关于环境污染的知识

2024-07-20

关于环境污染的知识（精选6篇）

关于环境污染的知识第1篇

关于《环境保护》的一些知识点总结

第一章：环境与环境问题环境的概念及分类

▲环境问题的表现：资源短缺，环境污染，生态破坏，全球环境变化 ▲环境问题产生的原因

（1）自然原因

自然原因引起的环境问题，主要指火山爆发，地震，山崩，泥石流，台风，海啸，寒潮，水旱等自然界固有的自然灾害

（2）人为原因

1.资源的有限性与人类需求的无限性的矛盾（根本性的原因）。2．短期经济利益与长远环境效益的矛盾。3．局部利益与整体利益的矛盾。4．个人行为和大众利益的矛盾。解决当代环境问题的关键是在尽可能短的时期内，控制世界人口的增长，使世界人口稳定在适度的规模。

当代环境问题的特点 1．两种不同的环境观

可持续发展的概念和内涵：（1）概念：可持续发展就是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求能力构成危害的发展。它是一个涉及经济、社会、文化技术和自然环境的综合概念。（2）基本思想：①鼓励经济增长；②要保证资源的可持续利用和良好的生态环境；③谋求社会的全面进步。（3）中国的可持续发展——《中国21世纪议程》。危害的不可预见性：举例2．过程的不可逆性：举例3．规模的全球性。

第二章：环境污染与防治

地理环境的自净能力的概念：指环境对外来物质具有一定的消纳、同化能力。▲环境污染的原因:在一定的时间、空间范围内，环境的自净能力是有限的，污染物排放超过其环境其自净能力，就会产生环境污染。自净机理：物理净化，化学净化，生物净化。重金属污染的污染物：各种重金属。污染过程及危害：通过水体或食物链造成人或动物中毒。

▲水体富营养化:水体富营养化发生在淡水水体，称为“水华”；发生在海洋，称为“赤潮”。1．形成条件：较为封闭的海湾、湖泊等水体中，由于水体的流动性差，自净能力弱。2．污染物：氮磷等植物营养元素。3．污染源：工业废水、生活污水、农业废水。4．危害——①水生植物和鱼类死亡，②水质变坏，③湖泊变沼泽。5．湖泊沼泽化本身是一种自然现象，进程缓慢。人类活动（水体富营养化与围湖造田）加快了这一进程。

海洋石油污染

污染源：近海石油的开采、加工和运输，海上油轮泄漏污染物：石油。

危害。直接危害：油污染能直接导致海鸟、海兽的毛、皮丧失防水和保温性能，或因堵塞呼吸和感觉器官而大量死亡。油膜和油块能粘住大量的鱼卵和幼鱼，并阻碍海藻的光合作用，底栖动物则还要受沉降到海底的石油的影响。间接危害：石油在氧化分解过程中，因大量消耗水中的溶解氧，也会间接地对生物造成危害。

怎样清除石油？①分散：喷洒强效洗涤剂，不宜在近岸或渔场使用②沉降：撒粉状石灰，危害海底生物③吸收：利用麦秆等吸收石油，静水环境④围栏：小面积油污，静水环境⑤放任：任其自然分解⑥燃烧：油层达2mm，造成大气污染。

▲水污染的危害：①危害人体健康②降低农作物的产量和质量③影响渔业生产的产量和质量④制约工业的发展⑤加速生态环境的退化和破坏⑥造成经济损失。

水污染的防治措施

一、工业水污染防治对策：（1)宏观性控制对策:优化产业结构与工业结构。（2)技术性控制对策。如积极推行清洁生产，提高工业用水重复利用率，实行污染物排放总量控制制度，促进工业废水与城市生活污水的集中。（3)管理性控制对策，如完善法律法规，加大执法力度，健全环境监测网络。

二.城市水污染防治对策（1)将水污染防治纳入城市的总体规划。（2).城市废水的防治的防治应遵循集中与分散相结合的原则。（3).在缺水地区应积极将城市水污染的防治与城市废水资源化相结合。（4).加强城市地表和地下水源的保护。（5).大力开发低耗高效废水处理与回用技术。

三.农村水污染防治对策：1.发展节水型农业2.合理利用化肥和农药3.加强对畜禽排泄物，乡镇企业废水及村镇生活污水的有效处理

固体废弃物（通常称为垃圾）是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。

当代垃圾产生的环境问题：1．自然环境对固体废弃物具有一定的自净能力2．传统方式：用垃圾和粪便堆肥，使有机质回归土壤，不会造成环境污染。注意：上述两种方式，不能处理所有的固体废弃物。3．固体废弃物的危害：①大气②污染水体③污染土壤④占用耕地⑤影响环境卫生⑥危害人体健康。

污染固体废弃物污染防治与综合利用

（一）固体废物减量化1.对城市固体废物。

2、对工业固体废物。

（二）固体废物资源化与综合利用1.物质回收利用。2.物质转换利用。3.能量转换利用。

（三）固体废物的无害化处理处置。影响大气污染扩散和自净的因素：⑴污染物排放量大小：若排放量小，则易扩散。⑵气象条件：风速、风向、气温、湿度、云况、辐射等凡是有利于增大风速、增强湍流的气象条件，都有利于污染物的扩散；出现逆温天气，大气层异常稳定时，不利于大气污染物的扩散。⑶地形：盆地、河谷地形，不利于污染物扩散。

大气污染物及其来源与危害：碳氧化合物，主要指CO, 50％来自汽车尾气。有毒、氮氧化合物，NO和NO2, 汽车尾气造成酸雨（硝酸型酸雨）。碳氢化合物, 汽车尾气, 与氮氧化物形成光化学烟雾。氯氟烃化合物, 制冷剂，发泡剂, 破坏臭氧层，形成臭氧空洞。颗粒物, 矿物燃料的燃烧，汽车尾气，采矿，建材，冶金等工业企业和人类的农耕活动, 影响城市空气质量的主要污染物.硫氧化物（SO2）, 含硫煤的燃烧, 造成酸雨（硫酸型酸雨）。

可吸入颗粒物污染

1．可吸入颗粒物——直径小于10微米。2．空气污染指数（API）：空气质量的好坏取决于各种污染物中危害最大的污染物的污染程度。例如北方绝大多数城市的首要污染物均为可吸入颗粒物。3．可吸入颗粒物的利弊：利：刺激并锻炼人的免疫机能，弊：①如果颗粒物含有毒有害成分时，出现免疫功能障碍，危害健康。②颗粒物中如果含有较多病菌和病毒时，可能引发传染病。③长期过量颗粒物，积聚在肺部，可能使人患“尘肺病”。④有些颗粒物沉积在肺部，还可能引起恶性病变。

▲为什么北方城市的大气污染物以可吸入颗粒物为主（以北京为例）？

①北方降水少，天气干燥，多大风，有些地区荒漠化严重，导致自然降尘多；②燃煤；③机动车尾气；④建筑工地扬尘。

▲怎样治理可吸入颗粒物污染？

①使用清洁能源，代替燃煤；②制定汽车尾气排放标准，达标排放；③扩大绿化面积，建筑工地控制扬尘；④加大对污染企业的治理力度，减少污染物排放，达标排放。酸雨

1、酸雨――PH值小于5.6的降水，PH值小于4.5的为重酸雨；

2、形成酸雨的大气污染物主要有硫氧化物和氮氧化物；

3、污染源，自然污染源：火山喷发、地震等自然现象放出大量酸性气体，人为污染源：工矿企业、交通工具、家庭炉灶燃烧煤、石油、天然气，向大气中排放酸性气体,有色冶金工业排放酸性气体。

危害：①使河湖水酸化,危害水生生物。②使土壤酸化，危害土壤生态，农作物减产。③腐蚀树叶，毁坏森林。④腐蚀石材，钢材，造成建筑物，铁轨，桥梁和文物古迹损坏。

我国酸雨类型以硫酸型酸雨为主(原因是燃烧高硫煤)，汽车尾气造成硝酸型酸雨。南方比北方酸雨严重的原因：①南方有色冶金工业发达，排放大量酸性气体。②南方土壤为酸性，大气中尘埃为酸性。③南方大城市燃烧高含硫量的煤。④南方地形以低山丘陵为主，风速小，酸性气体不易扩散。⑤南方阴雨天气多。

我国怎样防治酸雨：①建立酸雨控制区和SO2污染控制区。②限制高硫煤的开采。③发展洁净煤燃烧技术和煤炭脱硫技术。④调整能源结构，开发利用新能源、清洁能源。⑤加强废气中SO2的回收与利用。

臭氧层破坏原因：①自然：太阳活动的自然因素。②人为：人类向大气中排放消耗臭氧的物质（例如：氯氟烃类化合物）

全球气候变暖原因：①自然：全球气温处于波动上升期。②人为：人类活动（矿物燃料的燃烧、森林的破坏尤其是热带雨林的破坏）导致大气中CO2等温室气体增多，CO2强烈吸收地面长波辐射，使气温升高。

三、大气污染防治措施：1．能源生产和消费是大气污染的主要来源；调整能源战略是大气污染防治最有效、最直接的途径。▲2．措施：①提高能源效率和节能。②开发洁净煤技术。③开发清洁能源和可再生能源。④控制酸雨和二氧化硫污染。⑤其他，如调整产业结构，合理生产布局，植树造林，控制地面扬尘。

第三章

自然资源的利用与保护

淡水资源短缺：1．衡量一个国家和地区水资源的多少的指标——多年平均径流量。2．淡水资源短缺的实质——供与需的不平衡问题。

淡水资源短缺地区分布：世界主要分布在中东与非洲。我国主要是分布在华北与西北地区。世界淡水资源短缺原因：自然原因：①可利用的淡水资源总量有限。目前人类利用的淡水资源：河流,湖泊,浅层地下水。②淡水资源的时间、空间分布不均。国家多年平均径流量排名：巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印尼、中国。人为原因：③淡水资源的污染、浪费严重④人口增长，经济发展，生产、生活用水需求量增长快。淡水资源短缺带来的危害：①制约经济发展②影响粮食生产安全③损害生态环境④损害人体健康⑤引发国际冲突。

中国淡水供应与需求

▲1．短缺原因：自然原因：①总量丰富，但人均不足；②地区分布不均；③降水季节、年际变化大。人为原因：①人口增长，经济发展，生产生活用水需求量大增；②水资源的污染、浪费严重。

⑴我国淡水资源的时空分布规律：时间：夏秋多，冬春少，年际变化大；空间：南多北少，东多西少。⑵我国不同地区差异：南方地区：（以上海为例）水资源总量丰富，多水带——水质型缺水原因：水污染严重.。华北地区：（黄河，淮河，海河）总量不丰富，过渡带，缺水最严重――资源型缺水原因，自然原因：①降水量少，季节、年际变化大；②流经本地区的河流径流量小，季节、年际变化大。人为原因：③人口稠密，工农业发达，用水量大；④水资源污染，浪费严重.。西北地区：总量不丰富，缺水带——经济用水挤占生态用水。带来生态问题，如土地荒漠化加剧。

地下水超采的后果：地面沉降，沿海地区海水入侵，地下水水质恶化水资源的合理利用与保护

1．世界淡水紧缺解决对策：开源：①修筑水库，②开渠引水，③合理开发与提取地下水，④废水处理再利用，⑤海水淡化，⑥人工降雨。节流，农业：①改进灌溉技术，降低灌水定额，②发展节水农业。工业：③提高用水效率，④提高水的重复利用率，⑤实行污水资源化⑥发展清洁生产。

▲2．中国水资源供需平衡对策。开源：①修筑水库――解决水资源时间分布不均问题，②开渠引水――解决水资源季节变化大问题，③合理开发与提取地下水，④废水处理再利用，⑤海水淡化，⑥人工降雨。节流：农业：①改进灌溉技术，降低灌水定额，②发展节水农业。工业：③提高用水效率，④提高水的重复利用率，⑤实行污水资源化，⑥发展清洁生产。生态：因地制宜地退田还湖、退耕还林、退牧还草，植树造林。其他：提高水价，增强公民节水意识，制定水法，调整产业结构。

耕地日渐减少

世界耕地需求趋势：耕地资源供不应求，耕地资源不足。

世界可耕地资源面临不足的原因：①土地荒漠化、水土流失等原因导致土地退化，使可耕地面积减少；②人口急剧增加，所需耕地越来越多③非农业用地不断增加。

中国耕地资源面临的压力 ▲1．我国耕地资源面临不足的原因：①耕地面积占国土面积比重不大，人均耕地少；②耕地分布不均，人均耕地水平差异大；③非农业建设用地增长迅速；④中低产田多，不合理利用耕地导致土地退化和耕地污染严重，加剧耕地不足。

2．我国耕地比重小的原因——山地多，平原面积小，干旱面积大。

3．我国近年耕地面积减少的原因：自然原因：灾毁耕地

人为原因：生态退耕；建设占用；农业结构调整。

4．我国耕地分布：主要分布在400MM等降水量线以东的湿润、半湿润地区的平原、盆地和低缓的丘陵地区，黑龙江、内蒙古人均耕地最多。

5．注意三点：①人口不断增长，人均耕地面积逐步下降；②人口数目多的时期，人均耕地少；③人口增长快的时期，人均耕地减少快。

6．亚洲耕地面积最大的国家是印度，世界耕地面积最大的国家是美国。耕地供需矛盾实质是人地矛盾，控制人口增长是解决此矛盾的关键。

土地资源的合理利用与保护

耕地的利用与保护：1．我国土地基本国策：分珍惜和合理使用土地，切实保护耕地。2．我国土地利用核心问题：护有限的土地资源。▲3．我国在解决土地现状与粮食需求不断增加的矛盾时，采取的措施：①实行耕地总量不减少的措施；②提高土地利用率；③提高耕地质量。

土地退化的防治：1．土地退化的定义：地资源的质量的降低，自农耕地上通常表现为农作物产量的下降或农产品品质的降低。▲2．土地退化的原因：自然原因：气候异常；全球变暖。人为原因：过度开垦；过度放牧；过度樵采；乱砍乱伐；水资源的不合利用；工矿城镇建设造成植被破坏；污染3．土地退化的表现——草场退化，土地荒漠化，土壤盐渍化，土壤质量下降4．土壤侵蚀是一种分布较广，危害严重的土地退化现象。5．我国不同地区的土地退化现象：西北地区, 土地荒漠化，草地退化。北方地区, 不合理的灌溉引起的盐渍化，土壤侵蚀。南方地区, 土壤侵蚀，污染造成的土地质量下降为主。青藏地区, 寒漠化。

6、我国三大生态问题：石漠化，水土流失，荒漠化。

石漠化。发生地：我国的云贵高原，两广丘陵地区（亚热带湿润，喀斯特地区）。外力作用：流水侵蚀作用；原因：自然：①坡度陡峻，②土层浅薄，③降水丰富，夏季降水强度大；人为：①过度砍伐，②毁林开荒，③陡坡开荒。水土流失（黄土高原为例）：外力作用：流水侵蚀作用，原因：自然：①黄土土质疏松；②降水集中，且多暴雨；③植被覆盖率低。人为：①破坏植被，农牧业方式的改易，营造宫殿，樵采，战争；②不合理的耕作制度：轮荒，开矿中不注意环保，人地矛盾突出。江南丘陵：红色荒漠。作用：流水侵蚀作用。原因：自然：①降水多，集中于夏季，多暴雨。②地表起伏大，坡地水土不稳定。③河流水系发育，侵蚀能力强。人为：①毁林开荒，②滥砍滥伐，过度樵采，③人地矛盾突出。

荒漠化：西北地区为例：外力作用：风蚀作用

原因：自然：①气候干旱，降水少，②地表覆盖深厚的沙质沉积物，③大风日数多且集中，④生态环境脆弱。人为：①过度樵采，②过度放牧，③过度农垦，④水资源的利用不当，⑤工矿交通建设中不注意环保，⑥人地矛盾突。

7、土壤侵蚀的防治原则：①建立“防、治、用”相结合的体系；②将防治工作与消除贫困、土地的合理开发利用相结合，贯彻预防为主，使生态、经济、社会协调发展。

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8、土壤侵蚀的防治措施：①生物措施：退耕还林还草，植树种草，营造经济林②工程措施：修建水库，修梯田，淤地坝③农牧业措施：等高耕作，使用有机肥，适时耕作，舍饲养畜

9.我国土地资源的基本特点：1．土地资源丰富，类型多样。2．土地资源分布不均，土地生产力地区差异显著。3．山地多、平地少、耕地比重小。4．农业用地绝对数量多，相对数量少。

一些矿产资源频临耗竭

中国矿产资源供需矛盾的原因：①总量虽丰富，而人均占有量低。②富矿少，贫矿多，加之开采中采富弃贫，使矿产品品位下降。③矿产资源的地区分布不平衡，与生产力的布局不匹配。

化石燃料的合理开发与利用能源分类：

产生的方式：可分为一次能源和二次能源。一次能源是指可以从自然界直接获取的能源。其中煤炭、石油和天然气是千百万年前理在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，又称为化石能源，它们是当今世界中一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。一次能源中还包括水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及核能等。二次能源是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源。电能是最主要的二次能源。电能是从其它形式的一次能源转化而来的。焦炭、汽油、煤气、沼气等。按形成和来源：与太阳有关的能源：太阳能、煤炭、石油、天然气、油页岩、水能、风能、波浪能、海流能。与地球内部的热能有关的能源：地热能、温泉

球一月球一太阳相互联系有关的能源：潮汐。

按利用时间长短：常规能源：已大规模利用。煤炭、石油、天然气、水力等。新能源：正在研究开发和利用的能源，太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能（沼气）等。按性质：可再生能源：太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能。非可再生能源：煤炭、石油、天然气。

化石燃料的分布：1．煤的分布：北半球多于南半球▲2．煤带：世界：欧亚大陆煤带：从我国的华北向西经新疆，横贯哈萨克斯坦、俄罗斯、乌克兰、波兰、德国、法国直到英国；北美洲的美国和加拿大；南半球的煤炭分布在澳大利亚和南非。中国：主要分布在华北，其中山西、陕西、内蒙古三省区的储量最多，南方除贵州外，均严重缺煤。▲

3、石油和天然气的分布。主要油田分布区：世界，东半球，从地中海地区经中东到印尼，中东，北非蕴藏量最丰富。中东是世界最大的石油出口地区, 西半球，从阿拉斯加，经加拿大、美国西部，墨西哥和委内瑞拉，到哥伦比亚。中国东部：大庆、辽河、大港、中原、胜利等油田和沿海大陆架。西部：塔里木、柴达木、准噶尔三大盆地。

化石燃料的消耗与前景：1．发达国家能源消耗普遍较高；发展中国家能源消耗普遍较低。2．中国能源消耗总量仅次于美国（原因：人口多，利用率低），人均消耗能源水平很低。

化石燃料开发与利用中的环境问题：以煤炭为例：开采, 破坏地表，如露天开采会引发滑坡、崩塌，井下采煤会导致采空区地面塌陷；煤炭堆放要占地，废渣可能会自燃；矿山排水造成水土环境污染；等等。运输过程可能会污染空气、水与土壤；煤炭的堆放要占地，可能破坏景观，造成污染。会产生大量的CO、粉尘以及多种芳烃化合物，污染空气；释放大量的CO2，造成全球增温；释放SO2和氮氧化物，导致酸雨的形成，进而破坏水生生态系统。并可能改变土壤性状，危害农作物与森林生态系统。

▲化石燃料合理开发与利用的主要措施：1．采用科学方法开采化石燃料资源，提高资源的回收率，改变乱采滥挖、采富弃贫、破坏矿产资源的现象，减少生产过程中对资源的严重耗损。2．在能源资源开发与使用中，环境保护措施要与主体工程同时设计、同时施工、同时验收、同时投入使用。要防止各种有机、无机污染物在资源开发过程中进入大气、水体、土壤，引起环境污染问题。3．在矿区生产中应保护耕地，合理利用土地。因开采能源而扰动、破坏土地，造成地面塌陷时，由采矿者负责进行复垦，恢复到可利用状态。4．对化石燃料进行深加工和精加工，包括发展煤炭洗选加工，实现脱硫，推广洁净煤技术等，减少在利用过程中对环境的不良影响。5．实行能源结构改革，在化石燃料中尽可能使用天然气，用可再生能源的代替化石燃料资源。

关于环境污染的知识第2篇

21世纪是知识经济时代[1,2],知识经济在为环境保护带来机遇的同时,也给环境保护带来了严重的挑战.在总结人类同环境污染做斗争经验教训的基础上,从自然 - 社会 - 经济复合系统角度分析,在知识经济提供的强大技术支持的条件下,应掌握环境问题发生发展的`每一个环节上的能流、物流、信息流的规律,最大限度地消除或降低环境污染,树立系统的、整体的、未来的、全球的环境观.

作者：严登华何岩邓伟王金达作者单位：严登华,邓伟,王金达(中国科学院长春地理研究所,吉林,长春,130021)

何岩(中国科学院人事教育局,北京,100864)

刊名：地域研究与开发 PKU CSSCI英文刊名：AREAL RESEARCH AND DEVELOPMENT 年，卷(期)： 19(4) 分类号：F062.3 X22 关键词：环境问题环境观知识经济

关于环境污染的知识第3篇

关键词：云知识,产品知识,产品知识模块本体,结构化,形式化,查询重写

0 引言

在产品的创新和开发过程中,产品知识的获取非常重要。但是,由于用户对集成和查询检索环境缺乏详细了解,用户对知识需求本身的随机性、动态性和模糊性等,使得产品知识的查询检索效果不佳。并且,产品知识作为云计算(cloud computing)[1]和云制造(cloud manufacturing)[2,3]两种模式的主要资源,如何在这两种模式下对其进行获取,有效处理和优化,缩短查询响应时间,减少查询代价,这些都是值得探讨的问题。

近些年来,虽然人们对产品知识查询和检索作了不少的研究,例如基于本体检索的语义查询框架(Semantic Query based Ontology,PSKQORE)[4];全自动的基于本体的查询表达方法[5];分布式产品知识的查询和检索过程中的产品知识表达、产品特征建模、产品知识集成[6,7]等等。但是,在云计算和云制造模式下,还没有查询到相关产品知识查询与检索的研究。

因此,本文针对上述问题展开深入的研究,提出了云知识环境下的产品知识查询与检索结构,如图1所示,除云知识平台的构建之外,该结构主要还包括如下关键技术:1)把用户需求转换成企业内部的知识需求,在此基础上构建用户需求知识模块本体;2)对产品知识的查询过程用形式化规约语言精确地描述,实现查询和检索过程自动化;3)通过查询重写方法优化查询过程。通过企业应用说明产品知识查询过程的实现。

1 云知识环境下的产品知识查询和检索体系结构

本文提出云知识环境下的产品知识查询和检索结构(Product Knowledge Query and Retrieval Framework in Cloud Knowledge Environment,PKQRFC),如图1所示。该结构考虑如何获取用户需求,能把用户需求转化为用户需求知识模块本体,通过XML形式化描述使查询和检索过程实现自动化,通过查询重写方法优化查询过程。PKQRFC结构包括:

1)语义查询和检索输入。主要功能是对产品需求进行描述,并把其转换为企业用户的知识需求,同时进行结构化表示,并将其推入到产品知识模块本体的产品知识搜索接口,为查询检索引擎执行创造条件。

2)查询检索引擎。查询检索引擎为图1中虚线框部分,是整个查询体系结构的核心,其主要功能是:(1)对接收到的企业用户的知识需求进行结构化表达;(2)采用描述逻辑的方法进行语义推理,生成由OWL描述语言表示的用户需求知识模块本体;(3)建立用户需求知识模块本体与本地产品知识模块本体库或外部产品知识模块本体库中的产品知识模块本体的映射关系,找到与用户需求知识模块本体最相似的产品知识模块本体,查找到相关知识;(4)把查找到产品知识存入缓存,通过知识接口把查询和检索到的产品知识传送给企业用户。

3)产品知识模块本体库。主要用于存储本地或异地领域专家所构建的产品知识模块本体,通过与用户需求知识模块本体建立映射关系,为产品知识查询、协同、共享和重用提供服务支持。

4)Wordnet词典数据库[8]。其主要功能是确定映射过程中需求知识与查询知识概念(术语)的语义关系。

5)云知识平台。该平台包括公有云资源池、私有资源池、云知识平台等几个重要部分。图中的公有云资源池是企业外的各种产品知识资源,包括企业外部的各种产品知识库、文献库(如CNKI)、专利库(如美国专利数据库);私有云资源池是企业自身拥有的知识库(如实例库、模型库、规则库专家库等)和数据库;云知识平台对公有云和私有云的产品知识资源进行虚拟接入和服务封装,并实现对产品知识资源的服务选择与组合、评价、存储、计价、租用等统一管理和调度,从而实现对产品知识模块本体库的构建提供资源支持。

2 云知识环境下的产品知识查询和检索的关键技术

在云知识环境下,产品知识查询和检索结构的主要关键技术包括产品需求到用户需求知识模块本体的转换、查询过程的形式化描述和查询转换等。

2.1 产品需求到用户需求知识模块本体的转换

用户需求是指用户对某种产品或知识没有得到满足的感受和欲望,包括企业外部用户需求和企业内部用户需求。本文主要指企业设计、制造和管理人员等企业用户的知识需求。

在用户需求到用户需求知识模块本体转换过程中,首先需要了解产品消费者对产品功能特点、使用性能、外观要求、安全性和人机关系等方面的需求变化,在些基础上提练出消费者对产品需求的情况具体要求;然后根据这些产品需求的情况,通过转换和结构化处理[9]生成企业用户的知识需求;最后采用本体建模和语义推理方法对企业用户的知识需求进行本体建模和推理,生成企业用户的需求知识模块本体,如图2所示。

2.2 产品知识查询过程的形式化描述

产品知识查询过程的形式化描述是采用形式化规约语言消除查询过程中产品知识描述的模糊性和主观性,目的是实现产品知识查询的准确性和自动化。

因此,为了实现图1中所示的企业用户需求知识的查询,需要对产品知识查询过程中的输入条件、语义映射过程、相似度计算、语义查询条件和相似度计算进行XML的形式化描述,具体描述定义如下:

定义1企业用户需求知识查询过程被XML元素的形式化为图3所示的形式。

其中mci是企业用户知识需求描述查询必选(强制性)条件的OWL表达;oci是企业用户需求知识查询任选条件的OWL表达;gra表示对查询产品知识模块本体的模式转换;alg表示对产品知识模块本体进行重写;MCW为所要查询企业用户需求知识的必选条件的权重相似度;SIM_STR(O1,O2)为企业用户需求知识模块本体O1和产品知识模块本体O2的结构相似度;SIM_SEM(O1,O2)为企业用户需求知识模块本体O1和产品知识模块本体O2的语义相似度;SIM_PAR(O1,O2)为企业用户需求知识模块本体O1和产品知识模块化本体O2的特性相似度;SIM(O1,O2)为企业用户需求知识模块本体O1和产知识品模块本体O2的结构—语义—特性相似度。

在查询过程中,权重相似度的值由企业用户设定,结构相似度、语义相似度、特性相似度和结构—语义—特性相似度的计算见文献[10]。

依据图1和图3的形式化定义,即可查询和检索到企业用户所需的知识。

2.3 产品知识查询的转换

产品知识查询的转换是建立起已查询到的企业用户需求知识模块本体与云平台中公有云或私有去的关系数据库或结构化XML数据库等的查询路径。

2.3.1 查询重写算法假设

查询过程中,本文采用n RQL[11]作为企业用户需求知识模块本体查询语言。查询过程中将n RQL查询表达式转换为RDQL[12]查询表达式,用SELECT子句识别返回应用的变量;From子句详细说明使用一个URI的用户需求知识模块本体模型;Where从句用三维模式列表的图表表示查询模式;And说明Boolean表达式;Using从句提供一种缩短URI长度的方法。而XML数据库查询中使用XQuery为查询语言,XQuery是具有一种FLWR(如For、Let、Where、Return)语法的功能编程语言。

2.3.2 产品知识的查询转换过程

用户需求知识模块本体到XML的查询转换过程是构建相应的查询路径。设企业用户需求知识模块本体到XML的映射表为M,企业用户需求知识模块本体的查询输入为Qg,分布式产品知识模块本体的中间查询为Qr及XML源上输出的XQuery查询为Qx,于是可得从企业用户需求知识模块本体到XML的查询转换过程如下:

步骤1根据Qg识别与每个变量相对应的企业用户需求知识模块本体查询路径表达,把这些路径表达放入P集合中:1)把Select从句中的查询路径表达放入集合Ps中;2)把出现在Where从句中通过Literal常量和URI约束的查询表达放入集合Pw中;3)把And从句中发生的查询表达放入集合Pw中。

步骤2对于每个参与查询的与企业用户需求知识模块本体相对应的分布式产品知识模块本体Qi,根据映射表M上的通信信息,用iQ中具有查询路径映射P集合的查询路径取代,并以同样方式更新Ps和Pw。通过以下方法重写Qg和Qr:1)根据Where从句,经过iQ在P中找到一个覆盖所有路径表达的循环子图,并把所有的边放入集合E中。对每个ei∈E(需要查询的知识Si和查询的目标知识Ii),添加一个形如(?si,ei,?Ii)的三元组到Where从句中;2)对Select和And从句,用Ri中相应的路径简单取代查询路径,接着把每个路径与一个变量进行绑定。

步骤3通过使用分布式的XML数据源和与其对应的产品知识模块本体Qi的映射信息,在Ps和Pw中发现每个元素Pi的路径表达。用Ps/表示与Ps相对应的XPaths集合,用Pw/表示与Pw相对应的XPaths集合。

步骤4根据以下规则为每个XML数据源建立时时查询Qx:1)Let从句,输出let$=doc(“”);2)For从句,对Pw/和Ps/中的每个XPath Pi输出形如forin的For从句;3)Where从句,对Pw/中每个Pi/,根据Qr中约束创建一个查询条件,并用Where从句作为这些条件的连接;4)Return从句,取集合Ps/中的一个Pi/作为Return从句的返回元素。

步骤5如果该部分由v进行约束,用v取代Pi中的某个部分简化Qx中涉及的每个绝对路径XPathsPi为相关的XPaths。

通过以上五个步骤,即可实现对相应企业用户需求知识模块本体的查询转换过程。

3 企业初步应用

在知识经济时代的今天,家电产品的设计开发周期在缩短,产品更新换代速度很快,竞争日趋激烈。为了及时获取新的产品知识以加速新产品开发,某家电集团与本课题组联合开发了云知识环境下的产品知识模块本体的产品知识共享与集成平台。其中基于产品知识模块本体的产品知识共享平台是其中的一部分,通过该平台进行相关产品专利知识的查询和检索,为企业产品创新与开发、快速响应市场和用户需求做出及时反应,如图4所示。

4 结束语

知识是产品创新与开发的动力和源泉。云知识环境下的产品知识查询和检索是对产品知识的查询和检索过程进行优化处理,使产品知识易于获取,为企业快速响应市场和用户需求提供服务。本文的主要贡献是:

1)提出了云知识环境下的产品知识查询和检索结构,该结构能够实现云知识环境下分布式产品知识的查询和检索过程的优化;

2)给出了从产品需求到企业用户需求知识模块本体的转换过程模型;

3)对企业用户需求知识的查询和检索过程进行形式化描述,实现查询和检索过程的自动化;

4)对企业用户需求知识查询过程进行查询转换,构建了从企业用户需求知识模块本体到XML结构数据的查询重写的方法,实现对云知识环境下传统数据库和XML结构数据库中产品知识的查询和检索。

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关于环境污染的知识第4篇

关键词：数字知识环境知识服务体系科研用户

中图分类号： G250.73 文献标识码：Ａ文章编号： 1003-69３８（２０11）０3－0041-04

Study on Architecture of Knowledge Service for Scientific Researchers under Digital Knowledge Environment

Zhang Hongli （The Open University of China Library，Beijing，10003）

Wu Xinnian Zhang Fu （The Lanzhou Branch of the National Science Library Chinese Academy of Sciences，Lanzhou，Gansu，730000）

Abstract：In Digital Knowledge Environment the construction of knowledge services must focus on the requirements of users and abide to the overall strategies of the institute, in which users' experiences must be valued, and the construction should be based on the layered academic information resources systems, in combination with effective technologies and human resources. Moreover, the new organization management and culture system are utilized to ensure the feasibility of the construction of knowledge services system, whose target is to provide the high value-added knowledge services products or solutions to scientific users, in order to improve their ability to transfer knowledge and the efficiency of innovation.

Key words：digital knowledge environment； knowledge service architecture； scientific researchers

ＣＬＣ number： G250.73 Document code： AArticle ID： 1003-6938（20１1）03-0041-04

1 引言

突飞猛进的信息技术改变了科研用户的传统研究环境，用户科研过程所涉及的文献、数据、设施、机构、群体、活动、过程和工具等信息对象全面走向数字化，这些数字化对象在网络化空间中通过信息分析、挖掘和融合等技术关联起来，形成信息时代综合集成的新型科研环境——数字知识环境［1 ］。在数字知识环境下，通过对数字对象的进一步解析、重组、统计和集成，能够产生新型知识关系、知识结构和知识集合。数字知识环境给科研用户的工作和学习带来了深远的影响，导致科研用户的知识需求较之传统环境下的需求出现较大的差异。本文将重点分析数字知识环境下科研用户的新需求，以此为基础构建满足科研用户新型知识需求的知识服务体系。

2 数字知识环境下科研用户的知识需求

2.1 综合集成的跨平台检索和分析工具

数字知识环境下，科研用户的研究过程可能涉及各种类型的STM全文资源、重要的规章制度、国内外研究计划、科研项目、领域专家资料、关联产品等，这些资源所涉及的载体形式也是多种多样的，如图书、期刊、专利文献、数据库、多媒体资源、超媒体资源、网络资源甚至是实验数据等。服务机构必须对上述各类信息资源进行全面地收集和整理，并对这些分布、离散、异构的信息资源进行有效组织、动态链接和系统集成。此外，目前各知识服务机构提供的集成检索、同步浏览、馆际互借、参考咨询和扩展检索等检索或分析工具，种类繁多，特点各异。科研用户更倾向于一站式地利用所有科技资源与服务，避免逐一访问第三方平台完成该过程，服务机构应实现上述众多服务项目的无缝融合，使得科研用户从任何服务接入都可通过一次认证、一次输入、一个工作流程或一个逻辑系统地获取所需要的各种服务，并可经由第三方系统和用户自主系统调用公共集成服务平台。［2 ］

2.2 知识密集增值型服务

数字知识环境实现了高性能计算资源、海量科学数据库、科学数字图书馆、野外观测站台、大型科学装置和计算模拟软件之间的交互连接，使得科研过程产生的数据和信息呈指数级速度增长。一方面，这种规模急速增长的信息资源带来所谓的“信息超载”和“知识饥渴”，使得用户知识需求的重点和瓶颈不再是简单地检索和物理的获取文献资源，而是希望直接获取文献、数据、信息等资源中的知识内容和知识关联。这就要求服务机构对信息资源的内在特征和价值进行析取、集成、创新以得到其中的核心知识内容，为用户提供知识密集度较高的知识服务产品；另一方面，数字知识环境扩展了传统科研的内容和形式，使得基于数据和内容的知识发现成为基础的科研实验方法，服务机构应基于海量信息资源和科研数据，利用多种知识挖掘和内容计量手段，为科研用户提供发展态势分析、竞争态势与对手分析、研究异常与变化分析、热点追踪、新兴或潜在主题发现等深度咨询服务。

2.3 融入用户科研环境、嵌入用户科研过程的服务

数字知识环境下，对大规模的各类信息对象经过解析、关联、重组、统计和集成等处理后，可生成嵌入科研过程的知识计算服务，支持科研用户随时调用、组织和定制相应的知识计算。顺应科技创新系统平台的变化，科研用户希望知识服务能够实现与科技创新中各种对象、资源、工具、活动、过程等的充分融合、组织和链接，同时综合集成科研过程涉及的文献、数据、机构、设施、人员和项目等各类科技资源，提供嵌入科研过程和用户系统的数据分析工具，发掘隐藏在各种数字信息对象及相关集合、过程和交互活动中的内在知识资源，支持灵活的知识发现，使得科研用户能在自己特有的科研过程中便利地集成数字化的科研信息平台。同时，数字知识环境下，跨领域、跨机构的团队合作成为基础研究方式，面向离散、分布团体的虚拟组织成为新环境下科研活动的重要主体。［3 ］这就要求知识服务提供可灵活定制、扩展、移植的知识管理平台，支持个人、课题组、研究所和虚拟研究组织等对各种知识对象组织和管理，支持即时交互式知识交流，支持各个层次的知识资产管理和长期保存。

3 数字知识环境下面向科研用户的知识服务体系

3.1 数字知识环境下面向科研用户的知识服务体系构建目标

知识服务以信息资源的搜寻、组织、分析和重组为基础，根据用户的具体问题和环境，提供提升科研用户知识应用和知识创新效率的服务。［4 ］科研环境的变化引导着用户需求的转变，越来越多的科研用户希望更加智能化地利用科技资源与服务，实现知识服务与科研过程的无缝融合，进而实现集成化、个性化、知识化、可视化地获取科技资源与服务，甚至希望借助此类服务预见本领域研究未来发展趋势及可能遇到的潜在问题。面向科研用户的知识服务建设目标必须以满足新环境下科研用户的知识需求为中心，创新组织管理和文化理念，利用前沿信息技术将服务机构的基础知识资源、服务产品和人力资源整合起来，构建满足用户知识需求的动态知识服务体系，支撑、辅助、引导和推动科技创新工作的深入发展。［5 ］

3.2 数字知识环境下面向科研用户的知识服务体系

3.2.1 知识资源保障体系

知识资源为知识服务提供基础资源或资源获取渠道，是知识服务得以顺利进行的最基础保障。知识资源主要包括各类传统资源库、各种电子化或网络化数据库和机构知识库等。

数字知识环境下，必须建立用户需求导向的、实现机构隐性资源充分共享的层次化知识资源保障体系：（1）改变传统信息资源建设模式，充分考虑资源体系建设过程中的用户体验。［6 ］变“订购→服务”的被动资源建设模式为“需求分析→多源知识资源组织→服务推送”的基于用户需求和体验的协同保障模式；（2）扩大资源保障类型和途径，构建满足用户各类复杂需求的科研信息资源体系。首先，高度重视对科研过程产生的事实和数据信息的管理；其次，知识资源保障体系应从科技信息向经济信息、市场信息和社会信息等范围扩展，进一步加强对科技论著的保障力度，推动科技创新成果迅速转化为解决重大社会与经济问题的技术和产品；最后，持续监测主要科技领域和重要科技机构的发展趋势，建立覆盖主要文献数据和监测采集数据的科研计算资源仓库，为满足科研用户的热点追踪、新兴或潜在主题发现等高层次科研咨询需求提供最前沿素材；（3）综合集成和深度揭示分布异构信息资源，形成广泛、深入的知识链接网络。将目前基于文献层面的“整合集成”深化到对信息资源中的知识内容、知识对象及其逻辑关系进行深入、系统的语义描述，通过单一语义映像和多层语义互联，实现基于领域本体的知识资源深度挖掘和结构重组。同时提供知识地图，消除“知识孤岛”，可视化地展现知识和知识对象及其各种关联关系；（4）建设机构知识库和专家地图，促进机构隐性知识资源的高效管理、揭示与共享。机构知识库为科研用户交流科研成果提供知识共享平台，同时便利服务机构分析用户的基本行为模式和需求特征，建立用户知识模型，指导服务开展。专家地图是为便利科研用户或知识服务人员快速找到问题求解所需要的专家线索而设计的专家分类示意图，专家地图不仅包含知识内容本身，而且指示知识所在位置或来源。

3.2.2 技术保障体系

技术保障为知识服务提供不可或缺的支撑条件，主要包括知识服务开展各个过程中引入并投入使用的各类信息处理技术、知识管理系统或知识服务平台等。

面对数字知识环境下科研用户的新型知识需求，服务机构必须加强服务技术创新、开发支撑集成化知识服务的技术体系和工具平台，通过强有力的技术支撑扩展知识服务向用户科研过程延伸和嵌入的能力：（1）利用先进信息技术改善现有对信息资源的分析、整合和重组水平，提升服务产品的知识内容附加值。比如，采用机器学习、搜索引擎、实时内容更新、实时信息采集和RSS等技术自动化记录科研数据，完整记录和保存科研过程中产生的数据与资料，实现数据内容的标准化、开放化及信息资源库中基础知识节点的同步更新；利用信息自动化处理技术、概念分类、词汇控制和知识地图等技术建立基于知识节点互联的知识资源网络；运用数据挖掘、数据融合、知识发现和智能检索等技术对知识资源进行深度分析，为用户提供综合集成化的一站式检索服务；采用网格、组件以及各种异步信息交流技术和同步信息交流技术（包括远程会议、MSN、QQ等即时通讯手段）保证知识的充分共享；通过推送技术、导航技术、群件技术和智能代理技术为用户提供“量身定做”的个性化知识服务；（2）引入语义网技术、中间件技术、智能代理技术、门户系统技术和知识呈现技术等，实现知识服务与用户科研创新过程的平滑衔接，方便用户随时调用所需要的知识服务；（3）利用工作流管理技术、数字签名技术和身份认证技术等建立协同运转的知识共享平台、任务分发与流转平台，在技术实现过程中突出情感认知、信念、美学艺术、人际关系和协同合作等人的因素，为科研用户提供人性化、专业化和智能化的知识交流方式，实现资源组织和调用的社会化，建立多方协作联盟扩展服务能力，提升知识服务效果。［7 ］

3.2.3 人力资源保障体系

知识服务人员是知识服务工作的直接承担者，人员素质直接影响到知识服务的效能和效果。人力资源保障体系主要包括机构的知识服务人员和团队。

培养造就一支适应数字知识环境下科研用户新需求的高素质人力资源队伍是知识服务工作的重中之重，服务机构需从三方面加强人力资源的建设工作：（1）引导服务人员由提供信息服务向提供知识服务转变。服务人员服务意识的转变是开展知识服务的重要推动力，必然要求其改变过去提供文献信息服务的方式和态度，牢固树立知识服务意识，变被动服务为主动服务，将与用户的沟通反馈环节更直接地融入问题解决的全过程，为用户提供更有针对性的问题解决方案；［8 ］（2）提升知识服务人员的素质和服务能力。知识服务者应具备甘为人梯、敢为人先的职业素质，拥有较完整的专业领域知识结构，对学科发展前沿具有敏锐的洞察力，具备良好的信息挖掘、删选和资源整合能力；灵活掌握前沿知识分析方法和工具；拥有主动服务的精神，沟通交流能力较好，外语知识素养较高，具有坚持不懈地学习精神等。知识服务机构应着重从上述几个方面加强对服务人员的培训，做好人才的引进工作；（3）组建主动服务的知识服务团队，组织合理的团队内部结构。按照服务领域组织人力和资源建设专业知识服务团队，团队结构随着任务和功能的不同随时变化。在团队建设中注意对年轻服务人员的培养，形成传、帮、带的可持续发展氛围和机制，避免知识服务团队产生断层。随着融入用户科研过程的知识服务需求越来越明显，知识服务团队可加入到科研队伍中，作为科研团队的团队成员提供信息处理、知识应用和问题解决等知识服务。

3.2.4 知识服务产品体系

知识服务产品是机构知识服务能力大小的集中体现，直接影响到用户对知识服务的接受和认可程度。知识服务产品体系包括服务机构向用户提供的各类知识内容、服务产品或问题解决方案。

服务机构应以新环境下的用户需求为导向，提供的知识服务产品应充分考虑各层次科研用户的多样化需求，提升服务产品的知识内容附加值，构筑融入用户科研环境的知识服务体系：（1）加强用户研究，提升服务工作的效果和针对性。通过观察、用户访谈、人机系统分析和模拟实验等信息收集方法，准确把握目标用户群的结构特点和需求特点，为服务设计提供精确的用户信息，提升已有服务的服务水平，寻找突破点以推动新服务的开展；（2）针对不同用户，设计不同层次、不同类型的知识服务模式。如基于网络的参考咨询服务模式、基于知识管理系统的服务模式、学科化知识服务模式、个性化知识服务模式、团队协同化知识服务模式、知识信息导航和知识信息评价模式等等。及时捕获用户需求变化的动向，深入了解用户新型知识需求，并快速制定响应策略。同时，通过调查分析把握目标对象知识需求的规律与特点，研发相应的辅助工具与平台，超前部署一些特色化知识资源与服务体系；（3）建设与用户科研过程高度融合的知识服务模式与机制。建立具体用户服务记录责任制，提供从需求分析、知识发现到知识获取、评价、吸取、重组、创新、集成到应用的科研全程一体化服务。以学科咨询专家为龙头，建立面向科研一线的学科知识服务专门小组。构建信息资源建设人员、信息技术研发人员、情报研究人员和学科咨询专家密切协作的机制，优化力量组合，形成强势的学科化专业化知识服务能力，切实保证提供满足多样化和个性化要求的、符合科研用户需求的学科知识服务。

3.2.5 管理保障体系

机构管理体系为知识服务的顺利开展保驾护航，主要包括与知识服务相关的管理、政策、工作制度、工作标准与规范、绩效评估系统、业务结构设计与职责分工、工作流程设计等。［9 ］

知识服务机构必须把可获取的资源优势、可扩展的人才优势、可继承的技术优势转化为真正的知识服务优势，构建信息交流更为及时、资源整合更有针对性、组织内部协调更加有效、对知识服务任务回应更加敏捷的管理保障体系［10 ］：（1）创新管理观念。树立创新意识，根据数字知识环境下科研用户的新型知识需求制定恰当的发展策略和管理模式，对于不适应发展的管理机制，要勇于改革，善于改革，必须不断地学习并不断地改进；（2）淡化“正式组织”与“非正式组织”的界限，形成多样化的组织结构模式。在管理上进行明确的、完备的组织设计与再设计的思路，根据知识服务的性质和任务，科研用户的具体知识需求及管理环境的变化，建立以多样化任务目标为导向的组织结构形式；使得组织结构具有充分的灵活性和弹性，能够在管理环境发生变化时，仍然可以继续发挥其功能和作用，维持正常运营和管理活动；（3）实现组织从基于部门（岗位）管理到基于团队（项目）管理的转变。高层领导应为管理模式的转变提供时间支持、经济支持、决策支持和管理支持，建立针对团队个性特色和群体特色的激励机制，激发成员的事业感和成就感，保障团队协调互补功能的充分发挥；（4）实施成效卓越的制度管理。现代管理的效果依托于科学的规章和制度，如科学的服务政策，完善的工作制度和业务标准规范，合理的业务结构设计，良好的互动沟通流程与机制，能对群体合作及团队化服务起正面激励作用的绩效评价体系与机制等。

3.2.6 组织文化保障体系

组织文化对组织核心竞争力的提高具有约束能力和导向功能，影响着组织成员的价值观、行为模式和思维方式。组织文化包括知识服务机构所拥有的价值体系、信念、制度和规范等内容。

知识服务机构应该重塑机构的组织文化体系，形成有利于推进知识服务的文化氛围，建设基于知识共享和团队合作的学习型文化：（1）建设新型知识服务文化。推进机构文化创新，使得提升知识服务能力成为机构资源建设和优化配置的中心。鼓励员工广泛开展知识服务理论与方法的研究与探索，敢于打破知识服务的传统甚至经典模式，形成全面支持知识服务开展的创新型文化氛围；（2）提高知识服务团队的团队合作和知识共享意识。组织管理制度由高层主管制定，个人知识共享动机、团队运作形式与组织文化会受到高层领导的影响，领导者或团队负责人在知识学习和共享中应该以典范的形象出现，有意识地营造人人平等、互相尊重的氛围；向团队成员积极宣传并辅以实例说明沟通交流的重要性，让服务过程中沟通交流重要性的认识深入人心；鼓励员工之间合作完成项目，定期举办学习交流会，对积极共享知识的员工予以奖励；（3）建立绩效考核与激励机制促进团队交流合作与知识共享氛围的持续形成。绩效考核与激励机制可以直接影响团队成员的价值取向。绩效考核可强化机构所规定的“必须”行为的执行力度，激励机制则能激发成员朝着组织所“期望”的行为方向努力，从而促使组织成员修正个人行为或培养相关能力来获得良好的绩效成果。

4 结语

科研环境的变化带来了科研用户知识需求的变化，在数字知识环境下构建知识服务体系必须以用户知识需求为中心，将知识服务的理念融入到机构的整体战略之中，注重体系建设过程中的用户体验，构建以层次化的科研信息资源体系为基础，以强有力的技术和高素质的人力资源队伍为支撑，以新型组织管理和文化体系为保障的新型知识服务体系。向科研用户提供高知识附加值的知识服务产品或问题解决方案，提高科研用户的知识转移和知识转化能力、提升科研用户科技创新的效率。

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