CN108167264A - 一种基于超磁致伸缩材料的变刚度液压驱动机构及其变刚度调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超磁致伸缩材料的变刚度液压驱动机构及其变刚度调控方法，包括有外壳、设置于外壳内的GMM棒、GMM棒驱动控制装置、液压装置和负载位移和受力反馈装置；所述的GMM棒驱动控制装置包括有电磁线圈与直流偏置线圈；该负载位移和受力反馈装置包括有位移传感器和力传感器；还包括有变刚度控制器，变刚度控制器接收位移传感器和力传感器的传感信号并计算出机械负载的刚度，该变刚度控制器根据负载的刚度，调节直流偏置线圈的输入电压，使得GMM棒通过液压装置输出给机械负载的驱动刚度与机械负载所反馈的刚度相匹配。本发明的优点是解决传统液压驱动机构中频响和传动效率问题。
Description
技术领域
本发明属于液压驱动控制领域，具体是指一种基于超磁致伸缩材料的变刚度液压驱动机构。
背景技术
液压驱动是一种以油液为介质来传递机械运动的动力传输方法，具有传动功率大、低速、平稳、布置灵活等特点，在装备制造、汽车工业、航空航天、国防等领域有广泛应用。然而，受制于能量传递过程复杂、能量损耗大等因素的影响，传动效率低一直以来是制约其应用的基础性难题。此外，由于油液介质的启动性能差，频率响应低的特点，导致传统液压驱动机构整体响应速度慢，工作带宽低。如何提升液压传动机构的传动效率，并且在不影响机构输出性能的基础上提高其工作带宽，是目前液压驱动研究领域的热点问题之一。
提升液压工作压强，并将之与固态致动器进行融合，采用致动器直接驱动的工作方式，是提高传统液压驱动机构工作频率和传动效率的有效途径。图1所示为一个典型的用于精密定位控制的直驱式液压驱动机构示意图，其驱动过程基于帕斯卡原理实现。固态致动器以电流或者电压为驱动信号，直接将电能转化为机械能，大活塞受到致动器的推动而挤压油液运动，从而在小活塞端获得放大后的驱动位移信号。一般行程在数十或者数百微米范围，主要用于精密位移定位、精密流量控制或者振动控制等领域。常见的固态致动器包括电磁式伺服电机、压电陶瓷电机等。然而受制于驱动元件动力学特性、固-液相互融合工作模式等因素的影响，频率响应和传动效率等问题至今仍没有得到很好解决。伺服电机在大功率输出方面具有优势，然而在工作带宽、定位精度等指标上仍有不足。压电陶瓷可以一定程度弥补响应速度和控制精度的缺陷，然而不到1 kJ/m3的能量密度，限制了其在大多数场合的应用。寻找动态性能优良、能量密度大的固态驱动元件，是提升直驱式液压驱动机构频响和效率的途径之一。
另一方面，现有的直驱式液压驱动机构的工作模式，主要从减少能量传递环节的角度来提升传动效率，并未解决固-液工作模式固有缺陷。
超磁致伸缩材料(Ginat Magnetosrtietive Material，简写为GMM)是继稀土永磁，稀土磁光和稀土高温超导材料之后的又一种重要的新型功能材料，被誉为21世纪战略性高科技功能材料，能有效的实现电磁能—机械能的可逆转化，具有应变大，响应速度快，能量传输密度高和输出力大等优异性能。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于超磁致伸缩材料的变刚度液压驱动机构，该驱动机构针对现有直驱式液压驱动机构的不足以及刚度匹配原理，以GMM材料为驱动元件，用于精密位移驱动的智能型变刚度液压驱动机构。该驱动机构采用变刚度设计，构建负载刚度自适应匹配的高效率液压驱动机构，从整体上解决传统液压驱动机构中频响和传动效率问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是包括有外壳、设置于外壳内的GMM棒、GMM棒驱动控制装置、液压装置和负载位移和受力反馈装置；
所述的GMM棒驱动控制装置包括有电磁线圈与直流偏置线圈，所述的电磁线圈缠绕在GMM棒的外侧并为GMM棒提供激励磁场，所述的直流偏置线圈设置于GMM棒边侧并为GMM棒提供偏置磁场；
所述的液压装置包括有输入端和输出端，GMM棒的驱动位移输出端传动连接于输入端，液压装置还包括有用于将驱动位移从输入端传递至输出端的液压油，输出端用于连接机械负载；
该负载位移和受力反馈装置包括有用于检测机械负载移位的位移传感器和用于检测机械负载上的受力状态的力传感器；
还包括有变刚度控制器，变刚度控制器接收位移传感器和力传感器的传感信号并计算出机械负载的刚度，该变刚度控制器根据负载的刚度，调节直流偏置线圈的输入电压，使得GMM棒通过液压装置输出给机械负载的驱动刚度与机械负载所反馈的刚度相匹配。
进一步设置是还包括有设置于GMM棒边侧用于向GMM棒提供基准偏置磁场的永磁体。
进一步设置是液压装置包括有大活塞、小活塞以及位于大活塞和小活塞之间油液腔，油液腔内设置有液压油。
进一步设置是GMM棒通过预紧弹簧与液压装置的输入端相连，该预紧弹簧为GMM棒提供预紧力。
提供了一种基于所述的变刚度液压驱动机构的变刚度调控方法，通过位移传感器与力传感器检测的机械负载的机械位移与机械载荷，输入到变刚度控制器并计算负载的刚度，变刚度控制器通过调节调节直流偏置线圈的输入电压，调节GMM棒的杨氏模量，进而调节液压装置输出的驱动刚度与负载所需刚度的匹配。
本申请发明人经过系统性和创造性研究后认为：从改变工作模式的角度出发，对液压驱动机构进行主动式的激励和控制，才是从根本上解决其频响和传动效率等问题的关键。
本发明基于这一思路，提出以超磁致伸缩材料(GMM棒为驱动元件，构建一种用于精密位移驱动的智能型液压驱动机构，采用可变刚度设计，采取机械输出端刚度匹配的工作模式，构建负载刚度自适应匹配的高效率液压驱动机构，从整体上解决传统液压驱动装置中的频响和传动效率问题。
GMM材料能量密度大(压电材料的15倍)、响应速度快(微秒级)、定位精度高(微米级)，依靠自身的磁致伸缩效应将电磁能直接转化为机械能，因而成为电液驱动系统中的理想驱动元件。液压单元带动负载做功时，作为功率输出系统，驱动刚度与负载刚度相匹配时，其输出功率最高，其原理示意图如图2所示，当驱动刚度与负载刚度一致时，系统能量传递效率最高（25%）。本发明基于这一原理，从负载刚度匹配的角度入手，在保证放大信号精准可控的同时，实现负载刚度自适应匹配，从而提高机构的传动效率。液压驱动机构刚度的主动变化，通过调控GMM材料的杨氏模量实现（材料的∆E效应），即当GMM材料所受磁场或者应力发生变化时，其杨氏模量将发生改变，这一特性为控制材料的刚度乃至驱动系统的刚度提供了可能。
本发明与现有技术相比，具有以下主要的优点:
1. 能量密度大，响应速度快、定位精度高：
液压驱动机构的驱动元件采用GMM材料，GMM材料能量密度大（压电陶瓷的10倍以上），响应速度快（微妙级）、定位精度高（微米级），依靠自身的磁致伸缩效应将电磁能转换成机械能，是电业驱动机构中理想的驱动元件。
2.传动效率高：
该驱动机构采用变刚度设计，构建负载刚度自适应匹配系统，实现驱动刚度与负载刚度相匹配，从而提高液压驱动机构的传动效率，从整体上解决传统液压驱动机构中频响和传动效率问题。
3. 采用主动式控制的工作模式：
通过激光位移传感器与力传感器检测的负载的机械位移与机械载荷，并计算负载的刚度，将结果反馈到直流偏置线圈与偏置永磁体输入端，输入端通过输入电压控制液压驱动机构的驱动刚度，并与反馈的负载刚度进行匹配，完成对液压驱动机构的主动式控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1 传统的液压驱动机构示意图；
图2刚度匹配与能量转化效率关系示意图（图2a驱动与负载的关系；图2b表示机械能传递效率与负载刚度、驱动刚度的相互匹配关系）；
图3 本发明的结构示意图；
图4 本发明的变刚度控制器的变刚度调节方案的设计原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。
如图3，本发明提供的智能型变刚度液压驱动机构，是一种刚度自适应匹配的高效率液压驱动机构，该机构的外壳内部设有GMM棒1、GMM棒驱动控制装置（电磁线圈4与直流偏置线圈2与偏置永磁体）、液压装置（大活塞6、油液腔7、小活塞8）与输出轴9，输出轴9与机械负载11相连，且机械负载11上设有激光位移传感器10与力传感器12。
所述的GMM棒1下端固定，采用GMM材料，GMM材料能量密度大（压电陶瓷的10倍以上），响应速度快（微妙级）、定位精度高（微米级），依靠自身的磁致伸缩效应将电磁能转换成机械能，是电业驱动机构中理想的驱动元件。GMM材料具有效应，即当材料所受磁场或者应力发生变化时，其杨氏模量将发生改变。通过调节GMM材料的磁场大小可实现对GMM材料的刚度进行主动控制。
所述GMM棒驱动控制装置包括电磁线圈4和直流偏置线圈与偏置永磁体2，电磁线圈4缠绕在GMM棒中间，直流偏置线圈与偏置永磁体2设置在GMM棒1周围。
所述的电磁线圈4为驱动主体的输入端，为液压驱动机构提供激励电源，实现对液压驱动位移的跟踪控制。
所述的直流偏置线圈与偏置永磁体2为GMM棒1提供偏置磁场与调节驱动元件GMM棒1的杨氏模量，依据GMM材料的效应，可根据负载的反馈信号调节系统的驱动刚度，使其与负载刚度进行匹配，以达到最大能量传递效率。
所述液压装置由大活塞6、小活塞8以及两者中间形成的空腔油液腔7组成，用于对驱动元件GMM棒的输出位移进行放大。
所述GMM棒1通过预紧弹簧5与液压装置的大活塞6相连。
所述的预紧弹簧5为GMM棒1提供预紧力，保证GMM棒1与大活塞6的良好接触，同时为GMM棒1提供偏置应力。
所述的液压装置的小活塞8与输出轴9相连，两者通过螺纹连接的方式固定连接，通过输出轴9输出驱动位移。
所述的输出轴9与机械负载11相连，两者通过驱动位移产生的力紧密贴合。
所述的机械负载11上设有激光位移传感器10与力传感器12。
所述的激光位移传感器11与力传感器12用于检测的负载的机械位移与机械载荷，并计算负载的刚度，将结果反馈到直流偏置线圈与偏置永磁体2的输入端，输入端通过输入电压控制液压驱动机构的驱动刚度，并与反馈的负载刚度进行匹配，完成对液压驱动机构进行主动式的控制。
本发明提供的智能型变刚度液压驱动机构，其工作原理如下：
GMM材料能量密度大（压电陶瓷的10倍以上），响应速度快（微妙级）、定位精度高（微米级），依靠自身的磁致伸缩效应将电磁能转换成机械能，是电业驱动机构中理想的驱动元件。GMM材料具有磁致伸缩效应与磁致伸缩逆效应，即材料在外部磁场作用下产生长度、体积等形状变化，在外力作用，材料形状发生变化的同时其内部的磁化状态也随之发生改变的现象。
如图3所示，直流偏置线圈与偏置永磁体2为GMM棒1提供偏置磁场，在偏置磁场作用下使得GMM棒1磁化，电磁线圈4提供激励电源，使得GMM棒1产生磁致伸缩变形，GMM棒1产生的磁致伸缩变形输出位移通过由大活塞6、油液腔7、小活塞8组成的液压放大装置进行放大，并通过输出轴9输出驱动位移。
依据GMM材料的磁致伸缩效应与磁致伸缩逆效应，以GMM作为功率驱动元件，其输出依靠在磁场或者应力作用下的磁畴偏转实现，磁畴发生的取向性偏转随激励方式而改变，具有磁场、应力相关性，工作过程复杂，必须采用合理的方式对其输出特性进行控制与调控，具体调控方法与控制方案如图4所示。
通过永磁体与直流偏置线圈进行复合调控的方法对驱动机构的刚度进行调节。图4中电气控制回路分为两部分：(a) 用来对液压驱动位移信号进行跟踪控制的电磁线圈和(b)用来对GMM杨氏模量进行调控的直流偏置线圈(该线圈可与永磁体配合工作)。
液压位移信号的跟踪控制可以通过图4中的主控制器完成，其控制方法可参考现有固态致动器的控制方法，如多自由度的自适应滑模控制、基于模型求逆的反馈补偿控制等。
液压驱动机构的变刚度通过改变GMM材料的杨氏模量实现，GMM材料具有效应，即当材料所受磁场或者应力发生变化时，其杨氏模量将发生改变，GMM材料的效应的数学表达式为：
(1)
式中表示杨氏模量的变化量，和分别表示磁场为和时杨氏模量，因而可以通过改变直流偏置磁场对其刚度进行调控。
如图3所示，GMM棒1为刚度可变部分，其余为被动单元，因此可将整个驱动器的刚度控制问题转化为对GMM棒1的刚度控制，进而通过GMM材料具有效应对GMM棒1的刚度进行调控，从而达到驱动刚度自适应调节的目的。
GMM的杨氏模量为应力与应变的比例系数，即：
(2)
可以将GMM的杨氏模量E写成关于输入直流电压U0的函数，从而可以通过控制电压（即图4中的刚度控制器）对杨氏模量进行主动控制。同时，刚度闭环控制还需要对机械负载刚度进行实时测量。本发明将在线分析负载运动位移、速度、加速度等信号，并通过牛顿力学公式实时计算负载刚度（图4中的负载刚度检测反馈）。在此基础上，采用闭环控制算法（刚度控制器）对直流偏置线圈中的偏置电流进行操控，主动调节输出刚度，达到负载刚度自适应匹配的目的。
本发明结构简单，响应速度快（微妙级）、定位精度高（微米级），能量传递效率高，以GMM材料为驱动元件，可用于精密位移驱动。该驱动机构采用变刚度设计，构建负载刚度自适应匹配的高效率液压驱动机构，实现对驱动刚度的主动控制，在系统的输出端实现能量转化的效率最大化，从整体上解决传统液压驱动机构中频响和传动效率问题。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种基于超磁致伸缩材料的变刚度液压驱动机构，其特征在于：包括有外壳、设置于外壳内的GMM棒、GMM棒驱动控制装置、液压装置和负载位移和受力反馈装置；
所述的GMM棒驱动控制装置包括有电磁线圈与直流偏置线圈，所述的电磁线圈缠绕在GMM棒的外侧并为GMM棒提供激励磁场，所述的直流偏置线圈设置于GMM棒边侧并为GMM棒提供偏置磁场；
所述的液压装置包括有输入端和输出端，GMM棒的驱动位移输出端传动连接于输入端，液压装置还包括有用于将驱动位移从输入端传递至输出端的液压油，输出端用于连接机械负载；
该负载位移和受力反馈装置包括有用于检测机械负载移位的位移传感器和用于检测机械负载上的受力状态的力传感器；
还包括有变刚度控制器，变刚度控制器接收位移传感器和力传感器的传感信号并计算出机械负载的刚度，该变刚度控制器根据负载的刚度，调节直流偏置线圈的输入电压，使得GMM棒通过液压装置输出给机械负载的驱动刚度与机械负载所反馈的刚度相匹配。
2.根据权利要求1所述的变刚度液压驱动机构，其特征在于：还包括有设置于GMM棒边侧用于向GMM棒提供基准偏置磁场的永磁体。
3.根据权利要求1所述的变刚度液压驱动机构，其特征在于：液压装置包括有大活塞、小活塞以及位于大活塞和小活塞之间油液腔，油液腔内设置有液压油。
4.根据权利要求1所述的变刚度液压驱动机构，其特征在于：GMM棒通过预紧弹簧与液压装置的输入端相连，该预紧弹簧为GMM棒提供预紧力。
5.一种基于权利要求1-4之一所述的变刚度液压驱动机构的变刚度调控方法，其特征在于：
通过位移传感器与力传感器检测机械负载的机械位移与机械载荷，输入到变刚度控制器并计算机械负载的刚度，变刚度控制器通过调节调节直流偏置线圈的输入电压，调节GMM棒的杨氏模量，进而调节液压装置输出的驱动刚度与负载所需刚度的匹配。
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|---|---|---|---|---|
| CN109137912A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-04 | 浙江科技学院 | 基于变刚度起到免共振作用的振动桩锤及沉桩方法 |
| CN109728745A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-05-07 | 桂林电子科技大学 | 一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构及其使用方法 |
| CN109782690A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-21 | 浙江大学宁波理工学院 | 双驱动电液控制式精密进给系统及其控制方法 |
| CN110011564A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 钳紧式超磁致伸缩直线驱动装置 |
| CN110043519A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-23 | 温州大学 | 一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器 |
| CN110365247A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-22 | 西安工程大学 | 一种基于液压放大机构的压电驱动器及其驱动方法 |
| JP2020008055A (ja) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | トランスブート株式会社 | アクチュエータ |
| CN110829885A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 温州大学 | 一种磁致伸缩精密驱动装置的机械阻抗匹配控制方法 |
| CN111641348A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-08 | 重庆大学 | 高精度力/位控制驱动装置 |
| CN112468014A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-09 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种自感式超磁致伸缩精密定位装置 |
| CN113606199A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种刚度与阻尼可变的盾构被动铰接油缸液压控制系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279701A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | 吸引形磁気浮上車両の案内装置 |
| WO2002021031A1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Newlands Technology Limited | Fluid control valve |
| CN102808811A (zh) * | 2012-09-01 | 2012-12-05 | 安徽理工大学 | 一种基于超磁致伸缩电－机械转换器gma的两级电液伺服阀 |
| CN105003494A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-28 | 南京航空航天大学 | 一种作动器 |
-
2017
- 2017-12-18 CN CN201711363781.0A patent/CN108167264A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279701A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | 吸引形磁気浮上車両の案内装置 |
| WO2002021031A1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Newlands Technology Limited | Fluid control valve |
| CN102808811A (zh) * | 2012-09-01 | 2012-12-05 | 安徽理工大学 | 一种基于超磁致伸缩电－机械转换器gma的两级电液伺服阀 |
| CN105003494A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-28 | 南京航空航天大学 | 一种作动器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨朝舒、何忠波、俞军涛等: "液压放大式超磁致伸缩直驱式伺服阀的设计与实验", 《航空动力学报》 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020008055A (ja) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | トランスブート株式会社 | アクチュエータ |
| CN109137912A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-04 | 浙江科技学院 | 基于变刚度起到免共振作用的振动桩锤及沉桩方法 |
| CN109728745A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-05-07 | 桂林电子科技大学 | 一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构及其使用方法 |
| CN109728745B (zh) * | 2019-01-09 | 2023-08-29 | 桂林电子科技大学 | 一种压电陶瓷驱动的微位移放大机构及其使用方法 |
| CN110043519B (zh) * | 2019-03-14 | 2020-06-30 | 温州大学 | 一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器 |
| CN110043519A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-23 | 温州大学 | 一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器 |
| CN109782690A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-21 | 浙江大学宁波理工学院 | 双驱动电液控制式精密进给系统及其控制方法 |
| CN110011564B (zh) * | 2019-05-05 | 2023-10-03 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 钳紧式超磁致伸缩直线驱动装置 |
| CN110011564A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 钳紧式超磁致伸缩直线驱动装置 |
| CN110365247A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-22 | 西安工程大学 | 一种基于液压放大机构的压电驱动器及其驱动方法 |
| US20210159386A1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | Wenzhou University | Matching control method for mechanical impedance of magnetostrictive precision transducer |
| CN110829885B (zh) * | 2019-11-22 | 2022-10-21 | 温州大学 | 一种磁致伸缩精密驱动装置的机械阻抗匹配控制方法 |
| US11778916B2 (en) * | 2019-11-22 | 2023-10-03 | Wenzhou University | Matching control method for mechanical impedance of magnetostrictive precision transducer |
| CN110829885A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 温州大学 | 一种磁致伸缩精密驱动装置的机械阻抗匹配控制方法 |
| CN111641348A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-08 | 重庆大学 | 高精度力/位控制驱动装置 |
| CN112468014A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-09 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种自感式超磁致伸缩精密定位装置 |
| CN112468014B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-03-01 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种自感式超磁致伸缩精密定位装置 |
| CN113606199A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种刚度与阻尼可变的盾构被动铰接油缸液压控制系统 |
| CN113606199B (zh) * | 2021-08-04 | 2023-11-21 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种刚度与阻尼可变的盾构被动铰接油缸液压控制系统 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |