基于熵權-TOPSIS模型優選三棱醋制方法

楊青松，王繼森，高天慧，林麗婷，陳 姣，朱宗萍，林 薇*，廖 婉*

基于熵權-TOPSIS模型優選三棱醋制方法

楊青松1，王繼森2#，高天慧1，林麗婷1，陳 姣1，朱宗萍1，林 薇1*，廖 婉1*

1. 成都中醫藥大學西南特色中藥資源國家重點實驗室，藥學院，智能醫學學院，四川 成都 611137 2. 成都市藥品檢驗研究院，國家藥品監督管理局中藥材質量監測評價重點實驗室，四川 成都 610045

構建熵權-逼近理想解排序法（technique for order preferenceby similarity to ideal solution，TOPSIS）模型，通過多指標成分含量測定的分析比較，為優選三棱醋制方法提供科學依據。采用醋炙法、醋烤法、醋蒸法、醋煮法4種不同醋制方法對三棱進行炮制加工，HPLC法測定對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸5種成分含量變化，并以上述5種成分的含量作為評價指標，利用熵權法測定不同評價指標的信息熵以確定各評價指標權重，利用熵權法加權生成的數據進行TOPSIS模型分析，通過討論正理想解和負理想解，對三棱醋制方法進行綜合分析評價，進而優選三棱最佳醋制方法。不同方法醋制的三棱成分含量差異較大，醋炙法炮制后，對羥基苯甲酸、對羥基苯甲醛、香蘭素成分含量顯著增加；醋煮法炮制后，阿魏酸、香蘭素成分含量顯著降低，其他無顯著變化。經熵權-TOPSIS模型測算，三棱的生品、醋炙品、醋蒸品、醋烤品、醋煮品的相對接近度分別為0.193、0.932、0.227、0.523、0.082，可知三棱不同醋制方法中醋炙法最佳，醋烤法與醋蒸法次之，醋煮法最差。基于熵權-TOPSIS模型優選出三棱最佳醋制方法為醋炙法，為中藥炮制工藝的選擇與臨床炮制品的合理使用提供科學依據。

三棱；熵權-TOPSIS模型；醋炙法；醋烤法；醋蒸法；醋煮法；對羥基苯甲酸；香草酸；香蘭素；對羥基苯甲醛；阿魏酸

三棱為黑三棱科黑三棱屬植物黑三棱Buch. -Ham.削去外皮的干燥塊莖，其味苦、性平，入肝、脾經，具有破血行氣、消積止痛之功[1]。研究發現，三棱中含有揮發油類、有機酸類、黃酮類、苯丙素類、皂苷類、糖類、微量元素等成分[2]；具有改善血液流變學、抗血小板聚集和抗血栓、保護心腦血管、抗炎鎮痛、抗纖維化等藥理作用[3]，其中阿魏酸、香豆酸等成分能抗血小板聚集，且為血中移行成分[4]。

近年來，學者們在開展三棱醋制方法的研究時，主要通過黃酮類有效部位的含量變化等方法作為評價依據，未聚焦到三棱具體的有效成分，與有效成分相比，有效部位成分復雜不確定，具有一定的局限性。本實驗聚焦于三棱有效成分，選取具有顯著的抗血小板聚集作用，且對于心血管疾病具有一定的保護作用的芳香類成分對羥基苯甲酸、香草酸、對羥基苯甲醛[5-8]；具有顯著的抗氧化、抗炎、抗輻射和抗腫瘤等生理活性的阿魏酸[9]以及具有抗菌活性的香蘭素[10]為評價指標進行評價，利用熵權-TOPSIS模型進行數據分析[11]，為三棱炮制品的臨床應用和質量控制提供參考。

熵權-逼近理想解排序法（technique for order preferenceby similarity to ideal solution，TOPSIS）模型是一種融合了熵值法與TOPSIS法的綜合評價方法。熵值法是一種客觀賦值法，其最大作用就是減少主觀賦值帶來的偏差[12]；TOPSIS法是一種多目標決策分析方法，尤其適用于多方案、多對象的對比研究，從中找出最佳方案或競爭力最強的對象。熵權-TOPSIS模型是先由熵權法計算得到指標的客觀權重，再利用TOPSIS法，對各評價對象進行評價，對評價對象進行評價及排名[13]。本實驗采用MATLAB 2020a進行數據分析和模型模擬，通過熵權-TOPSIS模型比較不同醋制方法得到的三棱各成分的質量分數，構建三棱醋制方法評價方法，優選三棱最佳醋制方法，為中藥材炮制工藝優選提供新思路。

1 三棱炮制歷史沿革

三棱始載于唐代的《本草拾遺》，屬黑三棱科植物黑三棱削去外皮的干燥塊莖。歷代本草記載，三棱在國內東北、黃河流域、長江中下游等大部分地區皆有分布。廣闊的地域分布，各地氣候的差異，地域風俗文化及各代醫家用藥習慣的不同使得三棱各地的炮制方法各具特色。三棱作為臨床常用中藥，其炮制歷史悠久。

經梳理古今文獻后發現，三棱古今炮制方法眾多，不加輔料的制法有凈制、切制等；加輔料的制法有醋制、煨制、酒制、藥汁制和干漆制等[14]，但隨著歷史演變，一些特色輔料制法逐漸消失，現今多應用醋制品。由于地區與用藥習慣的差異，醋制法又細分為醋炙、醋煮、醋蒸、醋烤。三棱醋制歷史沿革[15]見表1。

2 儀器與材料

2.1 儀器

UltiMate 3000型高效液相色譜儀，美國Thermo Fisher公司；色譜柱Thermo Hypersil Gold C18（250 mm×4.6 mm，5 μm），賽默飛世而科技（中國）有限公司；UPK-I-10T型純水機，四川優普超純科技有限公司；AR224CN型電子天平，萬分之一，奧豪斯儀器（常州）有限公司；CPA225D型十萬分之一電子分析天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DL-720D型數控超聲波清洗器，上海之信儀器有限公司。

表1 三棱醋制歷史沿革

2.2 試藥

甲醇為色譜純，美國Sigma-Aldrich公司；磷酸，色譜純，成都市科隆化學品有限公司；其它試劑均為分析純。對照品對羥基苯甲酸（CAS號99-96-7，批號wkq22011010）、香草酸（CAS號121-34-6，批號wkq22011302）、香蘭素（CAS號201595-58-6，批號wkq21032602）、對羥基苯甲醛（CAS號123-08-0，批號wkq22011108）、阿魏酸（CAS號537-98-4，批號wkq22010705），質量分數均≥98%，均購自成都市維克奇生物科技有限公司。三棱藥材產自安徽，購于四川成都荷花池中藥材專業市場，經成都中醫藥大學裴瑾教授鑒定為黑三棱科黑三棱屬植物黑三棱.Buch. -Ham.的干燥塊莖。9°米醋，山西百歲井醋業有限公司。

3 方法與結果

3.1 醋三棱的制備[16]

3.1.1 醋炙三棱 取三棱片1 kg，加醋0.15 kg拌勻，悶透，置炒藥鍋內，炒至規定的程度時，取出，放涼。每100千克三棱，用醋15 kg。

3.1.2 醋煮三棱 取三棱片1 kg，置開水鍋內浸沒，煮至6成透時，加醋0.30 kg煮至湯汁吸盡，取出晾干，每100千克三棱，用醋30 kg。

3.1.3 醋蒸三棱 取三棱片1 kg，用醋0.25 kg浸1 d，蒸半天至透，切片，干燥。每100千克三棱，用醋25 kg。

3.1.4 醋烤三棱 取三棱片1 kg，加醋0.25 kg拌勻，悶潤、攤開盛裝于放盤內，放入150 ℃烘箱烘烤15 min至干，無濕潤感。每100千克三棱，用醋25 kg。

3.2 溶液的制備

3.2.1 對照品溶液的制備 分別精密稱取對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸適量，加甲醇制成質量濃度分別為0.500、0.250、0.250、0.125、0.250 mg/mL的混合對照品溶液。

3.2.2 供試品溶液的制備 取三棱生品飲片適量，粉碎后過四號篩，取6 g，精密稱定，置250 mL圓底燒瓶中，加入甲醇100 mL，加熱回流60 min，濾過，水浴蒸干，加甲醇溶解定容至5 mL，0.22 μm微孔濾膜濾過，即得供試品溶液。

各組醋制品溶液制備方法同上。

3.3 色譜條件

色譜柱為Thermo Hypersil Gold C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫35 ℃；檢測波長254 nm；進樣量10 μL；體積流量為1 mL/min；流動相為0.05%甲酸水溶液-乙腈，梯度洗脫：0～5 min，3%～12%乙腈；5～11 min，12%～20%乙腈；11～14 min，20%～25%乙腈；14～17 min，25%～30%乙腈；17～19 min，30%乙腈；19～20 min，30%～35%乙腈；20～22 min，35%乙腈；22～25 min，35%～40%乙腈；25～28 min，40%～48%乙腈；28～30 min，48%～52%乙腈；30～35 min，52%～80%乙腈；35～40 min，80%乙腈。混合對照品溶液和供試品溶液的色譜圖如圖1所示。

3.4 方法學考察

3.4.1 線性關系考察 分別精密吸取制備的混合對照品儲備液，倍比稀釋得到不同質量濃度的混合對照品溶液，按“3.3”項下色譜條件進行測定。以對照品的質量濃度為橫坐標（）、峰面積為縱坐標（）進行線性回歸分析，得到對照品的回歸方程及線性范圍分別為對羥基苯甲酸＝505.01＋2.354 4，2＝0.999 7，線性范圍15.6～500.0 μg/mL；香草酸＝529.98＋3.409 1，2＝0.999 1，線性范圍7.8～250.0 μg/mL；香蘭素＝130.67＋0.282 6，2＝0.999 6，線性范圍7.8～250.0 μg/mL；對羥基苯甲醛＝273.21＋0.870 9，2＝0.999 1，線性范圍3.9～125.0 μg/mL；阿魏酸＝230.57＋0.411 0，2＝0.999 8，線性范圍7.8～250.0 μg/mL；結果表明各成分線性關系良好。

1-對羥基苯甲酸 2-香草酸 3-對羥基苯甲醛 4-香蘭素 5-阿魏酸

3.4.2 精密度試驗 分別吸取制備的混合對照品儲備液適量，按“3.3”項下色譜條件連續進樣6次，結果對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸峰面積的RSD分別為0.18%、0.18%、0.22%、0.31%、0.24%，表明儀器精密度良好。

3.4.3 穩定性試驗 分別吸取三棱生品供試品溶液適量，分別在0、2、4、8、16、24 h，按“3.3”項下色譜條件進樣分析，結果對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸峰面積的RSD分別為0.94%、1.53%、1.82%、1.45%、1.63%，表明樣品穩定性良好。

3.4.4 重復性試驗 精密稱取三棱生品飲片，按“3.2.2”項下方法制備供試品溶液，共6份，按“3.3”項下色譜條件連續進樣分析，結果對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸質量分數的RSD分別為1.58%、1.67%、2.09%、1.21%、1.02%，表明樣品重復性良好。

3.4.5 加樣回收率試驗 精密稱取三棱生品粉末6.00 g，共6份，分別加入一定量的對照品（阿魏酸18.9 μg、香蘭素28.9 μg、對羥基苯甲醛2.1 μg、香草酸15.1 μg、對羥基苯甲酸34.2 μg），按“3.2.2”項下方法制備各供試品溶液，按“3.3”項下色譜條件進樣分析，分別計算各成分的平均加樣回收率及RSD，結果阿魏酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、香草酸、對羥基苯甲醛的平均加樣回收率分別為99.59%、99.75%、97.59%、99.84%、99.85%，RSD分別為0.20%、0.45%、0.43%、1.09%、0.69%，表明此方法準確度良好。

3.5 樣品含量測定

精密稱取三棱生品及4種炮制品3批，按“3.2.2”項下要求制備各供試品溶液，按“3.3”項下色譜條件進樣分析，同時每個樣品平行3次。根據對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸的峰面積，各計算其含量，結果表明，醋炙后對羥基苯甲酸、香蘭素、對羥基苯甲醛含量顯著提升，醋煮后阿魏酸、香蘭素含量明顯下降。將三棱各成分質量分數作為初始數據應用于熵權-TOPSIS模型進行綜合分析評價。三棱中5種成分含量測定平均值結果見表2。

4 熵權-TOPSIS評價不同醋制方法

4.1 熵權-TOPSIS模型簡介

熵權-TOPSIS模型[17]是一種有效的依據多目標和多指標進行決策分析的方法，基于無量綱決策矩陣，計算所需評估對象與最優、最劣項目之間的歐氏距離。獲得每個評估對象的相對接近度和最優解的同時，并依據最終排序作為評估不同醋制方法的基礎，然后對不同醋制方法進行綜合評價和分析[18]。熵權-TOPSIS模型建模步驟如下。

表2 三棱中5種成分測定結果

4.1.1 建立決策矩陣 建立多指標決策問題的計劃集和指標集分別為＝(1,2, …,M)，＝(1,2, …,C)，方案M對指標C的值記為x(＝1, 2, …,;＝1, 2, …,)，則可以形成多目標決策矩陣。

4.1.2 無量綱化決策矩陣 構建標準化決策＝(b)×n，根據本實驗進行三棱醋制方法優選的目的，選擇越大越有型指標：b＝(x－xmin)/(xmax－xmin)，其中xmax和xmin分別為同一指標下所有樣本的最大值和最小值。

4.1.3 構建加權決策矩陣和計算評價指標熵權 構建加權決策矩陣＝(r)×n，其中r＝wb，w為評價指標的權重系數。

由于信息熵可以衡量每個評價指標的變化程度，本實驗選擇信息熵來確定指標的權重系數。對個不同方法和個評價指標的多目標綜合評價問題，其評價指標的信息熵為

4.1.4 確定矩陣的最優向量（+）和最劣向量（?） 在熵權法的基礎上，利用計算出的評價指標熵權，構造規范化加權矩陣，并計算每個評價對象的+和?，+＝(1+,2+, …,Z+)，?＝(1?,2?, …,Z?)，其中Z+＝max(1j,2j, …,Z)，Z?＝min(1j,2j, …,Z)。

4.1.5 計算相對接近度 通過計算加權決策矩陣的+和?，使用歐氏距離計算公式來計算每個方法的正理想解（D+）和負理想解（D?）。

運用A＝D?/(D+－D?)來計算最優解的相對接近度（A），相對接近度越大表明評價排序越優。

4.2 指標體系構建

結合三棱醋制方法、含量測定與數理統計等相關知識，從目標層、準則層和指標層3個層面構建不同醋制方法評價指標體系：目標層是優選不同醋制方法評價指標體系，準則層由生品、醋炙品、醋蒸品、醋烤品、醋煮品5種方法構成，指標層則是不同方法所對應的對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸含量。

4.3 研究結果分析

結合三棱醋制方法、含量測定與數理統計等相關知識，從生品、醋炙品、醋蒸品、醋烤品、醋煮品5種方法中，選擇對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸含量作為指標體系。對指標進行無量綱化處理后，得到熵權法計算的權重系數結果如表3所示。

利用熵權法后加權生成的數據進行TOPSIS分析，針對5個指標對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸進行TOPSIS評價，首先找出評級指標的D+、D?，結果如表4所示。

表3 熵值法計算權重系數結果

表4 正負理想解

利用熵權法加權生成的數據進行TOPSIS分析，針對5個指標對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸，進行TOPSIS評價，同時評價對象為生品、醋炙品、醋蒸品、醋烤品、醋煮品，根據正理想解距離+和負理想解距離?，得到各評價對象與最優方案的相對接近程度（值），生品的相對接近度為0.193、醋炙品的相對接近度為0.932、醋蒸品的相對接近度為0.227、醋烤品的相對接近度為0.523、醋煮品的相對接近度為0.082。經排序，醋炙品的方法為最優，醋烤品、醋蒸品、醋煮品次之。評價結果如表5所示。

表5 歐氏距離的趨勢和相對接近度評價結果

5 討論

5.1 色譜條件的確定

本實驗綜合考察了甲醇-0.1%磷酸水溶液、甲醇-0.5%磷酸水溶液、甲醇-0.1%甲酸水溶液3種流動相、波長（214、237、254、280 nm）、柱溫（25、30、35 ℃）、體積流量（0.8、1.0 mL/min）以及色譜柱［（Thermo Hypersil Gold C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）、Thermo AcclaimTM120 C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）］等因素，結果表明色譜條件在流動相為甲醇-0.1%磷酸水溶液、波長254 nm、柱溫25 ℃、體積流量為1 mL/min、Thermo Hypersil Gold C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）色譜柱時色譜峰峰形、出峰數量等較優，同時色譜圖基線更平穩，直觀效果較好，確定此色譜條件進行含量測定研究。

5.2 指標成分的確定

現代研究表明，三棱主要包括苯丙素類、黃酮類、芳香酚酸及酯類、有機脂肪酸及其酯類、環肽類、三萜和甾體類及揮發油類等化學成分，其中黃酮類、苯丙素類及芳香酚酸及酯類成分為主要活性成分[2]。苯丙素類成分阿魏酸具有顯著的抗氧化、抗炎、抗輻射和抗腫瘤等生理活性[9]；芳香酚酸及酯類成分香草酸、對羥基苯甲酸、對羥基苯甲醛具有顯著的抗血小板聚集作用，對于心血管疾病具有一定的保護作用[5-8]；香蘭素具有抗菌活性[10]；并且有文獻報道阿魏酸、香草酸、對羥基苯甲酸為三棱血中移行成分[4]。故選擇對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、對羥基苯甲醛、阿魏酸為測定指標進行相關研究。

5.3 三棱醋制方法的確定及分析

三棱為破血消癥要藥，在中醫臨床治療中有著悠久的歷史，含三棱藥味的經典方劑多達上百首。現代關于三棱的炮制方法，歷年版《中國藥典》與各省市炮制規范多收載有三棱與醋三棱2種飲片規格。而各地用藥習慣的不同，也導致醋三棱的炮制方法有所差異，總結可得現行三棱醋制方法主要包括醋炙、醋蒸、醋烤、醋煮4種方法。毛春芹等[19]采用小鼠扭體法、熱板法比較了三棱不同醋制方法所得飲片提取的總黃酮的鎮痛作用；毛淑杰等[20]通過抗血小板聚集及凝血時間影響優選了三棱炮制最佳工藝；而現有關于三棱不同醋制方法的比較，鮮有選擇多成分含量變化進行綜合評價。因此，采用多指標成分含量變化可為三棱醋制方法的研究提供更加全面的科學依據。

本實驗構建了熵權-TOPSIS模型，以三棱不同醋制品為研究對象，采用HPLC法測定對羥基苯甲酸、對羥基苯甲醛、香草酸、香蘭素、阿魏酸含量，利用熵權法測定不同指標的信息熵，再結合TOPSIS進行綜合評價，得到三棱生品、醋炙品、醋蒸品、醋烤品、醋煮品的相對接近度分別為0.193、0.932、0.227、0.523、0.082。結果表明，三棱4種醋制方法中，醋炙法＞醋烤法＞醋蒸法＞醋煮法，為藥典中收載醋炙三棱及臨床應用醋炙品提供了理論依據。

本研究發現三棱經過醋炙之后成分含量明顯升高，醋煮后成分含量變化不明顯，甚至降低，這可能與醋炙和醋煮的炮制工藝的流程差異及炮制溫度相關。三棱醋炙是先將藥材與醋拌勻、悶潤之后再放入鍋中炒制，醋在前期被藥材充分吸收；而醋煮是先將藥材用水煮至6成透，再加醋邊煮邊吸收；其次，醋炙過程中加熱溫度為150 ℃左右，醋煮法所采用的溫度為100 ℃左右，醋是易揮發物質，推測在高溫情況下，輔料米醋更容易被三棱藥材所吸收，從而使三棱中有效成分更容易被提取出，其具體原因還需要進一步驗證。本實驗創新性的從數理統計的視角來構建三棱醋制方法評價的方法，為優選三棱炮制方法提供參考，為三棱臨床炮制品的合理應用與質量控制提供科學依據，為中藥材炮制工藝優選提供新思路。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Optimization ofvinegar-processed method by entropy weight-TOPSIS model

YANG Qing-song1, WANG Ji-seng2, GAO Tian-hui1, LIN Li-ting1, CHEN Jiao1, ZHU Zong-ping1, LIN Wei1, LIAO Wan1

1. State Key Laboratory of Southwestern Characteristic Chinese Medicine Resources, School of Pharmacy, School of Intelligent Medicine, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China 2. Key Laboratory of Quality Monitoring and Evaluation of Chinese Medicinal Materials, National Medical Products Administration, Chengdu Institute for Drug Control, Chengdu 610045, China

To construct an entropy weight-TOPSIS model, so as to provide a scientific basis for the optimization of the Sanleng () vinegar-processed method through the analysis and comparison of the content determination of multi-index components.was processed by different vinegar-processed methods such as vinegar-burning method, vinegar-roasting method, vinegar-steaming method and vinegar-boiling method. HPLC method was used to determine the content changes of five components:-hydroxybenzoic acid, vanillic acid, vanillin,-hydroxybenzaldehyde and ferulic acid, and the content changes of the above five components were used as evaluation indicators. The entropy weight method was used to measure the information entropy of different evaluation indexes to determine the weight of each evaluation index. TOPSIS analysis was carried out on the data weighted by the entropy weight method. Through the corresponding positive and negative ideal solution, the synthetic analysis and evaluation of thevinegar-processed method were carried out, and then the best method of vinegar-processing was optimized.The contents of the components ofafter processing with different vinegar methods were quite different. After processing with vinegar burning, the contents of-hydroxybenzoic acid,-hydroxybenzaldehyde and vanillin increased significantly. The contents of ferulic acid and vanillin were significantly reduced after vinegar boiling, and the others did not change significantly. According to the calculation of the entropy weight-TOPSIS evaluation model, the relative closeness ofraw products, vinegar-burning products, vinegar-steaming products, vinegar-roasting products and vinegar-boiling products were 0.193, 0.932, 0.227, 0.523 and 0.082, respectively. It can be seen that among the different vinegar-processed methods in, the vinegar-burning method was the best, followed by the vinegar-roasting method, the vinegar-steaming method and the vinegar-boiling method.In this paper, based on the entropy weight-TOPSIS model, the best vinegar-processed method foris the vinegar-burning method, which provided a reference for the selection of traditional Chinese medicine processing technology and the rational use of clinical processed products.

; entropy weight-TOPSIS model; vinegar-burning method; vinegar-roasting method; vinegar-steaming method; vinegar-boiling method;-hydroxybenzoic acid; vanillic acid; vanillin;-hydroxybenzaldehyde; ferulic acid

R283.1

A

0253 - 2670(2022)23 - 7414 - 07

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.23.011

2022-06-24

四川省科技計劃重點研發項目（2020YFN0152）；四川省首批中醫藥學科建設重點項目（藥用植物學，川中醫藥函［2020］84號）

楊青松，男，碩士研究生，研究方向為中藥炮制工藝與機制、中藥藥劑研究。Tel: 18708108793 E-mail: 1793835237@qq.com

王繼森，男，主管中藥師，碩士，從事藥品檢驗研究工作。E-mail: 93230623@qq.com

通信作者：廖 婉，女，博士，教授，碩士生導師，主要從事中藥炮制工藝與機制、中藥藥劑研究。E-mail: liaowan@cdutcm.edu.cn

林 薇，女，講師，從事中醫藥統計與應用研究。E-mail: linwei@cdutcm.edu.cn

[責任編輯 鄭禮勝]