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熱文回顧丨專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球

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熱文回顧丨專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球

熱文回顧丨專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球

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來(lái)源:IPRdaily中文網(wǎng)(iprdaily.cn)

作者:王倩娣 北京品源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理咨詢有限公司

原標(biāo)題:專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和足球


古代足球起源于中國(guó),現(xiàn)代足球起源于英國(guó),被認(rèn)為是世界第一運(yùn)動(dòng),也是全球體育屆最具影響力的單項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)之一。而世界杯是國(guó)際足球聯(lián)合會(huì)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織的世界性的足球比賽,是世界上規(guī)模最大、影響最大、水平最高的國(guó)家隊(duì)足球比賽?;仡櫧诘氖澜绫愂拢瑫?huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)不蘊(yùn)含著大量的高科技創(chuàng)新成果。自1970年開(kāi)始,阿迪達(dá)斯公司一直作為世界杯的官方贊助商,為其提供比賽用球,不僅在足球外觀、制造工藝等方面不斷改進(jìn),更是增加新興技術(shù)賦予了足球更多的功能。本文將從產(chǎn)品、技術(shù)及其專利三個(gè)方面進(jìn)行分析,更加立體、全面的展現(xiàn)世界杯足球賽場(chǎng)上的VAR技術(shù)和高科技足球。


2019年世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)日的主題為——奮力奪金:知識(shí)產(chǎn)權(quán)和體育,旨在突出知識(shí)產(chǎn)權(quán)在體育領(lǐng)域中的作用和貢獻(xiàn)。科技的快速發(fā)展將體育推向了新的高度,尤其是在競(jìng)技體育中各種通信技術(shù)的應(yīng)用,不僅使運(yùn)動(dòng)員的專業(yè)技能達(dá)到更好的發(fā)揮,也使得觀眾得到了更好的觀看體驗(yàn)。


古代足球起源于中國(guó),現(xiàn)代足球起源于英國(guó),被認(rèn)為是世界第一運(yùn)動(dòng),也是全球體育屆最具影響力的單項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)之一。而世界杯是國(guó)際足球聯(lián)合會(huì)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織的世界性的足球比賽,是世界上規(guī)模最大、影響最大、水平最高的國(guó)家隊(duì)足球比賽。回顧近期的世界杯賽事,會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)不蘊(yùn)含著大量的高科技創(chuàng)新成果。2014年的巴西世界杯首次啟用門(mén)線技術(shù),用以判斷是否為有效進(jìn)球;2018年俄羅斯世界杯進(jìn)一步引進(jìn)了VAR技術(shù)(視頻助理裁判系統(tǒng)),通過(guò)使用視頻回放技術(shù)幫助主裁判作出正確的判罰決定。門(mén)線技術(shù)和VAR技術(shù)的使用使得足球賽場(chǎng)上漏判率、誤判率大幅降低,進(jìn)一步維護(hù)了競(jìng)技體育的公平、公正原則。而足球作為賽場(chǎng)上的焦點(diǎn),其外觀、材質(zhì)、性能無(wú)不影響著球員的發(fā)揮、觀眾的視覺(jué)體驗(yàn)等。自1970年開(kāi)始,阿迪達(dá)斯公司一直作為世界杯的官方贊助商,為其提供比賽用球,不僅在足球外觀、制造工藝等方面不斷改進(jìn),更是增加新興技術(shù)賦予了足球更多的功能。本文將從產(chǎn)品、技術(shù)及其專利三個(gè)方面進(jìn)行分析,更加立體、全面的展現(xiàn)世界杯足球賽場(chǎng)上的VAR技術(shù)和高科技足球。


VAR技術(shù)(視頻助理裁判系統(tǒng))


VAR(Video Assistant Referee)技術(shù)實(shí)質(zhì)是依靠足球場(chǎng)上分布的多個(gè)攝像機(jī)鏡頭,多機(jī)位、多角度的捕捉場(chǎng)上球員的每一個(gè)細(xì)小動(dòng)作,在場(chǎng)上出現(xiàn)爭(zhēng)議判罰或主裁判需要調(diào)取比賽錄像時(shí),由技術(shù)人員操作,使用視頻回放技術(shù)幫助主裁判作出正確的判罰決定。該系統(tǒng)包括一個(gè)視頻助理裁判(簡(jiǎn)稱VAR)和三個(gè)助理(分別為AVAR1、AVAR2、AVAR3),其中VAR負(fù)責(zé)觀察球場(chǎng)上方的主要角度,還可以回看4個(gè)不同的視頻角度,并且負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)裁判溝通聯(lián)系;AVAR1負(fù)責(zé)觀察主要的攝像角度,并且在需要回看錄像時(shí)通知VAR;AVAR2負(fù)責(zé)分析越位角度,主要工作是判斷越位爭(zhēng)議;AVAR3則專注電視節(jié)目的反饋,輔助VAR分析意外事件,確保VAR和AVAR2在越位判罰時(shí)有良好的溝通。除了四個(gè)視頻裁判,VAR團(tuán)隊(duì)還需要四名錄像回看的操作員(RO),他們將會(huì)提供最佳的角度,其中2人負(fù)責(zé)提前選擇最佳角度,另外兩人則選出由VAR和AVAR2通過(guò)分析得到的最佳角度。


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VAR技術(shù)的原理其實(shí)并不復(fù)雜,其主要是依靠足球場(chǎng)上的多個(gè)攝像機(jī)將三維景物影像化,在計(jì)算機(jī)中近距離實(shí)時(shí)還原球線模型,為判罰提供幫助。盡管如此,為了其在現(xiàn)場(chǎng)比賽過(guò)程中能夠保持精準(zhǔn)判決的同時(shí),盡量減少對(duì)比賽的干擾,需要依托各個(gè)方面的技術(shù)支持。據(jù)相關(guān)報(bào)道【1】,早在1999年,被稱為“鷹眼之父”的Paul Hawkins已就該技術(shù)遞交了專利申請(qǐng),其公開(kāi)號(hào)為GB9929193D0,具體公開(kāi)了一種用于在球場(chǎng)等預(yù)定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的球類運(yùn)動(dòng)的視頻處理系統(tǒng),包括至少四個(gè)在固定位置以固定間隔布置的攝像機(jī);視頻處理器和球跟蹤器來(lái)自于攝像機(jī)的信號(hào)的反饋;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,用于儲(chǔ)存所述區(qū)域的建模、體育項(xiàng)目的特征、用于存儲(chǔ)規(guī)則或者關(guān)鍵時(shí)間。視頻處理器的運(yùn)作方式如下:a)從每個(gè)攝像機(jī)的每個(gè)幀中識(shí)別對(duì)應(yīng)于球的圖像的像素組;b)利用至少來(lái)自兩個(gè)不同攝像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)為每幀計(jì)算3D位置圖;c)從連續(xù)幀中計(jì)算預(yù)測(cè)出球的3D飛行路徑;d)將預(yù)測(cè)飛行路徑映射到建模上,以識(shí)別出與其他特征的交互,該交互表示所發(fā)生的的關(guān)鍵事件或規(guī)則侵權(quán)。


目前主流足球賽場(chǎng)上采用的VAR技術(shù)均由英國(guó)的Hawk-Eye公司開(kāi)發(fā),該公司于2011年被索尼收購(gòu)。Hawk-Eye在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了視覺(jué)處理技術(shù),跟蹤球、球員其精度可達(dá)到毫米級(jí),并且依托索尼多年以來(lái)在視頻圖像采集和處理方面的技術(shù)積累,其視覺(jué)處理技術(shù)上還增加了智能IT支持的視頻重放、分發(fā)軟件和創(chuàng)意圖形平臺(tái),為眾多產(chǎn)品和服務(wù)帶來(lái)了新的體育革命。截止目前,Hawk-Eye公司的VAR技術(shù)已為荷蘭杯賽事(KNVB)、德邦聯(lián)賽(BUNDESLIGA)、荷蘭足球甲級(jí)聯(lián)賽(Eredivisie)、英超聯(lián)賽(Premier League)、意大利甲組聯(lián)賽(Seriea)、英格蘭足總杯(TheFA)、歐洲足球協(xié)會(huì)聯(lián)盟(UEFA)、德國(guó)足協(xié)等賽事和協(xié)會(huì)提供技術(shù)支持。


為了對(duì)索尼開(kāi)發(fā)的VAR技術(shù)有更深入的了解,我們以技術(shù)創(chuàng)始人Paul Hawkins為檢索入口進(jìn)行了專利檢索。共檢索出六組與VAR技術(shù)相關(guān)的同族專利(包括GB9919193D0),其技術(shù)點(diǎn)分別如下所述:


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GB2496591A公開(kāi)了一種用于檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)運(yùn)動(dòng)拋射體的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)矯正裝置,該裝置包括用于接收由攝像機(jī)捕獲的場(chǎng)景內(nèi)第一和第二圖像的接口;參考標(biāo)記確定器,用于確定第一、第二圖像內(nèi)的參考標(biāo)記位置,參考標(biāo)記在場(chǎng)景內(nèi)是靜止的;差分確定裝置,用于確定場(chǎng)景內(nèi)第一和第二圖像中參考標(biāo)記的位置之間的差異;矯正變換器,基于確定的差異將矯正應(yīng)用到第二圖像中。


GB2496428A公開(kāi)了一種檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)運(yùn)動(dòng)拋射體位置的設(shè)備,該設(shè)備包括可接收多個(gè)圖像的接口,多個(gè)圖像由多個(gè)相機(jī)基本上同時(shí)捕獲,每個(gè)相機(jī)具有該場(chǎng)景的不同視場(chǎng);運(yùn)動(dòng)拋射體圖案存儲(chǔ)器模塊,包括指示運(yùn)動(dòng)拋射體表面的特性圖案的數(shù)據(jù);運(yùn)動(dòng)拋射體圖案檢測(cè)單元,使用來(lái)自運(yùn)動(dòng)拋射體圖案存儲(chǔ)器模塊的數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別圖像內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的至少一部分且產(chǎn)生圖像內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和方位數(shù)據(jù);運(yùn)動(dòng)拋射體位置檢測(cè)單元,可操作來(lái)基于這些圖像中的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和方位數(shù)據(jù)以及相機(jī)的相對(duì)位置來(lái)確定場(chǎng)景內(nèi)球的位置。


GB2496429A公開(kāi)了一種從攝像機(jī)視野中確定在運(yùn)動(dòng)彈射時(shí)間間隔期間內(nèi)運(yùn)動(dòng)彈射位置的設(shè)備,包括:接口,接收在運(yùn)動(dòng)拋射體被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔之前由相機(jī)以第一幀速率捕獲的場(chǎng)景的第一序列圖像和在該時(shí)間間隔之后以第二圖像速率捕獲的場(chǎng)景的第二序列圖像;運(yùn)動(dòng)拋射體檢測(cè)裝置,檢測(cè)第一和第二序列圖像中的每個(gè)圖像檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置;速度檢測(cè)單元,基于針對(duì)第一序列圖像檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第一幀速率來(lái)確定在該時(shí)間間隔之前運(yùn)動(dòng)拋射體的速度,并且基于針對(duì)第二序列圖像檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第二圖像速率來(lái)確定剛好在該時(shí)間間隔之后運(yùn)動(dòng)拋射體的速度;以及運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元,使用檢測(cè)到的位置和確定的速度中至少一個(gè)確定在該時(shí)間間隔期間運(yùn)動(dòng)拋射體的位置。


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以上專利GB2496591A、GB2496428A、GB2496429A主要針對(duì)如何利用攝像機(jī)以及3D模擬技術(shù)獲得即時(shí)、真實(shí)的比賽場(chǎng)景。除此之外,索尼還申請(qǐng)了關(guān)于提高遠(yuǎn)程觀看用戶體驗(yàn)、增強(qiáng)用戶與事件以及多個(gè)用戶之間交互的專利,比如GB2531811A和AU2018220148A1。


GB2531811A公開(kāi)了一種用于檢測(cè)捕獲圖像中的標(biāo)牌的裝置,包括:輸入電路,用于接收捕獲的圖像;檢測(cè)器電路用于基于標(biāo)牌的預(yù)定形狀和顏色檢測(cè)捕獲圖像中的標(biāo)牌,可以檢測(cè)多種不同形狀或顏色的標(biāo)牌;計(jì)數(shù)器電路用于計(jì)算檢測(cè)到的每個(gè)不同形狀或顏色的標(biāo)牌。


AU2018220148A1公開(kāi)了一種能夠基于協(xié)作用戶交互驗(yàn)證表示用戶所提交的數(shù)據(jù)(比如簡(jiǎn)單的視覺(jué)設(shè)置中)的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)代碼。


除以上六組VAR技術(shù)相關(guān)同族專利以外,一直以來(lái),索尼在其專業(yè)領(lǐng)域——圖像獲取處理方面有著深厚的技術(shù)積累,同時(shí)也申請(qǐng)了大量的專利進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),為VAR技術(shù)提供圖像獲取處理方面的支持與保護(hù)。由于數(shù)據(jù)量較大且涉及技術(shù)廣泛,本文暫不對(duì)該部分專利和技術(shù)進(jìn)行展開(kāi)。


除Hawk-Eye公司之外,GOAL CONTROL公司作為2014年巴西世界杯門(mén)線技術(shù)提供商以及2018年俄羅斯世界杯VAR技術(shù)供應(yīng)商的惜敗者,在2012-2014年間就相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了一系列的專利保護(hù)。比如WO2014071918A1公開(kāi)了一種用于記錄和播放一系列事件的方法,尤其是對(duì)于特定體育事件。WO2013083112A2公開(kāi)了一種用于目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)和方法,其多個(gè)攝像機(jī)監(jiān)視由球門(mén)框架生成的球門(mén)線平面,其中至少一個(gè)攝像機(jī)模塊用于監(jiān)視運(yùn)動(dòng)場(chǎng)方向球門(mén)外側(cè)的扇形區(qū)域,以便確定球門(mén)方向運(yùn)動(dòng)體的軌跡。但就目前已公開(kāi)的專利數(shù)據(jù)來(lái)講,GOAL CONTROL公司所申請(qǐng)的專利與門(mén)線技術(shù)更為相關(guān),而與VAR技術(shù)關(guān)聯(lián)不大。


隨著VAR技術(shù)被越來(lái)越多的主流足球賽事所應(yīng)用,近年來(lái)已有多個(gè)公司對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。比如PIXELLOT LTD公司申請(qǐng)了一系列視頻處理傳輸相關(guān)的專利,如US20170178687A1公開(kāi)了一種用于計(jì)算機(jī)化的服務(wù)器在場(chǎng)景中自主地產(chǎn)生體育比賽的電視節(jié)目方法;WO2017221239A2提供了一種用于從一個(gè)或多個(gè)視頻流自動(dòng)產(chǎn)生突出顯示的方法和系統(tǒng);US10262692B2提供了一種用于場(chǎng)景中自主地產(chǎn)生體育比賽的電視節(jié)目的計(jì)算機(jī)化服務(wù)器的方法。


在激烈的足球比賽中,VAR技術(shù)的引入給球迷帶來(lái)了更精彩的體驗(yàn),同時(shí)也引起了一些爭(zhēng)議,除了VAR技術(shù)的引入一定程度上影響了比賽進(jìn)度之外,最主要的方面在于VAR技術(shù)的越位線判定技術(shù)并不是和“門(mén)線技術(shù)”一樣的全機(jī)械判斷,其他賽場(chǎng)上甚至還出現(xiàn)“裁判用白紙比越位線”的情況,即使是裁判通過(guò)視頻回放反復(fù)觀看,也存在很大的主觀性。但是,這個(gè)現(xiàn)象隨著技術(shù)的發(fā)展和完善,已經(jīng)在一定程度上得到解決。據(jù)有關(guān)報(bào)道【2】,2019年6月份的中超賽事中已啟用Hawk-Eye開(kāi)發(fā)的3D虛擬越位線技術(shù),“魯能式”越位懸案成為歷史。


足球


阿迪達(dá)斯作為歷年來(lái)的世界杯足球供應(yīng)商,一直致力于不斷改進(jìn)足球的外觀、材質(zhì)、性能等各個(gè)方面,以求在世界杯賽場(chǎng)上為賽事提供近乎完美的支持。從1970年的皮革材質(zhì)到現(xiàn)在的EVA和TPU相結(jié)合的高科技材質(zhì)以提升其防水性、密封性及耐用性,從最初只注重外表的設(shè)計(jì)到添加有空氣動(dòng)力學(xué)凹槽以提升足球穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性,從32塊手縫嵌面到6塊十字形球面無(wú)縫粘貼拼接而成,2018年俄羅斯世界杯更是在足球內(nèi)部?jī)?nèi)置了NFC(近場(chǎng)通訊技術(shù))芯片,能夠記錄整場(chǎng)比賽的細(xì)節(jié),進(jìn)一步輔助了VAR技術(shù)的同時(shí),還實(shí)現(xiàn)了與觀眾的實(shí)時(shí)互動(dòng),無(wú)不透露著阿迪達(dá)斯對(duì)為世界杯賽事提供最優(yōu)服務(wù)的態(tài)度與決心。阿迪達(dá)斯在不斷提升足球外觀、質(zhì)量、性能等的同時(shí),也越來(lái)越重視對(duì)該產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。


以“電視之星18”為例,早在幾年前,阿迪達(dá)斯公司就開(kāi)始對(duì)其從外觀、制造方法、通訊模塊等方面進(jìn)行全方位的專利保護(hù),分別在各個(gè)國(guó)家申請(qǐng)專利。


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“電視之星18”產(chǎn)品的外觀,延續(xù)了1970年的墨西哥世界杯用球“電視之星”的黑白塊相間的設(shè)計(jì),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。針對(duì)其改進(jìn),阿迪達(dá)斯公司于2017年11月份在歐共體申請(qǐng)了外觀設(shè)計(jì)保護(hù),其中專利公開(kāi)號(hào)EM0035043640001S為“電視之星18”的外觀整體設(shè)計(jì),隨后又以其為優(yōu)先權(quán)在美國(guó)、中國(guó)、日本等地遞交了外觀設(shè)計(jì)申請(qǐng),具體保護(hù)了一種用于體育娛樂(lè)和比賽的運(yùn)動(dòng)足球,其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于產(chǎn)品的圖案如下圖(主視圖)所示,采用了紅黑和黑白兩種漸變的馬賽克圖案,其中紅黑馬賽克版本為淘汰賽用球,名為“電視之星-逐夢(mèng)俄羅斯”;黑白馬賽克版本為小組賽用球,即“電視之星18”。


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此外,為了更好的保護(hù)足球的外觀設(shè)計(jì),阿迪達(dá)斯針對(duì)足球外觀的黑白馬賽克、紅黑馬賽克部分分別單獨(dú)申請(qǐng)了外觀保護(hù),見(jiàn)專利EM0035043640005S、EM0035043640006S。


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關(guān)于“電視之星18”的制造方法,阿迪達(dá)斯公司最早在德國(guó)申請(qǐng)了專利號(hào)為DE102015204151A1的發(fā)明專利,隨后在歐洲、美國(guó)、中國(guó)、日本等地申請(qǐng)了發(fā)明保護(hù),其保護(hù)了一種球,在球殼上設(shè)置多個(gè)片已使得至少兩個(gè)相鄰的片之間具有至少一個(gè)間隙,以及用填充材料填充所述間隙。其中,文本中還簡(jiǎn)單公開(kāi)了球中可以包括RFID或NFC類的電子元件,電子元件可以存儲(chǔ)有關(guān)球的信息。該種外殼結(jié)構(gòu)不僅制造相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低,并且具有非常好的飛行和抓取性能、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),該球的飛行和抓取性能可單獨(dú)調(diào)整。



內(nèi)置NFC芯片是“電視之星18”的一大看點(diǎn),阿迪達(dá)斯公司同樣就“球體中融入通訊模塊”這一重要技術(shù)點(diǎn)最先在美國(guó)申請(qǐng)了專利號(hào)為US2013274040A1的專利,隨后又針對(duì)該技術(shù)及其改進(jìn)技術(shù)在歐洲、美國(guó)、中國(guó)、日本等國(guó)家進(jìn)行了專利布局保護(hù)。其具體保護(hù)了一種用于確定足球運(yùn)動(dòng)軌跡的方法,通過(guò)球中的傳感器模塊確定并輸出球的施加力、速度、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速率以及運(yùn)動(dòng)軌跡等相關(guān)數(shù)據(jù)。其中,足球的通訊模塊與VAR技術(shù)相結(jié)合,共同在屏幕上輸出足球的運(yùn)動(dòng)軌跡等相關(guān)數(shù)據(jù),為觀眾提升趣味性的同時(shí),為裁判判罰提供可靠依據(jù)。


總結(jié)


隨著科技的進(jìn)步,足球比賽的看點(diǎn)已不再僅僅是運(yùn)動(dòng)員場(chǎng)上的互逐,有越來(lái)越多的高科技產(chǎn)品和應(yīng)用給體育賽事甚至日常生活帶來(lái)了新的驚喜與體驗(yàn)。科技的進(jìn)步和高科技產(chǎn)品的誕生都離不開(kāi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保駕護(hù)航,新產(chǎn)品從概念提出到實(shí)際應(yīng)用必然要耗費(fèi)眾多科研人員的心血并伴隨投入大量科研經(jīng)費(fèi),唯有通過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)對(duì)產(chǎn)品或應(yīng)用進(jìn)行全方面的保護(hù),才能保證科研人員和投資者獲得應(yīng)有的回報(bào),從而更加有動(dòng)力和資本繼續(xù)從事新科技的研發(fā),這樣才能為科技的不斷進(jìn)步提供良好的環(huán)境與條件。這也是知識(shí)產(chǎn)權(quán)存在的重大意義之一。


參考文獻(xiàn)

【1】http://www.iprchn.com/cipnews/news_content.aspx?newsId=109276

【2】https://baijiahao.baidu.com/s?id=1637225816289542596&wfr=spider&for=pc


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作者:王倩娣 北京品源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理咨詢有限公司 

編輯:IPRdaily王穎          校對(duì):IPRdaily縱橫君


注:原文鏈接熱文回顧丨專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球點(diǎn)擊標(biāo)題查看原文)


熱文回顧丨專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球

與光同行!2021年中國(guó)“40位40歲以下企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)精英”榜單揭曉


熱文回顧丨專利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球

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