CN114091937A - 一种仪控板卡dcdc电路健康状态评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法及装置,通过实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;将运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现仪控板卡DCDC电路健康状态的评估,预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值。本申请可实现核电仪控板卡DCDC电路健康状态的实时定量评估,在核电机组运行过程中实时评估板卡DCDC电路健康状态,以提前识别电源模块故障,保障仪控板卡在仪控***中发挥更稳定有效的作用,从而提高核电仪控***的安全性和经济性。
Description
技术领域
本申请涉及核电仪控技术领域,特别的,尤其涉及一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法及装置。
背景技术
核电仪控卡件是构成仪控***的主要设备,为核电***安全运行起着至关重要的作用。根据现场板卡故障数据的故障模式影响分析统计,得知板卡电源转换单元是各类板卡构成中最容易发生故障的部分,该单元主要核心模块为DC-DC变换器,直接影响板卡的正常运行。因此,非常有必要对DCDC电路运行健康状态进行跟踪及评估。
目前,已知的核电仪控卡件设置了供电电源失电自诊断功能,可通过DCDC电路运行情况简单反馈电源模块的通断状态,但未开展DCDC电路健康状态评估,无法提前识别电源模块故障,保障仪控板卡在仪控***中发挥更稳定有效的作用。
发明内容
鉴于上述内容中的问题,本申请提供了一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法及装置,在核电机组运行过程中实时评估板卡DCDC电路健康状态,以提前识别电源模块故障,保障仪控板卡在仪控***中发挥更稳定有效的作用,从而提高核电仪控***的安全性和经济性。
为了实现上述目的,本申请提供了以下技术方案:
一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法,包括:
实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;
将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估;所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
进一步的,所述预设健康评估模型的构建方法,包括:
采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;
对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;
对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;
计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;
根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;
根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
进一步的,所述将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,包括:
将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;
根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估装置,包括:
第一处理单元,用于实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;
第二处理单元,用于将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估;所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
进一步的,所述第二处理单元还用于:
采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;
对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;
对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;
计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;
根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;
根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
进一步的,所述第二处理单元具体用于:
将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;
根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
一种存储介质,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如上述所述的仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
一种电子设备,所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线;其中,所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信;所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令,以执行如上述所述的仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
本申请所述的仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法及装置,通过实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估,所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。通过本申请可实现核电仪控板卡DCDC电路健康状态的实时定量评估,在核电机组运行过程中实时评估板卡DCDC电路健康状态,以提前识别电源模块故障,保障仪控板卡在仪控***中发挥更稳定有效的作用,从而提高核电仪控***的安全性和经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法的流程示意图;
图2为本申请实施例公开的一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估装置的结构示意图;
图3为本申请实施例公开的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
申请人在研究中发现,随着核电仪控***在电厂的投入运行,其板卡电源模块性能必然处于退化的过程中,而现有技术只有到板卡电源失电后才给出指示,轻则影响单块板卡的功能执行,重则引起电站的停堆。究其原因,现有技术存在以下缺点:首先,缺少一套关于核电仪控板卡DCDC电路健康状态的评估流程,且板卡健康状态主要取决于***工程师的主观判断,对人员经验依赖严重;其次,缺少有效反映核电仪控板卡DCDC电路健康状态的评价指标,对于核电仪控板卡电源模块,由于其健康退化特性并不明显,模块的失效呈现随机特性。因此,需要在直接采集模块输出信号的基础上,进一步建立健康评价指标,以对核电仪控板卡DCDC电路健康状态进行有效、准确的评估。
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
请参见附图1,为本申请实施例提供的一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法流程示意图。如图1所示,本申请实施例提供了一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法,该方法包括如下步骤:
S101:实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据。
本申请实施例中,板卡DCDC电路运行过程中可以同时监测多个性能参数,需要说明的是,仪控板卡DCDC电路的运行监测数据输入电压、输出电压、输出电流、开关频率等,这些参数能够反映电路多方面的工作特性,但不同参数通常表现出不同甚至相反的趋势,给电路状态评估带来困难,需要对监测参数进行处理,即通过降维方式来综合反映当前时刻的健康状态;然后构建有统计特征的健康指数,因为DCDC电路退化的不可逆特性,在此,本申请实施例引入退化累积思路,用以构建单调递减健康指标刻画DCDC电路健康状态随时间的变化过程。
S102:将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估。
本申请实施例中,上述所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
本申请实施例利用马氏距离方法将同一时刻观测的多个性能参数转化为合适健康评估的参数,其可以有效计算一个样本与所在数据样本集“重心”的最近距离;另外两点之间马氏距离与数据样本的测量单位无关,计算结果不受量纲影响。进一步的,考虑DCDC电路多个性能参数有相关性,其所给出的距离值能够很好地度量被测数据和样本间的差异,非常适合用以评估DCDC电路健康状态。其表达式如下:
设Xij为第i下个参数的第j个值i=1,2,...,m,i=1,2,...,n,其中m代表数据的个数,n代表观测量的数量,首先对原始数据进行标准化:
然后,对于标准化后m个组成向量Zij,选取其第j个值,构建为一个向量EijT=[E1j,E2j,.......,Emj],计算其相关矩C:
其中:Ej T是Ej的转置。计算马氏距离MD:
***偏离健康状态时,其性能参数可能会升高或降低,这两种情况都导致马氏距离值的增加。因此,距离值越大,说明产品的状态偏离健康状态越远,利用时间信息与监测数据计算出的马氏距离使得测试对象随时间变化的健康状态可视化程度升高。然而,马氏距离异常状态的反映也存在一定问题,虽然它可以随着原始数据的变化趋势变化,但对于与产品健康相关却并不明显表现趋势的参数不敏感。因此本专利将其转化为一个新的度量,即健康指数HI,以此用作健康状态的表征。
需要说明的是,上述所述预设健康评估模型的构建方法,包括:采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
在本申请实施例中,上述所述将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,包括:将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
需要说明的是,在本申请实施例中,马氏距离累计和方法被用以优化马氏距离对于持续微小数据造成退化现象,并将马氏距离累计和量化为健康指数,用以更合理精确地反应出DCDC电路健康状态的单调特征。
当电路健康状态开始退化时,马氏距离累积和可以给出其单调变化曲线,由此可对于实时***给出监视策略,其表达形式如下:
CSi +=max(0,MDi-(μ0+e)+CSi-1 +)
其中,CSi +是马氏距离累计和的计算值,μ0是基准值,可以由马氏距离均值求得。e是偏差因子,通常取值为样本标准偏差的一半。
在此定义,HI′=CSi +,可得该过程的健康指标为:
其中,0≤HI≤1,N′min为HI′的最小值,N′man为HI′的最大值。
本专利中,HI越小代表DCDC电路的健康状态越差,当HI=0时即表示DCDC电路已经处于故障状态。DCDC电路不同健康状态可以通过HI的阈值划分为三个阶段,即健康状态、亚健康状态和故障状态。为了确定不同的性能退化阶段,在计算值的基础上可通过退化阶段健康指标曲线斜率变化做参考,设置合适的阈值,以明确区分不同的退化阶段,为过程健康状态的评估提供基础。
本申请实施例提供的一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法,通过实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估,所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。通过本申请实施例可实现核电仪控板卡DCDC电路健康状态的实时定量评估,在核电机组运行过程中实时评估板卡DCDC电路健康状态,以提前识别电源模块故障,保障仪控板卡在仪控***中发挥更稳定有效的作用,从而提高核电仪控***的安全性和经济性。
请参阅图2,基于上述实施例公开的一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法,本实施例对应公开了一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估装置,该装置包括:
第一处理单元201,用于实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;
第二处理单元202,用于将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估;所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
进一步的,所述第二处理单元202还用于:
采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;
对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;
对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;
计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;
根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;
根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
进一步的,所述第二处理单元201具体用于:
将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;
根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
所述仪控板卡DCDC电路健康状态评估装置包括处理器和存储器,上述第一处理单元和第二处理单元等均作为程序单元存储在存储器中,由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核,由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上,通过调整内核参数来实现在核电机组运行过程中实时评估板卡DCDC电路健康状态,以提前识别电源模块故障,保障仪控板卡在仪控***中发挥更稳定有效的作用,从而提高核电仪控***的安全性和经济性。
本申请实施例提供了一种存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
本申请实施例提供了一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行所述仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
本申请实施例提供了一种电子设备,如图3所示,该电子设备30包括至少一个处理器301、以及与所述处理器连接的至少一个存储器302、总线303;其中,所述处理器301、所述存储器302通过所述总线303完成相互间的通信;处理器301用于调用所述存储器302中的程序指令,以执行上述的所述仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
本文中的电子设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品,当在数据处理设备上执行时,适于执行初始化有如下方法步骤的程序:
实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;
将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估;所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
进一步的,所述预设健康评估模型的构建方法,包括:
采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;
对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;
对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;
计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;
根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;
根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
进一步的,所述将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,包括:
将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;
根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
本申请是根据本申请实施例的方法、设备(***)、计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
在一个典型的配置中,设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM),存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法,其特征在于,包括:
实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;
将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估;所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设健康评估模型的构建方法,包括:
采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;
对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;
对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;
计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;
根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;
根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,包括:
将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;
根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
4.一种仪控板卡DCDC电路健康状态评估装置,其特征在于,包括:
第一处理单元,用于实时采集仪控板卡DCDC电路的运行监测数据;
第二处理单元,用于将所述运行监测数据输入至预设健康评估模型,确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态,以实现所述仪控板卡DCDC电路健康状态的评估;所述评估状态包括:健康状态、亚健康状态和故障状态,所述预设健康评估模型包括标准健康评估指标和标准健康阈值,所述标准健康评估指标是通过马氏距离累积和方法将多个性能参数降维量化为适合健康评估的健康指标,所述标准健康阈值是根据健康指标曲线斜率确定的。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第二处理单元还用于:
采集正常工况下多个***性能参数作为样本数据;
对所述样本数据进行参数标准化,得到标准化后的性能参数;
对所述标准化后的性能参数进行时间序列降维,得到降维后的性能参数;
计算所述降维后的性能参数的累积和,并根据所述累积和构建并计算健康评估指标;
根据所述健康评估指标的曲线斜率确定对应的健康阈值;
根据所述健康评估指标和所述健康阈值构建所述预设健康评估模型。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第二处理单元具体用于:
将所述运行监测数据输入,与所述预设健康评估模型中的所述标准健康评估指标和所述标准健康阈值进行对比,得到对比结果;
根据所述对比结果来确定所述仪控板卡DCDC电路的评估状态。
7.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如权利要求1至3中任一项所述的仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
8.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线;其中,所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信;所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令,以执行如权利要求1至3中任一项所述的仪控板卡DCDC电路健康状态评估方法。
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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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