云計(jì)算環(huán)境下面向用戶的科技信息資源整合和服務(wù)淺析

肖晶+呂世炅+張曉丹

作者簡(jiǎn)介：肖晶（１９８３－），男，助理研究員，研究方向：網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)、數(shù)字圖書館?！ば畔①Y源開發(fā)與利用·

〔摘要〕云計(jì)算為信息技術(shù)領(lǐng)域帶來了一種新的服務(wù)模式。本文分析了云計(jì)算的特點(diǎn)，以及云計(jì)算對(duì)信息資源整合及服務(wù)模式產(chǎn)生的影響，通過混合云的方式來整合分散在各個(gè)機(jī)構(gòu)中的科技信息資源，實(shí)現(xiàn)主要核心資源的分布式存放和集中式管理。在此基礎(chǔ)之上，提出了面向用戶的資源整合和服務(wù)的理念，借助云計(jì)算的強(qiáng)大和彈性的計(jì)算能力及存儲(chǔ)能力，將資源接口化和服務(wù)化，最后提出了一個(gè)云計(jì)算環(huán)境下的科技信息公共云服務(wù)平臺(tái)框架及混合云的協(xié)作服務(wù)模型。本文旨在探討云計(jì)算技術(shù)環(huán)境下，科技信息資源整合和服務(wù)模式會(huì)發(fā)生哪些變化，并為公共云服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)提供一種思路。

〔關(guān)鍵詞〕云計(jì)算；混合云；資源整合；信息服務(wù)

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１４．０３．０１５

〔中圖分類號(hào)〕Ｇ２０３〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕Ａ〔文章編號(hào)〕１００８－０８２１（２０１４）０３－００６３－０５

Analysis on User-oriented Service and Science & Technology

Information Resource Integration in the Cloud ComputingXiao JingLyu ShijiongZhang Xiaodan

（Institute of Scientific and Technical Information of China，Beijing 100038，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕The cloud computing brought a new service model for information technology.This paper analyzed the characteristics of cloud computing,and the impact to the integration of information resources and service mode by cloud computing,how to integrate science and technology information resources scattered in various institutions by mixing cloud way.Then put forward a user oriented concept about the resources integration,turn the resources to interfaces and services,with the help of powerful and elastic computation ability and storage capacity,finally put proposes a framework of science and technology information service platform with a collaborative service model of hybrid cloud in the cloud computing environment.This paper aimed to explore what will happen to the information resource integration and service mode in the cloud computing environment,and provided a new idea for the construction of public cloud services platform.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕cloud computing;hybrid cloud;resource integration;information services

如今，各行業(yè)都非常重視對(duì)資源的整合，希望通過對(duì)資源進(jìn)行有效合理的整合，從而能夠提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。云計(jì)算正是在信息技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)需求的加速膨脹中孕育出來的產(chǎn)物，云計(jì)算解決了底層資源的整合和服務(wù)的問題，同時(shí)，更重要的是“云”成了一種創(chuàng)新的服務(wù)模式，在科技信息服務(wù)領(lǐng)域，也亟須采用這種創(chuàng)新的服務(wù)模式來引導(dǎo)信息資源的整合。

１云計(jì)算的概念和特征

云計(jì)算，其本質(zhì)不是一種具體的技術(shù)，而是一種理念和方式，它利用虛擬化技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)分散資源間的整合和互操作，在任意時(shí)間和地點(diǎn)，以被請(qǐng)求的任意方式為用戶提供高效、靈活、按需分配且成本低廉的服務(wù)，包括軟件、平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施等各層次的服務(wù)［１－３］。

一個(gè)典型的云架構(gòu)分為3個(gè)基本層次：基礎(chǔ)設(shè)施層（Infrastructure）、平臺(tái)層（Platform）和應(yīng)用層（Application）。其中，每一層都可以為用戶提供服務(wù)，分別為：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service，IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a Service，PaaS）和軟件即服務(wù)（Software as a Service）?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)交付給用戶的是基本的基礎(chǔ)設(shè)施資源。基礎(chǔ)設(shè)施層向用戶提供了虛擬化的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，這些資源能夠根據(jù)用戶的需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。平臺(tái)即服務(wù)交付給用戶的是豐富的“云中間件”資源，這些資源包括應(yīng)用容器、數(shù)據(jù)庫和消息處理等。軟件即服務(wù)交付給用戶的是定制化的軟件，即軟件提供方根據(jù)用戶的需求，將軟件或應(yīng)用通過租用的形式提供給用戶使用，該軟件通過網(wǎng)絡(luò)交付給用戶，用戶不需要在本地安裝。

云計(jì)算作為一種新的技術(shù)方案，具有下面幾個(gè)方面的特點(diǎn)［４］：

（1）以用戶為中心。云計(jì)算可以將各種資源像水、電等公共設(shè)施一樣方便快捷地提供給最終用戶，用戶不用關(guān)心其來源和原理，只需登錄系統(tǒng)，即可直接使用。

（2）高可擴(kuò)展性。云中的各種資源可隨業(yè)務(wù)量的增減而彈性改變，為用戶提供足夠的空間和足夠的計(jì)算能力。

（3）高可靠性。通過數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，用戶不用擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或損壞，能夠享受到最安全的服務(wù)。

（4）成本低廉。云計(jì)算使用戶能夠更專注于本身的業(yè)務(wù)，而無須花費(fèi)成本和精力投入到各種軟硬件的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，用戶只需一臺(tái)終端接入云中，即可按需取用，并按實(shí)際使用量付費(fèi)。

２云計(jì)算對(duì)信息資源整合及服務(wù)模式帶來的影響

傳統(tǒng)的信息資源整合的概念，就是把分散的資源集中起來，把無序的資源變?yōu)橛行颍怪奖阌脩舨檎倚畔?，它包含了信息采集、組織、加工以及服務(wù)等過程［５］。傳統(tǒng)的資源整合方式如基于OPAC［６］的電子資源整合，能夠?qū)﹄娮淤Y源的書目數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)整合，通過構(gòu)建一個(gè)大的元數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)，建立一個(gè)集中式的元數(shù)據(jù)索引體系，來達(dá)到資源的整合的目的?；赟FX服務(wù)的文獻(xiàn)資源整合，通過OpenUrl［７］來提供一種實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源之間無縫互連的方法。傳統(tǒng)的集中式元整合模式在各機(jī)構(gòu)中已經(jīng)得到了很好的實(shí)現(xiàn)，如NSTL、CALIS等，都提供了一個(gè)很好的資源整合平臺(tái)。但是，在云計(jì)算的環(huán)境中，傳統(tǒng)的集中式元整合模式，已經(jīng)很難繼續(xù)滿足需要，大量科技資源分散于各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立平臺(tái)中，出于各種因素的考慮，很難也沒必要再采用集中式的資源整合模式來整合各機(jī)構(gòu)的科技資源，因此，需要更多地考慮如何利用云計(jì)算提供的強(qiáng)大、彈性的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，以統(tǒng)一的公共云服務(wù)平臺(tái)和機(jī)構(gòu)私有云結(jié)合的混合云的方式，來對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的各類資源和服務(wù)實(shí)現(xiàn)整合，從而實(shí)現(xiàn)基于核心資源的分布式存儲(chǔ)之上的集中式管理和服務(wù)。圖１基于云計(jì)算的信息服務(wù)模式

endprint

圖１描述了云計(jì)算環(huán)境下的信息資源整合和服務(wù)模式，這是一種公有云和私有云混合的模式，各生產(chǎn)中心建立自己的私有云，通過云服務(wù)平臺(tái)接口，在公共云服務(wù)平臺(tái)上整合各自的資源，從而對(duì)外提供統(tǒng)一的服務(wù)，形成一個(gè)統(tǒng)一的公共云服務(wù)平臺(tái)，生產(chǎn)中心的私有云只需對(duì)云服務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)，通過云服務(wù)平臺(tái)提供的接口，在云服務(wù)平臺(tái)中提供并維護(hù)各自的服務(wù)，終端用戶不再與生產(chǎn)中心直接交互，只需根據(jù)自己的需求在云服務(wù)平臺(tái)中請(qǐng)求相應(yīng)的服務(wù)即可。通過云計(jì)算對(duì)信息資源整合后會(huì)帶來下面幾個(gè)方面的影響：

（1）服務(wù)的位置無關(guān)性。在云計(jì)算環(huán)境下提供的服務(wù)，能保證用戶在任意時(shí)間，任意地點(diǎn)，都能方便快捷地獲取云中提供的信息和服務(wù)，用戶不需關(guān)心具體的細(xì)節(jié)，只需要一個(gè)終端，如筆記本或者平板電腦，即可通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)按需購買并獲取服務(wù)。

（2）服務(wù)方式的多樣化。除了簡(jiǎn)單的文獻(xiàn)服務(wù)外，還可以提供大規(guī)模計(jì)算服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、知識(shí)服務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。

（3）深入的個(gè)性化服務(wù)。按需為用戶提供服務(wù)，通過數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)用戶的關(guān)注點(diǎn)，從而提供用戶感興趣的服務(wù)，允許用戶個(gè)性化地創(chuàng)建或者設(shè)置自己所需要的服務(wù)。

３云計(jì)算環(huán)境下面向用戶的資源整合及服務(wù)理念

云計(jì)算的核心是一種整合統(tǒng)籌、按需分配資源的方式，云計(jì)算技術(shù)推廣的最原始的動(dòng)力就是對(duì)各種計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行整合，達(dá)到資源的集約型利用的目的，這樣能夠大大減低對(duì)軟硬件資源的投入成本。隨著云計(jì)算技術(shù)的推廣和云計(jì)算理念的普及，信息系統(tǒng)的建設(shè)思路和架構(gòu)形式發(fā)生了根本性的變化，云計(jì)算技術(shù)及云服務(wù)理念對(duì)科技信息服務(wù)的方式也產(chǎn)生了深刻的影響。所以云計(jì)算技術(shù)不單僅僅是在技術(shù)上的一種創(chuàng)新，更是一種服務(wù)模式的創(chuàng)新，其對(duì)以資源生產(chǎn)，資源整合，信息服務(wù)等環(huán)節(jié)為核心的整條信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)帶來革命性的變化。

在云計(jì)算環(huán)境下進(jìn)行科技信息資源的整合，需要改變過去單純地以資源為核心的管理及服務(wù)理念。過去在系統(tǒng)建設(shè)中，因?yàn)榉?wù)模式比較單一，更多的是考慮到如何存儲(chǔ)，管理以及應(yīng)用資源，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)信息服務(wù)的數(shù)字化和自動(dòng)化，而在云計(jì)算時(shí)代，用戶和資源會(huì)更加緊密地結(jié)合，資源的概念被擴(kuò)展了，不再僅僅局限于各種文獻(xiàn)資源，從某種角度說用戶本身也即是資源，用戶及用戶的屬性和行為都構(gòu)成了資源的一部分，用戶既是資源的使用者，同時(shí)也可以是部分資源的創(chuàng)造者，也就是說，資源的生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的界限被逐漸模糊化了。所以，在云計(jì)算環(huán)境中，不僅要考慮到信息資源的管理、挖掘和利用，還應(yīng)該考慮以用戶為中心的服務(wù)模式，系統(tǒng)的資源整合及功能建設(shè)都應(yīng)該加入面向用戶的價(jià)值觀元素，具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）資源整合應(yīng)以盡可能地提供滿足用戶實(shí)際需求的服務(wù)為目標(biāo)，在云計(jì)算環(huán)境中對(duì)資源進(jìn)行整合，與以往信息機(jī)構(gòu)單獨(dú)建立數(shù)據(jù)中心進(jìn)行資源整合的一個(gè)最大的理念上的區(qū)別就是：以往單獨(dú)建立數(shù)據(jù)中心追求的是“大而全”，希望能最大化的占有信息資源，這樣往往只能形成數(shù)據(jù)模塊的簡(jiǎn)單疊加。而在云計(jì)算環(huán)境下，一切都是服務(wù)，所以資源整合應(yīng)以提供服務(wù)為目標(biāo)，所提供的服務(wù)應(yīng)能以一種快捷的，有保障的方式來滿足用戶對(duì)資源的需求。

（2）讓用戶主動(dòng)參與到部分資源的生產(chǎn)，構(gòu)建和整合中來，發(fā)揮長尾的價(jià)值。信息服務(wù)機(jī)構(gòu)不單單只是擔(dān)任信息資源的生產(chǎn)者和管理者的角色，更應(yīng)該利用云計(jì)算及云服務(wù)平臺(tái)的力量，來提供一種資源生產(chǎn)、整合和利用的機(jī)制和模式，讓用戶能夠主動(dòng)參與到信息資源的生產(chǎn)和構(gòu)建的過程中，信息服務(wù)機(jī)構(gòu)除了承擔(dān)資源的生產(chǎn)者和管理者的角色外，還要承擔(dān)起這種機(jī)制和模式的維護(hù)者和推動(dòng)者的角色。

（3）利用好用戶與平臺(tái)及用戶與用戶之間的行為和互動(dòng)數(shù)據(jù)。云計(jì)算時(shí)代，得益于云計(jì)算的硬件環(huán)境及軟件環(huán)境在底層的技術(shù)支撐，用戶不再僅是數(shù)據(jù)和服務(wù)的被動(dòng)接收者，也是數(shù)據(jù)和服務(wù)的主動(dòng)請(qǐng)求者，用戶在請(qǐng)求服務(wù)及與其他用戶的互動(dòng)中，會(huì)產(chǎn)生大量信息，所以，對(duì)于科技資源的深度利用也可以將傳統(tǒng)的對(duì)內(nèi)的基于分析處理技術(shù)和基于大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)挖掘技術(shù)結(jié)合起來，形成更完善的服務(wù)體系。

（4）資源整合的對(duì)象需要多元化。隨著信息服務(wù)水平的提高，用戶已經(jīng)不再滿足于簡(jiǎn)單的科技文獻(xiàn)類的服務(wù)，用戶對(duì)信息服務(wù)的需求提出了多元化的更高要求。通過云計(jì)算技術(shù)，需要實(shí)現(xiàn)多元化的科技信息資源整合，包括數(shù)字圖書館，科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，科研設(shè)備等。

４云計(jì)算環(huán)境下的資源整合和服務(wù)框架

云計(jì)算技術(shù)是一種手段，而不是目標(biāo)，在云計(jì)算時(shí)代，資源整合的關(guān)鍵在于“云化”，也即“服務(wù)化”，為此，有必要建立一個(gè)基于云計(jì)算技術(shù)的科技信息服務(wù)平臺(tái)，即圖１中的公共云服務(wù)平臺(tái)，圖２是筆者構(gòu)建的一個(gè)該平臺(tái)的總體框架。

該服務(wù)平臺(tái)涵蓋了云計(jì)算的3個(gè)層次的服務(wù)體系：即IaaS層、PaaS層和SaaS層，底層為上層提供服務(wù)支撐，IaaS層的服務(wù)對(duì)象是PaaS層的各種平臺(tái)和部分SaaS層的服務(wù)，PaaS層可為SaaS層、各機(jī)構(gòu)的私有云和終端用戶提供服務(wù)。

（1）IaaS是最底層的服務(wù)層，提供的服務(wù)是定制的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，通過虛擬化軟件將各種大量相同類型的資源，包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源以及其他一些大型科研設(shè)備資源虛擬化為資源池，從而向用戶按需提供動(dòng)態(tài)靈活的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，而用戶不需要關(guān)注這些硬件設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，所有的基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維和監(jiān)控都由平臺(tái)來統(tǒng)一負(fù)責(zé)。IaaS層的搭建目前已經(jīng)較為成熟，和其他同類云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)大同小異。

（2）PaaS在云計(jì)算的服務(wù)體系中，目前是屬于應(yīng)用最少的一個(gè)層次，但是在將來，PaaS一定會(huì)是云計(jì)算潮流中的下一個(gè)制高點(diǎn)，同時(shí)，通過混合云的方式整合和利用目前分散在各機(jī)構(gòu)中的科技信息資源，也必須要求在公共云服務(wù)平臺(tái)中構(gòu)建一個(gè)合理的PaaS層。在圖２所示的平臺(tái)框架中，PaaS主要是為平臺(tái)內(nèi)部用戶和外部終端用戶提供可利用的服務(wù)平臺(tái)，包括：集成開發(fā)平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)、各種服務(wù)接口集以及其他一些中間件平臺(tái)。集成開發(fā)平臺(tái)面向平臺(tái)內(nèi)部的開發(fā)人員提供服務(wù)，為開發(fā)人員提供按需圖２科技信息公共云服務(wù)平臺(tái)總體框架

分配的集成化的開發(fā)環(huán)境，從而大大減少開發(fā)人員的重復(fù)性工作量。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)面向平臺(tái)內(nèi)部的管理、開發(fā)和維護(hù)人員提供服務(wù)，提供一套完善的數(shù)據(jù)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、備份和調(diào)用的流程。服務(wù)接口集主要面向SaaS層、機(jī)構(gòu)私有云和終端用戶提供服務(wù)，將平臺(tái)內(nèi)部的資源服務(wù)化為可編程接口，從而支撐上層的整個(gè)服務(wù)體系。按照服務(wù)對(duì)象的不同，服務(wù)接口集可以分為3類：面向SaaS層的服務(wù)接口集、面向終端用戶的服務(wù)接口集、和面向機(jī)構(gòu)私有云的服務(wù)接口集。前兩類接口集主要是對(duì)平臺(tái)內(nèi)部的軟硬件資源和數(shù)據(jù)資源進(jìn)行封裝，并向上提供服務(wù)支撐，SaaS層和終端用戶都可以有條件地利用這些接口集來形成服務(wù)。面向機(jī)構(gòu)私有云的服務(wù)接口集根據(jù)所需提供的服務(wù)，定義一系列的接口規(guī)范協(xié)議，包括所需數(shù)據(jù)和信息資源的種類，結(jié)構(gòu)等，而具體資源則由機(jī)構(gòu)私有云根據(jù)自己的實(shí)際情況通過調(diào)用公共云服務(wù)平臺(tái)接口集的方式來提供。在PaaS中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)和部分服務(wù)接口集在合適的條件下都可以對(duì)平臺(tái)外部開放，隨著服務(wù)體系的逐步完善，甚至可以形成一套完善的開發(fā)環(huán)境，為第三方開發(fā)者提供有價(jià)值的資源和服務(wù)平臺(tái)，這樣，就能夠利用大量終端用戶的力量，來推動(dòng)和促進(jìn)SaaS層的服務(wù)體系的發(fā)展和完善。

（3）SaaS層是云計(jì)算最終的效用體現(xiàn)，面向終端用戶提供服務(wù)。SaaS層提供的服務(wù)并不局限于圖中所描述的各種服務(wù)，而是可擴(kuò)展的，比如LBS類的服務(wù)，增值信息服務(wù)等。SaaS層是云計(jì)算服務(wù)化地具體體現(xiàn)，云計(jì)算平臺(tái)是否發(fā)揮了最大的服務(wù)效果，關(guān)鍵就在于SaaS層的服務(wù)體系構(gòu)建。

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５混合云的協(xié)作服務(wù)模型

在混合云中，公共云服務(wù)平臺(tái)與機(jī)構(gòu)的私有云之間需要能夠較好地進(jìn)行交互協(xié)作，下面介紹一下本框架下的混合云協(xié)作服務(wù)模型中的主要功能模塊，包括：云服務(wù)代理模塊（cloud service proxy），身份驗(yàn)證模塊（UAM），云服務(wù)注冊(cè)模塊（CSR），云服務(wù)策略分解模塊（CSD）：

（1）cloud service proxy：云服務(wù)代理模塊主要負(fù)責(zé)接收用戶發(fā)送的各種請(qǐng)求，并將這些請(qǐng)求發(fā)送到UAM進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證通過的情況下，將這些請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到CSD模塊。

（2）UAM：用來存儲(chǔ)用戶的身份信息，這些用戶既包括終端用戶，也包括其他私有云，用戶的請(qǐng)求在這里被驗(yàn)證，并根據(jù)用戶的身份信息和云中資源情況對(duì)其進(jìn)行授權(quán)。

（3）CSR：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)公共云和外部私有云的接口服務(wù)協(xié)議，所有云中提供的接口服務(wù)，都需要在CSR模塊中進(jìn)行注冊(cè)。CSR主要是為了協(xié)助CSD模塊進(jìn)行服務(wù)請(qǐng)求的分解。

（4）CSD：用戶的原始請(qǐng)求會(huì)被發(fā)送到這里，CSD會(huì)根據(jù)云中的各種策略和CSR中的接口服務(wù)信息，來將原始請(qǐng)求分解成很多元請(qǐng)求，并將這些元請(qǐng)求分到相應(yīng)的外部私有云或者公共云中進(jìn)行處理。

圖３是這些模塊交互的時(shí)序圖。

６結(jié)語

目前云計(jì)算在基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化方面已經(jīng)具有了一定的實(shí)踐基礎(chǔ)，云計(jì)算并不是一種新的技術(shù)，而是一種資源整合的方式以及基于其上的一種創(chuàng)新的服務(wù)模式。云計(jì)算推崇面向用戶的以服務(wù)為導(dǎo)向的核心價(jià)值觀，在云計(jì)算環(huán)圖３混合云協(xié)作服務(wù)過程

境下，信息服務(wù)機(jī)構(gòu)的角色不再只是信息資源的占有者和管理者，而更多的應(yīng)該是服務(wù)的提供者，這就為各機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息資源的整合提供了新的思路，也帶來了新的挑戰(zhàn)。需要充分發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，采用面向用戶的核心理念，通過各種手段整合資源，并將所有服務(wù)集成為一個(gè)體系嵌入到整個(gè)信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈中，從而使自己成為整條產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)。

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（本文責(zé)任編輯：馬卓）

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