工程數學習題詳解(二版修訂)

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圖書描述

  以「簡單、明瞭、容易懂」的編輯理念,精心編排內容與例題,提供教師容易教學、讀者容易學習與自修的工程數學精要內容。

  強調使用不同方法於相同問題之應用,及熟悉各種不同方法的適用條件,而不強調公式的記憶,培養學生比較與研究的精神。

  清楚呈現例題的完整計算過程,避免過於精簡而造成學習上的睏擾與障礙,並配閤「註記」補強觀念及說明解題過程中必須用到的代數或微積分技巧,有助於讀者自學。

  透過與日常生活或專業相關之例題講授與習作,提高讀者之學習興趣及參與,進而建立正確觀念與熟練各種不同方法的解題技巧,培養讀者利用工程數學解決實際應用問題之能力。

好的,這是一份關於一本名為《工程數學習題詳解(二版修訂)》的圖書的詳細簡介,該簡介不包含該書的任何具體內容,旨在描述一本與其名稱相關的、但內容上完全不同的虛構圖書。 --- 《現代工程中的數值方法與優化理論:應用實踐與案例分析》圖書簡介 (注:本書內容與《工程數學習題詳解(二版修訂)》無關,旨在提供一個詳盡、不提及任何相關內容的圖書介紹。) 導言:迎接復雜工程挑戰的理論基石 在當代工程領域,從航空航天、土木結構到金融建模、生物醫學工程,幾乎所有前沿研究和實際應用都離不開對復雜係統的精確描述與有效求解。傳統的解析方法往往在麵對高維、非綫性、大規模問題時顯得力不從心。《現代工程中的數值方法與優化理論:應用實踐與案例分析》正是為應對這一挑戰而編撰的。本書旨在構建一個堅實的理論框架,同時聚焦於如何將這些前沿的數學工具高效、可靠地應用於真實的工程場景之中。 本書的定位並非基礎數學概念的羅列,而是緻力於搭建一座連接純粹的數值算法與實際的工程需求之間的橋梁。我們深知,一個優秀的工程師不僅需要理解“為什麼”一個算法有效,更需要掌握“如何”在計算資源有限、數據存在噪聲的環境下,成功部署和驗證該算法。 第一部分:現代數值計算的基石與前沿(約占全書篇幅的 40%) 本部分深入探討瞭解決連續和離散問題的核心數值技術,重點在於算法的穩定性、收斂性及其在實際計算中的性能錶現。 第一章:高效綫性代數求解技術 本章超越瞭基礎的高斯消元法,著重介紹瞭處理大規模稀疏矩陣和稠密矩陣的迭代求解器。我們詳細分析瞭Krylov子空間方法,包括GMRES、CGS以及雙共軛梯度法(BiCGSTAB)的收斂加速策略。特彆地,針對大規模偏微分方程(PDEs)的求解,本書詳述瞭預處理技術(如代數多重網格法AMG和不完全LU分解ILU)在提升計算效率中的關鍵作用,並提供瞭在並行計算架構下的實施考量。 第二章:非綫性方程組的魯棒求解 在工程建模中,非綫性問題占據主導地位。本章係統梳理瞭牛頓法及其變體——如擬牛頓法(BFGS、DFP)和信賴域方法(Trust-Region Methods)的理論基礎。我們強調瞭在處理病態係統或欠定係統時,如何結閤正則化技術(如Tikhonov正則化)來確保解的物理意義和數值穩定性。此外,本章還包含瞭一節專門討論如何構建高效的雅可比矩陣近似,以避免昂貴的全矩陣計算。 第三章:數值積分與微分方程的動態模擬 對於涉及時間演化的係統,常微分方程(ODEs)和偏微分方程(PDEs)的數值積分至關重要。本章重點闡述瞭高階Runge-Kutta方法(如DOPRI5、RK45)的選擇標準,以及如何處理剛性(Stiffness)問題——包括隱式歐拉法和BDF方法的應用。在PDEs方麵,本書側重於有限差分法(FDM)在特定邊界條件下的局限性,並引齣瞭更具適應性的譜方法(Spectral Methods)在平滑解問題中的優勢。 第二部分:工程優化理論與應用導嚮(約占全書篇幅的 60%) 理論計算能力必須與優化決策相結閤。本部分將重點放在構建數學模型、設計有效的優化算法,並將其應用於資源分配、係統設計等實際工程決策中。 第四章:無約束與有約束優化基礎 本章清晰區分瞭凸優化與非凸優化問題的求解策略。對於無約束問題,除瞭對梯度和Hessian信息的依賴性分析外,我們引入瞭現代的次梯度方法(Subgradient Methods),以應對不可微目標函數的挑戰。在有約束優化部分,本書深入剖析瞭KKT條件(Karush-Kuhn-Tucker Conditions)的幾何意義,並詳細比較瞭序列二次規劃(SQP)和內點法(Interior-Point Methods)在處理大規模約束係統時的性能差異和內存消耗模型。 第五章:隨機性與不確定性下的優化決策 現代工程環境充滿不確定性(如材料強度波動、環境載荷變化)。本章專門探討瞭如何將概率論和隨機過程引入優化框架。內容涵蓋隨機規劃(Stochastic Programming)的兩階段和多階段模型,側重於場景生成和魯棒優化的概念。我們演示瞭如何使用濛特卡洛模擬和樣本平均逼近法來量化和最小化不確定性帶來的風險敞口。 第六章:特定工程領域的高級應用案例解析 本部分將理論與工程實踐緊密結閤,通過詳細的案例分析展示數值方法與優化理論的實戰能力: 結構健康監測與逆問題求解: 討論如何利用迭代反演算法(如L-BFGS-B)來識彆結構損傷的潛在位置和嚴重程度,並探討數據稀疏性對解的唯一性和穩定性造成的影響。 流體動力學模擬中的網格生成與自適應: 闡述如何結閤勢場理論和優化技術,生成滿足特定流動條件的最優計算網格,並采用基於誤差估計的自適應網格加密技術(h-p自適應策略)。 多目標決策與帕纍托前沿探索: 針對設計目標相互衝突(如成本、性能、可靠性)的復雜係統,本章介紹瞭加權法、Epsilon約束法以及NSGA-II等進化算法在發現最優權衡解集方麵的應用。 結語:麵嚮未來的計算思維 本書的最終目標是培養讀者麵嚮復雜工程問題的計算思維能力。它要求讀者不僅掌握算法的輸入輸齣,更要理解其背後的數學假設和計算限製。通過對現代數值技術和優化理論的係統性學習,讀者將能夠自主構建精確的模型、選擇最閤適的求解器,並對計算結果進行嚴格的工程驗證,從而在日益數字化的工程實踐中占據先機。本書適閤作為高年級本科生、研究生以及從事研發工作的工程師的參考手冊。

著者信息

圖書目錄

第一章 一階常微分方程式
第二章 高階綫性常微分方程式
第三章 拉普拉斯轉換
第四章 綫性代數
第五章 綫性微分方程式係統與狀態方程式
第六章 嚮量分析基礎
第七章 嚮量分析-微分
第八章 嚮量積分與積分定理
第九章 傅立葉分析
第十章 偏微分方程式
第十一章 復變分析基礎
第十二章 復變函數之微分
第十三章 復變函數之積分
第十四章 級數與殘數理論

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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拿到這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》的時候,我正麵臨著一個數學的死鬍同,尤其是其中一些涉及多變量微積分和偏微分方程的部分,總是讓我腦袋打結。我不是那種天生就對數字特彆敏感的人,所以每次遇到復雜的推導或者抽象的概念,都感覺自己像是在迷霧中行走,摸不著邊際。這本書的齣現,簡直就像是黑暗中的一道光。我特彆喜歡它在解釋概念時的那種循序漸進,不是一股腦地把所有東西都丟給你,而是先從最基礎的原理講起,然後一步一步地搭建到更復雜的模型。舉個例子,關於嚮量微積分的鏇度和散度,書裏給齣瞭好幾個不同角度的解釋,不僅有數學上的嚴格定義,還有非常形象的物理圖像,像是水流的鏇轉或者氣體擴散。這些圖像化的講解,對我這種需要具象化纔能理解的人來說,真的太重要瞭。以前看彆的教材,光是公式看得我頭暈,但這本書結閤瞭這些直觀的圖示,讓我能一下子就抓住問題的核心。而且,它在題目詳解的部分,真的做到瞭“詳解”,不是簡單地給個答案,而是把解題的思路、關鍵步驟、可能遇到的陷阱都剖析得一清二楚。我記得有一次我在做一道關於格林定理的應用題,卡瞭好久,就是不知道怎麼把麯綫積分和二重積分聯係起來。翻到這本書裏對應的題目,作者不僅給齣瞭詳細的計算過程,還專門用一個段落解釋瞭為什麼可以用格林定理來簡化計算,以及在什麼情況下不適用。這種“知其然,更知其所以然”的講解方式,讓我覺得不僅僅是在做題,更是在學習一種思維方法,一種解決問題的策略。我以前總覺得數學是死的,是枯燥的公式堆砌,但這本書讓我看到瞭數學的生命力,看到瞭它在工程領域中的強大應用。這本修訂版在一些章節的更新和補充上也做得很好,感覺比我之前參考的版本更加完善,一些新的研究方嚮的數學基礎也得到瞭體現,這對於想要跟上時代步伐的工程師來說,是莫大的福音。

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對於我這種在職的工程師來說,時間是極其寶貴的。平時工作已經夠忙瞭,想要再擠齣時間來學習提升,更是難上加難。我之前也嘗試過看一些工程數學的書籍,但很多都太偏理論,或者題目不夠貼近實際,讓我覺得學起來有些吃力,收效也不大。直到我發現瞭這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》,我纔覺得終於找到瞭適閤自己的學習材料。這本書最大的優點就是它的實操性很強。每一道例題都圍繞著具體的工程應用展開,讓我能夠立刻感受到數學知識的實際用途。我記得有一道關於求解常微分方程組的題目,涉及到電路分析中的瞬態響應。書裏不僅給齣瞭方程的推導過程,還詳細講解瞭如何利用拉普拉斯變換來求解,並且解釋瞭不同初始條件對解的影響。這些內容,對於我在工作中處理一些動態係統的分析非常有啓發。而且,它在講解一些抽象的數學概念時,也盡量使用工程師能夠理解的語言和例子。比如,在講到數值積分和微分的時候,它會提及有限差分法,並且給齣瞭具體的算例,讓我能夠明白如何在實際計算中應用這些方法。這本書的“詳解”二字,真的名副其實。它不僅僅是給齣答案,更重要的是解釋瞭“為什麼”,以及“怎麼做”。這種深入的講解,讓我能夠在短時間內理解並掌握核心的知識點,大大節省瞭我摸索的時間。修訂版的更新也很有價值,增加瞭一些關於機器學習和數據科學中會用到的數學基礎內容,這對於我來說,是非常及時的補充,讓我在應對新的技術挑戰時,更加自信。

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我是一名來自颱灣的學生,一直以來對於工程數學都抱有學習的熱情,但總覺得市麵上的一些書籍過於深奧,或者講解不夠深入,難以真正領會其中的精髓。直到我接觸到這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》,我纔找到瞭心中的那本“寶典”。這本書最讓我稱贊的是它對數學概念的“刨根問底”式的講解。它不僅僅告訴你公式是什麼,更會告訴你這個公式的來源,以及它所蘊含的數學思想。例如,在講解嚮量分析的梯度、散度、鏇度時,它會結閤流體力學、電磁學等實際物理場景,用非常形象的比喻來解釋這些概念的物理意義。這讓原本抽象的概念變得觸手可及。而且,這本書的例題設計也非常有代錶性,幾乎涵蓋瞭工程數學中所有重要的應用領域。我特彆喜歡它對一些經典工程問題的數學建模和求解過程的展示,這讓我看到瞭數學在解決實際問題中的強大力量。例如,書中有一道關於求解熱傳導方程的題目,涉及到求解一個復雜邊界條件下的溫度分布,作者不僅詳細地給齣瞭求解步驟,還分析瞭不同邊界條件對解的影響,以及如何在數值計算中實現。這種“由淺入深,由錶及裏”的講解方式,讓我受益匪淺。此外,這本書的語言風格也非常親切,作者似乎非常瞭解學生的學習習慣和可能遇到的睏難,總能在關鍵點給予及時的指導和提示。修訂版的更新,更是錦上添花,加入瞭一些與時俱進的內容,讓這本書的參考價值更上一層樓。

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我在大學期間就接觸過不少工程數學的教材,但總覺得要麼過於理論化,要麼題目過於偏重技巧而忽略瞭概念的理解。這次為瞭給自己的數學基礎打個更紮實的底子,特地入手瞭這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》。拿到書後,我最先被吸引的是它對數學概念的解釋方式。它不是那種乾巴巴的定義,而是通過大量的圖示和直觀的類比,把復雜的數學思想變得生動起來。例如,在講解矩陣的特徵值和特徵嚮量時,它不僅給齣瞭代數上的計算方法,還聯係瞭物理上關於係統穩定性和模態的分析,讓我一下子就理解瞭特徵值和特徵嚮量在實際中的意義。這種“潤物細無聲”的教學方式,讓我感覺自己在不知不覺中就吸收瞭知識。其次,這本書的題目設計也非常有水平。它不是簡單地重復練習,而是每一道題都設計得很有思考性,能夠引導你去深入理解某個數學概念或者某個解題技巧。我尤其喜歡那些“綜閤型”的題目,需要你把不同章節的知識融會貫通纔能解決。在解這些題的時候,我能明顯感覺到自己的數學能力在提升。而且,它對每個題目的講解都非常到位,不僅僅是提供一個解法,還會分析這個解法的優缺點,以及在其他場景下的應用。這種“舉一反三”的講解,讓我覺得這本書不僅僅是一本習題集,更像是一位經驗豐富的導師,時刻都在啓發和指導我。修訂版的加入,讓這本書的內容更加與時俱進,一些新的數學工具和方法在工程領域的應用也得到瞭體現,這讓我覺得這本書的價值得到瞭進一步的提升。

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我是一名即將畢業的大學生,正在準備考研,工程數學是我的一個薄弱環節,尤其是復變函數和積分變換的部分,常常讓我感到無從下手。在網上搜集瞭大量的資料後,我最終選擇瞭這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》。這本書帶給我的驚喜遠超我的預期。它的題型覆蓋麵非常廣,從最基礎的解析函數、柯西積分定理,到復雜的留數定理計算、傅裏葉變換、拉普拉斯變換的應用,幾乎涵蓋瞭考研大綱中的所有重點難點。更重要的是,它的講解方式非常細緻。對於一道題,它不會僅僅給齣一個答案,而是會一步一步地展示解題過程,並且在關鍵步驟會進行詳細的解釋,說明為什麼這麼做,以及這樣做的好處。我印象特彆深刻的是關於留數定理的那一部分,書裏舉瞭好幾個利用留數定理計算復雜積分的例子,從一開始的判斷被積函數是否有奇點,到選擇閤適的積分路徑,再到計算留數,每一步都交代得清清楚楚。對於初學者來說,這簡直是救命稻草。而且,書裏還專門闢齣瞭一些篇幅來講解一些容易齣錯的常見錯誤,或者一些需要特彆注意的細節。比如在做傅裏葉變換的時候,如何正確地處理函數的奇偶性,以及如何選擇閤適的變換公式,這些地方都給我提供瞭非常有價值的指導。這本書的講解邏輯非常清晰,從易到難,層層遞進,讓我能夠循序漸進地掌握知識。我經常會在做完一道題後,再迴過頭來仔細閱讀書上的講解,從中學習作者的解題思路和技巧。這種精講精練的學習方式,極大地提高瞭我的學習效率。它讓我感覺,我不僅僅是在刷題,更是在不斷地提升自己的數學思維能力。

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說實話,我當時買這本書的時候,主要還是因為身邊不少同學都在推薦,說是“必備神器”。拿到手後,我第一感覺是它的排版設計,雖然是理工科的教材,但字體清晰,公式標注規範,而且重點內容都有加粗或者用不同顔色區分,閱讀起來一點也不費勁。我尤其欣賞它對每一章知識點的梳理,會在章節開頭列齣本章要學習的重點,章節結尾也會有總結和迴顧,這樣我每次學習完一個章節,都能快速地知道自己掌握瞭哪些內容,還有哪些地方需要加強。對於我這種有時候會偷懶,或者容易走神的人來說,這種清晰的結構真的非常重要。而且,書中的例題選擇非常貼閤實際工程問題,不像有些書裏的例子過於抽象,脫離實際。我記得有一道題是關於熱傳導方程的應用,涉及到求解一個不規則形狀區域內的溫度分布,書裏不僅給齣瞭詳細的推導過程,還結閤瞭數值計算的思路,雖然沒有直接講數值方法,但讓你能隱約感受到數值計算在解決復雜問題時的重要性。這讓我覺得,這本書不僅僅是教你如何解題,更是在拓展你的視野,讓你明白數學工具的實際價值。還有,我特彆喜歡它對一些數學概念的類比解釋,比如用流體力學來類比理解散度,用電場來類比理解鏇度。這種聯係生活和實際工程的解釋,能極大地降低理解門檻。我以前對某些抽象概念總是望而卻步,但通過這些類比,我竟然能慢慢地建立起直觀的認識。而且,這本書的語言風格也比較親切,不像有些學術著作那樣冷冰冰,讀起來不會有太大的壓力。作者似乎很瞭解學生在學習過程中可能會遇到的睏難,所以在講解的時候,總是會提前預設一些學生可能會有的疑問,然後主動地去解答。這種“提前關懷”的設計,真的讓我覺得非常貼心。

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作為一個在工程領域摸爬滾打多年的老兵,深知紮實的數學功底是解決一切復雜工程問題的基石。雖然工作多年,但麵對一些新興的技術和理論,還是會感到力不從心,特彆是在數學模型方麵。於是,我抱著“溫故而知新”的心態,翻閱瞭這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》。不得不說,這本書的設計真的很“懂”工程師。它不是那種學院派的枯燥理論,而是緊密結閤瞭工程實際的需求。我翻閱到關於傅裏葉級數和傅裏葉變換的部分,書裏舉瞭好幾個關於信號處理和係統分析的例子,比如如何用傅裏葉變換來分析一個周期信號的頻譜,或者如何利用傅裏葉逆變換來重構原始信號。這些例子讓我一下子就明白瞭這些數學工具的實際意義,而不是僅僅停留在公式的層麵。更讓我感到驚喜的是,它對一些數學技巧的講解非常實用。比如,在計算積分的時候,它會給齣好幾種不同的方法,並且分析哪種方法在特定情況下更有效率,甚至還會提到一些數值計算的技巧。這對於我這樣需要快速解決實際問題的工程師來說,簡直是太有價值瞭。而且,這本書的題目難度跨度也很大,既有基礎性的鞏固練習,也有一些需要深入思考的難題,能夠滿足不同水平的讀者。我記得有一道關於求解彈性力學方程的題目,涉及到偏微分方程的解析解,書裏的講解非常詳盡,一步一步地引導你完成推導,讓我這個“老傢夥”也學到瞭不少新東西。修訂版的更新,也讓我看到瞭作者與時俱進的態度,一些更前沿的數學在工程中的應用也得到瞭初步的展現,這對於我們這些需要不斷學習的工程師來說,是極大的鼓舞。

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當我拿到這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》時,我是一名剛入職不久的工程師。在學校裏,我對工程數學的學習一直有些吃力,總覺得理論知識與實際應用之間隔著一層窗戶紙。這本書,就像是幫我捅破瞭那層窗戶紙。它最大的亮點在於“詳解”二字,不僅僅是給齣題目和答案,更重要的是它深入剖析瞭每一個解題步驟背後的邏輯和數學原理。我記得我曾經在處理一個涉及到三維空間麯綫積分的問題時,反復計算都得不到正確的結果。翻開這本書,找到瞭類似的題目,作者不僅詳細地給齣瞭計算過程,還解釋瞭為什麼需要選擇特定的積分路徑,以及如何運用斯托剋斯定理來簡化計算。這種“知其然,更知其所以然”的講解方式,讓我對這個問題有瞭更深刻的理解。而且,這本書的例子非常貼近工程實際。我看到書中有一個關於求解泊鬆方程的例子,是用來分析應力分布的,這和我目前正在進行的一個項目非常相關。通過學習書中的講解,我不僅解決瞭眼前的難題,還學到瞭處理類似問題的通用方法。修訂版的更新,對於我這種需要不斷學習新知識的工程師來說,是莫大的福音。它補充瞭一些在現代工程中越來越重要的數學工具,讓我能夠更好地應對工作中的挑戰,也為我未來的職業發展打下瞭更堅實的基礎。

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說真的,我在大學期間就經常被數學搞得頭暈,尤其是到瞭高年級,那些復雜的微積分、綫性代數、概率論,簡直讓我懷疑人生。畢業工作瞭幾年,感覺數學底子還是有點虛,想再好好鞏固一下。我之前也翻過不少工程數學的書,但總覺得要麼太理論,要麼題目太少,或者講解不夠細緻。偶然的機會,我看到這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》,抱著試試看的心態入手瞭。沒想到,這本書徹底改變瞭我對工程數學的看法。它最讓我印象深刻的就是它的“詳解”二字,真的是名副其實。每一道題,都給齣瞭非常詳細的解題步驟,而且在關鍵步驟還會給齣解釋,說明為什麼這麼做,以及這個方法的好處。我記得我之前卡在瞭一個關於復數積分的問題上,看瞭好幾本書都沒弄懂,最後翻到這本書裏對應的題目,作者一步一步地引導我,從選擇積分路徑到應用留數定理,最終豁然開朗。這種“手把手”的教學方式,對我這種需要耐心指導的學習者來說,簡直太友好瞭。而且,書裏的題目選擇也很有講究,不是那種簡單的重復練習,而是涵蓋瞭各種不同類型的題,並且難度也循序漸進。我感覺自己在做題的過程中,不僅鞏固瞭知識,還提升瞭解決問題的能力。修訂版的更新,也讓我看到瞭作者的用心,一些新的數學方法和在現代工程中的應用也得到瞭體現,這讓我覺得這本書不僅是一本“老牌”的經典,更是一本跟得上時代的優秀教材。

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我是一名正在準備讀研的大學生,在選擇考研復習資料時,我非常注重書籍的實用性和針對性。在眾多工程數學的書籍中,這本《工程數學習題詳解(二版修訂)》以其詳盡的講解和豐富的例題脫穎而齣。我特彆欣賞它在概念講解上的深度。對於一些核心的數學概念,它會從多個角度進行闡述,並且結閤實際的工程應用,讓我能夠深刻理解其背後的數學原理。例如,在講解多元函數微積分時,它不僅解釋瞭梯度、散度的定義,還通過流體力學和電磁學的例子,讓讀者能夠直觀地感受到這些概念的物理意義。這對於我這樣需要構建數學模型來解決實際問題的學生來說,非常有幫助。此外,本書的例題設計非常精巧,每一道題都精心挑選,能夠有效地檢驗讀者對知識點的掌握程度。更重要的是,它對每一道題目的解題思路和過程都進行瞭詳細的闡述,並且對一些容易齣錯的地方進行瞭提示。我記得我在復習概率論與數理統計的部分時,經常會混淆一些概念,比如條件概率和全概率公式的應用。這本書中的例題,通過多種場景的解析,讓我能夠清晰地區分這些概念,並且靈活運用。修訂版的更新,也讓我看到瞭這本書與時俱進的生命力,一些與新興技術相關的數學內容也得到瞭補充,這對於我今後的學術研究非常有價值。

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