玉林師范學院重點實驗室培育論證會PPT文檔20121210.doc

玉林師范學院重點實驗室培育基地論證會復雜系統(tǒng)優(yōu)化與大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理實驗室匯報人：朱曉姝2012年12月13日目錄一、培育基地的建設依據(jù)（鏈接）二、培育基地研究方向與研究內(nèi)容（鏈接）三、實驗室現(xiàn)有研究工作基礎、水平（鏈接）四、實驗室人才隊伍狀況（鏈接）五、培育基地的發(fā)展規(guī)劃（鏈接）一、培育基地的建設依據(jù)1、培育基地建設的重要性（擬解決的科學問題）復雜系統(tǒng)是具有中等數(shù)目基于局部信息做出行動的智能性、自適應性主體的系統(tǒng)。電力系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信系統(tǒng)是復雜系統(tǒng)，對系統(tǒng)優(yōu)化與大規(guī)模計算達到高效性、及時性、準確性、完整性的高度統(tǒng)一還有許多極具挑戰(zhàn)的問題需要解決。本實驗室擬解決的科學問題：大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理優(yōu) 化基礎理論數(shù)理模型復 雜 系 統(tǒng)復 雜 系 統(tǒng)電力系統(tǒng)生物系統(tǒng)云平臺仿真圖 描 述高效計算交通系統(tǒng)電力系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、交通系統(tǒng)等復雜系統(tǒng)的系統(tǒng)優(yōu)化和大規(guī)模計算等問題的視角出發(fā)，解決復雜系統(tǒng)的數(shù)理模型，研究復雜系統(tǒng)的基礎理論，研究和設計復雜系統(tǒng)的高效計算，解決與復雜相關(guān)的大規(guī)模圖數(shù)據(jù)技術(shù)等科學問題。（1）大規(guī)模優(yōu)化理論與數(shù)值方法及其在電氣工程中應用解決電力系統(tǒng)中的優(yōu)化數(shù)學模型建立、大規(guī)模優(yōu)化模型的理論與高效求解方法及其在電氣工程優(yōu)化安全調(diào)度和控制中的實時應用等科學問題。（2）生物動力系統(tǒng)與生物信息計算擬解決的科學問題是運用生物動力學、混沌理論和概率統(tǒng)計方法，解決復雜生物系統(tǒng)中的計算問題。比如生物動力學及其在病蟲害的控制與預防中的應用，混沌理論與概率統(tǒng)計方法在生物信息計算中的應用。（3）交通流的建模和數(shù)值計算交通是一個復雜系統(tǒng)，針對交通擁堵問題，其科學問題在于運用交通流理論和優(yōu)化方法，揭示交通系統(tǒng)運行的基本規(guī)律。比如車輛間相互作用的動力學機制、車輛交通流運動的基本規(guī)律和相變特性，行人間相互作用、行人與環(huán)境間作用的動力學特性，行人流的非線性規(guī)律，信息化環(huán)境下混合交通系統(tǒng)運行的基本特性，交通流理論模型和數(shù)值計算方法的優(yōu)化、大規(guī)模數(shù)值計算技術(shù)。（4）大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理與生物大分子網(wǎng)絡耦合其科學問題在于使用圖描述各類復雜系統(tǒng)，在云計算環(huán)境下，實現(xiàn)大圖分割、圖數(shù)據(jù)分布式存儲、路由優(yōu)化和存儲資源定位等大規(guī)模的圖數(shù)據(jù)處理技術(shù)。2、培育基地建設的必要性（重點論證在區(qū)內(nèi)的不可替代性）本實驗室的各研究方向以數(shù)學和計算機為基礎和工具，研究涉及電力、生物、交通、電子信息等產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)是廣西“14+4”千億元產(chǎn)業(yè)。近年來，在復雜電力系統(tǒng)優(yōu)化、種群系統(tǒng)與生物信息計算、應急交通流，以及與之相關(guān)的大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理技術(shù)等領(lǐng)域，盡管區(qū)內(nèi)某些高校和科研機構(gòu)對相關(guān)內(nèi)容有所涉及，但總的來說，我們認為本實驗室在區(qū)內(nèi)具有以下四大不可替代性： 具有高水平完備的復雜系統(tǒng)優(yōu)化研究團隊力量。本實驗室固定人員中有教授正高職稱8人，副高職稱11人，博士學位5人，博士生導師1人。簡金寶教授帶領(lǐng)的數(shù)值優(yōu)化理論與應用研究團隊成果十分豐富，在國內(nèi)外具有一流水平，可概括為：國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進，學術(shù)氣氛濃厚，隊伍完備，長期緊密合作，對地方高級人才培養(yǎng)和經(jīng)濟建設發(fā)揮了重大作用。生物系統(tǒng)研究團隊也取得了豐富的成果，龐國萍教授在種群方面的研究成果獨具特色。從事混沌理論與應用研究的劉永建博士也取得了國際領(lǐng)先的科研成果。從事交通流研究鄭容森教授，其團隊研究成果在區(qū)內(nèi)屬于領(lǐng)先和不可取代的地位。本實驗室的數(shù)理團隊都面臨著復雜系統(tǒng)的圖描述以及大規(guī)模計算問題，無論是復雜的電力系統(tǒng)、生物系統(tǒng)還是應急交通流系統(tǒng)都需要“高效性、及時性、準確性、完整性”的數(shù)值結(jié)果，這需要大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理研究團隊與高水平復雜系統(tǒng)優(yōu)化團隊的組合，該團隊力量在區(qū)內(nèi)是無法取代的。 研究內(nèi)容和科學問題的前沿性?！按笠?guī)模優(yōu)化理論與數(shù)值方法及其在電氣工程中應用”方向一直處于研究的國際前沿。運用生物動力系統(tǒng)、混沌理論和概率統(tǒng)計方法探索生物系統(tǒng)和生物信息的計算，應用交通流理論探討城市交通阻塞的解決方法，這些都是國際前沿問題。基于云計算的大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理是一個新的研究方向，目前尚未發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)高?？蒲腥藛T涉及該方向的研究信息或成果。在應用上，目前我區(qū)致病菌-宿主蛋白質(zhì)相互作用研究仍處于數(shù)據(jù)挖掘及知識發(fā)現(xiàn)的初步階段，同時該領(lǐng)域國內(nèi)外許多研究方法和理論還很不完善，致病菌-宿主復雜的生物學問題至今未能找到相應的計算手段和方法進行研究。 四個研究方向既相對獨立，又緊密聯(lián)系，其研究相互推動、相互促進。本實驗室的四個方向以復雜系統(tǒng)優(yōu)化與大規(guī)模數(shù)值計算緊密聯(lián)系著。但是，由于研究對象不同，因此彼此之間又相互獨立。正因為這種相互聯(lián)系和相對獨立，使得各研究方向相互交叉、相互作用，從而產(chǎn)生有價值的靈感。因此，本實驗室處在這樣相互促進的科研環(huán)境在區(qū)內(nèi)是不可替代的。 我們構(gòu)建的重點實驗室不僅對科學研究、學科發(fā)展和人才培養(yǎng)等方面有重要作用，且在廣西尤其是在桂東南地區(qū)，類似的省級重點實驗室尚屬空缺。3、培育基地建設的可行性（重點論證擬設研究方向及其研究基礎與擬解決科學問題的一致性）多年來，各方向的學術(shù)帶頭人都帶領(lǐng)團隊在各自的研究領(lǐng)域上深入開展研究，帶取得了豐碩的研究成果，團隊的研究基礎與擬解決的問題是一致的，足以支撐重點實驗室各研究方向科學研究工作的順利開展。（各方向的研究基礎具體見下述的研究工作基礎、水平）二、培育基地研究方向與研究內(nèi)容本實驗室結(jié)合廣西經(jīng)濟建設和社會發(fā)展中極需要解決的一系列重大科學理論和關(guān)鍵技術(shù)問題，堅持走“理論層面：數(shù)理模型理論與方法技術(shù)層面：大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理技術(shù)實踐層面：復雜系統(tǒng)工程中的大規(guī)模計算”技術(shù)路線。沿著這一線路，從 “數(shù)理模型理論與方法”、“大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理技術(shù)”、“復雜系統(tǒng)工程中的大規(guī)模計算”三大方面研究，分四個方向“大規(guī)模優(yōu)化理論與數(shù)值方法及其在電氣工程中應用”、“生物動力系統(tǒng)與生物信息計算方向”、“ 交通流的建模和數(shù)值計算”、“大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理與生物大分子網(wǎng)絡耦合” 研究，力爭在這四個主要方向的前沿基礎理論、方法與應用研究上有所突破，產(chǎn)生高水平、具有國際影響的研究和應用成果，為國家和廣西的電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供先進的技術(shù)支撐。大規(guī)模優(yōu)化理論與數(shù)值方法及其在電氣工程中應用大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理技術(shù)技術(shù)層面實踐層面數(shù)理模型理論與方法理論層面生物動力系統(tǒng)與生物信息計算交通流的建模和數(shù)值計算復雜系統(tǒng)工程中大規(guī)模計算大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理與生物大分子網(wǎng)絡耦合研究方向關(guān)聯(lián)圖（1）大規(guī)模優(yōu)化理論與數(shù)值方法及其在電氣工程中應用最優(yōu)化理論的研究研究極大極小優(yōu)化、半無限規(guī)劃、錐優(yōu)化、均衡約束優(yōu)化、非光滑優(yōu)化等特殊優(yōu)化問題的最優(yōu)性條件、約束規(guī)格及對偶理論。大規(guī)模優(yōu)化數(shù)值方法的研究對大規(guī)模優(yōu)化問題，克服現(xiàn)有方法收斂速度慢，計算成本高，計算時間長和理論分析假設條件強等缺陷，創(chuàng)建一批新型、高效的數(shù)值方法：序列二次規(guī)劃（SQP）、序列二次約束二次規(guī)劃（SQCQP）等。此外，還將分析新方法的理論收斂性和復雜度，進行大量的數(shù)值模擬試驗，驗證算法的有效性，并制成計算機軟件包，以供實際應用。電氣工程應用研究機組組合，最優(yōu)潮流及動態(tài)最優(yōu)潮流，水火聯(lián)合調(diào)度及含風電場的發(fā)電商優(yōu)化調(diào)度等問題，將基于最優(yōu)化理論和數(shù)值方法，針對這些問題研發(fā)出快速高效的求解算法。其科學問題在于針對問題的實際結(jié)構(gòu)，選取恰當?shù)膬?yōu)化算法思想，進行二次設計再創(chuàng)新，以及達到適時、高效、高精度的計算效果。（2）生物動力系統(tǒng)與生物信息計算生物動力學及其在病蟲害的控制與預防中的應用。針對廣西香蕉葉部病蟲害防治問題，利用田間調(diào)查方法收集數(shù)據(jù)，建立微生物和病毒的數(shù)學模型，通過計算機模擬與計算，確定模型的參數(shù)，給出動力學性質(zhì)；通過對生物數(shù)學模型的求解，給出符合生態(tài)對策的、有效安全的防治策略，比如噴藥次數(shù)、時間間隔、藥物濃度等，從而將病蟲害控制在經(jīng)濟閾值之下?；煦缋碚撆c概率統(tǒng)計方法在生物信息計算中的應用。目前，許多生物系統(tǒng)還未建立有模型或者沒有比較準確的混沌模型，通過建立混沌模型，定量描述生物系統(tǒng)以揭示生物系統(tǒng)信息。應用概率統(tǒng)計方法，對遺傳基因的頻率建立馬爾科夫鏈的數(shù)學模型，描述群體隨機交配的遺傳基因過程，對生物蛋白質(zhì)序列進行預測和基因識別。（3）交通流的建模和數(shù)值計算車輛間相互作用的動力學機制、車輛交通流運動的基本規(guī)律和相變特性。通過建立能夠描述實際交通行為的交通流模型，尋找交通運動的基本規(guī)律，揭示交通流相變的特性和擁堵產(chǎn)生的機理。行人間相互作用、行人與環(huán)境間作用的動力學特性，行人流的非線性規(guī)律。信息化環(huán)境下混合交通系統(tǒng)運行的基本特性。在信息化環(huán)境中，研究符合實際的混合交通網(wǎng)絡系統(tǒng)的復雜動力學特性，揭示混合道路交通流、混合網(wǎng)絡交通流的非線性特性。交通流理論模型和數(shù)值計算方法的優(yōu)化、大規(guī)模數(shù)值計算技術(shù)。（4）大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理與生物大分子網(wǎng)絡耦合云計算環(huán)境下大圖的分割、圖數(shù)據(jù)的分布式存儲系統(tǒng)及查詢路由的優(yōu)化算法和存儲資源定位策略。基于云計算的圖數(shù)據(jù)處理仿真平臺研究?；谠朴嬎惴抡嫫脚_的病菌-宿主大分子耦合網(wǎng)絡研究與致病過程仿真。三、實驗室現(xiàn)有研究工作基礎、水平五年來科研成果情況匯總國家級科研項目省級科研項目SCI、EI、ISTP三大檢索論文中文核心期刊論文學術(shù)專著教材廣西自然科學成果獎10項9項100余篇130余篇1部1部二等獎，1項共計：19項科研經(jīng)費：428.5萬元共發(fā)表論文：250余篇本實驗室的研究成果總體處于區(qū)內(nèi)領(lǐng)先國內(nèi)先進水平。五年來承擔主要項目一覽表（省級及以上，共19項）序號項目名稱來源負責人經(jīng)費（萬元）起止時間1幾類特殊優(yōu)化問題的數(shù)值方法研究國家自然科學基金 (11271086，面上項目)簡金寶682013.01-2016.122環(huán)境和市場風險因素下火力發(fā)電商經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度模型與方法研究國家自然科學基金(71061002，管理科學部)簡金寶22.52011.01-2013.123可行與強次可行方向法研究及其在最優(yōu)潮流中的應用國家自然科學基金(10771040,數(shù)理科學部)簡金寶242008.01-2010.124非線性極大極小問題的有效算法及其應用研究國家自然科學基金 (11171250，面上項目)王福勝簡金寶462012.01-2015.125廣西香蕉葉部病蟲害防治策略的數(shù)學研究國家自然科學基金（11161052）龐國萍522012.01-2014.126Lorenz-like系統(tǒng)族的等價性和混沌吸引子幾何結(jié)構(gòu)國家自然科學基金(11161051)劉永建382012.01-2015.127復雜環(huán)境下行人應急疏散的元胞自動機模型和特性研究國家自然科學基金 (11162019)鄭容森562012.01-2015.128混合交通流元胞自動機模型和相變研究國家自然科學基金(10762005)鄭容森202008.01-2010.129元胞自動機在交通流和顆粒流研究中的應用國家自然科學基金(11047003)韋艷芳152008.01-2010.1210異常值診斷方法在統(tǒng)計數(shù)據(jù)質(zhì)量分析中的應用研究國家統(tǒng)計局（2012LY052）歐詩德自籌2012.11-2014.1211約束優(yōu)化高效數(shù)值方法及其在電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度中的應用研究廣西自然科學基金（2011GXNSFD018022，重點項目）簡金寶182011.05-2014.0412約束最優(yōu)化新型內(nèi)點算法及其在最優(yōu)潮流中的應用廣西自然科學基金（0832052）簡金寶52008.05-2011.0513種群資源優(yōu)化管理的數(shù)學方法廣西自然科學基金（0728249）龐國萍102007.05-2010.514對等網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究廣西自然科學基金(青年基金)朱曉姝102008-201115廣西脆弱生態(tài)環(huán)境生物多樣性保護的動力學模型研究廣西自然科學基金（2011jjA10044）龐國萍52011.05-2014.0516連續(xù)混沌系統(tǒng)的分岔和全局動力學分析及其應用廣西自然科學基金(2012GXNSFAA053014)劉永建52012.01-2014.1217生態(tài)環(huán)境及資源管理的數(shù)學模型廣西自然科學基金(0991283)徐為堅52009.05-2012.0518行人、非機動車和機動車混合交通流的特性研究廣西自然科學基金（桂科自0991286）鄭容森152009.01-2011.1219玉林師范學院青少年科普教育基地建設能力提升與創(chuàng)新示范廣西科學研究與技術(shù)開發(fā)項目（桂科能1298022-2-9）鄭容森142012.01-2013.12五年來獲獎項目一覽表（省級及以上）序號獲獎成果名稱獎勵類別獎勵等級成果完成人授獎年度1約束優(yōu)化快速算法與廣義凸性的研究廣西自然科學獎二等獎簡金寶，朱志斌，唐春明，全 然，黎健玲，徐慶娟2010五年來發(fā)表論著一覽表（SCI、EI檢索代表性論著，共89篇）序號論文或?qū)ＶQ作者刊物（出版社）或會議名稱年、卷、期、頁國際三大檢索收錄情況1光滑約束優(yōu)化快速算法-理論分析與數(shù)值試驗簡金寶科學出版社，北京2010專著2數(shù)值分析與實驗簡金寶科學出版社，北京2012專著3A superlinearly convergent method of quasi-strongly sub-feasible directions with active set identifying for constrained optimization簡金寶Nonlinear Analysis: Real World Applications2011, 12: 2717-2729SCI一區(qū)，IF: 2.1384An efficient feasible SQP algorithm for inequality constrained optimization簡金寶Nonlinear Analysis: Real World Applications2009, 10: 1220-1228SCI一區(qū)，IF: 2.1385Some properties of semi-E-preinvex maps in Banach spaces簡金寶Nonlinear Analysis: Real World Applications2011, 12(2): 1243-1249SCI一區(qū)，IF: 2.1386On second order duality for minimax fractional programming簡金寶Nonlinear Analysis: Real World Applications2011, 12: 3509-3514SCI一區(qū)，IF: 2.1387Sequential quadratically constrained quadratic programming norm-relaxed algorithm of strongly sub-feasible directions簡金寶European Journal of Operational Research2010, 200: 645-657SCI二區(qū)，IF: 2.1598A norm-relaxed method of feasible directions for finely discretized problems from semi-infinite programming簡金寶European Journal of Operational Research2008, 186: 41-62SCI二區(qū)，IF: 2.1599Strongly sub-feasible direction method for constrained optimization problems with nonsmooth objective functions簡金寶European Journal of Operational Research2012, 218: 28-37SCI二區(qū)，IF: 2.15910Inverse problems and solution methods for a class of nonlinear complementarity problems簡金寶Computational Optimization and Applications2011, 49: 271-297SCI二區(qū)，IF: 1.27411A superlinearly convergent strongly sub-feasible SSLE-type algorithm with working set for nonlinearly constrained optimization簡金寶Journal of Computational and Applied Mathematics2009, 225: 172-186SCI二區(qū)，IF: 1.0312On the accurate identification of active set for constrained minimax problems簡金寶Nonlinear Analysis: Theory Methods and Applications2011, 74: 3022-3032SCI二區(qū)，IF: 1.27913A superlinearly convergent norm-relaxed SQP method of strongly sub-feasible directions for constrained optimization without strict complementarity簡金寶Applied Mathematics and Computation2009, 214: 632-644SCI二區(qū)，IF: 1.53614A new feasible descent primal-dual interior point algorithm for nonlinear inequality constrained optimization簡金寶Applied Mathematical Modelling2010, 34: 1952-1963SCI二區(qū)，IF: 1.37115A sequential quadratically constrained quadratic programming method for unconstrained minimax problems簡金寶Journal of Mathematical Analysis and Applications2010, 362: 3-45SCI二區(qū)，IF: 1.17416A method combining norm-relaxed QP subproblems with systems of linear equations for constrained optimization簡金寶Journal of Computational and Applied Mathematics2009, 223: 1013-1027SCI二區(qū)，IF: 1.0317An improved strongly sub-feasible SSLE method for optimization problems and numerical experiments簡金寶Applied Mathematics and Computation2011, 217: 7226-7237 SCI二區(qū)，IF: 1.53618A sequential quadratically constrained quadratic programming method with an augmented Lagrangian line search function簡金寶Journal of Computational and Applied Mathematics2008, 220: 525-547SCI二區(qū), IF: 1.0319A working set SQCQP algorithm with simple nonmonotone penalty parameters簡金寶Journal of Computational and Applied Mathematics2011, 236(6): 1382-1398SCI二區(qū)，IF: 1.0320A feasible QP-free algorithm combining the interior-point method with active set for constrained optimization簡金寶Computers and Mathematics with Applications2009, 58: 1520-1533SCI三區(qū)，IF: 1.47221A new norm-relaxed SQP algorithm with global convergence簡金寶Applied Mathematics Letters2010, 23: 670-675SCI三區(qū)，IF: 1.15522A simply sequential quadratically constrained quadratic programming method of strongly sub-feasible directions for constrained optimization簡金寶Optimization2011SCI三區(qū)，IF: 0.50923Generalized monotone line search SQP algorithm for constrained minimax problems簡金寶Optimization2009, 58(1): 101-131SCI三區(qū)，IF: 0.50924An improved SQP algorithm for solving minimax problems簡金寶Applied Mathematics Letters2009, 22: 464-469SCI三區(qū)，IF: 1.15525Convex relaxation and Lagrangian decomposition for indefinite integer quadratic programming簡金寶Optimization2010, 59(5): 627-641SCI三區(qū)，IF: 0.50926A new algorithm for the general quadratic programming problems with box constraints簡金寶Numerical Algorithms2010, 55: 79-85SCI三區(qū)，IF: 0.78427A new -generalized projection method of strongly sub-feasible directions for inequality constrained optimization簡金寶Journal of System Science and Complex2011, 24: 604-618SCI 四區(qū)， IF: 0.56428A quadratically approximate framework for constrained optimization, global and local convergence簡金寶Acta Mathematica Sinica(English Series)2008, 24(5): 771-788SCI 四區(qū), IF: 0.5429A new sequential systems of linear equations algorithm of feasible descent for inequality constrained optimization簡金寶Acta Mathematica Sinica (English Series)2010, 26(12): 2399-2420SCI四區(qū)，IF: 0.5430A new generalized projection method of strongly sub-feasible directions for general constrained optimization簡金寶Pacific Journal of Optimization2009, 5(3): 507-523SCI四區(qū)，IF: 0.39231A strongly convergent method of quasi-strongly sub-feasible directions for constrained optimization簡金寶Pacific Journal of Optimization2011, 7(2): 339-351SCI四區(qū)，IF: 0.39232Two new predictor-corrector algorithms for second-order cone programming簡金寶Applied Mathematics and Mechanics2011, 32(4): 521-532SCI四區(qū)，IF: 0.51733A new superlinearly convergent strongly subfeasible sequential quadratic programming algorithm for inequality-constrained optimization簡金寶Numerical Functional Analysis and Optimization2008, 29(3): 376-409SCI 四區(qū), IF: 0.68734An SQP algorithm for mathematical programs with nonlinear complementarity constraints簡金寶Applied Mathematics and Mechanics (English Edition)2009, 30(5): 659-668SCI四區(qū)，IF: 0.51735A novel protection for powerformers in NIEPS簡金寶International Journal of Electrical Power and Energy Systems2012, 34(1): 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existence of singularly degenerate heteroclinic cycles in the conjugate Lorenz-type system劉永建Nonlinear Analysis: Real World Applications13 (2012) 24662475SCI 一區(qū)49A hyperchaotic system from the Rabinovich system劉永建JCompApplMath234 (2010) 101-113SCI 二區(qū)50Circuit implementation and finite-time synchronization of the 4D Rabinovich hyperchaotic system劉永建Nonlinear Dynamics67（2012） 89-96SCI 二區(qū)51Dynamics of the general Lorenz family劉永建Nonlinear Dynamics67（2012）1595-1611SCI 二區(qū)52Analysis of global dynamics in an unusual 3D chaotic system劉永建Nonlinear Dynamics2012, DOI: 10.1007/s11071-012-0610-0SCI 二區(qū)53Closed orbits in the general Lorenz family劉永建Int. 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