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臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量和品质的影响

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臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量和品质的影响

p文章编号 1001 -4829 2017 12 -2769 -06 DOI 10.16213/j. cnki. scjas.2017.12.026收稿日期 2017 -06 -23基金项目 江苏省农业科技自主创新资金 [ CX 15 1033]; 十三五重点研发计划 2016YFD0201007作者简介 高文瑞 1980 - , 女 , 山西太谷人 , 博士 , 副研究员 ,主要从事设施蔬菜栽培技术研究 , Tel 025-84398820, E-mailgaowr1225126. com; * 为通讯作者 徐 刚 , 博士 , 研究员 , 主要从事蔬菜设施栽培技术及相关栽培生理等研究 , Tel 025-84390143, E-mail xugang90 163. com。臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率、产量和品质的影响高文瑞 , 李德翠 , 徐 刚*, 孙艳军 , 韩 冰 , 史珑燕 江苏省农业科学院蔬菜研究所 /江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室 /农业部长江中下游设施农业工程重点实验室 , 江苏 南京 210014摘 要 【目的 】为探明臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率 、产量和品质的影响 。【方法 】以番茄和辣椒为试材 , 采用新型臭氧发生器 , 研究增施不同浓度的臭氧对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率 、产量及品质的影响 。【结果 】增施臭氧能显著降低番茄和辣椒的田间病害发生率 , 同时能促进产量的增加 。增施臭氧能显著提高番茄和辣椒的单果重 、果实纵径和横径 、果实可溶性总糖含量 ; 同时能显著增加辣椒叶片叶绿素含量 、番茄果实的有机酸含量和糖酸比 、辣椒果实的 Vc 含量和可溶性蛋白含量 。【结论 】综合考虑 , 使用这种新型的臭氧发生器 , 在番茄和辣椒大棚生产中 , 臭氧处理 2 的杀菌及提高产量和品质的效果要由于臭氧处理 1, 即每天释放 3 h 臭氧效果最优 。关键词 臭氧灭菌 ; 番茄 ; 辣椒 ; 田间病害发生率 ; 产量 ; 品质中图分类号 S63-33 文献标识码 AEffects of Ozone Sterilization on Field Disease Incidence,Yield and Quality of Tomato and Pepper in GreenhouseGAO Wen-rui, LI De-cui, XU Gang*, SUN Yan-jun, HAN Bing, SHI Long-yan Institute of Vegetable Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/ Jiangsu Key Laboratory for Horticultural Crop Genetic Improve-ment/Key Laboratory of Agricultural Engineering in Middle and Lower Reaches of Yangtze River, MOA, Jiangsu Nanjing 210014, ChinaAbstract 【Objective】The purpose of this study was to explore the effect of ozone sterilization on field disease incidence, yield and quality oftomato and pepper in greenhouse. 【】A new ozone generator was used to study the effects of different concentrations of ozone on fielddisease incidence, yield and quality of tomato and pepper in greenhouse.【Result】The results showed that applying ozone could significantlydecrease the disease incidence of tomato and pepper, and increase the yield at the same time. Adding ozone could significantly improve fruitweight, fruit longitudinal diameter and transverse diameter, fruit soluble sugar content of tomato and pepper; and could significantly increasethe chlorophyll content of pepper leaves, organic acids content and sugar acid ratio of tomato fruits, Vc content and soluble protein contentof pepper fruits. 【Conclusion】To have an integrative consideration, through using this new type of ozone generator in tomato and peppergreenhouse production, the effect of sterilization, improve the yield and quality of ozone treatment 2 was better than ozone treatment 1. Therelease of ozone for 3 hours a day have the best effects.Key words Ozone sterilization; Tomato; Pepper; Field disease incidence; Yield; Quality【研究意义 】2013 年我国蔬菜播种面积 2093 万hm2, 总产量 7. 35 亿 t, 其中设施蔬菜 368 万 hm2, 总产量 2. 51 亿 t, 产值 7800 亿元 , 占种植业产值 25。我国仅用 20 的设施菜地面积 , 提供了 40 的蔬菜产量和 50 以上的产值 , 设施蔬菜效益非常可观[ 1]。但是 , 由于蔬菜作物对温度 、光照 、水分和土壤种类等环境因素的要求和生产者种习惯的影响 , 盲目超量施用农药和化肥 , 造成土壤生态环境恶化 , 作物的产量和品质下降 , 引发了严重的连作障碍 , 温室内病虫害的危害日趋严重 , 农药残留严重影响产品质量 , 影响了农业的可持续发展和食品安全[ 2 -3]。同时 , 江苏秋冬季节阴雨天气较多 , 导致蔬菜病害频发 , 农药使用量增大 , 但又加剧了棚内湿度的增加 , 对病害的防控效果有限[ 4]。因此 , 亟需开发并引入绿色环保的灭菌技术 , 这对设施蔬菜的96722017 年 30 卷 12 期Vol. 30 No. 12西 南 农 业 学 报Southwest China Journal of Agricultural Sciences安全生产具有重要的意义 。【前人研究进展 】臭氧具有极强的氧化性 , 功能多样化 , 是极具开发价值的气体 。它可在气相条件下发挥独特的作用 , 也可溶解在水中 , 形成臭氧水溶液 , 产生氧化能力极强的羟基和单原子氧等活性粒子 , 它可将有害物质氧化为二氧化碳 、水或矿物盐 , 自身又极易分解为氧气 , 不会对环境造成二次污染 , 因此人们把臭氧称为 “理想的绿色强氧化药剂 ”[ 5]。作为一种广谱性杀菌剂 , 臭氧有较好的杀菌效果 , 已广泛的应用于工业 、医疗 、水处理上[ 6 -9], 农业上的应用也开始有学者关注[ 10 -11]。【本研究切入点 】众多研究表明 , 臭氧可有效地杀灭 G菌 、G-菌 、孢子 、真菌 、病毒 、等微生物 。其杀菌的过程是一种生物化学氧化反应 , 其杀菌机理是物理 、化学 、生物等各方面的综合结果 , 主要是利用生物氧化作用来破坏微生物的膜结构来实现的[ 12 -13]。【拟解决的关键问题 】由江苏威力特环保技术公司联合清华大学 、南京军区军事医学研究所 、江苏省农业科学研究院共同开发的新型温臭氧灭菌器可以将空气中的氧气在高压 、高频电的电离作用下 , 转化为臭氧 。本研究拟采用该仪器研究臭氧灭菌对秋冬茬设施番茄和辣椒田间病害发生率的防控效果 , 同时研究臭氧灭菌对设施番茄和辣椒生长 、产量及品质的影响 , 以期为臭氧在设施蔬菜生产上的应用技术奠定理论基础 。1 材料与方法1. 1 试验材料采用江苏威力特环保技术有限公司生产的 LQ-CY02 型臭氧灭菌机释放臭氧 , 臭氧产量为 2 g/h。供试辣椒品种为 ‘苏椒 16 号 ’, 番茄品种为 ‘苏粉 11号 ’。1. 2 试验方法试验于 2016 年 7 月至 2017 年 1 月在江苏省农科院六合试验基地大棚内进行 。塑料大棚长 58. 0m, 宽 8. 0 m, 高 3. 0 m。有机肥在整地同时撒施 , 每667 m2施入有机肥约 800 kg, 复合肥 50 kg 氮 、磷 、钾含量均为 15 。棚内分为 5 垄 , 每垄垄底宽110 cm, 垄顶宽 80 ~90 cm, 垄高 20 cm, 沟宽 40 cm。番茄和辣椒于 2016 年 7 月 20 号进行育苗 , 于 2017年 8 月下旬进行定植 , 均采用高畦中辣椒株行距为30 cm 40 cm, 番茄株行距为 40 cm 50 cm。定植缓苗后进行臭氧灭菌试验 , 每日于太阳出来前进行臭氧释放 。番茄和辣椒各设 3 个处理 CK 不增施臭氧 , 70 百菌清 800 倍液 100 g/667m2 , 臭氧处理 1 臭氧每天释放 1. 5 h , 臭氧处理 2 臭氧每天释放 3 h , 其它田间管理为常规管理 。番茄和辣椒各处理每个小区面积各 200 m2, 3 次重复 。于辣椒和番茄结果盛期进行田间病害发生率的统计 , 使用日本 knoica Minolta 公司生产的 SPAD-502 型叶绿素计对植株顶端第 3 片真叶进行叶绿素SPAD 测定 。每个处理随机选取 10 株番茄第 3 穗果和辣椒第 3 分支处果实进行单果重 、横径 、纵径 、可溶性固形物含量及相关品质的测定 。可溶性固形物含量采用上海精密仪器仪表有限公司生产的 TD-35型折光仪测定 。采用硫酸蒽酮法测定可溶性总糖含量 , 考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量[ 14], 采用酸碱滴定法测定可滴定酸含量[ 15], 采用钼蓝比色法测定 Vc 含量[ 16]。辣椒和番茄每处理小区选取100 株进行产量的分批统计 , 3 次重复 。1. 3 数据分析利用 Microsoft Excel 2016 软件进行分析和作图 , 采用 DPS 7. 05 软件对数据进行统计分析 。2 结果与分析2. 1 臭氧对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率的影响由表 1 可以看出 , 臭氧处理能显著降低番茄叶斑病 、脐腐病和花叶病毒病发病率 , 臭氧处理 2 的叶斑病 、脐腐病和花叶病毒病发病率分别比 CK 显著降低了 78. 99 、76. 57 和 76. 57 , 臭氧处理 1与臭氧处理 2 及 CK 差异不显著 。臭氧处理显著降低了番茄叶霉病 、灰霉病 、茎腐病发病率 , 增施臭氧的 2 个处理与 CK 间差异均显著 , 但臭氧处理 1 和 2之间差异均不显著 , 臭氧处理 1 和 2 的番茄番茄叶霉病 、灰霉病 、茎腐病发病率分别比对照降低了60. 06 、94. 52 、90 ; 79. 88 、97. 24 、93. 3。表 1 不同臭氧处理对番茄田间病害发生率的影响Table 1 The effects of different ozone treatment on field disease incidence of tomato番茄叶斑病发病率 番茄脐腐病发病率 番茄叶霉病发病率 番茄灰霉病发病率 番茄茎腐病发病率 番茄花叶病毒病发病率 臭氧处理 1 7. 33 1. 53 ab 2. 00 1. 00 ab 1. 33 0. 58 b 1. 33 0. 58 b 1. 00 0. 00 b 1. 33 0. 58 ab臭氧处理 2 2. 00 1. 00 b 0. 67 0. 58 b 0. 67 0. 58 b 0. 67 0. 58 b 0. 67 0. 58 b 0. 67 0. 58bCK 9. 52 0. 82 a 2. 86 1. 43 a 3. 33 0. 82 a 24. 29 2. 86 a 10. 00 1. 43 a 2. 86 1. 43 a0772 西 南 农 业 学 报 30 卷6050403020100SPAD番茄 辣椒臭氧处理1 臭氧处理2 CK臭氧处理图 1 不同臭氧处理对番茄和辣椒叶片叶绿素含量的影响Fig. 1 The effects of different ozone treatment on chlorophyll contentof tomato and pepper leaves由表 2 可以看出 , 臭氧处理 1 和臭氧处理 2 的辣椒叶斑病和灰霉病发病率分别比 CK 显著降低了66. 93 、100 ; 79. 01 、87. 50 , 但臭氧处理 1和 2 之间差异不显著 。臭氧处理 2 的辣椒煤污病的发病率最低 , 分别比臭氧处理 1 和 CK 显著降低了96. 04 和 53. 83 。与 CK 相比 , 增施臭氧处理不能显著相抵辣椒茎腐病的发病率 , 各处理间差异不显著 。臭氧处理 1 的辣椒花叶病毒病发病率与 CK和臭氧处理 2 的差异均不显著 , 臭氧处理 2 的辣椒花叶病毒病的发病率比 CK 显著降低了 84. 17 。2.2 臭氧处理对番茄叶绿素和产量的影响叶绿素是绿色植物进行光合作用的物质基础 ,是叶片的主要光合色素 , 叶绿素含量的高低是反应植物叶片光合能力及植株健康状态的主要指标 。采用 SPAD 叶绿素仪可以快速 、无损的测定叶绿素的相对含量 , 而分光光度法则需损坏叶片 , 操作繁杂[ 17]。SPAD 值也称作绿色度 , 是一个无量纲的比值 , 是反应植物相对叶绿素含量的指标[ 18]。由图臭氧处理1 臭氧处理2 CK臭氧处理产量(kg)番茄 辣椒600.00500.00400.00300.00200.00100.000图 2 不同臭氧处理对辣椒和番茄产量的影响Fig.2 The effects of different ozone treatment on yield of tomato andpepper1 可以看出 , 臭氧处理对辣椒和番茄叶片 SPAD 的影响不同 。对番茄而言 , 增施臭氧能显著提高SPAD, 但臭氧处理 1 和 2 之间辣椒的 SPAD 差异不显著 。而对辣椒增施臭氧不能显著增加 SPAD, 不同臭氧处理之间的 SPAD 差异不显著 。由图 2 可以看出 , 不同臭氧处理对番茄和辣椒产量的影响不同 。对番茄来说 , 臭氧处理 1 和臭氧处理 2 均显著高于 CK, 且臭氧处理 1 的产量最高 ,臭氧处理 1 和臭氧处理 2 分别比对照增产 37. 14 和 19. 66 。对辣椒来说增施臭氧的 2 个处理间没有差异 , 且臭氧处理 2 的产量最高且显著高于 CK25. 94 , 臭氧处理 1 与 CK 差异不显著 。2. 3 臭氧处理对番茄和辣椒果实形态和品质的影响由表 3 可以看出 , 臭氧处理的番茄单果重 、及果实纵径显著高于 CK, 但臭氧处理 1 与 2 差异不显著 , 臭氧处理 1 和臭氧处理 2 的单果重分别比 CK增加了 42. 23 和 46. 40 , 臭氧处理 1 和臭氧处表 2 不同臭氧处理对辣椒田间病害发生率的影响Table 2 The effects of different ozone treatment on field disease incidence of pepper辣椒叶斑病发病率 辣椒灰霉病发病率 辣椒煤污病发病率 辣椒茎腐病发病率 辣椒花叶病毒病发病率 臭氧处理 1 1. 26 0. 54 b 2. 20 0. 54 b 8. 49 0. 94 b 7. 55 0. 94 a 3. 77 0. 94 ab臭氧处理 2 0. 00 0. 00 b 1. 31 0. 57 b 3. 92 0. 98 c 5. 89 0. 98 a 0. 98 0. 98 bCK 3. 81 2. 18 a 10. 48 2. 18 a 99. 05 1. 65 a 6. 67 2. 18 a 6. 19 2. 97 a表 3 不同臭氧处理对番茄果实形态性状的影响Table 3 The effects of different ozone treatment on fruit morphological characters of tomato单果重 g果实纵径 mm果实横径 mm可溶性固形物含量 臭氧处理 1 209. 05 45. 02 a 69. 35 7. 31 a 74. 87 4. 84 ab 5. 37 0. 12 a臭氧处理 2 215. 18 56. 20 a 70. 06 5. 03 a 77. 51 9. 41 a 5. 50 0. 20 aCK 146. 98 44. 76 b 60. 82 5. 76 b 65. 98 8. 47 b 4. 70 0. 53 a177212 期 高文瑞等 臭氧灭菌对大棚内番茄和辣椒田间病害发生率 、产量和品质的影响表 4 不同臭氧处理对辣椒果实性状的影响Table 4 The effects of different ozone treatment on fruit morphological characters of pepper单果重 g果实纵径 mm果实横径 mm可溶性固形物含量 臭氧处理 1 63. 86 9. 05 a 128. 31 13. 89 a 46. 18 4. 42 a 4. 33 0. 43 a臭氧处理 2 57. 25 13. 19 a 128. 47 19. 71 a 46. 38 6. 01 a 4. 53 0. 62 aCK 36. 47 6. 45 b 95. 11 7. 91 b 41. 19 1. 88 b 4. 90 0. 76 a表 5 不同臭氧处理对番茄果实品质的影响Table 5 The effects of different ozone treatment on fruit quality characters of tomato可溶性总糖含量 mg/gVc 含量 mg/g有机酸含量 糖酸比臭氧处理 1 23. 75 0. 69 a 0. 27 0. 02 a 0. 68 0. 01 b 3. 49 0. 16 a臭氧处理 2 23. 71 0. 53 a 0. 27 0. 02 a 0. 78 0. 02 a 3. 03 0. 00 bCK 18. 83 0. 30 b 0. 25 0. 00 a 0. 61 0. 01 c 3. 07 0. 02 ab理 2 的果实纵径分别比 CK 增加了 14. 02 和15. 19 。不同臭氧处理对番茄果实横径影响不同 , 其中臭氧处理 2 的果实横径最大 , 其显著高于CK, 但臭氧处理 1 与 CK 差异不显著 。不同臭氧处理间的可溶性固形物含量差异不显著 。由表 4 可以看出 , 臭氧处理的辣椒果实单果重 、果实纵径和果实横径均显著高于 CK, 但臭氧处理 1和臭氧处理 2 间差异不显著 , 臭氧处理 1 和臭氧处理 2 的果实单果重 、果实纵径及果实横径分别比对照增加了 75. 10 、34. 91 、12. 11 ; 56. 98 、35. 08 、12. 60 。但不同臭氧处理间的果实可溶性固形物含量差异不显著 。由表 5 可以看出 , 2 个增施臭氧处理的果实可溶性总糖含量均显著高于 CK, 但臭氧处理 1 和 2 之间差异不显著 , 其中臭氧处理 1 和臭氧处理 2 分别比 CK 增加了 26. 13 和 25. 92 。不同处理间的Vc 含量差异不显著 。臭氧处理 2 的有机酸含量最高 , 其次为臭氧处理 1, CK 的有机酸含量最低 , 臭氧处理 1 和 2 分别比 CK 增加了 11. 48 和 27. 87 。臭氧处理 1 的糖酸比最高 , 其显著高于臭氧处理 2,但与 CK 差异不显著 。由表 6 可以看出 , 2 个增施臭氧处理的辣椒果实可溶性蛋白含量均显著高于 CK, 但臭氧处理 1 和2 间差异不显著 , 臭氧处理 1 和 2 的可溶性蛋白含量分别比 CK 提高了 38. 04 和 4. 35 。CK 处理的果实可溶性总糖含量最高 , 其次为臭氧处理 1, 臭氧处理 2 的最低 。臭氧处理 2 的果实 Vc 含量最高 ,其次为 CK, 臭氧处理 1 的果实 Vc 含量最低 。3 讨 论不同浓度的臭氧增施灭菌对大棚番茄和辣椒田间病害防治效果 , 均不同程度优于常规药剂防治 , 且相同浓度臭氧对不同病害的防治效果也不同 。对番茄的叶斑病 、脐腐病 、花叶病毒病的臭氧防治只有臭氧处理 2 的防治效果明显优于常规的药剂防治 CK,而臭氧处理 1 和臭氧处理 2 对番茄叶霉病 、灰霉病 、茎腐病的防治效果均明显优于常规的药剂防治 CK。臭氧处理 1 和臭氧处理 2 对辣椒的叶斑病 、灰霉病和煤污病的防治效果均明显优于常规药剂防治 CK,且臭氧处理 2 对煤污病的防治效果更胜于臭氧处理1, 对辣椒花叶病毒病的防治效果仅臭氧处理 2 明显优于 CK, 而对辣椒茎腐病而言 , 本研究设定的两个臭氧处理的防治效果均与常规的的药剂防治差异不明显 。李东等使用臭氧进行大棚番茄病害试验 , 试验结果表明 , 用臭氧可有效防治大棚番茄灰霉病 、叶霉病 , 其防效分别达到 95. 85 和 96. 16 , 优于表 6 不同臭氧处理对辣椒果实品质的影响Table 6 The effects of different ozone treatment on fruit quality characters of pepper可溶性蛋白含量 mg/g可溶性总糖含量 mg/gVc 含量 mg/g臭氧处理 1 1. 27 0. 02 a 20. 63 0. 14 b 0. 22 0. 01 c臭氧处理 2 0. 92 0. 01 a 18. 60 0. 34 c 0. 50 0. 01 aCK 0. 96 0. 05 b 23. 51 0. 08 a 0. 41 0. 01 b2772 西 南 农 业 学 报 30 卷百菌清烟剂等药剂防治的效果[ 19]。陈志杰等人的研究结果表明 , 黄瓜植株生长期间每 3 ~4 d 施放 1次臭氧 , 对黄瓜霜霉病 、白粉病 、细菌性角斑病及灰霉病有较好的防治效果[ 20]。同时喻景权等人[ 21]及张黎[ 22]等人的研究也表明 , 臭氧水的质量浓度越高 , 对病菌的生长抑制作用越强 , 效果比较理想 。我们的研究结果与此类似 。2 个不同臭氧处理均能显著提高番茄的产量 ,但对辣椒来说 , 仅臭氧处理 2 能显著提高其产量 。徐燕等的研究表明臭氧处理能增加莴苣的产量[ 23]。李东等研究表明 , 温室番茄使用臭氧后畸形果明显减少 , 产量增加 20 左右[ 19]。孙震的研究表明 , 安装并应用臭氧防治温室病虫害装置的处理与对照相比黄瓜单瓜重增加 23. 5 , 产量提高了 26 [ 24]。岳志勤等人对使用 3 种不同型号的臭氧消毒设备和 1 个未使用臭氧消毒设备的温室柿子椒的生长情况 、植株健康状况及产量品质状况等进行综合对比试验 , 其研究结果表明使用不同厂家生产的臭氧消毒设备均能提高柿子椒的产量 , 且广州百丰环保科技有限公司的 100 g/h 臭氧消毒机效果更为明显 , 施臭氧量越大 , 使用效果越好[ 25]。我们的研究结果也与此类似 。这可能是由于臭氧物防治技术可以改善棚 室 内生态小环境 , 因为在常温下臭氧的化学性质很不稳定 。臭氧在完成其杀菌消毒使命后 , 约 0. 5 h 后还原为氧气 , 氧气又可以渗透到土壤中并供作物根部吸收 , 促进植物光合作用产物的转移和根系对水 、肥的吸收利用 , 从而起到促进植株生长的作用 。同时使用臭氧后还能增加二氧化碳气肥的浓度 , 还能产生少量的氮氧化物 。棚内湿度大 , 氮氧化物遇水反应后就具有氮肥效力 , 棚内作物吸收二氧化碳和氮肥的营养相应增加 , 使植株生长健壮 , 叶片厚 、大而浓绿 , 促进光合作用[ 26 -27]。本研究表明 , 增施臭氧处理能显著提高番茄和辣椒的单果重 、及果实横径和纵径 、可溶性总糖的含量 , 及番茄有机酸含量 , 辣椒可溶性总糖含量和 Vc含量 。这与前人在臭氧处理对生姜 、及番茄等作物的研究结果类似[ 19]。这也与臭氧处理能促进植物的光合作用产物转移及提高根系对水肥的吸收利用率 , 尤其是对提高氮肥的利用率有关[ 26 -27]。4 结 论对番茄和辣椒来说 , 臭氧处理 2 较臭氧处理 1能显著降低植株田间的病害发生率 , 臭氧处理 1 和2 均能显著提高番茄和辣椒果实形态指标 、及部分品质指标 。臭氧处理 1 和 2 均能显著增加番茄的产量 , 但对辣椒来说仅臭氧处理 2 能显著提高辣椒的产量 。综合考虑 , 番茄和辣椒生产上使用该型号的臭氧发生器 , 建议使用臭氧处理 2, 即每天释放臭氧3 h 为最佳 。参考文献 [ 1] 张志斌 . 我国设施园艺发展现状 、存在的问题及发展方向 [ J] .蔬菜 , 2015 6 1 -4.[ 2] 耿士均 , 刘刊 , 商海燕 , 等 . 专用微生物肥对连作辣椒和番茄生长的影响 [ J] . 浙江农业科学 , 2012 5 651 -656.[ 3] 吴凤芝 , 王学征 . 设施黄瓜连作和轮作中土壤微生物群落多样性的变化及其与产量品质的关系 [ J] . 中国农业科学 , 2007, 40 10 2274 -2280.[ 4] 徐 刚 , 刘 涛 , 高文瑞 , 等 . 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