资源科学第1章绪论.docx
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资源科学第1章绪论
第1章绪论:
资源科学
20世纪以来,科学发展的一个重要趋势是走向综合与交叉。
为解决当代复杂而严峻的人口膨胀、粮食紧张、资源短缺、环境恶化和能源危机等一系列“全球性问题”,许多学科彼此交叉、相互渗透,形成了一批边缘学科,资源科学就是其中的一个突出代表,它是在已基本形成体系的生物学、地学、经济学及其他应用科学的基础上继承与发展起来的,是自然科学、社会科学与工程技术科学相互结合、相互渗透、交叉发展的产物,是一门综合性很强的科学。
简言之,资源科学是研究自然资源的形成、演化、质量特征与时空规律及其与人类社会发展之相互关系的科学。
其目的是为了更好地开发、利用、保护和管理资源,协调资源与人口、环境、经济发展之关系,促使其向有利于人类生存与发展的方向演进。
§1.1资源科学的研究领域与主要任务
资源科学的研究对象是资源,它既包括自然资源,又包括社会资源;既包括全球资源,又包括特定国家或地区的资源;既包括现实资源,又包括潜在资源;既包括单项资源,又包括复合资源和一定地域的资源系统、资源生态系统和资源生态经济复合系统。
其研究的着重点,则在于作为人类生存与发展物质基础的自然资源和与之开发利用密切相关的人力、资本、科技与教育等社会资源。
在可预见的时期内,地球上的各种自然资源,仍是人类开发利用的主体。
地球结构最明显的特征,就是由一系列不同理化性质的物质圈层(大气圈、土壤圈、岩石圈、水圈、生物圈、人类圈等)所构成,每个圈层都有相应的资源:
①大气圈主要由气态物质组成,包括部分液态水和固体颗粒。
大气层,特别是大气对流层中的光照、热量、水分,甚至空气都是重要的气候资源,其中的太阳能、风能还是重要的新能源。
②土壤圈主要由固体物质组成,包含部分气态、液态物质和生物。
土壤圈的主体资源是土地资源,还包括一定的生物资源;③岩石圈主要由固体物质组成,包括部分液态、气态物质。
岩石圈的主体资源是矿产资源和化石能源,还包括地下水资源。
④水圈主要由液态水组成,还包括溶解和悬浮在水中的固体物质,以及部分气体和水生生物。
水圈的主体资源是水资源、水能资源、淡水渔业资源和海洋资源等。
⑤生物圈是具有生命活动的圈层,生物圈的主体资源是生物资源,包括动物、植物、微生物及其群集体森林、草场等。
⑥人类圈则是人类以其特有的智慧和劳动,通过社会生产和生活的方方面面在对自然资源开发利用的过程中发展起来的一个新的圈层,也有人称之为智能圈或技术圈,其主体资源是人力、资本、科技与教育等社会资源。
人类圈与其他几个由物质自然发展的圈层显著不同,人类虽然也由生物进化而来,但具有主动开发利用和保护管理自然的能力,特别是人力资源作为科学技术的载体,具有主观能动性。
上述各地球圈层中的自然资源及与自然资源开发利用密切相关的社会资源就构成了现代资源科学特有的研究领域与范畴。
资源科学研究,在20世纪60年代之前,侧重于各个圈层的单项资源、特别是单项自然资源研究。
尽管20世纪20~30年代就已有自然资源的整体观念,但把资源作为一个整体的综合性研究则是在60年代之后才得到应有重视。
作为一门自然科学、社会科学和工程技术科学相结合的综合性学科,资源科学不仅研究人类与资源、资源与资源、资源与环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系,揭示社会经济发展与资源利用和环境保护之间协调发展的基本规律;而且研究资源的形成环境、资源化过程及资源的时空规律性,探讨资源的二次利用与替代途径;还研究资源开发利用过程中的物质循环与能量流动规律,探索它们对人类活动的影响与资源机理。
就目前而言,资源科学的主要任务是:
第一,阐明自然资源系统的发生、演化及其时空分布规律。
这是一项基础性工作,并且强调资源的整体功能。
时间、空间与运动是无限的,物质与能量也是无限的,资源变异也随时随地发生。
在人类改造自然的过程中,为使资源系统向有利于人类的方向发展,免于恶化,就必须了解资源系统的变化过程,包括自然资源属性、自然资源的数量与质量评价、自然资源的形成机理与演化形式、资源结构形式与演变机理和自然资源的地域分异规律等。
第二,探索自然资源系统各要素间的相互作用机制与平衡机理。
诸如地表水与地下水的相互转换与平衡、水土资源的平衡、光温水等气候要素平衡、农林牧用地平衡、草畜平衡等平衡关系分析与资源系统各要素之间的关系探讨。
第三,揭示资源特征及其与人类社会发展的关系。
人类社会、自然资源与地理环境构成了一个相互关联的“人地系统”,要协调人地关系,或者说人口、资源、环境与发展之间的关系;寻求持续发展的途径,必须从资源的数量与质量评价入手,分析人口与资源之间的平衡关系,研究不同时期自然资源的保证程度与开发潜力,如社会需求与资源供给的关系;分析资源与环境之间的平衡关系,即资源开发与再生、污染排放与环境容量的关系等。
第四,探索人类活动对自然资源系统的影响。
人类自诞生起,就开始了对自然资源的开发利用,特别是在当今科技飞速发展、经济高速增长、人口日益膨胀的情况下,人类活动对自然资源的压力愈来愈大,已成为作用于自然资源系统的一个新的重要营力。
有人作过估算,地球每分钟从太阳得到6×1023kW能量,减去云层反射和大气吸收部分,地表得到能量为10×1013kW,但目前人类使用动力(发电站、各种机械等)已达每分钟109kW,与太阳辐射能量6×1023kW相比,10×1013kW和109kW被认为是相近的数量级。
人类活动的失误会严重危及自然资源系统的稳定性,如全球变暖等一系列全球性环境问题的发生就是很好的证明。
由于人类活动已是自然资源系统潜在不稳定性的重要力源,因此,深入开展资源科学研究、探索人类活动对自然资源系统的影响已是人类面临的重要使命。
第五,研究区域资源开发与经济发展之间的相互关系。
自然资源是以一定的质和量分布在一定地域的,资源科学研究离不开具体的时空尺度。
探讨区域资源的种类组成,质量特征、区域组合状况与经济发展的关系,如何将区域资源优势转变为经济优势,如何寻求区域资源优势互补、解决区域性资源短缺问题都是区域资源科学研究面临的主要任务。
第六,探讨新技术、新方法在资源科学研究和资源开发利用中的应用。
自1972年第一颗陆地资源卫星上天以来,航天、航空遥感已成为资源科学研究的一个重要手段。
此外,计算机技术的发展,促进了资源数据库与资源信息系统的建立,自动化制图与系统分析方法得到了广泛应用。
遥感、遥测与计算机等新技术方法的广泛应用极大地提高了资源科学研究的效率和精度、深度和广度。
资源科学研究中的技术进步将对人类在全球资源的开发、利用、保护、管理方面产生深远影响。
资源对一个国家经济发展与社会繁荣的意义是不言而喻的,但社会发展阶段不同,自然资源和社会资源的地位与作用是不一样的。
在自然经济时期,资源的开发多属自然资源初级加工品,主要取决于自然资源的丰度;随着社会生产力的提高,自然资源附加工的次数增多,程度加深,物化在实物中的劳动量增加,人力资源愈来愈成为资源开发利用中的主导性因素。
甚至有人认为,在发展中国家自然资源是战略资源,发达国家的战略资源则是社会资源,特别是人力与资本,后工业化社会的战略性资源将是信息资源。
虽然如此,人类社会的形成与发展都离不开对自然资源的开发利用。
自然资源不仅是人类生存的物质基础,而且是发展生产力的基本条件,也是决定地区间关系和国家间关系的重要因素。
随着人类社会发展和科学技术进步,资源的内涵与外延不断深化扩大,资源科学研究也将日益深化和拓宽。
并且,人类社会进化水平愈高,资源科学研究也就愈将成为人类文明的一方重要基石。
§1.2资源科学研究的源起与发展
从资源科学的角度看,人类社会发展史就是一部-自然资源的认知史与自然资源的开发利用史。
古代人类早已具有关于自然资源利用的原始经验积累,但是真正的资源科学研究应该说是20世纪初期的事情。
如果说单项自然资源研究,早在19世纪就已获得显著进展,并形成了相对独立的学科体系,那么把自然资源作为一个整体而进行的研究则开始较晚。
尽管这种资源科学的整体观念在20世纪二三十年代就已形成,但真正引起重视并得以实施却是在60年代以后的事情。
纵观资源科学研究的发展历史,大致可以划分为以下三个时期。
1.2.1资源科学知识积累时期
资源科学知识的原始积累时期,可以说是自然资源的原始利用与零星记载的资源科学研究萌芽时期,时间从古代到19世纪中期。
人类在地球上出现的历史大约有200万~300万年。
在狩猎——采集型社会,人类利用的主要是生物资源,当人类有意识地把种子撒向大地时,土地成了农业文明时代的核心资源。
随着农业生产的发展,世界上许多文明古国,如古埃及、古希腊和中国都积累了丰富的资源利用经验,产生了许多有关资源利用与保护的思想。
许多政治家、思想家及一些博物学家在有关著作中对自然资源进行了零星记载和简单描述。
在中国最早有关可更新资源的记述,涉及到物候、生物资源、土壤与土地特性、植被分布与生态环境的关系等,可见于春秋时期成书的《管子》。
到战国时代,对各种可更新资源的记述大为增加,如《禹贡》、《周礼》、《山海经》、《淮南子》等著作,其中《山海经》关于矿物的记录是迄今为止世界上最早的有关矿物记述。
此外北魏贾思勰的《齐民要术》既是一本区域农业生产技术书,也是一本关于合理利用可更新资源的学术著作。
明末的《徐霞客游记》、徐光启的《农政全书》也都是我国记述有关资源及其利用的范例,这类成果均比西方同类著述早上百年或数百年。
这些零星而宝贵的经验,为18和19世纪开始的各有关学科的单项自然资源科学研究奠定了重要基础。
1.2.2资源科学孕育时期
从19世纪末到20世纪中期,这是从各有关资源学科分别从本学科进行的资源研究,向资源与资源利用这个“网结”汇合的资源科学孕育时期。
19世纪中期以来工业革命的发生发展,促进了生产力水平的巨大飞跃,煤炭驱动着蒸汽机使人类不仅需要,而且能够大规模开采不可更新的地下矿产资源。
人类所利用资源的时间尺度第一次与人类个体生存的时间尺度出现了巨大的数量级差异,不可更新的地下矿产资源纷纷进入社会化生产过程,成了工业文明时代的核心资源。
席卷全球的工业革命解放了生产力,促进了挖煤、采油、开矿、伐木、垦荒和捕捞业的发展,进而推动了科技进步。
一些与资源研究相关的学科,诸如生物学、地质学、地理学、农学、经济学及资源利用的工程技术科学,分别从不同角度对同一项或某几项自然资源进行了各自的研究,彼此很少交叉渗透,仍各自保留着自己学科的理论体系。
该时期的资源科学研究工作,从满足生产需要出发,着重探讨自然资源的开发利用,以分类、区划和质、量评价为主要内容。
这也是目前资源科学研究最为成熟的领域。
较为突出的有20世纪20年代美国开展的小区域土地利用研究,30年代开展的流域规划和水土保持工作,特别是1933年开始的田纳西流域开发计划;1930年开始,史坦普领导的全英大比例尺土地利用调查与制图工作;二三十年代世界森林资源调查与统计工作和前苏联在资源调查基础上进行的生产力布局研究等。
主要著作有与土地资源和自然资源密切相关的《世界农业地理》(v.C.Finch&O.E.Baker,1917)和《土地经济学原理》(R.T.Ely&E.Morehouse,1924),《耗竭性资源经济学》(H.Hoteling,1931)和《区域调查与英国农业资源估计》(R.Bourne,1931)。
国内20世纪初成立的“中国科学社”,20年代成立的“中央研究院”和30年代成立的“资源委员会”及其下属单位对我国的自然条件、自然资源进行了调查、观测与初步研究。
工业革命之后,急剧提高的生产力带来了全球性的资源需求膨胀,与此同时,各学科积累的有关资源与资源利用的科学知识日益丰富,加上19世纪中叶以来生态学的发生发展,特别是整体观与综合理论的广泛应用,促进了与资源科学有关的各学科与其母体学科日益分野,在资源与资源利用领域汇聚,孕育了资源科学的诞生。
1.2.3资源科学逐步建立时期
第二次世界大战之后,全球生产力持续提高,资源科学体系日臻完善,资源科学研究也随之进入了一个新的发展时期——资源科学逐步建立时期。
1948年国际自然保护联盟(1995年更名为国际自然与自然资源保护联盟)成立,1949年联合国经社理事会召开了第一次世界自然资源利用大会,1960年联合国教科文组织专门成立了自然资源研究与调查处(后改为生态处)。
20世纪60年代以来,随着资源与环境问题的日益尖锐化,国际合作得到了更大发展。
“国际生物学计划”、“人与生物圈计划”、“国际地圈、生物圈计划”相继出台,1992年召开了“联合国环境与发展大会”,这一切都大大加快了资源科学研究的历史进程。
先后见诸于文献的综合资源科学研究著作主要有《生态系统的概念在自然资源管理中的应用》(Dyne,1961)、《生态学和资源管理》(Wall,1968)、《地理学与资源》(Negi,1971)、《自然资源的经济评价》(Mints,1972)、《自然资源生态学》(Simmons,1974)、《自然资源经济学》(Banks,1976)、《经济学理论与耗竭性资源》(Dasgupta,1978)、《地理学与资源分析》(Bruce,1979)、《自然资源经济学——问题、分析与政策》(Howe,1979)、《自然与环境资源经济学》(smith,1979)、《自然资源保护——一种生态方法》(Oroen,1980)、《经济学和资源政策》(Batlin,1981)、《资源经济学》(Alan,1981)、《资源物理学》(槌田敦,1982)、《资源地理学》(Ramesh,1984)、《自然资源生态学》(Ramade,1984)、《自然环境经济学》(Krutilla,1985)、《自然资源利用经济学》(Harwick,1986)、《自然资源经济学》(Daniel,1986)和《自然资源与宏观经济学》(Peter&Sweder,1986)等几十部专著,作为资源科学研究重要支柱学科的资源地理学、资源生态学与资源经济学研究,取得了极大发展。
在国际上,以资源地理、资源生态、资源经济为基础的资源管理研究已日渐成为研究社会经济体系功能的核心领域。
20世纪50年代以后,我国除了各部门资源研究有了较大发展外,资源的综合研究也有了重要进展。
1956年中国科学院自然资源综合考察委员会成立(1982年改为中国科学院与国家计委双重领导),根据12年科学技术发展远景规划(1956~1967)在西藏、新疆、内蒙古、宁夏、甘肃、青海等地进行资源综合考察和若干重要资源的专题研究工作。
1979年全国农业资源调查与区划工作展开。
1983年中国自然资源学会成立,组织开展了一系列有关资源的学术活动。
1992年42卷本的《中国自然资源丛书》开始编撰,1995年开始陆续出版。
这套丛书全面、系统地总结了中国资源研究的成果。
1994年全国人民代表大会环境与资源保护委员会成立,推进了资源、环境保护的法制化进程。
近年来近百所高等学校建立了“资源环境学院(系)”或“资源环境研究中心”。
这一系列重大事件,极大地促进了国内资源科学研究的发展。
就国内研究而言,在区域资源考察方面的著作数以百计,有关研究均可散见其中。
在资源综合研究领域,先后有自然资源研究的理论与方法、自然资源开发利用原理、自然资源学导论、资源科学纲要、资源经济学、资源地理学、资源生态学、资源法学、资源核算论、资源产业论、资源价值论等方面的专著问世,丰富和发展了中国的资源科学体系。
1995年开始编撰、2000年正式出版的里程碑式著作《中国资源科学百科全书》为我国资源科学的发展和完善奠定了坚实的科学基础。
尽管土地、生物、气候、水、矿产和能源等专门的自然资源研究参差不齐,但都有了长足发展。
特别是土地资源和能源资源领域,前者从土地类型,土地评价、土地利用、土地承载力到土地经济、土地规划、土地法学与土地管理,已构成较为完整的学科体系;后者无论是能源地理学、能源经济学,还是石油、煤炭、水力等专门能源研究都已相当深入。
此外,海洋资源、药物资源、旅游资源等著述颇丰,冰川、湖泊、沼泽、自然保护区等专门研究也已有专论,研究领域日益拓展。
随着各单项或专门自然资源研究的日益深入和资源地理学、资源生态学、资源经济学、资源信息学与资源法学研究的日趋成熟,资源科学研究的理论与方法日臻完善,加上资源科学研究的社会价值和科学意义日益扩张,促使资源科学研究在20世纪八九十年代开始步入现代科学领域。
§1.3资源科学的学科体系与研究特点
现代资源科学的重要特征就是要把自然资源的开发、利用与保护、管理结合起来,建立起完善的自然资源——资源生态——资源经济——资源管理复合理论体系。
这样,资源科学势必要涉及诸如地学,特别是地质学与地理学;生物学,特别是生态学;经济学与农学等许多学科的研究领域与内容,可能这就是被人怀疑其能否与其他学科明确分工的重要原因。
其实,这正是资源科学的综合性特征:
它横断了其他相关学科的研究内容,形成了以自然资源或自然资源利用为核心的跨学科领域——诸如气象学、气候学与气候资源学,生物学与生物资源学,土壤学、景观生态学与土地资源学,水文学与水资源学,矿床学、矿物学与矿产资源学等单项资源学科的承继关系;以及地理学、地质学与资源地学,生态学与资源生态学,经济学与资源经济学,法学与资源环境法学等综合性学科的交缘发展背景,都说明了这一点。
因此,资源科学的学科体系建设不仅要体现它的纵向分异,更要体现它的横向综合,已成为当代资源科学工作者的共识。
1.3.1资源科学研究的学科体系与研究内容
就目前而言,资源科学的主要分支学科按其研究对象和研究内容的差异性与应用目的不同可主要划分为两种类型:
一种是综合性研究,即综合资源学,研究自然资源发生、演化及其与人类相互作用关系的一般性规律,为部门资源学的研究提供相应的理论基础和方法论;一种是专门性研究,即部门资源学,研究各类资源的形成、演化、评价及其开发、利用、保护与管理的理论与方法。
而理论资源学作为资源科学通论,主要从事自然资源本体性研究,有关自然资源计量与评价方法、自然资源价值与核算理论、自然资源循环与流动规律等一般性问题应该是理论资源学研究的基本内容,这是其他学科无法替代的。
区域资源学作为资源科学的具体应用领域,则是综合资源学与部门资源学在具体时空的结合。
资源科学研究总是在一定地域进行的,不同尺度的区域资源学(世界、国家、省、县)正是一定类别的综合资源学与一定层次的部门资源学在一定地域的具体实践与应用。
图1-1是资源科学目前的学科分类及其体系结构的梗概。
资源科学的学科体系包括理论资源学、综合(基础)资源学、部门(应用)资源学与区域资源学,在此基础上可以续分为18个二级资源学科与若干三级资源学科。
诸如生物资源学,可以分解为森林资源学、草地资源学、植物资源学与动物资源学等,日、美大学农林学院多采用此种学科体系;资源经济学可以续分为土地资源经济学、水资源经济学、矿产资源经济学、能源技术经济学,乃或农业资源经济学、环境资源经济学等,都已是欧美资源经济学科的核心课程;行政区资源学可以分为世界资源学、国家资源学(如中国自然资源)、地区资源学(如河北省自然资源)和地方资源学(如平山县自然资源)等,此处不再枚举。
资源科学的主要分支学科简述如下:
(1)资源地理学。
研究自然资源种类、数量和质量的地域组合特征,空间结构与分布规律,以及资源的合理分配、利用、保护和经济评价,最终提出对资源开发的远景估计与战略规划,并从中揭示资源利用与地理环境间相互关系的学科。
资源地理学的主要研究内容包括资源形成的地理背景与制约因素、区域资源结构、资源评价与区划、资源分布与制图等。
(2)资源生态学。
研究生物资源之间、生物资源与其他资源和环境因子之间相互关系的学科。
其研究对象是资源生态系统,其研究内容应紧紧围绕人与资源的关系进行,主要包括资源生态系统的特点、分类、结构、功能与调控,复合生态系统的资源过程论,资源开发利用的生态效应及全球性或区域性的资源生态问题及对策等。
(3)资源经济学。
研究经济发展与自然资源开发、利用、保护和管理之间相互关系的学科。
或者说,它是把经济学原理与方法应用于资源科学研究。
主要研究内容包括自然资源现实与未来的配置问题及由此引发的社会后果,资源开发利用的经济问题及其与社会发展的关系,自然资源利用效率与产权安排以及资源稀缺与经济增长的关系等。
(4)资源信息学。
研究资源信息的获取、采集、存储、整理、综合分析、加工处理和开发应用等方面的理论、方法与技术的科学。
它是资源科学与新技术科学相互结合、相互渗透发展起来的一门交缘性学科,是资源科学一个综合性很强的应用学科分支。
它的主要支持学科是信息论、系统论、数学、计算机技术、数据库技术、通讯技术、遥感技术和统计学等。
(5)资源法学。
研究用法律手段来调整人类——资源关系这一特定现象的科学。
它以自然科学和技术科学的理论为依据,以资源法规的形成、发展和实施为研究对象,是在资源科学与法律科学相互交缘中发展起来的一门交叉性学科。
主要研究内容包括资源法的形成与变迁规律,资源法的制度形成与结构、内容,资源制度的成本与绩效,以及资源法律体系及其实施理论等。
(6)气候资源学。
研究气候资源的特征、形成、分布和变化规律及其与人类活动相互关系的学科。
它以气候资源要素及其组合为对象,研究其形成数量、质量、时空分布和演变规律;从气候资源的物质、能量和存在状态出发,研究气候资源转化为物质产品的理论、方法和途径;进行气候资源评价,探讨气候灾害的发生机理及防御对策等。
(7)水资源学。
研究水资源的分布、循环和运动规律及其开发、利用、保护与管理的科学。
与水文科学、大气科学和海洋科学关系密切。
从大气中的水到海洋中的水,从地表水到地下水都是水资源学的研究对象。
主要研究内容包括水资源调查与评价、水分循环与水量平衡、水资源供需平衡分析、水环境容量与水资源承载力、水资源保护与水资源管理等。
(8)土地资源学。
研究土地资源各组成要素的组合特征及其与人类开发利用之间的相互关系的学科。
它以土地资源为研究对象,着重研究影响土地利用的要素、特征,土地资源空间分布规律及合理利用途径。
主要研究内容包括土地资源组成要素及其不同组合对土地利用的作用,土地资源类型的划分及其分类,土地资源调查与土地资源评价,土地资源生产力及其人地关系分析和区域土地资源的保护与开发利用等。
(9)生物资源学。
是研究生物资源的形成、分布、演化规律与人类合理开发利用之相互关系的学科。
它是资源科学与生物学之间的一门交缘性学科,主要研究内容包括生物资源的形成、分类和分布,引种与驯化,有用成分的性质、形成、积累和转化规律,一定区域内生物资源的种类、蕴藏量及其合理开发与保护等。
(10)矿产资源学。
是研究矿产资源的自然、技术和经济属性及其与社会经济发展之关系,以及矿产资源的勘查、开发、利用和管理的一般规律的科学。
主要研究内容包括矿产资源的特点与分布、矿产资源的勘查与评价、矿产资源的开发利用与环境保护、矿产资源供需分析与资产化管理等。
(11)能源资源学。
是研究能源资源的分类、特性、数量、分布及其合理开发利用与管理的科学。
主要研究内容包括能源分类、能源资源勘查与评价、能源地理与区划、能源资源结构、能源规划、能源综合利用与管理等领域。
(12)旅游资源学。
是研究旅游资源的形成、分类、分布及其开发利用与保护的科学。
主要研究内容包括旅游资源分类、旅游资源普查、旅游资源评价、旅游资源容量、旅游资源区划与规划等。
(13)海洋资源学。
是研究海洋资源的种类、特性、储量、分布规律及其开发利用与保护的科学。
它是资源科学与海洋科学之间一门交叉性学科。
主要研究内容包括海洋资源的分类、海洋资源的调查、勘查与评价、海洋资源管理与环境保护、海洋生物资源的持续利用与海洋空间资源开发等领域。
(14)社会资源(学)。
是研究社会资源的分类、属性、质量评价与时空特征及其与自然资源开发利用之相互关系的科学。
它是资源科学与社会科学之间一门交叉性学科。
主要包括人力资源(学)、资本资源(学)、科技资源(学)与教育资源(学)研究。
必须指出,目前
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