CN112053445A - Ar图像的绘制方法、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种AR图像的绘制方法、存储介质,方法包括:依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ;依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离以及所述最佳角度θ,计算得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q。本发明不仅能够对AR图像进行优化,使AR图像显示更贴合路面,获取更好的AR效果;而且计算过程便捷、准确度高,易于实现;进一步地,还能同时适用于多种终端,具有较高实用性。
Description
技术领域
本发明涉及AR成像领域,具体涉及AR图像的绘制方法、存储介质。
背景技术
为了实现叠加在路面上的AR图像(即虚像,以下统称AR图像)效果更加真实,体验效果更好,目前已有的方法大致如下:
1、采用高清广角摄像头拍摄道路,通过识别道路的特征点然后对绘制AR图像进行叠加。
2、通过道路曲率检测设备获取道路的曲率,结合地图数据对绘制的AR图像的左右偏转向进行调整,使得图像能够更好的落在车道的中间位置。
但是要实现更好的AR效果则需要使得人眼真实的感觉AR图像与路面或者与目标物体在三个维度上的方向都能够贴合的。而上述两种方法并不能很好的解决这个问题。所以,有必要提供一种能够解决在纵向上(即垂直于地面的方向)的AR图像显示如何更加贴合路面的问题,使得绘制出来的AR图像能够有更好的AR效果的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种AR图像的绘制方法、存储介质,能使AR图像显示更贴合路面,获取更好的AR效果。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种AR图像的绘制方法,包括:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ;
依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离以及所述最佳角度θ,计算得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q。
本发明提供的另一个技术方案为:
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序在被处理器读取时,能够实现上述AR图像的绘制方法所包含的步骤。
本发明的有益效果在于:基于本发明计算得到的待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q来调整原有AR图像,能够使驾驶员感觉AR图像与路面或者目标物体在三个维度上的方向更贴合,从而获取更真实的AR图像效果,从而优化用户体验,提升产品竞争能力。
附图说明
图1为本发明实施例一种AR图像的绘制方法的流程示意图;
图2a为本发明实施例一的前方上坡AR图像成像示意图;
图2b为本发明实施例一的前方平路AR图像成像示意图;
图2c为本发明实施例一的前方下坡AR图像成像示意图;
图3a为本发明实施例一中上坡时AR图像的视觉体验图;
图3b为本发明实施例一中平路时AR图像的视觉体验图;
图3c为本发明实施例一中下坡时AR图像的视觉体验图;
图4为本发明实施例一中AR图像绘制变换示意图;
图5为本发明实施例一驾驶员视角直视AR图像的解析图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:通过理论推导,计算出待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q,并据此对原AR图像进行优化,提高AR图像呈现的真实感。
本发明涉及的技术术语解释:
请参照图1,本发明提供一种AR图像的绘制方法,包括:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ;
依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离以及所述最佳角度θ,计算得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:基于上述技术方案得到的比例系数Q对原本的AR图像进行调整,能使得在实际AR场景中绘制出的AR图像更贴近于路面,从而获取更真实的AR效果。
进一步地,所述依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ,具体为:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,获取车辆当前位置的坡度值Kcar;
依据AR图像相对车辆的距离和地图数据,获取AR图像的坡度值Kimg;
依据所述车辆当前位置的坡度值Kcar以及所述AR图像的坡度值Kimg,计算得到AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ。
由上述描述可知,提供一种利用坡度值计算获取AR图像与驾驶员视线水平线的夹角的计算方法,计算过程简便,结果准确度高;能够用于在后续计算中限定AR图像的绘制角度应与车辆所在位置坡度的角度相同,使得从驾驶员的视角能够更加真实的感受到AR图像是与道路重叠的。
进一步地,所述依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ,具体为:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,获取车辆当前位置的海拔值Ocar;
依据AR图像相对车辆的距离和地图数据,获取AR图像的海拔值Oimg;
依据所述车辆当前位置的海拔值Ocar、所述AR图像的海拔值Oimg以及所述AR图像相对车辆的距离,计算得到AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ。
由上述描述可知,同时也提供一种利用车辆所处位置的海拔值与AR图像的海拔值之间的关系计算得到最佳角度θ的方法,同样具备较高准确性,且计算过程简便的特点。
进一步地,所述依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离以及所述最佳角度θ,计算得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q,具体为:
依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离、所述最佳角度θ,以及所述AR图像侧视的实际高度,计算得到驾驶员眼睛所示的高度;
依据所述驾驶员眼睛的离地高度与AR图像的成像距离的角度关系,以及所述驾驶员眼睛所示的高度,得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度、待绘制角度以及绘制距离的关系公式;
转换所述关系公式,得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q。
由上述描述可知,依据理论推导,计算得到应当绘制的AR图像高度与实际(原)AR图像高度的比例系数Q,不仅能确保绘制参数的设置有据可循,而且更具准确性。
进一步地,所述方法运用在HUD上,且所述方法还包括:
依据车型和驾驶员身高预设驾驶员眼睛的离地高度;
依据所述比例系数Q、车辆的GPS定位信息和地图数据,将绘制得到的AR图像投影在驾驶员视线的前方路面上。
由上述描述可知,优选运用在如AR-HUD的投影设备上,能获取最佳的显示效果;同时,能够依据实际情况设定驾驶员眼睛的离地高度,从而提高计算结果的准确度。
进一步地,若所述方法运用在移动智能终端上,则所述方法还包括:
设置所述驾驶员眼睛的离地高度为移动智能终端的离地高度;
在智能移动终端的显示界面中显示依据所述比例系数Q、车辆的GPS定位信息和地图数据绘制得到的AR图像。
由上述描述可知,本发明还可以运用在移动智能终端,如手机的相机类应用上,并适应性调整计算参数,不仅提高方案的适用范围,而且能够基于准确的计算结果同样具备优化的显示效果。
本发明提供的另一个技术方案为:
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序在被处理器读取时,能够实现上述一种AR图像的绘制方法所包含的步骤。
从上述描述可知,对应本领域普通技术人员可以理解实现上述技术方案中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来实现的,所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的流程。所述程序在被执行后,同样能获取对应各方法具备的有益效果。
其中,所述的存储介质可以是磁盘、光碟、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
实施例一
本实施例提供一种AR图像的绘制方法,通过计算得到待绘制AR图像高度与原AR图像高度的比例系数Q,并据此对原AR图像进行调整,获取从驾驶员的视角能够更加真实地感受到AR图像与道路的贴合,从而获取更真实的AR体验。
本实施例的关键点在于两个部分的计算:
(一)根据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ,即AR图像与驾驶员所在位置的坡度差;
(二)依据(一)计算出的最佳角度θ,结合驾驶员眼睛的离地高度和AR图像的成像距离,计算得到待绘制AR图像高度与原AR图像高度的比例系数Q。其中所述待绘制AR图像为本实施例的驾驶员真实看到的AR图像,而原AR图像为现有技术得到的AR图像;依据本实施例计算得到的比例系数Q对原AR图像进行优化,能绘制出更具AR效果的图像。
具体而言,上述第一部分(一)的具体推算过程包括:
1.1绘制AR图像的最佳角度θ的解析过程:
当车辆前方为上坡时,具体如图2a所示:图中的a为车辆所在的位置;b为驾驶员眼睛的位置;bb′为驾驶员视线水平线;de、fg、hi为AR图像的侧视图。
最佳角度θ:指的是AR图像与驾驶员视线水平线的夹角。例如将hi平行上移(或者下移)得到h′i′与bb′所形成的夹角θ即为AR图像所应绘制的最佳角度;同理,图中的d’e’和f’g’分别对应de和fg平移至驾驶员视线水平线后的位置。
意义:为了从驾驶员的视角能够更加真实的感受到AR图像是与道路重叠的,所以AR图像的绘制角度应与所在位置坡度的角度相同。
与前方上坡时的解析同理,在下坡或者在平路都可以如此计算AR图像的θ角。请参阅图2b和图2c分别对应前方为平路和下坡时AR图像成像的示意图。
依据附图2a-2c可知:
在同一距离与司机水平视线不同夹角的AR图像的视觉体验如图3a至图3c所示:
情况1:
当AR图像成像所在位置海拔高度相对于车辆所处海拔高度更高时,即为上坡,则θ>0°。
情况2:
当AR图像成像所在位置海拔高度相对于车辆所处的海拔高度相同时,即为平路,则θ=0°。
情况3:
当AR图像成像所在位置海拔高度相对于车辆所处海拔高度更低时,即为下坡,则θ<0°。
1.2最佳角度θ的计算过程;
为了方便说明做出以下设置:
Θ为AR图像方向与司机的水平视线所形成的夹角;
Ocar为车辆所在位置的海拔;
Kcar为车辆所在位置的坡度值;
Kimg为AR图像绘制所在位置的坡度值;
Oimg为AR图像绘制所在位置的海拔值;
L为车辆与AR图像的水平距离,单位L米;
T为AR-HUD的最远显示距离,单位为米。
下面,提供两种求得最佳角度θ的方法:
第一种计算方法:
1、根据GPS模块获取车辆当前的GPS定位信息,并将其传入地图获取车辆当前所处位置的坡度值Kcar;
2、根据车辆的当前行进方向,在地图中向前搜索T米,取N个点并且获取该点的坡度值Kimg,N取决于绘制多少个AR图像,一个点为一个AR图像;以绘制一个点对应的AR图像为例,则该点位置对应AR图像的位置,其相对车辆的距离为L;
3、AR图像的角度θ则为所处位置的坡度值Kimg与车辆所处位置的坡度值K的差值,则有:
公式①:θ=Kimg-Kcar;
第二种计算方法:
1、根据GPS模块获取车辆当前的GPS定位信息,并传入地图获取当前车辆所处位置的海拔值Ocar;
2、根据车辆的当前行进方向,在地图中向前搜索T米,取N个点并且获取该点的海拔值Oimg,同样的,N取决于绘制多少个AR图像,一个点为一个AR图像;
3、根据车辆的海拔和AR图像的海拔可以计算出两者的相对高度,两者的水平距离L在搜索时可自主设置,每绘制一个AR图像,则该AR图像相对车辆的水平距离为L。
根据坡度的计算公式可得:
上述第二部分(二)的具体推算过程包括:
为了能使绘制出来的AR图像有更好的AR效果,会对原AR图像进行变换,具体的如图4所示。
这是因为由于驾驶员眼睛的高度比地面要高,而为了体现AR图像是绘制在路面上的,因此从驾驶员的角度看AR图形应该是一个俯视的角度,应当看到AR图像的顶部。
但是具体变换的比例是多少,这就是第二部分要推算的内容,即比例系数Q的计算获取。
图4中待绘制AR图像的高度h′和原始AR图像的高度h的关系与两个因素有关:
1、AR图像与驾驶员眼睛的水平距离,即L。
2、根据相对高度计算出的AR图像所成的最佳角度θ有关,结果可由第一部分的推算得出。
具体而言,待绘制的AR图像的高度h′和原始图像的高度h关系的计算获取过程如下,请同时参阅图5,其为驾驶员视角直视AR图像的解析图。
变量说明:
a为车辆所在位置;
e为驾驶员眼睛位置;
H为ae的高度,即驾驶员人眼离地面的高度;
L为车辆当前位置与AR图像所绘制位置的距离;
bc为AR图像的侧视图;
θ为bc与驾驶员眼睛水平视线的夹角;
ee′为驾驶员眼睛直视方向并经过b点,由于眼睛直视bc的中心位置与直视bc的底部位置b点所产生的角度误差微乎其微,所以这里设定眼睛直视b点;
t为与驾驶员直视方向ee′相垂直的面,t′为t的平行面;
h为AR图像bc的实际高度;
h′为AR图像bc在t面上的投影,即驾驶员眼睛所示的高度;
γ为a点、b点、e点形成的夹角,即∠abe。
其中,由于ae与地面垂直,则可得:
根据三角形对顶角相等的原理可得到:
∠cbe′=γ+θ;
其中θ可能为正数、0、负数。
另外,根据平行四边形对边相等原理可得到:
e′c=h′;
则可得到:
公式④:h′=hsin(θ+γ);
将计算结果带入公式③可得到要绘制的AR图像高度与原始图像高度、绘制角度、显示距离的关系公式:
经过变换可得到:
其中,θ由第一部分的方法计算得到,此为已知变量;H为驾驶员的眼睛距离地面高度,可带入经验值,一般是在1.1米左右,也可以预先配置(具体依据预设的车型和驾驶员身高分析获取),后者的计算结果将更为准确些,但是并无明显区别;L为车辆所在位置与AR图像绘制位置的距离,由车辆所在的GPS和AR图像要绘制的位置的GPS点的坐标计算出水平距离得到,此为已知变量。
最终可以算出AR图像高度与真实AR图像高度的比例系数Q。
本实施例提供的上述具体推算过程以AR-HUD为例,但该方法同样适用于在其他的AR产品以及AR设备。
实施例二
本实施例对应实施例一,说明将方法运用在移动智能终端的区别之处,其他相同或同理部分在此不再复述。
具体地,若方法运用在移动智能终端,如手机、平板、车载终端等具备相机类应用的终端上时,实施例一中的驾驶员眼睛的离地高度便需要设置为移动智能终端的离地高度;最后结合GPS与地图在相机画面中绘制出合适比例的AR图像。此外,与实施例一的解析和计算过程完全一致。
实施例三
本实施例对应实施例一,提供一具体运用场景:
以AR-HUD的AR图像绘制为例,本实施例要分别在距离AR-HUD5米、10米、18米前方的路上投射出AR-HUD。
需要在车上装配有以下设备:GPS定位设备、地图设备、AR-HUD设备。其中GPS定位设备和地图设备为现有技术。
应用步骤:
1、GPS设备获取当前车辆所在的经纬度坐标、方向等数据;
2、将GPS获取到的经纬度、方向等数据传输到地图设备中,即可获得在地图中当前位置的坡度值(实施例一第一部分的第一种计算方法使用)、海拔值(第二种计算方法使用)数据。
3、结合地图的当前位置以及GPS的方向信息可确定当前所在道路的走向,并且从当前位置向该方向搜索距离L为5米、10米、18米处的坡度值(第一部分的第一种计算方法使用)、以及海拔值(第二种计算方法使用)数据等信息;
4、使用实施例一的第一部分的第一种计算方法或者第二种计算方法分别计算出在5米、10米、18米位置路面与当前位置路面的夹角(即图像与驾驶员实现水平方向的最佳角度θ)。这里假设在5米处的θ为10°、在10米处的θ为8°、在18米处的θ为6°。
5、当驾驶员坐在驾驶室时可量取驾驶员眼睛位置离地高度H,这里假设为1.1米;
6、将H、θ、L带入实施例一的公式⑥,可以得到在5米、10米、18米处的比例系数Q分别约等于0.381、0.247、0.165;
7、通过计算出的比例系数Q即可知道在指定位置如何绘制图像在纵向上能够与路面更加贴合。
下面,同时提供固定成像距离改变角度以及固定角度改变成像距离的模拟数据:
一、固定成像距离改变角度的模拟数据:
表1
表1为固定了人眼离地面高度为1.1米,AR图像与车辆的距离L为10米,将最佳角度θ由-30°至30°的数值一并带入公式6获得结果。
表2
表2为固定了人眼离地面高度为1.1米,AR图像与车辆的距离L为1米,将最佳角度θ由-30°至30°的数值一并带入公式6获得结果。
人眼离地高度H(米) | AR图像与车辆位置距离L(米) | 最佳角度θ | 缩放比例系数Q |
1.1 | 0.1 | 10 | 0.996 |
1.1 | 2 | 10 | 0.627 |
1.1 | 4 | 10 | 0.429 |
1.1 | 6 | 10 | 0.348 |
1.1 | 8 | 10 | 0.306 |
1.1 | 10 | 10 | 0.280 |
1.1 | 12 | 10 | 0.263 |
1.1 | 14 | 10 | 0.250 |
1.1 | 16 | 10 | 0.241 |
1.1 | 18 | 10 | 0.233 |
1.1 | 20 | 10 | 0.227 |
1.1 | 22 | 10 | 0.223 |
1.1 | 24 | 10 | 0.219 |
1.1 | 26 | 10 | 0.215 |
1.1 | 28 | 10 | 0.212 |
1.1 | 30 | 10 | 0.210 |
表3
表3为将固定了人眼离地面高度为1.1米,最佳角度θ为10°,AR图像与车辆的距离L由0.1米到30米的值带入公式6获得结果。
人眼离地高度H(米) | AR图像与车辆位置距离L(米) | 最佳角度θ | 缩放比例系数Q |
1.1 | 0.1 | 0 | 0.996 |
1.1 | 2 | 0 | 0.482 |
1.1 | 4 | 0 | 0.265 |
1.1 | 6 | 0 | 0.180 |
1.1 | 8 | 0 | 0.136 |
1.1 | 10 | 0 | 0.109 |
1.1 | 12 | 0 | 0.091 |
1.1 | 14 | 0 | 0.078 |
1.1 | 16 | 0 | 0.069 |
1.1 | 18 | 0 | 0.061 |
1.1 | 20 | 0 | 0.055 |
1.1 | 22 | 0 | 0.050 |
1.1 | 24 | 0 | 0.046 |
1.1 | 26 | 0 | 0.042 |
1.1 | 28 | 0 | 0.039 |
1.1 | 30 | 0 | 0.037 |
表4
表4为将固定了人眼离地面高度为1.1米,最佳角度θ为0°,AR图像与车辆的距离L由0.1米到30米的值带入公式6获得结果。
表5
表5为将固定了人眼离地面高度为1.1米,最佳角度θ为-10°,AR图像与车辆的距离L由0.1米到30米的值带入公式6获得结果。
实施例四
本实施例对应实施例一至实施例三,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序在被处理器读取时,能够实现上述实施例一至实施例三任意一个实施例所述的一种AR图像的绘制方法所包含的步骤,具体的步骤内容在此不进行复述,详情请参阅实施例一至实施例三的记载。
综上所述,本发明提供的一种AR图像的绘制方法、存储介质,不仅能够对AR图像进行优化,使AR图像显示更贴合路面,获取更好的AR效果;而且计算过程便捷、准确度高,易于实现;进一步地,还能同时适用于多种终端,具有较高实用性。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种AR图像的绘制方法,其特征在于,包括:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ;
依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离以及所述最佳角度θ,计算得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q。
2.如权利要求1所述的一种AR图像的绘制方法,其特征在于,所述依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ,具体为:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,获取车辆当前位置的坡度值Kcar;
依据AR图像相对车辆的距离和地图数据,获取AR图像的坡度值Kimg;
依据所述车辆当前位置的坡度值Kcar以及所述AR图像的坡度值Kimg,计算得到AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ。
3.如权利要求1所述的一种AR图像的绘制方法,其特征在于,所述依据车辆的GPS定位信息和地图数据,计算获取AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ,具体为:
依据车辆的GPS定位信息和地图数据,获取车辆当前位置的海拔值Ocar;
依据AR图像相对车辆的距离和地图数据,获取AR图像的海拔值Oimg;
依据所述车辆当前位置的海拔值Ocar、所述AR图像的海拔值Oimg以及所述AR图像相对车辆的距离,计算得到AR图像与驾驶员水平视线的最佳角度θ。
4.如权利要求1所述的一种AR图像的绘制方法,其特征在于,所述依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离以及所述最佳角度θ,计算得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q,具体为:
依据驾驶员眼睛的离地高度、AR图像的成像距离、所述最佳角度θ,以及所述AR图像侧视的实际高度,计算得到驾驶员眼睛所示的高度;
依据所述驾驶员眼睛的离地高度与AR图像的成像距离的角度关系,以及所述驾驶员眼睛所示的高度,得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度、待绘制角度以及绘制距离的关系公式;
转换所述关系公式,得到待绘制AR图像高度与所述AR图像高度的比例系数Q。
5.如权利要求1所述的一种AR图像的绘制方法,其特征在于,所述方法运用在HUD上,且所述方法还包括:
依据车型和驾驶员身高预设驾驶员眼睛的离地高度;
依据所述比例系数Q、车辆的GPS定位信息和地图数据,将绘制得到的AR图像投影在驾驶员视线的前方路面上。
6.如权利要求1所述的一种AR图像的绘制方法,其特征在于,若所述方法运用在移动智能终端上,则所述方法还包括:
设置所述驾驶员眼睛的离地高度为移动智能终端的离地高度;
在智能移动终端的显示界面中显示依据所述比例系数Q、车辆的GPS定位信息和地图数据绘制得到的AR图像。
7.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序在被处理器读取时,能够实现上述权利要求1-6任意一项所述的一种AR图像的绘制方法所包含的步骤。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN201910490566.XA CN112053445A (zh) | 2019-06-06 | 2019-06-06 | Ar图像的绘制方法、存储介质 |
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---|---|---|---|---|
CN114885093A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-08-09 | 岚图汽车科技有限公司 | 一种车辆、车辆星空图像的显示控制方法和装置 |
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2019
- 2019-06-06 CN CN201910490566.XA patent/CN112053445A/zh active Pending
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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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