CN109998170A - 一种气溶胶生成制品 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种气溶胶生成制品，包括被配置成加热以产生气溶胶的气溶胶生成物质、包裹在所述气溶胶生成物质至少一部分外周的防渗漏层。本发明通过在气溶胶生成制品设置防渗漏层，使得因为加热而产生的部分或全部液体物质无法从气溶胶生成制品中流入并污染加热腔。同时，防渗漏层设置还可以防止烟丝等固体物质从其中脱落而残留在加热腔中。此种气溶胶生成制品可大幅减少加热器及加热腔内的沉积物或残留物，降低气溶胶中的杂质和异味，且气溶胶生成装置无需清洁或者清洁频率大大减少，维护成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及加热雾化领域，更具体的说，涉及一种气溶胶生成制品。
背景技术
加热而不燃烧的气溶胶生成制品在新型烟草领域已经得到广泛使用。气溶胶在烟草行业就是烟草制品加热后产生的烟雾。此类加热式气溶胶生成制品通过将热量从热源传递到气溶胶生成物质而生成气溶胶。在抽吸期间，挥发性化合物吸收热量后从气溶胶生成物质中释放，夹带在空气中被使用者一块吸食，减少了常规卷烟中烟草燃烧和热降解所产生的已知有害烟气成分。
此类加热而不燃烧的新型烟草产品，通常使用长条状的加热器插入与普通卷烟形态类似的烟支内部，实现对发烟物质的加热，但是，由于发烟物质制备时使用了天然烟叶成分和/或其它发烟物质，在加热的过程中会有包括焦油在内的少量油状液体物质溢出，这些液体物质会残留在烟具的烟支容纳腔和加热器上，如果不及时清除在反复使用过程中会形成沉积物，影响加热器加热性能的同时可能会裂解产生气味物质，大大影响后续的吸烟口感。
菲利普莫里斯生产公司的美国专利US2015282525A1中国发明专利CN公开了一种用于清洁气溶胶产生装置的加热元件的方法和设备，包括以下步骤：使所述加热元件与气溶胶形成基质接触；将所述加热元件的温度升高到第一温度以充分加热所述气溶胶形成基质从而形成气溶胶；消除所述加热元件与所述气溶胶形成基质的接触；和将所述加热元件的温度升高到比所述第一温度高的第二温度，以使粘着或沉积在所述加热元件上的有机材料热释出。此方法通过高温碳化和热解有机物质，对于沸点较低或者稳定性较差的物质具有较好作用，但是对于固体残留物或者已经焦化的残留物没有很明显的作用。
菲利普莫里斯生产公司的中国发明PCT专利WO2015165709A1公开了一种用于清洁气溶胶生成装置的加热元件的清洁耗材，所述清洁耗材包括能够在由所述加热元件加热时释放与加热元件接触的清洁溶剂的溶剂离析基质。所述清洁溶剂能够溶解或部分溶解正常使用之后可能留在加热元件上的一种或多种沉积物或残留物，或以化学方式与所述沉积物或残留物发生相互作用。此方法通过溶剂离析基质释放清洁溶剂的方式来清洁加热元件，是对于前述高温清洁方式的很好补充，但仍不能解决烟支液体物质溢出而使得烟具需要清洁的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种气溶胶生成制品及系统，解决烟具难于清洁的问题。
实施本发明，具有如下有益效果：通过在气溶胶生成制品设置防渗漏层，避免或减少因为加热而产生的液体物质从气溶胶生成制品中流入加热腔，使得使用此种气溶胶生成制品时，能够避免或减少发烟物质因为加热而产生的液体物质在烟具中产生沉积物或残留物，气溶胶生成装置无需清洁或者清洁次数大大减少，维护成本降低。
尽管本发明的实施例主要为加热不燃烧烟草制品，但是本发明可以适用于多种加热不燃烧产品，如对香料、酒精类物质、草药及其它包括(医用)大麻等在内的植物或植物提取物的加热。
附图说明
图1为本发明气溶胶生成制品第一实施例的结构示意图，图中某些结构被部分地剖开；
图2为本发明气溶胶生成制品第二实施例的结构示意图；
图3为本发明气溶胶生成制品第二实施例的内部结构示意图；
图4为本发明气溶胶生成制品第三实施例的内部结构示意图，图中某些结构被部分地剖开；
图5为本发明气溶胶生成制品第四实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明内容做具体说明。
本发明所述气溶胶是指悬浮于空气中微小的固体或液体微粒，使用加热雾化装置将气溶胶生成物质中的挥发性成分分散成微小的雾滴或微粒，使其悬浮于气体中，并进入消化道、呼吸道及肺内。
本发明所述气溶胶生成物质，一个典型应用为加热而不燃烧的烟草制品，本发明所称“烟草制品”又称为烟料，指可以产生香烟气味的发烟物质，是经加热或燃烧可以产生气味和/或尼古丁和/或烟气的物质，即可被雾化的物质，在低温加热烟领域作为香烟替代物。烟料可以是固态、半固态和液态。固态烟料因为透气性、组装和制作等方面的考虑，经常加工成薄片状，因此又俗称为薄片，丝状薄片也称为薄片丝。烟料可以含有烟碱，也可以不含有烟碱；含有烟碱的烟料包括天然烟叶制品，也包括以烟碱为原料制成的烟液、烟油、烟胶、烟膏、烟丝、烟叶等。不含有烟碱的烟料主要含有香味物质，既可被雾化以起到模拟吸烟过程又起到戒烟等目的，如甘油、丙二醇和包括薄荷油等在内的香料等。其它可被雾化的物质也可以作为烟料或者烟料组分，例如大麻或者大麻提取物。所述烟液为液态，所述烟油为油状，所述烟胶为凝胶状，所述烟膏为膏状，所述烟丝包括天然的或人造的或萃取加工过的烟丝，所述烟叶包括天然的或人造的或萃取加工过的烟叶。
图1为本发明气溶胶生成制品第一实施例的结构示意图，该气溶胶生成制品包括被配置成加热以产生气溶胶的气溶胶生成物质20、包裹在所述气溶胶生成物质至少一部分外周的防渗漏层30。例如，将气溶胶生成制品20制作为圆饼形，防渗漏层30为有底的圆筒形，圆饼形的气溶胶生成制品20直接置于圆筒形的防渗漏层30，气溶胶生成物质20被加热时产生的有人提物质直接被防渗漏层30吸附或者阻隔，避免流入加热腔。
图2为本发明气溶胶生成制品第二实施例的结构示意图，图3为本发明气溶胶生成制品第二实施例的内部结构示意图，该气溶胶生成制品具有与卷烟类似的结构，包括一个承载管10、设置在所述承载管10的内腔中的气溶胶生成物质20、及至少设置在所述承载管10一端的防渗漏层30，通过使用加热器对气溶胶生成物质20予以加热，使其产生能够供人吸食的气溶胶。气溶胶生成制品设置有防渗漏层30的一端优选为气体流入端或被加热端，另一端优选为气体流出端或吸食端。承载管10最常用的材料是烟纸，其主要功能是包裹烟料成型，因此对液体的吸附性和阻隔性都不理想。本发明还提供一种气溶胶生成系统，包括上述气溶胶生成制品和配套使用的气溶胶生成装置，气溶胶生成装置为气溶胶生成制品提供加热所需能量，提供能量的方式与气溶胶生成制品的加热方式相关，具体方式在下文各实施例中予以详细描述。
优选的，防渗漏层30包括液体吸附层和/或液体阻隔层，液体吸附层和液体阻隔层可以单独使用也可以组合使用，液体吸附层或液体阻隔层单独使用时可以使用单一种类的材料，也可以用多层不同种类的材料层叠、混合、或合成以优化使用效果避免液体渗出；液体吸附层和液体阻隔层可以使用多种材料层叠或者夹心的方式设置。液体吸附层和液体阻隔层的主要区别是其阻止液体溢出的方式上存在差异，液体吸附层主要利用液体与固体表面之间的作用力而产生积蓄，进而使得其部分或者全部组分滞留，为了增加吸附作用，通常使用表面积较大的物质，例如多孔材料或者纤维来作为液体吸附层；液体阻隔层主要利用固体材料的隔断作用阻止液体物质溢出，以片材、薄膜为宜，由于承载管10一端需要具有进气作用，因此当设置在承载管10的进气端部时，液体阻隔层通常需要开进气孔，或者液体阻隔层仅覆盖部分承载管10的进气端部。
气溶胶生成物质20被配置成被加热器加热以产生气溶胶，气溶胶生成物质20被加热器加热的方式大体分为：管壁加热、感应加热、插入式加热、内置式加热、和红外加热等。
在管壁加热的实施例中，加热器为筒状，气溶胶生成制品插入筒状的加热器内部，承载管10的外表面具有用来贴靠筒状加热器的区域，加热器加热承载管10的外表面的该区域。本实施例中，加热器和为加热器供电的电源均设置在气溶胶生成装置。
在感应加热的实施例中，加热器能够在交变磁场中通过感应产生涡流(eddycurrent)从而被加热，进而加热加热器附近的气溶胶生成物质20。加热器具体可以是与气溶胶生成物质20均匀混合的导电颗粒，如金属或电碳颗粒。本实施例中，加热器直接设置在气溶胶生成制品中，气溶胶生成装置提供感应发热的交变电磁场，当气溶胶生成制品与气溶胶生成装置结合，加热器处于交变电磁场中而产生热量用以加热气溶胶生成物质。
在插入式加热的实施例中，加热器能够从气溶胶生成制品的一端插入气溶胶生成物质20中，从而对气溶胶生成物质20加热。本实施例中，加热器和为加热器供电的电源均设置在气溶胶生成装置，加热器优选的为细长的加热器便于插入气溶胶生成制品中。
在内置式加热的实施例中，加热器在气溶胶生成制品制造时即置于承载管10内，从而对气溶胶生成物质20加热。本实施例中，加热器直接设置在气溶胶生成制品中，包覆所述气溶胶生成物质、被所述气溶胶生成物质包覆、置于所述气溶胶生成物质中，和/或与所述气溶胶生成物质相混合；气溶胶生成装置中设置电源，当气溶胶生成制品与气溶胶生成装置结合，加热器与电源连通而发热。优选的，气溶胶生成制品的承载管上还设置用于连接电源电极的导电层或导电触点，加热器通过导电层或导电触点与电源的正负极电连接。
图4为本发明气溶胶生成制品第三实施例的内部结构示意图，除上述实施例的特征外，防渗漏层30延伸进入所述承载管的内表面，包裹所述气溶胶生成物质20的至少一部分外周。例如，防渗漏层30除了设置在承载管10的端部外，还向气溶胶生成物质20的方向延伸出一个圆筒形，在气溶胶生成物质20和承载管10的内表面，防止加热产生的液体物质向承载管10的管壁渗漏。类似的，防渗漏层30可以只包裹气溶胶生成物质20的一部分外周，特别是包裹气溶胶生成物质20靠近进气端的外周，防止加热产生的液体物质从进气端流出。
采用上述加热方式的气溶胶生成制品具有与卷烟类似的结构，但是在加热过程中都会产生液体物质溢出，进而出现烟具需要经常维护和清洁的问题。
在外置加热器插入式加热的实施例中，细长的加热器从气溶胶生成制品的一端插入承载管10中以加热气溶胶生成物质20，生成气溶胶以供吸食。为了便于加热器与气溶胶生成物质20接触以提高传热效率，气溶胶生成物质20填充满承载管10中的一段长度，加热器插入承载管10的一端(进气端)设置防渗漏层30，使得加热器插入承载管10时贯穿防渗漏层30，这样气溶胶生成物质20因为加热而产生的液体物质被吸附或阻隔在气溶胶生成制品内部不让其溢出。
在管壁加热的实施例中，承载管10的外表面具有用于贴靠加热器的区域，采用接触式加热的方式以便于气溶胶的快速形成。且承载管10与加热器接触面积应该较大，增加传递进入承载管10的热量。承载管10的一端(进气端)设置防渗漏层30，这样气溶胶生成物质20因为加热而产生的液体物质被吸附或阻隔在气溶胶生成制品内部不让其溢出。优选地，在承载管10内表面设置液体吸附层或液体阻隔层，这样气溶胶生成物质20因为加热而产生的液体物质被吸附或阻隔在气溶胶生成制品内部不让其溢出。所述液体阻隔层可以用金属薄膜或油性物质不能渗透的高分子膜等多种常用材料实现。
在内置加热器通电加热的实施例中，即加热器设置于承载管10中时，加热器包覆所述气溶胶生成物质20、被所述气溶胶生成物质20包覆、置于所述气溶胶生成物质20中和/或与所述气溶胶生成物质相混合。例如，加热器为一层通电发热薄膜，包覆气溶胶生成物质20，发热薄膜通电后发热以加热气溶胶生成物质20以产生气溶胶。另外，承载管10上还设置用于连接电源电极的导电层或导电触点，且优选设置在承载管10的外表面上，加热器通过所述导电层或导电触点与电源的电极电连接。同上所述管壁加热模式的气溶胶生成制品，承载管10的一端(进气端)设置防渗漏层30，这样气溶胶生成物质20因为加热而产生的液体物质被吸附或阻隔在气溶胶生成制品内部不让其溢出。优选地，在承载管10内表面液体吸附层或液体阻隔层，这样气溶胶生成物质20因为加热而产生的液体物质被吸附或阻隔在气溶胶生成制品内部不让其溢出。所述液体阻隔层可以用金属薄膜或油性物质不能渗透的高分子膜等多种常用材料实现。
实际上，所述液体吸附层或液体阻隔层可以适用于多种不同结构的气溶胶生成产品及多种气溶胶生成方式，即多种加热方式，只不过对于不同的气溶胶生成产品及气溶胶生成方式，液体吸附层或液体阻隔层的(最佳)构成材料、结构、工作方式及功效可能会有区别。例如，气溶胶生成制品采用外置加热器插入式加热，加热器在加热或从气溶胶生成制品移出时与防渗漏层30直接接触而要求防渗漏层30可以耐受的温度较高，所处温度高于200℃甚至高于300℃时，可以采用多孔碳、多孔石墨烯海绵、玻璃纤维等无机材料，或者聚丙烯腈(PAN)、聚苯硫醚(PPS)、氯化聚醚、聚芳砜(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对羟苯甲酰(POB)、聚酰亚胺(PI)等耐高温塑料作为液体吸附层，使用金属薄膜或者上述制成薄膜耐高温作为液体阻隔层。由于加热区域产生的温度一般不会超过500℃，防渗漏层30需要的耐热温度小于500℃。
如果气溶胶生成制品采用感应加热或者内置加热器通电加热，加热器与防渗漏层30可能不直接接触，其需要耐受的温度相对较低，所处温度低于100℃时，除前述耐高温材料外，还可以采用低密度聚乙烯(LDPE)、聚氨酯(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、尼龙(PA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、ABS树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等耐热性能不高的塑料制成发泡材料或者纤维作为液体吸附层，也可以将此种塑料制薄膜作为液体阻隔层。优选的，防渗漏层30的耐热温度大于90℃。
如果气溶胶生成制品采用管壁加热的方式，防渗漏层30需要耐受的温度介于上述两种情况之间，所处温度高于100℃～200℃时，可以采用聚丙烯(PP)、聚乙烯醇缩甲醛(PVF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)等耐热性能中等的塑料制成发泡材料或者纤维作为液体吸附层，也可以将此种塑料制薄膜作为液体阻隔层。
有机高分子材料经过发泡制得的发泡材料可以制成的类似海绵块的形状，有机高分子材料纺丝成纤维的纤维材料可以制成纸、纤维团、纺织品等形态。在本发明的一个优选实施例中，防渗漏层30被配置成阻止气溶胶生成物质20被加热时产生的液体物质流出承载管10。优选的，防渗漏层30被配置成覆盖承载管10进气端端部的至少一部分，且覆盖面积越大越好，最优选择是覆盖承载管10的整个端部，利用防渗漏层30的吸附性能，气溶胶生成物质20因为加热而产生的液体物质被吸附在气溶胶生成制品内部，没有此种液体物质流出，就不会有沉积物或残留物的生成。另外，当带有液体吸附层的气溶胶生成制品插入加热腔中，如果加热腔的底部存在少量残留液体，液体吸附层可以直接予以吸附。
图5为本发明气溶胶生成制品第四实施例的结构示意图，除上述实施例的特征外，防渗漏层30上还可以设置插入口31，加热器穿过插入口31插入承载管10，此种方式适用于强度较大不易刺破的整块材料，另外一种情形是，加热器插入承载管10时刺穿防渗漏层30，此种情形使用于纸张、絮状纤维等易穿透的材料。使用密封的防渗漏层30还可以帮助实现在承载管内长期封存一些易挥发物质，如包含薄荷、橙味、玫瑰等多种天然或人造香精、丙二醇和丙三醇等发烟物质，以及酒精制品等风味物质，甚至是可以辅助清洁加热腔的天然或人工合成清洁物质。直到使用时(刺穿防渗漏层30时)，才开始对这些易挥发性物质加热或利用。
在本发明的另一个优选实施例中，防渗漏层30被配置成与加热器实体接触，尤其是加热器插入承载管10中加热气溶胶生成物质20时，防渗漏层30与加热器实体接触，在加热器从承载管10中抽出的过程中防渗漏层30擦拭加热器，这样防渗漏层30不仅可以避免因加热而生成的液体物质流出承载管10，还可以在加热器被取出时得到擦拭，因而，当取出分离气溶胶生成制品与加热器时，吸附在加热器外表面的液体物质就会被擦除，避免其沉积在加热器上。
在本发明的另一个优选实施例中，承载管10为长条形中空结构，如圆管(即圆柱或空心圆筒状)、长方体、多面柱状等，其内部既用于填充气溶胶生成物质20，同时鉴于气溶胶生成物质20填充密度适中，其本身是透气的，因此承载管10的内部又是气流的通道，气溶胶生成物质20被加热时产生气溶胶，沿着承载管10的纵向延伸方向流动并被使用者吸入。例如，承载管10为具有一个内表面和一个外表面的中空圆筒，两端开口分别用于进气和出气(出气端即口鼻吸食端)，承载管10的内表面限定出气流通道。
在本发明的另一个优选实施例中，在上述实施例的基础上，承载管10具有沿长度方向相互分开的第一端11和第二端12，防渗漏层30设置在第一端11，加热器也从第一端11插入在承载管10中的气溶胶生成物质20，气溶胶生成物质20吸收从加热器传递过来的热量而使其内部的挥发性化合物释放出来，使用者从第二端12吸入气体而产生负压，气流从第一端11进入承载管10从第二端12流出，挥发性化合物与气流混合后被使用者吸入消化道、呼吸道及肺内，部分挥发性化合物被吐出时冷凝成微小的雾滴，具有模拟抽卷烟的烟雾效果。进一步的，气溶胶生成制品还包括设置在第二端12的过滤嘴40，用于使使用者能够通过过滤嘴40吸入空气和气溶胶。过滤嘴40的形状、结构和功能与普通卷烟的类似。在过滤嘴40和气溶胶生成物质20之间还设置辅助段50，该辅助段50在支撑气溶胶生成制品保持形态的同时,起到给烟气降温的作用。
在本发明的另一个优选实施例中，气溶胶生成制品上还包括载体，载体设置在承载管10中，气溶胶生成物质20吸附、结合、涂覆或包裹在载体上。本发明使用载体结合气溶胶生成物质20，载体为固体物质，填充于承载管10内，载体为纺织品、碳或碳元素的衍生物、纤维、淀粉、蛋白质、纸、吸水树脂、海绵、多孔炭中的至少一种或其加工产物。所述气溶胶生成物质20为固体，也可以为液体、或者半固体经吸附在载体上或经干燥处理结合或吸附在载体上，或分散在所述载体的空隙中或者依附在所述载体的表面。
在本发明的另一个优选实施例中，液体吸附层的耐热温度为90℃至500℃，对于不同的加热方式和加热器结构，可以选择不同的耐温材料作为液体吸附层，制成液体吸附层的材料优选为多孔材料，例如使用有机高分子材料经过发泡制得的发泡材料，孔隙率为10％至95％，以保证其具有较佳的吸附效果，当然，使用有机高分子材料纺丝成纤维的纤维材料也具有较高的表面积，将此种纤维材料攒成团状即可作为液体吸附层。
制备液体阻隔层的材料包括前述用于制备液体吸附层的有机高分子材料，也可以包括已知的任何油性物质不能渗透的高分子膜。由于液体阻隔层的作用是阻止液体溢出而本身并不具有吸附性能，金属薄膜或印制有金属薄膜的复合纸也可以作为制备液体阻隔层的材料。
在本发明的另一个优选实施例中，防渗漏层30上还包括可加热释放的芳香物质，由于芳香物质会随气溶胶一同被使用者吸入，可以起到中和不是气味、改善口感的作用。芳香物质包括芳香植物或人工合成的香气成分，芳香植物的香气成分包括已知的所有无毒植物香气成分，例如薄荷、薰衣草、柑橘、玫瑰、桂花、茉莉花等的香气成分提取物，可以以浸膏、精油等形式添加到防渗漏层30上。已知的人工合成的香气成分，只要其无毒且对气溶胶口感有改善，均适用于本发明。此外，前文所述酒精或酒精制品、植物及其提取物和/或尼古丁，以及草药及其它包括(医用)大麻等在内的植物或植物提取物，甚至是可加热汽化辅助清洁加热腔的清洁剂等均可配置在防渗漏层30中。
本发明还提供气溶胶生成系统，包括前述实施例中的任意一种气溶胶生成制品、以及气溶胶生成装置，气溶胶生成装置包括加热器。加热器为片状、柱状或针状，从承载管10的进气端部插入承载管10的内腔中，贯穿防渗漏层30后插入气溶胶生成制品。气溶胶生成系统产生的气溶胶通过使用者的嘴或者鼻吸入。
以上实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
Claims (10)
1.一种气溶胶生成制品，其特征在于，包括被配置成加热以产生气溶胶的气溶胶生成物质、包裹在所述气溶胶生成物质至少一部分外周的防渗漏层。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述防渗漏层包括液体吸附层和/或液体阻隔层。
3.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于，还包括承载管，所述气溶胶生成物质设置在所述承载管的内腔中。
4.根据权利要求3所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述防渗漏层沿所述承载管的内表面延伸包裹所述气溶胶生成物质。
5.根据权利要求3所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述防渗漏层至少设置在所述承载管一端。
6.根据权利要求3所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述承载管和气溶胶生成物质被设置为允许气流沿所述承载管的纵向延伸方向流动。
7.根据权利要求3所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述防渗漏层延伸进入所述承载管的内表面，包裹所述气溶胶生成物质的至少一部分外周。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述防渗漏层被配置成阻止所述气溶胶生成物质被加热时产生的液体物质流出所述承载管。
9.根据权利要求3所述的气溶胶生成制品，其特征在于，还包括载体，所述载体设置在所述承载管中，所述气溶胶生成物质吸附、结合、涂覆或包裹在所述载体上。
10.根据权利要求3所述的气溶胶生成制品，其特征在于，所述承载管为具有一个内表面和一个外表面的中空圆筒，所述承载管的内表面限定出气流通道；所述承载管具有沿长度方向相互分开的第一端和第二端，所述防渗漏层设置在所述第一端，使用者从所述第二端吸入气体而产生负压，气流从所述第一端进入所述承载管从所述第二端流出。
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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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