CN208926356U - 一种可穿戴子母式心电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可穿戴子母式心电检测装置，包括母设备和子设备，母设备和子设备佩戴距离在10cm以上。母设备和子设备同时测ECG信号，母设备作为作用电极，子设备作为参考电极，子母设备之间用无线通讯模块进行实时长连接，子设备实时地把测到的参考电极电位通过无线通讯模块传给母设备，母设备把测到的作用电极电位与子设备传过来的参考电极电位一起进行计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率值，再通过无线通讯模块向已绑定的外界终端提供ECG数据，或者/和向外广播ECG数据，由无线通讯嗅探装置获取。本实用新型可准确测量出人体ECG数据，而且穿戴方便，不影响运动，可广泛适用于健身场馆等需要获取ECG数据的场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及可穿戴心电检测装置技术领域，具体涉及一种可穿戴子母式心电检测装置。
背景技术
常见的测量心率的可穿戴式设备有心率胸带、手环、臂带、手表等。
心率胸带是目前为止市面上测量心率较精准的可穿戴设备，类似心电图 (ECG)检测，原理便是心动电流或者电势的周期变化，即：心电信号。利用心脏搏动产生的电流监控心率的优点是测量准确，可在运动中被持续精准监测，但是由于心电信号的波长较长，通常要求测量仪器的两片电极分处于躯干空间上相隔较远的两个位置，比如胸上较远的两点等，因此对使用者的自由运动阻碍较大，难以做到小型化、穿戴便捷化。如果只用单电极，或是两个电极离的很近，则测试出的数据非常不准确，甚至比不上光电检测方式，所以手环、臂带、手表这类设备基本很少采用心电方式测量心率。手环、臂带、手表现市场常见的以光电检测为主。而用光电方式检测实时心率，主要有两个大问题：
1、有延时，在静止或平稳有氧运动时，延时一般有一两秒，而在剧烈或是不规则运动情况下，延时长达十几秒甚至更大。
2、误差大，同样也是在剧烈或不规则运动情况下，数据严重失真。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可穿戴子母式心电检测装置，以解决现有技术的不足。
本实用新型采用以下技术方案：
一种可穿戴子母式心电检测装置，包括母设备和子设备，母设备和子设备佩戴距离在10cm以上；
母设备包括电源(1-1)、电源开关(2-1)、中央控制器、ECG电极片(8-1)、 ECG集成信号调理模块(9-1)，
电源(1-1)，给中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-1)提供运行所需的电能；
电源开关(2-1)，用于控制电源(1-1)的开启和关闭；
中央控制器包括微处理器(3-1)、无线通讯模块(4-1)、马达驱动电路(5-1)、微型震动马达(6-1)、LED模块(7-1)，
微处理器(3-1)用于接收ECG集成信号调理模块(9-1)发送的ECG数据，接收无线通讯模块(4-1)从子设备获得的ECG数据，并根据接收到的两者数据计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率数据，将计算出的的ECG数据发送给无线通讯模块(4-1)，控制微型震动马达(6-1)在母设备开关机、心率过高时震动，控制LED模块(7-1)在母设备不同工作状态下发出不同指示灯，与子设备配对，
无线通讯模块(4-1)用于接收子设备发出的ECG数据并发送给微处理器 (3-1)，接收微处理器(3-1)发出的ECG数据并向已绑定的外界终端提供ECG 数据，或者/和向外广播ECG数据，由无线通讯嗅探装置获取，
马达驱动电路(5-1)用于接收微处理器(3-1)的信号驱动微型震动马达(6-1) 工作；
微型震动马达(6-1)由马达驱动电路(5-1)驱动，在母设备开关机、心率过高时震动；
LED模块(7-1)由微处理器(3-1)控制，在母设备不同工作状态下发出不同指示灯；
ECG电极片(8-1)，用于采集人体ECG数据；
ECG集成信号调理模块(9-1)，处理ECG电极片(8-1)采集到的ECG数据并发送给微处理器(3-1)即用于在具有运动或远程电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，并发送给微处理器(3-1)；
微处理器(3-1)和无线通讯模块(4-1)双向连接，微处理器(3-1)分别和马达驱动电路(5-1)输入端、LED模块(7-1)输入端连接，马达驱动电路(5-1) 输出端和微型震动马达(6-1)连接；
电源(1-1)输出端和电源开关(2-1)连接，电源开关(2-1)输出端分别和中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-1)连接，ECG电极片(8-1)输出端和ECG集成信号调理模块(9-1)连接，ECG集成信号调理模块(9-1)输出端和微处理器(3-1)连接；
子设备包括电源(1-2)、中央控制器、ECG电极片(8-2)、ECG集成信号调理模块(9-2)，
电源(1-2)，给中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-2)提供运行所需的电能；
中央控制器包括微处理器(3-2)、无线通讯模块(4-2)、LED模块(7-2)，
微处理器(3-2)用于接收ECG集成信号调理模块(9-2)发送的ECG数据，并将ECG数据发送给无线通讯模块(4-2)，控制LED模块(7-2)在子设备不同工作状态下发出不同指示灯，与母设备配对，
无线通讯模块(4-2)接收微处理器(3-2)发出的ECG数据并发送给母设备，
LED模块(7-2)由微处理器(3-2)控制，在子设备不同工作状态下发出不同指示灯；
ECG电极片(8-2)，用于采集人体ECG数据；
ECG集成信号调理模块(9-2)，处理ECG电极片(8-2)采集到的ECG数据并发送给微处理器(3-2)即用于在具有运动或远程电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，并发送给微处理器(3-2)；
微处理器(3-2)和无线通讯模块(4-2)双向连接，微处理器(3-2)和LED 模块(7-2)输入端连接；
电源(1-2)输出端分别和中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-2)连接， ECG电极片(8-2)输出端和ECG集成信号调理模块(9-2)连接，ECG集成信号调理模块(9-2)输出端和微处理器(3-2)连接。
进一步地，母设备采用臂带方式，绑在前臂或上臂；子设备采用类似手环方式，绑在腕部。
进一步地，母设备的微处理器(3-1)和无线通讯模块(4-1)集成或不集成；子设备的微处理器(3-2)和无线通讯模块(4-2)集成或不集成。
进一步地，母设备的无线通讯模块(4-1)为蓝牙模块，子设备的无线通讯模块(4-2)为蓝牙模块。
进一步地，母设备还设有电源电量检测模块(10-1)，电源电量检测模块 (10-1)输入端和电源开关(2-1)连接，输出端和微处理器(3-1)连接；子设备还设有电源电量检测模块(10-2)，电源电量检测模块(10-2)输入端和电源 (1-2)连接，输出端和微处理器(3-2)连接。
进一步地，母设备还设有稳压器一(11-1)和稳压器二(12-1)，稳压器一 (11-1)输入端和电源开关(2-1)连接，输出端和中央控制器连接；稳压器二 (12-1)输入端和电源开关(2-1)连接，输出端和ECG集成信号调理模块(9-1) 连接；子设备还设有稳压器一(11-2)和稳压器二(12-2)，稳压器一(11-2)输入端和电源(1-2)连接，输出端和中央控制器连接；稳压器二(12-2)输入端和电源(1-2)连接，输出端和ECG集成信号调理模块(9-2)连接。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型心电检测装置采用子母式，母设备和子设备同时测ECG信号，母设备作为作用电极，子设备作为参考电极，子母设备之间用无线通讯模块(4-1、 4-2)进行实时长连接，子设备实时地把测到的参考电极电位通过无线通讯模块 (4-2)传给母设备，母设备把测到的作用电极电位与子设备传过来的参考电极电位一起进行计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率值，再通过无线通讯模块(4-1)向已绑定的外界终端提供ECG数据，或者/和向外广播ECG 数据，由无线通讯嗅探装置获取。本实用新型可准确测量出人体ECG数据包括准确的实时心率值，而且穿戴方便，不影响运动，可广泛适用于健身场馆等需要获取ECG数据的场合。
2、本实用新型心电检测装置的母设备可向外广播ECG数据，避开了蓝牙绑定的数量的限制，而且提高了数据传输的距离和数据收集的稳定性与及时性。
附图说明
图1为母设备结构示意图(微处理器和无线通信模块非集成)。
图2为母设备结构示意图(微处理器和无线通信模块集成)。
图3为子设备结构示意图(微处理器和无线通信模块非集成)。
图4为子设备结构示意图(微处理器和无线通信模块集成)。
图5为本实用新型配戴示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本实用新型，但并不用来限定本实用新型的实施范围。
一种可穿戴子母式心电检测装置，包括母设备和子设备，母设备和子设备佩戴距离在10cm以上。如图5所示，母设备可采用臂带方式，用透气弹力带绑在前臂或上臂，子设备可采用类似手环方式，绑在腕部。
母设备如图1-2所示，包括电源1-1、电源开关2-1、中央控制器、ECG电极片8-1、ECG集成信号调理模块9-1。
电源1-1，给中央控制器、ECG集成信号调理模块9-1提供运行所需的电能；可使用锂电池3.7V 90MA。
电源开关2-1，用于控制电源1-1的开启和关闭。
中央控制器包括微处理器3-1、无线通讯模块4-1、马达驱动电路5-1、微型震动马达6-1、LED模块7-1，微处理器3-1和无线通讯模块4-1集成(可采用 CC2541蓝牙芯片)或不集成。
微处理器3-1用于接收ECG集成信号调理模块9-1发送的ECG数据，接收无线通讯模块4-1从子设备获得的ECG数据，并根据接收到的两者数据计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率数据，将计算出的ECG数据发送给无线通讯模块4-1，控制微型震动马达6-1在母设备开关机、心率过高时震动，控制LED模块7-1在母设备不同工作状态下发出不同指示灯，与子设备配对。
无线通讯模块4-1可选择蓝牙模块，用于接收子设备发出的ECG数据并发送给微处理器3-1，接收微处理器3-1发出的ECG数据并向已绑定的外界终端如手机APP提供ECG数据，或者/和向外广播ECG数据，由无线通讯嗅探装置获取。
马达驱动电路5-1用于接收微处理器3-1的信号驱动微型震动马达6-1工作。
微型震动马达6-1由马达驱动电路5-1驱动，在母设备开关机、心率过高时震动。
LED模块7-1由微处理器3-1控制，在母设备不同工作状态下发出不同指示灯。
ECG电极片8-1，用于采集人体ECG数据。
ECG集成信号调理模块9-1，处理ECG电极片8-1采集到的ECG数据并发送给微处理器3-1即用于在具有运动或远程电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，并发送给微处理器(3-1)(可采用AD8232ACPZ 传感器)。
微处理器3-1和无线通讯模块4-1双向连接，微处理器3-1分别和马达驱动电路5-1输入端、LED模块7-1输入端连接，马达驱动电路5-1输出端和微型震动马达6-1连接；
电源1-1输出端和电源开关2-1连接，电源开关2-1输出端分别和中央控制器、ECG集成信号调理模块9-1连接，ECG电极片8-1输出端和ECG集成信号调理模块9-1连接，ECG集成信号调理模块9-1输出端和微处理器3-1连接。
母设备还可设有电源电量检测模块10-1、稳压器一11-1和稳压器二12-1，电源电量检测模块10-1输入端和电源开关2-1连接，输出端和微处理器3-1连接，稳压器一11-1输入端和电源开关2-1连接，输出端和中央控制器连接；稳压器二12-1输入端和电源开关2-1连接，输出端和ECG集成信号调理模块9-1连接。
子设备如图3-4所示，包括电源1-2、中央控制器、ECG电极片8-2、ECG 集成信号调理模块9-2。
电源1-2，给中央控制器、ECG集成信号调理模块9-2提供运行所需的电能；可采用锂电池3.7V 70MA。
中央控制器包括微处理器3-2、无线通讯模块4-2、LED模块7-2，微处理器 3-2和无线通讯模块4-2集成(可采用CC2541蓝牙芯片)或不集成。
微处理器3-2用于接收ECG集成信号调理模块9-2发送的ECG数据，并将 ECG数据发送给无线通讯模块4-2，控制LED模块7-2在子设备不同工作状态下发出不同指示灯，与母设备配对。
无线通讯模块4-2可选择蓝牙模块，接收微处理器3-2发出的ECG数据并发送给母设备。
LED模块7-2由微处理器3-2控制，在子设备不同工作状态下发出不同指示灯。
ECG电极片8-2，用于采集人体ECG数据。
ECG集成信号调理模块9-2，处理ECG电极片8-2采集到的ECG数据并发送给微处理器3-2即用于在具有运动或远程电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，并发送给微处理器(3-2)(可采用AD8232ACPZ 传感器)。
微处理器3-2和无线通讯模块4-2双向连接，微处理器3-2和LED模块7-2 输入端连接；
电源1-2输出端分别和中央控制器、ECG集成信号调理模块9-2连接，ECG 电极片8-2输出端和ECG集成信号调理模块9-2连接，ECG集成信号调理模块 9-2输出端和微处理器3-2连接。
子设备还可设有电源电量检测模块10-2、稳压器一11-2和稳压器二12-2，电源电量检测模块10-2输入端和电源1-2连接，输出端和微处理器3-2连接；稳压器一11-2输入端和电源1-2连接，输出端和中央控制器连接；稳压器二12-2 输入端和电源1-2连接，输出端和ECG集成信号调理模块9-2连接。
本实用新型可穿戴子母式心电检测装置还可和踏频采集单车骑行圈数等传感器组合。通过用户踩踏频的频率、圈数和时间差能够计算出用户踩单车的速度，本实用新型主要是收集用户的心率，用户的心率随着运动的时间以及强度不断变化，微型服务器收集到心率数据之后能够统计出用户在运动时的心率波动，以及跟计算出来的踩单车速度通过科学的计算方式能够计算出用户在此过程中大概消耗的热量。将这些收集到的数据以及计算出来的数据通过电视机顶盒子连接显示屏或投影仪展示在用户能够看得见的屏幕上，还能形成竞赛游戏方式。
本实用新型可穿戴子母式心电检测装置，除了ECG检测功能，还可包括振动传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器、红外传感器、触摸显示屏、位置GPS 传感器、血压、血糖、血氧光电检测器，这些都是通过串口或线路连接在装置上。振动传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器用来判断用户的运动幅度；红外传感器用于辅助检测是否有正确佩戴；触摸显示屏用于显示实时的ECG数据；位置 GPS传感器通过接收太空中的卫星信号，对自己的当前位置进行定位；血压、血糖、血氧光电检测器用于检测并判断使用者的健康状况和运动强度，根据这些数据可以更科学的指导使用者健身运动。
上述可穿戴子母式心电检测装置的心电检测方法，母设备和子设备同时测 ECG信号，母设备作为作用电极，子设备作为参考电极，子母设备之间用无线通讯模块4-1、4-2进行实时长连接，子设备实时地把测到的参考电极电位通过无线通讯模块4-2传给母设备，母设备把测到的作用电极电位与子设备传过来的参考电极电位一起进行计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率值，再通过无线通讯模块4-1向已绑定的外界终端提供ECG数据，或者/和向外广播 ECG数据，由无线通讯嗅探装置获取。
母设备工作如下：
母设备的电源开关2-1开启后，ECG集成信号调理模块9-1实时获取ECG 数据，微处理器3-1先进行初始心电检测，检测到两三次电位周期后，把无线通讯模块4-1从低功耗唤起，并且自动与指定的子设备进行连接，然后判断子设备有无数据上传，根据从ECG集成信号调理模块9-1和子设备接收到的数据计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率数据，将计算出的ECG数据发送给无线通讯模块4-1，无线通讯模块4-1向已绑定的外界终端提供ECG数据，或者 /和向外广播ECG数据；上述有一环节出错则从初始心电检测循环，sleep1秒，如果试了十次都不成功，则把sleep时间加大到3秒；子设备超过15秒没上传数据，或是与子设备的连接断开了，则不再提供ECG数据和广播ECG数据，关掉与子设备的连接，无线通讯模块4-1进入低功耗状态，从初始心电检测循环。
母设备的无线通讯模块4-1向已绑定的外界终端提供ECG数据外，还广播 ECG数据，然后通过运行在linux系统的微型服务器以及跟linux系统的微型服务器通过串口连接的蓝牙模块收集母设备发送出来的ECG数据广播，然后通过 Android系统的电视机顶盒子运行的Android程序通过网络获取微型服务器上收集的数据，并将收集的数据通过网络的方式传输到电视机顶盒子上运行的 Android程序，然后电视机顶盒子通过HDMI线连接显示屏或投影仪，将获取到的数据显示在界面上，实时准备跟踪健身用户的身体状况；或者母设备的无线通讯模块(4-1)广播ECG数据，由手机APP进行嗅探，然后展示数据。
子设备工作如下：
子设备的ECG集成信号调理模块9-1实时获取ECG数据，微处理器3-2自动与母设备进行配对，配对成功实时把ECG数据传给母设备；与母设备没有配对时，无线通讯模块4-2在低功耗状态；没有获取到正常的ECG，无线通讯模块 4-2低功耗状态，同时拒绝母设备的连接请求；配对了，但超过1秒没有检测到 ECG，关掉与母设备的连接，无线通讯模块4-2进入低功耗状态，再重新获取 ECG。
Claims (6)
1.一种可穿戴子母式心电检测装置，其特征在于，包括母设备和子设备，母设备和子设备佩戴距离在10cm以上；
母设备包括电源(1-1)、电源开关(2-1)、中央控制器、ECG电极片(8-1)、ECG集成信号调理模块(9-1)，
电源(1-1)，给中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-1)提供运行所需的电能；
电源开关(2-1)，用于控制电源(1-1)的开启和关闭；
中央控制器包括微处理器(3-1)、无线通讯模块(4-1)、马达驱动电路(5-1)、微型震动马达(6-1)、LED模块(7-1)，
微处理器(3-1)用于接收ECG集成信号调理模块(9-1)发送的ECG数据，接收无线通讯模块(4-1)从子设备获得的ECG数据，并根据接收到的两者数据计算，获得准确的ECG数据，包括准确的实时心率数据，将计算出的ECG数据发送给无线通讯模块(4-1)，控制微型震动马达(6-1)在母设备开关机、心率过高时震动，控制LED模块(7-1)在母设备不同工作状态下发出不同指示灯，与子设备配对，
无线通讯模块(4-1)用于接收子设备发出的ECG数据并发送给微处理器(3-1)，接收微处理器(3-1)发出的ECG数据并向已绑定的外界终端提供ECG数据，或者/和向外广播ECG数据，由无线通讯嗅探装置获取，
马达驱动电路(5-1)用于接收微处理器(3-1)的信号驱动微型震动马达(6-1)工作；
微型震动马达(6-1)由马达驱动电路(5-1)驱动，在母设备开关机、心率过高时震动；
LED模块(7-1)由微处理器(3-1)控制，在母设备不同工作状态下发出不同指示灯；
ECG电极片(8-1)，用于采集人体ECG数据；
ECG集成信号调理模块(9-1)，处理ECG电极片(8-1)采集到的ECG数据并发送给微处理器(3-1)即用于在具有运动或远程电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，并发送给微处理器(3-1)；
微处理器(3-1)和无线通讯模块(4-1)双向连接，微处理器(3-1)分别和马达驱动电路(5-1)输入端、LED模块(7-1)输入端连接，马达驱动电路(5-1)输出端和微型震动马达(6-1)连接；
电源(1-1)输出端和电源开关(2-1)连接，电源开关(2-1)输出端分别和中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-1)连接，ECG电极片(8-1)输出端和ECG集成信号调理模块(9-1)连接，ECG集成信号调理模块(9-1)输出端和微处理器(3-1)连接；
子设备包括电源(1-2)、中央控制器、ECG电极片(8-2)、ECG集成信号调理模块(9-2)，
电源(1-2)，给中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-2)提供运行所需的电能；
中央控制器包括微处理器(3-2)、无线通讯模块(4-2)、LED模块(7-2)，
微处理器(3-2)用于接收ECG集成信号调理模块(9-2)发送的ECG数据，并将ECG数据发送给无线通讯模块(4-2)，控制LED模块(7-2)在子设备不同工作状态下发出不同指示灯，与母设备配对，
无线通讯模块(4-2)接收微处理器(3-2)发出的ECG数据并发送给母设备，
LED模块(7-2)由微处理器(3-2)控制，在子设备不同工作状态下发出不同指示灯；
ECG电极片(8-2)，用于采集人体ECG数据；
ECG集成信号调理模块(9-2)，处理ECG电极片(8-2)采集到的ECG数据并发送给微处理器(3-2)即用于在具有运动或远程电极放置产生的噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，并发送给微处理器(3-2)；
微处理器(3-2)和无线通讯模块(4-2)双向连接，微处理器(3-2)和LED模块(7-2)输入端连接；
电源(1-2)输出端分别和中央控制器、ECG集成信号调理模块(9-2)连接，ECG电极片(8-2)输出端和ECG集成信号调理模块(9-2)连接，ECG集成信号调理模块(9-2)输出端和微处理器(3-2)连接。
2.根据权利要求1所述的可穿戴子母式心电检测装置，其特征在于，母设备采用臂带方式，绑在前臂或上臂；子设备采用类似手环方式，绑在腕部。
3.根据权利要求1所述的可穿戴子母式心电检测装置，其特征在于，母设备的微处理器(3-1)和无线通讯模块(4-1)集成或不集成；子设备的微处理器(3-2)和无线通讯模块(4-2)集成或不集成。
4.根据权利要求1所述的可穿戴子母式心电检测装置，其特征在于，母设备的无线通讯模块(4-1)为蓝牙模块，子设备的无线通讯模块(4-2)为蓝牙模块。
5.根据权利要求1所述的可穿戴子母式心电检测装置，其特征在于，母设备还设有电源电量检测模块(10-1)，电源电量检测模块(10-1)输入端和电源开关(2-1)连接，输出端和微处理器(3-1)连接；子设备还设有电源电量检测模块(10-2)，电源电量检测模块(10-2)输入端和电源(1-2)连接，输出端和微处理器(3-2)连接。
6.根据权利要求1所述的可穿戴子母式心电检测装置，其特征在于，母设备还设有稳压器一(11-1)和稳压器二(12-1)，稳压器一(11-1)输入端和电源开关(2-1)连接，输出端和中央控制器连接；稳压器二(12-1)输入端和电源开关(2-1)连接，输出端和ECG集成信号调理模块(9-1)连接；子设备还设有稳压器一(11-2)和稳压器二(12-2)，稳压器一(11-2)输入端和电源(1-2)连接，输出端和中央控制器连接；稳压器二(12-2)输入端和电源(1-2)连接，输出端和ECG集成信号调理模块(9-2)连接。
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| US11304617B2 (en) | 2019-11-29 | 2022-04-19 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Detection circuit, ECG detection apparatus, and wearable device |
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| US11304617B2 (en) | 2019-11-29 | 2022-04-19 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Detection circuit, ECG detection apparatus, and wearable device |
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190604 Termination date: 20200420 |