DE102008042924A1 - Method for control optimization in electronic stability program control system of vehicle, involves storing determined vehicle characterizing parameter, and reusing stored parameter as initial value in following operating phase of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regleroptimierung in Fahrzeugregelsystemen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a method for controller optimization in Vehicle control systems according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Bekannt sind Fahrzeugregelsysteme wie beispielsweise elektronische Stabilitätsprogramme (ESP), mit denen während des laufenden Betriebs des Fahrzeugs Einfluss auf den Fahrzustand genommen werden kann, um das dynamische Verhalten des Fahrzeugs zugunsten höherer Sicherheit oder eines sportlicheren Fahrzeugverhaltens zu verändern. Hierbei werden über eine fahrzeugeigene Sensorik permanent den Fahrzeugzustand charakterisierende Größen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Längs- und Querbeschleunigung oder Gierrate ermittelt und in einem Regel- bzw. Steuergerät der Berechnung von Stellgrößen zu Grunde gelegt, mit denen ein das Fahrverhalten beeinflussender Aktor beaufschlagt wird.Known are vehicle control systems such as Electronic Stability Programs (ESP), with those during the current operation of the vehicle affects the driving condition Can be taken to the dynamic behavior of the vehicle in favor of higher Safety or a sportier vehicle behavior. in this connection be over an on-board sensor permanently variables characterizing the vehicle condition such as Vehicle speed, longitudinal and lateral acceleration or Yaw rate determined and in a control unit of the calculation based on manipulated variables placed, with which a driving behavior influencing actuator is acted upon.
Die Regelgüte des Fahrzeugregelsystems hängt von einer genauen Kenntnis diverser Kenngrößen des Fahrzeugs ab, bei denen es sich wie vorbeschrieben zum Teil um Zustandsgrößen des Fahrzeugs handelt, aber auch um Fahrzeugparameter wie beispielsweise die aktuelle Gesamtmasse oder die Lage des Schwerpunktes. Um auch Kenntnis über Fahrzeugparameter oder nicht direkt messbare Zustandsgrößen zu erlangen, werden über mathematische Modelle Schätzgrößen ermittelt, die einen Einfluss auf die Regelung haben. Derartigen Schätzgrößen kann jeweils ein Vertrauensfaktor zugeteilt werden, der darauf hinweist, inwieweit es sich bei der geschätzten Größe um einen verlässlichen Wert handelt. Ist das Vertrauen einer Schätzung hoch genug, so kann die Schätzgröße in der Regleroptimierung berücksichtigt werden. Allerdings liegen üblicherweise zu Beginn einer Regelung noch keine Schätzwerte mit ausreichend hoher Verlässlichkeit vor, so dass die betreffenden Schätzgrößen entweder nicht für die Regleroptimierung eingesetzt werden können oder die Regelung noch nicht optimal durchgeführt werden kann.The control quality of the vehicle control system depends from a precise knowledge of various characteristics of the vehicle, in which it is as described above partly to state variables of the Vehicle, but also to vehicle parameters such as the current total mass or the location of the center of gravity. Too too Knowledge about To obtain vehicle parameters or not directly measurable state variables, be over mathematical models estimates are determined which have an influence on the regulation. Such estimates can each assigned a confidence factor that indicates the extent to which the estimated Size by one reliable Value acts. If the confidence of an estimate is high enough, then the Estimated size in the Regulator optimization taken into account become. However, usually at the beginning of a scheme still no estimates with sufficiently high reliability before, so that the relevant estimates either not for the controller optimization can be used or the regulation can not yet be optimally performed.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Regleroptimierung in Fahrzeugregelsystemen anzugeben. Gemäß eines Aspektes der Erfindung soll die Verbesserung der Regelung in kürzerer Zeit erreicht werden.Of the Invention is based on the object, an improved method to specify controller optimization in vehicle control systems. In one aspect The invention is intended to improve the control in less time be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf unterschiedliche Fahrzeugregelsysteme angewandt werden, mit denen der Fahrzeugzustand in einem Kraftfahrzeug beeinflusst werden kann, beispielsweise auf ESP-Regelsysteme, Brems- oder Lenksysteme. Das Verfahren wird bevorzugt auf geschlossene Regelkreise angewandt, wobei grundsätzlich auch eine Anwendung auf Verfahren in Betracht kommt, die nur gesteuert werden.The inventive method can be applied to different vehicle control systems, with which affects the vehicle condition in a motor vehicle can be, for example, on ESP control systems, braking or steering systems. The method is preferably applied to closed control loops, being basically Also, an application is eligible for procedures that are only controlled become.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Regleroptimierung in Fahrzeugregelsystemen mindestens eine das Fahrzeug charakterisierende Kenngröße im laufenden Betrieb des Fahrzeugs ermittelt und der Berechnung der Stellgröße in einem Fahrzeugregelsystem zu Grunde gelegt. Die Kenngröße wird während einer ersten Betriebsphase mit eingeschaltetem Antriebsmotor des Fahrzeugs ermittelt und in einer Speichereinheit abgespeichert, in einer darauffolgenden weiteren Betriebsphase wird die gespeicherte Kenngröße bei wiederum eingeschaltetem Antriebsmotor weiterverwendet, vorzugsweise als Initialwert bzw. für die Initialisierung in der darauffolgenden Betriebsphase. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass bereits zu Beginn einer Betriebsphase auf einen für die Optimierung der Regelung erforderlichen Wert zurückgegriffen werden kann, der eine hohe Güte aufweist, so dass entsprechend auch eine verbesserte Regelung durchgeführt werden kann. Die höhere Güte des Kennwertes resultiert aus der Ermittlung in der vorangegangenen Betriebsphase, wobei verschiedene Kriterien auf die Kenngröße angewandt werden können, um sicherzustellen, dass nur Kenngrößen von verlässlicher Güte abgespeichert und in der darauffolgenden Betriebsphase weiterverwendet werden. Die abgespeicherten Kenngrößen stellen zweckmäßigerweise Anfangs- bzw. Initialwerte für die neue Betriebsphase dar, so dass das Regelsystem entsprechend schnell und mit hoher Qualität reagieren kann.According to the invention is at the method for controller optimization in vehicle control systems at least a characteristic characterizing the vehicle during operation of the Vehicle determined and the calculation of the manipulated variable in a vehicle control system based on. The characteristic is while a first phase of operation with the drive motor of the Vehicle determined and stored in a memory unit, in a subsequent further operating phase, the stored Characteristic in turn used on the drive motor, preferably as Initial value or for the initialization in the subsequent operating phase. These Approach has the advantage that already at the beginning of an operating phase on one for the optimization of the regulation required value that can be a high quality has, so that accordingly also an improved control can be performed. The higher one Goodness of Characteristic value results from the determination in the previous one Operating phase, with different criteria applied to the characteristic can be to ensure that only characteristics of reliable Quality stored and continue to be used in the subsequent phase of operation. Set the stored parameters expediently Initial or initial values for the new operating phase, so that the control system accordingly fast and with high quality can react.
Als Kenngrößen können grundsätzlich verschiedenartige Fahrzeuggrößen berücksichtigt werden, insbesondere Fahrzeugzustandsgrößen, Fahrzeugparameter und so genannte Vertrauensfaktoren, mit denen die Güte bzw. Qualität einer Kenngröße charakterisiert wird. Als Fahrzeugparameter kommt beispielsweise die charakteristische Fahrzeuggeschwindigkeit in Betracht, aber auch Zustandsgrößen, die sich einer unmittelbaren Messung mit der fahrzeugeigenen Sensorik entziehen. Als Fahrzeugparameter kommt desweiteren die Fahrzeugmasse sowie die Lage des Fahrzeugschwerpunktes in Betracht, darüber hinaus auch die Reifensteifigkeit der Antriebsräder. Die Fahrzeugparameter hängen insbesondere vom aktuellen Beladungszustand des Fahrzeuges ab, der besonders bei Transportern stark variieren kann, jedoch einen erheblichen Einfluss auf die Fahrdynamik und damit auch auf die Fahrzeugregelsysteme hat. Bei den Zustandsgrößen und Parametern als Kenngrößen handelt es sich um Schätzgrößen, die nach einer vorgegebenen mathematischen Modellierung während des laufenden Betriebs ermittelt werden.In principle, different types of vehicle variables can be taken into account as parameters, in particular vehicle state variables, vehicle parameters and so-called confidence factors with which the quality or quality of a parameter is characterized. As a vehicle parameter, for example, the characteristic vehicle speed comes into consideration, but also state variables that escape an immediate measurement with the vehicle's own sensor. Furthermore, the vehicle mass as well as the position of the center of gravity of the vehicle come into consideration as vehicle parameters, as well as the tire stiffness of the drive wheels. The vehicle parameters depend in particular on the current load state of the vehicle, which can vary greatly, especially in the case of vans, but has a considerable influence on the vehicle dynamics and thus also on the vehicle control systems. In the state variables and para Meters as parameters are estimated quantities which are determined according to a given mathematical modeling during operation.
Diese Schätzgrößen können über jeweils einen Vertrauensfaktor zur Festlegung der Güte oder Qualität der betreffenden Schätzgröße bewertet werden. Der Vertrauensfaktor wird zweckmäßigerweise ebenfalls gemeinsam mit der betreffenden Schätzgröße abgespeichert und steht in der nächsten Betriebsphase als Anfangswert zur Verfügung.These Estimates can be over each a confidence factor to determine the quality or quality of the concerned Estimated size become. The confidence factor is expediently also common stored with the relevant estimated size and is in the next Operating phase available as an initial value.
Damit eine Kenngröße für die folgende Betriebsphase abgespeichert wird, können verschiedene Kriterien vorgegeben werden, um sicherzustellen, dass nur Kenngrößen berücksichtigt werden, die eine ausreichende Güte bzw. Qualität aufweisen. Beispielsweise kann als Kenngröße ein gemittelter Wert einer Schätzgröße abgespeichert werden, der durch Mittelung mehrerer Einzelwerte während verschiedener Zeitpunkte aus der ersten Betriebsphase berechnet wird. Über die Mittelung ist sichergestellt, dass extreme Ausschläge der Kenngröße, die eine hohe Abweichung von einem Mittelwert aufweisen, nicht oder nur abgemildert Berücksichtigung finden.In order to a parameter for the following Operating phase can be saved, different criteria be specified to ensure that only parameters are taken into account be that sufficient goodness or quality exhibit. For example, an average value of a Estimated size stored be, by averaging several individual values during different Times from the first phase of operation is calculated. About the Averaging ensures that extreme rashes of the parameter, the have a high deviation from a mean, not or only mitigated consideration Find.
Möglich ist es aber auch, dass als Kenngröße ein Momentanwert einer Schätzgröße zu einem bestimmten Zeitpunkt aus einer vorangegangenen Betriebsphase abgespeichert wird. Um den Zeitpunkt zu bestimmen, können weitere Kriterien angewandt werden; so kann es beispielsweise zweckmäßig sein, einen Momentanwert nur dann abzuspeichern, wenn der Unterschied zu einem zuvor berechneten Momentanwert aus der gleichen Betriebsphase größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Dieses Kriterium stellt sicher, dass der optimale Wert während einer Betriebsphase für die kommende Betriebsphase berücksichtigt wird. Als weiteres Kriterium für den Momentanwert kann der jeweils letzte innerhalb einer Betriebsphase ermittelte Momentanwert abgespeichert werden, da zumindest bei der Ermittlung von Parametern zum Ende einer Betriebsphase Einschwingvorgänge der betreffenden Kenngröße abgeklungen sind und ein stationärer Wert erreicht worden ist.Is possible but it also means that an instantaneous value is the characteristic an estimate of a given Time saved from a previous operating phase becomes. To determine the time, further criteria can be applied; so it may be appropriate, for example, a Save instantaneous value only if the difference to a previously calculated instantaneous value from the same operating phase is greater as a predetermined threshold. This criterion ensures that the optimal value during an operating phase for the next phase of operation is considered becomes. As another criterion for the instantaneous value can be the last in an operating phase determined instantaneous value are stored, since at least at the Determination of parameters at the end of an operating phase relevant characteristic subsided are and a stationary Value has been achieved.
Darüber hinaus ist es auch möglich, über den Vertrauensfaktor, der einer Schätzgröße zugeordnet ist, den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem die Kenngröße abgespeichert wird. Erreicht der Vertrauensfaktor der Schätzgröße einen Mindestwert, so ist davon auszugehen, dass die betreffende Schätzgröße den Qualitätskriterien genügt und sie kann für die kommende Betriebsphase abgespeichert werden.Furthermore it is also possible, via the confidence factor, which is assigned to an estimate, determine the time at which the parameter is stored. Reached the confidence factor of the estimate size one Minimum value, it can be assumed that the estimate in question meets the quality criteria enough and she can for the next phase of operation will be saved.
Als Betriebsphase kann jede Phase zwischen Einschalten und Abschalten des Antriebmotors des Fahrzeuges definiert werden. Während einer derartigen Betriebsphase liegen online-berechnete Größen vor, die in einer Speichereinheit, beispielsweise einem Eeprom für die nächste Betriebsphase abgespeichert werden können. Ferner können unter Betriebsphasen auch verschiedene Phasen im laufenden Betrieb des Fahrzeugs verstanden werden, wobei sich von Phase zu Phase eine Fahrzeugkenngröße ändert.When Operating phase can be any phase between switching on and off the drive motor of the vehicle are defined. During such a Operating phase, there are online calculated quantities stored in a memory unit, for example, an Eeprom for the next Operating phase can be stored. Furthermore, under operating phases also understood different phases during operation of the vehicle which changes a vehicle characteristic from phase to phase.
Es können weitere Kriterien angewandt werden, die erfüllt sein müssen, dass eine Kenngröße in der Speichereinheit abgespeichert wird. Beispielsweise ist es zweckmäßig, eine Kenngröße nur für den Fall zu speichern, dass sich diese Kenngröße von dem bereits abgespeicherten Wert um einen Mindestbetrag unterscheidet; ist dies nicht der Fall, kann der bereits abgespeicherte Wert beibehalten werden. Andererseits ist es auch möglich, grundsätzlich neu ermittelte Kenngrößen abzuspeichern, auch wenn diese sich nicht oder nur marginal von dem bereits abgespeicherten Wert unterscheiden.It can other criteria must be applied, which must be met in the Storage unit is stored. For example, it is appropriate to a Characteristic just in case to store that this characteristic of the already stored Value is different by a minimum amount; this is not the case, the already stored value can be retained. on the other hand it is also possible in principle store newly determined characteristics, even if these are not or only marginally from the already stored Differentiate value.
Des Weiteren kann festgelegt werden, dass eine Abspeicherung nur in Betracht kommt, wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Mindeststrecke zurückgelegt hat. Der Beginn, ab dem die Mindeststrecke zurückgelegt sein muss, bezieht sich vorteilhaft auf den Beginn der laufenden Betriebsphase.Of Furthermore, it can be specified that a storage only in Consideration comes when the vehicle has a predetermined minimum distance traveled Has. The beginning, from which the minimum distance must be covered, refers advantageous for the beginning of the current operating phase.
Der Weiteren kann es zweckmäßig sein, die Abspeicherung der Kenngröße nicht vom Abschalten des Antriebsmotors abhängig zu machen, sondern von dem Unterschreiten eines Geschwindigkeitsschwellenwertes bzw. dem Erreichen des Fahrzeugstillstandes. Insbesondere fahrdynamische Kenngrößen erfahren bei Stillstand des Fahrzeugs keine Änderung mehr, so dass zu diesem Zeitpunkt eine Abspeicherung sinnvoll ist, sofern die sonstigen, o. g. Kriterien erfüllt sind.Of the Further, it may be appropriate the storage of the parameter is not Depend on the shutdown of the drive motor, but of falling below a speed threshold or the Reaching the vehicle standstill. In particular, experience driving dynamics characteristics at standstill of the vehicle no change, so to this Time a storage makes sense, if the other, o. G. Criteria met are.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Regel- bzw. Steuergerät durchgeführt, welches Bestandteil eines Fahrzeugregelsystems ist, beispielsweise eines ESP-Regelsystems.The inventive method is carried out in a control unit, which is part of a Vehicle control system is, for example, an ESP control system.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Ablaufdiagramm zur Durchführung des Verfahrens dargestellt ist.Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawing, in which a Flow chart for execution of the method is shown.
Im ersten Verfahrensschritt V1 des Ablaufschemas werden zunächst mithilfe der fahrzeugeigenen Sensorik Fahrzeugzustandsgrößen xr ermittelt, die in einem Regel- bzw. Steuergerät eines Fahrzeugregelsystems weiterverarbeitet werden. Aus den gemessenen Zustandsgrößen xr können im folgenden Verfahrensschritt V2 Kenngrößen gemäß hinterlegten mathematischen Zusammenhängen ermittelt werden, wobei die Kenngrößen sowohl weitere, nicht direkt gemessene Fahrzeugzustandsgrößen als auch Fahrzeugparameter sowie Vertrauensfaktoren umfassen können, die die Güte bzw. Qualität der berechneten Fahrzeugzustandsgrößen und Fahrzeugparameter kennzeichnen. Im Ausführungsbeispiel wird als Kenngröße die Fahrzeugmasse m beschrieben; grundsätzlich können auch sonstige Kenngrößen wie die vorbeschriebenen Fahrzeugzustandsgrößen, Vertrauensfaktoren oder sonstige Parameter in der im Ablaufschema beschriebenen Weise ermittelt und abgespeichert werden.In the first step V1 of the flow chart vehicle state quantities x r initially determined by using the in-vehicle sensor, which are further processed in a regulating or control device of a vehicle control system. From the measured state variables x.sub.r , in the following method step V2, characteristic quantities can be determined in accordance with stored mathematical relationships, wherein the parameters both further, not may include directly measured vehicle state variables as well as vehicle parameters and confidence factors that characterize the quality of the calculated vehicle state variables and vehicle parameters. In the exemplary embodiment, the vehicle mass m is described as a parameter; In principle, other parameters such as the above-described vehicle state variables, confidence factors or other parameters can also be determined and stored in the manner described in the flowchart.
Die Berechnung der Fahrzeugmasse m während der aktuell laufenden Betriebsphase n erfolgt als Funktion der gemessenen Fahrzeugzustandsgrößen xr. Diese Berechnung kann für jeden Zeitschritt innerhalb der betrachteten Betriebsphase mit jeweils aktuellen Sensorwerten für die Fahrzeugzustandsgrößen durchgeführt werden.The calculation of the vehicle mass m during the currently running operating phase n takes place as a function of the measured vehicle state variables x r . This calculation can be carried out for each time step within the operating phase under consideration with current sensor values for the vehicle state variables.
Im nächsten Verfahrensschritt V3 erfolgt eine Abfrage, ob der aktuelle Wert der Fahrzeugmasse m während der laufenden Betriebsphase n die erforderliche Güte erreicht hat, damit eine Abspeicherung und Weiterverwendung für eine folgende Betriebsphase in Betracht kommt. Hierbei können verschiedenartige Kriterien abgeprüft werden; im Ausführungsbeispiel wird als Kriterium abgefragt, ob die ermittelte Fahrzeugmasse m aus der aktuellen Betriebsphase n sich in hinreichender Weise von dem bislang abgespeicherten Fahrzeugmassenwert m aus der vorangegangenen Betriebsphase n – 1 unterscheidet. Dies ist dann der Fall, wenn der Betrag der Differenz zwischen der aktuellen Fahrzeugmasse mn und der Fahrzeugmassen mn-1 aus der vorangegangenen Betriebsphase einen Massenschwellenwert mlim überschreitet. Nur wenn sich der aktuelle Massenwert mn in ausreichender Weise von dem abgespeicherten Wert mn-1 unterscheidet, wird der ja-Verzweigung (”y”) folgend zum nächsten Verfahrensschritt V4 fortgefahren; anderenfalls, also wenn der aktuell berechnete Massenwert mit sich nur marginal von dem abgespeicherten Massenwert mn-1 unterscheidet, wird der nein-Verzweigung folgend (”n”) wieder zum Beginn des gesamten Ablaufes zum Verfahrensschritt V1 zurückgekehrt. In diesem Fall kommt eine Überschreibung des bereits abgespeicherten Massenwertes mit dem neu ermittelten Massenwert nicht in Betracht.In the next method step V3, a query is made as to whether the current value of the vehicle mass m has reached the required quality during the current operating phase n, so that storage and further use for a subsequent operating phase can be considered. Here, various criteria can be checked; In the exemplary embodiment, a query is made as a criterion as to whether the determined vehicle mass m from the current operating phase n differs sufficiently from the previously stored vehicle mass value m from the preceding operating phase n-1. This is the case when the amount of the difference between the current vehicle mass m n and the vehicle masses m n-1 from the preceding operating phase exceeds a mass threshold value m lim . Only when the current value of mass m n differs sufficiently from the stored value n m-1, the YES branch ( "y") is following the next process step V4 continued; otherwise, that is, if the currently calculated mass value differs only marginally from the stored mass value m n-1 , the no-branch following ("n") is returned to the beginning of the entire sequence for method step V1. In this case, overwriting the already stored mass value with the newly determined mass value is out of the question.
Unterscheidet sich jedoch der neu ermittelte Massenwert mn in hinreichender Weise vom bereits abgespeicherten Wert, so wird im Verfahrensschritt V4 eine weitere Überprüfung durchgeführt, die kumulativ erfüllt sein muss, damit es zu einer Abspeicherung des aktuellen Massenwertes mn kommt. Gemäß Verfahrensschritt V4 wird abgefragt, ob die vom Fahrzeug aktuell während der laufenden Betriebsphase zurückgelegte Wegstrecke s einen Schwellenwert smin überschreitet. Nur in diesem Fall soll eine Abspeicherung in Betracht kommen, wodurch sichergestellt ist, dass eine ausreichende Datenbasis für die Ermittlung der betreffenden Kenngröße zur Verfügung steht. Hat das Fahrzeug den Schwellenwert smin noch nicht zurückgelegt, so wird der nein-Verzweigung folgend wieder zum Beginn des Ablaufschemas zurückgekehrt. Ist dagegen das Kriterium nach Verfahrensschritt V4 erfüllt, wird der ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt V5 fortgefahren, gemäß dem eine Abspeicherung in einer Speichereinheit des Regel- bzw. Steuergerätes erfolgt. Hierbei wird der aktuell ermittelte Massenwert mn als Speicherwert ms abgespeichert.However, if the newly determined mass value m n differs sufficiently from the value already stored, a further check is carried out in method step V4, which must be cumulatively fulfilled so that the current mass value m n is stored. In accordance with method step V4, it is queried whether the distance s currently traveled by the vehicle during the current operating phase exceeds a threshold value s min . Only in this case should a storage be considered, which ensures that a sufficient database for the determination of the characteristic in question is available. If the vehicle has not yet covered the threshold value s min , then the no-branching is returned to the beginning of the flowchart. If, on the other hand, the criterion according to method step V4 is met, the yes branch is proceeded to the next method step V5, according to which storage takes place in a memory unit of the control unit or control unit. Here, the currently determined mass value m n is stored as the memory value m s .
Der abgespeicherte Massenwert ms kann in einer neuen Betriebsphase, beispielsweise nach einem Abschalten und erneutem Starten des Antriebsmotors als Initialwert für die Fahrzeugregelung, beispielsweise in einem ESP-Regelsystem weiterverwendet werden.The stored mass value m s can be used in a new operating phase, for example, after switching off and restarting the drive motor as the initial value for the vehicle control, for example in an ESP control system.
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |