CN107633182B - 一种非侵入式地图瓦片防盗装置 - Google Patents
一种非侵入式地图瓦片防盗装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种非侵入式地图瓦片防盗装置。本发明提供了收集拦截模块、盗窃行为判定模块和Redis数据库。收集拦截模块挂载于Web服务器软件之上收集用户的地图瓦片请求并基于黑名单拦截地图瓦片的盗窃行为;盗窃行为判定模块基于Redis数据库快速统计用户在一定时间内的地图瓦片请求数量并据此判定是否具有地图瓦片盗窃行为,并以异步方式定时向收集拦截模块推送黑名单完成黑名单的同步;Redis数据库基于键值结构和生命周期机制实现用户地图瓦片请求数量、历史盗窃行为的统计以及盗窃用户黑名单的存储。本发明具有实施简单、对原有地图瓦片服务影响小的优点,可在不降低原有服务质量情况下,防范地图瓦片批量请求的行为。
Description
技术领域
本发明涉及空间数据服务技术领域,特别是空间数据服务中的地图瓦片服务领域。具体的,涉及能够在不修改原有地图瓦片服务的情况下实施网络地图瓦片批量请求盗窃行为的防范方法。
背景技术
随着瓦片(Tile)的概念被提出,出现了利用金字塔瓦片模型缓存地图瓦片构建在线地图的模式。由于可大大提高响应速度,因而成为当前在线地图的主要实现方式。瓦片被预先存储在服务器端,然后以服务的形式对外提供瓦片数据服务。开放地理信息联盟(OpenGeoSpatial Consortium,OGC)制定了一系列的瓦片数据服务标准,包括网络地图瓦片服务(Web Map Tile Service,WMTS)、瓦片地图服务(Tile Map Service,TMS)等。OGC所制定的瓦片数据服务标准已经被天地图等主要的网络地图所支持,并以服务的形式提供地图瓦片数据服务,公众可以通过网络便捷地访问这些地图资源。
地图数据是非常宝贵的资源,网络地图服务提供者都耗费极大资源生产或购买各类地图数据。然而,这些网络地图数据尤其是瓦片数据存在大量的盗窃行为,表现为在一定时间内批量、连续地请求地图瓦片数据,并且已经有了大量针对天地图、Google地图和Bing地图等网络地图的瓦片批量下载和拼合工具。这类行为极大损害了网络地图服务提供者的利益,侵犯了网络地图数据版权,加重了网络地图服务器的负担,降低了网络地图服务的质量。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
一种非侵入式地图瓦片防盗装置,用于防范批量请求地图瓦片的行为,其特征在于包括:
收集拦截模块,挂载在Web服务器软件之上,在原有地图瓦片服务之前处理Web请求,用于收集地图瓦片请求,依据黑名单拦截具有盗窃行为用户的地图瓦片请求;
盗窃行为判定模块,接收收集拦截模块所收集的地图瓦片请求,统计用户在一定时间内的地图瓦片请求数量并据此判定用户是否具有地图瓦片盗窃行为,同时以异步方式定时向收集拦截模块推送黑名单完成黑名单的同步;
Redis数据库:进行地图瓦片请求数量及历史盗窃行为的统计和存储,用于实现用户在设定时间内的地图瓦片请求数量和历史盗窃行为次数的快速统计及存储;存储盗窃用户黑名单,基于键值结构和生命周期机制实现盗窃用户黑名单的存储。
在上述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,用于在不修改原有地图瓦片服务的情况下,实现批量请求地图瓦片行为的拦截。其中,收集拦截模块挂载在Web服务器软件之上,依据黑名单进行盗窃行为的拦截;收集拦截模块的黑名单中包括用户标识和拦截结束时间。当接收到用户请求时,收集拦截模块处理用户请求包括步骤:
步骤1:判定用户请求是否为地图瓦片请求;
步骤2:若用户请求不是地图瓦片请求,该请求不计入用户请求地图瓦片数量,按原有处理流程响应用户请求,结束流程;
步骤3:若用户请求为地图瓦片请求,判断用户是否在黑名单中;
步骤4:若用户不在黑名单中,收集地图瓦片请求并以异步方式发送到盗窃行为判定模块进行处理,然后用户请求按原有处理流程继续处理,完成用户请求的响应,结束流程;
步骤5:若用户在黑名单中,则比较当前时间是否大于用户的拦截结束时间;
步骤6:若当前时间大于用户的拦截结束时间,表示对用户请求的拦截结束,收集地图瓦片请求并以异步方式发送到盗窃行为判定模块进行处理,然后按原有处理流程继续进行处理,完成用户请求的响应,结束流程;
步骤7:若当前时间小于或等于用户的拦截结束时间,表示对用户请求的拦截尚未结束,此时拦截用户请求并对请求参数进行混淆处理,将混淆后的请求交原有地图瓦片服务继续进行处理,完成用户请求的响应。请求参数的混淆体现在将原有请求参数中瓦片的行号、列号和层级分别以随机方式生成,替换原有请求参数。
在上述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,为降低对原有地图瓦片服务的影响,盗窃行为判定模块用于统计用户的地图瓦片请求数量,判定用户是否具有盗窃行为,并基于历史盗窃行为拦截具有地图瓦片盗窃行为用户的请求。盗窃行为判定模块统计用户地图瓦片请求数量包括步骤:
步骤8:预设单位时间窗口内请求地图瓦片数量的阈值和盗窃行为次数阈值;
步骤9:计算当前时间所在时间窗口;
步骤10:清理过期时间窗口内统计信息;
步骤11:统计用户在时间窗口内的地图瓦片请求数量;
步骤12:判断用户在时间窗口内的请求数量是否大于或等于预设阈值;
步骤13:若用户在时间窗口内的请求数量大于或等于所设置的阈值,则判定用户具有地图瓦片盗窃行为;
步骤14:基于历史盗窃行为计算具有地图瓦片盗窃行为用户的拦截时长;
步骤15:以拦截时长作为生命周期,将具有地图瓦片盗窃行为的用户写入黑名单。
在上述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,步骤9计算当前时间所在窗口使用以下公式计算:
其中,tc为当前时间,S为时间窗口大小,t0为原点时间;当用户为正常用户时,t0为防盗开始时间;当用户具有地图瓦片盗窃行为时,t0为用户最近一次从黑名单中移除的时间。
在上述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,步骤14中具有地图瓦片盗窃行为的用户的拦截时长基于历史盗窃行为计算。定义T为标准拦截时长,c为在最近历史时长内的盗窃行为次数,N为预设盗窃行为次数阈值,步骤14中拦截时长采用以下公式计算:
在上述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,基于Redis数据库的地图瓦片请求数量及历史盗窃行为次数统计;利用Redis数据库提供的生命周期机制实现时间窗口的滑动。一个时间窗口内的统计包括步骤:
步骤16:在首次写入统计值时为统计项设定生命周期,生命周期的大小即为时间窗口的大小,时间窗口开启;
步骤17:随着时间的推移,生命周期与时间窗口同步减小,直至生命周期结束时时间窗口关闭;
步骤18:在生命周期内统计值不断地累加,而在生命周期结束时统计值被清除,下一次统计将重新开始计数。
在上述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,收集拦截模块与盗窃行为判定模块部署于不同服务器之上,以异步方式由盗窃行为判定模块向收集拦截模块定时推送完成黑名单的同步;收集拦截模块依赖于其自身的黑名单执行拦截,其黑名单与盗窃行为判定模块所推送的黑名单存在一定时间的延迟;收集拦截模块的黑名单包括用户标识及拦截结束时间,盗窃行为判定模块推送黑名单信息包括用户标识及拦截时长;收集拦截模块在接收到推送的黑名单时将拦截时长转化为拦截结束时间。两个模块之间黑名单同步包括步骤:
步骤19:预设盗窃行为黑名单推送的时间间隔,以定时轮询的方式执行黑名单同步;
步骤20:当黑名单推送时间到达时,盗窃行为判定模块连接到Redis数据库获取黑名单中所有用户及拦截时长;
步骤21:盗窃行为判定模块序列化黑名单中所有用户及拦截时长为二进制数据,向收集拦截模块推送;
步骤22:收集拦截模块接收到推送的数据并执行反序列化;
步骤23:收集拦截模块更新自身黑名单,将拦截时长转换为拦截结束时间,完成同步。
在地图瓦片服务请求中通常包括瓦片的图层、行号、列号和层级等信息。收集拦截模块通过混淆行号、列号和层级实现地图瓦片请求的拦截。具体来说,在保持请求其他信息不变的情况下,以随机方式分别生成的行号、列号和层级替换原请求中的行号、列号和层级完成混淆。
本发明具有如下优点和有益效果:本发明提出了以非侵入式方法实施网络地图瓦片请求的收集和统计以及地图瓦片盗窃请求的拦截,能够在不修改原有地图瓦片服务的情况下实施。本发明提供了收集拦截模块和盗窃行为判定模块。收集拦截模块挂载于Web服务器软件之上收集用户的地图瓦片请求并基于黑名单拦截地图瓦片的盗窃行为;盗窃行为判定模块基于Redis数据库快速统计用户在一定时间内的地图瓦片请求数量并据此判定是否具有地图瓦片盗窃行为,以异步方式定时向收集拦截模块推送黑名单完成黑名单的同步。
本发明可用于网络地图服务中防范用户批量下载地图瓦片的行为,保障网络地图服务提供者的利益。本发明无需修改原有地图瓦片服务,具有实施简单、对原有地图服务影响小的优点,可在不降低原有服务质量情况下,实现对地图瓦片批量请求行为的防范。
附图说明
图1为本发明实施例的非侵入式网络地图瓦片服务防盗系统结构图。
图2为本发明实施例响应用户请求的流程图。
图3为本发明实施例统计用户地图瓦片请求数量的流程图。
图4为本发明实施例判定用户盗窃行为的流程图。
图5为本发明实施例统计用户地图瓦片盗窃次数的流程图。
图6为本发明实施例两个模块间同步盗窃黑名单流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的具体实施例。应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本发明:
本发明的构思在于通过在Web服务器软件之上挂载模块的方式,在不修改原有地图瓦片服务的情况下,收集地图瓦片请求,并拦截具有盗窃行为用户的地图瓦片请求,构建非侵入式网络地图瓦片服务防盗系统。系统结构为图1所示,包括收集拦截模块、盗窃行为判定模块和Redis数据库三个部分。
本发明实施例是采用本发明的非侵入式地图瓦片防盗装置实现,用于在不修改原有地图瓦片服务的情况下,实现对批量请求地图瓦片行为的防范。本发明实施例以用户的IP作为标识区分不同的用户。
图1所示系统结构中,Web服务器软件为美国微软公司的IIS 7.0,数据库为Redis2.6。图1所示系统结构中,收集拦截模块与盗窃行为判定模块采用C/S(客户端/服务器端)结构构建。两个模块之间使用Socket进行通讯,数据以二进制方式序列化传输。
依据本发明实施例,收集拦截模块作为客户端以挂载模块的方式部署在Web服务器软件之上,依据黑名单进行盗窃行为的拦截。黑名单中包括用户标识及拦截结束时间。当Web服务器接收到用户请求时,收集拦截模块处理用户请求的流程如图2所示,包括以下步骤:
步骤24:判定用户请求是否为地图瓦片请求;
步骤25:若用户请求不是地图瓦片请求,该请求不计入用户请求地图瓦片数量,按原有处理流程响应用户请求,结束流程;
步骤26:若用户请求为地图瓦片请求,判断用户是否在黑名单中;
步骤27:若用户不在黑名单中,收集地图瓦片请求并以异步方式发送到盗窃行为判定模块进行处理,然后用户请求按原有处理流程继续进行处理,完成用户请求的响应,结束流程;
步骤28:若用户在黑名单中,则比较当前时间是否大于用户的拦截结束时间;
步骤29:若当前时间大于用户的拦截结束时间,表示对用户请求的拦截结束,收集地图瓦片请求并以异步方式发送到盗窃行为判定模块进行处理,然后由按原有处理流程继续进行处理,完成用户请求的响应,结束流程;
步骤30:若当前时间小于或等于用户的拦截结束时间,表示对用户请求的拦截尚未结束,此时拦截用户请求并对请求参数进行混淆处理,将混淆后的请求交原有地图瓦片服务继续进行处理,完成用户请求的响应,结束流程。
步骤27和步骤29中所收集地图瓦片请求以异步方式发送到盗窃行为判定模块,盗窃行为判定模块基于Redis数据库的键值结构和生命周期机制执行用户请求地图瓦片数量的统计。Redis数据库中键值结构的地图瓦片请求数量统计项包括用户标识、地图瓦片请求数量计数和生命周期,其中用户标识为键、地图瓦片请求数量计数为值。统计用户访问数量的流程如图3所示,包括以下步骤:
步骤31:预设统计用户请求地图瓦片数量的时间窗口大小;
步骤32:当接收到地图瓦片请求数据时,获取用户标识,本实施例以用户的IP作为标识区分不同的用户;
步骤33:以用户标识为键,判断Redis数据库中该键是否存在;
步骤34:若Redis数据库中不存在以用户标识为键的数据项,表示首次统计该用户的地图瓦片请求数量,则以用户标识为键、数量1为值、预设时间窗口大小为生命周期构造数据项并写入数据库;
步骤35:若Redis数据库中存在以用户标识为键的数据项,表示已经存在该用户的地图瓦片请求数量统计数据项,则对数据库中以用户标识为键的数据执行值累加,该值即为更新后的地图瓦片请求数量,不改变该键的生命周期。
本发明实施例中,利用Redis的生命周期机制实现统计中时间窗口的滑动。上述步骤34中Redis数据库中不存在以用户标识为键的数据项时,表示首次统计该用户的地图瓦片请求数量,在写入统计数据时以预设时间窗口大小设定生命周期。Redis数据库的生命周期机制将在数据项生命周期结束时自动将键及对应的值删除。因而在生命周期内,随着时间的推移,生命周期与时间窗口同步减小,同一用户的地图瓦片请求数量不断地累加;当生命周期结束时,时间窗口关闭,用户的地图瓦片请求数量将被清除,其后的统计也将重新开始。
本发明实施例中,在统计用户的地图瓦片请求数量时,盗窃行为判定模块同时判定用户是否具有盗窃行为。具有盗窃行为的用户及拦截时长以黑名单的形式存储在Redis数据库。黑名单采用具有生命周期的键值结构,包括用户标识、地图瓦片请求数量和拦截时长,其中用户标识为键、地图瓦片请求数量为值,拦截时长为生命周期。用户加入黑名单的时间不同,拦截时长依据历史盗窃行为设定。随着时间的推移,Redis数据库的生命周期机制使得黑名单中用户的生命周期在缩短,表示拦截时长在缩短;当超过生命周期时,Redis数据库的生命周期机制自动将用户从黑名单中移除,用户的地图瓦片请求也不再被拦截。
盗窃行为判定模块判定用户是否具有盗窃行为的流程如图4所示,包括以下步骤:
步骤36:预设最近历史时长、用户地图瓦片请求数量阈值和盗窃行为次数阈值;
步骤37:当接收到地图瓦片请求数据时,获取用户标识,本实施例以用户的IP作为标识区分不同的用户;
步骤38:获取用户的地图瓦片请求数量计数,若不存在用户的统计数据则计为0;
步骤39:判断请求数量是否大于或等于预设阈值;若小于预设阈值,表示用户不具有盗窃行为,结束流程;若请求数量大于或等于预设阈值,判断用户是否已经在黑名单中;
步骤40:若用户已经在黑名单中,表示用户已经被判定为具有盗窃行为,不再重新判定,结束流程;
步骤41:若用户不在黑名单中,则获取用户在最近历史时长内的盗窃次数并依据该值和预设盗窃行为次数阈值计算用户的拦截时长,然后以用户标识为键、请求数量为值、拦截时长为生命周期构造数据项并写入黑名单;最后,将用户在最近历史时长内的盗窃次数增加1次,并清除用户的地图瓦片请求计数。
本发明实施例依据用户的历史盗窃行为计算拦截时长,因而需要统计用户的历史盗窃行为次数。盗窃行为判定模块统计历史盗窃行为次数的流程如图5所示,包括以下步骤:
步骤42:预设最近历史时长;
步骤43:当用户被判定为具有盗窃行为后,获取用户标识,本实施例以用户的IP作为标识区分不同的用户;
步骤44:以用户标识为键判断用户的历史盗窃行为次数统计项是否存在;
步骤45:若用户的历史盗窃行为次数统计项已经存在,表示已经统计过该用户的历史盗窃行为次数,则对该用户的历史盗窃行为次数计数进行累加,结束统计流程;
步骤46:若用户的历史盗窃行为次数统计项不存在,则表示首次统计该用户的历史盗窃行为次数,则以用户标识为键、数量1为值、预设最近历史时长为生命周期构造数据项并写入数据库,结束统计流程。
本发明实施例以720小时作为统计历史盗窃行为次数的最近历史时长。
依据本发明实施例,收集拦截模块作为客户端以挂载模块的方式部署在Web服务器软件之上,依据黑名单进行用户盗窃行为的拦截。需要注意的是,收集拦截模块不直接访问Redis数据库获得黑名单,而是由盗窃行为判定模块从Redis数据库中获取黑名单后以异步方式定时推送完成黑名单的同步。因而,收集拦截模块的黑名单与Redis数据库所存储的存在一定时间的延迟,其中前者记录了用户标识和拦截结束时间,后者记录用户标识和拦截时长。收集拦截模块与盗窃行为判定模块之间黑名单同步流程如图6所示,包括以下步骤:
步骤47:预设盗窃行为黑名单推送的时间间隔,以定时轮询的方式执行黑名单同步;
步骤48:当黑名单推送时间到达时,盗窃行为判定模块连接到Redis数据库获取黑名单中所有用户及其剩余生命周期,剩余的生命周期即为拦截时长;
步骤49:盗窃行为判定模块序列化黑名单中所有用户及拦截时长为二进制数据,向收集拦截模块推送;
步骤50:收集拦截模块接收到推送的数据并执行反序列化;
步骤51:收集拦截模块更新本地黑名单,将拦截时长转换为拦截结束时间,完成同步。
以上所述实施例仅表达了本发明在Web服务器软件IIS7.0中进行网络地图瓦片服务防盗的一种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进,这些都属于本发明专利的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种非侵入式地图瓦片防盗装置,其特征在于:用于防范批量请求地图瓦片的行为,包括:
收集拦截模块,挂载在Web服务器软件之上,在原有地图瓦片服务之前处理Web请求,用于收集地图瓦片请求,依据黑名单拦截具有盗窃行为用户的地图瓦片请求;
盗窃行为判定模块,接收收集拦截模块所收集的地图瓦片请求,基于Redis数据库的键值结构和生命周期机制统计用户在一定时间内的地图瓦片请求数量并据此判定是否具有地图瓦片盗窃行为,同时以异步方式定时向收集拦截模块推送黑名单完成黑名单的同步;
Redis数据库:进行地图瓦片请求数量及历史盗窃行为的统计和存储,用于实现用户在设定时间内的地图瓦片请求数量和历史盗窃行为的快速统计及存储;存储盗窃用户黑名单,基于键值结构和生命周期机制实现盗窃用户黑名单的存储。
2.根据权利要求1所述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,其特征在于:用于在不修改原有地图瓦片服务的情况下,实现批量请求地图瓦片行为的拦截;其中,收集拦截模块挂载在Web服务器软件之上,依据黑名单进行盗窃行为的拦截;收集拦截模块的黑名单中包括用户标识和拦截结束时间;当接收到用户请求时,收集拦截模块处理用户请求包括步骤:
步骤1:判定用户请求是否为地图瓦片请求;
步骤2:若用户请求不是地图瓦片请求,该请求不计入用户请求地图瓦片数量,按原有处理流程响应用户请求,结束流程;
步骤3:若用户请求为地图瓦片请求,判断用户是否在黑名单中;
步骤4:若用户不在黑名单中,收集地图瓦片请求并以异步方式发送到盗窃行为判定模块进行处理,然后用户请求按原有处理流程继续进行处理,完成用户请求的响应,结束流程;
步骤5:若用户在黑名单中,则比较当前时间是否大于用户的拦截结束时间;
步骤6:若当前时间大于用户的拦截结束时间,表示对用户请求的拦截结束,收集地图瓦片请求并以异步方式发送到盗窃行为判定模块进行处理,然后按原有处理流程继续进行处理,完成用户请求的响应,结束流程;
步骤7:若当前时间小于或等于用户的拦截结束时间,表示对用户请求的拦截尚未结束,此时拦截用户请求并对请求参数进行混淆处理,将混淆后的请求交原有地图瓦片服务继续进行处理,完成用户请求的响应;请求参数的混淆体现在将原有请求参数中瓦片的行号、列号和层级分别以随机方式生成,替换原有请求参数。
3.根据权利要求1所述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,其特征在于:为降低对原有地图瓦片服务的影响,盗窃行为判定模块用于统计用户的地图瓦片请求数量,判定用户是否具有盗窃行为,并基于历史盗窃行为拦截具有地图瓦片盗窃行为用户的请求;盗窃行为判定模块统计用户地图瓦片请求数量包括步骤:
步骤8:预设单位时间窗口内请求地图瓦片数量的阈值和盗窃行为次数阈值;
步骤9:计算当前时间所在时间窗口;
步骤10:清理过期时间窗口内统计信息;
步骤11:统计用户在时间窗口内的地图瓦片请求数量;
步骤12:判断用户在时间窗口内的请求数量是否大于或等于预设单位时间窗口内请求地图瓦片数量的阈值;
步骤13:若用户在时间窗口内的请求数量大于或等于所设置的阈值,则判定用户具有地图瓦片盗窃行为;
步骤14:基于历史盗窃行为计算具有地图瓦片盗窃行为用户的拦截时长;
步骤15:以拦截时长作为生命周期,将具有地图瓦片盗窃行为的用户写入黑名单。
6.根据权利要求3所述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,其特征在于:基于Redis数据库的地图瓦片请求数量及历史盗窃行为统计;利用Redis数据库的生命周期机制实现时间窗口的滑动;一个时间窗口内的统计包括步骤:
步骤16:在首次写入统计值时为统计项设定生命周期,生命周期的大小即为时间窗口的大小,时间窗口开启;
步骤17:随着时间的推移,生命周期与时间窗口同步减小,直至生命周期结束时时间窗口关闭;
步骤18:在生命周期内统计值不断地累加,而在生命周期结束时统计值被清除,下一次统计将重新开始计数。
7.根据权利要求1所述的一种非侵入式地图瓦片防盗装置,其特征在于:收集拦截模块与盗窃行为判定模块部署于不同服务器之上,以异步方式由盗窃行为判定模块向收集拦截模块定时推送完成黑名单的同步;收集拦截模块依赖于其自身的黑名单执行拦截,其黑名单与盗窃行为判定模块所推送的黑名单存在一定时间的延迟;收集拦截模块的黑名单包括用户标识及拦截结束时间,盗窃行为判定模块推送黑名单信息包括用户标识及拦截时长;收集拦截模块在接收到推送的黑名单时将拦截时长转化为拦截结束时间;两个模块之间黑名单同步包括步骤:
步骤19:预设盗窃行为黑名单推送的时间间隔,以定时轮询的方式执行黑名单同步;
步骤20:当黑名单推送时间到达时,盗窃行为判定模块连接到Redis数据库获取黑名单中所有用户及拦截时长;
步骤21:盗窃行为判定模块序列化黑名单中所有用户及拦截时长为二进制数据,向收集拦截模块推送;
步骤22:收集拦截模块接收到推送的数据并执行反序列化;
步骤23:收集拦截模块更新自身黑名单,将拦截时长转换为拦截结束时间,完成同步。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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