摘要

  草甘膦（Glyphosate）作為全球應(yīng)用最廣泛的廣譜滅生性除草劑，其殘留檢測一直是食品安全、環(huán)境監(jiān)測和消費(fèi)品安全領(lǐng)域的重要課題。由于草甘膦具有極性強(qiáng)、無紫外吸收、難揮發(fā)、在常規(guī)C18反相柱上幾乎無保留等特點(diǎn)，其色譜分離面臨獨(dú)特的技術(shù)挑戰(zhàn)。近年來，隨著多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)發(fā)布與更新，針對(duì)不同基質(zhì)和檢測需求的專用色譜柱技術(shù)取得了顯著進(jìn)展。本文系統(tǒng)梳理了現(xiàn)行主要國家標(biāo)準(zhǔn)中草甘膦檢測的色譜柱選型要求，深入分析了陰離子交換柱、季銨化聚乙烯醇柱、C18衍生化柱以及親水作用色譜柱等不同類型專用色譜柱的技術(shù)原理、性能特點(diǎn)與應(yīng)用場景，并對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)的色譜柱選用邏輯進(jìn)行對(duì)比，以期為檢測機(jī)構(gòu)、科研人員及生產(chǎn)企業(yè)提供系統(tǒng)性的技術(shù)參考。

一、引言

  草甘膦，化學(xué)名稱為N-(磷酸甲基)甘氨酸（C?H?NO?P），是一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型廣譜滅生性除草劑，通過抑制烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，干擾植物蛋白質(zhì)合成而使植物死亡。自1974年商業(yè)化以來，草甘膦已成為全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用量最大的除草劑品種。然而，其廣泛使用帶來的殘留問題日益受到關(guān)注?！渡铒嬘盟l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2022）規(guī)定草甘膦的限值為0.7 mg/L，各類植物源性食品、紡織品及水環(huán)境中的草甘膦殘留檢測也成為監(jiān)管的重點(diǎn)。

  草甘膦的色譜檢測長期面臨三大技術(shù)瓶頸：其一，草甘膦極性極強(qiáng)，易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑，在常規(guī)C18反相色譜柱上幾乎沒有保留，導(dǎo)致色譜分離困難；其二，草甘膦分子結(jié)構(gòu)中缺乏發(fā)色團(tuán)和熒光基團(tuán)，無法直接通過紫外或熒光檢測器進(jìn)行檢測，必須依賴衍生化處理；其三，草甘膦與金屬離子易形成配合物，在流路金屬材質(zhì)存在時(shí)易導(dǎo)致峰形拖尾和靈敏度下降。

  近年來，隨著液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS/MS）、離子色譜技術(shù)和專用色譜柱技術(shù)的快速發(fā)展，上述技術(shù)難題逐步得到突破。特別是2026年3月起實(shí)施的GB 23200.122-2026等新國標(biāo)，對(duì)色譜柱提出了明確的“指定"要求，標(biāo)志著草甘膦檢測從“通用柱嘗試"走向“專用柱標(biāo)準(zhǔn)化"的新階段。

二、草甘膦檢測的技術(shù)難點(diǎn)與色譜柱選型邏輯

2.1 草甘膦的理化性質(zhì)與色譜行為

  草甘膦的極性極強(qiáng)，在常規(guī)C18反相色譜柱上保留時(shí)間極短甚至完全不保留。文獻(xiàn)研究表明，草甘膦和其主要代謝產(chǎn)物氨甲基膦酸（AMPA）在C18柱上無法獲得有效保留，采用高效液相色譜-質(zhì)譜法測定時(shí)極易受到干擾。這一特性決定了傳統(tǒng)反相色譜柱難以直接用于草甘膦的分離。

2.2 檢測方法路徑的選擇

針對(duì)草甘膦的特點(diǎn)，當(dāng)前國內(nèi)外主流檢測方法可分為三大技術(shù)路徑：

路徑一：柱前/柱后衍生結(jié)合反相色譜法。 通過對(duì)草甘膦進(jìn)行衍生化反應(yīng)（如使用FMOC-Cl、OPA等衍生劑），將其轉(zhuǎn)化為具有紫外吸收或熒光特性的衍生產(chǎn)物，再利用常規(guī)C18反相柱進(jìn)行分離檢測。GB/T 44836-2024（紡織品檢測）即采用這一思路。

路徑二：離子交換色譜法。 利用草甘膦分子中的磷酸基團(tuán)在特定pH條件下帶負(fù)電荷的特性，采用陰離子交換色譜柱直接分離，結(jié)合柱后衍生或電導(dǎo)檢測。GB/T 5750.9-2023（生活飲用水）中的離子色譜法屬于這一路徑。

路徑三：新型極性固定相直接分析（無衍生化）。 采用季銨化聚乙烯醇等新型極性固定相，在堿性流動(dòng)相條件下直接分離草甘膦及其代謝物，結(jié)合LC-MS/MS進(jìn)行檢測。GB 23200.122-2026（植物源性食品）代表著這一前沿方向。

2.3 專用色譜柱的核心設(shè)計(jì)要求

綜合上述技術(shù)路徑，草甘膦專用色譜柱的設(shè)計(jì)必須滿足以下核心要求：

（1）對(duì)極性化合物具有足夠的保留能力，能實(shí)現(xiàn)草甘膦與基質(zhì)干擾物的有效分離；
（2）具有良好的峰形對(duì)稱性，拖尾因子控制在可接受范圍內(nèi)；
（3）與堿性流動(dòng)相具有良好的兼容性（pH耐受范圍通常需達(dá)到9以上）；

（4）在LC-MS/MS聯(lián)用場景下，需保證低柱流失和良好的質(zhì)譜兼容性。

三、主要國家標(biāo)準(zhǔn)中的色譜柱要求

3.1 GB 23200.122-2026：植物源性食品檢測的里程碑

  GB 23200.122-2026《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物源性食品中草甘膦等4種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測定 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法》于2026年3月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)在色譜柱選擇上做出了里程碑式的明確規(guī)定：必須使用“季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱"。

  這一規(guī)定的核心變化在于，并非任何親水色譜柱都能滿足合規(guī)要求，而是對(duì)固定相的化學(xué)結(jié)構(gòu)——季銨化聚乙烯醇（季銨鍵合相）——提出了明確要求。標(biāo)準(zhǔn)所要求的色譜柱應(yīng)具備以下技術(shù)特征：分離模式為陰離子交換；pH范圍3-12；耐壓上限20MPa；溫度上限60℃；兼容0-100%甲醇、乙腈、丙酮等有機(jī)溶劑。

  在檢測原理上，采用該專用柱配合堿性流動(dòng)相（pH約9），可直接實(shí)現(xiàn)草甘膦及其代謝物的一針進(jìn)樣、同時(shí)檢測，無需繁瑣的衍生化步驟，靈敏度可達(dá)1 ng/mL。這一技術(shù)路徑的突破不僅大幅提升了檢測效率，也消除了衍生化操作帶來的重現(xiàn)性風(fēng)險(xiǎn)。

  典型應(yīng)用案例方面，廣州信譜徠科學(xué)儀器有限公司開發(fā)的SimpSil P-SAX草甘膦專用柱（季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱）是適配該標(biāo)準(zhǔn)的代表性產(chǎn)品之一，其采用季銨化聚乙烯醇為固定相基質(zhì)，能夠有效解決草甘膦測定中無保留、不出峰、峰形差、出峰不穩(wěn)定、殘留等各種難題。

3.2 GB/T 20684-2017與GB/T 20686-2017：草甘膦原藥及制劑的檢測

  GB/T 20684-2017《草甘膦水劑》和GB/T 20686-2017《草甘膦可溶粉（粒）劑》是草甘膦原藥及其制劑產(chǎn)品含量測定的重要依據(jù)。這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)采用高效液相色譜-紫外法（HPLC-UV）進(jìn)行測定，色譜柱選用常規(guī)C18柱（4.6×250 mm, 5 μm），流動(dòng)相為磷酸二氫鉀緩沖液（pH 1.9）與甲醇的混合體系，檢測波長195 nm。

  在實(shí)際應(yīng)用中，采用強(qiáng)陰離子交換（SAX）柱也能很好地滿足GB/T 20686-2017的檢測要求。

  值得注意的是，原藥及制劑檢測與殘留檢測不同：前者為高濃度主成分分析，對(duì)色譜柱的靈敏度要求相對(duì)較低，但要求色譜柱具有較好的線性和耐用性。C18柱與SAX柱均能勝任，選型時(shí)需根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件靈活選擇。

3.3 GB/T 5750.9-2023：生活飲用水中草甘膦的檢測

  GB/T 5750.9-2023《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 農(nóng)藥指標(biāo)》于2023年10月1日起實(shí)施，其中包含草甘膦的檢測方法。該標(biāo)準(zhǔn)的重要?jiǎng)?chuàng)新在于納入了草甘膦的離子色譜檢測方法，由河北省疾病預(yù)防控制中心研制，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

  該方法采用陰離子交換色譜法分離水樣中的草甘膦，經(jīng)柱后衍生后用熒光檢測器檢測。色譜柱選用陰離子交換柱，以KOH為淋洗液進(jìn)行梯度洗脫，采用抑制電導(dǎo)法檢測。柱后衍生反應(yīng)過程為：先用次氯酸鹽溶液將草甘膦氧化為氨基乙酸；然后氨基乙酸與鄰苯二甲醛（OPA）和2-巰基乙醇（MERC）的混合液反應(yīng)，形成強(qiáng)熒光的異吲哚產(chǎn)物，由熒光檢測器定量。

  該離子色譜法的突出優(yōu)勢(shì)在于：操作簡便快捷，樣品無需復(fù)雜前處理，不需要有機(jī)試劑，離子色譜儀普及率高，便于基層推廣應(yīng)用；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)草甘膦及其代謝產(chǎn)物氨甲基膦酸的同時(shí)測定，靈敏度高，準(zhǔn)確度高。

3.4 GB/T 44836-2024：紡織品中草甘膦及其鹽的測定

  GB/T 44836-2024《紡織品 草甘膦及其鹽的測定》于2024年11月28日發(fā)布，2025年6月1日起正式實(shí)施，適用于各類紡織材料（包括天然纖維、合成纖維及其混紡產(chǎn)品）中草甘膦及草甘膦鹽的含量測定。

  該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線為柱前衍生-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS/MS）。樣品經(jīng)水超聲提取后，與芴甲氧羰酰氯（FMOC-Cl）在硼酸鹽緩沖液中進(jìn)行衍生反應(yīng)（室溫2小時(shí)），將草甘膦轉(zhuǎn)化為具有良好色譜行為的FMOC衍生物，再采用C18色譜柱（2.1×50 mm, 1.8 μm）進(jìn)行UPLC分離，內(nèi)標(biāo)法定量。色譜條件為：流動(dòng)相A為乙腈，流動(dòng)相B為5 mmol/L氨水溶液，流速0.3 mL/min，柱溫40℃，進(jìn)樣量5 μL。

  該方案選用C18柱而非離子交換柱，主要基于以下考量：經(jīng)過FMOC-Cl衍生后，草甘膦的極性已大幅降低，在C18反相柱上可獲得良好的保留和分離；同時(shí)紡織品基質(zhì)復(fù)雜，C18柱與質(zhì)譜檢測的兼容性更優(yōu)，有利于獲得穩(wěn)定的定量結(jié)果。

3.5 GB/T 5750-2023離子色譜法的延伸應(yīng)用

  除柱后衍生-熒光檢測方案外，GB/T 5750.9-2023中還包含了草甘膦的離子色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（IC-MS）方法。由于草甘膦和氨甲基膦酸親水性極強(qiáng)、不易揮發(fā)，采用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（GC-MS/MS）測定時(shí)必須進(jìn)行衍生，但衍生法操作條件苛刻、重現(xiàn)性差。而離子色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法可同時(shí)測定草甘膦及其代謝物，兼顧了離子色譜的高分離能力和質(zhì)譜的高選擇性。

四、不同類型草甘膦專用色譜柱的技術(shù)解析

4.1 季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱

  季銨化聚乙烯醇（Quaternary Ammonium Polyvinyl Alcohol）色譜柱是以聚乙烯醇為基質(zhì)，鍵合季銨基官能團(tuán)的陰離子交換色譜柱，是GB 23200.122-2026標(biāo)準(zhǔn)明確指定的色譜柱類型。

技術(shù)原理：在堿性流動(dòng)相（pH約9）條件下，草甘膦分子中的磷酸基團(tuán)解離為帶負(fù)電荷的磷酸根離子，與固定相表面的季銨陽離子之間發(fā)生靜電吸引作用，從而實(shí)現(xiàn)保留和分離。聚乙烯醇基質(zhì)的親水性提供了良好的極性化合物分離能力，而季銨基的高密度鍵合保證了足夠的離子交換容量。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：無需衍生化即可直接分離草甘膦，前處理步驟大幅簡化；對(duì)草甘膦、草銨膦及其代謝物均具有良好的保留能力和峰形；兼容0-100%有機(jī)溶劑，方法開發(fā)靈活。

典型產(chǎn)品：SimpSil P-SAX草甘膦專用柱等。其中SimpSil P-SAX草甘膦專用柱是以高交聯(lián)度的季銨化聚乙烯醇為基質(zhì)，經(jīng)特有的表面修飾技術(shù)，鍵合陰離子交換官能團(tuán)而成的高性能色譜柱，在LC-ESI-MS條件下可實(shí)現(xiàn)草甘膦等含磷氨基酸類除草劑的快速、穩(wěn)定分析。

4.2 強(qiáng)陰離子交換柱（SAX）

SAX（Strong Anion Exchange）柱鍵合季銨基官能團(tuán)，在寬pH范圍內(nèi)均保持正電荷，是一種強(qiáng)陰離子交換劑。SAX柱在草甘膦原藥及其制劑含量測定中應(yīng)用廣泛。

技術(shù)原理：與季銨化聚乙烯醇柱類似，SAX柱利用季銨基與草甘膦磷酸根之間的離子交換作用實(shí)現(xiàn)分離。不同之處在于SAX柱通常以硅膠為基質(zhì)，鍵合—N?(CH?)?基團(tuán)；而季銨化聚乙烯醇柱以聚合物為基質(zhì)，親水性更優(yōu)。

適用場景：SAX柱特別適用于高濃度草甘膦樣品的分析，如原藥、水劑、可溶性粉劑等。在酸性流動(dòng)相條件下（如pH 1.9），草甘膦以分子形式存在，其保留機(jī)制可能涉及疏水作用、離子排斥等多種相互作用。

4.3 C18衍生化柱技術(shù)

C18反相色譜柱是最常見的色譜柱類型，在柱前衍生或柱后衍生法檢測草甘膦中扮演重要角色。

技術(shù)原理：草甘膦本身在C18柱上幾乎無保留，但經(jīng)衍生化反應(yīng)后（如FMOC-Cl柱前衍生或OPA柱后衍生），衍生產(chǎn)物的極性顯著降低，可在C18柱上獲得良好保留和分離。以GB/T 44836-2024為例，草甘膦經(jīng)FMOC-Cl衍生后，在C18（1.8 μm）超高效柱上實(shí)現(xiàn)了快速分離，色譜峰形尖銳、分離度良好。

技術(shù)特點(diǎn)：C18柱技術(shù)成熟、品種豐富、成本相對(duì)較低，且與LC-MS/MS具有良好的兼容性。但需注意，衍生化操作增加了樣品前處理的復(fù)雜度和時(shí)間成本，且衍生效率可能受到樣品基質(zhì)的影響。

4.4 親水作用色譜柱（HILIC）

HILIC（Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography）是介于正相和反相之間的分離模式，特別適用于極性化合物的分離。

技術(shù)原理：HILIC柱使用極性固定相（如硅膠、二醇基、氨基等），配合高比例有機(jī)溶劑（通常≥70%乙腈）的流動(dòng)相，通過親水分配、氫鍵和偶極相互作用實(shí)現(xiàn)對(duì)極性化合物的保留。草甘膦等極性農(nóng)藥在HILIC模式下可獲得良好保留。

4.5 混合模式色譜柱

混合模式色譜柱在同一固定相上集成了兩種或兩種以上的分離機(jī)制（如反相/離子交換、HILIC/離子交換等）。HILIC/離子交換柱通過HILIC與離子交換機(jī)制的協(xié)同作用，可同時(shí)分離草甘膦及其生產(chǎn)中間體和雜質(zhì)。混合模式柱結(jié)合了反相和陰離子交換兩種分離模式，對(duì)疏水、親水、酸性、堿性和中性農(nóng)藥均可適用。

混合模式色譜柱在復(fù)雜基質(zhì)樣品分析中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但方法開發(fā)相對(duì)復(fù)雜，成本也較高。

五、不同標(biāo)準(zhǔn)色譜柱選型的對(duì)比分析

5.1 各標(biāo)準(zhǔn)色譜柱選型對(duì)比匯總

5.2 選型邏輯分析

從上述對(duì)比可以看出，色譜柱的選型與檢測目標(biāo)、基質(zhì)特性、檢測技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求密切相關(guān)：

當(dāng)檢測基質(zhì)復(fù)雜（如植物源性食品、茶葉等）且對(duì)靈敏度要求極高時(shí)，LC-MS/MS是首選檢測技術(shù)，配合季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱可實(shí)現(xiàn)無需衍生的直接分析，既避免了衍生化的不確定性，又獲得了質(zhì)譜檢測的高選擇性和高靈敏度。GB 23200.122-2026正是這一技術(shù)路徑的代表。

當(dāng)檢測對(duì)象為原藥或制劑（高濃度樣品）時(shí)，常規(guī)HPLC-UV法即可滿足要求，C18柱和SAX柱均可勝任，選型主要考慮實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件和成本因素。

當(dāng)檢測基質(zhì)為水樣時(shí)，離子色譜法具有天然優(yōu)勢(shì)——無需有機(jī)試劑、操作簡便、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。GB/T 5750.9-2023中的離子色譜法采用陰離子交換柱與抑制電導(dǎo)或柱后衍生-熒光檢測相結(jié)合，是水樣草甘膦檢測的高效方案。

當(dāng)檢測基質(zhì)為紡織品等復(fù)雜消費(fèi)品時(shí)，C18柱與柱前衍生-LC-MS/MS的組合方案較為成熟，衍生化步驟雖然增加了一定操作量，但可獲得優(yōu)異的分離度和靈敏度。

六、色譜柱選型與應(yīng)用建議

6.1 按應(yīng)用場景推薦

植物源性食品中草甘膦殘留檢測：建議優(yōu)先選擇GB 23200.122-2026規(guī)定的季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱，配合LC-MS/MS系統(tǒng)。選型時(shí)關(guān)注色譜柱的pH耐受范圍（建議3-12）、與100%有機(jī)溶劑的兼容性等參數(shù)。

生活飲用水中草甘膦檢測：可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置選擇不同路徑。如配備離子色譜儀，優(yōu)先選擇陰離子交換柱配合抑制電導(dǎo)檢測；如配備常規(guī)液相色譜系統(tǒng)，可選擇柱后衍生-熒光檢測方案，色譜柱推薦陰離子交換柱。

草甘膦原藥及制劑含量測定：C18柱（4.6×250 mm, 5 μm）為通用選擇，SAX柱亦為良好替代。流動(dòng)相推薦磷酸二氫鉀緩沖液（pH 1.9）-甲醇體系，檢測波長195 nm。

紡織品中草甘膦及其鹽的測定：按照GB/T 44836-2024規(guī)定，采用C18（2.1×50 mm, 1.8 μm）等亞2 μm顆粒的超高效柱，配合LC-MS/MS系統(tǒng)。

6.2 色譜柱使用與維護(hù)注意事項(xiàng)

（1）季銨化聚乙烯醇柱的活化：新柱使用前需進(jìn)行充分活化。以SimpSil P-SAX草甘膦專用柱為例，推薦采用 80%水進(jìn)行沖洗，流速一般設(shè)置為 1.0 mL/min ，沖洗色譜柱至少 5~ 10 個(gè)柱體積，然后再切換至分析流動(dòng)相。注意：離子交換色譜柱的平衡時(shí)間較長，一般需要1~2 小時(shí)。

（2）堿性流動(dòng)相條件下的系統(tǒng)兼容性：采用季銨化聚乙烯醇柱時(shí)，流動(dòng)相通常在pH約9的堿性環(huán)境下運(yùn)行，這有助于改善草甘膦的峰形拖尾問題，但要求液相色譜系統(tǒng)具備良好的耐堿性。

（3）衍生化條件的優(yōu)化：采用柱前衍生法時(shí)，衍生劑的濃度、反應(yīng)溫度和時(shí)間均需優(yōu)化。研究表明，FMOC-Cl衍生劑濃度≥6 g/L時(shí)，目標(biāo)物峰面積趨于穩(wěn)定。室溫衍生2小時(shí)是較為成熟的條件，建議在渦旋混勻條件下進(jìn)行以確保反應(yīng)均勻。

（4）色譜柱的日常維護(hù)：季銨化聚乙烯醇柱的pH耐受范圍為3-12，溫度上限60℃，使用后應(yīng)用適宜溶劑充分沖洗并妥善保存。長期使用后如出現(xiàn)柱效下降，可按標(biāo)準(zhǔn)再生程序進(jìn)行處理。

七、結(jié)語

隨著GB 23200.122-2026等一系列國家標(biāo)準(zhǔn)的相繼實(shí)施，草甘膦檢測用色譜柱技術(shù)正朝著“專用化、標(biāo)準(zhǔn)化、簡便化"的方向快速發(fā)展。季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱的“標(biāo)準(zhǔn)指定"，標(biāo)志著草甘膦檢測從經(jīng)驗(yàn)型方法走向規(guī)范化方法，為食品、環(huán)境、消費(fèi)品等領(lǐng)域提供了統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)尺。

在實(shí)際工作中，檢測人員應(yīng)充分理解不同國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)色譜柱的要求及其背后的技術(shù)邏輯，根據(jù)檢測基質(zhì)、目標(biāo)物濃度、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置等因素科學(xué)選型。同時(shí)應(yīng)關(guān)注色譜柱使用與維護(hù)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)——包括堿性流動(dòng)相下的系統(tǒng)兼容性、PEEK材質(zhì)流路對(duì)金屬吸附的規(guī)避作用、以及新柱活化與日常維護(hù)等——這些環(huán)節(jié)直接關(guān)系到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。

未來，隨著材料科學(xué)和色譜技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，可以預(yù)見更多新型專用色譜柱將不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)草甘膦檢測向更高靈敏度、更高通量和更環(huán)保的方向邁進(jìn)。對(duì)于從事草甘膦檢測的技術(shù)人員而言，深入理解色譜柱的分離機(jī)制并掌握標(biāo)準(zhǔn)化的操作規(guī)范，將在新國標(biāo)時(shí)代的檢測工作中占據(jù)主動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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等等