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秦皇岛市气温及其变化对居民死亡风险的影响研究

李俊林 徐静 尹立 王式功 周马

李俊林,徐静,尹立,王式功,周马. 2022. 秦皇岛市气温及其变化对居民死亡风险的影响研究. 气象学报,80(3):1-17 doi: 10.11676/qxxb2022.033
引用本文: 李俊林,徐静,尹立,王式功,周马. 2022. 秦皇岛市气温及其变化对居民死亡风险的影响研究. 气象学报,80(3):1-17 doi: 10.11676/qxxb2022.033
Li Junlin, Xu Jing, Yin Li, Wang Shigong, Zhou Ma. 2022. Effects of temperature and temperature change on mortality of residents in Qinhuangdao, China. Acta Meteorologica Sinica, 80(3):1-17 doi: 10.11676/qxxb2022.033
Citation: Li Junlin, Xu Jing, Yin Li, Wang Shigong, Zhou Ma. 2022. Effects of temperature and temperature change on mortality of residents in Qinhuangdao, China. Acta Meteorologica Sinica, 80(3):1-17 doi: 10.11676/qxxb2022.033

秦皇岛市气温及其变化对居民死亡风险的影响研究

doi: 10.11676/qxxb2022.033
基金项目: 河北省重点研发计划项目(21376201D)、秦皇岛市气象局康养气象创新团队(QHDCXTD 202005)、攀枝花市科学技术局创新中心建设项目(2021ZX-5-1)、2021年度第二批攀枝花市市级科技计划项目(2021CY-S-4)
详细信息
    作者简介:

    李俊林,主要从事环境气象与健康研究。E-mail:907092195@qq.com

    通讯作者:

    徐静,主要从事环境气象与健康等应用气象预报服务技术研究。E-mail:348760256@qq.com

  • 中图分类号: P49

Effects of temperature and temperature change on mortality of residents in Qinhuangdao, China

  • 摘要: 气温及其变化是影响人群健康特别是死亡的重要环境危险因素。为了揭示气温对秦皇岛市居民死亡人数的影响,基于2014—2020年该市各区、县逐日气象资料和居民死亡资料,采用广义相加模型(GAM)和分布滞后非线性模型(DLNM),研究了气温、气温日较差和24小时变温对非意外死亡、循环系统疾病死亡、呼吸系统疾病死亡人数的影响。按性别、年龄分层建模,使用相对危险度(relative risk,RR)量化了暴露在特定气温变化状态下的死亡风险。采用非参数双变量响应模型分析了气温与变温的协同影响效应。结果显示:(1)秦皇岛市居民非意外死亡、循环系统疾病死亡、呼吸系统疾病死亡人数全年峰值出现在最冷的1月,气温对三类死亡人数的影响以冷效应为主且具有滞后效应,而高温具有即时效应。(2)气温日较差与非意外死亡、循环系统疾病死亡的总体暴露反应曲线呈U型分布,较大的气温日较差与上述两类死亡存在显著的风险效应,其中循环系统疾病死亡受影响最大,大幅气温日较差(19℃)累积3 d相对危险度为1.27,其95%的置信区间(95%CI)为1.15—1.4,而其对呼吸系统疾病死亡的风险效应未通过显著性检验。(3)24小时变温对非意外死亡、循环系统疾病死亡总体影响效应的暴露曲线呈非线性递增趋势,其中正变温呈现显著的风险效应。(4)性别、年龄分组结果显示,女性对气温变化更敏感,男性对气温变化存在一定的滞后效应,老年人群更容易受到气温变化的影响。(5)低温与变温的协同作用加剧了死亡风险。总体上,冬季低温背景与大幅气温变化相叠加对当地老年居民死亡影响风险最大,应予适时重点防护。

     

  • 平均气温对死亡滞后14 d的剖面 (a. 非意外死亡,b. 为循环系统疾病死亡,c. 呼吸系统疾病死亡)

    The cumulative 14 d lagged mortality due to average temperature (a. non-accidental mortality,b. cardiovascular mortality,c. respiratory mortality)

    平均气温对死亡累积21 d的暴露-反应关系 (a、c、e) 和滞后效应 (b、d、f,色阶)(a、b. 非意外死亡,c、d. 循环系统疾病死亡,e、f. 呼吸系统疾病死亡)

    The cumulative 21 d exposure-response relationship of average temperature to mortality (a,c,e) and lagged mortality due to average temperature (b,d,f;shaded)(a,b. non-accidental mortality;c,d. cardiovascular mortality;e,f. respiratory mortality)

    图 1  2014—2020年秦皇岛市 (a) 死亡人数与气温的逐月分布和 (b) 月平均气温与死亡人数变化

    Figure 1.  Monthly distribution map of mortality and temperature (a) and monthly average map of temperature and mortality (b) in Qinhuangdao from 2014 to 2020

    图 2  平均气温对死亡累积21 d的暴露-反应关系 (a、c、e,灰色区域为RR的95%CI) 和滞后效应 (b、d、f,色阶)(a、b为非意外死亡,c、d为循环系统疾病死亡,e、f为呼吸系统疾病死亡)

    Figure 2.  The cumulative 21 d exposure-response relationship of average temperature to mortality (a,c,e;areas shaded in grey indicate the 95%CI of RR) and lagged mortality due to average temperature (b,d,f;shaded)(a,b. non-accidental mortality,c,d. cardiovascular mortality,e,f. respiratory mortality)

    图 3  气温日较差与全部人群 (a1—c1) 及不同性别 (a2—c2. 男性,a3—c3. 女性)、年龄 (a4—c4. 0—64,a5—c5. ≥65) 居民死亡人数的总体暴露-反应曲线 (a. 非意外死亡,b. 循环系统疾病死亡,c. 呼吸系统疾病死亡;灰色区域为RR的95%置信区间)

    Figure 3.  Overall exposure–response relationships between DTR and mortality of residents stratified by all (a1—c1),sex (a2—c2. male,a3—c3. famale) and age (a4—c4. 0—64,a5—c5. ≥65)(areas shaded in grey indicate the 95%CI of RR)

    图 4  24小时变温与全部人群 (a1—c1) 及不同性别 (a2—c2. 男性,a3—c3. 女性)、年龄 (a4—c4. 0—64,a5—c5. ≥ 65) 居民死亡人数的总体暴露-反应曲线 (a. 非意外死亡,b. 循环系统疾病死亡,c. 呼吸系统疾病死亡;灰色区域为RR的95%置信区间)

    Figure 4.  Overall exposure–response relationships between TCN and mortality of residents stratified by all (a1—c1),(a2—c2. male,a3—c3. famale) and sex age (a4—c4. 0—64,a5—c5. ≥65)(areas shaded in grey indicate the 95% confidence interval of RR)

    图 5  气温与气温日较差 (a—c)、24小时变温 (d—f) 协同作用对非意外 (a、d)、循环 (b、e)、呼吸 (c、f) 系统死亡人数的影响 (气温、气温日较差、24小时变温均为当天)

    Figure 5.  Bivariate response surfaces of temperature with DTR (a—c) and TCN (d—f) on non-accidental mortality (a、d), cardiovascular mortality (b、e) and respiratory mortality (c、f) in Qinhuangdao (lag 0 for temperature,DTR and TCN)

    气温日较差对死亡人数滞后7 d (a1—c1) 和14 d (a2—c2) 的剖面 (a. 非意外死亡,b. 循环系统疾病死亡、c. 呼吸系统疾病死亡)

    The cumulative 7 d (a1—c1) and 14 d (a2—c2) lagged mortality due to DTR (a. non-accidental mortality,b. cardiovascular mortality,c. respiratory mortality)

    24 h变温对死亡人数滞后14 d (a1—c1) 和21 d (a2—c2) 的剖面 (a. 非意外死亡,b. 循环系统疾病死亡、c. 呼吸系统疾病死亡)

    The cumulative 14 d (a1—c1) and 21 d (a2—c2) lagged mortality due to TCN (a. non-accidental mortality,b. cardiovascular mortality,c. respiratory mortality)

    1  不同性别、年龄在极高气温日较差(99%分位数,19℃)下不同滞后期的死亡风险

    1.   Table 1 Risk of mortality under extreme high DTR(99th,19℃)over different lagging periods by sex and age

    lag0lag3lag7lag14lag0-3lag0-7lag0-14
    非意外死亡
    总体1.04(0.99—1.1)1.02(0.99—1.05)0.99(0.97—1.01)0.97(0.94—1)1.16(1.06—1.28)*1.13(1—1.28)*1.01(0.87—1.18)
    男性1(0.94—1.07)1.03(1—1.06)*1(0.98—1.02)0.96(0.93—1)1.14(1.02—1.28)*1.15(1—1.33)*1.05(0.88—1.25)
    女性1.1(1.02—1.19)*1.01(0.98—1.05)0.98(0.95—1)0.98(0.94—1.02)1.2(1.05—1.36)*1.09(0.93—1.29)0.97(0.79—1.19)
    年轻人群1.03(0.94—1.13)1(0.96—1.04)0.98(0.95—1.01)1.02(0.97—1.07)1.12(0.96—1.31)0.98(0.81—1.2)1(0.79—1.28)
    老年人群1.05(0.98—1.11)1.03(1—1.06)*1(0.97—1.02)0.96(0.92—0.99)1.18(1.06—1.31)*1.18(1.03—1.35)*1.01(0.85—1.2)
    循环系统疾病死亡
    总体1.07(1—1.14)*1.03(1—1.06)*1(0.98—1.02)0.98(0.94—1.01)1.26(1.13—1.4)*1.23(1.07—1.41)*1.16(0.98—1.38)
    男性1.02(0.94—1.1)1.04(1.01—1.08)*1.01(0.98—1.03)0.98(0.94—1.02)1.27(1.12—1.45)*1.28(1.08—1.52)*1.24(1.01—1.53)*
    女性1.14(1.05—1.23)*1.01(0.97—1.05)0.99(0.96—1.02)0.97(0.93—1.02)1.24(1.08—1.43)*1.16(0.96—1.4)1.07(0.85—1.35)
    年轻人群1.11(0.99—1.25)1.03(0.98—1.09)0.98(0.94—1.02)1.01(0.95—1.08)1.29(1.05—1.57)*1.18(0.91—1.55)1.12(0.8—1.56)
    老年人群1.06(0.99—1.13)1.03(0.99—1.06)1(0.98—1.03)0.97(0.93—1.01)1.25(1.12—1.4)*1.24(1.07—1.44)*1.17(0.97—1.41)
    呼吸系统疾病死亡
    总体1.06(0.83—1.35)1.06(0.93—1.2)0.94(0.86—1.02)0.95(0.82—1.1)1.42(0.91—2.21)1.25(0.7—2.22)0.78(0.38—1.61)
    男性1.17(0.86—1.6)0.99(0.85—1.16)0.91(0.82—1.02)0.93(0.77—1.12)1.47(0.84—2.57)1.17(0.57—2.43)0.65(0.26—1.64)
    女性0.92(0.64—1.32)1.15(0.96—1.39)0.97(0.85—1.11)0.98(0.79—1.22)1.36(0.71—2.62)1.38(0.59—3.25)1.01(0.35—2.92)
    年轻人群0.65(0.39—1.08)1.03(0.8—1.33)0.93(0.78—1.12)1(0.74—1.35)0.88(0.36—2.16)0.64(0.2—2.09)0.53(0.12—2.33)
    老年人群1.2(0.91—1.58)1.06(0.93—1.22)0.94(0.85—1.03)0.94(0.8—1.1)1.59(0.98—2.6)1.48(0.78—2.8)0.86(0.39—1.9)
    注:“*”表示通过α=0.05的显著性t检验,下同。
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    2  不同性别、年龄在极高24 h变温(99%分位数,4.8℃)下不同滞后期的的死亡风险

    2.   Risk of mortality under extreme high TCN(99th,4.8℃)over different lagging periods by sex and age

    lag0lag3lag7lag14lag0-3lag0-7lag0-14
    非意外死亡
    总体1.11(1.06—1.17)*1.05(1.02—1.09)*1.04(1.02—1.06)*0.99(0.96—1.03)1.21(1.1—1.34)*1.48(1.28—1.71)*1.75(1.43—2.15)*
    男性1.09(1.03—1.15)*1.05(1.02—1.09)*1.04(1.01—1.06)*0.99(0.95—1.03)1.24(1.11—1.39)*1.48(1.25—1.75)*1.71(1.34—2.17)*
    女性1.14(1.07—1.22)*1.06(1.02—1.1)*1.04(1.01—1.08)*1(0.96—1.05)1.17(1.02—1.33)*1.48(1.22—1.8)*1.82(1.38—2.39)*
    年轻人群1.08(1—1.17)*1.02(0.97—1.07)1.03(1—1.07)*0.99(0.94—1.05)1.18(1—1.38)*1.26(1—1.6)*1.51(1.08—2.11)*
    老年人群1.12(1.06—1.18)*1.07(1.03—1.1)*1.04(1.02—1.07)*1(0.96—1.03)1.22(1.09—1.36)*1.56(1.33—1.83)*1.84(1.46—2.3)*
    循环系统疾病死亡
    总体1.14(1.07—1.21)*1.09(1.06—1.14)*1.06(1.03—1.09)*0.98(0.94—1.02)1.33(1.18—1.5)*1.77(1.48—2.12)*2.08(1.61—2.69)*
    男性1.12(1.04—1.21)*1.11(1.06—1.16)*1.06(1.02—1.09)*0.98(0.93—1.03)1.4(1.21—1.63)*1.9(1.52—2.37)*2.22(1.61—3.04)*
    女性1.17(1.08—1.26)*1.07(1.02—1.13)*1.05(1.01—1.09)*0.98(0.92—1.03)1.23(1.04—1.46)*1.61(1.26—2.06)*1.91(1.35—2.69)*
    年轻人群1.13(1.01—1.26)*1.1(1.03—1.18)*1.03(0.98—1.09)0.96(0.89—1.05)1.44(1.14—1.82)*1.76(1.24—2.49)*1.76(1.07—2.9)*
    老年人群1.14(1.07—1.22)*1.09(1.05—1.14)*1.06(1.03—1.09)*0.98(0.94—1.03)1.3(1.14—1.49)*1.77(1.46—2.15)*2.17(1.64—2.86)*
    呼吸系统疾病死亡
    总体1.12(0.98—1.27)1.02(0.95—1.11)1(0.94—1.06)1.03(0.94—1.12)0.97(0.75—1.25)1.13(0.77—1.66)1.27(0.74—2.19)
    男性1.14(0.97—1.33)0.99(0.9—1.1)1(0.93—1.08)1.01(0.91—1.12)1.01(0.73—1.39)1.2(0.74—1.93)1.27(0.64—2.51)
    女性1.07(0.88—1.31)1.06(0.95—1.19)1(0.91—1.09)1.05(0.92—1.19)0.88(0.59—1.31)1.01(0.56—1.8)1.23(0.55—2.79)
    年轻人群0.96(0.72—1.28)1.01(0.86—1.19)0.96(0.85—1.09)0.92(0.77—1.1)0.78(0.44—1.39)0.77(0.34—1.75)0.53(0.17—1.65)
    老年人群1.16(1.01—1.33)*1.03(0.94—1.12)1.01(0.94—1.07)1.05(0.96—1.15)1.01(0.76—1.33)1.22(0.81—1.86)1.53(0.84—2.77)
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    表  1  2014—2020年秦皇岛市每日死亡情况及环境要素的统计

    Table  1.   Descriptive statistics of daily deaths and meteorological factors in Qinhuangdao during 2014—2020

    变量平均值±标准差中位数方差最小值最大值
    气象要素
     平均气温(℃)11.72±11.2413.02126.418−16.6232.10
     气温日较差(℃)10.76±3.6110.6013.0611.1422.86
     24小时变温(℃)0±2.120.104.493−8.427.04
     相对湿度(%)59.36±17.7260.20314.05614.0096.80
    污染要素
     PM2.5(μg/m354.75±39.7243.051577.6717.09326.14
     PM10(μg/m397.03±59.0581.563487.06711.89501.21
     SO2(μg/m331.04±23.624.10556.8194.47194.61
     NO2(μg/m337.96±17.0234.64289.7837.21123.25
     CO(μg/m31354.93±870.591128.00757926.557259.468498.44
    死亡人数(人)
    非意外死亡35.16±13.8934.00193.0465102
    性别
     男性20.21±8.4319.0071.056359
     女性14.94±6.6614.0044.375143
    年龄
     年轻人群(0—64岁)8.62±3.78.0013.727024
     老年人群(≥65岁)26.54±11.6225.00135.052280
    循环系统疾病死亡19.73±9.4918.0090.007270
    性别
     男性11.08±5.7910.0033.498041
     女性8.66±4.698.0022.034030
    年龄
     年轻人群(0—64岁)3.82±2.373.005.594014
     老年人群(≥65岁)15.91±8.1915.0067.010159
    呼吸系统疾病死亡3.27±2.13.004.420016
    性别
     男性1.92±1.522.002.303011
     女性1.35±1.271.001.603010
    年龄
     年轻人群(0—64岁)0.65±0.840.000.71205
     老年人群(≥65岁)2.62±1.842.003.381012
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    表  2  不同性别、年龄不同滞后期极高气温日较差(99%分位数,19℃)的死亡风险

    Table  2.   Risk of mortality under extreme high DTR(99th,19℃) over different lagging periods by sex and age

    lag0lag3lag7lag14lag0-3lag0-7lag0-14
    非意外死亡
    总体1.04(0.99—1.1)1.02(1—1.05)*0.99(0.97—1.01)0.97(0.94—1)1.17(1.07—1.28)*1.12(1—1.26)*1(0.86—1.16)
    男性1.01(0.95—1.07)1.03(1—1.06)*1(0.98—1.02)0.96(0.93—1)1.16(1.05—1.28)*1.16(1.01—1.33)*1.04(0.87—1.23)
    女性1.09(1.02—1.16)*1.02(0.98—1.05)0.98(0.95—1)0.98(0.94—1.02)1.19(1.06—1.33)*1.08(0.92—1.26)0.95(0.78—1.16)
    年轻人群1.03(0.95—1.12)0.99(0.95—1.04)0.98(0.95—1.01)1.02(0.97—1.07)1.1(0.95—1.26)0.95(0.79—1.15)0.96(0.76—1.22)
    老年人群1.05(0.99—1.11)1.03(1—1.06)*0.99(0.97—1.02)0.95(0.92—0.99)1.2(1.08—1.32)*1.19(1.04—1.35)*1.01(0.86—1.19)
    循环系统死亡
    总体1.06(1—1.12)*1.03(1—1.06)*1(0.98—1.02)0.98(0.94—1.01)1.27(1.15—1.4)*1.23(1.08—1.41)*1.16(0.98—1.37)
    男性1.03(0.96—1.11)1.05(1.01—1.09)*1.01(0.98—1.03)0.98(0.94—1.02)1.32(1.18—1.49)*1.33(1.13—1.56)*1.28(1.04—1.57)*
    女性1.1(1.02—1.19)*1.01(0.97—1.05)0.99(0.96—1.02)0.97(0.93—1.02)1.2(1.05—1.37)*1.11(0.93—1.33)1.02(0.82—1.28)
    年轻人群1.09(0.98—1.21)1.03(0.98—1.09)0.98(0.94—1.02)1.01(0.94—1.08)1.23(1.02—1.49)*1.12(0.87—1.45)1.05(0.76—1.44)
    老年人群1.05(0.99—1.12)1.03(1—1.06)*1(0.98—1.03)0.97(0.93—1)1.28(1.15—1.42)*1.26(1.09—1.45)*1.19(0.99—1.43)
    呼吸系统死亡
    总体1.07(0.84—1.35)1.06(0.94—1.2)0.93(0.85—1.02)0.94(0.81—1.09)1.42(0.93—2.18)1.22(0.69—2.14)0.73(0.36—1.49)
    男性1.17(0.86—1.58)0.99(0.85—1.16)0.91(0.81—1.02)0.91(0.76—1.1)1.42(0.83—2.44)1.1(0.54—2.23)0.58(0.23—1.42)
    女性0.94(0.66—1.33)1.17(0.97—1.4)0.97(0.85—1.11)0.96(0.77—1.2)1.45(0.77—2.72)1.45(0.63—3.36)1.04(0.37—2.94)
    年轻人群0.6(0.37—0.98)1.03(0.8—1.32)0.94(0.78—1.12)0.99(0.73—1.34)0.76(0.32—1.79)0.55(0.17—1.76)0.46(0.11—1.96)
    老年人群1.24(0.95—1.61)1.07(0.93—1.23)0.93(0.85—1.03)0.92(0.78—1.08)1.66(1.04—2.67)*1.49(0.8—2.78)0.82(0.37—1.79)
    注:“*”表示通过α=0.05的显著性t检验,下同。
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    表  3  不同性别、年龄在极高24 h变温(99%分位数,4.8℃)下不同滞后期的死亡风险

    Table  3.   Risk of mortality under extreme high TCN(99th,4.8℃) over different lagging periods by sex and age

    lag0lag3lag7lag14lag0-3lag0-7lag0-14
    非意外死亡
    总体1.11(1.06—1.17)*1.06(1.03—1.09)*1.04(1.02—1.06)*1(0.96—1.03)1.24(1.13—1.36)*1.5(1.3—1.72)*1.78(1.47—2.16)*
    男性1.09(1.04—1.16)*1.05(1.02—1.09)*1.04(1.01—1.06)*0.99(0.95—1.03)1.27(1.14—1.41)*1.5(1.28—1.76)*1.74(1.39—2.18)*
    女性1.14(1.07—1.21)*1.06(1.02—1.1)*1.04(1.01—1.08)*1(0.96—1.05)1.19(1.05—1.36)*1.49(1.24—1.79)*1.84(1.42—2.38)*
    年轻人群1.08(1—1.16)*1.01(0.97—1.06)1.03(0.99—1.07)0.99(0.94—1.05)1.17(1.01—1.36)*1.23(0.98—1.54)1.45(1.06—1.99)*
    老年人群1.12(1.07—1.18)*1.07(1.04—1.1)*1.04(1.02—1.07)*1(0.96—1.04)1.26(1.14—1.4)*1.59(1.37—1.85)*1.91(1.54—2.36)*
    循环系统死亡
    总体1.15(1.08—1.21)*1.1(1.06—1.14)*1.06(1.03—1.09)*0.98(0.94—1.02)1.37(1.22—1.55)*1.81(1.52—2.15)*2.17(1.7—2.76)*
    男性1.13(1.05—1.22)*1.12(1.07—1.17)*1.06(1.03—1.1)*0.98(0.93—1.03)1.47(1.27—1.69)*1.98(1.6—2.44)*2.37(1.76—3.19)*
    女性1.16(1.08—1.26)*1.07(1.02—1.13)*1.05(1.01—1.09)*0.98(0.93—1.04)1.25(1.07—1.47)*1.6(1.27—2.02)*1.92(1.39—2.66)*
    年轻人群1.12(1.01—1.25)*1.1(1.02—1.17)*1.03(0.98—1.09)0.96(0.89—1.05)1.44(1.15—1.8)*1.7(1.23—2.37)*1.73(1.08—2.77)*
    老年人群1.15(1.08—1.23)*1.1(1.06—1.14)*1.06(1.03—1.1)*0.99(0.94—1.03)1.36(1.19—1.54)*1.83(1.52—2.21)*2.29(1.76—2.97)*
    呼吸系统死亡
    总体1.14(1.01—1.29)*1.04(0.96—1.12)1.01(0.95—1.07)1.03(0.95—1.13)1.05(0.82—1.35)1.24(0.86—1.79)1.5(0.9—2.5)
    男性1.15(0.99—1.34)1(0.91—1.1)1.01(0.94—1.09)1.01(0.91—1.13)1.07(0.79—1.46)1.25(0.79—1.97)1.37(0.72—2.6)
    女性1.11(0.91—1.35)1.09(0.98—1.22)1.01(0.93—1.1)1.06(0.93—1.2)0.99(0.68—1.46)1.19(0.69—2.07)1.65(0.77—3.57)
    年轻人群0.96(0.73—1.27)1.02(0.87—1.2)0.98(0.87—1.1)0.93(0.78—1.11)0.82(0.48—1.41)0.82(0.37—1.78)0.65(0.22—1.88)
    老年人群1.19(1.04—1.36)*1.04(0.96—1.13)1.01(0.95—1.08)1.06(0.97—1.16)1.11(0.84—1.45)1.35(0.91—2.02)1.79(1.02—3.13)*
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  • 收稿日期:  2022-01-18
  • 修回日期:  2022-03-23
  • 网络出版日期:  2022-04-12

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