CN105431397A - 使用芽孢杆菌属细菌栽培作物的方法 - Google Patents

使用芽孢杆菌属细菌栽培作物的方法 Download PDF

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    • A01N63/20Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A01N63/22Bacillus

Abstract

本发明提供一种农业用微生物原料以及作物的栽培方法,所述农业用微生物原料的特征在于,含有具有促进作物生长和/或增加产量的能力的枯草芽孢杆菌(Bacillus?subtilis)C-3102菌株(FERM?BP-1096)、或与所述菌株具有同等能力的其变体作为有效成分,所述作物的栽培方法的特征在于,包括使用含有该微生物原料的土壤或培养基栽培作物。

Description

使用芽孢杆菌属细菌栽培作物的方法
技术领域
本发明涉及一种使用芽孢杆菌属(Bacillus)细菌、特别是枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis;有时也称为“枯草杆菌”)栽培作物的方法。
背景技术
通常使用化学肥料和农药以实现作物的生产性提高和对病虫害的防除等目的,然而近年来,对有机农法的关注正在提高。与这样的要求相结合,农业领域中的微生物利用备受关注。特别地,作为与植物共生的微生物的内生菌,已知对病虫害防除有效的内生菌、对植物的生长及产量增加有效的内生菌等(专利文献1~3)。另外,还已知不是内生菌、但具有在土壤中拮抗植物病原菌的土壤病害防除能力、或者具有植物生长促进作用的芽孢杆菌属细菌等微生物(专利文献4~9)。
另外,关于产量增加,在仅以增加每1棵植物的产量为目的的情况下,营养成分等的品质有可能降低。因此,不能仅仅增加产量,必须在维持品质的基础上增加产量。
上述微生物大多为特定的菌株。为了选拔农业实用性高的微生物,需要很多劳动力和时间,另外,还需要确认微生物是否可以实际用于农业。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-042695号公报
专利文献2:日本特开2011-051902号公报
专利文献3:日本特开2009-232721号公报
专利文献4:日本特开2013-66467号公报
专利文献5:日本特表2012-526073号公报
专利文献6:日本特开2006-16386号公报
专利文献7:日本特开2004-215567号公报
专利文献8:国际公开WO00/42169
专利文献9:日本特开平10-276579号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于,提供一种使用枯草芽孢杆菌栽培作物的方法,由此实现作物的生长促进和产量增加。
用于解决课题的技术方案
本发明包含以下特征。
(1)一种农业用微生物原料,其特征在于,含有具有促进作物生长和/或增加产量的能力的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)C-3102菌株(FERMBP-1096)、或与所述菌株具有同等能力的其变体作为有效成分。
(2)根据(1)所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体被固定化在载体上。
(3)根据(1)或(2)所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有缩短作物节距长度的能力。
(4)根据(1)~(3)中任一项所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有促进作物开花或提高开花率的能力。
(5)根据(1)~(4)中任一项所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有促进作物果实成熟的能力。
(6)根据(1)~(5)中任一项所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有维持作物果实品质的能力。
(7)一种作物的栽培方法,其特征在于,包括:使用含有(1)~(6)中任一项所述的微生物原料的土壤或培养基栽培作物。
(8)根据(7)所述的方法,其特征在于,栽培为室内栽培或温室栽培。
(9)根据(7)或(8)所述的方法,其特征在于,使用盆(ポット)进行栽培。
(10)根据(7)~(9)中任一项所述的方法,其特征在于,通过栽培而实现作物生长的促进、产量的增加、节距长度的缩短、开花的促进、开花率的提高、果实成熟的促进或果实品质的维持。
(11)根据(7)~(10)中任一项所述的方法,其中,作物为选自茄科植物及葫芦科植物的作物。
(12)根据(7)~(11)中任一项所述的方法,其中,作物为番茄。
(13)枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体用于农业用微生物原料的用途。
在作物的栽培中使用本发明的微生物原料时,不损害作物的品质,可实现节距缩短及开花率提高引起的作物产量的增加、果实成熟的促进、操作性的提高等。特别是对番茄等,可获得显著的效果。关于节距缩短,认为在作为具有相同节距的作物的葫芦科植物等中是有效的。另外,关于开花率提高和果实成熟的促进,在果蔬类、水果这样的开花后伴随果实的形成、成熟的作物中,可预期同样的效果。
本说明书包含作为本申请优先权基础的日本国专利申请2013-166933号及日本国专利申请2013-256473号的说明书和/或附图中所记载的内容。
附图说明
图1表示在实施例1中将番茄苗定植并移至点滴灌水系统的阶段,测定子叶和第一节之间的节距长度的结果。结果为每个区域262株的节距长度平均值。对于枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096),设置相对于土壤添加有1%(w/v)枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的试验区A、添加有0.1%(w/v)枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的试验区B、及不添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的对照区。
图2是表示实施例2中试验区与对照区相比从1周至10周所收获的番茄的累积收获重量(kg)的图。
具体实施方式
1.枯草芽孢杆菌C-3102菌株
本发明中所使用的细菌为具有促进作物生长、并且增加产量的能力的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)C-3102菌株,或与所述菌株具有同等能力的其变体(以下,有时也称为“C-3102菌株等”)。
C-3102菌株等的特征在于,除上述能力外,还具有缩短作物节距长度的能力、促进作物开花或提高开花率的能力、促进作物果实成熟的能力、和/或维持作物果实品质的能力。
在本说明书中,“节距长度”是指:植物中从子叶至茎的第1节的长度。节距长度越短,结有番茄等果实的节数越多,由此导致产量的增加。另外,植物的株高变低,由此提高操作性。
枯草芽孢杆菌C-3102菌株由本申请人在独立行政法人产业技术综合研究所专利生物寄存中心(原通商产业省工业技术院微生物工业技术研究所)(邮编305-8566日本国茨城县筑波市东1丁目1番地1中央第6)于昭和60年(1985年)12月25日寄存,寄存编号为FERMBP-1096。在其受托证中,微生物的表示为“枯草杆菌(Bacillussubtilis)c-3102”,但在本说明书中所记载的“枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)C-3102菌株(FERMBP-1096)”、“枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)”、“枯草芽孢杆菌C-3102菌株”、“C-3102菌株”等均与“枯草杆菌(Bacillussubtilis)c-3102”相同。目前,该寄存菌株在独立行政法人制品评价技术基础机构专利微生物寄存中心(邮政编码292-0818日本国千叶县木更津市上总镰足2-5-8122号室)被保管和管理。
C-3102菌株的变体可以通过人工诱导突变处理,即对C-3102菌株使用任意的适当诱变剂进行突变而得到。作为诱变剂,包含具有诱变剂作用的药剂、高能量线照射等。作为诱变剂的实例,可列举:甲基磺酸乙酯、N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍、UV照射、重离子束照射、X射线照射、γ射线照射等。
枯草芽孢杆菌C-3102菌株可以通过使用微生物的培养中通常所使用的培养基,在适当的条件下进行培养而制备。用于培养的培养基含有碳源、氮源、无机盐类等,可以使用天然培养基或合成培养基、液体培养基或固体培养基的任一种,只要是能够有效地进行枯草芽孢杆菌的培养的培养基即可,本领域技术人员能够基于使用的菌株适当选择适合的公知培养基。作为碳源,可以使用乳糖、葡萄糖、蔗糖、果糖、半乳糖、废糖蜜等;作为氮源,可以使用蛋白胨、酪蛋白的水解物、乳清蛋白质水解物、大豆蛋白质水解物等含有有机氮的物质。另外,作为无机盐类,可以使用磷酸盐、钠、钾、镁、钙、微量元素等盐类。此外,如果需要,则可以在培养基中添加氨基酸类、维生素类、表面活性剂等。作为适于枯草芽孢杆菌的培养的固体培养基,可列举例如TS(胰酶大豆)琼脂培养基、HI(心浸液)琼脂培养基等。
另外,枯草芽孢杆菌的培养在20℃~50℃、优选30℃~45℃、在好氧条件下进行。温度条件可以通过恒温槽、包覆式加热器、套管等而进行调整。培养的形式为静置培养、振荡培养、罐培养等。另外,培养时间可以设为12小时~7天、优选2天~3天。培养开始时的培养基的pH维持在5~9、优选6~8。
在本发明中,关于C-3102菌株等,既可以直接使用其培养液,或者也可以以通过利用离心分离、过滤分离、膜分离等分离方法将细菌培养液进行分离而得到的细菌浓缩物的形式使用。可选地,可以使用使C-3102菌株等干燥(例如,冷冻干燥)的物质,或者也可以被固定化在载体上。
2.微生物原料
本发明提供一种农业用微生物原料,其特征在于,含有具有促进作物生长并增加产量的能力的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)C-3102菌株(FERMBP-1096)、或与所述菌株具有同等能力的其变体作为有效成分。
微生物原料包括但不限于C-3102菌株等的细菌培养液、细菌浓缩物、细菌干燥物、细菌固定化物等。另外,就C-3102菌株等的浓度而言,土壤中的最终浓度可以为但并不限定于以下:约1×103~1×108个/g、优选约1×105~1×108个/g、进一步优选约1×107~1×108个/g,以怎样的浓度都可以利用。
细菌培养液可以通过上面所例示的、在枯草芽孢杆菌中惯用的培养基和培养条件下进行培养而得到。
细菌浓缩物例如可以通过在不使细菌灭活的温度下将培养液在减压下进行脱水处理、或者通过使用横向流动过滤器过滤培养液从而将培养液浓缩而得到。
细菌干燥物例如可以通过将培养液进行冷冻干燥而得到。
细菌固定化物可以通过使细菌的培养液吸附于碳酸钙、米糠、活性炭、硅藻土、滑石、沸石、蛭石、泥碳苔、珍珠岩、膨润土、蒙脱石等一种或更多种载体、优选多孔性载体并进行干燥而得到。此时,干燥例如可以为冷冻干燥、减压干燥。可将干燥物进一步粉碎至不破坏细菌的程度。
微生物原料也可以通过将作为有效成分的C-3102菌株等和农业上可接受的任意成分进行组合,获得用于利用的各种形式的微生物原料。这种形式包括但不限于例如粉剂、水合剂、粒剂、溶液、悬浮液等。
所述任意成分包括例如稀释剂、赋形剂、粘结剂、分散剂、增量剂等。
另外,使用时土壤中的微生物浓度并不限于以下,但微生物可以以约1×103~1×108个/g、优选约1×105~1×108个/g、进一步优选约1×107~1×108个/g的方式用作微生物原料。微生物的浓度如实施例中记载的那样,可以多于1×108个,例如即使为1×108~1.5×108个、或1×108~2×108个,也可以带来同样的效果。
3.作物的栽培方法
本发明还提供一种作物的栽培方法,其特征在于,包括使用含有上述微生物原料的土壤或培养基栽培作物。
作为栽培,户外栽培、室内栽培的任一种均可考虑。可列举例如:土耕栽培、温室栽培、水耕栽培、营养液栽培等。本发明的微生物原料可以缩短作物的节距长度、并降低株高、提高操作性,因此,适于温室栽培。关于各作物的栽培方法,可使用惯用的方法。
作为室内栽培,有温室栽培和植物工场等。如字面意思所示,室内栽培是在室内进行的栽培,可以在室内具备灌水设备、温度/湿度/光等管理设备、营养液补充设备等。
在使用盆(ポット)进行栽培的情况下,可以从播种至生产在相同的盆(ポット)内连贯地进行栽培。或者,可以将苗移植至盆(ポット)中取代播种进行栽培。
在土壤、纤维素纤维等支撑物基础上添加本发明的微生物原料,均匀地混合之后,适当地向其中添加无机营养液和/或有机营养液。根据作物的生长定期地补充水和营养液。
对于在土耕栽培、营养液栽培、水耕栽培等中使用的土壤、培养基等所含有的肥料,或者在土耕栽培、营养液栽培、水耕栽培等中施用的肥料,在土耕栽培和营养液栽培及水耕栽培中通常使用稍微不同的组成。例如,在土耕栽培中,将氮、磷、钾这三要素和钙、镁等作为肥料施用,与此相对,在营养液栽培和水耕栽培中,则使用含有作为植物从根吸收的必需元素的氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锰、锌、钼等的营养液。关于优选的培养基的成分,根据作物的种类而不同,根据品种、栽培时期、生长阶段、温度、光条件等而变化,但实际上无法严格控制,因此,一般采用使用相同组成的营养液(培养基)根据生长阶段和栽培时期调整浓度的方法。
根据本发明的栽培方法,实现作物生长的促进、产量的增加、节距长度的缩短、开花的促进、开花率的提高、果实成熟的促进、和/或果实品质的维持。在此所说的品质的维持是指:伴随产量的增加,不损害作物的重量、糖度及酸度。
作为作物,并不限定于以下的作物,可列举例如:茄科植物、葫芦科植物、十字花科植物、菊科植物、豆科植物、百合科植物、伞形科植物等。
作为茄科植物,可列举例如:番茄、茄子、青椒、柿子椒、甜椒、马铃薯、枸杞、红灯笼辣椒、墨西哥辣椒、黄灯笼辣椒等。
作为葫芦科植物,可列举例黄瓜、南瓜、西瓜、苦瓜等。
作为十字花科植物,可列举例如:油菜、芜菁、青梗菜、野泽菜、芥菜、大芥菜、中国芥菜(コブタカナ)、赤车使者、球茎甘蓝、芝麻菜、水芹、塌棵菜、花椰菜、甘蓝、羽衣甘蓝、白菜、小松菜、萝卜、水萝卜、花茎甘蓝、孢子甘蓝。
作为菊科植物,可列举例如:莴苣、红莴苣、茼蒿、菊花等。
作为豆科植物,可列举例如:大豆、赤小豆、花生、菜豆、豌豆、花豆、蚕豆、豇豆、鹰嘴豆、绿豆、兵豆、棉豆、邦巴拉花生豆。
作为百合科植物,可列举例如:洋葱、葱、薤、大蒜、韭菜、丝葱、百合、芦笋、亚实基隆葱等。
作为伞形科植物,可列举:胡萝卜、鸭儿芹、芹菜、荷兰鸭儿芹、水芹、香芹、蜡叶峨参、茴香等。
作为可以通过缩短节距长度预期操作性的提高和/或在室内栽培的产量增加的作物,只要为果蔬类,基本上就可以预期效果,作为优选的实例,可列举:茄科植物,例如番茄;葫芦科植物、例如南瓜、甜瓜等。
另外,作为可以通过促进开花率的增加和/或果实成熟而期待产量增加的作物,只要为果蔬类、水果,基本上就可以预期效果,作为优选的实例,在果蔬类中可列举番茄、西瓜、甜瓜、草莓,在水果中可列举苹果、蜜柑、葡萄、桃等。
实施例
下面列举实施例,进一步具体说明本发明,但本发明的技术范围并不受这些实施例限制。
实施例1
<菌体与土壤的混合>
对于番茄栽培用育苗培养土,以1%(w/v)或0.1%(w/v)的方式添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)(1×1010cfu/g),充分地混合。设置相对于土壤添加有1%(w/v)的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的试验区A、添加有0.1%(w/v)的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的试验区B及不添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的对照区的3个区域,实施试验。混合后的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的菌数如表1所示。
表1
N.D.<1.0×102cfu/g
<番茄的栽培>
将番茄的种子播种于各区域的苗钵花盆中,每个区域262粒,栽培约2周。之后,使用上述制备的土壤在盆(90mm)中栽培。播种后约1个月转移至点滴灌水系统。
<节距的测定>
用上述方法将苗定植并转移至点滴灌水系统的阶段,测定子叶和第一节之间的节距长度。将其结果示于表2及图1。各区域的262个植株的节距长度平均值在试验区A中为27.1mm,在试验区B中为30.0mm,在对照区中为35.0mm,确认节距依赖于枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的添加浓度而显著地缩短(P<0.01)。
表2
实施例2
<菌体与土壤的混合>
对于番茄栽培用育苗培养土,以0.1%(w/v)的方式添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)(1×1010cfu/g),充分地混合。设置相对于土壤添加有0.1%(w/v)的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的试验区及不添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的对照区的2个区域,实施试验。混合后的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的菌数如表3所示。
表3
N.D.<1.0×102cfu/g
<番茄的栽培>
用与实施例1同样的方法移至点滴灌水系统,供给水和液体肥料的同时实施栽培。当果实成熟时开始收获,在收获72天时结束栽培。栽培全部在温室内实施,除了向土壤中添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)以外的条件在各区域内设为固定。试验区使用240株进行栽培,对照区使用246株进行栽培。
<收获时期的节数测定>
在收获时期(第一节果实成熟的时刻),在试验区及对照区中进行番茄的株高及带有花的节数的测定。比较株高后发现,在对照区中,植物体伸长至难以收获的2m以上的位置;与此相对,在试验区中,适度地伸长至2m附近。另外,对于各区域,测定至2m的位置的带有花的节数后发现,在试验区中为平均5.03节,在对照区中为平均4.87节,在试验区中至可收获的高度(2m)存在更多的节数。由此确认:通过添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096),在收获时期也可维持节距缩短效果。
表4
<收获时期果实初期的着色程度>
用上述方法实施栽培,在收获开始时期(播种后约5个月)在试验区及对照区中测量带有红色、处于可收获状态的果实数目。将其结果示于表5。在试验区中,存在对照区2倍以上的数目的果实变红,可以收获。由此确认:枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的添加使果实的成熟早期化。
表5
<产量的测定>
在试验区及对照区中,将栽培期间中收获的番茄的收获重量、个数的测定结果示于表6。另外,收获开始后,将每1周的收获重量的积累结果示于图2。在整个收获期间,收获重量在试验区中为162.1kg,在对照区中为142.1kg;收获个数在试验区中为1643个,在对照区中为1462个。由此确认:通过枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的添加,每1株的收获重量增加16.9%,收获个数增加15.3%。另外,比较每1个番茄的重量,结果确认:在试验区中为98.7g,在对照区中为97.2g,未损害果实的大小,产量增加。
表6
另外,为了确认所收获的番茄的品质,在收获初期(收获开始时)、中期(收获开始1个月后)、后期(收获开始2个月后),分别使用15个在试验区或对照区中收获的番茄进行糖度及酸度的测定。除去番茄的蒂之后,放入带拉链的塑料袋中,用拍打式均质器(BagMixer)破碎30秒。之后,将破碎物用漂白布滤出,使用其榨汁实施糖度和酸度的测定。关于糖度,使用折光仪测定Brix,关于酸度,使用酸度计进行测定,换算成柠檬酸浓度。将其结果示于表7。在试验区和对照区中,没有观察到糖度及酸度上的显著差异,因此表明:通过枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的添加,可以不损害品质(糖度、酸度)而增加产量。
表7
实施例3
<菌体与土壤的混合>
对于番茄栽培用育苗培养土,以0.1%(w/v)的方式添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)(1×1010cfu/g),充分地混合。设置相对于土壤添加有0.1%(w/v)的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的试验区及不添加枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的对照区的2个区域,实施试验。混合后的枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的菌数如表8所示。
表8
N.D.<1.0×102cfu/g
<番茄的栽培>
播种番茄的种子,栽培约2周。之后,使用上述制备的土壤在盆(90mm)中栽培,试验区制备246株苗,对照区制备240株苗。
<苗的开花数测定>
用上述方法进行育苗和定植,在转移至点滴灌水系统的阶段测定试验区及对照区的苗的开花率。其结果如表9所示,在对照区中为49.2%,与此相对,在试验区中,大部分的苗,即,95.8%的苗发生开花,确认:通过枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)的添加,促进苗的开花。
表9
工业实用性
本发明通过将枯草芽孢杆菌用于例如茄科植物等作物的栽培,可以促进作物的生长,增加产量,因此在农业上是有用的。
微生物的寄存
枯草芽孢杆菌C-3102菌株由本申请人在独立行政法人产业技术综合研究所专利生物寄存中心(原通商产业省工业技术院微生物工业技术研究所)(邮编305-8566日本国茨城县筑波市东1丁目1番地1中央第6)于昭和60年(1985年)12月25日寄存,寄存编号为FERMBP-1096。目前,该寄存菌株在独立行政法人制品评价技术基础机构专利微生物寄存中心(邮政编码292-0818日本国千叶县木更津市上总镰足2-5-8122号室)被保管和管理。
将本说明书中引用的全部发行物、专利及专利申请直接作为参考引入本说明书中。

Claims (13)

1.一种农业用微生物原料,其特征在于,含有具有促进作物生长和/或增加产量的能力的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)C-3102菌株(FERMBP-1096)、或与所述菌株具有同等能力的其变体作为有效成分。
2.根据权利要求1所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体被固定化在载体上。
3.根据权利要求1或2所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有缩短作物节距长度的能力。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有促进作物开花或提高开花率的能力。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有促进作物果实成熟的能力。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的微生物原料,其特征在于,枯草芽孢杆菌C-3102菌株或其变体还具有维持作物果实品质的能力。
7.一种作物的栽培方法,其特征在于,包括:使用含有权利要求1~6中任一项所述的微生物原料的土壤或培养基栽培作物。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,栽培为室内栽培或温室栽培。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,使用盆进行栽培。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的方法,其特征在于,通过栽培而实现作物生长的促进、产量的增加、节距长度的缩短、开花的促进、开花率的提高、果实成熟的促进或果实品质的维持。
11.根据权利要求7~10中任一项所述的方法,其中,作物为选自茄科植物及葫芦科植物的作物。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的方法,其中,作物为番茄。
13.枯草芽孢杆菌C-3102菌株(FERMBP-1096)或其变体用于农业用微生物原料的用途。
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