DE4030002A1 - Verfahren und einrichtung zur vermessung und darstellung von unebenheiten auf der hornhaut - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur vermessung und darstellung von unebenheiten auf der hornhautInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung und
Darstellung von Unebenheiten auf der Hornhaut eines Auges.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Die Hornhaut ist die kugelig gewölbte, durchsichtige
Membran auf dem Augapfel, die seitlich in eine Lederhaut über
geht. Die Hornhaut spiegelt die Außenwelt in Form eines kleinen
Bildes wieder, wobei dieses wiedergespiegelte Bild durch
Unregelmäßigkeiten der Wölbung, vor allem aber durch Verdickungen
der Haut entstehen. Solche Verdickungen sind eine übermäßige
Verhornung, die als Reaktion auf Druck oder Reibung oder
ähnliches entsteht. Auch Verletzungen können zu solchen Ver
hornungen führen. Um diese behandeln zu können, ist es nötig,
sowohl ihre Lage wie vor allem auch ihre Abmessungen zu kennen.
Dies ist mit herkömmlichen Verfahren und Geräten nicht möglich,
vor allem nicht mit der notwendigen Genauigkeit.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine geeignete Einrichtung zur Vermessung der
Hornhautoberfläche zu schaffen, mit denen die genaue Lage und
Ausbildung von Unebenheiten auf der Hornhaut festgestellt werden
kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im
Auge über eine beleuchtete Reflexscheibe ein definiertes Bild
erzeugt wird, daß das vom Auge reflektierte Bild über eine
Videokamera aufgenommen und gleichzeitig mit einem Millimeter
maßstab als Meßskala digitalisiert wird und daß diese Bilddaten
einem Rechner zugeführt, ausgewertet und grafisch dreidimensional
wiedergegeben werden.
Mit einem derartigen Verfahren können alle neuen und vor
handenen Unebenheiten auf der Hornhaut ermittelt und lokalisiert
werden, wobei es vor allem möglich ist, die genauen Ausmaße
festzustellen. So ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich, neue und bereits vorhandene Unebenheiten zu ermitteln,
um beispielsweise die Notwendigkeit einer Behandlung besser
beurteilen zu können. Durch die Digitalisierung des reflektierten
Bildes und die gleichzeitige Digitalisierung eines Millimeter
maßstabes ist aufgrund der Meßskala eine genaue Ermittlung und
Festlegung der einzelnen Bilddaten und damit der Unebenheiten
gegeben. Durch die grafische dreidimensionale Wiedergabe ist eine
noch bessere Beurteilungsmöglichkeit für den behandelnden
Arzt gegeben.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung ist vorgesehen, daß
die Darstellung auf den Bildschirm mit 16 Falschfarben oder mit
16 Graustufen vorgenommen wird. Dabei wird automatisch die
Helligkeitsverteilung des Images berechnet und die Abbildung
der möglichen 256 Helligkeitswerte auf die angezeigten 16
Abstufungen so gewählt, daß diese 16 Stufen möglichst gut aus
genützt werden. Die Bilddaten werden so angezeigt, daß das
"aspect ratio" der Bilddatei berücksichtigt wird. Die
resultierende Darstellung auf dem Grafikbildschirm hat eine
Auflösung von 512 Pixel mal 342 Zeilen mal 16 Grau- oder
Farbstufen. Für die Auswertung wird Images halbautomatisch
zentriert, so daß über einen Operationseingriff in den Zentrier
vorgang eine Korrektur ohne weiteres möglich ist, so daß den
Besonderheiten von Keratogrammen genüge getan werden kann. So
kann auch bei schweren Defekten noch eine einwandfreie
Zentrierung vorgenommen werden. Dadurch ist es weiter möglich,
die Unebenheiten genau zu ermitteln und festzulegen, wodurch
eine anschließende Behandlung beispielsweise mit Wegschleifen
der Unebenheiten vorgenommen werden kann.
Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Einrichtung
mit einer Kinnstütze, wobei im Abstand zur Kinnstütze eine auf
das Auge zentrierbare, beleuchtete Reflexscheibe angeordnet ist,
die in mehreren Ebenen ausgebildete, beleuchtete Lichtleitringe
und mittig einen Lichtdurchgang aufweist und daß auf der dem Auge
gegenüberliegenden Seite der Reflexscheibe eine Videokamera
positioniert ist, die mit einem Bildverarbeitungsrechner
verbunden ist. Bei einer derartigen Einrichtung wird über die
entsprechend beleuchtete Reflexscheibe ein genau definiertes
Bild auf das Auge geworfen, das dann reflektiert und durch
den Lichtdurchgang für die Videokamera erreichbar ist, die damit
genau zentriert das entsprechende Bild aufnehmen und dem Bild
verarbeitungsrechner zuleiten kann. Hier werden die Bilddaten
entsprechend aufbereitet und dargestellt, so daß der Benutzer
sie für die weitere Beurteilung bzw. weitere Behandlung sofort
zur Verfügung hat. Durch die über den Bildverarbeitungsrechner
ausgewerteten Bilddaten hat er ein einwandfreies und für die
Beurteilung optimal geeignetes Bild entweder auf dem zuge
ordneten Bildschirm oder ausgedruckt auf einem Papierblatt vor
liegen.
Ein klares und genau definiertes Bild ist erfindungsgemäß
dadurch erreichbar, daß drei Lichtleitringe unterschiedlichen
Innendurchmessers vor der eigentlichen Reflexscheibe angeordnet
sind, die in ihre Oberfläche eingravierte Rillen aufweist.
Dadurch ergibt sich ein zu reflektierendes Bild, das bei der
Auswertung eine genaue Ortung und Festlegung der Unebenheiten
auf der Hornhaut ermöglicht. Durch die eingravierten Rillen und
die Lichtleitringe wird eine direkte Einstrahlung auf das Auge
vermieden, so daß sich ein besonders klares Bild auf der Hornhaut
wiederspiegelt.
Zur genauen Vermessung ist es von Vorteil, wenn die Innen
kanten der Lichtleitringe und die Rillen zum Mittelpunkt hin
einen immer geringer werdenden Abstand aufweisen. Es ergibt sich
so ein leicht identifizierbares und auswertbares Bild,
daß über den Bildverarbeitungsrechner ausgewertet werden kann.
Eine vorteilhafte Beleuchtung ergibt sich, wenn die Licht
leitringe und die Reflexscheibe rückseitig eine Blendenscheibe
aufweisen und in einem gemeinsamen Gehäuserahmen angeordnet
sind. Dadurch ist es möglich, klare und deutliche Ringe zu
erzeugen, die dann auch auf der Hornhaut wiedergespiegelt werden.
Durch den gemeinsamen Gehäuserahmen ist eine genaue Vorgabe
der einzelnen auf der Hornhaut wiederzuspiegelnden Ringe erreicht.
Die gewünschten klaren Ringe, die dann auf der Hornhaut
wiedergespiegelt werden, werden insbesondere dann genau
definiert vorgegeben, wenn die Lichtleitringe und die Reflex
scheibe aus Plexiglas hergestellt sind. Insbesondere sind die
genauen Abmessungen und die entsprechende Lage der einzelnen
Ringe immer gleich, so daß eine einwandfreie Indentifikation
der Unebenheiten auf der Hornhaut möglich ist. Zur weiteren
Optimierung ist dabei vorgesehen, daß die Reflexscheibe und
die Lichtleitringe indirekt durch auf der der Videokamera
zugeordneten Seite angeordnete Lampen beleuchtet sind. Das
Auge selbst bleibt durch die Leuchten unbeeinflußt, da die
Lampen lediglich ihr Licht über das Plexiglas weitergeben, so
daß sich die weiter oben schon mehrfach erwähnten eindeutig
definierten klaren Ringe auf der Reflexscheibe und damit auch
später auf der Hornhaut des Auges ergeben bzw. dort wieder
gespiegelt werden. Hierzu sind die Lampen der Außenkanten der
Lichtleitringe und der Reflexscheibe zugeordnet, wobei ein
Durchleuchten der Lampen sowieso durch die schon bereits
erwähnte Blendenscheiben verhindert ist. Die Lampen sind damit
um den Außenrand herum angeordnet und leuchten quasi durch
die Reflexscheibe bzw. die Lichtleitringe hindurch und beleuchten
damit wiederum die Innenkanten bzw. die in die Reflexscheibe
eingravierten Ringe.
Um den Zentriervorgang zu erleichtern und auch eine
sofortige Überwachung zu ermöglichen, ist der Videokamera
ein Kontrollmonitor zugeordnet, der dem Grafikbildschirm mit
Eingabetastatur des Bildverarbeitungsrechners entspricht. Damit
ist auch ein Austausch beider Bildschirme möglich, was den
apparativen Aufwand für die erfindungsgemäße Einrichtung
reduziert. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Bildver
arbeitungsrechner mit dem zugeordneten Grafikbildschirm nicht
im gleichen Raum wie die Videokamera angeordnet ist.
Die Ergebnisse der vom Bildverarbeitungsrechner ermittelten
mathematischen Daten können auf dem Drucker in Listenform dar
gestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn dem
Bildverarbeitungsrechner ein grafikfähiger Drucker nachge
ordnet ist, so daß die verschiedensten Diagramme vorteilhaft
bleibend dargestellt werden können, so daß auch bei Nachüber
prüfungen oder bei kontinuierlichen Vorsorgeuntersuchungen
der jeweilige vorherige Stand mit berücksichtigt werden kann,
so daß die Entwicklung entsprechender Unebenheiten und Be
schädigungen der Hornhaut optimal beurteilt werden können.
Die Auswertung kann wahlweise für 12, 24, 36, 45, 90
oder 180 Radien gerechnet werden. Zur Verbesserung der Signal
zu-Rauschverhältnisses in den Eingangsdaten können verschiedene
Filterfunktionen angewendet werden. Hierzu sieht die Erfindung
vorteilhafterweise vor, daß der Bildverarbeitungsrechner
ein Grundgerüst für nachträglich programmierte Filter aufweist.
Durch dieses integrierte System ist es möglich, je nach Gegeben
heiten im nachhinein Filter einzuprogrammieren, so daß je
nach den Gegebenheiten optimale Werte ermittelt werden können.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß
ein auf der Hornhaut reflektiertes Bild ähnlich dem Image eines
auszuwertenden Fotos aufgenommen werden kann, wobei ein
Millimetermaßstab als Meßskala ebenfalls digitalisiert wird.
Die so ermittelten Bilddaten werden in den auswertenden
Bildverarbeitungsrechner übertragen, als Bilddatei auf dem Massen
speicher abgelegt und gleichzeitig auf dem Grafikbildschirm
bzw. Kontrollmonitor angezeigt. Damit können auf der Hornhaut
vorhandene Unebenheiten klar erkannt, lokalisiert und ver
messen werden, so daß eine anschließende Behandlung beispiels
weise durch Abschleifen genau und ohne Gefahren ablaufen kann.
Vorteilhaft ist dabei, daß nicht nur die genaue Lage, sondern
auch die genauen Abmessungen derartiger Unebenheiten ermittelt
und in einer solchen Genauigkeit und Größe dargestellt werden
können, daß für den behandelnden Arzt eine genaue Beurteilungs
grundlage vorhanden ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen
standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der
zugehörigen Zeichnung in der bevorzugte Ausführungsbeispiele
mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dar
gestellt sind. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bild
verarbeitungseinrichtung,
Fig. 2 die Reflexscheibe von der Vorderseite her
gesehen,
Fig. 3 die Reflexscheibe in Seitenansicht mit
Videokamera,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Grafikbild
schirms und
Fig. 5 eine grafische Wiedergabe der ermittelten
Bilddaten,
Fig. 6 kreisförmiges Diagramm.
Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 die Bildverarbeitungs
einrichtung (1) schematisch wiedergegeben. Auf der linken Seite
ist die Kinnstütze (2) erkennbar, auf die der Patient zur
Grobjustierung sein Kinn auflegen soll. Mit (3) ist das ange
deutete Auge gekennzeichnet, das durch diese Grobjustierung
bereits in einem vorgegebenen Abstand und etwa mittig zur
Reflexscheibe (4) angeordnet ist.
Die Reflexscheibe (4) ist zusätzlich mit drei Lichtleit
ringen (5, 6) ausgerüstet, die im Abstand zur Reflexscheibe
(4) angeordnet sind, so daß sich mehrere Ebenen (7, 8, 9)
ergeben. Hinter der Reflexscheibe (4) und auch hinter den
einzelnen Lichtleitringen (5, 6) sind Blendenscheiben (10)
angeordnet, die ein Durchtreten von Licht von der Rückseite
der Reflexscheibe (4) her verhindert.
Mittig der Reflexscheibe (4) und der Blendenscheibe (10)
ist ein Lichtdurchgang (11) vorgesehen, über daß die auf der
rückwärtigen Seite (12) der Reflexscheibe (4) angeordnete
Videokamera (17) das auf dem Auge (3) wiedergespiegelte
Bild der einzelnen Lichtringe erfassen und auswerten kann.
Die einzelnen Ringe werden durch die Innenkanten (23)
der einzelnen Lichtleitringe (5, 6) sowie durch die in die
Oberfläche (15) der Reflexscheibe (4) eingravierten Rillen
(13, 14) erzeugt und vorgegeben.
Der Videokamera (17) ist ein Kontrollmonitor (16) zuge
ordnet, über den das von der Videokamera (17) aufgenommene
Bild sofort dargestellt und damit vom Ausführenden überprüft
werden kann.
Die von der Videokamera (17) ausgehenden Bilddaten
werden auf den Bildverarbeitungsrechner (18) übertragen, wo sie
ausgewertet, abgelegt und dann auch über den Grafikbildschirm
(19) oder den Drucker (20) dargestellt werden. Bei dem Drucker
(20) handelt es sich zweckmäßigerweise um einen grafikfähigen
Drucker, so daß auch eine einwandfreie bleibende Auswertung
der entsprechenden Bilddaten möglich ist.
Mit (21) ist der Mittelpunkt der Reflexscheibe (4)
und auch der Blendenscheibe (10) bezeichnet, dem gegenüber
genau zentriert das Auge (3) angeordnet ist. Dadurch ist es
möglich, durch die Blendenscheibe (10) und die Reflexscheibe
(4) hindurch mit Hilfe der Videokamera (17) auf das Auge
(3) zu schauen und daß dort wiedergespiegelte Bild der einzelnen
Ringe aufzunehmen und entsprechend auszuwerten.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Reflexscheibe (4), wobei
deutlich wird, wie die einzelnen von den Lichtleitringen (5, 6)
und den Rillen (13, 14) gebildeten Ringe dargestellt sind.
Die Lichtleitringe (5, 6) und die Reflexscheibe (4) sind in
einem gemeinsamen Gehäuserahmen (22) untergebracht, so daß
ihre Lage genau vorgegeben ist und auch genau eingehalten werden
kann. Nur so ist eine definierte Vermessung der Hornhautober
fläche möglich.
Bei Fig. 3 ist die Bildverarbeitungseinrichtung (1) bzw.
der entsprechende Teil davon teilweise mit geöffnetem Gehäuse
wiedergegeben. Dies gilt insbesondere auch für die Videokamera
(17). Deutlich wird, daß der Kopf (33) der Videokamera (17)
durch die Abdeckung (27) so abgedeckt ist, daß Fremdlicht die
Aufnahme nicht beeinflussen kann.
Die die Lichtleitringe (5, 6) und die Reflexscheibe (4)
beleuchtenden Lampen (24, 25) sind auf der Außenkante
(26) angebracht, so daß ihre Leuchtkraft über die aus Plexiglas
bestehenden Teile, d. h. die Reflexscheibe (4) und die Licht
leitringe (5, 6) weitergeleitet werden. Auf diese Art und
Weise können die aus Fig. 2 ersichtlichen klaren Ringe erzeugt
und über die Videokamera (17) aufgenommen werden.
Die Videokamera (17) ist auf eine Halterung (29)
positioniert, während sich die gesamte Apparatur gemäß Fig. 3
auf einer durchaus transportablen Halterung abstützt, so daß
diese Einrichtung ohne weiteres transportiert werden kann.
Eine solch vorteilhafte nicht stationäre Einrichtung eignet
sich damit u. a. auch für den Einsatz in kleineren Praxen
niedergelassener Ärzte.
Fig. 4 ist beigefügt, um zu verdeutlichen, daß mit Hilfe
des dem Bildverarbeitungsrechner (18) zugeordneten Grafik
bildschirms (9) sehr genaue Wiedergabebilder (31) erzeugt
werden können, die damit auch eine vorteilhafte Darstellung
ermöglichen. Über die Eingabetastatur (28) können vom Bediener
beispielsweise im nachhinein programmierte Filter in das
System integriert werden, um auf diese Weise eine Verbesserung
des Signal-zu-Rauschverhältnisses zu verbessern.
Fig. 5 schließlich gibt eine grafische Darstellung (32)
wieder. Anhand dieses Bildes soll lediglich verdeutlicht
werden, daß es ohne weiteres möglich ist, mit Hilfe einer
derartigen Bildverarbeitungseinrichtung auch extreme Situationen
auszuwerten und wiederzugeben, die dann für den behandelnden
Arzt eine optimale Beurteilung des jeweiligen Zustandes der
Hornhaut ermöglichen.
Fig. 6 schließlich zeigt ein kreisförmiges Diagramm. Hier
ist jedem Meßwert ein Flächenelement zugeordnet. Diese Fläche
wird mit einem Helligkeitswert gefüllt, die der diesem Element
zugeordneten berechneten Brechkraft entspricht. Möglich ist es
auch, die Fläche entsprechend den Helligkeitswerten mit einer
Farbe zu füllen. Hierfür stehen 7 Farben bzw. Graustufen zur
Verfügung. Der Bildverarbeitungsrechner wählt die Abstufungen
automatisch so, daß jeder Brechkraftbereich gleich breit ist.
Aus den berechneten Stützstellen wird die Abweichung der
Corneaoberfläche von der Kugelgestalt in Form eines dimetrisch
projezierten Netzdiagramms dargestellt. Die Größe dieses
Diagramms ist auf 10×10 mm Fläche festgelegt. Der Netzlinien
abstand ist auf 0,5 mm festgelegt, Stützstellen werden mit
0,25 mm Abstand berechnet. An den Stellen, an denen keine
gültigen Daten existieren, wird die Höhe der Fläche zu 0 gesetzt.
Für die Auflösung in vertikaler Richtung existieren zwei Versionen.
Zum einen ist eine Darstellung mit 5 µm/Einheit bis etwa 750 µm
möglich, zum anderen mit 1 µm/Einheit bis etwa 150 µm.
Diese Ausführungen ergänzen die Darstellung nach Fig. 5.
Claims (12)
1. Verfahren zur Vermessung und Darstellung von Unebenheiten
auf der Hornhaut eines Auges,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Auge über eine beleuchtete Reflexscheibe ein definiertes
Bild erzeugt wird, daß das vom Auge reflektierte Bild über eine
Videokamera aufgenommen und gleichzeitig mit einem Millimetermaß
stab als Meßskala digitalisiert wird und daß diese Bilddaten
einem Rechner zugeführt, ausgewertet und grafisch dreidimensional
wiedergegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Darstellung auf dem Bildschirm mit 16 Falschfarben oder
mit 16 Graustufen vorgenommen wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Abstand zur Kinnstütze (2) eine auf das Auge (3)
zentrierbare, beleuchtete Reflexscheibe (4) angeordnet ist,
die in mehreren Ebenen (7, 8, 9) ausgebildete, beleuchtete
Lichtleitringe (5, 6) und mittig einen Lichtdurchgang (11) auf
weist und daß auf der dem Auge (3) gegenüberliegenden Seite
(12) der Reflexscheibe eine Videokamera (17) positioniert ist,
die mit einem Bildverarbeitungsrechner (18) verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß drei Lichtleitringe (5, 6) unterschiedlichen Innendurch
messers vor der eigentlichen Reflexscheibe (4) angeordnet sind,
die in ihre Oberfläche (15) eingravierte Rillen (13, 14) aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenkanten (23) der Lichtleitringe (5, 6) und die
Rillen (13, 14) zum Mittelpunkt (21) hin einen immer geringer
werdenden Abstand aufweisen.
6. Einrichtung nach Anspruch 3 bis Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtleitringe (5, 6) und die Reflexscheibe (4) rückseitig
eine Blendenscheibe (10) aufweisen und in einem gemeinsamen
Gehäuserahmen (22) angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 3 bis Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtleitringe (5, 6) und die Reflexscheibe (4) aus
Plexiglas hergestellt sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reflexscheibe (4) und die Lichtleitringe (5, 6) indirekt
durch auf der der Videokamera (17) zugeordneten Seite (12)
angeordnete Lampen (24, 25) beleuchtet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lampen (24, 25) den Außenkanten (26) der Lichtleitringe
(5, 6) und der Reflexscheibe (4) zugeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Videokamera (17) ein Kontrollmonitor (16) zugeordnet ist,
der dem Grafikbildschirm (19) mit Eingabetastatur (28) des
Bildverarbeitungsrechners (18) entspricht.
11. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Bildverarbeitungsrechner (18) ein grafikfähiger Drucker
(20) nachgeordnet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bildverarbeitungsrechner (18) ein Grundgerüst für
nachträglich programmierte Filter aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904030002 DE4030002A1 (de) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Verfahren und einrichtung zur vermessung und darstellung von unebenheiten auf der hornhaut |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904030002 DE4030002A1 (de) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Verfahren und einrichtung zur vermessung und darstellung von unebenheiten auf der hornhaut |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4030002A1 true DE4030002A1 (de) | 1992-03-26 |
Family
ID=6414739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904030002 Ceased DE4030002A1 (de) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Verfahren und einrichtung zur vermessung und darstellung von unebenheiten auf der hornhaut |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4030002A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
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