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1、化解科技成果转化之难 核心提示:科学是肃穆的、严谨的、深邃的、奇妙的,正如一年一度的诺贝尔奖颁奖。2022年10月,诺贝尔奖三大自然科学奖接连揭晓。最先公布的生理学或医学奖由美国、法国、加拿大三位科学家获得,他们因在免疫学方面的发觉而荣获此项桂冠。其中一半的奖金归于布鲁斯博伊特勒和朱尔斯-霍夫曼,获奖理由是“先天免疫激活方面的发觉”;另一半奖金归于拉尔夫斯坦曼,获奖理由是“发觉树突状细胞及其在获得性免疫中的作用”。物理学奖归属于美国、澳大利亚三位科学家索尔珀尔马特、布莱恩施密特和亚当里斯,获奖理由是“通过观测遥远超新星发觉宇宙的加速膨胀”。化学奖则花落以色列科学家达尼埃尔谢赫特曼,获奖理由是“
2、发觉准晶体”。 而科学也是幽默的。同样是在2022年10月,在哈佛高校桑德斯剧院大礼堂,1200名观众共同见证“第21届搞笑诺贝尔奖颁奖仪式”。这种“搞笑”并非纯粹的无厘头,而是通过对首创精神和不同寻常探讨的激励来激发人们对科学的爱好。每一个奖项背后都不乏肃穆的科学探究精神,让人们先发笑,后思孝。 2022诺贝尔生理学奖:解密免疫系统 10月3日,2022年诺贝尔生理学或医学奖尘埃落定。 美国科学家布鲁斯博伊特勒、法国科学家朱尔斯霍夫曼和加拿大科学家拉尔夫斯坦曼因在免疫学领域的杰出贡献共同共享这一殊荣。 “他们发觉了免疫应答的守门人,革命性地变更人们对免疫系统的理解。”诺贝尔生理学或医学奖评审
3、委员会如是评价。 两道防线 在北京生命科学探讨所所长、美国科学院院士王晓东看来,“这个结果是众望所归,一点儿都不惊奇。应当是在今年最有希望获奖的前三个项目之中”。 那么,这三位科学家是如何解密免疫系统,从而得到评委会和业内专家一样认可的? “在病原体与宿主长期的斗争中,机体进化出了高度困难和精细的免疫机制,包括自然免疫和获得性免疫。”曾在布鲁斯博伊特勒试验室作博士后探讨的北京高校生命科学学院教授蒋争凡说,“自然免疫是多细胞生物反抗病原微生物感染的第一道屏障。” 11016年,朱尔斯霍夫曼在果蝇中发觉了由“Toll”基因编码的关键受体蛋白,这种蛋白可识别微生物并激活机体的自然免疫,打开免疫反应的
4、第一步。 而布鲁斯博伊特勒则把这种发觉延长到哺乳动物中。他的探讨团队证明小鼠中存在一个和“Toll”类似的基因,所编码的受体蛋白同样能激活自然免疫。哺乳动物的自然免疫对于反抗病原微生物的感染也至关重要。 当第一道免疫屏障被病原微生物冲破,那么机体其次道防线获得性免疫将自觉发挥防卫作用。 拉尔夫斯坦曼发觉的树突状细胞,在其次道防线中具有重要意义。这种细胞是免疫系统中的“卫兵”,能激活T细胞,并让白细胞识别、记忆并攻击入侵病原。 “一些目前用来治疗自身免疫疾病的新药和许多正在开发的免疫治疗癌症的药物,都利用了他们发觉的这些机理和原理。”王晓东介绍说。 “诺贝尔”之心 2022年诺贝尔奖最大的缺憾无
5、疑是拉尔夫斯坦曼教授不能亲自去瑞典斯德哥尔摩领奖了。9月30日,诺奖颁布前三天,斯坦曼因胰腺癌去世。 斯坦曼对科学的执著,始终持续到生命的最终。 据洛克菲勒高校博士后孔晓飞介绍,在与癌症斗争的几年中,拉尔夫斯坦曼甚至采纳自己的肿瘤,培育出他自身的树突细胞。 “真心地为他傲慢和兴奋!老头子有一颗诺贝尔之心对他的训诲,我会恒久感谢,也会学习他踏实地做学问和做人!”2022年,斯坦曼获得全美最高医学奖奥尔巴尼医学中心奖时,他的学生刘康在自己博客上写道。 孔晓飞因工作关系常和斯坦曼接触。他介绍,在树突状细胞发觉后的十几年里,斯坦曼始终是一个人在进行着分别、纯化、功能探讨。直到上世纪90年头后期,树突细
6、胞才火起来。 将科学视为自己的生命,也是博伊特勒的人生轨迹。 “他的胆子特别之大,当时为了探讨这个项目,把试验室全部的其他题目全部停掉。”王晓东如此评价曾经共事过的博伊特勒。 博伊特勒的执著和对科学的痴迷,蒋争凡也深有感受:“他这项工作持续了近10年,特别艰苦。最终连霍华德休斯医学探讨所都不愿接着资助了。可他就认准这个方向,甚至试验室最终一台测序仪都是自掏腰包购买的。” 作为诺贝尔奖共享者,也是博伊特勒好友的霍夫曼,同样把科研当成自己的生命。为人谦和、不拘小节,也是他们共同的特质。 2022诺贝尔物理学奖:破解宇宙命运之谜 10月4日,瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔物理学奖授予索尔珀尔
7、马特、布莱恩施密特和亚当里斯三位科学家。 “过去认为在万有引力的作用下,宇宙是在减速膨胀。而他们的发觉颠覆了这一观点,并且证明白暗能量的存在。”中科院院士、天体物理学家陈建生说,为此,世界各国起先着手暗能量的理论和观测探讨,我国也相继启动了“1013”项目等相关探讨和大型光学望远镜的建设。 虽然目前仍不清晰暗能量的物理本质,但对该问题的探讨,陈建生认为“很可能是将来基础物理学发展的突破口”。 暗能量的发觉 2022年,邵逸夫天文奖曾颁发给同样的三位科学家及其发觉。担当该奖评审委员会主席的陈建生认为,宇宙的加速膨胀是一个惊人的重大发觉,获得诺贝尔奖也在意料之中。 “这项探讨已成为科学前沿问题,世
8、界各国都特别关注,是一个可以跟爱因斯坦相对论相比拟的新领域。”中科院院士、中科院理论物理所所长吴岳良说。 “在地球上抛一个苹果上去,其上升的速度不行能越来越大,但在宇宙尺度上,的确是这样的现象。”中科院理论物理所探讨员李淼说明说,宇宙中存在一种具有负压强的物质形态,它可以说明天体正在以越来越快的速度远离我们,这类物质被称为暗能量。 理论物理学计算表明,假如用暗能量说明宇宙的加速膨胀,那么宇宙的73左右由暗能量构成,22是暗物质,而可通过常人直觉和经典理论描述、印证的物质只占4多一点。 因此,2022年诺贝尔物理学奖的发觉,向人类揭露了一个近96的成分仍旧未知的宇宙。 国家天文台探讨员陈学雷说,
9、宇宙加速膨胀的结果公布之后,仍有少数学者怀疑超新星的观测或数据分析有错误。但13年来,人们又接连观测了几一百零一颗超新星。“虽然还存在一些疑点,但数据经过很多天文学家反复验证,迄今并未发觉大问题。” 物理学家也提出了一些假说:假如宇宙持续膨胀,那么宇宙最终将变成无比寒冷的世界。 对此,陈建生说明说,宇宙膨胀的结果是物质被稀释掉,而暗能量不稀释,到最终单位体积内的物质几乎就没有了。不过,“尽管宇宙 在膨胀,但地球所在的太阳系内部并不膨胀,地球不会因为宇宙膨胀而死亡”。 “宇宙目前有137亿年的历史,假如全宇宙要变得寒冷无比,还须要四五一百零一亿年以上。”李淼说。 由于很难发觉超新星,很多天文学家
10、起初对超新星观测探讨持悲观看法。 值得留意的是,29岁的珀尔马特在接手负责超新星观测工作时,正是项目进行到最困难的时期:他们未取得任何成果,连一颗超新星都没能发觉,而与澳大利亚人的合作也到期结束了。 项目是否还能进行下去? 珀尔马特所在的美国加州高校伯克利分校以及美国的资助机构在仔细评估后,确定接着予以资助。因工作专注,珀尔马特被认为是可以挽救这一项目的人选。他们最终得到了经费,工作才得以接着进行。 “为了对发觉的候选超新星进行后续观测,珀尔马特会给全世界各处天文台的望远镜负责人打电话,请求正在运用望远镜的人帮助他进行观测。”陈学雷说。 在陈学雷看来,施密特和里斯等人能够凭借自己的探讨积累,在
11、激烈的竞争中一举冲入探讨最前沿,其实力和敏锐令人敬佩。但更值得思索和借鉴的,是珀尔马特等人的坚韧坚持。 重大创新的科研经常有很大的风险,很难保证完全实现安排的成果。对此,陈学雷认为:“作为探讨者,要有信念和志气在困难时坚持下去,而美国的资助机构能够宽容失败,看出这一项目的科学价值和团队人员的实力,也是特别有眼光的。这唯恐值得我们深思。” 2022诺贝尔化学奖:“准科学家”发觉的准晶体 以色列科学家达尼埃尔谢赫特曼因发觉准晶体,独享2022年诺贝尔化学奖。 诺奖评比委员会给出的获奖理由是,谢赫特曼在29年前首次在电子显微镜中视察到一种“反常理”的现象当时所视察的铝合金中的原子,是以一种不重复的非
12、周期性对称有序方式排列的,而根据当时的理论,具有此种原子排列方式的固体物质是不存在的。 这次发觉,在当时引起极大争议。为维护自己的发觉,谢赫特曼被迫离开当时的探讨小组,但这一发觉从根本上变更了科学家对固体物质结构的认知。 令人着迷的准晶体 准晶体是自然界固体物质中的“另类”,它不具备晶格周期性,却显现长程有序性。 在晶体结构中不允许出现5次和6次以上的旋转对称性,这是被写进教科书的国际学术界主流观点,一一百零一零一多年来没有人去怀疑它的正确性。 早在十九世纪,德国科学家就总结并通过数学严格证明,为了满意晶体的平移对称性,晶体只能出现n=1、2、3、4、6等五种旋转对称轴,不行能出现n=5和n6
13、次的对称轴。 传统的晶体学理论断言,由于受到晶体平移周期性的限制,五次旋转对称是不存在的。 然而挑战来自谢赫特曼的一次无意发觉。29年前,41岁的谢赫特曼正在美国霍普金斯高校从事航空用高强度铝合金探讨工作。 11012年4月8日的早上,一幅违反自然定律的图像出现在谢赫特曼的电子显微镜中:快速冷却的A14Mn合金中出现了一种新的相,其电子衍射斑具有明显的五次对称性,但并无平移周期性。 该模式曾被认为是不行能的,就像不能单纯用六角形制造足球,因为同时须要五角形和六角形。 科学界对准晶体的理解和描述,须要借助数学,同时从中世纪阿拉伯风格马赛克镶嵌装饰艺术中吸取灵感。 被数学家称为非周期性“镶嵌”帮助
14、科学家理解了准晶体在原子水平的特征,比如在西班牙阿尔罕布拉宫和伊朗Darb-iImam神殿中发觉的中世纪伊斯兰镶嵌艺术,这些镶嵌模式是规则的它们遵循数学法则但它们从不重复自己。 英勇挑战权威的“准科学家” 当30年前谢赫特曼发觉“准晶体”时,他面对的是来自主流科学界、权威人物的质疑和讪笑,因为当时大多数人都认为,“准晶体”违反科学界常识。 “当我告知人们,我发觉了准晶体的时候,全部人都取笑我。”谢赫特曼在一份声明中说。11012年,41岁的谢赫特曼正在美国霍普金斯高校从事探讨工作。 “的确,那时候的人们压根不会接受那种晶体的存在。”美国化学协会主席纳西杰克逊说,“因为他们认为这违反自然界规则。
15、” 发觉“准晶体”后,谢赫特曼花费了好几个月的时间,试图劝服他的同事,但没人认同他的观点。不仅如此,他还被要求离开他所在的探讨小组。无奈之下,谢赫特曼只有返回以色列,在那里,他的一个挚友情愿帮助他,将“准晶体”的有关探讨成果公开发表。 最起先,这篇论文也没能逃脱被拒绝的命运。11014年,论文最终得以发表,也马上在化学界引发轩然大波。一些化学界权威站出来,公开质疑谢赫特曼的发觉,其中包括闻名化学家、两届诺奖得主鲍林。 “他(鲍林)公开说:达尼埃尔谢赫特曼是在胡言乱语,没有什么准晶体,只有准科学家。”谢赫特曼后来说。 近30年后,英勇质疑“常识”的谢赫特曼最终获得全世界最权威的科学认可。“谢赫特
16、曼的发觉是科学界最宏大的发觉之一,英勇挑战了当时的权威体系。”纳西杰克逊说。 2022搞笑诺贝尔奖:先发笑,后思索 与麻省理工学院(MIT)的恶作剧传统相比,同处马萨诸塞州剑桥的哈佛学生通常一本正经,往往是MIT学生调侃游戏的对象。 但每年有一次,调侃的指挥棒握在哈佛人手中,而且声势更大,那就是IgNobel颁奖(搞笑诺贝尔)典礼,尽管门票高达40美元一张甚至更贵,每次活动还是济济一堂。参与活动的,除了哈佛与麻省理工学院的学生外,也有不少波士顿地区各个市镇的市民,一个老Ig迷,年年必到,他说,“搞笑让我们酷爱科学”。 活动起先,主持人上台的第一句话,富有夸大的效果。这位身着哈佛医学院医生服装的
17、主持人,上台提示大家,“请宁静,现在提示大家一个重要问题”,然后卖了一下关子,“我们这个剧院的某些地方可能被细菌覆盖”!倒是主席台上打算颁奖的几位真的诺奖获得者,还有一个戴上了高帽子,颇让人好笑。 IgNobel的传统是由真正的诺贝尔奖得主颁奖。得奖者可以说明他的成就及其应用。但时间超过一分钟,抱着布偶的甜普小姐就会大叫:“请停下吧,烦死了。” 诺贝尔奖颁奖礼时会向瑞典王室致敬,但IgNobel奖则是向瑞典传统食品肉丸致敬。而向台上掷纸飞机也是该奖的传统。全场一共有两次仍飞机的“法定”时间。获得诺奖的物理学教授罗伊格劳伯作为官方“扫帚保管员”,负责清扫台上的纸飞机。 IgNobel奖每年都有不
18、同的奖杯。今年的奖杯像个木棋盘,估计很适合敲打做科研时发木的脑袋。 搞笑诺贝尔医学将:尿急千万不能憋,影响认知! 尿意和认知之间会有什么关 系?今年搞笑诺贝尔医学奖的得主们愣是把这两样在旁人看来毫无关联的事物扯在了一起,并当真探讨出了一些名堂。 布朗高校神经学教授彼得斯奈德和他的同伴们,搞清了人在憋尿时认知实力会发生什么样的改变。虽然探讨内容匪夷所思,但是探讨过程却不模糊。整个试验过程有医学专家监督,有伦理委员会审查,还有被试者签署的同意书。 探讨人员找来8位健康的志愿者,在测试起先前,对每个人在没有尿意的正常状态下,测试他们的认知实力水平(比如操作实力、留意力和工作记忆力等)。试验起先后,每
19、隔15分钟,被试者要饮用250毫升水。每次喝水之前要对自己的“尿意”和“痛感”程度由弱到强分别打出0到101的分数。同时,每隔1小时,探讨人员还要测量一次被试者的认知水平改变。 试验发觉,随着喝水量的增加和憋尿时间的延长,尿意和痛感也在增长。当人进入“极度的尿意”,留意力和工作记忆功能都有严峻的下降。由此,尿意影响的很可能是大脑进行“决策”时的速度。 探讨人员还将这次的结果与以前关于疲惫和酒精对认知实力影响的探讨进行对比,发觉“极度的尿意”、“疲惫”(24小时剥夺睡眠)、“酒精”(血液酒精浓度0.05),这三种状况对于人们留意力所产生的负面影响几乎相同;而对于工作记忆力,“极度的尿意”的影响甚
20、至超过疲惫和酒精。 看来,这项探讨的对象虽然登不上大雅之堂,但是结果却很好用。至少交通管理部门应当重视起来,在高速路旁多设立一些厕所,供内急者避开尴尬。另外,家长也要提示那些在课堂上怕错过上课,内容或是羞涩的小挚友,憋尿事倍功半,还是快去厕所解决吧! 搞笑诺贝尔化学奖:强力芥末报警器 用力摇?上4个闹钟?干脆撤被子? 这些叫醒服务虽然高效,但是却稍显暴力。文明人要用文明人的方法! 今年,一款芥末报警器,用一种风光却毫不手软的叫醒方式,摘得了搞笑诺贝尔化学奖的桂冠。这项独创由日本“香味市场协会”理事长田岛幸信等7人完成。 为了找到能够使人从熟睡中猛醒的气味,探讨小组试验过上一百零一种气味,包括腐
21、鸡蛋散发的恶臭。但这种以硫化氢为主的气体令人难以接受。所以最终确定了芥末。 吃芥末的感受,大家应当都记忆犹新,一大口芥末入嘴后,那种“催人泪下”的酣畅感受。而这正是探讨小组想要的效果。利用芥末中最具刺激性的异硫氰酸烯丙酯,小组成员做出了芥末报警器,当火灾等报警器启动时,它会喷射出浓度极高的芥末气味。效果也不负众望。14个被试者中有13人在2分钟内就叫醒了,用时最短的人,仅用了不到10秒钟。 芥末报警器虽然获得的是搞笑诺贝尔奖,但是它获奖理由却一点不搞笑,“为火灾以及其他紧急状况下,让熟睡中的听觉障碍者也能警觉。”这样的设计甚至让人感到一股巨大的暖流。 搞笑诺灭尔数学将:预言世界末日,悠着点!
22、这个奖项的获奖者比较多,是多位世界末日预言家们,由于他们的探讨领域比较分散,赘述可能有些困难,在此只能做个简要介绍。 桃乐丝马丁是一名家庭主妇,她自称通过“自动书写”和外星人取得联系,并预言1954年12月21日世界毁于洪水,但当天晚上她老公在床上呼呼大睡;帕特罗伯特森常常出现在电视节目上传播福音,他曾在11010年时在电视节目中预言,11012年底世界会受到一场审判;伊丽莎白克莱尔先知是新纪元运动的一个国际信仰组织CUT的领袖,她预言11010年4月23日将爆发一场核斗争,害得不少人为躲避灾难辞职、欠债,结果在这个时间过后,她“坑爹”地表示这只是次演习,真正的灾难还在后面;韩国人李章林预言1
23、1012年10月28日将会有大事发生,最终酿成多人自杀惨剧,结果自然是他被韩国检方以欺诈罪起诉;乌干达女祭司克莱多尼娅毛琳达,预言世界将在世纪之交时毁灭,只有在圣母马利亚留下的讯息中才能找到救赎之道,当然2000年早已和平度过,但由于她引起的后果严峻,其名字也已写入国际通缉名单;最终一位是牧师哈罗德坎普因,他预言耶稣基督可能会在11014年9月6日重返人间,结果未能言中。现在他患上了严峻中风,语言实力受到影响,唯恐再也无法“预言”了。 搞笑诺贝尔生理学奖:“打哈欠”不会传染 “打哈欠会传染”,这个说法信任许多人都听过。但是,有没有想过验证它的真伪呢?托红腿象龟的福,人们最终知道了答案,那就是“
24、打哈欠不会传染”。 通过探讨这种行动缓慢、思维也不那么迅捷的动物,奥地利维也纳高校认知生物学系的安娜威尔金森和她的同伴们荣登今年搞笑诺贝尔生理学奖的宝座。 安娜和同伴们饲养了7只还处于幼年期的小红腿象龟。她们花费6个月的时间,把其中一只名叫亚历山德拉的小雌龟训练成“巴浦洛夫龟”。当小山德拉看到红色方块时,就会做出张嘴仰头的吃东西动作。而在其他龟看来,这套动作就像是在打哈欠。 有了这名会假装打哈欠的小演员,试验就可以起先了。安娜将小山德拉和其余不明就里的小龟用一个透亮格挡隔开,当假装打哈欠的桥段起先后,安娜起先记录其余小龟打哈欠的次数。 为了确保试验的真实性,安娜还另外设置了2个比照组,3组试验
25、每天都在相同的时间进行,并且每组试验都重复3次。经过反复的试验,以及改进试验内容,安娜最终发觉,那些没有被训练的小龟,并不会受到训练有素的小演员的影响。它们照旧根据自己的步调生活,比如,装成一个“石像”,半天纹丝不动,任凭小山德拉在一旁辛苦作秀。 假如头脑并不发达的红腿象龟都不会受到打哈欠传染的影响,那么这至少证明白动物打哈欠不是一种固定反应。所以“打哈欠会传染”的说法就是不成立的。 安娜认为,人类有时出现的打哈欠会传染的现象,缘由可能涉及到更困难的社会或者认知学范畴,而这些并不在她此次的探讨安排之内。 搞笑诺贝尔生物学奖:甲虫怎能和酒瓶交配? 这项探讨的全名为:发觉不同种类的甲虫会和不同种类
26、的澳洲啤酒瓶交配。 听起来匪夷所思?在颁奖典礼现场,获奖的达瑞尔戈威尼和大卫润茨这两位老人表示,他们花费了23年的时间进行此项探讨,忽然让人肃然起敬了。他们甚至“委屈”地表示,自己明明从很久前就起先探讨了,但直到今年才最终接到组委会电话。 其实,类似的探讨也不是没有,这两位被选中的最主要缘由是,他们的探讨精确到了特定种类的虫子偏爱选择特定种类的瓶子。 莫非这其中的缘由是甲虫爱喝酒?非也。这就得从宝石甲虫的习性说起。这种甲虫的雄虫通常会在离地面12米的高度,在肯定的区域内回旋,找寻没有翱翔实力的大号雌虫,当发觉目标时,雄虫就会飞身扑下,在地面上完成交配。 而啤酒瓶子是棕色的,还闪闪发光,看起来与
27、雌性甲虫的翅鞘特别相像,更要命的是啤酒瓶子上有一些微小的突起,它们能像雌性甲虫的翅鞘那样反射光线,让酒瓶看起来特别像雌虫。探讨人员为此还做了个简洁的试验,在甲虫出没的空地上布置了4个瓶子,在30分钟内,有2个瓶引来了6只雄性甲虫。 科学家们在探讨之余还担忧,虽然这在我们看来特别好玩,但对于甲虫而言可能会造成它们无法留下后代,从而影响生存。 搞笑诺贝尔物理学奖:为何扔铁饼晕而扔链球不晕? 醇厚说这是个好问题,虽然许多宠爱观看田径体育赛事的人从没想到过它。但是以上这几位探讨者,仔细进行了“为何铁饼运动员会头晕而链球运动员则不会”的探讨,深刻论述了个中差别。 好了,搞笑到此为止。这篇论文并非论述这两
28、项运动的差距,它发表于2000年3月的耳鼻喉科学杂志,题目是铁饼运动员之所以头晕是与旋转所产生的晕动病有关,作者是法国南锡高校附属医院耳鼻咽喉科的五位医生:菲利普佩林、赛瑞尔佩罗特、多米尼克戴维特尔纳、布鲁诺拉加鲁和赫尔曼金玛。 晕动病是晕车、晕船、晕机的总称,常指乘坐交通工具时,人体内耳前庭平衡感受器受到过度运动刺激,前庭器官产生过量生物电,影响神经中枢导致的症候群。他们的探讨证明白除了交通工具,还有别的因索引发晕动病。其实他们关注的重点在于内耳前庭平衡。 这篇文章提到,他们观看了众多铁饼和链球运动员的录像慢动作,确定了视觉参照物体,视察头部运动以及其他肢体运动的轨迹。同时,他们还请链球的运
29、动员进行抛铁饼的运动。论文的结论是:由足底传来的力的头部运动简单导致晕车。 事实上,世界各国前庭平衡医学专家都致力于晕动病的防治探讨,不过收效甚微,因为这不是真正的疾病,是敏感机体对超限刺激的应急反应。因此也不存在真正意义上的根治或治愈措施,现有的各种防治方法都是短暂缓解症状或延缓它的发生。 也就是说,这项探讨的价值在于,他们提出了从足部传来力,导致头部运动的状况下,更简单导致晕动病。 第18页 共18页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页