CN109261012A - 农药自动混配装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农药自动混配装置及控制方法，所述装置包括水箱、混药箱、农药盒和主控制器；所述水箱的出水口通过泵水管与混药箱的进水口连接；所述农药盒的出药口通过进药管与混药箱的进药口连接；所述混药箱上部设有进药道，且混药箱的出药口通过泵药管与喷施设备的药箱连接；所述主控制器用于控制农药盒输送至混药箱的农药量、水箱输送至混药箱的清水量、混药箱的农药混配以及混药箱输送至喷施设备的药箱的药液量。本发明采用药水分离、实时配制、充分混合和精确配比，能够有效控制混药箱中农药的进药量和清水的进水量，使稀释倍数和农药浓度精确计量。
Description
技术领域
本发明涉及一种农药自动混配装置及控制方法，可以用于植保喷施设备喷雾作业时的农药自动混配，尤其是农业航空无人机植保作业农业自动混配，属于农药混配领域。
背景技术
现阶段，我国农业、林业的病虫害防治主要依赖于施用农药的化学防治，而大多数农药剂型需要加水稀释，配制成一定浓度后再使用，尤其是植保无人机飞防作业所需农药的稀释。目前农药在植保作业时都是采用手工混配的方式，由于手工混配不均匀，混配精度不能得到保证，会导致农药在稀释倍数上存在很大的误差，浪费农药，还会影响作业效果，不仅如此手工混配农药操作不当会对环境带来很大的污染，也会对作业人员的人体健康造成危害。
现在植保无人机作业发展迅速、广泛，急需一种农药混配装置，有些厂家意识到了这个问题后生产出了农药箱，但现有的农药箱只能手工混配，功能单一、精准性较低，满足不了植保无人机作业要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足之处，提供一种农药自动混配装置，该装置采用药水分离、实时配制、充分混合和精确配比，能够有效控制混药箱中农药的进药量和清水的进水量，使稀释倍数和农药浓度精确计量。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的农药自动混配控制方法。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种农药自动混配装置，所述装置包括水箱、混药箱、农药盒和主控制器；
所述水箱的出水口通过泵水管与混药箱的进水口连接；
所述农药盒的出药口通过进药管与混药箱的进药口连接；
所述混药箱上部设有进药道，且混药箱的出药口通过泵药管与喷施设备的药箱连接；
所述主控制器用于控制农药盒输送至混药箱的农药量、水箱输送至混药箱的清水量、混药箱的农药混配以及混药箱输送至喷施设备药箱的药液量。
进一步的，所述泵水管上设有水泵、第一流量计和第一电磁阀，所述水泵、第一流量计和第一电磁阀分别与主控制器连接。
进一步的，所述进药管上设有第二流量计和第二电磁阀，所述第二流量计和第二电磁阀分别与主控制器连接。
进一步的，所述泵药管上设有药泵、第三流量计和第三电磁阀，所述药泵、第三流量计和第三电磁阀分别与主控制器连接。
进一步的，所述混药箱上设有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌电机和搅拌器，所述搅拌电机设置在混药箱上部，所述搅拌器设置在混药箱内部，所述搅拌电机与主控制器连接，并与搅拌器连接，用于带动搅拌器转动。
进一步的，所述农药盒的下部设有农药存放柜，所述农药存放柜为至少两层结构，所述至少两层结构中，至少一层结构用于存放瓶装液体农药，至少一层结构用于存放粉剂农药。
进一步的，所述农药盒内部设有液位传感器。
进一步的，所述混药箱和农药盒的外部设有护罩。
进一步的，所述水箱的下部设有行走轮。
进一步的，所述水箱与混药箱之间、农药盒与混药箱之间均为可拆卸连接。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种基于上述装置的农药自动混配控制方法，所述方法包括：
当采用液体农药时，将液体农药加入农药盒，液体农药通过进药管输送至混药箱，通过主控制器确定农药混配比例，主控制器根据农药混配比例控制农药盒输送至混药箱的农药量；
当采用粉剂农药时，将粉剂农药加入进药道，粉剂农药通过进药道进入混药箱；
当混药箱进药完毕后，主控制器根据设置的清水量，控制泵水管第一次将水箱中的清水输送至混药箱；
当混药箱第一次抽水完毕后，混药箱内部开始搅拌进行一次稀释；
当混药箱进行一次稀释后，主控制器根据设置的清水量，控制泵水管第二次将水箱中的清水输送至混药箱；
当混药箱第二次抽水完毕后，混药箱内部开始搅拌进行二次稀释；
当混药箱进行二次稀释后，主控制器根据设置的药液量，控制泵药管将混药箱中混配好的农药输送至喷施设备的药箱。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明装置的混药箱通过农药盒输送的农药和水箱输送的清水，可以实现农药的一次和二次稀释，以完成农药的自动混配，避免了手工配药的不精确性，避免了用户与农药的直接接触，消除安全隐患，避免了药剂配制好以后存贮时间长所存在的分层、沉淀等现象的出现，使用自动化精确配比，混药箱的混配作业完成后，将混配好的药液输送至喷施设备(如植保无人机等)的药箱，并通过抽取水箱的清水在混药箱内部开始搅拌实现自动清洗混药箱的功能，清洗完毕后，通过泵药管排出废液；此外，混药箱上部设有进药道，通过进药道可以加入粉剂农药，满足液体农药混合、液体农药与粉剂农药混合、粉剂农药混合的不同需求。
2、本发明装置的泵水管上设有水泵、第一流量计和第一电磁阀，通过对水泵、第一流量计和第一电磁阀的控制，可以按照设置的清水量将水箱中的清水抽出，进药管上设有第二流量计和第二电磁阀，通过对第二流量计和第二电磁阀的控制，可以按照设置的农药量将农药盒的液体农药输送至混药箱，实现稀释倍数和农药浓度的精确计量。
3、本发明装置的农药盒下部设有农药存放柜，该农药存放柜为至少两层结构，至少两层结构中，至少一层用于存放瓶装液体农药，至少一层用于存放粉剂农药，无需用户另外携带农药，减轻了用户的负担。
4、本发明装置的农药盒内部设有液位传感器，在用户向农药盒加入液体农药时，通过该液位传感器可以实时监测农药盒内部的农药量，如果达到设定的液位值，则提示用户不需要继续加入农药，通过该液位传感器还可以实时监测农药残余量，如有剩余，可以将剩余的农药回收存储再利用；此外，农药盒也可以采用透明材料制成，其外壁上设有液位刻度，通过液位刻度可以目测农药盒内部的农药量，避免农药溢出，通过液位刻度还可以目测农药残余量，如有剩余，可以将剩余的农药回收存储再利用。
5、本发明装置的水箱下部设有行走轮，方便用户移动整个装置；水箱与混药箱之间、农药盒与混药箱之间均为可拆卸连接，在水箱、混药箱和农药盒拆卸后，可以方便用户进行搬运。
附图说明
图1为本发明实施例1的农药自动混配装置的主视结构图。
图2为本发明实施例1的农药自动混配装置的侧视结构图。
图3为图2中A处的放大图。
图4为图2中B处的放大图。
图5为图2中C处的放大图。
图6为本发明实施例1的农药自动混配装置的立体结构图。
图7为本发明实施例1的混药箱结构图。
图8为本发明实施例1的混药箱内部搅拌机构的结构图。
图9为本发明实施例1的泵水管结构图。
图10为本发明实施例1的进药管结构图。
图11为本发明实施例1的泵药管结构图。
图12为本发明实施例2的农药自动混配装置立体结构图。
图13为本发明实施例2的农药自动混配装置省略护罩的结构图。
图14为本发明实施例3的农药自动混配装置立体结构图。
图15为本发明实施例4的农药自动混配装置立体结构图。
图16为本发明实施例5的搅拌机构中搅拌器的结构图。
图17为本发明实施例6的搅拌机构中搅拌器的结构图。
其中，1-水箱，101-进水盖，102-第一液位传感器，103-水质传感器，104-行走轮，2-混药箱，201-第一护罩，202-进药道，203-搅拌电机，204-搅拌轴，205-扇形搅拌叶片，206-第二液位传感器，207-酸碱度传感器，208-温度传感器，209-第一片状搅拌叶片，210-第二片状搅拌叶片，211-第三片状搅拌叶片，212-第一固定环，213-双螺旋片，214-第一固定板，215-第二固定板，216-第二固定环，3-农药盒，301-进药盖，302-农药存放柜，303-第三液位传感器，304-第二护罩，4-主控制器，5-泵水管，501-水泵，502-第一流量计，503-第一电磁阀，6-进药管，601-第二流量计，602-第二电磁阀，7-泵药管，701-药泵，702-第三流量计，703-第三电磁阀，8-扣件，9-第三护罩。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1～图6所示，本实施例提供了一种农药自动混配装置，该装置包括水箱1、混药箱2、农药盒3和主控制器4，本实施例的农药自动混配装置应用于喷施设备(如植保无人机等)的喷雾作业中。
所述水箱1具有进水口和出水口，水箱1的出水口通过泵水管5与混药箱2的进水口连接，用于为混药箱2提供清水；为了避免水从水箱1的进水口溢出，本实施例的水箱1的进水口上设有进水盖101。
进一步地，所述水箱1内部设有第一液位传感器102和水质传感器103，第一液位传感器102和水质传感器103分别与主控制器4连接，在用户向水箱1加入清水时，通过第一液位传感器102可以实时监测水箱1内部的清水量，如果达到设定的液位值，则提示用户不要继续加入清水，通过水质传感器103可以监测水箱1内部清水的水质是否符合要求，如果水质不符合要求，则重新向水箱1加入清水；优选地，所述水箱1的下部设有行走轮104，方便用户移动整个装置。
如图1～图7所示，所述混药箱2具有进水口、进药口和出药口，如上所述，混药箱2的进水口通过泵水管5与水箱1的出水口连接，混药箱2的进药口通过进药管6与农药盒3的出药口连接，混药箱2的出药口通过泵药管7与喷施设备的药箱连接，混药箱2为混药作业区域，用于将农药盒3输送的农药和水箱1输送的清水进行混配，混药箱2外部设有第一护罩201，该第一护罩201可以保护混药箱2；混药箱2上部设有进药道202，该进药道202作为粉剂农药入口，通过进药道202可以加入粉剂农药；如图8所示，混药箱2上设有搅拌机构，搅拌机构包括搅拌电机203和搅拌器，搅拌电机203设置在混药箱2上部，搅拌器设置在混药箱2内部，其包括搅拌轴204和扇状搅拌叶片205，搅拌电机203与主控制器4连接，搅拌电机203的电机轴通过联轴器与搅拌轴204的第一端连接，扇状搅拌叶片205为三叶的扇状搅拌叶片，其固定在搅拌轴204的第二端，搅拌电机203带动搅拌轴204转动，从而带动扇状搅拌叶片205转动，以便在混药箱2抽入清水后进行搅拌实现稀释，经过混药箱2混配好，按照设置的药液量将混配好的药液精准输送至喷施设备的药箱；当混药箱向喷施设备输送的药液量达到设置的药液量时，停止向喷施设备的药箱输送药液，此时混药箱2可以通过泵水管5从水箱1中抽取适量清水，搅拌电机203通过搅拌轴204带动扇状搅拌叶片205转动，以实现自动清洗混药箱2的功能，清洗完毕后通过泵药管7排出废液。
进一步地，混药箱2内部还设有第二液位传感器206、酸碱度传感器207和温度传感器208，通过第二液位传感器206可以实时监测混药箱2内部的药液量，通过酸碱度传感器207可以监测混药箱2内部药液的酸碱度值是否符合要求，通过温度传感器208可以实时监测混药箱2内部药液的温度。
所述农药盒3有三个，每个农药盒3都具有进药口和出药口，如上所述，每个农药盒3的出药口通过进药管6与混药箱2的进药口连接，用于为混药箱2提供液体农药，由于设置了三个农药盒3，因此可以放置三种不同类型的液体农药，可以理解，三个农药盒3也可以全部放置同一种类型的液体农药，液体农药通过进药管6输送至混药箱2；为了避免药液从农药盒3的进药口溢出，本实施例的农药盒3的进药口上设有进药盖301。
本实施例中，每个农药盒3的下部设有农药存放柜302，农药存放柜302为上、下两层结构，上层用于存放瓶装液体农药，下层用于存放粉剂农药，在需要混配液体农药时，可以将上层的瓶装液体农药取出，然后加入到农药盒3，在需要混配粉剂农药时，可以将下层的粉剂农药取出，然后加入到混药箱2的进药道202。
进一步地，每个农药盒3的内部设有第三液位传感器303，在用户向每个农药盒3加入液体农药时，通过第三液位传感器303可以实时监测农药盒3内部的农药量，如果达到设定的液位值，则提示用户不需要继续加入农药，通过第三液位传感器303还可以实时监测农药残余量，如有剩余，可以将剩余的农药回收存储再利用；可以理解，每个农药盒3也可以采用透明材料制成，其外壁上设有液位刻度，通过液位刻度可以目测农药盒内部的农药量，避免农药溢出，通过液位刻度还可以目测农药残余量，如有剩余，可以将剩余的农药回收存储再利用。
优选地，三个农药盒3的外部设有第二护罩304，该第二护罩304可以保护三个农药盒3，为了方便取出农药存放柜302存放的农药，第二护罩304在农药存放柜302的对应位置为可打开/闭合结构。
优选地，水箱1与混药箱2之间、农药盒3与混药箱2之间均为可拆卸连接，具体采用扣件8进行可拆卸连接，水箱1、混药箱2和农药盒3一起构成一个方形结构，在水箱1、混药箱2和农药盒3拆卸后，可以方便用户进行搬运。
所述主控制器4采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controlle，PLC)，且表面设有触摸屏，其在电源的供电下工作，本实施例将主控制器4设置在混药箱2的第一护罩201上，用于控制农药盒3输送至混药箱2的农药量、水箱1输送至混药箱2的清水量、混药箱2的农药混配以及混药箱2输送至喷施设备药箱的药液量；可以理解，主控制器4也可以采用微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，其具有通信模块，微控制器通过通信模块与上位机连接，上位机直接发送操控指令，其可以具有触摸屏，通过触摸屏屏幕上显示农药混配比例以及混药、泵药和清洗混药箱功能按键对主控制器4进行操控。
如图1～图7、图9所示，所述泵水管5连接水箱1与混药箱2，泵水管5上设有水泵501、第一流量计502和第一电磁阀503，水泵501、第一流量计502和第一电磁阀503分别与主控制器4连接，通过水泵501、第一流量计502和第一电磁阀503的控制，可以按照设置的清水量将水箱1中的清水抽出，并输送至混药箱2。
如图1～图7、图10所示，所述进药管6连接农药盒3与混药箱2，进药管6上设有第二流量计601和第二电磁阀602，第二流量计601和第二电磁阀602分别与主控制器4连接，通过第二流量计601和第二电磁阀602的控制，可以按照设置的农药量将农药盒3的液体农药输送至混药箱2。
如图1～图7、图11所示，所述泵药管7连接混药箱2与喷施设备的药箱，泵药管7上设有药泵701、第三流量计702和第三电磁阀703，药泵701、第三流量计702和第三电磁阀703分别与主控制器4连接，通过药泵701、第三流量计702和第三电磁阀703的控制，可以按照设置的药液量将混药箱2中的药液抽出，并输送至喷施设备的药箱。
大多数农药剂型都需要加水，配置成一定浓度或倍数后再使用，因此本实施例还提供一种基于上述装置实现的农药自动混配控制方法，该方法以液体农药进行说明，包括以下步骤：
S101、将液体农药加入农药盒，液体农药通过进药管输送至混药箱，通过主控制器确定农药混配比例，主控制器根据农药混配比例控制农药盒输送至混药箱的农药量。
S102、当混药箱进药完毕后，主控制器根据设置的5L清水量，控制泵水管第一次将水箱中的清水输送至混药箱。
S103、当混药箱第一次抽水完毕后，混药箱内部开始搅拌进行一次稀释。
S104、当混药箱进行一次稀释后，主控制器根据设置的15L清水量，控制泵水管第二次将水箱中的清水输送至混药箱。
S105、当混药箱第二次抽水完毕后，混药箱内部开始搅拌进行二次稀释。
S106、当混药箱进行二次稀释后，主控制器根据设置的药液量，控制泵药管将混药箱中混配好的农药输送至喷施设备的药箱。
当混药箱向喷施设备输送的药液量达到设置的药液量时，停止向喷施设备的药箱输送药液，此时混药箱通过泵水管从水箱中抽取适量清水，抽取完毕后，混药箱内部开始搅拌实现自动清洗混药箱的功能，清洗完毕后，通过泵药管排出废液。
实施例2：
如图12和图13所示，本实施例的农药自动混配装置与实施例1的区别之处在于：混药箱2和农药盒3的外部设有第三护罩9，第三护罩9可以保护混药箱2和农药盒3，第二护罩9和水箱1各自构成一个方形结构。
实施例3：
如图14所示，本实施例的农药自动混配装置与实施例1的区别之处在于：混药箱2和农药盒3的外部设有第三护罩9，第三护罩9可以保护混药箱2和农药盒3，第三护罩9和水箱1各自构成一个圆柱形结构。
实施例4：
如图15所示，本实施例的农药自动混配装置与实施例1的区别之处在于：混药箱2和农药盒3的外部设有第三护罩9，第三护罩9可以保护混药箱2和农药盒3，第三护罩9构成一个开口向下的半圆柱形结构，水箱1构成一个开口向上的半圆柱形结构，因此第三护罩9和水箱1一起构成了一个横向式的圆柱形结构。
实施例5：
如图16所示，本实施例的农药自动混配装置与实施例1、2、3和4的区别之处在于：搅拌器包括搅拌轴204、扇状搅拌叶片205、第一片状搅拌叶片209、第二片状搅拌叶片210和第三片状搅拌叶片211，第一片状搅拌叶片209、第二片状搅拌叶片210和第三片状搅拌叶片211和扇状搅拌叶片205从上到下依次固定在搅拌轴204上，扇状搅拌叶片205为四叶的扇状搅拌叶片，且向下倾斜30度，搅拌器在进行高速逆时针旋转时会产生向下的流体冲击，由于大多农药的密度大于水在搅拌时会产生农药沉积在底下的情况而导致搅拌不均的情况产生，当产生向下的流体冲击时便能将沉积的农药激起避免农药沉积的情况，第一片状搅拌叶片209、第二片状搅拌叶片210和第三片状搅拌叶片211均为四叶的片状搅拌叶片，且在同一平面上相互交错，第一片状搅拌叶片209、第二片状搅拌叶片210和第三片状搅拌叶片211在高速旋转的过程中带动液体转动，外侧液体由于受混药箱2的阻挡作用与内侧流动的液体相互冲击达到混合均匀的效果；进一步地，第一片状搅拌叶片209、第二片状搅拌叶片210和第三片状搅拌叶片211的外端部均设有第一固定环212，使得第一片状搅拌叶片209、第二片状搅拌叶片210和第三片状搅拌叶片211中的各个叶片能够更好地固定。
实施例6：
如图17所示，本实施例的农药自动混配装置与实施例1、2、3和4的区别之处在于：搅拌器包括搅拌轴204和双螺旋片213，双螺旋片213固定在搅拌轴204上，且呈锥形，具体地，双螺旋片213由两块细长钢片焊接而成，搅拌轴204的两端之间设有第一固定板214，第二端设有第二固定板215，第二固定板215的尺寸大于第一固定板214的齿轮，第二固定板215的外端部设有第二固定环216，每块钢片朝内侧倾斜，且一端固定在第一固定板214上，另一端固定在第二固定环216上，当搅拌器高速转动时，双螺旋片213会带动内层液体高速转动形成内层漩涡，速度大于外层液体，使内层液体做离心运动，不断与外层溶液相互冲击，达到搅拌效果；此外，双螺旋片213采用锥形设计，使流体向下冲击激起沉积在底部的农药防止农药沉积。
综上所述，本发明装置的混药箱通过农药盒输送的农药和水箱输送的清水，可以实现农药的一次和二次稀释，以完成农药的自动混配，避免了手工配药的不精确性，避免了用户与农药的直接接触，消除安全隐患，避免了药剂配制好以后存贮所存在的分层、沉淀等现象的出现，使用自动化精确配比，混药箱的混配作业完成后，将混配好的药液输送至喷施设备(如植保无人机等)的药箱，并通过抽取水箱的清水在混药箱内部开始搅拌实现自动清洗混药箱的功能，清洗完毕后，通过泵药管排出废液；此外，混药箱上部设有进药道，通过进药道可以加入粉剂农药，满足液体农药混合、液体农药与粉剂农药混合、粉剂农药混合的不同需求。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种农药自动混配装置，其特征在于：所述装置包括水箱、混药箱、农药盒和主控制器；
所述水箱的出水口通过泵水管与混药箱的进水口连接；
所述农药盒的出药口通过进药管与混药箱的进药口连接；
所述混药箱上部设有进药道，且混药箱的出药口通过泵药管与喷施设备的药箱连接；
所述主控制器用于控制农药盒输送至混药箱的农药量、水箱输送至混药箱的清水量、混药箱的农药混配以及混药箱输送至喷施设备药箱的药液量。
2.根据权利要求1所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述泵水管上设有水泵、第一流量计和第一电磁阀，所述水泵、第一流量计和第一电磁阀分别与主控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述进药管上设有第二流量计和第二电磁阀，所述第二流量计和第二电磁阀分别与主控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述泵药管上设有药泵、第三流量计和第三电磁阀，所述药泵、第三流量计和第三电磁阀分别与主控制器连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述混药箱上设有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌电机和搅拌器，所述搅拌电机设置在混药箱上部，所述搅拌器设置在混药箱内部，所述搅拌电机与主控制器连接，并与搅拌器连接，用于带动搅拌器转动。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述农药盒的下部设有农药存放柜，所述农药存放柜为至少两层结构，所述至少两层结构中，至少一层结构用于存放瓶装液体农药，至少一层结构用于存放粉剂农药。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述农药盒内部设有液位传感器。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述农药盒采用透明材料制成，该农药盒外壁上设有液位刻度。
9.根据权利要求1-4任一项所述的一种农药自动混配装置，其特征在于：所述水箱与混药箱之间、农药盒与混药箱之间均为可拆卸连接。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述装置的农药自动混配控制方法，其特征在于：所述方法包括：
当采用液体农药时，将液体农药加入农药盒，液体农药通过进药管输送至混药箱，通过主控制器确定农药混配比例，主控制器根据农药混配比例控制农药盒输送至混药箱的农药量；
当采用粉剂农药时，将粉剂农药加入进药道，粉剂农药通过进药道进入混药箱；
当混药箱进药完毕后，主控制器根据设置的清水量，控制泵水管第一次将水箱中的清水输送至混药箱；
当混药箱第一次抽水完毕后，混药箱内部开始搅拌进行一次稀释；
当混药箱进行一次稀释后，主控制器根据设置的清水量，控制泵水管第二次将水箱中的清水输送至混药箱；
当混药箱第二次抽水完毕后，混药箱内部开始搅拌进行二次稀释；
当混药箱进行二次稀释后，主控制器根据设置的药液量，控制泵药管将混药箱中混配好的农药输送至喷施设备的药箱。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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