物联网技术在现代农业中的应用(旗硕科技)
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第2页
政府大事记
10月8日，无锡 无锡向国务院申建”国家传感网创新示范区“，总面积达20平方公里 无锡 11月17日，福建省 福建省黄小晶省长要求即刻成立福建省物联网协调小组及办公室。 福建省 1月2日，上海市 上海市商务委连发两项通知，表示将从2010年起实施物联网建设体系， 上海市 政府出资带动，提升上海现代物流业的服务升级。 1月7日，广东省 广东省常务副省长黄龙云表示，建立传感网打造”智慧广东“。 广东省 1月12日，北京市 北京市市长郭金龙指出，发展物联网技术，提高首都信息化应用水平。 北京市 1月28日，山东省 山东省政府工作报告首次提及加快物联网和云计算的研究。 山东省 4月1日，《江苏省 江苏省物联网产业发展规划纲要（2009~2012年）》出台。 江苏省 6月10日，全国首家实体运作物联网工程学院 物联网工程学院在江南大学挂牌成立。江苏省委常 物联网工程学院 委、市委书记杨卫泽为学院揭牌。
802.15.4
•IEEE802.15 –低速近距离无线通信技术标 准 •IETF 6LoWPAN ROLL –基于IEEE802.15.4的IPv6，低 功耗有损网络路由 •EPCGlobal GS1 –RFID标识和解析 –EPC Global召开了有关 ONS(Object Name Service) 的路 由和命名问题的讨论
第12页
RFID标准
EPC
(EPC C1G2被接受为ISO18000-6C)
ISO
（ISO18000-6B）
UID
为 组 织 结 构 技 术 差 异 标准化 组织 研发机 构 采用的 组织 EPC Global
Intel Symbol 研发 FDA 为EPC SSA 100 机构 Tesco IBM
蓝牙
应用较多、成本较低且 方便使用
以移动电话为中心， 每网最多8个节点
低于5美元
无源RFID 无源
物流、军事、防伪等多种行业
成本低、无功耗
无处理能力，单向
5-50美分
ZigBee
家庭、楼宇自动化以及监控类应 用
可靠、电源和成本优势、 缺少安全性规范和完 组网方便 善的标准
50美分左右 美分左右
WiFi（802.11b) （
IETF 6LowPAN
Phy-Mac Over IPV6
IETF 应用 ROLL
KNX
Routing over Low Power Lossy Networks
WSN/RFID
W-Mbus ETSI
M2M TC
ZCL ZigBee Alliance
ZB Applicattion Profiles
IEEE
WSN标准：
• IEEE 802.15 该组织致力于无线个人网(WPAN)网络底层协议标准制定，其分表 的 IEEE Std 802.15.4-2006 详细定义了 PHY 和 MAC 层实现的各种机制，在最近 的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了对中国 WPAN 频段支持(314–316 MHz, 430–434 MHz, and 779–787 MHz bands)以及 O-QPSK 调制的支持。 • ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准建立的针对 WPAN 的整套协议 栈。IEEE 802.15.4 标准与 ZigBee Alliance 的关系相当于 IEEE 802.11 标准与 WIFI Alliance的关系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在数千个微小的传感器之间相互协调 实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数 据从一个传感器传到另一个传感器，所以的通信效率非常高，广泛应用于工 业场景。
需要无线射频和 嵌入式设计
Embedded Wireless
Router/Bridge
Remote Application
Wireless Adapter
Intranet •管理 管理 •计费 计费 •安全性 安全性
——摘自Digi
第14页
系统基本需求
WSN应用情况
重点应用
定位/跟踪 /导航 公共事业/服 公共事业 服 务 交通运输 个人用户 批发零售 工业/制造业 工业 制造业 商业/服务业 商业 服务业 农业 开采/建筑 开采 建筑 金融 安全/监控 移动支付 及管理 计量/检测 自动化和 远程管理 远程医疗
——摘自某研究报告
第15页
国内的WSN应用情况
同方软件 亚太安讯 新大陆 综合平台
单位：百万元
GPS及网络视频 安全监控系统 二维码行业应用、 电子回执、烟草 物流信息化管理 ATIS铁道部车号 自动识别系统、 烟草、军事行业、 RFID产品 防伪税控系统、 IC卡、系统集成 业务 光电业务和电子 标签
Web/Email/Video等相关应用
使用现有网络、高速率、 高功耗、协议开销大、 组网灵活（前向、后向 约20美元 需要接入点 兼容）
无线通信
大范围语音和数据传输应用
覆盖广、质量好
成本相对较高
30-100美元 （模块）
——摘自某研究报告 *zigbee实际的售价在100元以上 第8页
传感器的技术评估
• •
以西红柿种植为例：根据我们和以色列同行的交流，以色列采用精细化种植的西 红柿可以实现亩产50吨，而北京平谷东高村的农户，亩产仅在7吨左右。 以种猪养殖为例：公猪交配期的温度高于29度，交配时间将延长一个月
•
实现精细化农业的前提是环境数据的精细化控制，这必然要求农户购买环境监测 设备
第19页
农业市场容量分析
第3页 7月28日，2010年安徽省 安徽省农村物联网高峰论坛暨安徽省新农村物联网工程技术研 安徽省
物联网关键词
• • • 利用信息化 和工业化技术感知中国 战略性新兴产业 物联网时代的国家安全
第4页
从私域网到广域网
市区/近郊 市区 近郊
园区/楼宇 办公室 园区 楼宇/办公室 楼宇
个人
全球
PAN WAN LAN
ITU-T
NGN
CEN
Smart Metering
CENELEC
Smart metering
ESMIG
Metering
Utilities HGI
Home Gateway Initiative Metering
业务平台
传感器网 远距离 传输网
OASIS
IP网络
WOSA
网关
W3C IPSO
IPV6 hareware and protocol;s
第17页
农业背景和发展现状（一）
• • •
农业的精细化要求： 喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦， 茄果类，菜豆等 耐热蔬菜生长温度要求在20至30度，要求昼夜温差不低于10度
第18页
农业背景和发展现状（二）
• • 国内现有温室的种植方式：粗放型种植，根据农民祖辈相传的经验 国外倡导的精细化农业种植：不仅节约成本，还能保证果蔬可以在最适宜的环境 下生长，实现增产增收
• • • 以温室为例：全国共有温室250万公顷，大型连栋温室2000公顷（根据北京农 技推广中心主任的数据） 以示范园为例：全国共有5000个大型示范基地 以养殖场为例：仅北京周边有2万个养猪基地（根据北京客户首农集团经理数 据）
第20页
农业信息化存在的问题
• • 农作物的生长环境主要依靠感官经验，而不是精确、可靠的量化数据，成功的种 植经验不容易被总结和复制 完全依赖人工控制种植过程，无法对过程进行监督和控制，尤其以科研机构和大 型种植基地为例，温室的种植往往是聘请农民工，由于缺乏有效的信息化手段， 使得难于对他们工作的质量进行控制。 • 在科研基地、示范基地、观光农业，存在用户需要远程了解温室环境的需求，对 于此类需求，必须通过信息化的手段来满足。
397 0
221
59
49
724
415
航天信息ຫໍສະໝຸດ Baidu
同方股份 08年营业收入
厦门信达 08年净利 09年上半年
航天信息 09年上半年净利
新大陆 08年净利润
远望谷 09年上半年净利润
厦门信达
——摘自某研究报告
第16页
提纲 • 物联网的产业及政策背景 • 物联网技术及应用现状 • 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第5页
提纲 • 物联网的产业及政策背景 • 物联网技术及应用现状 • 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第6页
WSN技术原理
——摘自易观国际
第7页
无线传输技术
主要技术 主要应用 替代有线： 替代有线：遥感勘测、移动电子 商务、数字电子设备、工业控 制、智能化建筑、家庭和办公 自动化、电子商务、无线公文 包、军事 优点 缺点 节点成本
第11页
WSN标准：
• IETF 6LoWPAN 该工作组的任务是定义在如何利用 IEEE 802.15.4 链路支持基于 IPv6的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他 IP 设备的互操作性。该协 议中使用了 IP 报头压缩技术，将庞大的 128 位 IPv6 源或目的地址压缩或删除， 同时在 MAC 与 IP 层之间使用适配层，使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能够在 127 字节的 MAC frame 上传输。 • IPSO Alliance 该联盟为各大 IT 厂商结合产物，致力于推动 IP 协议在智能物体 上的普及。 • • ZigBee 标准 ZigBee 协议栈底层是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 层和 MAC 层机制构成，而 上层包括应用层，网络层和安全服务层。
ISO
STMicroelectronics Philips Nokia Checkpoint SAP
Ubiquitous ID Center
ULSI NEC
METRO
NEC(RFID 机) Shogakukan( Forum的475 为 )
Sankei ) T-Engine 采用(
902MHz-928MHz (UHF 13.56MHz ( ) 40kbps 640kbps 1000 EPC C1G1: 64 EPC C1G2: 96 96 256
• • 功耗: 准确性 – 0点漂移 – 标定 • 可靠性 – 结构和环境影响 • 成本 • 个性化
第9页
WSN标准：
ISO/IEC JTC1
UWSN
EPCGLobal
GS1
整体框架
•ITU-T SG13 –USN网络的需求和架构设 计 •ETSI M2M TC –M2M需求和功能架构 •ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN –SN研究报告
化
)
860MHz-950MHz 40kbps
2.45GHz (ISO标准) 13.56MHz ( ) 250kbps
标 64
标
128
的
512
用
13
RFID标
用
为
WSN商用系统
Connectware
Python可编程需求 可编程需求 ConnectPort Gateway
Database
远程集中化 管理需求
OMA
GSMA
SCAG, ……
3GPP
SA1,SA3, , ……
智能电网/计量
•FCC：美国智能电网标准 •IEEE：P2030：智能电网Guide 802.15.4g：智能电网近距离无线标 准 •CEN/CENELEC/ETSI –欧洲智能计量标准
信息来源：ETSI M2M TC
电信网
•3GPP SA1/SA2/RAN2 –M2M优化需求 –网络和无线接入的M2M优化技术 •GSMA SCAG：智能SIM卡 •OMA DM
物联网技术在现代农业中的推广提纲
• 物联网的产业及政策背景 • 物联网技术应用现状 • 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第1页
政策大事记
8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国 感知中国”的谈话，掀起了传感网的巨大浪潮。 感知中国 10月27日，工信部部长李毅中在《科技日报》撰文提出，启动”传感网络“的研发应用， 并将其上升到”战略性新兴产业 战略性新兴产业“的高度。 战略性新兴产业 11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可持续发展” 的文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。 12月27日，温家宝总理在接受新华社记者采访时，再次把物联网提到”占领新型产业 的制高点，决定国家未来 决定国家未来“的高度。 决定国家未来 3月5日，温家宝工作报告首次提及物联网：特别指出要大力培育战略性新兴产业。 要加快物联网的研发应用。 4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席2010年经贸形势报告会时表示，要大力发 展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提高警惕，不能受制于人 不能受制于人。 不能受制于人
10000
13928
31.54% 31.78% 14.43% 9.85%
40% 30% 20% 10%
3.87% 2.85% 5693
12.20% 6689 1.19% 0.88% 4145 2878 5931 4.10%
远望谷
0% -10% 1018 42 -20% 497 49 188 60 90 28 -30%
政府大事记
10月8日，无锡 无锡向国务院申建”国家传感网创新示范区“，总面积达20平方公里 无锡 11月17日，福建省 福建省黄小晶省长要求即刻成立福建省物联网协调小组及办公室。 福建省 1月2日，上海市 上海市商务委连发两项通知，表示将从2010年起实施物联网建设体系， 上海市 政府出资带动，提升上海现代物流业的服务升级。 1月7日，广东省 广东省常务副省长黄龙云表示，建立传感网打造”智慧广东“。 广东省 1月12日，北京市 北京市市长郭金龙指出，发展物联网技术，提高首都信息化应用水平。 北京市 1月28日，山东省 山东省政府工作报告首次提及加快物联网和云计算的研究。 山东省 4月1日，《江苏省 江苏省物联网产业发展规划纲要（2009~2012年）》出台。 江苏省 6月10日，全国首家实体运作物联网工程学院 物联网工程学院在江南大学挂牌成立。江苏省委常 物联网工程学院 委、市委书记杨卫泽为学院揭牌。
802.15.4
•IEEE802.15 –低速近距离无线通信技术标 准 •IETF 6LoWPAN ROLL –基于IEEE802.15.4的IPv6，低 功耗有损网络路由 •EPCGlobal GS1 –RFID标识和解析 –EPC Global召开了有关 ONS(Object Name Service) 的路 由和命名问题的讨论
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RFID标准
EPC
(EPC C1G2被接受为ISO18000-6C)
ISO
（ISO18000-6B）
UID
为 组 织 结 构 技 术 差 异 标准化 组织 研发机 构 采用的 组织 EPC Global
Intel Symbol 研发 FDA 为EPC SSA 100 机构 Tesco IBM
蓝牙
应用较多、成本较低且 方便使用
以移动电话为中心， 每网最多8个节点
低于5美元
无源RFID 无源
物流、军事、防伪等多种行业
成本低、无功耗
无处理能力，单向
5-50美分
ZigBee
家庭、楼宇自动化以及监控类应 用
可靠、电源和成本优势、 缺少安全性规范和完 组网方便 善的标准
50美分左右 美分左右
WiFi（802.11b) （
IETF 6LowPAN
Phy-Mac Over IPV6
IETF 应用 ROLL
KNX
Routing over Low Power Lossy Networks
WSN/RFID
W-Mbus ETSI
M2M TC
ZCL ZigBee Alliance
ZB Applicattion Profiles
IEEE
WSN标准：
• IEEE 802.15 该组织致力于无线个人网(WPAN)网络底层协议标准制定，其分表 的 IEEE Std 802.15.4-2006 详细定义了 PHY 和 MAC 层实现的各种机制，在最近 的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了对中国 WPAN 频段支持(314–316 MHz, 430–434 MHz, and 779–787 MHz bands)以及 O-QPSK 调制的支持。 • ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准建立的针对 WPAN 的整套协议 栈。IEEE 802.15.4 标准与 ZigBee Alliance 的关系相当于 IEEE 802.11 标准与 WIFI Alliance的关系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在数千个微小的传感器之间相互协调 实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数 据从一个传感器传到另一个传感器，所以的通信效率非常高，广泛应用于工 业场景。
需要无线射频和 嵌入式设计
Embedded Wireless
Router/Bridge
Remote Application
Wireless Adapter
Intranet •管理 管理 •计费 计费 •安全性 安全性
——摘自Digi
第14页
系统基本需求
WSN应用情况
重点应用
定位/跟踪 /导航 公共事业/服 公共事业 服 务 交通运输 个人用户 批发零售 工业/制造业 工业 制造业 商业/服务业 商业 服务业 农业 开采/建筑 开采 建筑 金融 安全/监控 移动支付 及管理 计量/检测 自动化和 远程管理 远程医疗
——摘自某研究报告
第15页
国内的WSN应用情况
同方软件 亚太安讯 新大陆 综合平台
单位：百万元
GPS及网络视频 安全监控系统 二维码行业应用、 电子回执、烟草 物流信息化管理 ATIS铁道部车号 自动识别系统、 烟草、军事行业、 RFID产品 防伪税控系统、 IC卡、系统集成 业务 光电业务和电子 标签
Web/Email/Video等相关应用
使用现有网络、高速率、 高功耗、协议开销大、 组网灵活（前向、后向 约20美元 需要接入点 兼容）
无线通信
大范围语音和数据传输应用
覆盖广、质量好
成本相对较高
30-100美元 （模块）
——摘自某研究报告 *zigbee实际的售价在100元以上 第8页
传感器的技术评估
• •
以西红柿种植为例：根据我们和以色列同行的交流，以色列采用精细化种植的西 红柿可以实现亩产50吨，而北京平谷东高村的农户，亩产仅在7吨左右。 以种猪养殖为例：公猪交配期的温度高于29度，交配时间将延长一个月
•
实现精细化农业的前提是环境数据的精细化控制，这必然要求农户购买环境监测 设备
第19页
农业市场容量分析
第3页 7月28日，2010年安徽省 安徽省农村物联网高峰论坛暨安徽省新农村物联网工程技术研 安徽省
物联网关键词
• • • 利用信息化 和工业化技术感知中国 战略性新兴产业 物联网时代的国家安全
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从私域网到广域网
市区/近郊 市区 近郊
园区/楼宇 办公室 园区 楼宇/办公室 楼宇
个人
全球
PAN WAN LAN
ITU-T
NGN
CEN
Smart Metering
CENELEC
Smart metering
ESMIG
Metering
Utilities HGI
Home Gateway Initiative Metering
业务平台
传感器网 远距离 传输网
OASIS
IP网络
WOSA
网关
W3C IPSO
IPV6 hareware and protocol;s
第17页
农业背景和发展现状（一）
• • •
农业的精细化要求： 喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦， 茄果类，菜豆等 耐热蔬菜生长温度要求在20至30度，要求昼夜温差不低于10度
第18页
农业背景和发展现状（二）
• • 国内现有温室的种植方式：粗放型种植，根据农民祖辈相传的经验 国外倡导的精细化农业种植：不仅节约成本，还能保证果蔬可以在最适宜的环境 下生长，实现增产增收
• • • 以温室为例：全国共有温室250万公顷，大型连栋温室2000公顷（根据北京农 技推广中心主任的数据） 以示范园为例：全国共有5000个大型示范基地 以养殖场为例：仅北京周边有2万个养猪基地（根据北京客户首农集团经理数 据）
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农业信息化存在的问题
• • 农作物的生长环境主要依靠感官经验，而不是精确、可靠的量化数据，成功的种 植经验不容易被总结和复制 完全依赖人工控制种植过程，无法对过程进行监督和控制，尤其以科研机构和大 型种植基地为例，温室的种植往往是聘请农民工，由于缺乏有效的信息化手段， 使得难于对他们工作的质量进行控制。 • 在科研基地、示范基地、观光农业，存在用户需要远程了解温室环境的需求，对 于此类需求，必须通过信息化的手段来满足。
397 0
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724
415
航天信息ຫໍສະໝຸດ Baidu
同方股份 08年营业收入
厦门信达 08年净利 09年上半年
航天信息 09年上半年净利
新大陆 08年净利润
远望谷 09年上半年净利润
厦门信达
——摘自某研究报告
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提纲 • 物联网的产业及政策背景 • 物联网技术及应用现状 • 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
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提纲 • 物联网的产业及政策背景 • 物联网技术及应用现状 • 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
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WSN技术原理
——摘自易观国际
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无线传输技术
主要技术 主要应用 替代有线： 替代有线：遥感勘测、移动电子 商务、数字电子设备、工业控 制、智能化建筑、家庭和办公 自动化、电子商务、无线公文 包、军事 优点 缺点 节点成本
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WSN标准：
• IETF 6LoWPAN 该工作组的任务是定义在如何利用 IEEE 802.15.4 链路支持基于 IPv6的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他 IP 设备的互操作性。该协 议中使用了 IP 报头压缩技术，将庞大的 128 位 IPv6 源或目的地址压缩或删除， 同时在 MAC 与 IP 层之间使用适配层，使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能够在 127 字节的 MAC frame 上传输。 • IPSO Alliance 该联盟为各大 IT 厂商结合产物，致力于推动 IP 协议在智能物体 上的普及。 • • ZigBee 标准 ZigBee 协议栈底层是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 层和 MAC 层机制构成，而 上层包括应用层，网络层和安全服务层。
ISO
STMicroelectronics Philips Nokia Checkpoint SAP
Ubiquitous ID Center
ULSI NEC
METRO
NEC(RFID 机) Shogakukan( Forum的475 为 )
Sankei ) T-Engine 采用(
902MHz-928MHz (UHF 13.56MHz ( ) 40kbps 640kbps 1000 EPC C1G1: 64 EPC C1G2: 96 96 256
• • 功耗: 准确性 – 0点漂移 – 标定 • 可靠性 – 结构和环境影响 • 成本 • 个性化
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WSN标准：
ISO/IEC JTC1
UWSN
EPCGLobal
GS1
整体框架
•ITU-T SG13 –USN网络的需求和架构设 计 •ETSI M2M TC –M2M需求和功能架构 •ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN –SN研究报告
化
)
860MHz-950MHz 40kbps
2.45GHz (ISO标准) 13.56MHz ( ) 250kbps
标 64
标
128
的
512
用
13
RFID标
用
为
WSN商用系统
Connectware
Python可编程需求 可编程需求 ConnectPort Gateway
Database
远程集中化 管理需求
OMA
GSMA
SCAG, ……
3GPP
SA1,SA3, , ……
智能电网/计量
•FCC：美国智能电网标准 •IEEE：P2030：智能电网Guide 802.15.4g：智能电网近距离无线标 准 •CEN/CENELEC/ETSI –欧洲智能计量标准
信息来源：ETSI M2M TC
电信网
•3GPP SA1/SA2/RAN2 –M2M优化需求 –网络和无线接入的M2M优化技术 •GSMA SCAG：智能SIM卡 •OMA DM
物联网技术在现代农业中的推广提纲
• 物联网的产业及政策背景 • 物联网技术应用现状 • 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
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政策大事记
8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国 感知中国”的谈话，掀起了传感网的巨大浪潮。 感知中国 10月27日，工信部部长李毅中在《科技日报》撰文提出，启动”传感网络“的研发应用， 并将其上升到”战略性新兴产业 战略性新兴产业“的高度。 战略性新兴产业 11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可持续发展” 的文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。 12月27日，温家宝总理在接受新华社记者采访时，再次把物联网提到”占领新型产业 的制高点，决定国家未来 决定国家未来“的高度。 决定国家未来 3月5日，温家宝工作报告首次提及物联网：特别指出要大力培育战略性新兴产业。 要加快物联网的研发应用。 4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席2010年经贸形势报告会时表示，要大力发 展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提高警惕，不能受制于人 不能受制于人。 不能受制于人
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远望谷
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