面向數(shù)字資源長期保存事件信息的語義組織研究

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(中國國家圖書館，北京 100081)

1 概 述

數(shù)字資源長期保存是指隨著時間的推移，長期存儲、管理數(shù)字對象。它要求數(shù)字對象能夠被長期、無誤的存儲，在信息需求的整個時間跨度內(nèi)能夠被檢索、獲取和解釋。其首要問題是確保數(shù)字對象的真實可信，即保證數(shù)字對象在其保存過程中是不變的。但是，數(shù)字對象在其保存過程中因為格式轉(zhuǎn)換、媒體遷移、規(guī)范化等原因會產(chǎn)生多種變化。為保證數(shù)字對象的完整、可追溯以及可復(fù)用，就需要對與數(shù)字對象相關(guān)的事件信息進行有效的保存和管理，以準(zhǔn)確記錄數(shù)字對象的變化歷史，保證數(shù)字對象的真實、可靠和可用。

數(shù)字資源長期保存系統(tǒng)是一類特殊的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，數(shù)字對象在系統(tǒng)內(nèi)要經(jīng)歷攝入、保存管理、利用等一系列的管理行為，以確保數(shù)字對象經(jīng)過足夠長的時間仍然能夠被目標(biāo)群體所理解和利用，這就需要詳細(xì)記錄數(shù)字對象本身和其發(fā)生的各種變化，并維護這些變化前后數(shù)字對象及數(shù)字對象與其相關(guān)事件、環(huán)境信息以及相關(guān)用戶的關(guān)聯(lián)關(guān)系。隨著保存數(shù)字對象體量的飛速發(fā)展，對保存對象的衍生關(guān)系、環(huán)境信息、用戶信息及相關(guān)事件信息的分析日益復(fù)雜化，亟需一種有效的面向數(shù)字資源長期保存事件信息的組織方式，將各類信息融合起來，實現(xiàn)信息的細(xì)粒度解釋和多維度關(guān)系揭示，為后期長期保存對象的可信性分析提供重要支撐。因此，數(shù)字資源長期保存事件信息的語義組織對于保存系統(tǒng)有著極為重要的意義。

2 關(guān)于事件的描述及其本體模型研究分析

“事件”的描述是一個很復(fù)雜的問題，目前還沒有統(tǒng)一的定義。在知識表示領(lǐng)域，主要關(guān)注的是事件的動態(tài)性，通過動態(tài)知識表示方法對事件進行描述，并對事件的結(jié)構(gòu)、表示和事件的推理進行研究。在本體研究領(lǐng)域，事件被認(rèn)為是在某個特定時間和環(huán)境下發(fā)生的、由若干角色參與、表現(xiàn)出若干動作特征的一件事情。在數(shù)字資源長期保存領(lǐng)域，PREMIS將事件作為其5個基本實體對象之一，并將其定義為可被數(shù)字保存系統(tǒng)所記錄的一種影響到至少一個數(shù)字對象或代理的行為。PREMIS框架對事件作了豐富和深刻的闡釋，將數(shù)字對象的演化過程歸結(jié)為被重要事件驅(qū)動并得以體現(xiàn)的過程，例如數(shù)字對象的創(chuàng)建、被攝取到保存系統(tǒng)、格式遷移等。在PREMIS中定義了15種保存事件：creation、deaccession、decompression、decryption、deletion、digital signature validation、dissemination、fixity check、ingestion、message digest calculation、migration、normalization、replication、validation、virus check。從信息生命周期來看，事件是對數(shù)字對象全生命周期的記錄，主要涉及對原始數(shù)字對象及轉(zhuǎn)換過程的動態(tài)描述。實質(zhì)上，每個數(shù)字對象都要經(jīng)歷從生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)換、存儲直至消亡的過程，與數(shù)字對象有關(guān)的事件信息包含攝入、檢查、遷移等方面的事件。本文所討論的事件是從數(shù)字資源長期保存的角度，以工作流程為主線，討論數(shù)字資源長期保存生命周期中所涉及的一系列事件。

目前，事件本體的研究在國內(nèi)外仍處于起步階段，雖然已開發(fā)出很多關(guān)于事件本體的表示模型，但尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各事件本體表示模型的主要區(qū)別體現(xiàn)在事件的定義、事件類型的劃分、事件本體的應(yīng)用領(lǐng)域、形式化表示方法和事件本體的結(jié)構(gòu)上?？偟膩碚f，主要有兩種本體構(gòu)建思路：一種是利用本體技術(shù)直接構(gòu)建本體模型；另一種是借鑒或者復(fù)用已有的成熟本體進行構(gòu)建。本研究的本體構(gòu)建將借鑒已有的成熟本體，在分析現(xiàn)有事件本體模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于本體的數(shù)字資源長期保存事件信息模型。目前已有一些成熟的事件本體模型，如最初用于描述演出或演奏音樂的事件本體EO、用于解決時空問題的BFO本體模型、面向?qū)ο蟮腃IDOC CRM(CIDOC Conceptual Reference Model)以及基于事件的ABC本體模型等。其中，ABC本體模型是一個共享概念模型，其主要以事件為驅(qū)動，通過對事件、情景、動作和代理等概念及其關(guān)系的描述來表示事件，是一個輕量級、通用性好且概念清晰的成熟本體模型，能夠?qū)σ话闶录^程進行良好的表達。目前ABC本體模型已被廣泛應(yīng)用于博物館、圖書館、檔案館等領(lǐng)域，本研究以ABC本體作為借鑒對象，構(gòu)建數(shù)字資源長期保存的事件本體模型。

3 數(shù)字資源長期保存事件信息語義組織的意義及設(shè)計思路

3.1 數(shù)字資源長期保存事件分析

事件是數(shù)字對象一系列變化的驅(qū)動力，借助事件可以有效掌握數(shù)字對象的動態(tài)變化。隨著數(shù)字對象長期保存過程中事件活動的增多，通過了解與數(shù)字對象相關(guān)的事件鏈，就可以展現(xiàn)長期存儲對象的狀態(tài)變化情況。在對數(shù)字資源長期保存事件本體模型的設(shè)計中，將事件定義為系統(tǒng)可識別的，能夠至少影響一個對象的動作，如調(diào)取文件、捕獲數(shù)字對象、病毒檢查等。根據(jù)OAIS(Reference Model for an Open Archival Information System，開放檔案信息系統(tǒng))的定義，數(shù)字對象在整個數(shù)字資源長期保存過程中將經(jīng)歷攝入、歸檔、數(shù)據(jù)管理、利用等環(huán)節(jié)。對于長期保存事件的判斷和甄選，應(yīng)以O(shè)AIS定義的保存流程為依據(jù)，參考PREMIS已定義的事件類型，綜合考慮數(shù)字對象的產(chǎn)生、發(fā)展變化，以及數(shù)字對象的衍生物，進而為保存數(shù)字對象的真實性、可信性、可追溯性和完整性的驗證提供有效依據(jù)。在數(shù)字資源產(chǎn)生之初，就存在不可預(yù)知的變化因素，導(dǎo)致數(shù)字對象重要屬性發(fā)生改變，如由于系統(tǒng)外部技術(shù)發(fā)展和目標(biāo)群體改變引起的軟硬件環(huán)境變化，系統(tǒng)內(nèi)部自身對數(shù)字資源的直接管理等，這些因素都會導(dǎo)致數(shù)字對象內(nèi)容信息的變化，即使部分資源本身變化不大，也需要考慮與之相關(guān)的數(shù)字對象的變化，并全面了解基于數(shù)字資源保存生命周期的詳細(xì)事件信息。

基于信息生命周期理論，對長期保存事件信息的遴選涉及OAIS的整個保存周期，仔細(xì)分析相關(guān)參考模型和各保存系統(tǒng)的實際應(yīng)用，數(shù)字對象的事件信息可以劃分成資源處理過程中發(fā)生的事件、資源保存過程中發(fā)生的事件、資源利用過程中發(fā)生的事件三類。資源處理過程涉及資源檢查、資源攝入、資源傳輸?shù)榷鄠€方面，如對資源進行檢測、校驗、轉(zhuǎn)換、規(guī)范等一系列操作。同時，為應(yīng)對保存環(huán)境的變化，對資源進行的格式遷移、軟硬件環(huán)境遷移、等操作。資源保存過程主要涉及資源的存儲，如避免存儲介質(zhì)的老化、故障、過時的可能風(fēng)險，而進行了數(shù)據(jù)備份、介質(zhì)遷移等。資源利用過程主要涉及為滿足用戶需求，保證資源的真實呈現(xiàn)，而進行的處理、轉(zhuǎn)換、傳輸、呈現(xiàn)等操作。

3.2 構(gòu)建數(shù)字資源長期保存的事件本體模型的價值

本體(Ontology)的出現(xiàn)有效解決了信息組織中語義沖突方面的問題，目前被廣泛接受和使用的定義是1993年Gruber提出的“本體是共享的概念模型的形式化規(guī)范說明”。本體描述的是某個特定領(lǐng)域的一種形式化、共享的概念化模型，它通過對概念的沿革定義和概念之間的關(guān)系來確定概念的精確含義，提供對某個領(lǐng)域一種共享的、通用的理解，幫助任何計算機進行交流，其支持語義級的交互。目前很多領(lǐng)域都積極開發(fā)自己領(lǐng)域的本體，如法律知識本體、數(shù)字圖書館領(lǐng)域本體、新聞本體等等。然而數(shù)字資源長期保存領(lǐng)域本體的研究尚不成熟，特別是針對數(shù)字資源長期保存活動過程中事件等動態(tài)信息的本體研究鮮有學(xué)者涉獵。數(shù)字資源長期保存事件信息組織是一個復(fù)雜的過程，目前長期保存領(lǐng)域的本體研究大多停留在對保存數(shù)字對象信息的機構(gòu)化聚合層面，尚未建立數(shù)字資源長期保存實踐信息的多維度管理體系。隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，長期保存管理者的著眼點已不再局限于揭示保存數(shù)字對象信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，而是更關(guān)注相關(guān)關(guān)系，通過相關(guān)關(guān)系的應(yīng)用，可以比以前更容易、更便捷、更清晰地分析保存數(shù)字對象，確保其真實、可靠、完整和可追溯。

對數(shù)字資源長期保存事件信息的分析過程中，在分析資源來源的同時，也可以構(gòu)建與資源版權(quán)相關(guān)的衍生信息，方便用戶根據(jù)衍生信息驗證數(shù)字對象的版權(quán)，對數(shù)字對象溯源，分析其真實性。對數(shù)字對象創(chuàng)建者而言，其可以借助事件的多維度關(guān)聯(lián)體系，不僅可以了解數(shù)字對象之間的因果關(guān)系，而且可以了解相關(guān)關(guān)系，方便獲取創(chuàng)建對象的使用情況，實現(xiàn)對資源版權(quán)的有效保護，避免出現(xiàn)版權(quán)糾紛。同時，在數(shù)字資源長期保存實施過程中，技術(shù)發(fā)展帶來的有關(guān)大數(shù)據(jù)、分布式、虛擬化等技術(shù)的應(yīng)用，使得對保存數(shù)字對象的保存管理和利用日益復(fù)雜化，然而在混亂紛雜的數(shù)字對象中尋找與之有關(guān)的有用事件信息和知識已成為數(shù)字資源長期保存管理者和決策者必須面對的挑戰(zhàn)?；跀?shù)字資源長期保存事件本體模型的研究對于數(shù)字資源長期保存決策者和管理者及時、高效地獲取有序化、集成化和知識化的事件信息，并采取有效措施干預(yù)數(shù)字保存過程，確保數(shù)字對象的穩(wěn)定、可靠、真實具有重要意義，是數(shù)字資源長期保存研究突破事件信息管理困境的有力支持。

對長期保存事件信息的管理是處理大量數(shù)字對象在保存過程中產(chǎn)生的大量派生信息，通過對事件信息進行不斷的存儲和積累，形成不同類別事件的歷史案例數(shù)據(jù)庫，通過對不同的數(shù)字對象相關(guān)事件信息的關(guān)聯(lián)和縱向分析，能夠提煉出相關(guān)事件信息的規(guī)律和特點，掌握數(shù)字對象的變化過程，了解與之相關(guān)的原因、地點、事件等信息，進而解決包括數(shù)字對象不變性、可靠性、真實性等在內(nèi)的復(fù)雜問題，有效增強同類型數(shù)字對象從產(chǎn)生到利用整個生命周期變化的規(guī)律性，以便于完整保存初始資源及原生資源。

3.3 設(shè)計思路

本研究以數(shù)字資源長期保存的事件信息為研究對象，主要對數(shù)字資源長期保存事件所屬主題、參與主體、發(fā)生點、發(fā)生時間、結(jié)果等方面的概念及概念間的關(guān)系進行描述。借助本體所建立的關(guān)聯(lián)，可將數(shù)字資源長期保存事件信息的多維語義特征內(nèi)容進行整合，由于設(shè)置的事件信息知識庫的字段更加細(xì)粒度，更容易對長期保存數(shù)字對象進行跟蹤和溯源，保證資源的有效性和真實性。構(gòu)建數(shù)字資源長期保存事件信息本體的目標(biāo)是要形成對于數(shù)字資源長期保存事件信息組織結(jié)構(gòu)的共同認(rèn)可理解，為數(shù)字資源長期保存其他領(lǐng)域本體的構(gòu)建提供有章可循的方法和技術(shù)路線，同時進一步為建立數(shù)字資源長期保存領(lǐng)域語義Web奠定堅實的基礎(chǔ)。

針對從數(shù)字資源長期保存活動中所采集到的各類與數(shù)字對象相關(guān)的事件信息進行概念分析，并以事件為驅(qū)動，構(gòu)建數(shù)字資源長期保存事件信息本體的概念模型，以便更有效地描述數(shù)字資源長期保存生命周期內(nèi)某個數(shù)字對象的創(chuàng)建、發(fā)展、和變遷。數(shù)字資源長期保存的事件信息語義組織框架主要從事件標(biāo)識符、細(xì)節(jié)描述、時間、事件類型、處理設(shè)備、處理結(jié)果、地點、發(fā)生原因、事件所涉及的責(zé)任人、被操作的數(shù)字對象基本信息等概念進行設(shè)定。通過預(yù)處理、消歧、過濾等操作進行獲取，并開展事件信息特征的抽取工作，然后將抽取的知識單元基于構(gòu)建的長期保存事件信息本體揭示其內(nèi)在的多維度關(guān)聯(lián)，最后存儲到數(shù)據(jù)庫中。

4 面向數(shù)字資源長期保存事件的信息語義組織框架

4.1 設(shè)計原則

在數(shù)字資源長期保存的整個生命周期中，要綜合考慮事件信息的影響因素，筆者認(rèn)為事件信息本體模型的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：

(1)以數(shù)字對象的保存生命周期為依據(jù)，將數(shù)字對象攝入作為起始點，對攝入保存系統(tǒng)后整個生命周期所有變化的動態(tài)信息進行收集、整理和分析。

(2)以O(shè)AIS為準(zhǔn)則，遵循OAIS組織管理數(shù)字對象的基本工作流程，明確定義事件信息的構(gòu)成。

(3)以ABC本體模型作為借鑒對象，以事件為驅(qū)動，通過對事件、情景、動作和代理等概念及其關(guān)聯(lián)關(guān)系的描述來表示事件信息。

(4)以數(shù)字對象的長期保存業(yè)務(wù)工作流程為核心，進行數(shù)字資源長期保存事件信息的組織、分析和對事件本體的構(gòu)建。

4.2 數(shù)字資源長期保存事件信息本體建模

數(shù)字資源長期保存事件信息本體建模的目標(biāo)是幫助數(shù)字資源長期保存管理者，特別是長期保存決策者在數(shù)字對象保存活動中發(fā)展變化的關(guān)鍵節(jié)點進行有效的監(jiān)控和跟蹤，并及時有效地采取措施，解決保存過程中出現(xiàn)的問題，保證數(shù)字對象的可信性、結(jié)果的可靠性以及數(shù)字對象修改或分析過程的透明性。為了更有效地表達保存數(shù)字對象所發(fā)生的變化和知識結(jié)構(gòu)，本文結(jié)合7W信息(What、Where、Who、When、Which、Why、How)，對ABC本體模型進行了一定擴展，如增加組織、個人、軟件、硬件等主體概念?？紤]到交互性與長期保存事件表達的需要，模型采用分層結(jié)構(gòu)，即上層本體和應(yīng)用層本體。上層本體滿足長期保存領(lǐng)域復(fù)雜事件的通用概念描述，實現(xiàn)與其他領(lǐng)域本體融合、交互；應(yīng)用層本體，即數(shù)字資源長期保存事件信息本體，主要描述數(shù)字資源長期保存事件知識，同時針對保存數(shù)字對象的特點，考慮事件實施對象的情境信息和事件實施者，并依此評估保存數(shù)字對象的可信度。

4.2.1 上層本體建模。

(1)ABC本體模型。Harmony項目開發(fā)ABC本體模型重點是對事件概念的建模，通過對事件、情景、動作、代理等概念和概念間的關(guān)系的描述，表達事件內(nèi)容。主要概念涉及：1)Actuality：主要用于描述客觀世界的現(xiàn)實存在；2)Temporality：描述具有時間存在性的實體；3)Situation：用于描述上下文環(huán)境(Context)；4)Event，說明Situation間的轉(zhuǎn)換，通過precedes和follows屬性與Situation建立聯(lián)系，并與行為主體(Agent)相互聯(lián)系。Event由Agent觸發(fā)，產(chǎn)生對客觀世界的改變是與實踐相關(guān)聯(lián)的。

ABC本體具有輕量級、通用性好，概念清晰等特點，其對一般事件過程均能進行良好的表達。但是長期保存事件表達是一個跨領(lǐng)域的知識工程，長期保存數(shù)字對象事件本體又屬于多事件集成，而ABC本體對于多粒度案例事件表達存在困難，主要表現(xiàn)在：ABC本體事件沒有定義過程(Process)概念，對長期保存過程中的復(fù)雜性事件過程表達能力不足；ABC本體中Agent表達事件的行為主體，對于表達單一事件具有簡潔、清晰的特點，但是對于長期保存活動這種多類型主體(如事件的多類型實施主體)，其表達能力不足；代理(Agent)是長期保存事件的核心要素之一，ABC本體缺乏對其代理的進一步細(xì)分和描述。

(2)ABC擴展本體模型。為了更準(zhǔn)確表達數(shù)字資源長期保存過程和事件知識結(jié)構(gòu)，本文對ABC本體進行擴展，增加組織、個人、軟件、硬件等主體概念以及過程等概念，構(gòu)建ABC擴展本體模型，作為長期保存事件模型的上層本體。

1)個人(Person)、組織(Organization)、軟件(Software)、硬件(Hardware)都是概念A(yù)gent的擴展類，個人和組織作為參與主體共同作用于數(shù)字資源長期保存事件，影響其發(fā)展與演變。為了更好地體現(xiàn)參與主體中各組織機構(gòu)的職責(zé)和作用，將組織進一步分為長期保存委托機構(gòu)、資源保管機構(gòu)、資源生產(chǎn)機構(gòu)、資源提交機構(gòu)、資源利用機構(gòu)；根據(jù)承擔(dān)保存任務(wù)的不同，又將參與長期保存?zhèn)€人分成長期保存資源提交者、長期保存資源管理者、長期保存資源利用者、長期保存技術(shù)管理者。

2)數(shù)字資源對象(Object)是Actuality擴展子類，表達可供Agent利用的實體。

3)過程(Process)用于表達某個事件發(fā)生在數(shù)字資源長期保存的某個階段，即驅(qū)動事件發(fā)生的任務(wù)，具有時間依賴性。

4)主題(Topic)用于表示事件分類，如病毒檢查和不變性驗證均屬于驗證類事件，有利于對不同事件進行歸類，利于長期保存管理者和決策者對數(shù)字資源長期保存工作的整體把握。

4.2.2 數(shù)字資源長期保存事件信息本體模型。在構(gòu)建數(shù)字資源長期保存事件信息本體模型時，將其分成事件層、流程層、主體層，如圖1所示。其中描述性的知識定義在事件層，指定數(shù)字資源長期保存事件相互之間的關(guān)系；流程性知識主要定義在流程層，描述了長期保存事件涉及的一系列數(shù)字資源長期保存階段；主體層主要定義代理所采取的行動知識，層之間的關(guān)系包括參與、響應(yīng)、參考等。本研究定義的數(shù)字資源長期保存本體模型的概念如下所示：

Thing | Happening | Time | Place | Agent | Topic | Event | Object | Person |

Organization | Process | Digitalresource | Metadata | Software | Hardware | Action |entrustognization | Preservation Organization | Resource production organization | Resouce submitting organization | Resource utilization organization | ResourceSumitter | Resource Manager | Resource User | Technology Manager

圖1 數(shù)字資源長期保存事件信息本體建模

數(shù)字資源長期保存事件信息本體主要包含1個頂級類Thing、6個一級類、11個二級類，其中Thing是頂級類，其余涉及的概念和類具體如下：1)Happening是所有長期保存事件的父類，Event、Process、Object是3個子類，各子類的具體含義如下：Event表示動態(tài)事件的概念，多個Event共同組成一個具體的數(shù)字對象長期保存的例子；Process描述事件發(fā)生時所處的長期保存工作流程階段；Object是指具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)字對象集合，它能夠描述一組關(guān)系事件推動的完整的數(shù)字對象的長期保存過程，并有利于追溯數(shù)字對象的起源信息。2)Agent是Person、Organization、Software、Hardware的父類，用于表示事件中Who要素，即事件的操作方。狹義的代理指事件的操作者，此處代理的含義更廣泛，包括組織、個人、軟件和硬件四種內(nèi)容。3)Topic表示事件分類，部分事件是由一類事件構(gòu)成，如病毒檢查和不變性驗證均屬于驗證類事件。對于同類事件的歸類，有利于同類事件的建立聯(lián)系，方便進行事件知識的關(guān)聯(lián)和組織。本文設(shè)定檢查事件類和攝入事件類，當(dāng)有新主題時，可以自定義添加補充。4)Time表示事件涉及的時間，用于表示事件中When的要素，即事件發(fā)生的時間，可能是一個時間點，也可能是一個時間段。5)Place表示事件中的Where要素，即事件發(fā)生的位置信息。6)Object是事件的具體實施對象，指向具體的數(shù)字資源數(shù)據(jù)，包括數(shù)字資源(Digital resource)和元數(shù)據(jù)(Metadata)兩個子類。

4.2.3 長期保存事件信息本體模型中概念的數(shù)據(jù)屬性。對于數(shù)字資源長期保存事件信息本體模型中的每個概念都有數(shù)據(jù)屬性，其中子類繼承父類的全部屬性，因此子類的某些與父類相同的屬性就不再進行論述，如表1所示。

表1 數(shù)字資源長期保存事件信息本體概念屬性

續(xù)表1

4.2.4 建立數(shù)字資源長期保存事件信息語義關(guān)聯(lián)。事件及其涉及的實體可能與其他事件或?qū)嶓w相關(guān)聯(lián)，數(shù)字資源長期保存事件與事件之間也存在此類關(guān)聯(lián)，這些關(guān)系可以是時間上并發(fā)，位置上并現(xiàn)，也可能是時序關(guān)系、因果關(guān)系等，通過語義關(guān)聯(lián)的獲取，可以得到與保存數(shù)字對象相關(guān)事件的集合，方便對長期保存數(shù)字對象的溯源，評估數(shù)字對象的安全性和可信性以及操作流程的有效性。本研究總結(jié)了數(shù)字資源長期保存事件信息本體中設(shè)計的概念間關(guān)系，如表2所示。

表2 數(shù)字資源長期保存事件信息語義關(guān)系及其示例

5 結(jié) 語

數(shù)字資源長期保存事件信息是重要的數(shù)字資源長期保存信息資源，對其進行語義組織有助于準(zhǔn)確記錄數(shù)字對象的變化歷史，保證數(shù)字對象的真實、可靠、可用和可追溯。本研究以面向數(shù)字資源長期保存工作流程為主線，基于語義關(guān)聯(lián)的理論構(gòu)建了數(shù)字資源長期保存信息本體模型。然而，數(shù)字資源長期保存活動中的動態(tài)事件語義組織工作是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，今后仍然需要結(jié)合具體的長期保存應(yīng)用系統(tǒng)，進行進一步的梳理和界定，并對具體實現(xiàn)步驟進行進一步的深入研究。

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