TW202334639A - 植物檢測機及植物檢測方法 - Google Patents
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Abstract
一種植物檢測機，可供執行一種植物檢測方法，該植物檢測方法包含：以一夾具的一夾持部夾持一植物；以一葉綠素濃度計與一螢光儀之其一，對該植物上的一待檢測位置進行檢測；以該葉綠素濃度計與該螢光儀之另一，對相同的該待檢測位置進行檢測；該葉綠素濃度計與該螢光儀各自經由一處理單元，取得該待檢測位置的一葉綠素濃度及一螢光強度。藉此，無需任何萃取步驟，即可快速取得該葉綠素濃度及該螢光強度兩種參考數值，方便使用者立即確認植物狀況。
Description
本發明係關於一種植物檢測機及植物檢測方法，尤指一種以葉綠素濃度計與螢光儀對植物同一點進行檢測的植物檢測機及植物檢測方法。
在植物檢測方面，目前已有大量破壞性檢測的技術，例如中華民國專利公告號第I546109號提供的一種萃取葉綠素的方法，該方法包括如下步驟：步驟一：將植物葉子本體粉碎；步驟二：通過有機溶劑萃取葉綠素；步驟三：將萃取好葉綠素的液體，由濾紙過濾，然後利用濃縮機濃縮液體；步驟四：收集濃縮好的液體。前述專利案需破壞葉片，且需要較長的萃取時間，使用上較為不便。
而在非破壞性檢測的方面，則例如有Opti-Sciences以及Walz等公司推出之各式各樣可供手持或定點檢測的機器。然而，這些機器往往都僅能檢測單一資訊，準確性較低。
爰此，本發明人提出一種植物檢測機，用於檢測一植物，該植物檢測機包含：一本體，包含有一夾具，該夾具有一夾持部；一葉綠素濃度計，設置於該夾具，該葉綠素濃度計對應於該夾持部上的一定點；一螢光儀，設置於該夾具，該螢光儀也對應於該夾持部上的該定點；一處理單元，訊號連接該葉綠素濃度計及該螢光儀；以及一供電單元，設置於該本體，該供電單元電性連接該葉綠素濃度計、該螢光儀及該處理單元；透過以該夾具的該夾持部夾持該植物，使該植物的一待檢測位置覆蓋該定點，該葉綠素濃度計與該螢光儀進而分別對該植物上相同的該待檢測位置進行檢測，而各自經由該處理單元取得該待檢測位置的一葉綠素濃度及一螢光強度。
進一步，該葉綠素濃度計與該螢光儀各自有一光源設置於該夾持部，並各自有一接收器設置於該夾持部而相鄰該光源。
其中，該光源位於該夾持部的一側，且該光源皆位於以該定點為圓心之一圓的圓周上，該接收器位於該夾持部的另一側；當該夾持部夾持該植物時，該光源與該接收器位於該植物的相對側。
其中，該葉綠素濃度計有波長介於550至700奈米的該光源，以及波長介於700至1000奈米的該光源，該螢光儀有波長介於400至500奈米的該光源，且該螢光儀的該光源位於該葉綠素濃度計的該光源之間。
進一步，該夾具有一遮光件設置於該夾持部；當該夾持部夾持該植物時，該遮光件遮擋該光源及該接收器外部的一環境光。
進一步，有一座體設置於該夾具且相鄰該夾持部，並有一平移機構及一旋轉機構連接該座體，該光源設置於該座體；透過該平移機構及該旋轉機構的作動，連同該座體帶動該光源相對該接收器移動。
進一步，有一通訊單元訊號連接該處理單元及一外部系統；該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元透過該通訊單元，將該葉綠素濃度及該螢光強度傳送至該外部系統；或者，該外部系統透過該通訊單元，控制該處理單元使該葉綠素濃度計與該螢光儀分別對該植物進行檢測。
進一步，有一顯示單元訊號連接該處理單元；該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元將該葉綠素濃度及/或該螢光強度顯示於該顯示單元。
其中，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元至少顯示在一時間軸上之複數數據點的該螢光強度；或者，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元顯示在該時間軸上之該螢光強度的波形。
其中，該本體係以手持取。
本發明人並提出一種植物檢測方法，包含：以一夾具的一夾持部夾持一植物；以一葉綠素濃度計與一螢光儀之其一，對該植物上的一待檢測位置進行檢測；以該葉綠素濃度計與該螢光儀之另一，對相同的該待檢測位置進行檢測；該葉綠素濃度計與該螢光儀各自經由一處理單元，取得該待檢測位置的一葉綠素濃度及一螢光強度。
進一步，該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元透過一通訊單元，將該葉綠素濃度及該螢光強度傳送至一外部系統；或者，該外部系統透過該通訊單元，控制該處理單元使該葉綠素濃度計與該螢光儀分別對該植物進行檢測。
進一步，該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元將該葉綠素濃度及/或該螢光強度顯示於一顯示單元。
進一步，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元至少顯示在一時間軸上之複數數據點的該螢光強度；或者，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元顯示在該時間軸上之該螢光強度的波形。
根據上述技術特徵較佳地可達成以下功效：
1.藉由對應同一定點的葉綠素濃度計與螢光儀，無需任何萃取步驟，即可快速取得葉綠素濃度及螢光強度兩種參考數值，方便使用者立即確認植物狀況。
2.葉綠素濃度計與螢光儀以光學方式檢測，無需破壞植物。
3.光源皆位於以定點為圓心之圓的圓周上，確保有足夠的光入射至待檢測位置。
4.選用適當波長的光源，提高葉綠素濃度及螢光強度的準確性。
5.遮光件遮擋環境光，避免環境光造成誤差。
6.藉由平移機構與旋轉機構，在植物被夾持在同一位置時，可以測量多個待檢測位置，減少移動植物後重新夾持的步驟次數。
7.搭配外部系統，提高植物檢測機應用的廣泛程度。
8.處理單元將葉綠素濃度及/或螢光強度顯示於顯示單元，方便使用者立即看到葉綠素濃度及螢光強度。
9.螢光強度的顯示方式，除了在時間軸上之多個數據點，也可以是在時間軸上的波形，方便使用者依需選擇。
10.使用者可以以手持取整個本體，方便使用者直接將本體隨身攜帶至野外進行檢測。
綜合上述技術特徵，本發明植物檢測機及植物檢測方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
請參閱第一圖至第三圖，係揭示本發明實施例植物檢測機，包含：一本體10、一座體20、一平移機構30、一旋轉機構40、一葉綠素濃度計50、一螢光儀60、一處理單元70、一供電單元80、一通訊單元90、一第一顯示單元100、一第二顯示單元110、複數光源120、一接收器130[所述光源120請搭配第六圖]，該第一顯示單元100及該第二顯示單元110可以整合為單一的顯示單元。
該處理單元70訊號連接該平移機構30、該旋轉機構40、該葉綠素濃度計50、該螢光儀60、該通訊單元90、該第一顯示單元100及該第二顯示單元110，該處理單元70並可以電性連接該供電單元80，以在接受該供電單元80供電的同時，適時控制該供電單元80供電給該平移機構30、該旋轉機構40、該葉綠素濃度計50、該螢光儀60、該通訊單元90、該第一顯示單元100及該第二顯示單元110。於第三圖中，僅繪出部分元件。
該本體10包含有一夾具101，該夾具101有一夾持部1011及一遮光件1012，且該本體10係可供使用者以手持取。該遮光件1012設置於該夾持部1011中，例如是不透光的環狀遮光片，以遮擋外部的一環境光，同時也可以輔助該夾持部1011的夾持。
於本發明之較佳實施例中，該夾具101是以電線拉出盒形的該本體10之外，而能讓使用者一手抓握該夾具101，另一手則抓握盒形的該本體10；於實際實施時，該夾具101也可以直接就設置在盒形的該本體10側邊，而不用額外以電線連接。
該夾具101的夾持方式，以本實施例來說，是採用與該遮光件1012連動的按鈕等等，使用者靠一根手指壓下、釋放就完成該夾持部1011的夾緊、釋放；也可以是採用撥桿、開關之類的結構，惟詳細結構與操作原理，已為習知技術，於此不再贅述。
該處理單元70及該供電單元80設置於該本體10，於實際實施時，該處理單元70也可以是獨立的電腦等等，該供電單元80則不一定是指電池，也可以是指接受市電的變壓器，甚至就是市電等等，本發明皆不加以限制。
該座體20設置於該夾具101且相鄰該夾持部1011，該平移機構30及該旋轉機構40則連接該座體20，以控制該座體20平移或旋轉。較佳地，該座體20設置於該遮光件1012內部，且該遮光件1012相對較該座體20大一點，以讓該平移機構30及該旋轉機構40在作動後，該座體20可以在該遮光件1012內部平移或旋轉，且不會超出該遮光件1012之外。
該葉綠素濃度計50與該螢光儀60皆設置於該夾具101，該葉綠素濃度計50與該螢光儀60各自有所述光源120設置於該夾持部1011，並各自有該接收器130設置於該夾持部1011而相鄰所述光源120，所述光源120同樣對應於該夾持部1011上相同的一定點，即，皆直射該定點。舉例來說，該葉綠素濃度計50有波長介於550至700奈米的所述光源120，以及波長介於700至1000奈米的所述光源120，該螢光儀60有波長介於400至500奈米的所述光源120，提高後續檢測的準確性。
更詳細的說，所述光源120位於該夾持部1011的一側並設置於該座體20上，且所述光源120皆位於以該定點為圓心之一圓的圓周上，該接收器130位於該夾持部1011的另一側，且該螢光儀60的所述光源120位於該葉綠素濃度計50的所述光源120之間。在該夾持部1011未進行夾持動作時，所述光源120可以往上升，以藏在該夾具101中，避免髒污。
於本發明之較佳實施例中，不同波長的所述光源120只各繪製一個做示意，於實際實施時，所述光源120的型態與數量皆不限於此。而所述光源120各自可以對應到獨立的該接收器130，惟圖式中僅以單一的該接收器130做為示意。
至於所述光源120是如何結合於該座體20上，已為習知技術，而所述光源120如何在該座體20平移或旋轉後，維持位於該圓的圓周上，則可以例如是該處理單元70對該座體20，甚至對所述光源120定位，當該座體20平移或旋轉後，根據座標與角度相關公式計算該座體20或所述光源120要再平移或旋轉多少等等。於實際實施時，所述光源120也可以被獨立移動、旋轉，本發明皆不加以限制。
該通訊單元90除了訊號連接該處理單元70，還訊號連接一外部系統。舉例來說，該外部系統可以是手機、電腦等等，該通訊單元90則可以藉由藍牙、網際網路等方式無線連接或有線連接該外部系統，於本發明之較佳實施例中，該外部系統為一物聯網A。
該第一顯示單元100及該第二顯示單元110皆設置於該本體10，大小可以相同或不同，於實際實施時，該第一顯示單元100及該第二顯示單元110也可以是獨立的螢幕或電腦螢幕等等，本發明皆不加以限制。
請參閱第四圖至第六圖，並請搭配第二圖及第三圖，該植物檢測機可以用於執行本發明之一植物檢測方法，以用於檢測一植物B。本發明之較佳實施例以該植物B的葉片為例，於實際實施時不限於此。
該植物檢測方法包含以下步驟：
使用者可以以手持取整個該本體10，而將該本體10隨身攜帶至野外或該植物B附近進行檢測。
取得該植物B，並以該夾具101的該夾持部1011夾持該植物B，使該植物B的一待檢測位置覆蓋該定點。此時，所述光源120與該接收器130會位於該植物B的相對側，該遮光件1012則會遮擋所述光源120及該接收器130外部的該環境光，避免該環境光造成誤差。
接著輪流以該葉綠素濃度計50與該螢光儀60分別對該植物B上相同的該待檢測位置進行檢測，而各自經由該處理單元70取得該待檢測位置的一葉綠素濃度及一螢光強度，由於所述光源120皆位於以該定點為圓心之該圓的圓周上，確保有足夠的光入射至該待檢測位置。
本發明之較佳實施例中，是先以該葉綠素濃度計50進行檢測，再以該螢光儀60進行檢測，於實際實施時不限於此。而該葉綠素濃度計50與該螢光儀60的檢測，除了藉由該本體10上的開關(未繪出)操作，也可以是從該物聯網A透過該通訊單元90，遠距控制該處理單元70使該葉綠素濃度計50與該螢光儀60分別啟動，以對該植物B進行檢測，可以避免按壓開關時導致該植物B滑動，進一步提高測量的準確性。
以該葉綠素濃度來說，由於該葉綠素濃度計50的所述光源120有波長介於550至700奈米的，以及波長介於700至1000奈米的，而該植物B的該葉綠素濃度與波長介於550至700奈米的光波存在反向關係，可以藉由如Beer-Lambert定律等等進行計算，惟此已是習知技術，於此不再多加贅述。
而以該螢光強度來說，則是根據該植物B行光合作用時的淬滅(quenching)原理進行計算，所計算出的該螢光強度會反映該植物B光合作用的情形、光合活性的高低，同樣已是習知技術，於此不再多加贅述。
該處理單元70取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元70透過該通訊單元90，將該葉綠素濃度及該螢光強度傳送至該物聯網A，並將該處理單元70將該葉綠素濃度及該螢光強度顯示於該第一顯示單元100及該第二顯示單元110。使用者不僅可以透過該第一顯示單元100及該第二顯示單元110立即看到該葉綠素濃度及該螢光強度，也可以透過該物聯網A對該葉綠素濃度及該螢光強度進行分析、儲存，提高該植物檢測機應用的廣泛程度。
較佳地，該處理單元70控制較小的該第一顯示單元100顯示單一數值的該葉綠素濃度，並控制較大的該第二顯示單元110顯示在一時間軸上之複數數據點的該螢光強度，或者，在該時間軸上之該螢光強度的波形，方便使用者依需選擇及設定。
當要換下一個該待檢測位置時，可以藉由該平移機構30與該旋轉機構40，無需重新夾持該植物B，即可直接測量多個該待檢測位置，減少移動該植物B後重新夾持的步驟次數。
請參閱第七圖至第十圖，並請搭配第六圖及下表一，實際以該植物檢測機執行該植物檢測方法，第七圖及第八圖為例一，該植物B以未施除草劑之菸草葉片為例；第九圖及第十圖為例二，該植物B則以施加有除草劑之菸草葉片為例，除草劑例如為二氯苯基二甲脲(3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, DCMU)。
下表一中，該葉綠素濃度的單位為公克/公升，該螢光強度則為任意單位(a.u.)。
表一、例一與例二的比較
| 例一 未加入DCMU | 例二 加入DCMU | |
| 葉綠素濃度 | 17.37 | 19.76 |
| 螢光強度的峰值 | 1228 | 764 |
| 第30秒的螢光強度 | 630 | 652 |
| 螢光強度的峰值- 第30秒的螢光強度 | 598 | 112 |
從該植物B取得之該葉綠素濃度，在例一是17.37，在例二則是19.76，兩者該葉綠素濃度是相近的。
然而，從該螢光強度卻可以看出，例二在時間為30秒時，所釋放出的該螢光強度僅有112，是因為DCMU阻絕了電子傳遞鏈，導致大部分光合作用的能量轉換成螢光量釋放，例二相較於例一的該螢光強度少了81%。
從例一及例二可以發現，即使肉眼看起來兩片葉子顏色都是綠色，但實際上例二已經受到除草劑影響了。
以使用者是農民來說，可以在肉眼查覺到葉片顏色不同之前，快速知道對該植物B除草的效果，例如除草劑濃度夠不夠、需不需要補噴等等。而當該植物B需要培養時，即使葉片看起來仍舊是綠色的，有可能實際上該植物B已經開始生病了，藉由該植物檢測機或該植物檢測方法，可以儘早發現該植物B的異常，進而及時處理。
於第八圖及第十圖中，即是以在該時間軸上之該螢光強度的波形表示，於實際實施時，也可以是顯示如上表一中1228、630、764、652等在該時間軸上所述數據點的該螢光強度。
請參閱第十一圖至第十四圖，並請搭配第六圖及下表二，第十一圖及第十二圖為例三，該植物B以黃色之龜貝芋葉片為例；第十三圖及第十四圖為例四，該植物B則以綠色之龜貝芋葉片為例。
下表二中，該葉綠素濃度的單位為公克/公升，該螢光強度則為任意單位(a.u.)。
表二、例三與例四的比較
| 例三 黃色之龜貝芋葉片 | 例四 綠色之龜貝芋葉片 | |
| 葉綠素濃度 | 1.16 | 55.61 |
| 螢光強度的峰值 | 307 | 654 |
| 第30秒的螢光強度 | 370 | 477 |
| 螢光強度的峰值- 第30秒的螢光強度 | 37 | 177 |
從該植物B取得之該葉綠素濃度，在例三是1.16，在例四則是55.61，可以知道例三可能是缺乏氮和鎂離子，該葉綠素濃度較低，而導致葉子變黃。
再從該螢光強度可以看出，例三在時間為30秒時，例三相較於例四所釋放出的該螢光強度少了80%。而該螢光強度的峰值也反映出該植物B在逆境下，例如在乾旱、高溫時的健康狀況，例四相較於例三之該螢光強度的峰值高出347，足證例四的該植物B較為健康。
復請參閱第三圖及第六圖，藉由對應相同之該定點的該葉綠素濃度計50與該螢光儀60，該植物檢測機無需任何萃取步驟，也無需破壞該植物B，即可快速取得該葉綠素濃度及該螢光強度兩種參考數值，方便使用者立即確認該植物B的健康狀況，也避免只靠單一儀器的不準確。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
10:本體
101:夾具
1011:夾持部
1012:遮光件
20:座體
30:平移機構
40:旋轉機構
50:葉綠素濃度計
60:螢光儀
70:處理單元
80:供電單元
90:通訊單元
100:第一顯示單元
110:第二顯示單元
120:光源
130:接收器
A:物聯網
B:植物
[第一圖]係本發明實施例之立體外觀圖。
[第二圖]係本發明實施例之夾具部分的側視圖。
[第三圖]係本發明實施例之部分元件的系統方塊圖。
[第四圖]係本發明實施例之流程方塊圖。
[第五圖]係本發明實施例之實施示意圖一，示意夾具夾住植物。
[第六圖]係本發明實施例之實施示意圖二，示意夾具夾住植物後，以光源進行檢測。
[第七圖]係本發明實施例之照片一，示意未施除草劑的煙草照片。
[第八圖]係本發明實施例之強度時間關係圖一，示意未施除草劑之煙草的螢光強度。
[第九圖]係本發明實施例之照片二，示意已施除草劑的煙草照片。
[第十圖]係本發明實施例之強度時間關係圖二，示意已施除草劑之煙草的螢光強度。
[第十一圖]係本發明實施例之照片三，示意黃色的龜貝芋葉子照片。
[第十二圖]係本發明實施例之強度時間關係圖三，示意黃色龜貝芋葉子的螢光強度。
[第十三圖]係本發明實施例之照片四，示意綠色的龜貝芋葉子照片。
[第十四圖]係本發明實施例之強度時間關係圖四，示意綠色龜貝芋葉子的螢光強度。
10:本體
101:夾具
1011:夾持部
70:處理單元
80:供電單元
100:第一顯示單元
110:第二顯示單元
130:接收器
Claims (14)
- 一種植物檢測機，用於檢測一植物，該植物檢測機包含： 一本體，包含有一夾具，該夾具有一夾持部； 一葉綠素濃度計，設置於該夾具，該葉綠素濃度計對應於該夾持部上的一定點； 一螢光儀，設置於該夾具，該螢光儀也對應於該夾持部上的該定點； 一處理單元，訊號連接該葉綠素濃度計及該螢光儀；以及 一供電單元，設置於該本體，該供電單元電性連接該葉綠素濃度計、該螢光儀及該處理單元； 透過以該夾具的該夾持部夾持該植物，使該植物的一待檢測位置覆蓋該定點，該葉綠素濃度計與該螢光儀進而分別對該植物上相同的該待檢測位置進行檢測，而各自經由該處理單元取得該待檢測位置的一葉綠素濃度及一螢光強度。
- 如請求項1所述之植物檢測機，進一步，該葉綠素濃度計與該螢光儀各自有一光源設置於該夾持部，並各自有一接收器設置於該夾持部而相鄰該光源。
- 如請求項2所述之植物檢測機，其中，該光源位於該夾持部的一側，且該光源皆位於以該定點為圓心之一圓的圓周上，該接收器位於該夾持部的另一側；當該夾持部夾持該植物時，該光源與該接收器位於該植物的相對側。
- 如請求項3所述之植物檢測機，其中，該葉綠素濃度計有波長介於550至700奈米的該光源，以及波長介於700至1000奈米的該光源，該螢光儀有波長介於400至500奈米的該光源，且該螢光儀的該光源位於該葉綠素濃度計的該光源之間。
- 如請求項2所述之植物檢測機，進一步，該夾具有一遮光件設置於該夾持部；當該夾持部夾持該植物時，該遮光件遮擋該光源及該接收器外部的一環境光。
- 如請求項2所述之植物檢測機，進一步，有一座體設置於該夾具且相鄰該夾持部，並有一平移機構及一旋轉機構連接該座體，該光源設置於該座體；透過該平移機構及該旋轉機構的作動，連同該座體帶動該光源相對該接收器移動。
- 如請求項1所述之植物檢測機，進一步，有一通訊單元訊號連接該處理單元及一外部系統；該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元透過該通訊單元，將該葉綠素濃度及該螢光強度傳送至該外部系統；或者，該外部系統透過該通訊單元，控制該處理單元使該葉綠素濃度計與該螢光儀分別對該植物進行檢測。
- 如請求項1所述之植物檢測機，進一步，有一顯示單元訊號連接該處理單元；該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元將該葉綠素濃度及/或該螢光強度顯示於該顯示單元。
- 如請求項8所述之植物檢測機，其中，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元至少顯示在一時間軸上之複數數據點的該螢光強度；或者，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元顯示在該時間軸上之該螢光強度的波形。
- 如請求項1所述之植物檢測機，其中，該本體係以手持取。
- 一種植物檢測方法，包含： 以一夾具的一夾持部夾持一植物； 以一葉綠素濃度計與一螢光儀之其一，對該植物上的一待檢測位置進行檢測； 以該葉綠素濃度計與該螢光儀之另一，對相同的該待檢測位置進行檢測； 該葉綠素濃度計與該螢光儀各自經由一處理單元，取得該待檢測位置的一葉綠素濃度及一螢光強度。
- 如請求項11所述之植物檢測方法，進一步，該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元透過一通訊單元，將該葉綠素濃度及該螢光強度傳送至一外部系統；或者，該外部系統透過該通訊單元，控制該處理單元使該葉綠素濃度計與該螢光儀分別對該植物進行檢測。
- 如請求項11所述之植物檢測方法，進一步，該處理單元取得該葉綠素濃度及該螢光強度後，該處理單元將該葉綠素濃度及/或該螢光強度顯示於一顯示單元。
- 如請求項13所述之植物檢測方法，進一步，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元至少顯示在一時間軸上之複數數據點的該螢光強度；或者，該處理單元取得該螢光強度後，控制該顯示單元顯示在該時間軸上之該螢光強度的波形。
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Applications Claiming Priority (1)
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| TW111106409A TWI836355B (zh) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | 植物檢測機及植物檢測方法 |
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Family Applications (1)
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