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廣西:“無(wú)人”種田 AI養(yǎng)瓜

畜牧家禽網(wǎng)  來(lái)源:廣西日?qǐng)?bào) 閱讀數(shù):

  近日,荷蘭瓦赫寧根大學(xué)主辦的國(guó)際人工智能溫室種植大賽上,騰訊AILab與農(nóng)業(yè)專(zhuān)家組成的iGrow隊(duì)脫穎而出,獲“AI策略”單項(xiàng)第一名、總分第二名的優(yōu)異成績(jī)。種植結(jié)果顯示,該人工智能系統(tǒng)提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和自然資源利用率。

  粵港澳大灣區(qū)在科技先行的大思路下,未來(lái)智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)是大趨勢(shì)??萍冀o農(nóng)業(yè)帶來(lái)了什么?按需施藥精準(zhǔn)噴灑的植保無(wú)人機(jī)、AI種黃瓜擺脫“看天吃飯”、飛機(jī)種田……這些都是大灣區(qū)里的智慧農(nóng)業(yè)研究成果。

  精準(zhǔn)噴藥可實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量

  “未來(lái)智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)是大趨勢(shì),而植保無(wú)人機(jī)則是開(kāi)啟數(shù)字農(nóng)業(yè)的‘鑰匙’。”12月14日在廣東省廣州市舉行的“數(shù)字農(nóng)業(yè)的未來(lái)”極飛科技年度大會(huì)上,廣州極飛科技聯(lián)合創(chuàng)始人龔槚欽說(shuō),搭載了播種裝置或智能藥箱的無(wú)人機(jī),能夠進(jìn)入田間地頭進(jìn)行播種、撒藥,這一應(yīng)用模式或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作方式。

  “得益于珠三角無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)雄厚的實(shí)力,廣東的電動(dòng)植保無(wú)人機(jī)研發(fā)實(shí)力很強(qiáng),深圳大疆、廣州極飛等公司的植保無(wú)人機(jī)產(chǎn)品都代表了國(guó)內(nèi)該機(jī)型的先進(jìn)水平。”廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者從華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心了解到,“目前RTK差分技術(shù)的應(yīng)用可以使植保無(wú)人機(jī)做到厘米級(jí)定位,飛行精度大大提高。”

  在一場(chǎng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心主辦的國(guó)家“兩減”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的航空施藥智能化裝備與施藥技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)展示會(huì)上,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)主持的重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“地面與航空高工效施藥技術(shù)與智能化裝備”的參加單位廣州極飛、安陽(yáng)全豐、深圳高科新農(nóng)及無(wú)錫漢和等4家企業(yè)的植保無(wú)人機(jī)競(jìng)相起飛,現(xiàn)場(chǎng)展示了仿地飛行、自動(dòng)避障、精準(zhǔn)施藥等功能。不管是電動(dòng)的還是油動(dòng)的、多旋翼的還是單旋翼(直升機(jī))的,現(xiàn)場(chǎng)演示的植保無(wú)人機(jī)基本都可以做到一鍵啟動(dòng)、定高定速、全自主飛行,飛行作業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,并且具有一定的仿地形飛行和自動(dòng)避障功能。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的多張水敏紙上也可以看到,噴幅范圍內(nèi)每平方厘米的霧滴個(gè)數(shù)都在15個(gè)以上,也就是說(shuō)完全達(dá)到防治要求。

  據(jù)了解,重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目研發(fā)的植保無(wú)人機(jī)仿地技術(shù)已經(jīng)可以根據(jù)地形變化自動(dòng)做出響應(yīng),這在丘陵山地、柑橘等作物施藥上大有用武之地,田間遇到電線桿等障礙物可以自動(dòng)避開(kāi),大大提高了飛行的安全性,后續(xù)將會(huì)進(jìn)一步提升功能的實(shí)用性。

  記者了解到,國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心與國(guó)內(nèi)這些植保無(wú)人機(jī)企業(yè)共同在施藥裝備和施藥技術(shù)上進(jìn)行研究和示范,以便進(jìn)一步改進(jìn)植保無(wú)人機(jī)的施藥效果。

  農(nóng)業(yè)航空著名專(zhuān)家、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心主任蘭玉彬教授說(shuō),近年來(lái)植保無(wú)人機(jī)在可靠性、自動(dòng)化及智能化方面取得了重要進(jìn)展,當(dāng)前可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)飛手同時(shí)操控4架飛機(jī),RTK差分定位、斷點(diǎn)續(xù)噴等技術(shù)的運(yùn)用,有效解決了重噴漏噴的問(wèn)題,仿地飛行和避障技術(shù)也具有了一定的實(shí)用功能,隨著技術(shù)的改進(jìn)、成本的降低會(huì)逐漸普及。

  據(jù)介紹,無(wú)人機(jī)植保技術(shù)通過(guò)空中和地面遙感,采集并解析農(nóng)田中的作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲(chóng)草害等農(nóng)情信息,再將農(nóng)田分為作業(yè)網(wǎng)格,依據(jù)不同的農(nóng)情制定不同的噴霧作業(yè)處方,并對(duì)網(wǎng)格有針對(duì)性地進(jìn)行噴灑,這種農(nóng)業(yè)航空精準(zhǔn)施藥技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)并在小范圍內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用示范。這也就意味著,從裝備技術(shù)方面今后有望實(shí)現(xiàn)從全田均勻噴霧轉(zhuǎn)變?yōu)橐虻刂埔税葱鑷娝帲胁∠x(chóng)草害的田塊精準(zhǔn)噴灑、無(wú)病蟲(chóng)草害的田塊則無(wú)須噴灑,對(duì)于農(nóng)藥減量意義重大,這也將是今后技術(shù)升級(jí)的重要方向之一。蘭玉彬教授補(bǔ)充說(shuō),病、蟲(chóng)、草害的農(nóng)藥噴灑問(wèn)題比較復(fù)雜,病蟲(chóng)草害常以片狀或點(diǎn)狀形式發(fā)生,目前的均勻噴灑施藥方式也有預(yù)防性質(zhì),能否“按需噴灑”還需要聯(lián)合農(nóng)學(xué)植保專(zhuān)家予以指導(dǎo)并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,但對(duì)于草害,他們認(rèn)為是可行的,特別是針對(duì)草原“毒草”的人工施藥,實(shí)際就是“按需施藥”。因此可以說(shuō)“精準(zhǔn)噴灑,按需噴灑”實(shí)際也是智慧農(nóng)業(yè)在植保方面的一個(gè)具體應(yīng)用。

  無(wú)人機(jī)1分鐘播種一畝地

  近日,珠海羽人農(nóng)業(yè)航空推出的全球新一代水稻種子精量直播無(wú)人機(jī)首次在海南南繁基地進(jìn)行無(wú)人機(jī)水稻直播作業(yè),新一代水稻種子精量直播無(wú)人機(jī)可根據(jù)需要,調(diào)整播撒行距,通過(guò)排種輪可調(diào)節(jié)排種株距,作業(yè)時(shí)通過(guò)涵道風(fēng)機(jī)將種子吹射到土壤淺層。進(jìn)一步提升了無(wú)人機(jī)播種技術(shù),提高了田間管理的便捷,增加了水稻生長(zhǎng)的通風(fēng)性降低了病蟲(chóng)害的發(fā)生率,增產(chǎn)增收,并且方便機(jī)械收割,促進(jìn)水稻種植全程機(jī)械化。

  2018年,該企業(yè)率先提出“飛機(jī)種田”,實(shí)現(xiàn)水稻播種、田間管理、施肥等環(huán)節(jié)全部用無(wú)人機(jī)完成,真正達(dá)到水稻全程機(jī)械化種植。2018年3月水稻早稻播種及2018年6月晚稻播種,羽人分別在廣東省雷州市東西洋水稻種植區(qū),汕頭、臺(tái)山等地運(yùn)用無(wú)人機(jī)給水稻田播種。據(jù)介紹,無(wú)人機(jī)水稻直播省去了育秧、運(yùn)秧和插秧的環(huán)節(jié)。水稻直播技術(shù)即省工省時(shí)、降低人力、財(cái)力成本,縮短水稻生長(zhǎng)周期,直播水稻沒(méi)有拔秧傷根和栽后返青過(guò)程,生長(zhǎng)周期較移栽稻縮短一周到半個(gè)月的時(shí)間。

  該企業(yè)董事長(zhǎng)陳博介紹,以把農(nóng)民從繁重的打藥勞作中“解放”出來(lái)為目標(biāo),為提高無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的普遍率和認(rèn)知度,他們跑遍各省市去演示參展,讓農(nóng)民知道有這種好東西。單旋翼飛機(jī)本身存在著一定的缺陷很難持續(xù)發(fā)展,如何開(kāi)發(fā)出農(nóng)民更容易操控、便攜,噴灑效率高的植保無(wú)人機(jī)成為他們進(jìn)一步思考的問(wèn)題。他們不斷測(cè)試,運(yùn)用排除法找出電池、電機(jī)和螺旋槳之間*的配比,希望能提高飛機(jī)穩(wěn)定性,減輕機(jī)架重量,增加載荷和續(xù)航時(shí)間,延長(zhǎng)噴幅,提高噴灑效率。

  2017年,該企業(yè)發(fā)現(xiàn)全國(guó)的水稻大多都是插秧機(jī)來(lái)移栽,部分省份采用撒播形式播種種植,個(gè)別農(nóng)戶的小田塊還是傳統(tǒng)的手拋秧及手插秧,存在效率低、人工撒種子不均勻、產(chǎn)收低等缺點(diǎn)。他們于是嘗試用第一代播撒無(wú)人機(jī)進(jìn)行播水稻種子試驗(yàn),經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)得出,種子浸泡、催芽至破殼露白即可使用無(wú)人機(jī)高效播撒,飛行速度3米~4米每秒,裝15kg種子,平均1分鐘可以完成一畝地作業(yè),作業(yè)高效,后期田間調(diào)查水稻長(zhǎng)勢(shì)很好。

  陳博說(shuō),水稻種植全程機(jī)械化趨勢(shì)會(huì)因?yàn)橹辈o(wú)人機(jī),會(huì)更早到來(lái),使用飛播,省了育秧、移秧、插秧等工序,播完種子,后期直接用播撒機(jī)播撒肥料、除蟲(chóng),同樣的飛機(jī)植保,農(nóng)民根本不用下田,減輕了勞作程度,是他們一直追求的全程機(jī)械化種植。

  無(wú)人機(jī)施肥效率提高20倍

  2014年珠海市率先在全國(guó)推進(jìn)農(nóng)用無(wú)人機(jī)統(tǒng)防統(tǒng)治植保作業(yè),并給予無(wú)人機(jī)植保服務(wù)團(tuán)隊(duì)補(bǔ)貼政策,優(yōu)惠珠海市種植戶,解放勞動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化種植,使農(nóng)藥利用率提高40%以上,有效杜絕了農(nóng)民施藥中毒事故、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平,提前實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥使用總量“零”增長(zhǎng)。人工作業(yè)一天作業(yè)量15畝,無(wú)人機(jī)作業(yè)一天600畝,真正實(shí)現(xiàn)統(tǒng)防統(tǒng)治高效率防護(hù)。

  作物施肥是種植環(huán)節(jié)中很重要的一部分,無(wú)人機(jī)施肥撒藥均勻性高,效率快,不用壓苗,適用于任何地形,提高了肥料的利用率,降低肥料使用,能使作物供藥及時(shí)。無(wú)人機(jī)施肥效率比人工施肥提高了20倍,同時(shí)人工成本也大幅降低。

  AI種黃瓜獲國(guó)際大賽亞軍

  近日,荷蘭瓦赫寧根大學(xué)(WUR)主辦的國(guó)際人工智能溫室種植大賽(AutonomousGreenhouseChallenge)結(jié)果揭曉,騰訊AILab與農(nóng)業(yè)專(zhuān)家組成的iGrow隊(duì)脫穎而出,獲“AI策略”單項(xiàng)第一名、總分第二名的優(yōu)異成績(jī)。

  在比賽中,該企業(yè)實(shí)現(xiàn)了AI+農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)探索,其首創(chuàng)的農(nóng)業(yè)人工智能系統(tǒng)攻克了機(jī)器智能嵌入農(nóng)業(yè)專(zhuān)家知識(shí)的難題。種植結(jié)果顯示,該人工智能系統(tǒng)提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和自然資源利用率,還大幅降低了傳感器成本,體現(xiàn)了“AI+農(nóng)業(yè)”的應(yīng)用潛力。

  AI種黃瓜不再“看天吃飯”

  “食物、能源和水對(duì)我們的未來(lái)至關(guān)重要。我們必須拓展現(xiàn)有的體系和架構(gòu),以適應(yīng)新的全球挑戰(zhàn)。人工智能是其中的一種解決方案,目標(biāo)是以最少的投入獲取最多的產(chǎn)出。”該企業(yè)首席探索官網(wǎng)大為在11月的騰訊WE大會(huì)上談道,“盡管目前AI+農(nóng)業(yè)的應(yīng)用尚屬早期,但已經(jīng)取得了令人興奮的成果。如果進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,其釋放的生產(chǎn)力將是驚人的。”

  與傳統(tǒng)的人工種植相比,人工智能的優(yōu)勢(shì)在于,它能對(duì)種植過(guò)程進(jìn)行全局優(yōu)化。從一開(kāi)始的種植密度、留莖比例,到后來(lái)的留葉、留果策略以及在溫室中對(duì)光照、通風(fēng)、溫度、濕度、CO2濃度、水分等的控制,它都能在仿真器中通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)自動(dòng)尋找最優(yōu)解。

  人工智能可為作物的各個(gè)生長(zhǎng)周期尋找和提供最適宜的環(huán)境狀態(tài),同時(shí)進(jìn)行資源最優(yōu)配比,以*化地節(jié)省資源。“人工智能另一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)是,它可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量模擬實(shí)驗(yàn),相比在真實(shí)環(huán)境中緩慢地進(jìn)行人工種植摸索,它能以很低的成本快速提升智能管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。”AILab團(tuán)隊(duì)介紹道。

  針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“看天吃飯”的缺陷,利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)處理衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù),可預(yù)測(cè)天氣等環(huán)境變化對(duì)作物的影響,提前應(yīng)對(duì)。在采收環(huán)節(jié),計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與機(jī)械臂或機(jī)器人結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)自動(dòng)化采收,節(jié)省人力,降低成本。此外,大數(shù)據(jù)處理和語(yǔ)音識(shí)別等技術(shù)可運(yùn)用于農(nóng)業(yè)智能專(zhuān)家系統(tǒng)中,為農(nóng)業(yè)從業(yè)者提供專(zhuān)業(yè)咨詢服務(wù)和指導(dǎo),幫助解決生產(chǎn)中各種技術(shù)問(wèn)題。

  在產(chǎn)后階段,具有計(jì)算機(jī)視覺(jué)的機(jī)械臂可進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品售前品質(zhì)檢測(cè)、分類(lèi)和包裝等工作;用大數(shù)據(jù)分析市場(chǎng)行情,可幫助農(nóng)產(chǎn)品電商運(yùn)營(yíng),引導(dǎo)企業(yè)制定更靈活準(zhǔn)確的銷(xiāo)售策略;通過(guò)人工智能遺傳算法和多目標(biāo)路徑優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,可對(duì)物流配送路徑進(jìn)行智能優(yōu)化,完善生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈等。

  “該系統(tǒng)還是具備終身學(xué)習(xí)能力的超級(jí)智能體。”AILab專(zhuān)家進(jìn)一步表示,“隨著技術(shù)發(fā)展,它能利用更先進(jìn)的仿真器以及更大規(guī)模的種植實(shí)踐獲得的數(shù)據(jù),靈活地整合人類(lèi)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),持續(xù)迭代升級(jí)。”

  施藥技術(shù)裝備需跟上

  我國(guó)目前植保行業(yè)的水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家上世紀(jì)50年代的水平,植保已成為農(nóng)業(yè)種植與田間管理機(jī)械化中最薄弱的環(huán)節(jié),植保機(jī)械是當(dāng)前中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的一大短板,這個(gè)現(xiàn)狀亟待改變。

  農(nóng)村勞動(dòng)力日益短缺及農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展等因素,使得現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)加速邁進(jìn),而無(wú)人機(jī)則被當(dāng)作智慧農(nóng)業(yè)的一把“鑰匙”,可以高效地代替對(duì)勞動(dòng)力需求。目前農(nóng)用無(wú)人機(jī)在遙感、水稻的趕花授粉以及育種方面都得到了應(yīng)用。這幾年無(wú)人機(jī)發(fā)展較快的是噴灑農(nóng)藥等方面的服務(wù)。未來(lái)三個(gè)五年計(jì)劃中,如果農(nóng)業(yè)航空年處理耕地面積達(dá)到30%,那將拉動(dòng)新增機(jī)型投入750億元以上。

  無(wú)人機(jī)植保施藥涉及的裝備與技術(shù)不單單是植保無(wú)人機(jī)本身,也涉及施藥系統(tǒng)的關(guān)鍵部件、裝備、施藥基礎(chǔ)理論、施藥技術(shù)、施藥的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及專(zhuān)用藥劑助劑等。國(guó)內(nèi)植保無(wú)人機(jī)行業(yè)畢竟發(fā)展時(shí)間短,雖然產(chǎn)品發(fā)展很快,但相關(guān)的施藥技術(shù)和裝備尚未跟上,施藥基礎(chǔ)理論、專(zhuān)用藥劑助劑及針對(duì)各種典型農(nóng)作物的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范還在研究試驗(yàn)。

  無(wú)人機(jī)種田大灣區(qū)有條件引領(lǐng)全球

  相比美國(guó)日本農(nóng)業(yè)航空的植物保護(hù)領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用,我國(guó)還處于發(fā)展初期。但我國(guó)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)近年來(lái)保持高速發(fā)展,而農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)獲得巨大的發(fā)展機(jī)遇,智能化、隱身化、集成化、民用化趨勢(shì)凸顯。

  從政策層面上看,“十三五”規(guī)劃綱要提出要著眼于加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐,加快農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新步伐。2017年,國(guó)家相關(guān)部門(mén)宣布在浙江、安徽、江西、湖南、廣東、重慶6省市開(kāi)展植保無(wú)人機(jī)補(bǔ)貼試點(diǎn),年底更印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無(wú)人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新,推進(jìn)企業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新,積極推進(jìn)無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用,培育新增長(zhǎng)點(diǎn),形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)能。

  美國(guó)水稻種植主要采用直播的方式,其中,80%是旱直播,播種機(jī)通常寬7米左右,一天可以播種1000畝;20%是水直播,一架飛機(jī)一天可播4000畝,效果非常好。在澳大利亞,水稻種植60%采用飛機(jī)直播,40%采用旱直播。澳大利亞運(yùn)用飛機(jī)直播不僅效率高,而且播種也十分均勻。作為一種輕簡(jiǎn)栽培方式,水稻直播的應(yīng)用范圍越來(lái)越大。目前,我國(guó)無(wú)人機(jī)直播技術(shù)剛剛起步,對(duì)于無(wú)人機(jī)行業(yè)是巨大的機(jī)遇?;浉郯拇鬄硡^(qū)聚集了大量人工智能、集成電路等行業(yè)領(lǐng)先的人才和企業(yè),在“無(wú)人機(jī)種田”方面完全有條件引領(lǐng)全球。

  航天誘變培育水稻新品種

  農(nóng)作物的種子在太空“兜風(fēng)”后,再經(jīng)過(guò)華南農(nóng)大國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心的“點(diǎn)化”,變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、廣適的特異種質(zhì)資源。目前,航天育種技術(shù)及其新品種已在農(nóng)業(yè)和其他相關(guān)行業(yè)有了一定的推廣應(yīng)用。植物航天育種是利用航天搭載工具(返回式衛(wèi)星、宇宙飛船、高空氣球等)所能達(dá)到的空間環(huán)境(高真空、微重力、強(qiáng)輻射等)對(duì)植物種子誘導(dǎo)產(chǎn)生遺傳變異,誘變后代通過(guò)地面篩選,選育出新種質(zhì)、新材料,培育新品種的育種方法。

  位于廣州的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家植物航天育種工程技術(shù)研究中心以航天誘變?yōu)橹饕夹g(shù)手段,結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù),創(chuàng)建和評(píng)價(jià)特異基因資源,并培育各類(lèi)優(yōu)良作(植)物新品種,“中心”已成為我國(guó)植物航天育種技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的核心平臺(tái),培育植物新品種62個(gè),國(guó)家農(nóng)作物品種審定共13個(gè)。近年來(lái),中心主任陳志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)培育出45個(gè)水稻新品種,推廣應(yīng)用面積5000多萬(wàn)畝,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益20多億元。

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