CN116326290A - 高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置与方法。环隙引射种子气流导送装置包括气吸式精量排种器、吹种管、环隙进种管、中间固定件、环隙下接管、投种管、压种轮以及固定所用的螺栓和螺母，环隙进种管、环隙下接管与中间固定件相互配合，共同组成环隙引射区域。本发明采用环隙引射的气流导送方法，正压气流作用在投种位置对种子施加主动投种作用力，在投种位置形成引射负压气流，保证了种子投种的一致性，为气吸式高速精量排种器提供了一种主动投种新方法，解决了高速播种作业条件下的采用传统导种方式产生严重碰撞异位的难题，助力播种机作业速度和播种质量的提升。
Description
技术领域
本发明属于农业机械领域，具体地，涉及一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置与方法。
背景技术
机械化精量播种可以按照农艺要求的行距、株距将种子均匀地播入田间，达到株距、行距、播深均匀一致，实现苗全、苗齐、苗壮，能够在增加产量的同时，节约生产成本，目前已在玉米生产中得到广泛应用。但是，随着规模化生产的发展，以及规模化经营主体对玉米单产水平的高度关注，对玉米播种质量提出了更高的要求，即在高密、高速、高效条件下，实现高质量精量播种，因而对精量播种机也提出了更高的要求。投种作为精量播种的关键环节之一，保证了种子均匀一致进入种沟，采用传统导种管导种的方式，在播种时，由于机具振动过大，加剧了种子在投送过程中入射角的不稳定性，导致种子与导种管内部激烈碰撞，破坏原本有序的种子流，降低粒距均匀性。因此，减少投送过程中种子与导种管进行碰撞接触，解决投种过程“碰撞异位”问题，成为实现高速精量播种的关键之一。
因此，设计一种适于高速精量播种机的种子精准输种装置，消除种子在投送过程中因碰撞造成的间距偏差，缓解种子落入种床时无规则的跳动，最大限度地提升高速作业播种粒距均匀性，是亟待解决的问题。
针对高速精量播种条件下种子在导种管严重碰撞异位，导致株距均匀性差，难以满足播种要求的现状问题，本发明的一个目的是提供了一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，能够有效的减少种子投送过程中在导种管的碰撞异位问题，提高高速精量播种作业质量。
本发明的另一个目的是提供一种基于环隙引射种子气流导送装置的高速精量播种作业条件下的种子气流导送方法。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种消除种子在投送过程中因碰撞造成的间距偏差、缓解种子落入种床时无规则的跳动、最大限度地提升高速作业播种粒距均匀性的高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置与方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，包括气吸式精量排种器、吹种管、环隙进种管、中间固定件、环隙下接管、投种管、压种轮以及固定所用的螺栓和螺母；整个环隙引射种子气流导送装置通过螺栓与播种单体机架固接，适用于玉米高速精量播种作业；所述气吸式精量排种器与吹种管相连接，吹种管外接风机的正压气流，内侧与种盘贴合，通过正压气流吹种，保证投种位置的一致性，提升环隙进种管引射效果；所述的中间固定件水平中间位置开有进气口，进气口通过气管与正压风机连接，竖直右侧位置设有连接口，供环隙进种管和环隙下接口相连；所述环隙进种管和环隙下接管组成环隙引射装置，环隙进种管与中间固定件的上连接口相连，环隙下接管的上端与中间固定件的下接口相连，环隙下接管的下端与投种管相连；环隙进种管下端为较细圆管，环隙下接管上端为圆台结构，环隙进种管与环隙下接管配合，形成环状锥台形孔隙，气流由中间固定件的进气口进入，经过环状锥台形孔隙，产生高速气流，形成低压气流区，在环隙进种管形成负压气流，将种子引射进入气流导送装置；投种管下侧设置成弯弧型，且投种管下侧的弯折方向与与机器的前进方向相反，投种管末端配合压种轮，保证种子射入种沟后的准确定位。
所述环隙引射装置主要由环隙进种管和环隙下接管组成，通过中间固定件相互配合，共同组成环隙引射区域；环隙进种管和环隙下接管均固定在中间固定件上，且环隙进种管与环隙下接管配合，形成上大下小环状锥台形孔隙；气流经过环状锥台形孔隙，气流压缩，产生高速气流，形成低压气流区，在环隙进种管形成负压气流，将种子引射进入气流导送装置。此外，环隙进种管和环隙下接管均设置密封槽，便于安装密封圈，防止气流的外泄，增加密封性。
所述吹种管由吹气管和进气管组成，呈阶梯型管状结构，较细的进气管接风压正压气流，较粗的吹气管与种盘贴合，正压气流通过较细的进气管进入较粗的吹气管，具有将较大的风压减小的功能，可为气吸式精量排种器投种位置提供主动的辅助推力，保证投种位置的一致性，提升环隙进种管引射效果，同时又避免了推力过大导致主动推力过大，产生种子沿排种器轴向飞种的现象。
所述的环隙进种管由环隙进种管下接段、环隙进种管密封段、环隙进种管竖直引种段、环隙进种管弧形段和环隙进种口组成，环隙进种管弧形段为与种盘成一定角度的弯管形状，弯管下端为环隙进种管竖直引种段，弯管上端开有角度为α的斜角，以便种子由环隙进种口进入管内完成引射投种，且环隙进种管弧形段的斜角处外接大气，大气气流在环隙进种管内腔负压的作用下进入环隙进种管内，形成首次引射气流，种子在气吸排种器内运动至投种位置，在吹种气流和首次引射气流的共同作用下脱离种盘进入环隙进种管，完成种子与排种器的均匀有序分离。
所述的环隙下接管由上端接口、圆台和投种管连接段组，并且开有密封槽；环隙下接管的圆台结构，上端大下端小，与环隙进种管形成环状锥台形孔隙，将正压气流压缩成高速气流，流经圆台结构下端，形成低压区，在压力差的作用下环隙进种管形成二次加速引射气流；环隙下接管上端设置的上端接口，为半圆管形式，具有进一步聚集气流的作用；环隙下接管的连接段设置为大于圆台下端直径的圆管结构，用于连接投种管。
所述的中间固定件水平中间位置开有中间进气口，通过气管与正压风机连接；竖直右侧位置设有竖直连接口，供环隙进种管和环隙下接口相连，形成二次加速引射区域；竖直左侧设置固定孔，用于与播种机单体连接固定。
所述的投种管分为上侧竖直管和下侧弧形管，上侧竖直管与环隙下接管连接，主要引导种子进入投种管，下侧弧形管设置与机器前进方向相反的弯弧结构，一是保证气流的顺畅性，避免气流竖直向下运动，在投种管末端产生涡流，造成种子不能落入种沟的问题；二是将种子进行引导转变运移方向，形成与播种机前进方向相反的速度，利于抵消播种机前进速度，减少种子落入种沟后的碰撞弹跳。
所述的压种轮为轮式结构，宽度略小于开沟器宽度，安装在投种管末端，与投种管种子出口方向相切，主要用于落入种沟内的高速运移种子的压实定位，避免了种子种沟内的碰撞弹跳。
一种利用所述的环隙引射种子气流导送装置的适用于高速精量播种作业条的环隙引射种子气流导送方法，包括以下步骤：
S1、单粒种子进入投种位置：气吸式精量排种器将种群分离定量并携带单粒种子进入投种位置，开始进入投种；
S2、种子脱离排种器进入环隙进种管：正压气流进过进气管后到达较粗的吹气管，将风压减小，作用在投种位置，提供合适的主动投种作用力，使得种子脱离排种器进入到环隙进种管；
S3、首次引射气流形成：环隙进种管弧形段的斜角处外接大气，大气气流在环隙进种管内腔负压的作用下进入环隙进种管内，形成首次引射气流，在吹种气流和首次引射气流的共同作用下脱离种盘进入环隙进种管，完成种子与排种器的均匀有序分离；
S4、环隙引射气流高速投种：种子通过环隙进种管竖直引种段进入到环隙引射区域，正压气流通过中间固定件的中间进气口进入环隙引射装置，在环隙结构的环状锥台形孔隙作用下，在环隙进种管形成负压气流，形成二次引射气流，将种子引射入气流导种装置，并在高速气流包裹作用下，实现种子的稳定输送，减少了高速作业条件下，种子在导种管内的严重碰撞产生播种均匀性急剧变差难题；
S5、种粒射入土壤准确定位，完成投种作业：种子经过投种管以较高的速度射入种沟，配合压种轮装置，将种子精准射入土壤并准确定位，完成整个投种作业，压种轮减少了种沟内弹跳造成株距均匀性差的问题。
有益效果：本发明的高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置与方法，采用环隙引射的气流导送方法，为气吸式高速精量排种器种子导送提供了新方法。本发明的环隙引射导种方法，利用正压气流作用在投种位置，对种子施加主动投种作用力，保证了种子投种的一致性，提升了排种均匀性；在排种器投种位置形成引射负压气流，同时配合正压吹种气流，实现了气吸式排种器投种阶段的主动取种方式，有效解决了高速播种条件下的投种不一致造成株距均匀急剧变差的难题；同时采用略大于两倍种子长度的细圆管配合气流输种，该方法扩大了相邻种子的运移间距，减小了种子与管壁碰撞的幅度，削弱了种子管内的碰撞造成的异位问题，提升了播种的均匀性；配合压种轮机构，实现了种子入土的精准定位，解决了种子种沟内的碰撞弹跳问题。本发明为气吸式高速精量排种器提供了一种主动投种新方法，解决了高速播种作业条件下的采用传统导种方式产生严重碰撞异位的难题，助力播种机作业速度和播种质量的提升。
附图说明
图1是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置组成结构分解示意图；
图2是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置工作原理示意图；
图3是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的环隙引射结构示意图；
图4是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的环隙进种管结构示意图；
图5是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的吹种管结构示意图；
图6是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的中间固定件结构示意图；
图7是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的环隙下接管结构示意图；
图8是本发明的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的投种管结构示意图。
其中，附图标记为：
1-气吸式精量排种器；2-吹种管；3-环隙进种管4-中间固定件；5-环隙下接管；6-投种管；7-压种轮；
201-吹气管；202-进气管；301-环隙进种管下接段；302-环隙进种管密封段；303-环隙进种管竖直引种段；304-环隙进种管弧形段；305-环隙进种口；
401-中间进气口；402-竖直连接口；403-固定孔；501-密封槽；502-上端接口；503-圆台；504-投种管连接段；601-上侧竖直管；602-下侧弧形管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1所示，一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，主要包括；气吸式精量排种器1、吹种管2、环隙进种管3、中间固定件4、环隙下接管5、投种管6、和压种轮7。所述的中间固定件4水平中间位置开有进气口，通过气管与正压风机连接，竖直右侧位置设有连接口，供环隙进种管3和环隙下接管5相连；所述环隙引射装置主要由环隙进种管3和环隙下接管5组成，环隙进种管3下端为较细圆管，环隙下接管3上端为圆台结构，环隙进种管3与环隙下接管5配合，形成环状锥台形孔隙，气流经过环状锥台形孔隙，产生高速气流，形成低压气流区，在环隙进种管3形成负压气流，将种子引射进入气流导送装置；吹种管外接风压正压气流，内侧与种盘贴合，通过正压气流吹种，保证投种位置的一致性，提升环隙进种管引射效果；投种管6下侧设置成弯弧型，且与机器前进方向相反，投种管6末端配合压种轮7，保证种子射入种沟后的准确定位。
如图2所示，所述的一种高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，环隙进种管、环隙下接管和中间固定件共同组成环隙引射区域，可分为吸气段、环状锥台形隙孔和排气段。在工作时，气吸式精量排种器1将种群分离定量并携带单粒种子进入投种位置，正压气流通过中间固定件4进入环隙引射装置(由环隙进种管3和环隙下接管5配合组成)，在环隙结构作用下，在环隙进种管3形成负压气流，将种子引射入气流导种装置，并在高速气流包裹作用下，实现种子的稳定输送，减少了高速作业条件下，由于种子在导种管内的严重碰撞产生播种均匀性急剧变差难题；此外部分正压气流，通过吹种管2作用在投种位置，对种子施加主动投种作用力，保证了种子投种的一致性，提升了排种均匀性；最终种子经过投种管以较高的速度射入种沟，配合压种轮7装置，将种子精准射入土壤并准确定位，完成整个投种作业，压种轮减少了种沟内弹跳造成株距均匀性差的问题。
如图3所示，所述的环隙引射装置主要由环隙进种管3和环隙下接管5组成，环隙进种管3下端为较细圆管环隙进种管下接段301，环隙下接管上端为环隙下接管圆台503，环隙进种管3和环隙下接管5均固定在中间固定件4上，且环隙进种管3与环隙下接管5配合，形成上大下小环状锥台形孔隙，气流经过环状锥台形孔隙，气流压缩，产生二次引射高速气流，形成低压气流区，在环隙进种管形成负压气流，将种子引射进入气流导送装置。此外，环隙进种管3和环隙下接管5均设置密封槽302和501，便于安装密封圈，防止气流的外泄，增加密封性。
所述环隙进种管3与环隙下接管5配合，形成上大下小环状锥台形孔隙，孔隙大小范围在0～10mm之间可调。
如图4所示，所述的吹种管2呈阶梯型管状结构，较细的进气管202接风压正压气流，较粗的吹气管201与种盘贴合，正压气流通过较细的进气管202进入较粗的吹气管201，具有将较大的风压减小的功能，可为投种位置提供主动的辅助推力，保证投种位置的一致性。
如图5所示，所述的环隙进种管3，上侧为与种盘成一定角度的环隙进种管弧形段304，环隙进种管弧形段304下端与种盘紧贴，环隙进种口305开有角度为α的斜角，以便种子进入管内完成引射投种，且斜角处外接大气，气流在环隙进种管2的内腔负压作用下进入环隙进种管2内，形成首次引射气流，种子运动至投种位置。
如图6所示，所述的环隙下接管5，上端为圆台503，上端大下端小，与环隙进种管5形成环状锥台形孔隙，将正压气流压缩成高速气流，流经环隙下接管5的圆台503下端，形成低压区，在压力差的作用下环隙进种管5形成二次引射高速气流；环隙下接管5上端设置半圆管作为环隙下接管5的上端接口502，具有进一步聚集气流的作用；环隙下接管5设置大于圆台503下端直径的圆管结构作为投种管连接段504，用于连接投种管6。
如图7所示，所述的中间固定件4水平中间位置开有进气口为中间进气孔401，通过气管与正压风机连接；竖直右侧位置设有竖直连接口402，供环隙进种管3和环隙下接管5相连；竖直左侧设置固定孔403，用于与播种机单体连接固定。
如图8所示，所述的投种管6分为投种管直线段602和投种管弧形段601，上侧投种管直线段602与环隙下接管5连接，主要引导种子进入投种管6，下侧的投种管弧形段601设置与机器前进方向相反的弯弧结构，一是保证气流的顺畅性，避免气流竖直向下运动，在投种管末端产生涡流，造成种子不能落入种沟的问题；二是将种子进行引导转变运移方向，形成与播种机前进方向相反的速度，利于抵消播种机前进速度，减少种子落入种沟后的碰撞弹跳。
一种利用所述的环隙引射种子气流导送装置的适用于高速精量播种作业条件的环隙引射种子气流导送方法，包括以下步骤：
S1、单粒种子进入投种位置：气吸式精量排种器1 ；将种群分离定量并携带单粒种子进入投种位置，开始进入投种；
S2、种子脱离排种器进入环隙进种管3：正压气流进过进气管202后到达较粗的吹气管201，将风压减小，作用在投种位置，提供合适的主动投种作用力，使得种子脱离排种器进入到环隙进种管3；
S3、首次引射气流形成：环隙进种管弧形段304的斜角处外接大气，大气气流在环隙进种管3内腔负压的作用下进入环隙进种管3内，形成首次引射气流，在吹种气流和首次引射气流的共同作用下脱离种盘进入环隙进种管3，完成种子与排种器的均匀有序分离；
S4、环隙引射气流高速投种：种子通过环隙进种管竖直引种段303进入到环隙引射区域，正压气流通过中间固定件4的中间进气口401进入环隙引射装置，在环隙结构的环状锥台形孔隙作用下，在环隙进种管3形成负压气流，形成二次引射气流，将种子引射入气流导种装置，并在高速气流包裹作用下，实现种子的稳定输送，减少了高速作业条件下，种子在导种管内的严重碰撞产生播种均匀性急剧变差难题；
S5、种粒射入土壤准确定位，完成投种作业：种子经过投种管6以较高的速度射入种沟，配合压种轮7装置，将种子精准射入土壤并准确定位，完成整个投种作业，压种轮7减少了种沟内弹跳造成株距均匀性差的问题。
最后需要指出的是：尽管上述通过举例说明，已经描述了本发明最佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓的前提下，任何修改和变化都落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，其特征在于，包括气吸式精量排种器(1)、吹种管(2)、环隙进种管(3)、中间固定件(4)、环隙下接管(5)、投种管(6)以及压种轮(7)；所述气吸式精量排种器(1)与吹种管(2)相连接；吹种管(2)外接风机的正压气流，内侧与种盘贴合，通过正压气流吹种；所述中间固定件(4)水平中间位置开有进气口，进气口通过气管与正压风机连接，竖直右侧位置设有连接口，供环隙进种管(3)和环隙下接口相连；所述环隙进种管(3)和环隙下接管(5)组成环隙引射装置，环隙进种管(3)与中间固定件(4)的上连接口相连，环隙下接管(5)的上端与中间固定件(4)的下接口相连，环隙下接管(5)的下端与投种管(6)相连；环隙进种管(3)下端为细圆管，环隙下接管(5)上端为圆台结构，环隙进种管(3)与环隙下接管(5)配合，形成环状锥台形孔隙，气流由中间固定件(4)的进气口进入，经过环状锥台形孔隙，产生高速气流，形成低压气流区，在环隙进种管(3)形成负压气流，将种子引射进入气流导送装置；
所述吹种管(2)由吹气管(201)和进气管(202)组成，所述进气管(202)比所述吹气管(201)细，所述进气管(202)接风压正压气流，所述吹气管(201)与种盘贴合，正压气流通过进气管(202)进入吹气管(201)；
所述的环隙进种管(3)由环隙进种管下接段(301)、环隙进种管密封段(302)、环隙进种管竖直引种段(303)、环隙进种管弧形段(304)和环隙进种口(305)组成，环隙进种管弧形段(304)为与种盘成一定角度的弯管形状，弯管下端为环隙进种管竖直引种段(303)，弯管上端开有角度为α的斜角，且环隙进种管弧形段(304)的斜角处外接大气，大气气流在环隙进种管(3)内腔负压的作用下进入环隙进种管(3)内，形成首次引射气流，种子在气吸排种器内运动至投种位置，在吹种气流和首次引射气流的共同作用下脱离种盘进入环隙进种管(3)；
所述的环隙下接管(5)由上端接口(502)、圆台(503)和投种管连接段(504)组成，并且开有密封槽(501)；环隙下接管(5)的圆台(503)与环隙进种管(3)形成环状锥台形孔隙，将正压气流压缩成高速气流，流经圆台(503)结构下端，形成低压区，在压力差的作用下环隙进种管(3)形成二次加速引射气流；环隙下接管(5)上端设置的上端接口(502)，为半圆管形式，具有进一步聚集气流的作用；环隙下接管(5)的投种管连接段504设置为大于圆台下端直径的圆管结构，用于连接投种管(6)；
所述的中间固定件(4)的水平中间位置开有中间进气口(401)，通过气管与正压风机连接；竖直右侧位置设有竖直连接口(402)，供环隙进种管(3)和环隙下接管(5)连，形成二次加速引射区域；竖直左侧设置固定孔(403)，用于与播种机单体连接固定；
所述的投种管(6)分为上侧竖直管(602)和下侧弧形管(601)，上侧竖直管(602)与环隙下接管(5)连接，主要引导种子进入投种管(6)，下侧弧形管(601)设置与机器前进方向相反的弯弧结构；
所述的压种轮(7)为轮式结构，宽度小于开沟器宽度，安装在投种管(6)末端，与投种管(6)种子出口方向相切。
2.根据权利要求1所述高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，其特征在于，所述吹种管(2)呈阶梯型管状结构，进气管(202)直径小于吹气管(201)直径。
3.据权利要求1所述高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，其特征在于，环隙进种管(3)的直径要大于环隙下接管(5)的圆台(503)的最小直径，小于环隙下接管(5)的圆台(503)的最大直径，形成上大下小环状锥台形孔隙，环隙进种管(3)的环隙进种管竖直引种段(303)与环隙下接管(5)的圆台(503)配合，形成上大下小环状锥台形孔隙，孔隙范围在0～10mm可调。
4.根据权利要求1所述高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，其特征在于，环隙下接管(5)的圆台(503)为上端大下端小的倒置圆台体结构。
5.根据权利要求1所述高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置，其特征在于，环隙进种管(3)、环隙下接管(5)和中间固定件(4)共同组成环隙引射区域，可分为吸气段、环状锥台形隙孔和排气段。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的高速精量播种作业的环隙引射种子气流导送装置的环隙引射种子气流导送方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、单粒种子进入投种位置：气吸式精量排种器(1)将种群分离定量并携带单粒种子进入投种位置，开始进入投种；
S2、种子脱离排种器进入环隙进种管(3)：正压气流进过进气管(202)后到达较粗的吹气管(201)，将风压减小，作用在投种位置，提供合适的主动投种作用力，使得种子脱离排种器进入到环隙进种管(3)；
S3、首次引射气流形成：环隙进种管弧形段(304)的斜角处外接大气，大气气流在环隙进种管(3)内腔负压的作用下进入环隙进种管(3)内，形成首次引射气流，在吹种气流和首次引射气流的共同作用下脱离种盘进入环隙进种管(3)，完成种子与排种器的均匀有序分离；
S4、环隙引射气流高速投种：种子通过环隙进种管竖直引种段(303)进入到环隙引射区域，正压气流通过中间固定件4的中间进气口(401)进入环隙引射装置，在环隙结构的环状锥台形孔隙作用下，在环隙进种管(3)形成负压气流，形成二次引射气流，将种子引射入气流导种管(6)；
S5、种粒射入土壤准确定位，完成投种作业：种子经过投种管(6)以较高的速度射入种沟，配合压种轮(7)装置，将种子精准射入土壤并准确定位，完成整个投种作业。
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|---|---|---|---|---|
| CN117480913A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-02-02 | 安徽农业大学 | 扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器及机具 |
Citations (2)
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| US20180220579A1 (en) * | 2017-02-07 | 2018-08-09 | Cnh Industrial America Llc | Multiple Seed Type Seed Meter With Seed Switching Mechanism |
| CN112840810A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 中国农业大学 | 一种负压腔同步转动式高速精量播种单体 |
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2023
- 2023-03-08 CN CN202310212724.1A patent/CN116326290B/zh active Active
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