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文檔簡介

1、一、試驗設(shè)計的基本內(nèi)容一、試驗設(shè)計的基本內(nèi)容 1、制定試驗方案、制定試驗方案 包括試驗因素、處理水平、測定指標、試驗規(guī)模、小區(qū)包括試驗因素、處理水平、測定指標、試驗規(guī)模、小區(qū)大小、重復(fù)次數(shù)的確定,即試驗小區(qū)排列方式的設(shè)計等。大小、重復(fù)次數(shù)的確定,即試驗小區(qū)排列方式的設(shè)計等。2按統(tǒng)計學原理安排試驗,并收集和整理數(shù)據(jù)。按統(tǒng)計學原理安排試驗,并收集和整理數(shù)據(jù)。3對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析并作出合理的統(tǒng)計推對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析并作出合理的統(tǒng)計推斷斷。二、林業(yè)試驗的特點二、林業(yè)試驗的特點1林木是多年生植物,具有生命周期和年周期兩個生長和林木是多年生植物,具有生命周期和年周期兩個生長和發(fā)育周期發(fā)育周期,增加

2、了實驗的長期性和復(fù)雜性增加了實驗的長期性和復(fù)雜性。2林木個體大,根系深,占地多,試驗面積大,因此容易林木個體大,根系深,占地多,試驗面積大,因此容易造成地形、土壤、營養(yǎng)、光照以及氣候條件的不一致,造成地形、土壤、營養(yǎng)、光照以及氣候條件的不一致,加大株間差異。加大株間差異。3林木如果用種子繁殖,則變異大;如果用嫁接繁殖,砧林木如果用種子繁殖,則變異大;如果用嫁接繁殖,砧木與接穗相互影響木與接穗相互影響,都會造成復(fù)雜的誤差都會造成復(fù)雜的誤差;5常有缺株現(xiàn)象發(fā)生常有缺株現(xiàn)象發(fā)生,4由于試驗的長期性,若最初的試驗設(shè)計發(fā)生錯誤,由于試驗的長期性,若最初的試驗設(shè)計發(fā)生錯誤,會導(dǎo)致錯誤累加,進一步影響以后的

3、試驗會導(dǎo)致錯誤累加,進一步影響以后的試驗。三、林業(yè)試驗設(shè)計的基本要求三、林業(yè)試驗設(shè)計的基本要求1試驗要有合理性試驗要有合理性2試驗要有代表性試驗要有代表性3試驗要有可靠性試驗要有可靠性5林業(yè)試驗還要有延續(xù)性和完整性林業(yè)試驗還要有延續(xù)性和完整性4試驗結(jié)果要求重現(xiàn)性試驗結(jié)果要求重現(xiàn)性四、試驗誤差四、試驗誤差試驗各處理觀測值間的差異除包含處理效應(yīng)外,還試驗各處理觀測值間的差異除包含處理效應(yīng)外,還含有由于其它非試驗因素不能完全一致而產(chǎn)生的差含有由于其它非試驗因素不能完全一致而產(chǎn)生的差異,這部分差異叫試驗誤差異,這部分差異叫試驗誤差(experimental error)。 (一)試驗誤差的分類(一)試

4、驗誤差的分類2隨機誤差隨機誤差1系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差3過失誤差過失誤差1試驗材料的差異試驗材料的差異2試驗中人為條件的差異試驗中人為條件的差異3試驗環(huán)境條件的差異試驗環(huán)境條件的差異1試驗要有重復(fù)試驗要有重復(fù)五、試驗設(shè)計的基本原則五、試驗設(shè)計的基本原則(二)林業(yè)試驗誤差的來源(二)林業(yè)試驗誤差的來源 一個試驗處理只有一個實驗單元(即一個試驗小區(qū))一個試驗處理只有一個實驗單元(即一個試驗小區(qū))叫無重復(fù)。重復(fù)有兩個作用:叫無重復(fù)。重復(fù)有兩個作用:(1)估算誤差。)估算誤差。(2)減小試驗誤差。)減小試驗誤差。(3)使試驗更富有代表性。)使試驗更富有代表性。nx2試驗要遵從隨機化原則試驗要遵從隨機化原則使

5、各處理有同等機會分配到不同試驗小區(qū)中,使各處理有同等機會分配到不同試驗小區(qū)中,從而從而使各實驗單元觀測值成為相互獨立的隨機變量,使使各實驗單元觀測值成為相互獨立的隨機變量,使同一處理內(nèi)各觀測值間的差異成為試驗誤差的同一處理內(nèi)各觀測值間的差異成為試驗誤差的無偏無偏估計。估計。 3試驗要實施局部控制試驗要實施局部控制將對試驗結(jié)果有影響的非試驗因素實行分段(分級)將對試驗結(jié)果有影響的非試驗因素實行分段(分級)控制,以減小試驗誤差,控制,以減小試驗誤差,在場圃試驗中,在場圃試驗中,可將試驗地按其肥力不同劃分成若干不同肥可將試驗地按其肥力不同劃分成若干不同肥力等級的地段,再將每個地段分成與處理數(shù)目相等的

6、小區(qū)。力等級的地段,再將每個地段分成與處理數(shù)目相等的小區(qū)。同一地段內(nèi)各小區(qū)差異較小,而不同地段土壤小區(qū)差異較大同一地段內(nèi)各小區(qū)差異較小,而不同地段土壤小區(qū)差異較大。這種土壤肥力相對一致的地段叫區(qū)組。這種土壤肥力相對一致的地段叫區(qū)組。重復(fù)重復(fù)隨機排列隨機排列局部控制局部控制合理估計誤差合理估計誤差減小試驗誤差減小試驗誤差提高實驗精度提高實驗精度六、試驗誤差控制的途徑六、試驗誤差控制的途徑(一)試驗地的選擇(一)試驗地的選擇1試驗地要有代表性試驗地要有代表性。2地勢以平坦為宜地勢以平坦為宜。地勢高低不平會影響土壤的水分和土壤肥力狀況,山地試驗,應(yīng)利用局部控制原理,使同一區(qū)組內(nèi)各小區(qū)的土壤情況盡量一

7、致。3. 試驗地位置要適當試驗地位置要適當4. 試驗地肥力應(yīng)均勻試驗地肥力應(yīng)均勻。土壤肥力差異表現(xiàn)有土壤肥力差異表現(xiàn)有2種形式:種形式:一是趨向性的差異一是趨向性的差異,如土壤肥力由下坡到上坡或從地段的一側(cè)到另一側(cè)如土壤肥力由下坡到上坡或從地段的一側(cè)到另一側(cè)有規(guī)律地變化,這屬于系統(tǒng)誤差之一,有規(guī)律地變化,這屬于系統(tǒng)誤差之一,可可通過正確通過正確的田間試驗設(shè)計技術(shù),對系統(tǒng)誤差進行局部控制的田間試驗設(shè)計技術(shù),對系統(tǒng)誤差進行局部控制,提高精度。提高精度。 另一種形式是點發(fā)性的另一種形式是點發(fā)性的,肥力變化沒有一定規(guī)律可肥力變化沒有一定規(guī)律可循,較難以克服,可通過深耕施肥,或采用擴大小循,較難以克服,

8、可通過深耕施肥,或采用擴大小區(qū)等方法來降低誤差。區(qū)等方法來降低誤差。 (1)觀察實驗地段雜草生長情況;)觀察實驗地段雜草生長情況;(2)根據(jù)以往樹木生長結(jié)果的檔案記錄來判斷;)根據(jù)以往樹木生長結(jié)果的檔案記錄來判斷;(3)空白試驗。)空白試驗。(二)試驗樹的選擇(二)試驗樹的選擇1供試材料要有代表性。供試材料要有代表性。2苗木要求高質(zhì)量、生長健壯、整齊一致。苗木要求高質(zhì)量、生長健壯、整齊一致。育苗育苗要大于實驗用苗的要大于實驗用苗的1 13 3倍。倍。3試驗苗木及樹木的管理要一致。試驗苗木及樹木的管理要一致。(三)小區(qū)技術(shù)(三)小區(qū)技術(shù)1小區(qū)的面積與形狀小區(qū)的面積與形狀在試驗中,安排一個處理的小

9、塊地段或單元,稱為在試驗中,安排一個處理的小塊地段或單元,稱為試驗小區(qū),簡稱小區(qū)。試驗小區(qū),簡稱小區(qū)。 (1) 單株小區(qū)。以一株樹木作為一個小區(qū),作為一次單株小區(qū)。以一株樹木作為一個小區(qū),作為一次重復(fù)。重復(fù)。 (2) 少株小區(qū)。一般由少株小區(qū)。一般由425株小區(qū)。株小區(qū)。 (3) 多株小區(qū)。以多株小區(qū)。以49100株樹木為一個小區(qū)。株樹木為一個小區(qū)。 林業(yè)試驗以每小區(qū)栽林業(yè)試驗以每小區(qū)栽110株效率最高。株效率最高。 無性系試驗材料,試驗地地勢較平坦,較一致,栽無性系試驗材料,試驗地地勢較平坦,較一致,栽植管理措施跟得上可采用單株小區(qū),提高試驗效率。植管理措施跟得上可采用單株小區(qū),提高試驗效率

10、。在改良的初級階段或短期試驗時間,多采用少數(shù)小在改良的初級階段或短期試驗時間,多采用少數(shù)小區(qū);在優(yōu)良材料的推廣階段,多采用多株小區(qū),這區(qū);在優(yōu)良材料的推廣階段,多采用多株小區(qū),這樣與生產(chǎn)上實際情況更接近。樣與生產(chǎn)上實際情況更接近。當環(huán)境呈梯度變化時,如肥力,區(qū)組長邊應(yīng)與環(huán)境當環(huán)境呈梯度變化時,如肥力,區(qū)組長邊應(yīng)與環(huán)境梯度垂直,而區(qū)組內(nèi)小區(qū)的長邊與環(huán)境變化相平行。梯度垂直,而區(qū)組內(nèi)小區(qū)的長邊與環(huán)境變化相平行。 在山地試驗時,區(qū)組的長邊應(yīng)與坡向垂直,即平行在山地試驗時,區(qū)組的長邊應(yīng)與坡向垂直,即平行于等高線。小區(qū)長邊應(yīng)與坡向平衡,即垂直于等高于等高線。小區(qū)長邊應(yīng)與坡向平衡,即垂直于等高線。一般來說

11、,線。一般來說,小區(qū)長寬比為小區(qū)長寬比為3:110:1為宜為宜。平地可用正方形平地可用正方形。 2小區(qū)的重復(fù)次數(shù)小區(qū)的重復(fù)次數(shù)。 一般在土壤差異不大的地區(qū)安排隨機區(qū)組設(shè)計需要一般在土壤差異不大的地區(qū)安排隨機區(qū)組設(shè)計需要4 46 6次重次重復(fù)。土壤差異較大或精度高時,可安排復(fù)。土壤差異較大或精度高時,可安排8 81010次,比較粗放次,比較粗放或小區(qū)面積較大時,也可或小區(qū)面積較大時,也可2 23 3次。從統(tǒng)計學觀點看,次。從統(tǒng)計學觀點看,方差分方差分析時誤差項自由度最好不小于析時誤差項自由度最好不小于1212。 3設(shè)置對照和保護行設(shè)置對照和保護行對照很關(guān)鍵,對照一般對照很關(guān)鍵,對照一般用當?shù)厣a(chǎn)

12、的苗木用當?shù)厣a(chǎn)的苗木,可以設(shè)置多個對可以設(shè)置多個對照照。如引種試驗,需有當?shù)氐膬?yōu)良樹種作對照,才能正確評。如引種試驗,需有當?shù)氐膬?yōu)良樹種作對照,才能正確評價。施肥實驗,必須設(shè)不施肥小區(qū)為對照。價。施肥實驗,必須設(shè)不施肥小區(qū)為對照。例如,優(yōu)樹自由授粉子代測定,應(yīng)選擇選優(yōu)林分的一般種子例如,優(yōu)樹自由授粉子代測定,應(yīng)選擇選優(yōu)林分的一般種子或是選優(yōu)林分所在地區(qū)同性質(zhì)林分混合種子作對照;第二代或是選優(yōu)林分所在地區(qū)同性質(zhì)林分混合種子作對照;第二代種子園選育效果,應(yīng)以第一代種子園作對照;種源試驗應(yīng)以種子園選育效果,應(yīng)以第一代種子園作對照;種源試驗應(yīng)以當?shù)胤N源種子作對照等??傊?,對照一定要有可比性。當?shù)胤N源

13、種子作對照等??傊?,對照一定要有可比性。由于邊際效應(yīng),由于邊際效應(yīng),場圃試驗一般要設(shè)置保護行場圃試驗一般要設(shè)置保護行,以減,以減少誤差和防止人畜踐踏,區(qū)組和小區(qū)間一般不設(shè)保少誤差和防止人畜踐踏,區(qū)組和小區(qū)間一般不設(shè)保護行。護行。林業(yè)試驗研究方案制定的原則林業(yè)試驗研究方案制定的原則1. 試驗?zāi)康囊鞔_試驗?zāi)康囊鞔_2. 試驗方案中內(nèi)在比較處理效果時試驗方案中內(nèi)在比較處理效果時,必須應(yīng)用必須應(yīng)用單一差異原則單一差異原則3. 盡量排除非試驗因素的限制盡量排除非試驗因素的限制4. 試驗方案設(shè)計的繁、簡要恰當試驗方案設(shè)計的繁、簡要恰當5. 試驗因素中水平的確定試驗因素中水平的確定6. 試驗方案中應(yīng)設(shè)有共

14、同可以比較的水平(對試驗方案中應(yīng)設(shè)有共同可以比較的水平(對照)照)七、多點完全隨機區(qū)組設(shè)計和分析七、多點完全隨機區(qū)組設(shè)計和分析在育種試驗中,經(jīng)過子代測定或無性系測定所選擇出的優(yōu)良在育種試驗中,經(jīng)過子代測定或無性系測定所選擇出的優(yōu)良品種(種源、家系或無性系),在推廣之前,需進行區(qū)域試品種(種源、家系或無性系),在推廣之前,需進行區(qū)域試驗,即在統(tǒng)一設(shè)計下進行多點試驗。驗,即在統(tǒng)一設(shè)計下進行多點試驗。所謂統(tǒng)一設(shè)計,主要是指所謂統(tǒng)一設(shè)計,主要是指每一個試驗點的參試品種相同,采每一個試驗點的參試品種相同,采用的試驗設(shè)計相同,小區(qū)技術(shù)相同用的試驗設(shè)計相同,小區(qū)技術(shù)相同,這樣為品種多點試驗結(jié),這樣為品種多點

15、試驗結(jié)果的聯(lián)合分析提供了客觀可能性和可靠性,因而可用以測定果的聯(lián)合分析提供了客觀可能性和可靠性,因而可用以測定新品種的優(yōu)良特性及性狀穩(wěn)定性。新品種的優(yōu)良特性及性狀穩(wěn)定性。 以以4個白楊無性系(個白楊無性系(v=4)在)在5個地點(個地點(S5)對比)對比試驗為例。試驗為例。5個地點均采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,重個地點均采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,重復(fù)復(fù)4次,(次,(r=4),每小區(qū)),每小區(qū)3株,株,6年生樹高測定數(shù)據(jù)年生樹高測定數(shù)據(jù)列入下表。列入下表。 1、計算各種平方和和自由度、計算各種平方和和自由度 校正系數(shù) 81.68594548 .7402.vsrXC總計 25.154)5 . 9.6 . 8

16、6 . 7(2222CCXSSijkT dfT= vsr 1 = 454 1 = 79區(qū)組 2.2.11jjkrXvrXvSS47.29)1 .153.5 .1648 .133(441)4 .38.4 .328 .32(41222222dfrs ( r1 ) 5 (4 1) = 15 試驗點 38.75)1 .153.5 .1648 .133(44112222.CCXvrSSjSdfS = S 1 = 5 1 = 4 無性系 57.15)6 .175.9 .1978 .188(45112222.CCXsrSSivdfv = v 1 = 4 1 = 3 無性系試驗點 CSSSSXrSSSvijv

17、S2.158.12)0 .39.1 .383 .32(41222CSSSSSvdf v = (v 1 ) ( S 1 ) = ( 4 1 )( 5 1)=12誤差 24.21vsSrvTeSSSSSSSSSSSSdfe = S ( v 1 ) ( r 1 ) = 5 ( 4 1) (4 1 ) = 45 2列方差分析表列方差分析表八、品種穩(wěn)定性分析八、品種穩(wěn)定性分析一個數(shù)量性狀的表型值一個數(shù)量性狀的表型值P可以看作是基因型和環(huán)境差值可以看作是基因型和環(huán)境差值E的線的線性函數(shù)。性函數(shù)。 P G E PGEG E 假設(shè)有兩個無性系假設(shè)有兩個無性系A(chǔ) A和和B B,遺傳結(jié)構(gòu)上是有差異的。再假定這,遺

18、傳結(jié)構(gòu)上是有差異的。再假定這兩個無性系栽植于兩個不同環(huán)境,例如,地區(qū)兩個無性系栽植于兩個不同環(huán)境,例如,地區(qū)X X和和Y Y,然后看,然后看其產(chǎn)量性狀的變化。如果其產(chǎn)量性狀的變化。如果A A和和B B無性系在無性系在X X和和Y Y地區(qū)表現(xiàn)一致的地區(qū)表現(xiàn)一致的趨勢,那么遺傳型和環(huán)境的互作就不存在。如果趨勢,那么遺傳型和環(huán)境的互作就不存在。如果A A和和B B無性系無性系在在X X地區(qū)的產(chǎn)量是相似的,但在地區(qū)的產(chǎn)量是相似的,但在Y Y地區(qū),地區(qū),A A無性系的產(chǎn)量上升,無性系的產(chǎn)量上升,而而B B無性系的產(chǎn)量表現(xiàn)下降,這就說明無性系和地區(qū)有互作無性系的產(chǎn)量表現(xiàn)下降,這就說明無性系和地區(qū)有互作存在

19、。存在。 在類型在類型a a和和b b,A A 無性系是一個普遍適應(yīng)的無性系;在類型無性系是一個普遍適應(yīng)的無性系;在類型 c c和和e e,A A無性系是一個特殊適應(yīng)于無性系是一個特殊適應(yīng)于Y Y地區(qū)的無性系;在類型地區(qū)的無性系;在類型d d和和f f,A A無性系是一個特殊適用于無性系是一個特殊適用于X X地區(qū)的無性系。地區(qū)的無性系?;蛐团c環(huán)境互作在育種上應(yīng)用較廣的是品種穩(wěn)定基因型與環(huán)境互作在育種上應(yīng)用較廣的是品種穩(wěn)定性測定。性測定?;蛐团c環(huán)境互作和品種穩(wěn)定性有關(guān)?;蛐团c環(huán)境互作和品種穩(wěn)定性有關(guān)。所所謂謂品種穩(wěn)定性是指品種在不同環(huán)境條件下能保持性品種穩(wěn)定性是指品種在不同環(huán)境條件下能保持

20、性狀的穩(wěn)定狀態(tài)。狀的穩(wěn)定狀態(tài)。當品種多點試驗聯(lián)合方差分析品種當品種多點試驗聯(lián)合方差分析品種試驗點的互作達顯著或試驗點的互作達顯著或極顯著時,表明不同品種在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)存在差異,極顯著時,表明不同品種在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)存在差異,必須進行品種穩(wěn)定性測定。必須進行品種穩(wěn)定性測定。測定品種穩(wěn)定性的方法有很多,僅介紹測定品種穩(wěn)定性的方法有很多,僅介紹FinlayFinlay 和和WilkinsonWilkinson(19631963)提出的方法。)提出的方法。用每一個地點的所有品種的平均產(chǎn)量,作為地區(qū)的環(huán)境指數(shù),用每一個地點的所有品種的平均產(chǎn)量,作為地區(qū)的環(huán)境指數(shù),然后計算每一品種的平均產(chǎn)量

21、,計算與環(huán)境指數(shù)的回歸系數(shù)。然后計算每一品種的平均產(chǎn)量,計算與環(huán)境指數(shù)的回歸系數(shù)。并用該回歸系數(shù)作為品種穩(wěn)定性的測度標準?;貧w系數(shù)小,并用該回歸系數(shù)作為品種穩(wěn)定性的測度標準?;貧w系數(shù)小,表示品種對環(huán)境反應(yīng)小,較穩(wěn)定,反之不穩(wěn)定。表示品種對環(huán)境反應(yīng)小,較穩(wěn)定,反之不穩(wěn)定。 設(shè)有設(shè)有v v個品種,在個品種,在n n個環(huán)境(地點)栽種。個環(huán)境(地點)栽種。V V個品種在每個環(huán)境個品種在每個環(huán)境可求出一個平均數(shù),作為該環(huán)境的環(huán)境指數(shù),在可求出一個平均數(shù),作為該環(huán)境的環(huán)境指數(shù),在n n個環(huán)境可求個環(huán)境可求出出n n個指數(shù),求每一個品種在各環(huán)境的平均產(chǎn)量個指數(shù),求每一個品種在各環(huán)境的平均產(chǎn)量(Y)(Y)對

22、環(huán)境指對環(huán)境指數(shù)數(shù)X X回歸系數(shù)及直線回歸方程。回歸系數(shù)及直線回歸方程。 nXXnYXXYb/)(/ )(22XbYa評定品種穩(wěn)定性標準:評定品種穩(wěn)定性標準: (1)當)當b1 表示該品種具有平均穩(wěn)定性;表示該品種具有平均穩(wěn)定性;(2)當)當b 1 表示該品種低于平均穩(wěn)定性;表示該品種低于平均穩(wěn)定性;(3)當)當 b 1 表示該品種高于平均穩(wěn)定性。表示該品種高于平均穩(wěn)定性。以前一多點隨機區(qū)組試驗為例,穩(wěn)定性計算方法如下:以前一多點隨機區(qū)組試驗為例,穩(wěn)定性計算方法如下:首先進行多點完全隨機區(qū)組試驗,首先進行多點完全隨機區(qū)組試驗,當品種多點聯(lián)合方差分析當品種多點聯(lián)合方差分析中品種中品種試驗地點互作

23、達到顯著或極顯著時,就要進行品種試驗地點互作達到顯著或極顯著時,就要進行品種穩(wěn)定性測定穩(wěn)定性測定。由前列中計算得每一品種在每一地點相應(yīng)平均。由前列中計算得每一品種在每一地點相應(yīng)平均產(chǎn)量及環(huán)境指數(shù)如下表所示。產(chǎn)量及環(huán)境指數(shù)如下表所示。環(huán)境指數(shù) 8.37 10.28 10.20 7.89 9.57 (1)由表中計算出每一品種在每一試驗點的小區(qū)平均產(chǎn)量,)由表中計算出每一品種在每一試驗點的小區(qū)平均產(chǎn)量,及每一試驗點個品種的平均值,即環(huán)境指數(shù)及每一試驗點個品種的平均值,即環(huán)境指數(shù). (2)計算每一品種的平均產(chǎn)量()計算每一品種的平均產(chǎn)量(Y)回歸于環(huán)境指數(shù)()回歸于環(huán)境指數(shù)(X)的回歸系數(shù)(的回歸系數(shù)

24、(b)及回歸方程。)及回歸方程。 31.4657.9.28.1037.8X26. 9531.46nXX22.4763. 9.80.1008. 8Y44. 9522.47nYY61.43357. 9.28.1037. 82222X105.44363. 957. 9.8 .1028.1008. 837. 8XY227. 15/31.46612.4335/ )31.4622.47(105.443/)(/ )(222 nXXnYXXYb921. 126. 9227. 144. 9XbYa回歸方程為 XY227. 1921. 1同理可求其它無性系回歸方程303: XY532. 0977. 4106: XY909. 0512. 0毛白楊:XY337. 1589. 3無性系無性系平均高平均高b值值7419.441.2273039.900.5321068.930.909毛白楊毛白楊8.781.337綜合樹高平均值和穩(wěn)定性參數(shù)看,綜合樹高平均值和穩(wěn)定性參數(shù)看,741741、106106的的b b值接近于值接近于1 1,由,由于于741741樹高平均值高于全體平均值,所以認為樹高平均值高于全體平均值,所以認為741741是適應(yīng)性廣,是適應(yīng)性廣,穩(wěn)定性強,生長量大的無性系,適宜在試驗區(qū)內(nèi)大范圍推廣。穩(wěn)定性強,生長量大的無性系,適宜在試驗區(qū)內(nèi)大范圍推廣。 106106樹高接近全體平均數(shù),但高于

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