재하며, 본 연구에서는 이러한 부 압력단계의 형상에 따라 총 하중 지속시간을 결정하는 하중 모델을 제안하였다. 방화벽은 폭발사고 시 장비 및 인명 피해를 방지하고자 FPSO 탑사이드 모듈 사이에 배치되는 구조부재이므로 폭발하중에 의한 응답이력 특성 분석이 반드시 필요하다. 때문에 무 감쇠 단 자유도 모델에 가스 폭발하중을 적용하여 변위응답 특성을 분석하였으며, 평판으로 구성된 방화벽의 FE 모델을 이용한 하중 지속시간과 구조부재들의 고유주기를 고려한 응답 특성을 분석하였다. LS-DYNA를 이용한 선형/비선형 구조해석 분석결과, 부 압력단계의 지속시간이 구조물의 동적응답에 큰 영향을 주는 것을 보였다.

주행차량에 따른 개단면 강바닥판 교량의 국부거동 특성 (Characteristic of Local Behavior in Orthotropic Steel Deck Bridge with Open Ribs according to Running Vehicle)

  • 이성진;경갑수;박진은;이희현
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.101-108
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    • 2012
  • 강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판이 사용되며, 가로 세로리브 및 가로보 등의 구조부재가 용접에 의해 복잡한 형상으로 조립되므로 용접에 의한 변형과 결함이 발생할 가능성이 매우 높고, 용접연결부에서의 응력 상태가 매우 복잡하다. 또한 실제 강바닥판 교량에서의 피로균열은 주부재보다 2차부재와의 용접연결부에서 발생되고 있다. 그러나 강바닥판교량 설계시에는 대부분 주부재에 대한 응력 평가가 이루어지고 있으며, 피로균열이 발생하는 구조상세에 대한 상세 응력 평가 및 특성 분석은 거의 검토되고 있지 있다. 본 연구에서는 공용년수 29년된 개단면 세로리브를 가진 강바닥판을 대상으로 피로균열의 원인을 조사하고, 재하시험 및 실교통류 흐름하에서의 현장계측을 통하여 대상 교량의 피로안전성을 검토하였다. 또한 피로균열이 발생된 세로리브 및 다이아프램의 용접부를 대상으로 격자해석 및 상세해석 모델을 사용하여, 이들 구조상세에 대한 영향면해석을 이용하여 이동하중에 따른 거동 특성을 조사하고, 대상교량의 피로균열 발생 원인을 규명하였다.

강바닥판의 피로성능 향상을 위한 다이아프램 구조상세 (A Numerical Analysis on the Diaphragm Structures for Improving Fatigue Performance in Orthotropic Steel Decks)

  • 신재철;안주옥;윤태양
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제19권6호
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    • pp.559-573
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    • 2007
  • 강바닥판 교량은 비교적 얇은 강판을 서로 용접에 의해 연결한 구조물로서 많은 양의 용접을 피할 수 없다. 강바닥판의 횡리브 복부판에서는 전단력과 비틀림 모멘트가 작용하는 동시에 종리브의 비틀림으로 인한 면내 면외 변형이 작용하기 때문에 종리브-횡리브 복부판-데크플레이트 교차부 및 횡리브복부판 컷아웃(슬릿)부에서 응력집중 현상이 두드러지게 발생하게 된다. 본 연구에서는 강바닥판 구조형식의 피로성능 향상 효과가 큰 교차부에 스캘럽을 두지 않는 동시에 종리브 내부에 횡리브 복부판면과 일치되게 다이아프램을 설치하면 컷아웃부 및 교차부에서의 응력집중 감소효과가 크며, 특히 다이아프램의 설치가 컷아웃부에서의 응력집중 감소효과에 큰 영향을 미치고 있는 연구결과를 바탕으로 다이아프램 상하부면 곡률반경을 대상으로 매개변수해석을 수행한 결과 피로성능에 영향이 큰 응력집중 감소효과가 큰 최적 다이아프램형상을 도출하였다. 또한 최적 다이아프램 형상을 바탕으로 피로성능 향상에 유리한 다이아프램 최적 설치위치를 도출하였다.

DISCRIMINATION BETWEEN VIRGIN OLIVE OILS FROM CRETE AND THE PELOPONESE USING NEAR INFRARED TRANSFLECTANCE SPECTROSCOPY

  • Flynn, Stephen J.;Downey, Gerard
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1520-1520
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    • 2001
  • Food adulteration is a serious consumer fraud and a potentially dangerous practice. Regulatory authorities and food processors require a rapid, non-destructive test to accurately confirm authenticity in a range of food products and raw materials. Olive oil is prime target for adulteration either on the basis of the processing treatments used for its extraction (extra virgin vs virgin vs ordinary oil) or its geographical origin (e.g. Greek vs Italian vs Spanish). As part of an investigation into this problem, some preliminary work focused on the ability of near infrared spectroscopy to discriminate between virgin olive oils from separate regions of the Mediterranean i. e. Crete and the Peloponese. A total of 46 oils were collected: 18 originated in Crete and 28 in the Peloponese. Oils were stored in a temperature-controlled room at 2$0^{\circ}C$ prior to spectral collection at room temperature (15-18$^{\circ}C$). Samples (approximately 0.5$m\ell$) were placed in the centre of the quartz window in a camlock reflectance cell; the gold-plated baking plate was then gently placed into the cell against the glass so as to minimize the formation of air bubbles. The rear of the camlock cell was then screwed into place producing a sample thickness of 0.5mm. Spectra were recorded between 400 and 2498nm at 2nm intervals on a NIR Systems 6500 scanning monochromator. Spectral collection took place over 2-3 days. Data were analysed using both WINISI and The Unscrambler software to investigate the possibility of discriminating between the oils from Crete and the Peloponese. A number of data pre-treatments were used and discriminant models were developed using discriminant PLS (WINISI & Unscrambler) and SIMCA (Unscrambler). Despite the small number of samples involved, a satisfactory discrimination between these two oil types was achieved. Graphical examination of principal component scores for each oil type also holds out the possibility of separating oils from either Crete and the Peloponese on the basis of districts within each region. These preliminary data suggest the potential of near infrared spectroscopy to act as a screening technique for the confirmation of geographic origin of extra virgin olive oils. The sample presentation strategy adopted uses only small volumes of material and produces high quality spectra.

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