CN112369424B - 一种降低苍术黑斑病的种子包衣剂及包衣方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降低苍术黑斑病(Alternaria tenuissima)的种子包衣剂及包衣方法。该种子包衣剂由固体包衣剂和包衣润淋剂两部分组成;其中,以重量比计固体包衣剂:包衣润淋剂=100:(5‑10);该固体包衣剂以重量百分比计由如下成分组成;含3‑羟基丙酸的除菌粗发酵液70‑80%;小檗碱1‑2%;钾肥2.1‑4.0%;余量为载体;该包衣润淋剂为稀释2000倍的桃褐腐病菌发酵液。采用本发明包衣剂包衣苍术种子,黑斑病发病率明显降低。包衣不使用化学有毒物质,环保;包衣工序简单、易操作、省工,能明显降低生产成本,可防治苍术病虫害,不产生药害,便于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于农业与化工领域,涉及一种苍术种子的种子包衣剂及包衣方法,具体涉及一种降低苍术黑斑病的种子包衣剂及包衣方法。
背景技术
苍术为多年生草本植物,以根茎入药,主要分布在湖北、江苏、河北、甘肃、山西、青海等地。根茎入药,有燥湿健脾、祛风散寒及明目功效。现代医学研究发现,苍术还有调节免疫、抗菌、抗骨质疏松及抗肿瘤等药理活性。苍术种植过程中,种子繁育的幼苗易感黑斑病(Alternaria tenuissima),发病严重,病菌主要为害叶片,造成大面积死苗,严重年份死苗率达90%以上。传统药剂防治效果不佳,已成为制约苍术产业发展的主要瓶颈之一。因此,急需寻找新的高效、低毒、低残留药剂防治该病害。种子包衣能有效降低发芽前后黑斑病的发病率。
在现有苍术黑斑病的防治研究中张惠芝等用70%丙森锌500倍稀释液处理的苍术成株率为74.97%;500g/L异菌脲1000倍稀释液,连续喷3次,对苍术黑斑病的大田防治效果达80.65%。王铁霖等用50%多菌灵稀释800-1000倍,室温浸种100-150min,或用70%代森锰锌稀释500倍液浸种60min,进行种子表面消毒处理,可有效防治苍术黑斑病。臧少先等研究认为,白术黑斑病发生轻重与土壤有机质、全氮、水解氮含量呈极显著负相关,硫酸铜:生石灰:水(1:1:100-150)波尔多液防治白术黑斑病效果最好,达80%以上;百菌清、多菌灵、多抗霉素、日光霉素也有一定防病增产效果;质量分数0.003的尿素溶液根外追肥防病效果达56.31%,比对照增产20.51%。中国专利CN105237209B提供了一种种子包衣剂,所述包衣剂由:黄土92-98%、驱避剂0.1-1%、杀菌剂0.1-1%、抗旱剂0.1-1%、水溶性无机复合肥料0.2-2%和微量元素生长调节剂0.2-3%;其中,所述包衣剂各原料组分重量百分比之和为100%。
但是,上述技术方案均含有非天然杀菌成分,使用后会对环境造成影响,并且其作用仅仅为杀菌,无其他促进苍术生长的作用,用途单一。因此缺少一种来自天然的既能对黑斑病起防治作用,又能促进苍术种子生长的技术方案。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种降低苍术黑斑病的种子包衣剂,该种子包衣剂可以有效降低黑斑病发病率。
本发明的另一目的在于提供一种对苍术种子使用上述降低苍术黑斑病的种子包衣剂的包衣方法。
为了实现上述目的,本发明提供一种降低苍术黑斑病的种子包衣剂,所述种子包衣剂由固体包衣剂和包衣润淋剂两部分组成;
其中,以重量比计固体包衣剂:包衣润淋剂=100:(5-10);
固体包衣剂以重量百分比计由如下成分组成;
含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液70-80%;小檗碱1-2%;钾肥2.1-4.0%;余量为载体。
其中,含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液作为溶剂兼抗菌剂,小檗碱作为抗菌剂,钾肥中的钾对植物的维管束、厚角组织和韧皮组织的加强有促进作用,能提高植物抗倒伏、抗旱、抗病的能力,即能增加植物抗性。
优选地,所述载体为钙基膨润土或活性白土。
优选地,所述3-羟基丙酸在除菌粗发酵液中的含量以重量百分比计为0.1-0.5%。
优选地,所述钾肥为氯化钾、硫酸钾或磷酸二氢钾。
优选地,所述含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液为含3-羟基丙酸的除肺炎克雷伯氏菌的发酵液。
优选地,所述含3-羟基丙酸的除肺炎克雷伯氏菌的发酵液的制备方法为:
1)菌种复苏:将肺炎克雷伯氏菌接种到LB液体培养基中,37℃下培养10.0-12.0h,得到复苏菌液;
2)种子液培养:将复苏菌液按体积百分比1%转接到LB液体培养基中,再加入终浓度为0.05mg/mL的卡那霉素,37℃,200r/min下,培养12h得到种子液;
3)扩大培养:将种子液按体积百分比1%加入到甘油培养基中,加入终浓度为0.05mg/mL的卡那霉素和0.1mg/mL的IPTG,用5mol/L NaOH溶液调节pH=7.0,37℃,搅拌转速400r/min,通气量4.5L/min;发酵6.0h后,以5ml/min的速率补加甘油至3-羟基丙酸出现峰值;
4)室温13000rpm离心30min除菌,取上清,稀释至3-羟基丙酸含量以重量百分比计为0.1-0.5%。
优选地,钾肥为氯化钾、硫酸钾或磷酸二氢钾。
优选地,所述桃褐腐病菌发酵液的制备方法为:将桃褐腐病菌接种到PDA液体培养基中150r/min、28℃、12-12h光暗交替培养96h,室温13000rpm离心30min去除桃褐腐病菌,取上清。
优选地,所述PDA液体培养基制备方法为:去皮土豆200g,加蒸馏水1000mL大火煮20min,纱布过滤,滤液用蒸馏水补至1000mL,加入葡萄糖200g,115℃灭菌20min。
本发明还提供一种对苍术种子使用上述的降低苍术黑斑病的种子包衣剂的包衣方法,包括如下步骤:
1)将小檗碱与钾肥混合均匀,然后再与载体混合;
2)在步骤1)制备的混合物中加入含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液,搅拌均匀制成固体包衣剂;
3)固体包衣剂与苍术种子混合,搅拌至固体包衣剂均匀包裹种子,然后60-70℃干燥8h;
4)用包衣润淋剂淋润至种子湿润,然后60-70℃干燥8h。
本发明的优点在于:
1.包衣剂的主要有效成分含3-羟基丙酸的发酵液、桃褐腐病菌发酵液、小檗碱为天然活性物质,在环境中易降解,对人畜等哺乳动物低毒,对害虫天敌及其它有益生物安全,且病菌对其不易产生抗药性。
2.所用桃褐腐病菌发酵液通过增强或诱导植物免疫,提高3-羟基丙酸、小檗碱的协同防治效果。
3.包衣剂中适当含量的钾肥与3-羟基丙酸、小檗碱发挥协同作用,起到壮苗、预防病害作用。
4.本发明利用小檗碱具有抗菌、免疫调节作用,对作物起保健作用,使作物生长健壮,病害明显降低。
本发明的有益效果在于:
本发明提供一种降低苍术黑斑病的种子包衣剂,其中的主要有效成分为含3-羟基丙酸的微生物发酵液、桃褐腐病菌发酵液和天然活性物质小檗碱,其在环境中易降解,对人畜等哺乳动物低毒,对害虫天敌及其它有益生物安全,且病菌对其不易产生抗药性,有效降低苍术黑斑病的发病率,对于苍术黑斑病防效可达87%以上。
具体实施方式
下面将对本发明的实施例进行详细、完善的描述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
3-羟基丙酸(3-HP)为乳酸的同分异构体,2004年被列入12种可再生平台化学品,可用于农业、材料、制药、环保等领域。研究发现3-HP对黑斑病菌具有很强抑制作用,但是纯3-羟基丙酸价格昂贵,作为农药防治黑斑病菌成本过高。
小檗碱(berberine)为季胺型异喹啉类生物碱,主要存在于毛茛科植物黄连、芸香科植物黄檗、小檗科植物小檗中。研究证明小檗碱对苹果轮纹病、桃褐腐病、白粉病、灰霉病、霜霉病等多种病害均有较好防治效果。
植物过氧化物酶的活性与植物抗病性关系密切,其活性增加有助于增强植物的抗病力。淀粉酶是反映淀粉分解速度的重要指标之一,淀粉酶活性越高说明淀粉分解越快,植物能量代谢也越快。叶绿素含量增加表明植物光合作用增强。桃褐腐病菌(Moniliniafructicola)的发酵产物(发酵液)能有效抑制黑斑病菌的生长,同时能刺激植物体自身酶活性增加,从而刺激植物自身代谢调控,刺激植物根茎叶的生长,提高叶绿素含量,提高产量,对黑斑病的前期预防具有较好效果。本发明通过桃褐腐病菌发酵液淋润苍术种子,种子在发芽过程中吸收发酵液中的营养成分和有效物质,起到促长和防病作用。
材料:
1.小檗碱购自陕西慧科植物开发有限公司。
2.桃褐腐病菌(Monilinia fructicola),购自中国农业微生物菌种保藏管理中心,菌种保藏编号:ACCC 36262。
3.肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)购自中国农业微生物菌种保藏管理中心,菌种保藏编号:ACCC 01703。
4.LB液体培养基:蛋白胨10.0g/L;NaCl 10.0g/L;酵母粉5.0g/L,水1000mL,121℃灭菌20分钟。
5.甘油培养基:酵母粉3.0g/L;MgSO4·7H2O,0.5g/L;K2HPO4 3.4g/L;KH2PO4 1.3g/L;CaCO3 0.1g/L;甘油40g/L;(NH4)2SO4 4.0g/L;微量元素溶液1.25ml/L;其中微量元素溶液的母液:22g七水合硫酸锌、5g四水合氯化锰、5g七水合硫酸亚铁、1.6g六水合氯化钴、6g五水合硫酸铜、7.5g二水合钼酸钠、50g EDTA,1000mL蒸馏水。
6.PDA液体培养基的制备方法为:去皮土豆200g,加蒸馏水1000mL大火煮20min,纱布过滤,滤液用蒸馏水补至1000mL,加入葡萄糖200g,115℃灭菌20min。
实施例1:肺炎克雷伯氏菌发酵生产3-羟基丙酸
菌种复苏:取肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae ACCC 01703)原代菌种40μL加入到5.0ml LB液体培养基中,在37℃下培养10.0-12.0h。
种子液培养:将复苏后菌种按体积百分比1%转接到100mL LB液体培养基中,再加入500μL浓度为10mg/mL的卡那霉素,于37℃,200r/min下,培养12h。
上罐发酵:配制3.0L甘油培养基,加入到发酵罐,于120℃下,高温灭菌(121℃、20min),降温至室温。称量0.3g IPTG和0.15g卡那霉素加入到10.0mL灭菌水中溶解;将种子液(体积百分比1%)和卡那霉素分别加入到发酵罐中,控制温度37℃,搅拌转速400r/min,通气量4.5L/min,用5mol/L NaOH溶液调节pH=7.0。发酵6.0h,以5ml/min的速率开始补加甘油。将Klebsiella pneumoniae发酵液,室温13000rpm离心30min除菌,取上清,150℃瞬间灭菌1min。利用高效液相色谱测定3-羟基丙酸的出峰时间,计算峰面积,发现3-羟基丙酸浓度为86.5g/L。用水稀释20000倍,使3-羟基丙酸含量在0.433%,备用。
由于纯3-羟基丙酸价格昂贵,且Klebsiella pneumoniae发酵液中含植物免疫蛋白、糖、微量元素等,能增加苍术免疫力和植物生长量。因此选择可生产3-羟基丙酸的Klebsiella pneumoniae进行发酵实现杀菌和增强免疫双重功效,作为包衣剂发挥营养作用,还能改善碱性土壤板结状态,发酵后将菌体去除。
实施例2:包衣淋润剂的制备
PDA液体培养基:新鲜去皮土豆2kg,加10L蒸馏水,大火煮20min,纱布过滤,用蒸馏水补至10L,加入葡萄糖2kg,115℃灭菌20min,制备液体培养基。无条件下挖取桃褐腐病菌(Monilinia fructicola ACCC 36262)菌丝体连同少量培养基,转接到新鲜培养基上,28℃、12-12h光暗交替培养96h,取菌丝密集的桃褐腐病菌,用打孔器取直径0.8cm菌饼50块接种到PDA液体培养基5L中,150r/min、28℃、12-12h光暗交替培养96h,室温13000rpm离心30min除菌,取上清,获得桃褐腐病菌发酵液(原液),备用。使用时稀释2000倍作为包衣润淋剂。
实施例3:不同浓度3-羟基丙酸对苍术黑斑病的影响
采用菌丝生长速率法测定3-羟基丙酸对黑斑病病原菌的抑制效果。
黑斑病病原菌菌株:病株采自安国祁安药业苍术育苗基地,采用PDA基培养并分离纯化病原菌,对分离纯化的病菌进行16S rDNA序列测定,确定该病原为黑斑病菌(Alternaria tenuissima),PDA斜面培养基4℃保存。
无菌条件下挖取Alternaria tenuissima菌丝体连同少量培养基,转接到新鲜培PDA养基上,28℃、12-12h光暗交替培养72h,取菌丝密集的菌区,用打孔器取直径0.8cm菌饼。
将含3-羟基丙酸的发酵液5mL加到95mL PDA液体培养基,摇匀,获得加药培养基。无菌水代替储备液作对照。115℃灭菌20min。每100mL PDA培养基倒直径9cm的平皿。将直径0.8cm的黑斑病病菌菌饼接种到培养基上,28℃培养,48h用十字交叉法测量黑斑病病菌的菌落直径,每个试验重复3次。根据公式1-1计算抑制率,比较加药处理和空白组的菌落直径,结果如表1所示。
公式1-1:抑制率(%)=100×[(空白组菌落直径-0.8)-(加药处理组菌落直径-0.8)]/(空白组菌落直径-0.8)
表1 3-羟基丙酸浓度对黑斑病病菌菌落的影响
由表1可知,随着3-羟基丙酸浓度的增加,其对黑斑病病菌的抑制作用增加,0.1-0.5%抑制率为68.35-86.22%,浓度大于0.5%(表1中0.6%)抑制作用增加不明显(86.64%)。由此,3-羟基丙酸浓度在0.1-0.5%适宜,故设计固体包衣剂中含3-羟基丙酸的发酵液占比为70-80%。
实施例4:桃褐腐病菌发酵液对苍术生长的影响
试验在河北安国育苗棚进行,采用自动灌溉。试验按照喷施桃褐腐病菌发酵液的用量(体积)设置对照(CK,清水),桃褐腐病菌发酵液设5个浓度:稀释4000倍、3000倍、2000倍、1000倍、不稀释,每个处理各育苍术苗12盘(120孔穴盘),随机区组排列,每7天喷洒一次,每盘用液500mL,从播种到生长期的第40天采叶片,测定相关酶活性指标:过氧化物酶活性采用愈创木酚法测定;α-淀粉酶活性采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)测还原糖的方法测定;叶绿素含量采用叶绿素测定仪测定,结果如表2所示。
表2桃褐腐病菌发酵液对苍术生长的影响
桃褐腐病菌发酵液可不同程度提高过氧化物酶和淀粉酶活性,该发酵液稀释2000倍时活性增加,稀释3000倍增加不显著;发酵液可增加叶绿素含量。综合各项指标及原料成本,稀释2000倍最佳。从表1可以看出桃褐腐病菌发酵液对苍术生长确实具有诱导植物免疫的作用,故在种子包衣时使用桃褐腐病菌发酵液。
实施例5:
取小檗碱1.5g、钾肥3.0g、钙基膨润土15.5g,加入实施例1的Klebsiellapneumoniae除菌发酵液80g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,65℃烘干。取实施例2桃褐腐病菌(Monilinia fructicola)发酵液(2000倍稀释),喷润至种子表面湿润,65℃烘干烘干8h。
实施例6:
取小檗碱1g、氯化钾2.1g、活性白土26.9g,加入实施例1的Klebsiellapneumoniae除菌发酵液70g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,60℃烘干。取实施例2桃褐腐病菌发酵液(2000倍稀释),喷润至种子表面湿润,68℃烘干烘干8h。
实施例7:
取小檗碱1.3g、硫酸钾3.7g、钙基膨润土17g,加入实施例1的Klebsiellapneumoniae除菌发酵液78g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,68℃烘干。取实施例2桃褐腐病菌发酵液(2000倍稀释),喷润至种子表面湿润,68℃烘干。
实施例8:
取小檗碱1.3g、磷酸二氢钾3.7g、钙基膨润土17g,加入自来水72g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,65℃烘干。取实施例2桃褐腐病菌发酵液(2000倍稀释),喷润至种子表面湿润,68℃烘干。
实施例9:
取小檗碱1.3g、磷酸二氢钾3.7g、钙基膨润土18.3g,加入实施例1中的Klebsiellapneumoniae除菌发酵液78g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,65℃烘干。取自来水,喷润至种子表面湿润,68℃烘干8h。
实施例10:
取小檗碱1.3g、磷酸二氢钾3.7g、钙基膨润土17g,加入自来水78g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,65℃烘干8h。取自来水,喷润至种子表面湿润,68℃烘干8h。
实施例11(空白对照):
取磷酸二氢钾3.7g、钙基膨润土18.3g,加入自来水78g,搅拌均匀,制备种子包衣剂。取10g苍术种子,放入种子包衣剂,搅拌3min,将种子捞出,65℃烘干。取自来水,喷润至种子表面湿润,68℃烘干8h。
实施例12实施例对苍术黑斑病的影响
4月中旬在安国育苗大棚用实施例5-11分别处理的苍术种子育苗(见下表),基质由草炭、椰糠、珍珠岩、蛭石组成,试验小区面积7m2,重复3次,随机区组排列,种子撒播。苍术出苗后9天内幼苗生长良好,第10天后幼苗出现零星黑斑病,出苗40天后部分幼苗出现大面积病斑,出苗40天时调查幼苗黑斑病发病情况,结果如表3所示。
病情指数=Σ(各级病叶数×相应级数)×100/调查总叶数×9
防治效果=(空白对照的病情指数-处理的病情指数)×100/空白对照的病情指数
苍术黑斑病病害分级:
0级 代表值0未发病
1级 病株占样本面积的1%~10%
3级 病株占样本面积的10%~25%
5级 病株占样本面积的25%~50%
7级 病株占样本面积50%~75%
9级 病株占样本面积75%以上
不同处理对苍术幼苗黑斑病防效情况见表1。
表3不同处理对苍术幼苗黑斑病发生的影响
由表1可知,空白对照组(实施例11),即不使用3-羟基丙酸、桃褐腐病菌发酵液和小檗碱的幼苗病情指数为77.32%;而添加3-羟基丙酸、小檗碱并用桃褐腐病菌发酵液淋润的幼苗(实施例5、6、7)病情指数未超过18%,其防效在87.16-88.55%;仅使用3-羟基丙酸或桃褐腐病菌发酵液的幼苗(实施例8、9)病情指数未超过55%,高于实施例5、6、7,防效30%左右,明显低于(实施例5、6、7);仅使用小檗碱的幼苗(实施例10)病情指数68.89%,明显高于实施例5、6、7,防效仅为10.9%左右,明显低于(实施例5、6、7)。说明使用3-羟基丙酸和桃褐腐病菌发酵液作为种子包衣可明显降低苍术黑斑病的发生。
从上述实施例可以看出,使用本发明的包衣剂包衣的苍术种子,黑斑病病情指数降低67.39-68.46%;同时,包衣不使用化学有毒物质,环保,高效;包衣工序简单,易操作,省工,能明显降低生产成本,本发明所提供的包衣剂可以综合防治苍术病虫害,不产生药害,便于推广应用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种降低苍术黑斑病的种子包衣剂,其特征在于,所述种子包衣剂由固体包衣剂和包衣润淋剂两部分组成;
其中,以重量百分比计固体包衣剂:包衣润淋剂=100:(5-10);
该固体包衣剂以重量百分比计由如下成分组成;
含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液70-80%,小檗碱1-2%,钾肥2.1-4.0%,余量为载体;
该包衣润淋剂为稀释2000倍的桃褐腐病菌发酵液;
所述载体为钙基膨润土或活性白土;
所述3-羟基丙酸在除菌粗发酵液中的含量以重量百分比计为0.1-0.5%;
所述含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液为含3-羟基丙酸的除肺炎克雷伯氏菌的发酵液。
2.根据权利要求1所述的防治苍术黑斑病的种子包衣剂,其特征在于,所述含3-羟基丙酸的除肺炎克雷伯氏菌的发酵液的制备方法为:
1)菌种复苏:将肺炎克雷伯氏菌接种到LB液体培养基中,37℃下培养10.0-12.0h,得到复苏菌液;
2)种子液培养:将复苏菌液按体积百分比1%转接到LB液体培养基中,再加入终浓度为0.05mg/mL的卡那霉素,37℃,200r/min下,培养12h得到种子液;
3)扩大培养:将种子液按体积百分比1%加入到甘油培养基中,加入终浓度为0.05mg/mL的卡那霉素和0.1mg/mL的IPTG,用5mol/L NaOH溶液调节pH=7.0,37℃,搅拌转速400r/min,通气量4.5L/min;发酵6.0h后,以5ml/min的速率补加甘油至3-羟基丙酸出现峰值;
4)室温13000rpm离心30min除菌,取上清,稀释至3-羟基丙酸含量以重量百分比计为0.1-0.5%。
3.根据权利要求1所述的防治苍术黑斑病的种子包衣剂,其特征在于,钾肥为氯化钾、硫酸钾或磷酸二氢钾。
4.根据权利要求1所述的防治苍术黑斑病的种子包衣剂,其特征在于,所述桃褐腐病菌发酵液的制备方法为:将桃褐腐病菌接种到PDA液体培养基中150r/min、28℃、12-12h光暗交替培养96h,室温13000rpm离心30min去除桃褐腐病菌,取上清。
5.根据权利要求4所述的防治苍术黑斑病的种子包衣剂,其特征在于,所述PDA液体培养基制备方法为:去皮土豆200g,加蒸馏水1000mL大火煮20min,纱布过滤,滤液用蒸馏水补至1000mL,加入葡萄糖200g,115℃灭菌20min。
6.一种对苍术种子使用权利要求1至5任一项所述的降低苍术黑斑病的种子包衣剂的包衣方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将小檗碱与钾肥混合均匀,然后再与载体混合;
2)在步骤1)制备的混合物中加入含3-羟基丙酸的除菌粗发酵液,搅拌均匀制成固体包衣剂;
3)固体包衣剂与苍术种子混合,搅拌至固体包衣剂均匀包裹种子,然后60-70℃干燥8h;
4)用包衣润淋剂淋润至种子湿润,然后60-70℃干燥8h。
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