第一篇：3D打印技術的發(fā)展與前景分析

國內外3D打印技術的發(fā)展現狀

一、“3D打印”技術

（一）基本原理?！?D打印”是通俗的叫法，學術名稱為“快速原型制造 ”(Rapid Prototyping & Manufacturing)，是80年代末90年代初在美國開發(fā)興起的一項高新制造技術?！?】“3D打印”技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發(fā)展起來的，采用材料累加的新成型原理，直接由CAD 數據打印制成三維實體模型。快速成型系統(tǒng)就像是一臺“立體打印機”，不需要傳統(tǒng)的刀具、機床、夾具，便可快速而精密地制造出任意復雜形狀的新產品樣件、模具或模型。

【2】3D打印機原理很簡單，每一層的打印過程分為兩步，先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散，然后再噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被打印成型。完成后，要處理掉物品周圍沾滿的粉末，這是可以循環(huán)利用的，再涂上增強硬度的膠水。

“3D打印機”與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于耗材不同——后者使用墨粉，前者使用的則是一些可以發(fā)生固化反應的材料，如樹脂、塑料、陶瓷、石膏、金屬等等。例如：助聽器生產部門利用3D打印機掃描患者的耳朵輪廓后復制出合適的助聽器?！?】汽車定制公司利用3D打印機為汽車愛好者提供專門的汽車部件。消費電子產品廠商用3D打印機來完成對產品功能的設計，以避免在大規(guī)模生產后修改設計。醫(yī)生用3D打印機來制造實習模型。博物館用3D打印機復制真品，以避免參觀者損毀真品，等等。

（二）發(fā)展前景及意義

【4】工業(yè)化最大的成就是通過機械化實現了規(guī)模化大生產。而我們今天的“3D打印”技術則將規(guī)?；笊a可能演變?yōu)槿舾蓚€體，打破集約化生產的傳統(tǒng)模式。只要一臺3D打印機，我們就可以在家里生產任何我們需要的東西，而且可以不斷變化款式、樣式。如今，新的生產方式已經發(fā)生了重大改變，傳統(tǒng)的生產制造業(yè)將面臨一次重新“洗牌”?！?】隨著各種打印材料（即制造原料）的研制成功，“3D打印”技術已經可以用于生產像珠寶、玩具、工具、廚房用品、衣服之類的東西，甚至可以直接打印人體骨骼、假肢、鮮肉，進行牙齒正畸和數字化種牙，有的還打印出了汽車、飛機零部件。未來我們的模具制造行業(yè)、機床行業(yè)、玩具行業(yè)、輕工產品行業(yè)或許都可能被淘汰出局，而取代他們的就是3D打印機。當然，這需要一個過程，10年或者20年，主要是人們適應和接受新事物的過程，也有產業(yè)自身完善成長的過程。

二、國內外“3D打印”技術及產業(yè)發(fā)展應用情況

（一）國內外產業(yè)發(fā)展情況?！?D打印”技術的歷史由來已久。1986年，美國3D System公司推出了第一款工業(yè)化的“3D打印”設備，1990年開始銷售，短短幾年中，形成了巨大的市場，1994年底全球已達900臺，到2008年年裝機總數就已經達到6000臺左右，以指數曲線在上升。【6】3D打印設備應用的方式有兩種：一種是大企業(yè)為自己的產品開發(fā)服務，如美國三大汽車公司、麥道、IBM、Apple、豐田等都在應用；另一種方式為大學、研究所甚至六、七個人組織的服務機構以一臺或數臺成型機為中心，開展對中小企業(yè)的服務。目前，全球有兩家3D打印機制造巨頭，分別為Stratasys和3D System，均在美國納斯達克上市，2011年營業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元。2011年全球3D打印市場規(guī)模17.1億美元。不過，這一數字僅占全球制造市場的0.02%。

【7】我國從1994年開始研究“3D打印”，北京隆源公司于1995年成功研發(fā)了一臺AFS激光快速成型機，隨后華中科技大學也研制出了SLS快速成型機。目前國內依托高校成果，對“３D打印”設備進行產業(yè)化運作的公司實體主要有：北京殷華（依托于清華大學）、陜西恒通智能機器（依托西安交通大學）、湖北濱湖機電（依托華中科技大學）。這些公司都已實現了一定程度的產業(yè)化，部分公司生產的便攜式桌面３Ｄ打印機的價格已具備國際競爭力，成功進入歐美市場。另外，一些中小企業(yè)成為國外“３D打印”設備的代理商，經銷全套打印設備、成型軟件和特種材料?！?】還有一些中小企業(yè)購買了國內外各類“３D打印”設備，專門為相關企業(yè)的研發(fā)、生產提供服務。其中，廣東省工業(yè)設計中心、杭州先臨快速成型技術有限公司等企業(yè)，設立了“３D打印”服務中心，發(fā)揮科技人才密集的優(yōu)勢，向國內外客戶提供服務，取得了良好的經濟效益。

目前,國內的“3D打印”主要集中在家電及電子消費品、建筑、教育、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、文化創(chuàng)意及文物修復、汽車及其他交通工具、航空航天等領域。據業(yè)內人士估計,3D打印機在國內企業(yè)級裝機量在400臺左右,2010年以來年增速均在70%左右,市場規(guī)模超過1億元。

三、制約我國”3D打印”技術及產業(yè)發(fā)展應用遇到的瓶頸和問題

“3D打印”技術雖然已有近20年的發(fā)展歷程，但產業(yè)發(fā)展仍存在很多困難。

一是認識不足。雖然3D打印機的發(fā)展已有數十年，但是對大多數普通人來說，目前“3D打印”技術還是一個新生事物，很多企業(yè)甚至從沒聽說過還有這種具有“神秘功能”的機器。

二是價格不菲。目前，“3D打印”的耗材非常有限，主要是石膏、無機粉料、光敏樹脂、塑料等，消費類的“3D打印”主要應用的材料為ABS和POA的塑料，不能完全滿足工業(yè)領域的需求?！?】工業(yè)應用的“3D打印”耗材，特別是金屬粉末類耗材，價格非常昂貴，這是制約國內企業(yè)使用“3D打印”技術的原因之一。比如一件飛機零部件，打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤賣價4萬元，3D打印樣品至少要賣2萬元，而如果采用傳統(tǒng)的工藝去工廠開模打樣，僅需幾千元?！?0】目前的3D打印機除了用來滿足個人設計師和普通愛好者的個人3D打印機之外，其他的工業(yè)用3D打印機均價格不菲，每套大概需要十萬美元左右，精度高的甚至達到120萬美元。

三是工藝尚不完善?！?1】由于“3D打印”工藝發(fā)展還不完善，特別是對快速成型軟件技術的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質量大多不能滿足工程直接使用，不能作為功能性部件，只能做原型使用。

四、加快我國“3D打印”技術及產業(yè)發(fā)展應用的對策

【12】發(fā)展“3D打印”產業(yè)，可以提升我國工業(yè)領域的產品開發(fā)水平，同時有助于攻克技術難關，并且容易形成新的經濟增長點，促進就業(yè)。

參考文獻：

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第二篇：中國沼氣發(fā)電技術發(fā)展現狀與前景展望

摘要：本文通過對中國沼氣利用現狀和沼氣發(fā)電工程市場前景的調查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術發(fā)展現狀及其能源利用市場潛力，對影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經濟因素和主要障礙進行了分析評價，并提出了一些對策和措施。

關鍵詞：沼氣 工程 發(fā)電

1、引言

生物質能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的C02，因而用新技術開發(fā)利用生物質能不僅有助于減輕溫室效應和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。

隨著對環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少工農業(yè)生產對環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關部門和企業(yè)的幫助協(xié)調下，用于處理畜禽糞便及各種生產、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國已建成大中型沼氣工程742處，年產沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單易行和費用較低的特點，同時還可回收能源，正受到世界各國的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場，每年可回收沼氣51.42億立方米。

沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項課題。

2、沼氣發(fā)電技術進展狀況

沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現的一項沼氣利用技術，它將沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用于沼氣發(fā)電的設備主要有內燃機和汽輪機。

國外用于沼氣發(fā)電的內燃機主要使用Otto發(fā)動機和Diesel發(fā)動機，其單位重量的功率約為27 kW／T。汽輪機中燃氣發(fā)動機和蒸汽發(fā)動機均有使用，燃氣發(fā)動機的優(yōu)點是單位重量的功率大，一般為70～140kW／T；蒸汽發(fā)動機一般為10kW／T。國外沼氣發(fā)電機組主要用于垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)電領域有許多成熟的技術和工程，處于世界領先水平?，F有61個填埋場使用內燃機發(fā)電，加上使用汽輪機發(fā)電的裝機，總容量已達340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的內燃機，較大的單機容量在0.4～2兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為1.68～2kWh／m3。

我國開展沼氣發(fā)電領域的研究始于八十年代初，1998年全國沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機構進行過沼氣發(fā)動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發(fā)動機主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動機的研究開發(fā)工作較多。如：中國農機研究院與四川綿陽新華內燃機廠共同研制開發(fā)的S195—1型雙燃料發(fā)動機：上海新中動力機廠研制的20／27G雙燃料機等。成都科技大學等單位還對雙燃料機的調速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊柴油機廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動機，貴州柴油機廠和四川農業(yè)機械研究所共同開發(fā)出60 kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動機發(fā)電機組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機構進行過這方面的研究、研制工作?？梢哉f，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內燃機系列上。表1是我國部分12kW以下沼氣發(fā)電機組的測試性能比較。

3、沼氣發(fā)電前景廣闊

沼氣發(fā)電工程本身是提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工程，它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而且由于其產生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應用前景：

1)有助于減少溫室氣體的排放

通過沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，相當于減少25噸C02的排放，對緩和溫室效應有利。

2)有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益

我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進行了120 kW沼氣發(fā)電的生產和示范。用酒糟廢水經厭氧消化產生沼氣，發(fā)電效率為1.69 kWh／m3，當年成本為0.0465元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產用電：山東昌樂酒廠安裝2臺120 kW的沼氣發(fā)電機組，170m3酒糟日產沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運行一年即收回全部成本。

杭州天子嶺填埋場發(fā)電工程在運行過程中，在平均電價為0.438元／kWh的條件下，投 資回報率可達14.8%。

3)可減少對周圍環(huán)境的污染。

由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴重污染周圍的環(huán)境，也對工作人員的安全和健康產生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。

4)小沼電為農村地區(qū)能源利用開辟新途徑

我國農村偏遠地區(qū)還有許多地方嚴重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長補短就地供電。

表1 12kW以下沼氣發(fā)電機組測試表

研制單位產品型號功率（KW）甲烷含量（%）比氣耗(m3／kWh)節(jié)油率（%）熱效率（%）

四川省農機所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省農機所19512.9789.40.37100 30.7

泰安電機廠12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安電機廠10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充農機所19513.5370.90.32281.38.8

武進柴油機廠195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海內燃機所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重慶電機廠1.2kW1.5277.050.76100 294、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙

80年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段，也是較為活躍的時期。但近十年的發(fā)展比較 緩慢。主要存在以下障礙：

4.1技術障礙

我國沼氣發(fā)動機的開發(fā)研究主要集中在內燃機系列上，一般只是對柴油機和汽油機進行較淺層次的改裝，對發(fā)動機的熱工性能研究不深，由于產品質量不過關，在運行使用中出現諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其發(fā)展進程。導致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機進行深入的研究，技術不過關，缺乏足夠的生產實踐。致使發(fā)動機在運行中產生熱負荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研制的全燒沼氣發(fā)動機的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術問題。

4.2市場障礙

由于我國沼氣發(fā)動機存在許多問題，先前應用國產發(fā)電機組的沼氣發(fā)電工程有許多長 期處于停機狀態(tài)。這就使后來發(fā)展的絕大多數沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉而尋求其他的利用途徑。少數沼氣發(fā)電工程(如天津、杭州等)依靠貸款引進購買較為成熟的國外發(fā)電機組設備來維持運行。我國生產廠家則由于技術不夠成熟而造成買方市場的嚴重匱乏，沼氣發(fā)動機和發(fā)電機組無法形成規(guī)模化批量生產，使科研生產單位缺乏相關的研究經費，沒有對其作深入研究開發(fā)的積極性，不能提供質量過關的產品，進一步阻礙產品的市場化進程，對生產科研單位自身以及沼氣發(fā)電領域的發(fā)展都不利。

此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，沒有相應的較為完善的行業(yè)標準，也不利于其商業(yè)化開發(fā)和利用。

4.3政策障礙

缺乏相應的激勵政策和限制性政策，不能有效地動員和吸收投資，成為影響其技術發(fā)展的一個重要原因。

由于目前沼氣發(fā)電工程在技術和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個領域給予政策方面的扶持。如果國家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補貼和產業(yè)保護措施，以及電力部門在沼氣電力并網方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網電價，將大大改善沼氣發(fā)電的經濟性和市場前景，對其進入市場具有很積極的作用。

5、促進沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議

從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要克服其障礙，達到促進沼氣發(fā)電技術商業(yè)化發(fā)展的目的，還需要采取一些措施和行動。

5.1制定發(fā)展規(guī)劃

對我國沼氣利用現狀和市場前景進行成分調查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場，確定本項目建設發(fā)展領域，并評價發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經濟因素，分析沼氣發(fā)電的技術開發(fā)和市場潛力，制定相關工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明確開發(fā)的目標。

5.2加強技術保障體系的建設

引進吸收國外先進技術和經驗，加強技術支持和保障體系的建設、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術規(guī)范和標準，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā)電綜合性服務網絡。

5.3引入競爭機制，創(chuàng)新投資體系

針對目前我國沼氣發(fā)電技術發(fā)展資金匱乏的現狀，認真總結分析我國外現行的資金籌措和運行管理經驗，學習國外技術成熟的商業(yè)化運營沼氣發(fā)電工程先進優(yōu)惠政策以及市場化融資體系建設模式。轉變觀念，鼓勵和動員更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術的競爭行列。

5.4研究制定國家級的配套政策

進一步加強同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機構的合作與協(xié)調，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相結合的政策。同時應對沼氣發(fā)電技術的產業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。

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第三篇：當代生命科學與生物技術發(fā)展的現狀和前景

當代生命科學與生物技術發(fā)展的現狀和前景

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當今世界，科學技術發(fā)展突飛猛進，新興學科、交叉學科不斷涌現，科技進步對經濟社會的影響作用日益廣泛和深刻。伴隨著信息科技革命方興未艾的浪潮，生命科學和生物技術的發(fā)展也正在展現出未可限量的前景。越來越多的人們已經預見到，一個生命科學的新紀元即將來臨，并將對科技發(fā)展、社會進步和經濟增長產生極其重要而深遠的影響。

黨的十六大指出，對于我國來說，二十一世紀頭二十年是一個必須緊緊抓住并可以大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期，我們要集中力量，建設惠及十幾億人口的更高水平的小康社會。應當說，生命科學和生物技術及其產業(yè)的發(fā)展為我國提供了一次實現科技創(chuàng)新和社會生產力跨越發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇。

無論是科技界還是產業(yè)界，都基本認同這樣一個重要判斷：在新的世紀里，生命科學的新發(fā)現，生物技術的新突破，生物技術產業(yè)的新發(fā)展將極大地改變人類及其社會發(fā)展的進程。日益成熟的轉基因技術、克隆技術以及正在加速發(fā)展的基因組學技術和蛋白質組技術、生物信息技術、生物芯片技術、干細胞組織工程等關鍵技術，正在推動生物技術產業(yè)成為新世紀最重要的產業(yè)之一，深刻地改變人類的醫(yī)療衛(wèi)生、農業(yè)、人口和食品狀況。盡管世界各國對高科技領域范圍的界定不完全相同，但幾乎無一例外地將生命科學和生物技術放在重要位置。特別是近二十年來，生命科學與生物技術獲得了飛速發(fā)展，為世界各國醫(yī)療業(yè)、制藥業(yè)、農業(yè)、環(huán)保業(yè)等行業(yè)開辟了廣闊發(fā)展前景。

作為“對全社會最為重要并可能改變未來工業(yè)和經濟格局的技術”，生命科學與生物技術日益受到世界各國的普遍關注和重視。進入新千年后，生物技術產業(yè)顯示出強勁發(fā)展勢頭，成為當今高技術產業(yè)發(fā)展最快的領域之一。2001年美國生物科技投資占到風險投資總額的11%，2002年美國在生物技術領域投入研究開發(fā)資金已高達157億美元。日本政府2002年已明確提出生物技術立國戰(zhàn)略，強調把“科研重點轉向生命科學和生物技術”，并計劃五年內將政府在生命科學和生物技術的研究預算增加一倍，達到8800億日元，力爭使日本生物技術達到世界領先水平。歐盟已成立生物技術委員會，繼在第四個研究開發(fā)框架計劃對生物技術研究大量投資后，又在第五個研究開發(fā)框架計劃中專門制定了“生命科學計劃”，進一步加強在這一領域的努力。在軟件領域成就斐然的印度，早在1995就提出“人類基因組——印度起點”研究計劃，明確提出通過發(fā)展生物產業(yè)實現經濟結構的多元化。這些都表明，世界上許多國家已把發(fā)展生命科學、生物技術及其產業(yè)作為贏得未來競爭的戰(zhàn)略選擇。目前，生命科學的研究熱點仍然集中在基因組學、蛋白質學等領域。繼2000年人類基因組計劃完成之后，水稻、瘧原蟲、蚊子和老鼠的全部DNA序列測定也在2002年完成，這

些研究成果都直接與糧食生產和人類健康有關。老鼠和河豚魚基因序列的測定，將可能為人類提供關于脊椎動物進化的重要線索。特別是科學家們已經把目光投入到功能基因組學（Functional Genomics）和蛋白質組學（Proteomics）這兩個極富挑戰(zhàn)性的領域，這將帶來更多與人類自身發(fā)展密切關聯的重大研究成果。

生物技術方面的進展則更為迅速，基因工程、細胞工程、酶與發(fā)酵工程、組織工程、蛋白質工程、抗體工程、干細胞研究、克隆技術、轉基因技術、納米生物技術、高通量篩選技術等等，將大大加快基因工程藥物和疫苗的研制，以及推進對重大疾病新療法的研究進程?？傮w來看，生物技術目前仍主要應用于醫(yī)藥和農業(yè)，但在食品、環(huán)保、化工、能源等行業(yè)也有廣闊的應用前景。據統(tǒng)計，全球生物藥品市場規(guī)模1997年為150億美元，2000年為300億美元，預計2003年將達到600億美元。在轉基因技術方面，盡管人們對基因改造生物的討論和疑慮仍然存在，但2002年全球轉基因作物的種植面積仍然比上年增加了600萬公頃，達5867萬公頃。據有關資料分析，轉基因食品市場的銷售額2010年將達到250億美元。隨著人類基因組圖譜的破譯，將有力地促進生物藥物的研究與開發(fā)。到2020年，利用生物技術研制的新藥可能將達到3000種左右。這將對提高人類的醫(yī)療水平和健康水平產生極為重要的影響。

值得強調的是，當代科學技術發(fā)展正在呈現出前所未有的技術融合趨勢。特別是生物技術與其他高技術的融合，形成了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光電、生物傳感器等高技術領域，產生了生物技術群。比如，生物芯片技術的開發(fā)和運用，將在生物學和醫(yī)學基礎研究、疾病診斷、新藥開發(fā)、食品、農業(yè)、環(huán)保等廣泛領域中開辟一條全新的道路，改變生命科學的研究方式，革新醫(yī)學診斷和治療。據GoldmanSachs最新技術報告顯示，美國的IBM、Sun、康柏和摩托羅拉等公司都已與生物技術公司達成了廣泛合作意向，內容涉及到DNA敏感基因芯片、通過計算機模擬藥效等各種技術領域。據有關專家估計，到2010年全球僅生物芯片的市場就將達到600億美元?？萍及l(fā)展的這一突出現象以及由此帶來的產業(yè)深層次變革，已經引起許多國家的高度關注。

當然，生命科學和生物技術的發(fā)展進程也并非一帆風順。目前在轉基因食品、克隆技術和基因診斷及治療等方面，存在涉及生物安全、生態(tài)環(huán)境和對人類傳統(tǒng)倫理、道理方面的爭論，并已引起了世界各國的普遍重視。然而，各國在加強生物安全性研究和加快生物安全立法的同時，并沒有停頓或放慢生物技術的研發(fā)和應用步伐，而且在國家層面上，從爭奪未來科技及產業(yè)制高點出發(fā)，都進一步加大研發(fā)投入，加強了生命科學研究和生物技術開發(fā)與應用的力度。歷史經驗告訴我們，新的生產力發(fā)展在社會思想和體制方面總是呼喚變革，尋求支持。通過加強科學研究，積極制定相應的法律法規(guī)和政策，可以實現生物技術及其產業(yè)的快速、健康發(fā)展

第四篇：美國教育技術發(fā)展現狀分析與評價

美國教育技術發(fā)展現狀分析與評價

美國作為發(fā)展教育技術最早的國家，一直在該領域的研究和應用方面進行積極的探索。自從1972年美國教育傳播和技術協(xié)會（AECT）正式定義了“教育技術”這一概念以來，教育技術領域的研究得到了更加廣泛的關注。隨著我國科學技術水平的不斷發(fā)展和教育改革的推進，我國對教育技術的研究也逐漸深入。為了更好了解和學習他人的先進經驗和研究成果，本文對于美國教育技術領域近期的發(fā)展和研究現狀進行分析，以利于我們把握未來的發(fā)展趨勢。

一． 研究材料介紹與研究方法

美國教育技術領域研究的范圍十分廣泛，從它各類期刊中發(fā)表的論文題目就可以看出它的多元化和多角度的特征。本文主要考察近期美國教育技術界的研究內容和發(fā)展動態(tài)，并力圖進行以下分析：美國教育技術界目前關注的熱點是什么；這些熱點產生的原因；以便對我國的教育技術發(fā)展有所借鑒和啟發(fā)。

1．研究資料來源與介紹

為了保證充分體現美國教育技術發(fā)展的現狀，本文研究所選取的材料是從美國國內眾多有影響的教育技術期刊中選取的具有代表性的雜志，對其2002年—2003年以及部分最新的內容進行分析。主要資料來源為以下幾種雜志：（1）《教育技術研究和發(fā)展》（Educational technology research and development）該雜志是美國教育傳播和技術協(xié)會（AECT）官方出版的正式季刊雜志。（2）《教育技術評論》（Educational Technology Review）（下文中簡稱為ETR）ETR是由美國計算機教育促進協(xié)會（the Association for the Advancement of Computing in Education）出版的官方季刊。該期刊在全球擁有30，000的發(fā)行量，是一個討論信息技術在教育中應用的國際性論壇。（3）《教育技術與社會》（Educational Technology & Society）是美國IEEE學習技術任務組（Learning Technology Task Force）出版的季刊雜志，旨在討論包括人工智能在內的教育系統(tǒng)的發(fā)展和應用。

（4）《教育技術前沿通訊》（Technological Horizons in Education Journal）是在美國擁有30年歷史，影響范圍最廣的教育技術領域的雜志。（5）《教育技術通訊》（Journal of technology education）是弗吉尼亞技術學院和州立大學的在線期刊，為教育技術界的學者提供學術討論的論壇。（6）《教學科學》（Instructional Science）；（7）《國際E-LEARNING通訊》（International Journals on E-learning）;（8）《技術學習和指導》（Learning and Leading with Technology）;(9)《交互學習通訊》（journals on interactive learning）

2．研究方法介紹

對于文字材料的研究一般采用內容分析方法（content analysis）。這種方法可以用來分析材料內容，預測相關領域的發(fā)展趨勢。本文所選用的文字材料均為英文資料，因此在進行內容分析前，首先對資料進行整理和翻譯。其次，參考Thomas C.Reeves(1995)分析教育技術研究現狀時提出的分類框架，并考慮到目前研究內容的多樣性和復雜性，筆者擬從5個方面對資料進行分類，即理論研究，新技術的研究和開發(fā)，技術應用研究，案例分析研究和評價研究。然后，對熱點的研究問題進行詳細的內容分析，按照相應的關鍵字進行提取，分類，統(tǒng)計出現頻率，力求全面，準確地把握當前美國教育技術發(fā)展的脈絡。

二． 研究材料統(tǒng)計與分析

1．2002年9月-2003年9月各期刊研究內容的統(tǒng)計與研究趨勢分析

首先對2002年9月-2003年9月各期刊文章的內容進行類型分類統(tǒng)計。美國教育技術近期研究的主要問題可以從各類期刊雜志的文章中窺見一斑（見表1）。從所選取的期刊論文分布來看，2002年—2003年美國教育技術研究的主要內容還是以理論研究和技術應用為主，其中以理論性研究占絕大多數，占所選資料論文的33.4%；其次是技術應用性研究和新技術研發(fā)，分別占26.3%和22.1%；而評價和案例分析研究只有10.0%和8.6%。

我們可以看到，教育技術作為獨立的學科，美國的研究者對其學科的理論基礎和學科領域是十分重視的。眾所周知，和其他有者悠久歷史的學科，如心理學，教育學相比，教育技術學可謂是一門年輕的學科，從20世紀70年代到如今也不過才短短的30年。因此學科內有很多基本的理論問題仍然有待進一步的研究和探討。然而，教育技術畢竟是一門應用層次的學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的新技術被引入教育領域，而且發(fā)揮了巨大的變革作用。

美國目前的教育技術研究現狀充分體現其對理論探討和技術應用的重視程度。不僅要高效率的合理的應用技術，同時也很重視技術中的理論指導，積極的探討最具價值的理論和不斷的更新發(fā)展原有理論是美國教育技術的重要特點。理論的價值在對實踐的指導，既體現在應用層面上。也吻合了對教育技術學的“應用層次”學科特點的定義。這是美國教育技術發(fā)展的一貫特點和趨勢。

教育技術在美國應用的另一特點就是教育與企業(yè)，商業(yè)的緊密結合。在研究中發(fā)現，多數的技術應用問題，如教學軟件的開發(fā)，媒體技術的更新等都是有企業(yè)來承擔，最終的結果是以商業(yè)產品的形式來體現。這樣做的好處在于可以使學術研究機構有更多的精力從事理論研究和教育整體的規(guī)劃；而企業(yè)則可以利用經濟上的優(yōu)勢，充分發(fā)揮豐富的產品設計開發(fā)經驗，高效率的利用各種社會資源。而且通過對產品的推廣和銷售，企業(yè)又可以向研究科研部門提供反饋信息，從而做出更有效的評價，并根據需要做出改善。例如，2003年9月25日IBM公司獲得由brandon-hall.com網站頒發(fā)的優(yōu)秀網絡學習獎，以表彰其在網絡學習領域中對技術創(chuàng)新的貢獻。由此我們看到，與商業(yè)緊密結合這一發(fā)展特點是美國教育技術現階段的主要趨勢。這是和美國整體的經濟結構，政治以及教育運行體制緊密聯系的，符合美國的國情。美國擁有世界上最先進的科學技術和強大的經濟基礎作為支持，盡管從2001年“911”事件之后美國經濟陷入低迷，但是聯邦政府和各州的教育投資，特別是在教育技術方面的撥款仍在增長。

同樣值得我們主意的是，美國的教育教育研究者也在反思盈利性公司的過分參與和“技術狂熱”給教育技術的發(fā)展和整個美國教育界造成的負面影響。在經歷了90年代末期的單純依賴多媒體技術的改革熱潮之后，一部分對技術抱著冷靜態(tài)度的學者如Luddites所認為的，單純的使用新技術并不能產生人們預期幻想的結果。例如，美國費城學校委員會1966年進行的一次評價計算機在費城公立學校的中的地位，當時的結論是計算機將引起學校教育的變革。但是30多年以后，很多人并沒有看到學校教育質量的革命性提高。諸如此類的例子可以追溯到教育電影，幻燈錄象設備的使用。在進入21世紀以后，越來越多的美國學者又把目光重新投回到理論研究上來，并重點研究設計理論和技術的結合，這從我們統(tǒng)計的數據可以清楚的反映出來。正如美國印第安那大學教育學院教育技術系主任Micheal Molenda(2000)所說的“要從教學的整體去把握技術的整合，沒有整體性的變革，技術不能實現潛能。正是由于從教學綜合需要研究技術，因此設計就成了主體”。所以，美國教育技術現階段發(fā)展面臨的問題是“媒體，技術制作容易，難點在于如何尋找最佳的結合點來整合教育教學和技術，以達到最優(yōu)化的效果?！?/p>

2．美國教育技術研究熱點分析

注重技術應用而不忽視理論研究，是美國教育技術目前發(fā)展的特點。針對這樣特點，我們再來詳細考察美國教育技術界理論研究和技術應用中具體的熱點，焦點問題。

首先我們考察了112篇發(fā)表的有關理論研究的文章，按照以下5個方面進行統(tǒng)計，即教學設計/開發(fā)(instructional design/development)，學習環(huán)境(environment)，學習/教學理論(learning theory)，學習/教學模式(learning model)，效果/有效性的定性研究(effects)。（見表2）

從統(tǒng)計數據分析，美國教育技術理論研究的重點仍然放在對學習和教學理論的考察和討論。關于教學設計和學習模式的討論是目前的熱點，有越來越多的研究都趨向于使用最基本的學習/教學理論來指導教學設計。而技術應用領域中對于E-LEARNING和網絡作為學習環(huán)境的研究成為了主流和熱點。單純的多媒體/媒體技術的研究已經不再是重點，媒體技術的應用均以網絡技

術為中心，以整合的形式為教學服務。

具體分析我們可以發(fā)現，在基礎研究和理論研究中，建構主義的思想仍然有很大的影響力。但是在美國的教育技術研究中，并沒有把建構主義作為一個單獨的研究目標來探討，而是把它與應用和開發(fā)研究緊密結合，例如以建構主義模式討論情感敏感型認知結構的深度變化的理論[1]，使用建構主義組合，模式工具和系統(tǒng)動態(tài)刺激來支持合作發(fā)現式學習[2]，以及如何在網絡教學中使用社會建構主義來提高學生的學習動機[3]。由此我們可以看到，和單純的使用定量研究方法不同，美國教育技術的研究不再完全照搬心理學等學科的研究方法，而是呈現了多角度，多層面，切入點新穎等特點。這一變化從20世紀90年代以來就一直影響著美國教育技術的研究，正如Barbara B.Seels 和C.Richey所說的“從學術的角度看，這些變化的范式包括了向接受定性研究方法的轉移，現象學研究方法的引入，以及建構主義觀點的轉移。教育技術也感受到了許多相同的影響”。

另一個理論研究的熱點就是教學設計?？梢哉f教學設計是隨著教育技術學發(fā)展而產生的子學科。美國的教學設計大體經歷了行為主義的教學設計觀，認知主義教學設計觀，建構主義教學設計觀。目前的教學設計已經進入了以具有一定主觀主義色彩的宏觀社會教育系統(tǒng)設計為代表的“第二代教學設計”（ID2）。從選取的資料中我們可以發(fā)現教學設計更多的是采取非線性的和開放式的模式，以及注重對環(huán)境的開發(fā)和設計，如對智能化虛擬網絡環(huán)境的設計，設計開發(fā)一個以共享和自我描述的學習目標為基礎的知識獲取體系，還有就是教學設計與技術應用的整合。對于教學設計，很難把它完全的與實踐應用割裂。它就是一門聯系理論和應用的橋梁型的研究領域。因此在重視應用的美國，教學設計自然就與時代的技術步伐緊密結合?？梢哉f從工業(yè)時代，到目前的信息時代，后工業(yè)時代，設計無處不在。目前的“第二代教學設計”充分吸收了人本主義，建構主義，存在主義等哲學理論和心理學基礎，并通過和網絡技術的融合，提供了更加廣泛的研究課題和研究空間。

技術應用中最集中的問題就是遠程教學和網絡媒體應用。分析中，在164篇技術性文章中和網絡有關的文章數占到了95%，單純的討論網絡技術的文章也占到了近一半（46%），多媒體技術于網絡整合的內容占了20%。我們從教育教學的角度，把有關網絡技術的研究內容分為三大類：1）和學習者有關的研究；2）教育資源分配和利用；3）教學管理；其中具體的研究內容分布如下：

我們可以發(fā)現，美國對于遠程教學和使用網絡多媒體的投入一直都是技術研究和開發(fā)的重點。網絡技術發(fā)展迅速，隨之而來的問題也是全新的。因此對于如何用好網絡技術，使之在全社會范圍內發(fā)揮其教育教學功能，是目前美國教育技術界追求的目標。在分析中我們發(fā)現，在對網絡技術的應用中，研究內容有逐漸細化和整合的特點。很多學者在研發(fā)技術的同時也著力于對于網絡學習基本概念和原則的討論，例如“distance learning ” 的“distance education”區(qū)別，試圖通過概念的澄清來在找到利用先進技術的最佳方法。部分專家討論了采用設計的思想建設網絡虛擬課堂，其中既包括了分析學習目標和整合網絡技術；還涵蓋了合作學習的原則。并且針對不同學習者年齡，知識結構以及認知特點進行詳細的討論。另外對于網絡以及虛擬化的學習環(huán)境對于學習者認知方式，態(tài)度情感產生的影響的研究也占有很大的比例。各種網絡教學模式的提出也反映了人們對于探討網絡技術應用的重視，也引出了許多富有挑戰(zhàn)性的課題，比如網絡課堂模式對于兒童思維發(fā)展的影響等。

隨著技術的飛速發(fā)展，研究者的思考也在不斷深入。然而對于新技術的適應和不斷開發(fā)使用最新的技術，這本身就是一對矛盾。但是正是有了這對矛盾的存在和對其的思索，才推動了教育技術這門學科的在美國教育技術的技術開發(fā)和應用中越來越多的人似乎都在努力尋求著技術和教育的平衡問題（the balance of technology and philosophy）。

三． 結論與啟示

綜上分析，我們可以看出目前美國教育技術發(fā)展現狀的主要特點：

1、重視基礎理論的研究。對于為教育技術提供理論支持的研究方向仍然是討論的重點，如布盧姆，加涅等人的學習目標分類學說在新環(huán)境中的應用；認知過程和多元智力理論對教學設計的影響；學習維度，學習風格和學習過程的研究；績效期待，績效評價以及以績效為基礎的學習過程。這些問題在目前乃至今后的一段時期內仍將是研究的熱點問題。

2、新技術的開發(fā)和應用，充分適應市場的需求。網絡技術和遠程教育仍然是研究的重心。其中網絡課堂的教學設計，網絡教學模式，網絡教學的績效評價，網絡學習環(huán)境中的建設將是未來的趨勢。教育新技術的研究和應用與教育需求市場緊密聯系，使研究成果在最短的時間內商業(yè)化，并及時收集反饋信息，以便不斷更新和提高。

3、理論和技術的整合。采用扎實的理論基礎來解釋和指導技術的應用和開發(fā)。運用技術是為學習服務的，而不是加重學習的負擔。我們在研究中要尋找技術與理論的最佳結合點。

參考資料：

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[6]

[10] http:///issn/0020-4277

[11] http://

第五篇：3D打印技術發(fā)展及其應用前景

3D打印技術發(fā)展及其應用前景

課程名稱：3D打印技術

班級： 姓名：

學號: 時間：2016年10月7日

一、3D打印技術興起

3D打印產業(yè)是工業(yè)制造領域新發(fā)展起來的技術，被譽為“具有業(yè)革命意義的制造技術”。運用3D打印技術的主要生產流程是先用計算機軟件設計出一個立體的加工樣式，再通過3D打印機用特制的固體材料進行打印。廣泛應用于工業(yè)制造、文化創(chuàng)意及數碼娛樂、航空航天、生物醫(yī)療、消費品、建筑工程、教育和個性化定制等領域。由此可見3D打印技術需要依托信息技術、精密儀器和科學材料等多個領域的技術，作為一項新興的多科學交叉的技術，必須在這些相關的領域投入相應的研發(fā)力量才能真正掌握其整個的核心技術。

二、簡介3D打印機

3D打印機英文 “3D Printers”，3D打印機這個名稱是近年該產品來針對民用市場而出現的一個新詞。其實在專業(yè)領域 他有另一個名稱快速成形技術?？焖俪尚渭夹g又稱快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，簡稱RPM)技術，誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術，被認為是近年來制造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技 術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。即，快速成形技術就是利用三維CAD的數據，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。

三、3D打印技術原理

說到它的原理，其實也并不不復雜，其運作原理和傳統(tǒng)打印機工作原理基本相同。傳統(tǒng)打印機是只要輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像，而打印機 首先將物品轉化為一組3D數據，然后打印機開始逐層分切，針對分切的每一層構建，按層次打印。

例如我們制作一個塑料材質的蘋果，首先我們需要在電腦上使用3D軟件制作出一個蘋果的3D模型文件，然后把它轉換成3D打印機支持的文件格式。接下來需要給3D打印機放入塑料耗材，現在3D打印機就可以制作了。這個過程是不是像我們的平面打印機的操作呀！好下面說重點。打印系統(tǒng)在制作的時候會從這個蘋果3D模型底部開始切成很多片（多少片呢？這個要根據打印機的技術指標它所支持的“層厚”來決定。）也就是我們上面說的截面圖。最先開始制作的是蘋果模。

四、幾種主要的3D打印機技術

（一）SLA技術3D打印機

SLA是最早實用化的快速成形技術。SLA 是“Stereo lithography Appearance”的縮寫，即立體光固化成型法。用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。

SLA技術主要用于制造多種模具、模型等；還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快，精度較高，但由于樹脂固化過程中產生收縮，不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發(fā)收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發(fā)展趨勢。

（二）SLS技術3D打印機

SLS(Selective Laser Sintering)選擇性激光燒結（以下簡稱 SLS）技術。最初是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的 Carlckard于1989年在其碩士論文中提出的。后美國DTM公司1992年推出了該工藝的商業(yè)化生產設備Sinter Sation。選擇性激光燒結是采用激光有選擇地分層燒結固體粉末，并使燒結成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個工藝過程包括CAD模型的建立及數據處理、鋪粉、燒結以及后處理等。

與其它3D打印機技術相比，SLS最突出的優(yōu)點在于它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。目前，可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。由于SLS成型材料品種多、用料節(jié)省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設計和制造復 雜的支撐系統(tǒng)，所以SLS的應用越來越廣泛。

（三）LOM技術3D打印機

分層實體制造法（LOM———Laminated Object Manufacturing），LOM又稱層疊法成形，它以片材（如紙片、塑料、薄膜或復合材料）為原材料。激光切割系統(tǒng)按照計算機提取的橫截面輪廓線數據，將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內外輪廓。切割完一層后，送料機構將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。

該技術的特點是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高，缺點是前、后處理費時費力，且不能制造中空結構件。

（四）FDM技術3D打印機

熔積成型（FDM—Fused Deposition Modeling）法,該方法使用絲狀材料（石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲）為原料,利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點高1℃）,在計算機的控制下,噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。該技術污染小。

五、3D打印技術優(yōu)點

（一）制造快速

3D打印機技術是并行工程中進行復雜原型或者零件制造的有效手段,能使

產品設計和模具生產同步進行,從而提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產品設計周期，極0大的降低了新品開發(fā)的成本及風險，對于外形尺寸較小,異形的產品尤其適用。

（二）CAD/CAM技術的集成

設計制造一體化一直來說是現在的一個難點,計算機輔助工藝（CAPP）在現階段由于還無法與CAD、CAM完全的無縫對接，這也是制約制造業(yè)信息化一直以來的難點之一,而快速成型技術集成CAD、CAM、激光技術、數控技術、化工、材料工程等多項技術,使得設計制造一體化的概念完美實現。

（三）完全再現三維效果

經過快速成型制造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無論外表面的異形曲面還是內腔的異形孔，都可以真實準確的完成造型，基本上不再需要再借助外部設備進行修復。

（四）材料種類繁多

到目前為止，各類3D打印機設備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，基本上滿足了絕大多數產品對材料的機械性能需求。

（五）創(chuàng)造顯著的經濟效益

與傳統(tǒng)機械加工方式比較，開發(fā)成本上節(jié)約10倍以上，同樣，快速成型技術縮短了企業(yè)的產品開發(fā)周期，使的在新品開 發(fā)過程中出現反復修改設計方案的問題大大減少，也基本上消除了修改模具的問題，創(chuàng)造的經濟效益是顯而易見的。

六、3D打印技術未來發(fā)展的主要趨勢

3D快速成形技術除了與其他RP技術一樣,可以用于產品的概念原型與功能原型件制造外,3D快速成形技術還因其獨特的成形特點,使其在生物醫(yī)學工程、制藥工程和微型機電制造等領域有著廣闊的應用前景。隨著智能制造的進一步發(fā)展成熟，新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到制造領域，3D打印技術也將被推向更高的層面。未來，3D打印技術的發(fā)展將體現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。

提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現直接面向產品的制造；開發(fā)更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點；3D打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需求；軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體化，使設計軟件和生產控制軟 件能夠無縫對接，實現設計者直接聯網控制的遠程在線制造；拓展3D打印技術在生物醫(yī)學、建筑、車輛、服裝等更多行業(yè)領域的創(chuàng)造性應用。

【參考文獻】：

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