JP2004210232A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御値に基づいて電動モータを駆動制御して操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車用の電動パワーステアリング装置(EPS)は、電動モータを備えており、この電動モータにより操舵補助力を発生し、発生した操舵補助力を例えば転舵軸に与えることで運転者の操舵を補助する。これにより、運転者による操舵を快適なものとしている。
また、運転者による操舵をより快適なものとするために、運転者の力特性を検出し、検出した力特性に基づいて電動モータに発生させる操舵補助力を増減する電動パワーステアリング装置等が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。これにより、運転者が操舵部材を握る場合の力特性を検出し、運転者の体力等に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−321671号公報。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1の電動パワーステアリング装置は、運転者の握力の増大に伴って操舵補助力を補正する量をリニアに増大させるようにしている。このため、同じ運転者が操舵部材を握る力を弱めている場合と強めている場合とで、操舵補助力が大きく変わり、運転者に違和感を与えてしまう虞がある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、運転者が違和感を覚えることなく快適に操舵できるように改良された電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第1の発明は、制御値に基づいて電動モータを駆動制御して操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置において、運転者の力特性を検出する力特性検出手段と、この力特性検出手段により検出された力特性に基づいて補正量を設定し、この補正量を用いて電動モータの制御値を補正する補正手段とを備え、この補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性に応じて補正量を制限する機能を有することを特徴とする。
【0006】
本発明によれば、電動モータの制御値を補正する量を制限するので、操舵補助力の変化が大きくなりすぎず、運転者に違和感を与えることが無い。
第2の発明は、第1の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第1の領域にあるときに一定の正値からなる第1の補正量を設定し、第1の領域よりも力特性値の大きい第2の領域にあるときに一定の負値からなる第2の補正量を設定することを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、例えば力の比較的弱い女性や高齢者が操舵部材を握っていたりして、運転者の力特性値が比較的小さいときは、一定の正値からなる補正量を加算して、制御値を設定する。また、例えば力の比較的強い男性が操舵部材を握っていたりして、運転者の力特性値が比較的大きいときは、一定の負値からなる補正量を加算して制御値を設定する。このため、運転者の体力に応じて操舵補助力を発生することができる。
【0008】
さらに、運転者の力特性値が第1または第2の領域内にある場合、補正量は一定となるため、同じ運転者が力を多少変化させても、操舵補助力が不必要な変化をしない。したがって、快適な操舵フィーリングを達成できる。
第3の発明は、第2の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第1の領域と第2の領域の中間にある第3の領域にあるときに、補正量を零に設定することを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、例えば運転者が適度な強さ範囲で操舵部材を握っているときは制御値を補正しないので、不必要な操舵補助力の増減がなく、快適な操舵フィーリングを達成できる。
第4の発明は、第2または第3の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第1の領域よりも小さいときに、力特性検出手段により検出された力特性値の増大に応じて補正量を増大させることを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、補正量が一定である第1の領域よりも力特性値の小さい領域から、第1の領域に補正量カーブがスムーズにつながり、運転者が違和感を覚えることが無い。
第5の発明は、第3または第4の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第1の領域と第3の領域との間にある第4の領域、および第3の領域と第2の領域との間にある第5の領域において、力特性検出手段により検出された力特性値の増大に応じて補正量を減少させることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、補正量が一定である領域間で補正量カーブがスムーズにつながり、運転者に違和感を与えることが無い。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、本電動パワーステアリング装置1は、操舵部材である例えばステアリングホイール2に一体回転可能に連結される第1操舵軸3aと、この第1操舵軸3aとトーションバー3bを介して同軸上に連絡される第2操舵軸3cと、この第2操舵軸3cと連なり転舵輪4の転舵を達成するためのラックアンドピニオン機構等からなる舵取機構5とを備える。
【0013】
舵取機構5は、車両の左右方向に延びて配置され、軸方向に沿って移動自在な転舵軸6と、この転舵軸6の両端にタイロッド7を介して結合され、転舵輪4を支持するナックルアーム8とを備える。
転舵軸6の一部にはラック9が形成されており、このラック9には、第2操舵軸3cの端部に設けられて第2操舵軸3cと一体回転するピニオン10が噛み合わされている。ステアリングホイール2の操作に応じて第1および第2操舵軸3a,3cが回転駆動されると、この回転は、ピニオン10およびラック9により転舵軸6の軸方向への移動に変換され、転舵輪4の転舵が達成される。
【0014】
転舵軸6は、ハウジング11により支承されて軸方向に摺動可能とされている。ハウジング11の例えば途中部には、操舵補助力を発生するための電動モータ12が組み込まれている。電動モータ12の回転は、ボールねじ機構等の運動変換機構(図示せず)等によって転舵軸6の軸方向の移動に変換され、転舵輪4の転舵が達成される。この電動モータ12の回転により転舵輪4を転舵することで、運転者の操舵を補助している。電動モータ12は、制御値に基づいて電動モータ12を駆動制御する制御部Cにより制御されるようになっている。
【0015】
ステアリングホイール2には、例えばステアリングホイール2に付与される運転者の力特性(例えば握力)を検出する力特性検出手段としての力特性検出センサ13が備えられている。この力特性検出センサ13は、例えばステアリングホイール2に配置された電極13aと、電極13aに接続されたインピーダンス変換器13bとを含んでいる。
電極13aは、ステアリングホイール2の、運転者が通常握る位置(いわゆる8時20分の位置等)に配置されている。電極13aは、運転者がステアリングホイール2を握ったときに、違和感無く、運転者の手の平に接触することができるように、ステアリングホイール2の表面に面一に配置されている。
【0016】
また、電極13aにはインピーダンス変換器13bが接続されており、電極13aが拾う環境雑音の影響を除去できるようにされている。より具体的に説明すると、運転者がステアリングホイール2を握った時、運転者の手のひらが電極13aに接触する。接触の割合や接触圧力等により、電極13aにより検出される運転者の体内電位が変動する。そこで、電極13aにより検出される電位を、インピーダンス変換器13bを通すことにより、例えばμV程度の出力とし、運転者の手のひらが電極13aに接触している状況の差、すなわち環境雑音の影響を除去するようにされている。言い換えれば、電極13aを能動電極とすることにより、電極13aによる検出能力が向上されている。力特性検出センサ13は、検出した力特性に応じた検出信号を制御部Cに出力する。
【0017】
上記の力特性検出センサ13では、ステアリングホイール2を把持する運転者の握力を、電極13aに生じる接触抵抗を用いて検出したが、これに限らず、圧電素子や感圧半導体等を用いて検出することも可能である。また、力特性検出センサ13からの出力信号を、積分回路を介して時間積分して制御部Cに与える構成であっても良い。
トーションバー3bの近傍には、トルクセンサ14が設けられている。トルクセンサ14は、トーションバー3bを介する第1および第2操舵軸3a,3cの相対回転変位量により、第1および第2操舵軸3a,3cに与えられる操作トルクを検出するためのものである。このトルクセンサ14の検出信号は、制御部Cに出力される。また、制御部Cには、車速を検出する車速センサ15からの検出信号が入力されるようになっている。
【0018】
制御部Cは、内部に備えられるマイクロコンピュータによるプログラム処理によって、トルクセンサ14および車速センサ15から与えられる検出信号に基づいて基本制御値を設定する基本制御値設定部17、力特性検出センサ13により検出された力特性に基づいて補正量Lを設定し、この補正量Lを用いて上記基本制御値を補正する補正手段としての補正量設定部18、および、補正量設定部18により設定された補正量Lを基本制御値設定部17で設定された基本制御値に加算する加算部19の各機能を実現する。
【0019】
制御部Cは、加算部19で補正量Lと基本制御値とを加算し、これにより得られた制御値に基づいて、電動モータ12を駆動するための駆動手段としての駆動回路16に制御信号を出力する。
制御部Cから制御信号を与えられた駆動回路16は、電動モータ12に電力を供給し、電動モータ12を駆動させて操舵補助力を発生させる。
また、制御部Cの補正量設定部18には、トルクセンサ14の検出信号が入力されるようになっており、運転者がステアリングホイール2を操作することにより操作トルクが発生した場合に、補正量の設定を行うようになっている。すなわち、車両が直進しており、操作トルクが発生していない場合には補正量の設定を行わないようになっている。
【0020】
図2は、力特性検出センサ13により検出された運転者の力特性値Pと、この力特性値Pに基づいて補正量設定部18により設定される補正量Lとの関係を示す特性図である。図2を参照して、この補正量設定部18は、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pに応じて補正量Lを制限する機能を有する。
補正量設定部18は、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが、第1の領域A1(所定値P1≦P<所定値P2)にあるとき、一定の正値L1からなる第1の補正量Lを設定する。
【0021】
また、補正量設定部18は、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが、第1の領域A1よりも力特性値の大きい第2の領域A2(所定値P5≦P)にあるとき、一定の負値−L2からなる第2の補正量Lを設定する。
一方、補正量設定部18は、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが、第1の領域A1と第2の領域A2の中間にある第3の領域A3(所定値P3≦P<所定値P4)にあるとき、補正量Lを零に設定する。
【0022】
また、補正量設定部18は、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが第1の領域A1よりも力特性値の小さい領域A0(0≦P<P1)にあるとき、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pの増大に応じて補正量Lを例えばリニアに増大させる。
また、補正量設定部18は、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが、第1の領域A1と第3の領域A3との間にある第4の領域A4(P2≦P<P3)、および第3の領域A3と第2の領域A2との間にある第5の領域A5(P4≦P<P5)にあるとき、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pの増大に応じて補正量Lを例えばリニアに減少させる。
【0023】
図3は、制御部Cの補正量設定部18により実行される補正量Lの設定の処理について説明するためのフローチャートである。図3を参照して、補正量設定部18は、トルクセンサ14により検出された操作トルクを監視している(ステップS1)。
運転者がステアリングホイール2を操作しておらず、操作トルクが発生していない場合(ステップS1でNO)、補正量設定部18は、後の処理へ移行しない。これにより、補正量Lのみに基づく制御値が設定されて、この制御値により電動モータ12が駆動制御されることを防止している。したがって、運転者の力特性のみに基づく操舵補助力が発生することが無い。
【0024】
運転者がステアリングホイール2を操作することにより操作トルクが発生すると(ステップS1でYES)、制御部Cは、運転者の力特性値Pを判定する(ステップS2)。
力特性検出センサ13により検出された運転者の力特性値Pが所定値P1より小さい領域A0(0≦P<P1)にある場合(ステップS2でYES)、補正量設定部18は、力特性値Pの増大に応じて補正量Lを増大させる。(ステップS3)。
【0025】
これにより、補正量Lが一定である第1の領域A1(P1≦P<P2)よりも力特性値Pの小さい領域A0から、第1の領域A1(P1≦P<P2)に補正量カーブがスムーズにつながり、運転者が違和感を覚えることが無い。
力特性検出センサ13により検出された運転者の力特性値Pが所定値P1以上で(ステップS2でNO)、かつ所定値P2未満の第1の領域A1(P1≦P<P2)にある場合(ステップS4でYES)、補正量設定部18は、補正量LをL=L1に設定する(ステップS5)。
【0026】
すなわち、例えば力の比較的弱い女性や高齢者がステアリングホイール2を握っていたりして、運転者の力特性値Pが比較的小さいとき(第1の領域A1に相当)は、上記のように一定値に設定された補正量L=L1を基本制御値に加算して制御値を設定するが、運転者の力特性値Pがこの第1の領域A1内にある場合、同じ運転者が握力を多少変化させても、操舵補助力が不必要な変化をしない。したがって、快適な操舵フィーリングを達成できる。
【0027】
また、補正量Lを、一定の正値L1を超えないように制限するので、操舵補助力の変化が大きくなりすぎず、運転者に違和感を与えることが無い。
力特性検出センサ13により検出された力特性の大きさPが所定値P2以上で(ステップS4でNO)、かつ所定値P3未満の第4の領域A4(P2≦P<P3)にある場合(ステップS6でYES)、補正量設定部18は、力特性値Pの増大に応じて補正量Lを減少させる(ステップS7)。
【0028】
これにより、補正量Lが一定である第1の領域A1と第3の領域A3との間で補正量カーブがスムーズにつながり、運転者に違和感を与えることが無い。
力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが所定値P3以上で(ステップS6でNO)、かつ所定値P4未満の第3の領域A3(P3≦P<P4)にある場合(ステップS8でYES)、補正量設定部18は、補正量LをL=0に設定する(ステップS9)。
【0029】
これにより、例えば運転者が適度な強さ範囲でステアリングホイール2を握っているときは制御値を補正しないので、不必要な操舵補助力の増減がなく、快適な操舵フィーリングを達成できる。
力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが所定値P4以上で(ステップS8でNO)、かつ所定値P5未満の第5の領域A5(P4≦P<P5)にある場合(ステップS10でYES)、補正量設定部18は、ステップS7の処理を行う。
【0030】
これにより、補正量Lが一定(零)である第3の領域A3と第2の領域A2との間で補正量カーブがスムーズにつながり、運転者に違和感を与えることが無い。
力特性検出センサ13により検出された力特性値Pが所定値P5以上の第2の領域A2(P5≦P)にある場合(ステップS10でNO)、補正量設定部18は、補正量LをL=−L2に設定する(ステップS11)。
【0031】
補正量Lを、一定の負値−L2を下回らないように制限するので、操舵補助力の変化が大きくなりすぎず、運転者に違和感を与えることが無い。
さらに、例えば力の比較的強い男性がステアリングホイール2を握っていたりして、運転者の力特性値Pが比較的大きいときは、補正量L=−L2を基本制御値に加算して、制御値を設定する。すなわち、補正量L2を基本制御値から減算して、制御値を設定する。このため、運転者の体力に応じて操舵補助力を発生することができる。さらに、運転者の力特性値Pがこの第2の領域A2内にある場合、同じ運転者が握力を多少変化させても、操舵補助力が不必要な変化をしない。したがって、快適な操舵フィーリングを達成できる。
【0032】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、力特性検出センサ13により検出された力特性値Pに応じて補正値Lが変化する領域が、第1の領域A1以下の領域A0、第4の領域A4および第5の領域A5の3箇所である構成としたが、これに限定されない。例えば、上記各領域A0、A4およびA5をより細かく分割して、補正量カーブの変化をより滑らかなものとし、補正値Lの変化をより滑らかなものとする構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】力特性検出センサにより検出された運転者の力特性値と、この力特性値に基づいて補正量設定部により設定される補正量との関係を示す特性図である。
【図3】制御部の補正量設定部により実行される補正量の設定の処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
12 電動モータ
13 力特性検出センサ(力特性検出手段)
18 補正量設定部(補正手段)
A0 第1の領域よりも力特性値の小さい領域
A1 第1の領域
A2 第2の領域
A3 第3の領域
A4 第4の領域
A5 第5の領域
C 制御部
L 補正量
L1 第1の補正量
−L2 第2の補正量
P 力特性値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that generates a steering assist force by controlling the driving of an electric motor based on a control value.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electric power steering device (EPS) for a vehicle includes an electric motor, generates a steering assist force by the electric motor, and assists the driver's steering by applying the generated steering assist force to, for example, a steered shaft. I do. This makes the steering by the driver comfortable.
Also, in order to make the steering by the driver more comfortable, an electric power steering device that detects the driver's power characteristics and increases or decreases the steering assist force generated by the electric motor based on the detected power characteristics is proposed. (For example, see Patent Document 1). Thus, a force characteristic when the driver grips the steering member is detected, and a steering assist force corresponding to the driver's physical strength or the like is generated.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-321671.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the electric power steering device disclosed in
The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide an improved electric power steering device that enables a driver to perform steering comfortably without feeling uncomfortable.
[0005]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is an electric power steering device that generates a steering assist force by drivingly controlling an electric motor based on a control value, wherein a force characteristic detecting unit that detects a force characteristic of a driver includes: Correction means for setting a correction amount based on the force characteristic detected by the force characteristic detection means, and correcting the control value of the electric motor using the correction amount. And has a function of limiting the correction amount according to the force characteristic detected.
[0006]
According to the present invention, the amount by which the control value of the electric motor is corrected is limited, so that the change in the steering assist force does not become too large, and the driver does not feel uncomfortable.
In a second aspect based on the first aspect, the correction means sets a first correction amount having a constant positive value when the force characteristic value detected by the force characteristic detection means is in the first region. Then, a second correction amount having a constant negative value is set in a second area having a larger force characteristic value than the first area.
[0007]
According to the present invention, for example, when a relatively weak force of a woman or an elderly person is gripping the steering member, and the force characteristic value of the driver is relatively small, a correction amount consisting of a constant positive value is added. To set the control value. Further, for example, when the force characteristic value of the driver is relatively large, for example, when a man with relatively strong power is gripping the steering member, the control value is set by adding a correction amount consisting of a constant negative value. For this reason, a steering assist force can be generated according to the physical strength of the driver.
[0008]
Further, when the force characteristic value of the driver is in the first or second region, the correction amount is constant. Therefore, even if the same driver slightly changes the force, the change in the steering assist force is unnecessary. do not do. Therefore, a comfortable steering feeling can be achieved.
In a third aspect based on the second aspect, the correction means is provided when the force characteristic value detected by the force characteristic detection means is in a third area which is intermediate between the first area and the second area. , The correction amount is set to zero.
[0009]
According to the present invention, for example, when the driver is gripping the steering member in an appropriate strength range, the control value is not corrected, so that there is no unnecessary increase or decrease in the steering assist force, and a comfortable steering feeling can be achieved. .
In a fourth aspect based on the second or third aspect, the correction means is detected by the force characteristic detection means when the force characteristic value detected by the force characteristic detection means is smaller than the first area. It is characterized in that the correction amount is increased in accordance with an increase in the force characteristic value.
[0010]
According to the present invention, the correction amount curve is smoothly connected to the first region from the region where the force characteristic value is smaller than the first region where the correction amount is constant, and the driver does not feel uncomfortable.
In a fifth aspect based on the third or fourth aspect, the correction means is a fourth area in which the force characteristic value detected by the force characteristic detection means is between the first area and the third area. , And in a fifth area between the third area and the second area, the correction amount is reduced in accordance with an increase in the force characteristic value detected by the force characteristic detecting means.
[0011]
According to the present invention, the correction amount curve is smoothly connected between the regions where the correction amount is constant, and the driver does not feel uncomfortable.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device according to one embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the electric
[0013]
The
A
[0014]
The steered shaft 6 is supported by the
[0015]
The
The
[0016]
Further, an
[0017]
In the above-described force
A
[0018]
The control unit C includes a basic control
[0019]
The control unit C adds the correction amount L and the basic control value in the
The
Further, a detection signal of the
[0020]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a driver's force characteristic value P detected by the force
When the force characteristic value P detected by the force
[0021]
The correction
On the other hand, the correction
[0022]
Further, when the force characteristic value P detected by the force
In addition, the correction
[0023]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of setting the correction amount L performed by the correction
When the driver does not operate the
[0024]
When an operation torque is generated by the driver operating the steering wheel 2 (YES in step S1), the control unit C determines the force characteristic value P of the driver (step S2).
When the driver's force characteristic value P detected by the force
[0025]
Thus, the correction amount first region A 1 L is constant (P 1 ≦ P <P 2) smaller areas A 0 of force characteristic value P than the
The first area A 1 (P 1 ≦ P <P) in which the driver's force characteristic value P detected by the force
[0026]
That is, for example relatively weak women and elderly force is or are gripping the
[0027]
Further, the correction amount L, because it limits so as not to exceed a certain positive value L 1, not too large change in the steering assist force, never discomfort to the driver.
Force characteristic detecting the magnitude P of the sensed force characteristic by
[0028]
Accordingly, the correction amount L ties correction curve smoothly between the first region A 1 and the third region A 3 is a constant, not to give the driver a sense of discomfort.
Force characteristic value P detected by the force
[0029]
As a result, for example, when the driver is gripping the
Force characteristic detected by the detecting
[0030]
Accordingly, the correction amount L leads to smooth the correction amount curve between the third region A 3 and the second region A 2 is constant (zero), not to give the driver a sense of discomfort.
When the force characteristic value P detected by the force
[0031]
The correction amount L, because it limits so as not to fall below a certain negative value -L 2, not too large change in the steering assist force, never discomfort to the driver.
Furthermore, for example, when a relatively strong man is holding the
[0032]
The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various changes can be made within the scope of the claims.
For example, a region where the correction value L changes according to the force characteristic value P detected by the force
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a driver's force characteristic value detected by a force characteristic detection sensor and a correction amount set by a correction amount setting unit based on the force characteristic value.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of setting a correction amount performed by a correction amount setting unit of a control unit.
[Explanation of symbols]
12
18 Correction amount setting unit (correction means)
A 0 Area A having a smaller force characteristic value than the first area A 1 First area A 2 Second area A 3 Third area A 4 Fourth area A 5 Fifth area C Control unit L Correction amount L 1 First correction amount−L 2 Second correction amount P Force characteristic value
Claims (5)
運転者の力特性を検出する力特性検出手段と、
この力特性検出手段により検出された力特性に基づいて補正量を設定し、この補正量を用いて電動モータの制御値を補正する補正手段とを備え、
この補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性に応じて補正量を制限する機能を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。In an electric power steering device that generates a steering assist force by driving control of an electric motor based on a control value,
Force characteristic detecting means for detecting a force characteristic of the driver;
A correction unit that sets a correction amount based on the force characteristic detected by the force characteristic detection unit, and corrects a control value of the electric motor using the correction amount,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the correction unit has a function of limiting a correction amount according to the force characteristic detected by the force characteristic detection unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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