该研究的文章于最近发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上，它提供了一个非洲大陆范围内的上新世-更新世（Plio-Pleistocene）环境变化的综合资料。上新世-更新世是地球历史上的一个时期，约横跨过去500万年，包括约2万年前的最后一个冰期。

根据这项新研究，这一时期的环境变化反映了地球轨道和相对于太阳的方向的变化。这些周期使我们的星球暴露在不同强度的太阳辐射下，进而引发有据可查的对地球气候的不同频率的周期性影响。

研究人员观察到，由于全球冰量和海洋温度的变化，整个非洲的环境变异性呈长期上升趋势。然而研究结果并没有在环境变化和物种起源或灭绝率之间产生显著的关联，这表明环境变化和物种更替可能并不密切相关，这一概念在科学界一直被广泛争论。

论文的第一作者、亚利桑那大学地球科学系和生态学与进化生物学系的大学特聘教授Andrew Cohen指出，气候变湿或变干的长期趋势可能是人类进化的一个驱动力，这一观点可以追溯到查尔斯·达尔文时代。20世纪90年代末，随着有影响力的变异性选择假说在科学界的提出，该研究领域发生了重大变化。

Cohen解说道：“这里的想法是，不仅仅是气候变化的方向作为人类血统进化新颖性的驱动力非常重要，环境和气候条件的变异性也是。由于我们的祖先面临着快速变化的条件，这一假设表明他们必须更加机智，从而能够处理许多不同的突发事件，这反过来又引发了新物种的出现，而其他物种则灭绝了。”

在目前的研究中，研究人员分析了从整个非洲大陆和周边地区17个地方的湖床、海底和陆地露头的沉积物芯中提取的样本。环境数据的来源是通过分析花粉、藻类化石、灰尘、叶蜡、土壤同位素和其他物理性质的记录，这些记录提供了关于植被类型和沉积地点的环境条件的线索。Cohen表示，为了将来自这些非常不同类型的记录的数据结合起来并找出气候变异的基本模式，团队必须克服一个重大挑战：如何量化变异并将其从一个采样地点比较到另一个采样地点。

“这不是小事，因为你一方面有化石花粉这样的记录，它可以告诉你植被有多大的变化，另一些记录则告诉你湖面的变化，还有一些记录告诉你吹到海洋上的灰尘。我们需要一种方法，不只是看一个记录，而是把所有这些不同类型的参考资料堆叠起来从而使我们能够区分出变化的节奏。”

Cohen称，为了做到这一点，研究人员开发了统计方法从而使他们能够“比较和橘子”，并将气候记录数据点分配到包括2万年、10万年和40万年的时间段的“仓”中。在每个仓中的变异性分数的单个数据集被标准化后，该团队就可以将它们 “堆叠”起来并计算出每个时间段的平均变异量。

之后，研究人员将气候数据跟大型哺乳动物--主要是牛科动物，包括羚羊和其他大型食草动物--的化石记录进行直接比较。研究人员专注于大型食草动物，主要是因为人类祖先的化石太过稀少，在这种方法中没有用处。

Cohen指出：“我不会说你可以在鞋盒里装下所有的（人类化石）了，但它们仍不是那么常见。所以我们决定看看其他有更好化石记录的生物，因为没有理由认为只有我们的近亲、我们的人类祖先应该受到气候变化和变异的影响。”

Cohen补充道：“如果气候变异是进化中的一个重要驱动因素，它也应该是其他大型哺乳动物的驱动因素和进化。如想想北极熊及它们如何受到当前气候变化的影响。”

研究人员使用了一种从现代野生动物种群生物学中借用的方法来解释长期困扰古生物学家的偏见：化石记录固有的不完整性，该研究的第二作者Andrew Du则用一块瑞士奶酪来说明。如果人们在奶酪中钻取岩心样本，那么在岩心碰到奶酪上的一个洞时就会出现空隙。同样，一个物种的化石记录也有空隙--没有发现化石的时间段，其跟有化石的时间段相存在交错。这使得在化石记录中很难准确确定一个物种何时起源，何时灭绝。

为了规避这一限制，Du采用了一种被称为捕获、标记和重新捕获的技术，野生动物生物学家在调查动物种群时经常使用这种技术。捕获动物后，它被贴上标签以进行识别，然后放回野外。在以后的调查中，科学家们会比较有标签和无标签的动物的比例。应用统计学他们能够了解整个种群的规模和结构。

科罗拉多州立大学人类学和地理学系助理教授Du解释了该技术在化石系统中的工作原理。“假设我们在第一时间段看到一个新物种出现在化石记录中，然后我们在第二时间段发现同一物种的不同化石，我们在第三时间段错过它，但我们在第四时间段再次看到它。这告诉我们的是，尽管我们在第三个时间段没有看到这个物种，但我们知道它就在附近。这让我们对某些时期的化石记录的质量有了一个概念，我们可以在估计种群和灭绝率时考虑这种质量。”

通过将所有这些数据集放在一起，研究人员可以比较环境变异的模式及其与哺乳动物物种起源和灭绝率的关系。

“总的来说，在过去的350万年里，有一个环境变异性增加的长期趋势。这一趋势跟踪了全球冰量和非洲周围海面温度的上升变化。叠加在这一点上，我们发现了另一个趋势。一旦我们进入冰期，我们就会看到更多的起伏；摆动会变得越来越大，这反映了冰原的消长，而这种变异性则跟踪了40万年的米兰科维奇周期。”

一直以来，大型食草动物的物种起源和灭绝的化石记录还有人类化石似乎都跟这些气候变异趋势脱节。虽然研究人员们承认变异性选择假说仍可能是正确的，但在不同的尺度上运作，他们希望鼓励科学界以更批判的方式思考变异性选择假说。

“我们并不是说环境变异性对人类进化不重要，但我们目前汇编的数据跟这种想法非常不一致，”Cohen说道，“如果环境变异性像人们所说的那样重要，我们会期望看到变异性增加的长期趋势反映在包括人类在内的各种物种的进化更替中，但我们就是没有看到这一点。”

在太空旅行中，如何打发漫长时间，以及减少能耗？首选应该是人工冬眠。

在科幻电影中，我们经常看到人类进入冬眠的情节。为了穿越茫茫太空，航天员将漫漫旅程变成甜美梦乡。一些绝症患者，为了等待治愈之法，用冬眠将人生推迟到几十年后的未来。

但冬眠在人类身上实现的可能性有多大呢？目前是一个很难说清的问题。不过，层出不穷的新研究，为人工冬眠注入了现实色彩。

最近，一项来自日本的研究，首次在大脑中找到了一个控制冬眠的开关。通过对特定的脑区施加药物刺激，就能自如操纵实验小鼠进入或脱离类似冬眠的低代谢状态。

这是人类第一次在动物体内发现和利用类似的调控机制。研究详情发表在6月的《自然》杂志。

冬眠在自然界中并不鲜见。每到冬季来临，刺猬蜷缩进温暖的草窠，蝙蝠蛰伏进幽暗的洞穴深处，蜂鸟也会陷入短暂的沉睡……蜗牛、昆虫、青蛙、蛇等也没办法像夏天一样生龙活虎，纷纷委身天地间，将自己“封印”在积雪和坚冰之下。

哺乳动物、鸟类等恒温动物主动抑制身体代谢活动速率、降低体温以度过食物稀少的冬天的行为，称为狭义冬眠。

而广义的冬眠还包括鱼类、两栖类、爬行类、昆虫等节肢动物以及陆生贝壳类动物因为缺乏有效的体温调节机制，在冬天被动陷入的僵冷状态。

对于作为恒温动物的人类而言，更有研究价值的当然是狭义冬眠。

有冬眠习性的恒温动物（上）和变温动物（下）| 图虫创意，500PX

恒温动物在陷入冬眠时，代谢率和体温都会大幅下降。例如，西伯利亚花栗鼠在冬眠时，能量的消耗量只有正常状态下的13%，心率从每分钟400次下降到10次，呼吸从每分钟200次下降到1到5次，体温更是从37度下降到区区5度。加利福尼亚金背黄鼠冬眠时，体温则会从39度降到2度。

有意思的是，即使是处于冬眠状态，它们的体温也始终保持恒定，就像体内存在一个可以在两种温度之间切换的开关一样。

在冬眠状态下，其身体的感觉仍然存在，这和变温动物很不同。如果对其施加强烈的触摸或声音刺激，就会从冬眠状态下短暂清醒。

冬眠是特定物种的固有习性，一般我们很难让原本没有冬眠习性的物种做出冬眠行为。由于人类常见的实验动物如小鼠、家兔等，都没有冬眠的习性，我们对冬眠的机理实际上知之甚少。

但是，令人惊奇的是，在此次日本科学家的新研究中，研究人员竟然让原本不具有冬眠习性的小鼠和家兔，进入了冬眠状态！

脑区刺激，让恒温动物进入冬眠状态

和人脑一样，小鼠的大脑也有很多分区，不同分区有不同的功能。研究发现，只要对其丘脑下部的某个小区域施加特殊刺激，小鼠就会进入持续数天的低体温、低代谢的休眠状态，与冬眠行为十分相似。

刺激的方式也非常简单，就是向小鼠静脉中注射一种名为CNO的药物。如此简单的方法，就能达到这样惊人的效果，不禁令人大呼神奇。

详细的分析显示，进入休眠状态的小鼠，体温设定点（某种恒温状态下的体温）大约在28度，比正常的37度低了足足9度。这个温度可以认为是小鼠在该状态下刻意维持的体温，就像西伯利亚花栗鼠冬眠时的体温为5度一样。

休眠状态小鼠（右）和正常小鼠（左）体温对比 | ref3

研究还发现，当外界温度低于28度时，休眠小鼠会出现蜷缩身体，肌肉震颤等行为。与此同时，本来大大减缓的新陈代谢速度急剧增加，以尽可能让体温维持在20度以上。

这说明实验小鼠即便是在休眠状态下，也会通过一系列（或许是无意识的）行为让体温维持在适宜水平，不至于下降到威胁生命的程度。

由于冬眠动物们的温度设定点都是在亿万年进化过程中形成的固有特征，较高设定点意味新陈代谢率不会下降太大，因此，如何进一步降低休眠动物的体温设定点，是今后的研究重点之一。

研究人员还对休眠状态解除后的小鼠进行了测试，发现它们的运动能力和记忆能力并没有受到可观测的影响。身体解剖结果也显示，它们的脑、心脏、肌肉等组织和脏器也没有发生可见的改变。

更令人欣喜的是，同一只小鼠可以在休眠和正常状态之间反复切换，说明这种休眠是可逆性的。这为实际应用提供了更多可能。

除了小鼠，科研人员对家兔也做了相同的实验。家兔体重相当于小鼠的10倍，同样没有冬眠习性，但在实验中也观测到了类似的诱导冬眠现象。

接下来，研究人员还将把目光投向包括灵长目在内的一些更加高等的物种，以帮助我们向最终目标——人类冬眠迈进。

该研究的负责人、筑波大学医疗系的樱井武教授说，“我们猜测，不论是否存在冬眠习性，休眠诱导神经都广泛存在于哺乳动物脑中。当遇到食物短缺或者药物刺激一类紧急情况时，它们的休眠诱导神经就可能被激活”。而这对于一些极端情况下的生存挑战，显然意义重大。

“冬眠开关”在哺乳动物中可能普遍存在 | unsplash

实验动物们表现出的可控低代谢，以及对极低体温的耐性，表明在不损害生命活力的前提下，人为削减生物的氧气和能量消耗将成为可能。

因为能耗大幅降低，肌体的老化速度也可能随之大大下降，生物寿命也将有望得以延长。这与未来太空旅行中人类的诉求完全一致。

而即便不提太空旅行，光是眼前丰富的应用场景，也足以让人振奋。

例如，在医疗领域，重症病人的身体往往经不起过分消耗，很多时候还没等到病灶去除，就先因为器官衰竭而失去生命。如果能人为降低其新陈代谢速率，病情的进展和身体的透支都将慢下来，就能为疾病治疗创造有利条件。

还有危重伤病员的搬运问题。设想在未来，病人或伤员在远离医院的地方出现紧急情况，我们就可以在转运途中将其身体调控至低代谢状态，以便其在受到正规治疗之前，保存好仅有的生命活力。

冬眠现象还有一个吸引人的地方在于，冬眠动物在自我唤醒时，身体依旧可以保持原有的活力，肌肉也不会萎缩。这将有可能帮我们找到方法，让久病卧床的人维持正常身体机能。

但话说回来，尽管有了这样令人惊喜的突破，我们离真正意义上的人工冬眠，还有很长一段距离。

比如，这次的诱导休眠实验，对于动物体温的降低仍然有限，实验小鼠的新陈代谢率还远未下降到真正啮齿类动物的冬眠水平。而该研究涉及的神经群是否真的是调控冬眠的关键，也有待更严密的论证。

但该研究无疑给我们推开了一扇门，让我们看见未来人工冬眠的无限可能。

人工冬眠将带给我们无限想象 | /a//w/79

来源：十点科学在太空旅行中，如何打发漫长时间，以及减少能耗？首选应该是人工冬眠。在科幻电影中，我们经常看到人类进入冬眠的情节。为了穿越茫茫太空，航天员将漫漫旅程变成甜美梦乡。一些绝症患者，为了等待治愈之法，用冬眠将人生推迟到几十年后的未来。但冬眠在人类身上实现的可能性有多大呢？目前是一个很难说清的问题。不过，层出不穷的新研究，为人工冬眠注入了现实色彩。最近，一项来自日本的研究，首次

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看上去“安静生长”的植物，在看不见的地下世界里却有丰富多彩的“交流”活动。一项由中、德、英三国学者共同参与的最新研究发现，相邻植物可以通过根部释放的化学物质互相“对话”。这种由化学物质主导的“交流”，可以改变植物生长的微环境，调节养分供给，甚至影响产量。

领导这一研究的中科院南京土壤研究所研究员孙波16日向记者介绍，植物根系从土壤中汲取生长所需的养分，同时也释放化学物质。这些化学物质改变了原本土壤里的水、气、生物等微环境，这些改变很可能对周围其他植物也造成影响。此次，科研团队选取了中国南方耕地经常相邻种植的花生和木薯，来具体研究植物间的化学信号怎样相互影响。

研究人员发现，木薯根部会向土壤中释放出一系列液态和气态的氰化物，邻近的花生感知到这些物质，会相应释放出气态分子乙烯。在乙烯影响下，花生植株会主动缩减地上部分的繁茂程度，优先保证果实的养分供给。同时，乙烯还能作为“召集信号”，聚集土壤中的有益微生物到花生根部，提高氮、磷等有效养分的吸收率，以进一步提高花生果实的饱满程度和产量。

“这项研究告诉我们，植物根部释放的化学物质，或许是不同植物间‘交流对话’的关键。搞清这些‘化学对话’如何进行，就有机会解开更多植物的‘生长密码’，也帮助人类更加科学有效地种植农作物。”孙波说。

相关研究成果已于近日发表在微生物领域权威刊物《微生物组》上。

金秋时节，长城脚下的北京世园会园区内，游人络绎不绝。中国馆的中国特色珍稀植物展上，一批中国特有及珍稀濒危植物引人注目：花似山茶、叶像杜鹃的杜鹃红山茶，一度被认为已在原产地灭绝的五小叶槭……

北京植物园园长贺然介绍，展会展示的植物都在《中国珍稀濒危保护植物名录》《中国物种红色名录》内。“我们既为这些记载美好生态的生命动容，又为它们所面临的生境破坏担忧。本次展览既向世界展示中国特有珍稀植物的魅力，也唿吁大家增强珍稀濒危植物保护意识。”

北京世园会展示的宝贵植物，引起了很多观众的好奇：珍稀濒危植物的价值表现在哪些方面，我国珍稀濒危植物保护现状如何，怎样进一步加强保护？针对这些问题，记者近日进行了调研采访。

一个物种就是一个基因宝库，保护珍稀濒危植物意义重大

树干笔直光滑、树冠巨大，“亭亭如华盖”———极度濒危物种华盖木有一个气势十足的名字。

华盖木是我国特有的木兰科单种属植物、国家一级重点保护植物，被列入国家亟待拯救保护的极小种群野生植物名录。目前，野生华盖木仅存52株，散生于云南省西畴、马关等地的常绿阔叶林中。

通过就地保护、迁地保护、回归自然等措施，云南昆明植物园对华盖木开展抢救性保护，效果显着。昆明植物园的华盖木迁地保护种群，保存了这个物种70%左右的遗传多样性。回归自然的华盖木小苗也长势良好。

华盖木得到了较好的保护。不过，有些植物就没有那么幸运了，它们或许还没来得及受到保护，就消失了。我国是世界上生物多样性最丰富的国家之一，野生高等植物有3.5万多种，约占世界总数的10%，居世界第三。同时，我国也是生物多样性受威胁最严重的国家之一。

“近年来，我们对《中国生物多样性红色名录———高等植物卷》（以下简称红色名录）进行修订，发现在全国3.5万多种野生高等植物中，仍有11%生存受到威胁。”中国科学院植物研究所研究员覃海宁博士表示，考虑到对许多物种野外资源和保护情况还不了解，推测我国高等植物受威胁比例为15%—20%，珍稀濒危植物保护形势仍然十分严峻。

珍稀濒危植物是有灭绝危险的珍贵、稀有或濒危的野生植物。有人或许感到疑惑：保护珍稀濒危植物有什么意义，任其灭绝会对人类造成什么影响？实际上，包括珍稀濒危植物在内的野生植物，在维持全球环境、支持人类发展等方面起着至关重要的作用。

野生植物是人类生产生活的重要物质基础，也是重要战略资源。“杂交水稻之父”袁隆平院士培育的高产优质杂交稻，正是利用在海南发现的野生稻资源培育而成。厚朴的树皮是传统中药材，可用来缓解紧张焦虑、治疗咳嗽等。人参、红豆杉等，都有很重要的药用价值。

“人类的衣食住行都离不开植物。”覃海宁表示，一个物种就是一个基因库，如果保护没到位，潜在的基因价值在人类没有了解之前，就伴随着物种灭绝消失了，人类将永远丧失这种宝贵的生物资源，这种损失没办法估量。因此，保护珍稀濒危植物意义重大。

另一方面，野生植物是生态系统重要组成部分。一个物种灭绝，不仅该物种的遗传资源得不到利用，还可能引发其生存网络的连锁反应，导致一系列物种灭绝甚至生态系统的不稳定，发生生态灾害。“有研究表明，一种植物往往伴生着10到30种生物物种。也就是说，一旦一种植物灭绝了，10到30种生物会受到牵连和影响。”覃海宁说，全面认识珍稀濒危植物是保护与合理利用的前提和基础。

珍稀濒危植物致危因素有哪些？北京林业大学自然保护区学院张志翔教授表示，公众保护意识不强导致的人为影响、生态环境变化以及植物自身竞争劣势等，是主要因素。随着经济社会发展，人类活动增多，修路、修水电站、滥采滥挖等成为威胁珍稀濒危植物的重要因素。以漾濞槭为例，这种植物长期以来受人为活动严重干扰，导致分布区狭小、生态环境破碎化严重，种群自然更新极为困难，2002年在云南漾濞县被发现时仅存4株。

共建立1万多处自然保护地，保护了65%的国家重点保护野生植物和极小种群野生植物

党的十八大以来，我国生态文明建设力度空前，国家公园体制试点、中央生态环境保护督察、绿盾行动等硬招实招，进一步推动了珍稀濒危植物保护。

今年7月2日，钱江源国家公园管理局揭牌成立。钱江源国家公园位于浙江省开化县，是我国10个国家公园体制试点区之一，包括古田山国家级自然保护区、钱江源国家森林公园等3个保护地，以及连接以上自然保护地的生态区域。这里保存着全球稀有的原生常绿阔叶林地带性植被，其中有61种珍稀濒危植物、14个中国特有属。

就地保护，建立自然保护地，是保护生物多样性最重要、最经济、最有效的措施。“截至目前，全国共建立1万多处自然保护地，为野生植物提供了赖以生存的自然环境，约有65%的国家重点保护野生植物和极小种群野生植物得到保护。”国家林业和草原局野生动植物保护司植物处处长鲁兆莉表示。通过强化抢救性保护，华盖木、霍山石斛等近百种极小种群野生植物的数量逐步恢复。

如果植物的生境被破坏甚至不复存在，物种该如何保护？张志翔表示，生存繁衍受到严重威胁的物种，需要迁出原地，移入植物园等地进行保护和管理。“就地保护是生物多样性保护最为有效的一项措施。迁地保护是拯救可能灭绝的生物的最后机会。一般情况下，当物种的种群数量极低，或物种原有生存环境被自然或者人为因素破坏甚至不复存在时，迁地保护就成为保护物种的重要手段。”

在风景如画的三峡坝区，有一个“植物王国”。290余种珍稀濒危植物原来处在库区淹没线以下和移民迁建区内，为了挽救这些濒危物种，长江三峡集团公司成立长江珍稀植物研究所，通过迁地保护、繁殖等措施，有效保护了受水库蓄水影响的植物，并初步建成三峡特有珍稀植物“种质资源库”。着名林学及生态学专家、中国工程院院士沈国舫点赞道，这一举措“最大限度地保护了三峡库区生物的多样性，确保了三峡特有珍稀植物的永续利用”。

鲁兆莉介绍，目前，我国建有近200个各级各类植物园，收集保存了2万个物种，占我国植物区系的2/3，基本完成苏铁、棕榈种质资源，以及原产我国的重点兰科、木兰科植物的收集保存。

与此同时，珍稀濒危植物野外回归工作持续开展，德保苏铁、元宝山冷杉等极小种群野生植物种群稳定增长。

国家重点保护野生植物名录正在调整，将更为科学合理

珍稀濒危植物的评估认定和保护，需要全面详实的科学数据来支持。“然而，不少物种缺乏数据，无法判定是否濒危或灭绝。”覃海宁说。

覃海宁建议，应尽快成立全国性生物多样性信息中心，统一收集、管理和发布我国濒危物种状况。“中科院植物研究所正在牵头申请一个科技部科技基础资源调查专项，未来5年将对我国野生植物状况进行一次深度评估，更新红色名录、编纂濒危植物红皮书，为保护珍稀濒危植物提出更有针对性的保护措施。”

国家重点保护野生植物名录长时间没有调整，对保护措施的落实产生一定影响。“保护名录是濒危物种纳入法律保障的唯一名录。目前，保护名录只有不到300种植物，不到全国物种的1%。20年来，一些物种的状况已经发生重大变化，应加快保护名录的修订和发布。”覃海宁认为，野生植物保护条例也应修订，使其更具有可操作性。

“在保护名录目前还未调整的情况下，建议环保执法、建设项目环评等要参考红色名录，提高珍稀濒危植物的保护力度。”张志翔说。

记者了解到，根据野生植物保护的新形势，国家林业和草原局已启动了国家重点保护野生植物名录调整工作，今年完成专家论证等程序后，将报国务院审批发布。调整后的名录将更为科学合理、符合实际。

珍稀濒危植物保护是一项社会系统工程，需要全社会的广泛支持。“对一些旗舰物种，比如紫斑牡丹、银杉等，可以在其比较集中的区域，专门建立相应的保护区、自然博物馆。”中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员洪德元建议。

“除了建设自然保护区之外，建设保护小区也是一个有效措施。”张志翔表示，在华东、华南等人口密集区，针对分散分布的珍稀物种，建立面积几公顷、几亩的保护小区，落实好管理措施，也很有意义。

专家们还建议，采取人们喜闻乐见的方式，增进公众对濒危珍稀植物的了解，增强生态保护意识。“下载‘花伴侣’APP，对着花草拍一拍，就能自动识别出来，下一步还将增设珍稀濒危物种的专门提示。”覃海宁介绍，这是植物研究所专家和全国植物爱好者，基于2万多种植物、几百万张照片开发的一款软件，希望以此吸引人们对野生植物产生兴趣，进而参与到保护行动中来。

“珍稀濒危植物保护取得一定进展，不过总体看来，仍有一些不足。”洪德元认为，相比于濒危动物保护，社会对濒危植物保护关注度比较低。人才匮乏、家底信息不明、保护名录陈旧等也制约着相关工作。

洪德元说，植物研究基础学科分类学以志书为主要成果，需要长时间投入，植物学领域的学者和年轻研究人员常常无法长期坚持，导致人才流失。“物种保护离不开人才队伍，尤其是高科技人才。”洪德元认为，要改革科研评价体系，扎实建设好人才队伍。

鲁兆莉表示，国家林草局将完善法律法规与管理制度，强化分类分级管理，抢救性保护国家重点保护野生植物和极小种群野生植物，组织开展科普宣传，进一步加强珍稀濒危野生植物保护，推动生物多样性保护迈上新台阶。

来源：新华网,人民日报

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