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通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合生物學(xué)型號(hào)識(shí)別青少年自殘行為下輕生風(fēng)險(xiǎn)的研究
關(guān)注青少年自殘行為下的輕生風(fēng)險(xiǎn)，生物學(xué)信號(hào)提前預(yù)警！
在當(dāng)今社會(huì)，青少年心理健康問(wèn)題越來(lái)越突出。數(shù)據(jù)顯示：15–19 歲人群中，自殺是全球第四大死亡原因。大約 17–18% 的青少年一生中會(huì)出現(xiàn)非自殺性自傷（NSSI），比如用刀片劃手臂，其中 30%-40% 還試過(guò)自殺。更嚴(yán)重的是，NSSI 常常是自殺未遂（SA）的前兆，平均提前 1.5 年。醫(yī)生想判斷自殘的孩子會(huì)不會(huì)自殺，只能靠問(wèn)你最近情緒怎么樣，多大了等問(wèn)題，準(zhǔn)確率略高于隨機(jī)水平。再者，很多孩子可能隱瞞想法，或者癥狀不明顯，容易漏判或誤判，難以滿(mǎn)足從高風(fēng)險(xiǎn)群體中識(shí)別極高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體的臨床剛需。能不能靠測(cè)身體里的一些指標(biāo)（比如血液、唾液里的物質(zhì)）來(lái)區(qū)分？這些指標(biāo)或許更客觀，也更靠譜。
近日，瑞士伯爾尼大學(xué)與德國(guó)海德堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)在 Neuropsychopharmacology 發(fā)表了題為《A biological phenotype of suicide attempt in adolescents with nonsuicidal self-injury: a machine-based learning approach》的研究，揭示了通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合生物學(xué)信號(hào)可更準(zhǔn)確識(shí)別自殘青少年的潛在自殺風(fēng)險(xiǎn)。
研究方法
被試：
研究納入德國(guó)海德堡大學(xué)醫(yī)院 AtR!Sk 門(mén)診隊(duì)列中161 名女性 NSSI 青少年（12-17 歲），依據(jù)自殺未遂（SA）史分為兩組：
非自殺性自傷+自殺未遂組（77 例）：有至少 1 次終身自殺未遂史；
單純非自殺性自傷組（84 例）：無(wú)自殺未遂史。排除妊娠、急性精神病、內(nèi)分泌 / 心血管疾病患者，僅選擇女性樣本以規(guī)避性別相關(guān)生物差異（如 HPG 軸激素分泌）對(duì)結(jié)果的干擾，樣本基線(xiàn)特征顯示 NSSI+SA 組年齡更大（均值 15.2±1.48 歲）、人格障礙比例更高（54.6%），與臨床實(shí)際相符。
除了區(qū)分 NSSI和 SA，臨床評(píng)估還包括抑郁癥狀評(píng)估（使用《兒童青少年抑郁量表》[DIKJ]）; 精神疾病診斷 (通過(guò)《兒童青少年簡(jiǎn)明國(guó)際神經(jīng)精神訪(fǎng)談》[Mini-Kid]評(píng)估，涵蓋 F10-F19 [物質(zhì)相關(guān)障礙]、F30-F39 [心境障礙]等類(lèi)別)，以及用藥情況、吸煙、藥物使用、出生日期等信息。
生物標(biāo)志物：
研究摒棄 “全標(biāo)志物無(wú)差別納入” 的思路，基于既往文獻(xiàn)篩選出8 種高關(guān)聯(lián)度生物標(biāo)志物（含血液、唾液樣本），覆蓋內(nèi)分泌、免疫、自主神經(jīng)三大系統(tǒng)（表1）。
表1. 生物標(biāo)志物
分析方法：機(jī)器學(xué)習(xí)
采用 “多重插補(bǔ)（500 個(gè)數(shù)據(jù)集）+ 重復(fù) 5 折交叉驗(yàn)證（20 次重復(fù)）” 控制偏倚，對(duì)比 4 種機(jī)器學(xué)習(xí)模型性能：
-線(xiàn)性模型：邏輯回歸、彈性網(wǎng)回歸（含正則化變量選擇）；
-非線(xiàn)性模型：隨機(jī)森林、梯度提升樹(shù)（捕捉標(biāo)志物間交互作用）；
-以 ROC 曲線(xiàn)下面積（AUC）為核心評(píng)估指標(biāo)，嚴(yán)格區(qū)分 “優(yōu)秀（0.9-1.0）- 良好（0.8-0.9）- 尚可（0.7-0.8）- 較差（0.6-0.7）” 等級(jí)。
研究者設(shè)計(jì)了5 個(gè)預(yù)測(cè)集，包括①完整生物標(biāo)志物組；②精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（8 個(gè)指標(biāo)）；③精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組 + 抑郁癥狀；④精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組 + 抑郁癥狀 + 年齡；⑤僅抑郁癥狀 + 年齡。
研究結(jié)果
1. 精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（8 個(gè)指標(biāo)）顯著優(yōu)于全組，復(fù)雜模型略?xún)?yōu)
研究團(tuán)隊(duì)一開(kāi)始測(cè)了很多指標(biāo)（即全生物標(biāo)志物，圖 1B），但最后發(fā)現(xiàn)：只選 8 個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)（比如 DHEA-S、TSH、CRP 這些）組合起來(lái)分析（圖 1A），反而最能分清 “試過(guò)自殺” 和 “沒(méi)試過(guò)自殺” 的孩子。全生物標(biāo)志物組（圖 1B）：AUC 僅 0.635-0.659（整體 “較差”），復(fù)雜模型（梯度提升樹(shù)）僅 0.659，說(shuō)明納入過(guò)多無(wú)關(guān)指標(biāo)（如 rfNIRS 血氧、rHRV）反而干擾判斷。精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（圖 1A）AUC 提升至 0.639-0.717（“較差 - 尚可”），其中梯度提升樹(shù)達(dá) 0.717，是所有模型中最高。
2、脫氫表雄酮硫酸鹽 ( DHEA-S)和 促甲狀腺激素（TSH）是區(qū)分NSSI和NSSI+SA的最強(qiáng)預(yù)測(cè)因子
圖 1 已展示精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物有效，而 DHEA-S (高）、TSH（低）是該組的核心指標(biāo)(表2），二者的預(yù)測(cè)價(jià)值是精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組性能提升的關(guān)鍵。主要表現(xiàn)在：① 特征重要性：在 500 次數(shù)據(jù)驗(yàn)證中，DHEA-S 在邏輯回歸模型里 237 次被列為 “最關(guān)鍵指標(biāo)”，TSH 在梯度提升樹(shù)模型里 263 次被列為 “最關(guān)鍵指標(biāo)”，遠(yuǎn)超其他指標(biāo)（如去甲腎上腺素僅 0 次、多巴胺0次）；② 風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)：DHEA-S 水平每升高 1 單位，孩子試過(guò)自殺的風(fēng)險(xiǎn)增加 47%（OR=1.47，95% CI：1.04-2.09）；TSH 水平每降低 1 單位，自殺風(fēng)險(xiǎn)增加 32%（OR=0.68，95% CI：0.48-0.97）—— 這兩個(gè)指標(biāo)的影響穩(wěn)定且突出，是識(shí)別高自殺風(fēng)險(xiǎn)的核心線(xiàn)索。
注：DHEA-S：是一種 “性激素前體”—— 身體會(huì)把它轉(zhuǎn)化為雄激素（如睪酮）或雌激素，是青春期發(fā)育的關(guān)鍵激素之一。TSH: 是一種調(diào)節(jié)性激素,本身不直接發(fā)揮作用，而是像 “小開(kāi)關(guān)” 一樣，指揮甲狀腺工作
3、加入抑郁癥狀和年齡，模型性能不變，生物標(biāo)志物有獨(dú)立價(jià)值
精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組 + 抑郁癥狀 + 年齡（圖 2A）模型：AUC 仍保持 0.690-0.717，與圖 1B（僅精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組）幾乎一致，沒(méi)有明顯變化；這說(shuō)明即使控制 “情緒差”“年齡大” 這些因素，DHEA-S、TSH 等生物標(biāo)志物的預(yù)測(cè)價(jià)值仍存在，反駁了只是靠情緒或年齡判斷的質(zhì)疑。
僅抑郁癥狀+ 年齡模型（圖 2B）：AUC 接近 0.5（隨機(jī)水平），甚至復(fù)雜的隨機(jī)森林模型 AUC 也未超過(guò) 0.55；這證明單靠問(wèn)情緒好不好、看孩子多大，根本無(wú)法區(qū)分兩組孩子，進(jìn)一步凸顯生物標(biāo)志物的不可替代性。
4、預(yù)測(cè)近期自殺未遂時(shí)模型性能下降，說(shuō)明模型捕捉的是青少年長(zhǎng)期自殺未遂生理易感性，而非急性風(fēng)險(xiǎn)。
總結(jié)以及臨床意義
僅靠抑郁癥狀和年齡，幾乎無(wú)法預(yù)測(cè)哪些孩子有自殺風(fēng)險(xiǎn)。在眾多指標(biāo)里，DHEA-S（硫酸脫氫表雄酮）水平偏高，以及 TSH（促甲狀腺激素）水平偏低，與自殺未遂風(fēng)險(xiǎn)最相關(guān)。綜合血液和唾液指標(biāo)后，模型的預(yù)測(cè)效果優(yōu)于單純依賴(lài)心理癥狀。雖然準(zhǔn)確率還不算完美，但已經(jīng)顯示了生物學(xué)信號(hào)在識(shí)別高危青少年中的潛力。
該研究結(jié)果還具有一定臨床意義，提示了干預(yù)方向：針對(duì) DHEA-S（如調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)）、TSH（如監(jiān)測(cè)甲狀腺功能）相關(guān)機(jī)制開(kāi)發(fā)干預(yù)措施，或?yàn)?NSSI 青少年自殺預(yù)防提供新靶點(diǎn)。
原文鏈接
https://doi.org/10.1038/s41386-025-02176-2Fink, E., Reichl, C., Lerch, S., Koenig, J., & Kaess (2025), M.A biological phenotype of suicide attempt in adolescents with nonsuicidal self-injury: a machine-based learning approach. Neuropsychopharmacology.
https://ieeexplore.ieee.org/document/10776133
研究團(tuán)隊(duì)介紹
本研究由瑞士伯爾尼大學(xué)兒童與青少年精神科與德國(guó)海德堡大學(xué)醫(yī)院合作完成，通訊作者 Michael Kaess 教授是青少年自傷與自殺領(lǐng)域的國(guó)際知名專(zhuān)家。團(tuán)隊(duì)結(jié)合精神科臨床與神經(jīng)生物學(xué)檢測(cè)，致力于為青少年心理健康建立更科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。
關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專(zhuān)注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，為用戶(hù)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù)，協(xié)助用戶(hù)的科研工作，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
相關(guān)產(chǎn)品
在當(dāng)今社會(huì)，青少年心理健康問(wèn)題越來(lái)越突出。數(shù)據(jù)顯示：15–19 歲人群中，自殺是全球第四大死亡原因。大約 17–18% 的青少年一生中會(huì)出現(xiàn)非自殺性自傷（NSSI），比如用刀片劃手臂，其中 30%-40% 還試過(guò)自殺。更嚴(yán)重的是，NSSI 常常是自殺未遂（SA）的前兆，平均提前 1.5 年。醫(yī)生想判斷自殘的孩子會(huì)不會(huì)自殺，只能靠問(wèn)你最近情緒怎么樣，多大了等問(wèn)題，準(zhǔn)確率略高于隨機(jī)水平。再者，很多孩子可能隱瞞想法，或者癥狀不明顯，容易漏判或誤判，難以滿(mǎn)足從高風(fēng)險(xiǎn)群體中識(shí)別極高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體的臨床剛需。能不能靠測(cè)身體里的一些指標(biāo)（比如血液、唾液里的物質(zhì)）來(lái)區(qū)分？這些指標(biāo)或許更客觀，也更靠譜。
近日，瑞士伯爾尼大學(xué)與德國(guó)海德堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)在 Neuropsychopharmacology 發(fā)表了題為《A biological phenotype of suicide attempt in adolescents with nonsuicidal self-injury: a machine-based learning approach》的研究，揭示了通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合生物學(xué)信號(hào)可更準(zhǔn)確識(shí)別自殘青少年的潛在自殺風(fēng)險(xiǎn)。
論文信息
研究方法
被試：
研究納入德國(guó)海德堡大學(xué)醫(yī)院 AtR!Sk 門(mén)診隊(duì)列中161 名女性 NSSI 青少年（12-17 歲），依據(jù)自殺未遂（SA）史分為兩組：
非自殺性自傷+自殺未遂組（77 例）：有至少 1 次終身自殺未遂史；
單純非自殺性自傷組（84 例）：無(wú)自殺未遂史。排除妊娠、急性精神病、內(nèi)分泌 / 心血管疾病患者，僅選擇女性樣本以規(guī)避性別相關(guān)生物差異（如 HPG 軸激素分泌）對(duì)結(jié)果的干擾，樣本基線(xiàn)特征顯示 NSSI+SA 組年齡更大（均值 15.2±1.48 歲）、人格障礙比例更高（54.6%），與臨床實(shí)際相符。
除了區(qū)分 NSSI和 SA，臨床評(píng)估還包括抑郁癥狀評(píng)估（使用《兒童青少年抑郁量表》[DIKJ]）; 精神疾病診斷 (通過(guò)《兒童青少年簡(jiǎn)明國(guó)際神經(jīng)精神訪(fǎng)談》[Mini-Kid]評(píng)估，涵蓋 F10-F19 [物質(zhì)相關(guān)障礙]、F30-F39 [心境障礙]等類(lèi)別)，以及用藥情況、吸煙、藥物使用、出生日期等信息。
生物標(biāo)志物：
研究摒棄 “全標(biāo)志物無(wú)差別納入” 的思路，基于既往文獻(xiàn)篩選出8 種高關(guān)聯(lián)度生物標(biāo)志物（含血液、唾液樣本），覆蓋內(nèi)分泌、免疫、自主神經(jīng)三大系統(tǒng)（表1）。
表1. 生物標(biāo)志物
分析方法：機(jī)器學(xué)習(xí)
采用 “多重插補(bǔ)（500 個(gè)數(shù)據(jù)集）+ 重復(fù) 5 折交叉驗(yàn)證（20 次重復(fù)）” 控制偏倚，對(duì)比 4 種機(jī)器學(xué)習(xí)模型性能：
-線(xiàn)性模型：邏輯回歸、彈性網(wǎng)回歸（含正則化變量選擇）；
-非線(xiàn)性模型：隨機(jī)森林、梯度提升樹(shù)（捕捉標(biāo)志物間交互作用）；
-以 ROC 曲線(xiàn)下面積（AUC）為核心評(píng)估指標(biāo)，嚴(yán)格區(qū)分 “優(yōu)秀（0.9-1.0）- 良好（0.8-0.9）- 尚可（0.7-0.8）- 較差（0.6-0.7）” 等級(jí)。
研究者設(shè)計(jì)了5 個(gè)預(yù)測(cè)集，包括①完整生物標(biāo)志物組；②精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（8 個(gè)指標(biāo)）；③精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組 + 抑郁癥狀；④精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組 + 抑郁癥狀 + 年齡；⑤僅抑郁癥狀 + 年齡。
研究結(jié)果
1. 精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（8 個(gè)指標(biāo)）顯著優(yōu)于全組，復(fù)雜模型略?xún)?yōu)
研究團(tuán)隊(duì)一開(kāi)始測(cè)了很多指標(biāo)（即全生物標(biāo)志物，圖 1B），但最后發(fā)現(xiàn)：只選 8 個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)（比如 DHEA-S、TSH、CRP 這些）組合起來(lái)分析（圖 1A），反而最能分清 “試過(guò)自殺” 和 “沒(méi)試過(guò)自殺” 的孩子。全生物標(biāo)志物組（圖 1B）：AUC 僅 0.635-0.659（整體 “較差”），復(fù)雜模型（梯度提升樹(shù)）僅 0.659，說(shuō)明納入過(guò)多無(wú)關(guān)指標(biāo)（如 rfNIRS 血氧、rHRV）反而干擾判斷。精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（圖 1A）AUC 提升至 0.639-0.717（“較差 - 尚可”），其中梯度提升樹(shù)達(dá) 0.717，是所有模型中最高。
圖1. BoAUC值（0.5=隨機(jī)，1=完美）：精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組（8 個(gè)指標(biāo), A）顯著優(yōu)于全生物組（B）NT - A治療前后運(yùn)動(dòng)檢測(cè)準(zhǔn)確率
2、脫氫表雄酮硫酸鹽 ( DHEA-S)和 促甲狀腺激素（TSH）是區(qū)分NSSI和NSSI+SA的最強(qiáng)預(yù)測(cè)因子
圖 1 已展示精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物有效，而 DHEA-S (高）、TSH（低）是該組的核心指標(biāo)(表2），二者的預(yù)測(cè)價(jià)值是精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組性能提升的關(guān)鍵。主要表現(xiàn)在：① 特征重要性：在 500 次數(shù)據(jù)驗(yàn)證中，DHEA-S 在邏輯回歸模型里 237 次被列為 “最關(guān)鍵指標(biāo)”，TSH 在梯度提升樹(shù)模型里 263 次被列為 “最關(guān)鍵指標(biāo)”，遠(yuǎn)超其他指標(biāo)（如去甲腎上腺素僅 0 次、多巴胺0次）；② 風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)：DHEA-S 水平每升高 1 單位，孩子試過(guò)自殺的風(fēng)險(xiǎn)增加 47%（OR=1.47，95% CI：1.04-2.09）；TSH 水平每降低 1 單位，自殺風(fēng)險(xiǎn)增加 32%（OR=0.68，95% CI：0.48-0.97）—— 這兩個(gè)指標(biāo)的影響穩(wěn)定且突出，是識(shí)別高自殺風(fēng)險(xiǎn)的核心線(xiàn)索。
表2. 采用精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物及抑郁癥狀，區(qū)分有非自殺性自傷且有自殺企圖（NSSI + SA）的女性患者與僅存在非自殺性自傷（NSSI）的女性患者的邏輯回歸結(jié)果及變量重要性
注：DHEA-S：是一種 “性激素前體”—— 身體會(huì)把它轉(zhuǎn)化為雄激素（如睪酮）或雌激素，是青春期發(fā)育的關(guān)鍵激素之一。TSH: 是一種調(diào)節(jié)性激素,本身不直接發(fā)揮作用，而是像 “小開(kāi)關(guān)” 一樣，指揮甲狀腺工作
3、加入抑郁癥狀和年齡，模型性能不變，生物標(biāo)志物有獨(dú)立價(jià)值
精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組 + 抑郁癥狀 + 年齡（圖 2A）模型：AUC 仍保持 0.690-0.717，與圖 1B（僅精簡(jiǎn)生物標(biāo)志物組）幾乎一致，沒(méi)有明顯變化；這說(shuō)明即使控制 “情緒差”“年齡大” 這些因素，DHEA-S、TSH 等生物標(biāo)志物的預(yù)測(cè)價(jià)值仍存在，反駁了只是靠情緒或年齡判斷的質(zhì)疑。
僅抑郁癥狀+ 年齡模型（圖 2B）：AUC 接近 0.5（隨機(jī)水平），甚至復(fù)雜的隨機(jī)森林模型 AUC 也未超過(guò) 0.55；這證明單靠問(wèn)情緒好不好、看孩子多大，根本無(wú)法區(qū)分兩組孩子，進(jìn)一步凸顯生物標(biāo)志物的不可替代性。
圖2. 抑郁癥狀 + 年齡對(duì)模型的影響
4、預(yù)測(cè)近期自殺未遂時(shí)模型性能下降，說(shuō)明模型捕捉的是青少年長(zhǎng)期自殺未遂生理易感性，而非急性風(fēng)險(xiǎn)。
總結(jié)以及臨床意義
僅靠抑郁癥狀和年齡，幾乎無(wú)法預(yù)測(cè)哪些孩子有自殺風(fēng)險(xiǎn)。在眾多指標(biāo)里，DHEA-S（硫酸脫氫表雄酮）水平偏高，以及 TSH（促甲狀腺激素）水平偏低，與自殺未遂風(fēng)險(xiǎn)最相關(guān)。綜合血液和唾液指標(biāo)后，模型的預(yù)測(cè)效果優(yōu)于單純依賴(lài)心理癥狀。雖然準(zhǔn)確率還不算完美，但已經(jīng)顯示了生物學(xué)信號(hào)在識(shí)別高危青少年中的潛力。
該研究結(jié)果還具有一定臨床意義，提示了干預(yù)方向：針對(duì) DHEA-S（如調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)）、TSH（如監(jiān)測(cè)甲狀腺功能）相關(guān)機(jī)制開(kāi)發(fā)干預(yù)措施，或?yàn)?NSSI 青少年自殺預(yù)防提供新靶點(diǎn)。
原文鏈接
https://doi.org/10.1038/s41386-025-02176-2Fink, E., Reichl, C., Lerch, S., Koenig, J., & Kaess (2025), M.A biological phenotype of suicide attempt in adolescents with nonsuicidal self-injury: a machine-based learning approach. Neuropsychopharmacology.
https://ieeexplore.ieee.org/document/10776133
研究團(tuán)隊(duì)介紹
本研究由瑞士伯爾尼大學(xué)兒童與青少年精神科與德國(guó)海德堡大學(xué)醫(yī)院合作完成，通訊作者 Michael Kaess 教授是青少年自傷與自殺領(lǐng)域的國(guó)際知名專(zhuān)家。團(tuán)隊(duì)結(jié)合精神科臨床與神經(jīng)生物學(xué)檢測(cè)，致力于為青少年心理健康建立更科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。
關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專(zhuān)注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，為用戶(hù)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù)，協(xié)助用戶(hù)的科研工作，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
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