氣霧栽培植物工廠解決方案
日期:2020-08-12 16:18:41

為了更好的做到保溫隔熱作用,側板采用 50 mm 厚高密度巖棉保溫凈化彩鋼板隔墻,內外彩鋼。吊頂采用 50 mm 厚玻鎂凈化巖棉保溫板,內外彩鋼?;鶎硬捎铆h(huán)保防火保溫材料,絕熱性能好,耐水性能好,阻燃性好,綠色環(huán)保、尺寸穩(wěn)定。該材料不銹、隔熱、耐潮、美觀、環(huán)保,安裝方便,使育苗間長期保持良好的外觀狀態(tài)。頂部微孔鋁板均勻送風,更有利于溫度、濕度的均勻分布,氣流速度穩(wěn)定。吊頂結構采用吸音、不起塵的防火材料,構成吸收噪音平面。


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圖 3-3 微孔鋁板示意圖


項目方案

本項目一期共占地500平方米。如圖 2-1,包括育苗種植區(qū)、輔助設備及操作區(qū)。種植區(qū)域采用了源自美國硅谷技術研發(fā)的?trium 智能育苗植物生長系統(tǒng),并根據(jù)植物生長需求設置了一個獨立的氣候環(huán)境控制系統(tǒng),同時配有二氧化碳補給系統(tǒng)、植物實驗設備等。


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圖 2-1 項目方案布局圖


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表 2-1 項目方案報價單

環(huán)境控制系統(tǒng)


由于智能化室內垂直農業(yè)種植對溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境因素的高要求,我們的種植環(huán)境結構系統(tǒng)需要做到環(huán)境的各個因素的穩(wěn)定且可控。種植環(huán)境系統(tǒng)有將室內溫度、濕度、二氧化碳濃度、光強度等參數(shù)控制在育苗植物生長所需范圍內,確保室內環(huán)境因素足夠穩(wěn)定,保證育苗植物的穩(wěn)長、高產(chǎn)。


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圖 3-1 種植環(huán)境控制系統(tǒng)設計原理示意圖


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表 3-1 種植環(huán)境控制系統(tǒng)規(guī)格參數(shù)表


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圖 3-2 種植設備空氣擾動系統(tǒng)示意圖


種植設備空氣擾動系統(tǒng),由 5 組風機系統(tǒng)組成。每組風機系統(tǒng)有四層獨立控制的風管,每層風管風口風速為 0.2-3m/s??諝鈹_動系統(tǒng)可根據(jù)幼苗生長狀況大小調整風速,讓幼苗能在適宜的條件下快速生長。


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表 3-2 環(huán)境控制系統(tǒng)報價清單

施工依據(jù):


1. 《通風與空調工程施工及驗收規(guī)范》GB50234-2002

2. 《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50235-97

3. 《工業(yè)設備及管道絕熱工程施工及驗收規(guī)范》GBJ126-89

4. 《建筑給排水與及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》GB50242-2002

5. 《制冷設備、空氣分離與設備安裝工程施工及驗收規(guī)范》GB50274-98

6. 《機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231-98

7. 《建筑內部裝修設計防火規(guī)范》(GB 50222-95)

8. 《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ/T16-92)c

9. 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB 50052-95)

10.《低壓配電設計規(guī)范》(GB 50054-95)

11.《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》GB 50169—2006

12.《冷藏陳列柜》GB_T 21001.2-2007/ISO23953-2:2005

13.《環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范》JJF1101-2003

14. ISO14644 標準

15. 中國 2010 版 GMP 標準




種植環(huán)境結構系統(tǒng)


環(huán)境結構系統(tǒng)是為了更好的做到保溫隔熱、隔絕外界環(huán)境、降低環(huán)境控制方面的能耗等。我們選擇絕熱性能好,耐水性能好,阻燃性好,綠色環(huán)保、尺寸穩(wěn)定的高密度保溫隔墻作為種植環(huán)境的結構,同時能夠為植物創(chuàng)造一個舒適、美觀而整潔的環(huán)境。




地面


為了保證種植環(huán)境系統(tǒng)地面的平整美觀及設備進出的便利,我們將地面進行環(huán)氧樹脂地坪處理。該材料可滲透到與素地處理后的原水泥地面內部,有較強的粘接力,不易脫層,抗沖擊性、耐磨性顯著增強、耐腐蝕、耐溶劑也明顯提高,并具有抑菌作用。


環(huán)氧樹脂自流平地坪工藝流程概括:


1、素地清掃、清潔

2、地面打磨、吸塵

3、涂刷封閉底漆

4、打磨、清潔

5、涂布環(huán)氧砂漿層

6、打磨、清潔

7、涂布環(huán)氧砂漿層

8、打磨、清潔

9、涂布自流平面漆層

10、保養(yǎng) 72 小時


門窗


因為設計有觀光通道,所以觀光窗設計確保大方美觀。采用雙層中空設計,尺寸: 2000*1200mm(W*H),密閉性優(yōu)良,可防止能量的損失,同時確保種植室內溫濕度的均勻性。而門體采用凈化密閉保溫門,不僅干凈、美觀、整潔,同時也便于育苗種植環(huán)境系統(tǒng)內設備的進出移動。


種植環(huán)境電氣系統(tǒng)


種植環(huán)境電氣系統(tǒng)能夠在安全、可靠、美觀的前提下,確保整體智能化室內垂直農業(yè)解決方案的種植環(huán)境空調、給排水系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)與種植設備部分的穩(wěn)定有序運行。


照明系統(tǒng)


a、照明系統(tǒng)分普通照明和應急照明兩大系統(tǒng)

b、各功能區(qū)房間對照度要求各不相同,平均照度可按 400 lx 取值

c、各功能區(qū)的普通照明均勻,穩(wěn)定,無眩光。主要采用凈化燈具

d、車間設置應急照明系統(tǒng),照度不低于 50 lx


電纜線路


a、所有電線電纜均敷設在環(huán)境結構框架內

b、天花照明電源線在天花吊頂上穿PVC 線槽敷設 

c、電線電纜除具有相應的載流量外,充分考慮阻燃特性要求 

d、所有電線電纜嚴禁有接頭、斷頭、焊點。方便查線,每個電纜兩端均加標記



種植環(huán)境空調系統(tǒng)


種植育苗間內的溫度、濕度及控制精度,這必須由長期可靠運行的精密空調系統(tǒng)及房間的密閉性來保證。如工作人員在里面長期工作,種植育苗間中缺少新風,會直接影響工作人員的身體健康,所以空調新風的設計就顯得尤其重要。新風必須是充足的新鮮潔凈的空氣,新鮮空氣不能直接進入車間,應經(jīng)過空氣過濾器處理后再送進車  間。同時補充一定的新風量,也可以保持種植育苗間適度的正壓,以避免灰塵的進  入。根據(jù)耗氧量及維持正壓所需補充新風量,種植育苗間新鮮空氣補給量按總風量的15%來設計。


本方案中,為了使育苗間內氣流能均勻分布,我們在設計氣流組織時,主要考慮了以下幾個原則:

a、合理地組織氣流流向,充分發(fā)揮送風氣流的冷卻或加熱作用。

b、建立一個穩(wěn)定均勻的溫度場,以保證在氣流到達工作區(qū)時,其平均溫度與工作區(qū)的溫度差不超過允許的溫度波動值。

c、根據(jù)室內工作人員的衛(wèi)生要求,在氣流到達工作區(qū)時,其流動速度要符合相關規(guī)范。


送風:育苗室上部做凈化板吊頂,上部為 50 mm 厚保溫夾芯鋼板吊頂,并在凈化吊頂板上方配備靜壓箱,使專用空調加裝管道送風進靜壓箱,風經(jīng)高效過濾器整體均勻向下送風。

側底回風:考慮育苗室種植環(huán)境系統(tǒng)對于溫濕度分布均勻的需求,我們采用側回風的回風方式,回風從底側,經(jīng)過管道回到機組間。


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單年度運行功率分析


1、本方案設備配置:1 臺 24000m3/h 恒溫恒濕機組。

2、單臺機組總裝機功率為 172KW,其中制冷 40KW,加熱 80KW,加濕 36KW,風機15KW,其它 1KW。

3、夏季只開制冷,制冷功率平均為實際功率的 50%左右,風機常開,夏天按 60 天計算,所用功率為(40*50%+15)*24 小時*60 天=50400KW。冬季開加熱,輔助制冷(但基本不用),加熱功率平均為實際功率的 10%左右,風機常開,冬天按 60 天計算,所用功率為(40*10%+15)*24 小時*60 天=27360KW。春秋季節(jié),開制冷,制冷功率平均為實際功率的 30%左右,風機常開,春秋季節(jié)按240 天計算,所用能耗為(40*30%+15)*24 小時*240 天=155520KWh。

單臺機組一年所用能耗=50400+27360+155520=233280KWh。


備注:

1、以上數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)場情況,可能會有變化。

2、加濕系統(tǒng)基本不用,但考慮到可擴展性及特殊情況,機組標配。


?trium智能育苗系統(tǒng)


?trium 智能育苗系統(tǒng)可以有效減少作物的病害。由于它可降低溫室濕度,使作物的葉和花始終保持在干爽的狀態(tài),從而減少病菌滋生。作物可以同時同步地均勻澆  灌,便于精確控制,提高作物品質。 傳統(tǒng)的種植生產(chǎn)的人工成本很大一部分源于手工灌溉,但使用 ?trium 智能育苗系統(tǒng)后,利用多層的垂直空間大大的增加了種植密度,使種植效率提高。

 

噴灌系統(tǒng)是把由水泵加壓或自然落差形成的有壓水通過壓力管道,再經(jīng)噴頭噴射到空中,形成細小水滴或形成彌霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。一般說來,移動式噴灌系統(tǒng)明顯的優(yōu)點是提高產(chǎn)量,灌水均勻,少占耕地,節(jié)省人力,對地形的適應性強。


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表 4-1 ?trium 智能育苗系統(tǒng)報價清單


?trium 育苗種植系統(tǒng)


專為高效能室內培育植物育苗期設計,?trium 育苗種植系統(tǒng)提供一個 4 層的垂直式育苗單元,通過使用 Guardian? Grow Manager 控制系統(tǒng)和先進的 LED 植物生長燈, 在植物生長的幼苗期為您節(jié)省大量空間、水資源、肥料、勞力和其他投入,幼苗出芽率高,長勢均一。設備使用高精度探測器監(jiān)控植物生長,是一種現(xiàn)代科學的農業(yè)產(chǎn)業(yè)化模式,幫助實現(xiàn)農產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)和高品質控制。


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圖 4-1 多層垂直式植物育苗系統(tǒng)示意圖



育苗植物生長箱


一組?trium 育苗生長箱系統(tǒng),由垂直方向 4 層,水平方向 1 行 1 列,共計由 4個育苗植物生長箱組成。


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圖 4-2 ?trium 育苗生長箱系統(tǒng)(1 組)示意圖


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表 4-2 ?trium 育苗植物生長箱規(guī)格參數(shù)表



LED 植物生長燈


光是植物生長發(fā)育的基本因素之一。光強、光質(波長)、光周期對植物的生長、形態(tài)建成、光合作用、物質代謝以均有調控作用。在太陽照射中,只有可見光部分才能被光合作用利用。用不同波長的可見光照射植物葉片,測定到的光合速率不一樣。

 

本項目需滿足各類花卉的育苗,所以愛盛選擇?dge LED 植物生長燈。?dge LED 燈可通過Guardian? Grow Manager 軟件控制系統(tǒng)對光強進行調控,從而滿足各類花卉育苗所需要的光強度。


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圖 4-3 ?trium 育苗系統(tǒng) LED 植物生長燈結構示意圖及規(guī)格參數(shù)


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圖 4-5 ?trium 育苗系統(tǒng)一組植物生長燈光通量分布圖


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圖 4-6 植物生長燈在不同調光模式下的光強線性圖


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圖 4-7 植物生長燈在不同調光模式下的光譜圖


?trium 系統(tǒng)具有可擴展性,可配合您所想要之種植規(guī)模,植物種類,或生長階段進行移動與重組,滿足各種商業(yè)需求。本項目充分利用了垂直方向的空間,使每臺設備可放置多達 64 個標準育苗穴盤。在育苗種植區(qū)共配置 42 臺 ?trium 育苗系統(tǒng),通過Guardian? Grow Manager 軟件控制系統(tǒng)對光強度調整。本項目利用了垂直空間與Guardian? Grow Manager 軟件控制系統(tǒng),實現(xiàn)了育苗的智能化、多樣化及高產(chǎn)量化。


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圖 4-8 育苗種植區(qū)示意圖


營養(yǎng)液補給及移動式噴灌系統(tǒng)


自動營養(yǎng)液補給系統(tǒng)


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圖 4-10 自動營養(yǎng)液補給系統(tǒng)原理圖


RO 水經(jīng)過水泵、過濾器、壓力計、流量計,再由電磁閥控制進入比例吸肥器。營養(yǎng)液桶中的營養(yǎng)液通過電磁閥控制進入比例吸肥器與RO 水混合后,再由吸肥器供給到移動式噴灌系統(tǒng)。

吸肥系統(tǒng)特點:

1) 吸肥系統(tǒng)采用文丘里吸肥器,利用管路中水流的壓力驅動,無需電力;

2) 水流通過就能精確按比例添加肥料,比例可以保持恒定;

3) 不同生長期施肥的比例可調節(jié);

可以根據(jù)不同植物和生長期,通過中央控制系統(tǒng),選擇施肥的種類。


多層移動式噴灌系統(tǒng)


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圖 4-11 移動式噴灌系統(tǒng)示意圖


灌溉系統(tǒng)特點:

1) 通過中央控制系統(tǒng),根據(jù)植物灌溉計劃,澆水和澆肥進行自由切換;

2) 過濾系統(tǒng)預防噴頭堵塞,保障末端噴灌均勻;

3) 管道壓力監(jiān)測,保證噴灌的霧化顆粒及均勻度;

4) 流量監(jiān)測,精確控制不同品種植物不同生長期的灌溉量;

在本項目中,愛盛采用了多層移動式噴灌系統(tǒng)。多層移動式噴灌系統(tǒng)可做到 4 層

同時噴灌,每層使用 3 個可調式噴頭,可調節(jié)噴水量從而滿足育苗各個時期的需水量。此噴管方式盡量的保證了噴灌的均勻性良好,減少了噴灌時的重疊區(qū)域。


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圖 4-12 移動式噴灌系統(tǒng)示意圖


單年度運行功率分析


1、本方案設備配置:1008 臺 ?dge LED 植物生長燈。單臺 LED 燈能耗 60W, 總共 60.48KW。按 12 小時/天,365 天/年,按照LED可達到的最大光強度來計算。一年能耗=60.48KW×12h/天×365 天=264,902KWh。

2、小車行進每天 2 小時,2kw 計算,年能耗=1,460 KWh

 

備注:

1、以上數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)場情況,可能會有變化。

2、上述數(shù)據(jù)根據(jù)可達到的最大光強計算


農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)


農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是指利用多種傳感器作為節(jié)點構成監(jiān)控網(wǎng)絡,通 Guardian? Grow Manager 軟件,實現(xiàn)監(jiān)控功能,并將大數(shù)據(jù)同步到移動端,以幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)問題,并且準確地確定發(fā)生問題的位置,使農業(yè)從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產(chǎn)模式轉向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式,從而實現(xiàn)真正的智能化。


優(yōu)勢:

1、科學栽培:經(jīng)過傳感器數(shù)據(jù)剖析可斷定適合栽培的作物種類,經(jīng)過環(huán)境傳感器能夠實時收集作物成長環(huán)境數(shù)據(jù)。

2、精準操控:經(jīng)過布置的各種傳感器,體系迅速依照作物成長的需求對生長環(huán)境中的光照強度等進行調控。

3、品質農業(yè):愛盛物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)系統(tǒng)可經(jīng)過各種監(jiān)控傳感器和網(wǎng)路體系將一切監(jiān)控數(shù)據(jù)保存,便于產(chǎn)品的追根溯源,完成農業(yè)出產(chǎn)的安全高質。


移動式高精度植物表型成像系統(tǒng)


PhenoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng),深度集成了激光雷達、多光譜成像與RGB成像單元,生成含多光譜信息的三維影像,進行群體植物的單株識別,單株植物的莖葉分離,精準獲取植物株高、株幅、葉長、葉寬、葉傾角和葉面積等表型參數(shù),進行光譜特征和植被指數(shù)的計算與分析。


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圖 5-1 移動式高精度植物表型監(jiān)測系統(tǒng)


PhenoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng),深度集成了激光雷達、多光譜成像與RGB成像單元,生成含多光譜信息的三維影像,進行群體植物的單株識別,單株植物的莖葉分離,精準獲取植物株高、株幅、葉長、葉寬、葉傾角和葉面積等表型參數(shù),進行光譜特征和植被指數(shù)的計算與分析。


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3D中央成像單元

PhenoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng)的硬件部分包括3D中央成像單元、移動平臺


3D中央成像單元(Sensor Box)


? 點云模塊:激光雷達。掃描獲取植物的點云數(shù)據(jù),面向不同平臺以及不同種植模式下的數(shù)據(jù)源,進行群體參數(shù)和單株形態(tài)參數(shù)計算,從而為不同的研究需求提供服務。

? 多光譜模塊:多光譜相機。以五通道(Blue、Green、Red、NIR、RedEdge)光譜影像為數(shù)據(jù)源,通過影像與點云的匹配融合從而為三維空間點云賦予光譜信息,實現(xiàn)三維的植被指數(shù)計算。

色彩單元:高清晰分辨率的RGB相機。色彩影像與點云匹配融合,以保障在獲取高精度三維影像的同時,還原植物真實的色彩。


移動平臺


PhenoWatch高通量植物表型分析系統(tǒng),可以根據(jù)作物的種植環(huán)境,結合溫室現(xiàn)有結構、植物培養(yǎng)架進行安裝,可以在溫室或田間安裝,可以門式或天車方式的移動平臺安裝:

自動化程度高,多移動平臺安裝,X、Y、Z軸高精度、全自動化掃描運行;

定制化程度高,X、Y、Z軸尺寸可以自定義設定;

擴展性強,可以搭載激光雷達、RGB成像、多光譜成像、熱紅外成像等多傳感器單元;

移植性強,傳感器單元可以輕便移植到適宜平臺運行;



CropQuant分布式作物表型監(jiān)測系統(tǒng)


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l 大規(guī)模、標準化的作物監(jiān)測監(jiān)控:

ü 對作物生長的全生育期監(jiān)控

ü 通過物聯(lián)網(wǎng)對作物、環(huán)境分布式采集

 

l 分布式預處理和集中式性狀分析:

ü 對多區(qū)域數(shù)據(jù)的標準化和預分析

ü 多區(qū)域數(shù)據(jù)同步云端后的集中管理

ü 基于云端的集中式性狀分析

 

l 基于人工智能的深度分析和預測

ü 結合歷史數(shù)據(jù)對關鍵產(chǎn)量、質量性狀進行深度分析

ü 通過機器學習對動態(tài)性狀的監(jiān)測和分類對比

ü 擴展至多作物動態(tài)監(jiān)測和早期預警等


GuardianTM Grow Manager 軟件系統(tǒng)


遠程控制功能


針對設施內的育苗系統(tǒng),植物生長燈系統(tǒng)等機電設備,可實現(xiàn)遠程控制功能。用戶可通過手機或電腦登錄系統(tǒng),控制開關;也可設定好控制邏輯,系統(tǒng)會根據(jù)內外情況自動開啟或關閉。


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圖 5-2 遠程控制設備


專業(yè)種植技術支持


軟件搭載科學的種植計劃,保證植物高效、高產(chǎn),專業(yè)細化到每個植物品種。我們可通過大數(shù)據(jù)對種植方案的分析及優(yōu)化,其分析優(yōu)化內容包含合理灌溉時間、營養(yǎng)液配方、水溫、空氣溫度、濕度、二氧化碳濃度等各項環(huán)境參數(shù)。從而形成一套客戶專屬的育苗種植方案。


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Guardian? Grow Manager 軟件服務包


Guardian? Grow Manager 白金版服務包:協(xié)調所有 ?trium 系統(tǒng),為用戶提供中央網(wǎng)關。


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表 5-3 軟件服務包設備及服務清單


植物次生代謝產(chǎn)物變化監(jiān)測


植物葉片光譜分析儀CI-710


CI-710功能強大,可以非破壞性測量葉片的透射光、吸收光、反射光光譜;通過光譜可以定性、定量的研究葉片內各組分葉綠素a或b、蛋白質、糖、礦物質等含量及比例變化。SpectraSnap軟件集合了多種的反射和吸收計算公式,可以方便的進行選擇,為植物葉片光合作用、植物遺傳特性、植物脅迫生理、植物病理等方面研究提供分析方法


主要功能


? 非常便攜,適合于室內或野外使用

? 非破壞性精密地測量葉片在400~950nm波長范圍內的反射率、透射率和吸收率

? 掃描速度快,靈敏度高

? USB接口連接UMPC數(shù)據(jù)處理終端

? 樣品類型,葉片或扁平的物體


測量參數(shù)

可以定性、定量的研究葉片內各組分葉綠素a或b、蛋白質、糖、礦物質等含量及比例變化

測量葉片的透射率、吸收率和反射率

有29中計算參數(shù),CNVDI、NVDI、ARVI等參數(shù)

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CI-710軟件SpectracSnap測量界面


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