CN103795898A - 多路高清信号自动交换远程传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路高清信号自动交换远程传输系统,它包括HD BASE-T接收模块、结构壳体以及连接在结构壳体内的功能模块,所述HD BASE-T接收模块位于结构壳体外;结构壳体包括有机箱散热风扇、LCD显示板、信号输出端口选择旋钮、信号输入端口选择旋钮和电源船型开关;结构壳体内还设有复位按键;所述功能模块包括以太网端口、HD BASE-T输出端口、HDMI信号输入端口、模块电路I、模块电路II、EDID管理电路、IR发射通道接口、IR接收通道接口、PSE板、RS232控制端口、电源板、风扇自动散热电路、本机红外接收子板、主机主板和PD板;它集成了音视频、红外控制及IP(UDP/TCP)控制、以太网交换机,独立EDID管理,POE功能于一体。
Description
技术领域
本发明涉及信号交换传输技术,尤其涉及一种多路高清信号自动交换远程传输系统。
背景技术
旧产品无IP控制,无EDID独立管理,IR兼容性差,无POE功能,9个MCU独立管理,各子模块无互相通讯协议。RS232只有单向控制,操作成功后无返还信息。以前的产品显示方式采用8个数码管显示,仅仅显示当前输入信号端口数量;在切换控制芯片方面,传统采用一次性烧写程序的单片机,无法更新控制软件,9个不同的程序的单片机完全独立,系统不便于控制管理,部分BUG无法解除,有一定的局限性;外观方面,传统的产品在IR通道的前面板,当连接IR线后,不美观(仅仅支持forward IR),面板带有8个独立的循环相切按钮,输入输出为LED显示;在控制方式方面;旧产品采用IRforward控制通道,RS232单向控制,16进制指令600波特率;另外还存在如下缺陷:1、CEC BYAPASS硬开关,开机默认CEC ON;2、风扇手动控制;3、遥控器记忆功能有丝印,实际机器无记忆功能;并且完全没有POE功能,以太网接口仅有2个,还不支持IP控制功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多路高清信号自动交换远程传输系统,它集成了音视频、红外控制及IP(UDP/TCP)控制、以太网交换机,独立EDID管理,POE功能于一体。
本发明采用的技术方案为:它包括HD BASE-T接收模块、结构壳体以及连接在结构壳体内的功能模块,其特征在于:
所述结构壳体的侧壁内固定有机箱散热风扇,相邻的结构壳体的侧壁上连有LCD显示板,与LCD显示板位置相同的结构壳体的侧壁外还固定连接有信号输出端口选择旋钮、信号输入端口选择旋钮和电源船型开关;结构壳体内还设有复位按键;
所述HD BASE-T接收模块位于壳体外;
所述功能模块包括以太网端口、HD BASE-T输出端口、HDMI信号输入端口、模块电路I、模块电路II、EDID管理电路、IR发射通道接口、IR接收通道接口、PSE板、RS232控制端口、电源板、风扇自动散热电路、本机红外接收子板、主机主板和PD板;以太网端口、八个HD BASE-T输出端口和八个HDMI信号输入端口依次排布在结构壳体内的同一侧边上,8个独立的IR发射通道接口、8个独立IR接收通道接口、PSE板、RS232控制端口、本机红外接收子板、主机主板以及若干个模块电路I、模块电路II和EDID管理电路均连接在结构壳体内,电源板以及与电源板固结为一体的风扇自动散热电路连接在紧靠机箱散热风扇的结构壳体的内侧壁上;
所述模块电路I包含HDMI信号切换电路和HDMI转HD BASE-T传输电路;所述模块电路II包含HDMI信号输入电路和HDMI信号分配电路。
所述电源板包括DC输入连接端子、船型开关连接部、电源板散热风扇连接接口、机箱侧位自动散热风扇连接接口和主板连接供电座;
所述主机主板包括红外IR通道矩阵电路、HDMI切换控制电路、双旋钮控制板连接器、LCD显示板连接器、主控芯片、RS232控制板连接器、电源板连接器接口、第一PCI插槽、以太网交换器芯片电路、POE供电连接接口;以太网RJ45连接端口、HD BASE-T输出接口、HDMI信号输入端口、IR通道连接器和第二PCI插槽;所述主控芯片包括IP控制主件,所述第一PCI插槽用于连接印制在一个电路板上的8组独立的HDMI信号切换电路和HDMI转HD BASE-T传输电路,所述第二PCI插槽用于连接印制在一个电路板上的8组独立的HDMI信号输入电路和HDMI信号分配电路;所述RS232控制板连接器用于连接RS232控制端口;所述IR通道连接器用于连接IR发射通道接口和IR接收通道接口;所述LCD显示板连接器用于连接LCD显示板;所述双旋钮控制板连接器用于连接信号输出端口选择旋钮和信号输入端口选择旋钮;
所述HDMI信号分配电路包括第一信号分配芯片、第二信号分配芯片、HDMI分配器控制芯片、第三信号分配芯片和第一PCI金手指插口;所述第一信号分配芯片控制1路分离成2路HDMI输出,所述第二信号分配芯片和第三信号分配芯片均控制1路分离成4路HDMI输出,所述HDMI分配器控制芯片配合主控芯片进行通信并管理或编写HDMI EDID信息;所述第一PCI金手指插口为164脚位,连接第二PCI插槽;
所述HDMI信号切换电路包括第一组HDMI3切1切换器芯片、第二组HDMI3切1切换器芯片以及第三组HDMI4切1切换器芯片,所述第三组HDMI4切1切换器芯片是两组3切加一个4切1组合成HDMI8进1出的HDMI切换器;所述HDMI转HD BASE-T传输电路包括HD BASE-T中的POE供电部分的PSE输入接口、HDBASET BGA芯片供电部分电路、BGA HD BASET传输芯片和第二PCI金手指插口,所述第二PCI金手指插口为164脚位,连接第一PCI插槽;
所述PSE板包括PSE电源输出端口连接器和48V供电连接器,所述PSE电源输出端口连接器与PSE输入接口相连,所述48V供电连接器连接POE供电连接接口;
所述HD BASE-T接收模块包括发射线连接模块、Valens HDBASE-T接收芯片、以太网交换机芯片、POE电源供电转换板连接器、直流电源DC头连接器、HDBASE-T接收端口、HDMI输出端口、以太网Rj45接口和PD板电源输入插座,所述HD BASE-T接收端口通过网线与主机主板中的HD BASE-T输出接口相连;
所述PD板包括电源输入端口和电源输出端口,所述电源输入端口连接HDBASE-T接收模块中的PD板电源输入插座;所述电源输出端口连接POE电源供电转换板连接器,为其提供5V、2A的电源;
所述EDID管理电路是通过主机主板的主控MCU及各HDMI信号分配电路的MCU共同管理EDID。
本发明的有益效果为:(1)HD BASET POE技术增加。节省电源适配器。(2)9个独立MCU合并为1ARM芯片,系统通讯更合理,更方便RS232实现双向通讯。(3)EDID通过TI ARM与各个HDMI分配器子板MCUEPF021A通讯共同管理完成,改善了多显示设备共用一个HDMI信号源的兼容性。(4)红外IR使用了与普通红外IR接收头不同的特别规格,型号为FM-A600LM。真正完成了IRreapter功能,完全兼容20K-60KHZ载波频率的遥控信号传输。(5)增加了IP控制功能,更好的适应市场需求。
附图说明
图1为本发明的结构壳体的主视图。
图2为本发明的结构壳体的侧视图。
图3为本发明电源板的PCB结构图。
图4为本发明的主机主板的PCB结构图。
图5为本发明的HDMI信号分配电路的PCB结构图。
图6为本发明印刷有HDMI信号切换电路以及HDMI转HD BASE-T传输电路的模块电路I的PCB结构图。
图7为本发明PSE板的PCB结构图。
图8为本发明的HD BASE-T接受模块的PCB结构图。
图9为本发明的PD板的PCB结构图。
图10为本发明的HDMI矩阵的实施过程原理方框图。
具体实施方式
本发明是这样来实现的,HD BASE-T接收模块、结构壳体以及连接在结构壳体内的功能模块,
所述HD BASE-T接收模块位于壳体外;
如图1和2所示,所述结构壳体的侧壁内固定有机箱散热风扇15,相邻的结构壳体的侧壁上连有LCD显示板18,与LCD显示板18位置相同的结构壳体的侧壁外还固定连接有信号输出端口选择旋钮19、信号输入端口选择旋钮20和电源船型开关16;结构壳体内还设有复位按键1;
所述功能模块包括以太网端口2、HD BASE-T输出端口3、HDMI信号输入端口4、模块电路I、模块电路II、EDID管理电路8、IR发射通道接口9、IR接收通道接口10、PSE板11、RS232控制端口12、电源板13、风扇自动散热电路14、本机红外接收子板17、主机主板和PD板;以太网端口2、八个HD BASE-T输出端口3和八个HDMI信号输入端口4依次排布在结构壳体内的同一侧边上,8个独立的IR发射通道接口9、8个独立IR接收通道接口10、POE功能中的PSE板11、RS232控制端口12、本机红外接收子板17、主机主板、PD板以及若干个模块电路I、模块电路II和EDID管理电路8均连接在结构壳体内,系统5V供电电源的电源板13以及与电源板13固结为一体的风扇自动散热电路14连接在紧靠机箱散热风扇15的结构壳体的内侧壁上;所述模块电路I包含HDMI信号切换电路5和HDMI转HD BASE-T传输电路6;所述模块电路II包含HDMI信号输入电路和HDMI信号分配电路7;所述EDID管理电路是通过主机主板的主控MCU及各HDMI信号分配电路的MCU共同管理EDID;
以太网端口2可进行控制该系统切换,HDMI信号输入子板为8个,EDID管理电路8通过TIARM(主机主板的主控MCU)与各个HDMI信号分配电路(MCUEPF021A)通讯共同管理完成。
如图3所示,所述电源板13包括DC输入连接端子131、船型开关连接部132、电源板散热风扇连接接口133、机箱侧位自动散热风扇连接接口134和主板连接供电座135。电源板13具有高效率、大电流和自动散热的功效。
如图4所示,所述主机主板包括红外IR通道矩阵电路211、HDMI切换控制电路212、双旋钮控制板连接器213、LCD显示板连接器214、主控芯片215、RS232控制板连接器216、电源板连接器接口217、第一PCI插槽218、以太网交换器芯片电路219、POE供电连接接口220;以太网RJ45连接端口221、HD BASE-T输出接口222、HDMI信号输入端口223、IR通道连接器224和第二PCI插槽225;所述主控芯片215包括IP控制主件,所述第一PCI插槽218用于连接印制在一个电路板上的8组独立的HDMI信号切换电路5和HDMI转HD BASE-T传输电路6,所述第二PCI插槽225用于连接印制在一个电路板上的8组独立的HDMI信号输入电路和HDMI信号分配电路7;所述RS232控制板连接器216用于连接RS232控制端口12;所述IR通道连接器224用于连接IR发射通道接口9和IR接收通道接口10;所述LCD显示板连接器214用于连接LCD显示板18;所述双旋钮控制板连接器213用于连接信号输出端口选择旋钮19和信号输入端口选择旋钮20。以太网RJ45连接端口221为IP控制端口,第一PCI插槽218为8组独立的HDMI切换及HD BASE-T100M单网线传输5PLAY信号子板的PCI插槽,第二PCI插槽225为8组独立的HDMI输入及分配子板PCI插槽。
如图5所示,所述HDMI信号分配电路7包括第一信号分配芯片71、第二信号分配芯片72、HDMI分配器控制芯片73、第三信号分配芯片74和第一PCI金手指插口75;所述第一信号分配芯片71控制1路分离成2路HDMI输出,所述第二信号分配芯片72和第三信号分配芯片74均控制1路分离成4路HDMI输出,所述HDMI分配器控制芯片73(HDMI信号分配电路的MCU)配合主控芯片215(主机主板的主控MCU)进行通信并管理或编写HDMI EDID信息;所述第一PCI金手指插口75为164脚位,连接第二PCI插槽225,主要信号为HDMI信号,控制信号。
如图6所示,所述HDMI信号切换电路5包括第一组HDMI3切1切换器芯片51、第二组HDMI3切1切换器芯片52以及第三组HDMI4切1切换器芯片53,所述第三组HDMI4切1切换器芯片53是两组3切加一个4切1组合成HDMI8进1出的HDMI切换器;所述HDMI转HD BASE-T传输电路6包括HD BASE-T中的POE供电部分的PSE输入接口61、HD BASET BGA芯片供电部分电路62、BGA HD BASET传输芯片63和第二PCI金手指插口64,所述第二PCI金手指插口64为164脚位(主要信号为HDMI信号,红外IR信号,RS232信号,以太网信号,控制信号,HDBASET信号),连接第一PCI插槽218;其中HD BASET BGA芯片供电部分电路62提供包含1.0V,1.8V,3.3V的电源电压;BGA HD BASET传输芯片63为HDMI信号,红外IR信号,RS232信号,以太网信号通过HD BASET传输输出100米后到HD BASET接端。
如图7所示,所述PSE板11包括PSE电源输出端口连接器111和48V供电连接器112,所述PSE电源输出端口连接器111与HDMI转HD BASE-T传输电路6中的PSE输入接口61相连,所述48V供电连接器112连接POE供电连接接口220。
如图8所示,所述HD BASE-T接收模块包括发射线连接模块81、ValensHDBASE-T接收芯片82、以太网交换机芯片83、POE电源供电转换板连接器84、直流电源DC头连接器85、HD BASE-T接收端口86、HDMI输出端口87、以太网Rj45接口88和PD板电源输入插座89,所述HD BASE-T接收端口86通过CAT6,CAT7网线与主机主板中的HD BASE-T输出接口222相连,HD BASE-T接收模块与主机主板仅仅需要一根网线连接即可,因HD BASE-T输出接口222和HD BASE-T接收端口86本身就承载了HDMI音视频,IR控制信号,RS232控制信号POE,以太网等信号传输。Valens HDBASE-T接收芯片82将HDMI信号,以太网信号,红外IR信号,RS232信号还原。
如图9所示,所述PD板23包括电源输入端口231和电源输出端口232,所述电源输入端口231连接HD BASE-T接收模块中的PD板电源输入插座89;所述电源输出端口232连接POE电源供电转换板连接器84,为其提供5V、2A的电源。PD板以及HD BASE-T接收模块作为系统不可缺少的连接接收设备配件使用。
本发明的主要实施过程包括:
1.HDMI矩阵的实施过程:如图10所示,
A.第一步,先将HDMI输入信号进行分离,即1个信号复制成8个相同的信号。8X8矩阵共有8组相同组件的分配器单元。如图10中的HDMI splitter单元;
B.第二步,将8组HDMI分离的第1个输出端口分别接到第一个8X1的切换器单元的1,2,3,4,5,6,7,8输入端口。将8组HDMI分离的第2个输出端口分别接到第二个8X1的切换器单元的1,2,3,4,5,6,7,8输入端口,其他各单元切换器与上述解法类同。切换器通道的切换主要依赖主控MCU管理,如图10中的HDMI switch及MCU单元。
2.信号远距离传输的实施过程:
本系统充分利用了HD BASE-T传送技术,HD BASE-T支持HDMI音视频信号,AV控制信号(IR,RS232,USB),以太网,POE(电源通过网络传输)功能。即五合一功能通过一根网线由HD BASE-T端口统一输出。并且传输的HDMI信号为非压缩信号。
3.远端信号接收及5功能信号还原实施过程:
采用单一的HD BASE-T接收模块,将信号完整还原,即HD BASE-T输入。还原信号包含HDMI信号输出,IR前向控制,IR反向控制通道的还原。RS232控制通道的还原。以太网端口的分离,POE电源的接收。电源经过隔离的POWERDEVICE(PD)模块及DC TO DC模块的处理,输出接收器本身需要的电源电压。
4.红外控制矩阵通道的实施过程:
红外IR的实施过程类同HDMI矩阵的实施过程。IR前向控制,与IR反向控分别具备两套独立的矩阵系统。IR前向控制,在控制当前播发信号源的同时,还具备控制本机通道切换的功能。参考方框图,IR矩阵及MCU主控部分。
5.IP控制的实施过程:
所有的以太网设备都通过HUB连接一起,主机HUB的其中一RJ45接主控MCU的LAN端口。而整个控制系统由MCU管控且MCU支持内网页的浏览。所以可以以IP TCP通信协议的方式来完成对系统的切换控制。同样可以IP UDP协议来完成对系统的控制。
6.EDID的管理实施:
矩阵1X8为独立的MCU控制,其EDID,HDCP都是独立处理。主控MCU通过I2C的3线模式来与独立的8片MCU通讯。并根据主控MCU的指令来确定HDMI各端口的EDID的编写或HDCP的验证。主控MCU可以同过UDP或TCP来与各PC或其他WIFI主机相连接。所以本系统采用软件控制界面来做EDID管理界面;与其他市面上不同点及优越点就在于。8组EDID完全可以独立管理。不是同步管理。市面目前采用的是硬件开关。EDID虽然可以管理。但组EDID只能同步管理。
本发明采用上述技术后,具有如下特点:A:100米单网线远距离传输HDMI信号(最高分辨率支持1080P、60HZ,普通3D视频);HDBASE-T支持10.2Gbit/s带宽;后端电视设备可以自由地任意地选择前端的信号源。能满足消费者多终端显示多信号源选择的灵活应用;
B:.实现远端红外遥控传输通道,并可以在远端利用本机遥控器控制本机视频通道的切换。可在电视端控制对应的播放源,也可以在播放端控制对应的电视。红外接收头支持20KHZ-60KHZ载波频率的传输。兼容了市面上98%以上的遥控器的传输;
C:.实现以太网交换机功能。支持10M/100M带宽。8x8最多可连接到16台电脑,主机RJ45LAN端口可接路由器,不需要额外配置网络交换机。就可以组建局域网;
D:POE功能,电源通过前端矩阵机器HDBASE-T相应的网线传输。按IEEE802.3at以太网供电(PoE)标准,后端接收板不需要额外接电源适配器,节省了安装电源插座。给用户带来方便;
E:RS232能对机器系统自由切换控制,在系统被操作切换成功后,系统会及时的反馈通道切换状况信息;
F:IP软件控制,更进一步解决了红外遥控控制本机的局限性,在同一网络内。后端接收设备都可通过本机的IP地址,来实现远端控制本机的切换。同一WIFI路由器网络内的WIFI手机,IPAD,IPHONE,WIFI NOTEBOOK只需要利用网页浏览器,输入本机IP地址,就可以自由的控制本机的切换。或监测通道的切换状态。且不会干涉到上网。即上网和控制系统两不误;
G:独立的HDMIEDID,HDCP管理。可以解决多台电视共用一个信号源时,带来的不兼容性。并能实现快速的切换。节约切换的时间。加快系统切换的速度。并可以解决当其他显示设备切换到同一信号源时。其他正播放此信号源的电视不会出现短暂黑屏。而后才正常出画面的现象;
H:与以往机种不同的其他小功能的改善,待机功能,更节能,更环保。待机及电源掉电后,具备自动记忆当前通道的设置状态。
Claims (9)
1.一种多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于,它包括HD BASE-T接收模块、结构壳体以及连接在结构壳体内的功能模块,其特征在于:
所述结构壳体的侧壁内固定有机箱散热风扇,相邻的结构壳体的侧壁上连有LCD显示板,与LCD显示板位置相同的结构壳体的侧壁外还固定连接有信号输出端口选择旋钮、信号输入端口选择旋钮和电源船型开关;结构壳体内还设有复位按键;
所述HD BASE-T接收模块位于结构壳体外;
所述功能模块包括以太网端口、HD BASE-T输出端口、HDMI信号输入端口、模块电路I、模块电路II、EDID管理电路、IR发射通道接口、IR接收通道接口、PSE板、RS232控制端口、电源板、风扇自动散热电路、本机红外接收子板、主机主板和PD板;以太网端口、八个HD BASE-T输出端口和八个HDMI信号输入端口依次排布在结构壳体内的同一侧边上,8个独立的IR发射通道接口、8个独立IR接收通道接口、PSE板、RS232控制端口、本机红外接收子板、主机主板以及若干个模块电路I、模块电路II和EDID管理电路均连接在结构壳体内,电源板以及与电源板固结为一体的风扇自动散热电路连接在紧靠机箱散热风扇的结构壳体的内侧壁上;
所述模块电路I包含HDMI信号切换电路和HDMI转HD BASE-T传输电路;所述模块电路II包含HDMI信号输入电路和HDMI信号分配电路。
2.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述电源板包括DC输入连接端子、船型开关连接部、电源板散热风扇连接接口、机箱侧位自动散热风扇连接接口和主板连接供电座。
3.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述主机主板包括红外IR通道矩阵电路、HDMI切换控制电路、双旋钮控制板连接器、LCD显示板连接器、主控芯片、RS232控制板连接器、电源板连接器接口、第一PCI插槽、以太网交换器芯片电路、POE供电连接接口;以太网RJ45连接端口、HD BASE-T输出接口、HDMI信号输入端口、IR通道连接器和第二PCI插槽;所述主控芯片包括IP控制主件,所述第一PCI插槽用于连接印制在一个电路板上的8组独立的HDMI信号切换电路和HDMI转HD BASE-T传输电路,所述第二PCI插槽用于连接印制在一个电路板上的8组独立的HDMI信号输入电路和HDMI信号分配电路;所述RS232控制板连接器用于连接RS232控制端口;所述IR通道连接器用于连接IR发射通道接口和IR接收通道接口;所述LCD显示板连接器用于连接LCD显示板;所述双旋钮控制板连接器用于连接信号输出端口选择旋钮和信号输入端口选择旋钮。
4.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述HDMI信号分配电路包括第一信号分配芯片、第二信号分配芯片、HDMI分配器控制芯片、第三信号分配芯片和第一PCI金手指插口;所述第一信号分配芯片控制1路分离成2路HDMI输出,所述第二信号分配芯片和第三信号分配芯片均控制1路分离成4路HDMI输出,所述HDMI分配器控制芯片配合主控芯片进行通信并管理或编写HDMI EDID信息;所述第一PCI金手指插口为164脚位,连接第二PCI插槽。
5.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述HDMI信号切换电路包括第一组HDMI3切1切换器芯片、第二组HDMI3切1切换器芯片以及第三组HDMI4切1切换器芯片,所述第三组HDMI4切1切换器芯片是两组3切加一个4切1组合成HDMI8进1出的HDMI切换器;所述HDMI转HD BASE-T传输电路包括HD BASE-T中的POE供电部分的PSE输入接口、HDBASET BGA芯片供电部分电路、BGA HD BASET传输芯片和第二PCI金手指插口,所述第二PCI金手指插口为164脚位,连接第一PCI插槽。
6.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述PSE板包括PSE电源输出端口连接器和48V供电连接器,所述PSE电源输出端口连接器与PSE输入接口相连,所述48V供电连接器连接POE供电连接接口。
7.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述HD BASE-T接收模块包括发射线连接模块、Valens HDBASE-T接收芯片、以太网交换机芯片、POE电源供电转换板连接器、直流电源DC头连接器、HDBASE-T接收端口、HDMI输出端口、以太网Rj45接口和PD板电源输入插座,所述HD BASE-T接收端口通过网线与主机主板中的HD BASE-T输出接口相连。
8.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述PD板包括电源输入端口和电源输出端口,所述电源输入端口连接HDBASE-T接收模块中的PD板电源输入插座;所述电源输出端口连接POE电源供电转换板连接器,为其提供5V、2A的电源。
9.如权利要求1所述的多路高清信号自动交换远程传输系统,其特征在于:所述EDID管理电路是通过主机主板的主控MCU及各HDMI信号分配电路的MCU共同管理EDID。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140514 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |