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(優(yōu)選)第五講非參數(shù)檢驗(yàn)當(dāng)前第1頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)第一節(jié)2檢驗(yàn)

一、2統(tǒng)計(jì)量及分布例5.1根據(jù)遺傳學(xué)理論,動(dòng)物的性別比例是1:1。統(tǒng)計(jì)某羊場(chǎng)一年所產(chǎn)的876只羔羊中,有公羔428只,母羔448只。按1:1的性別比例計(jì)算,公、母羔均應(yīng)為438只。以A表示實(shí)際觀察次數(shù),T表示理論次數(shù),可將上述情況列成表5-1。當(dāng)前第2頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)表5-1羔羊性別實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)當(dāng)前第3頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)(5-1)

2是度量實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)偏離程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量,2越小,表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)越接近;2=0,表示兩者完全吻合;2越大,表示兩者相差越大。對(duì)于表5-1的資料,可計(jì)算得表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)是比較接近的。當(dāng)前第4頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)

2檢驗(yàn)的一般原理2檢驗(yàn)為:

當(dāng)假設(shè)“H0:實(shí)際頻數(shù)來自已知理論頻數(shù)的總體,或?qū)嶋H頻數(shù)代表的總體比例符合理論頻數(shù)的比例?!睘檎鏁r(shí),2統(tǒng)計(jì)量很大是小概率事件,結(jié)合2分布的典型取值范圍及其概率有:

2>2α,df(α≤0.05)是小概率事件,P≤α≤0.05。從而有如下結(jié)論:若2<20.05,df,P>0.05,不能拒絕H0;若2>2α,df(α≤0.05),P≤α≤0.05,拒絕H0。當(dāng)前第5頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)考慮到2統(tǒng)計(jì)量與2分布的近似程度有時(shí)不理想,在實(shí)際做2檢驗(yàn)時(shí)常有如下要求:1.當(dāng)自由度df=1時(shí)n≥40,諸T≥5,用不校正的2統(tǒng)計(jì)量;若所得P值小于且接近檢驗(yàn)水準(zhǔn),則改用連續(xù)性校正2c統(tǒng)計(jì)量或確切概率法(Fisher精確概率);2c=∑(|A

-T|-0.5)2/T;n≥40,至少有1個(gè)T滿足1≤T<5,則需要用連續(xù)性校正的2c統(tǒng)計(jì)量;當(dāng)n<40或有理論頻數(shù)T<1時(shí),應(yīng)考慮采用Fisher精確概率檢驗(yàn)。當(dāng)前第6頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)2.當(dāng)自由度df≥2,理論頻數(shù)T<5的個(gè)數(shù)超過理論頻數(shù)總個(gè)數(shù)的1/5時(shí),可考慮適當(dāng)并組,或補(bǔ)充試驗(yàn)以增加例數(shù),使理論頻數(shù)T<5的個(gè)數(shù)不超過1/5。也可采用Fisher精確概率檢驗(yàn)。當(dāng)前第7頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)對(duì)計(jì)數(shù)資料,常用相對(duì)數(shù)來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述,常用的相對(duì)數(shù)有率和構(gòu)成比。下面主要介紹做為樣本統(tǒng)計(jì)量的率和構(gòu)成比。1、樣本率,簡(jiǎn)稱率,也稱為頻率或強(qiáng)度相對(duì)數(shù),其定義式為:率=×100%(或10000/00)例5.2漢族不同年齡組孕婦攜帶HBsAg(乙肝表面抗原)的情況如下表:二、計(jì)數(shù)資料的相對(duì)數(shù)實(shí)際發(fā)生某現(xiàn)象的觀察單位數(shù)可能發(fā)生某現(xiàn)象的觀察單位總數(shù)表中陽性率(%)一列,分母是各年齡段受檢孕婦數(shù),分子是其中攜帶HBsAg人數(shù)。該率描述的是各年齡段內(nèi)受檢孕婦中攜帶HBsAg的發(fā)生強(qiáng)度。年齡(歲)受檢人數(shù)HBsAg陽性人數(shù)陽性構(gòu)成比(%)陽性率(%)<203643.211.121-9856048.86.126-9995242.35.231-26364.92.3>364410.82.3

合計(jì)2327123100.05.3當(dāng)前第8頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)2、樣本構(gòu)成比,簡(jiǎn)稱構(gòu)成比,也稱為結(jié)構(gòu)比或比,其定義式為:構(gòu)成比=×100%例5.2中陽性構(gòu)成比(%)一列,分母是所有攜帶HBsAg的孕婦的總?cè)藬?shù)(不分年齡段),分子是其中各年齡段中攜帶HBsAg的孕婦人數(shù)。該一列構(gòu)成比聯(lián)合描述了攜帶HBsAg的孕婦,在各個(gè)年齡段中的比例構(gòu)成(分布)情況。注意:1.率和構(gòu)成比意義不同,不能相互錯(cuò)用。2.用樣本率和樣本構(gòu)成比對(duì)總體率和總體構(gòu)成比進(jìn)行點(diǎn)估計(jì)時(shí),分母應(yīng)足夠大(例如大于100),否則應(yīng)當(dāng)用實(shí)際觀察的分母數(shù)n和分子數(shù)m表示為m/n。3.一組相關(guān)事物的構(gòu)成比之和恒為100%,但一組率不具有這樣的性質(zhì)。分母中某個(gè)組例數(shù)各組例數(shù)總和年齡(歲)受檢人數(shù)HBsAg陽性人數(shù)陽性構(gòu)成比(%)陽性率(%)<203643.211.121-9856048.86.126-9995242.35.231-26364.92.3>364410.82.3合計(jì)2327123100.05.3當(dāng)前第9頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)三、適合性檢驗(yàn)

testforgoodnessoffit

1、適合性檢驗(yàn)的意義判斷實(shí)際觀察的屬性類別分配是否符合已知屬性類別分配理論或?qū)W說的假設(shè)檢驗(yàn)稱為適合性檢驗(yàn)。當(dāng)前第10頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)若2(或2c)<20.05,P>0.05,表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)差異不顯著,可以認(rèn)為實(shí)際觀察的屬性類別分配符合已知屬性類別分配的理論或?qū)W說;若20.05≤2(或2c)<20.01,0.01<P≤0.05,表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)差異顯著,實(shí)際觀察的屬性類別分配顯著不符合已知屬性類別分配的理論或?qū)W說;若2(或2c)≥20.01,P≤0.01,表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)差異極顯著,實(shí)際觀察的屬性類別分配極顯著不符合已知屬性類別分配的理論或?qū)W說。當(dāng)前第11頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)2、適合性檢驗(yàn)的方法【例5.3】在進(jìn)行山羊群體遺傳檢測(cè)時(shí),觀察了260只白色羊與黑色羊雜交的子二代毛色,其中181只為白色,79只為黑色,問此毛色的比率是否符合孟德爾遺傳分離定律的3∶1比例?當(dāng)前第12頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)

檢驗(yàn)步驟如下:

(一)提出無效假設(shè)與備擇假設(shè)H0:子二代分離現(xiàn)象符合3∶1的理論比例。HA:子二代分離現(xiàn)象不符合3∶1的理論比例。

(二)選擇計(jì)算公式由于本例是涉及到兩組毛色(白色與黑色),屬性類別分類數(shù)k=2,自由度df=k-1=2-1=1,須使用校正公式來計(jì)算。當(dāng)前第13頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)

(三)計(jì)算理論次數(shù)根據(jù)理論比率3∶1求理論次數(shù):白色理論次數(shù):T1=260×3/4=195黑色理論次數(shù):T2=260×1/4=65或T2=260-T1=260-195=65

(四)計(jì)算

當(dāng)前第14頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)表2c計(jì)算表當(dāng)前第15頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)

(五)查臨界2值,作出統(tǒng)計(jì)推斷當(dāng)自由度df=1時(shí),查得20.05(1)=3.84,計(jì)算2c<20.05(1),P>0.05,不能否定H0,表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)差異不顯著,可以認(rèn)為白色羊與黑色羊的比率符合孟德爾遺傳分離定律3∶1的理論比例。當(dāng)前第16頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)【例5.4】在研究牛的毛色和角的有無兩對(duì)相對(duì)性狀分離現(xiàn)象時(shí),用黑色無角牛和紅色有角牛雜交,子二代出現(xiàn)黑色無角牛192頭,黑色有角牛78頭,紅色無角牛72頭,紅色有角牛18頭,共360頭。試問這兩對(duì)性狀是否符合孟德爾遺傳規(guī)律中9∶3∶3∶1的遺傳比例?當(dāng)前第17頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)檢驗(yàn)步驟:

(一)提出無效假設(shè)與備擇假設(shè)H0:實(shí)際觀察次數(shù)之比符合9∶3∶3∶1的理論比例。HA:實(shí)際觀察次數(shù)之比不符合9∶3∶3∶1的理論比例。

(二)選擇計(jì)算公式

由于本例的屬性類別分類數(shù)k=4:自由度df=k-1=4-1=3>1,故利用(5—1)式計(jì)算2。

(三)計(jì)算理論次數(shù)

依據(jù)各理論比例9:3:3:1計(jì)算理論次數(shù):當(dāng)前第18頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)

黑色無角牛的理論次數(shù)T1:360×9/16=202.5;黑色有角牛的理論次數(shù)T2:360×3/16=67.5;紅色無角牛的理論次數(shù)T3:360×3/16=67.5;紅色有角牛的理論次數(shù)T4:360×1/16=22.5?;騎4=360-202.5-67.5-67.5=22.5

(四)列表計(jì)算2

當(dāng)前第19頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)表2計(jì)算表0.33.3777當(dāng)前第20頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)=0.5444+1.6333+0.3+0.9=3.3777

(五)查臨界2值,作出統(tǒng)計(jì)推斷當(dāng)df=3時(shí),20.05(3)=7.81,因2<2005(3)

,P>0.05,不能否定H0

,表明實(shí)際觀察次數(shù)與理論次數(shù)差異不顯著,可以認(rèn)為毛色與角的有無兩對(duì)性狀雜交二代的分離現(xiàn)象符合孟德爾遺傳規(guī)律中9∶3∶3∶1的遺傳比例。當(dāng)前第21頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)齊一性2檢驗(yàn)主要用于n個(gè)率或n個(gè)構(gòu)成比之間的比較。

四、齊一性2檢驗(yàn)當(dāng)前第22頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)1、兩個(gè)率比較(四格表資料)的2檢驗(yàn)例5.5對(duì)海錦止血粉中的甲、乙兩處方,分別用66、54只實(shí)驗(yàn)犬,做快速止血效果對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果如下表。試檢驗(yàn)甲、乙兩處方間總體止血成功率有無差異。通常把例子中4個(gè)互不包含的數(shù)字即實(shí)際頻數(shù)A(這里記為a=40,b=26,c=47,d=7)構(gòu)成的列聯(lián)表,稱為四格表(或2×2表)。處方成功失敗合計(jì)成功率甲40

266660.61%

乙47

75487.04%

合計(jì)873312072.50%47.8518.15ab39.1514.85cd當(dāng)前第23頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)假設(shè)H0:甲、乙兩處方總體止血成功率相同。自由度df=(行數(shù)R–1)(列數(shù)C–1)=1理論頻數(shù)的計(jì)算:當(dāng)H0為真時(shí),可將甲、乙兩樣本合并估計(jì)成功率約為72.50%,由此易求出甲66例中成功的理論頻數(shù)Ta=66×72.5%=47.85,失敗的理論頻數(shù)Tb=66×(1-72.50%)=18.15,同理乙54例中Tc=39.15,Td=14.85。計(jì)算校正的2

統(tǒng)計(jì)量2c=∑(|A-T|-0.5)2/T

2c=(|40-47.85|-0.5)2/47.85+…+(|7-14.85|-0.5)2/14.85=9.123查2界值表得20.01(1)=6.635,因2c>20.01(1)

,P<0.01,結(jié)論:甲、乙兩處方總體止血成功率不同。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)看,乙處方優(yōu)于甲處方。當(dāng)前第24頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)2、兩個(gè)率比較(四格表資料)的Fisher精確概率檢驗(yàn)例5.6A、B兩種麻醉劑的副作用(夢(mèng)幻、囈語)發(fā)生例數(shù)如下表。試檢驗(yàn)兩藥副作用總體發(fā)生率是否相同。先化為四格表見下表。本例總例數(shù)n=21<40,且有2個(gè)理論頻數(shù)T

<5(括號(hào)內(nèi)為理論頻數(shù)),應(yīng)當(dāng)用Fisher精確概率檢驗(yàn)。藥物觀察例數(shù)夢(mèng)幻、囈語發(fā)生發(fā)生率(%)A10550.0B1119.1合計(jì)21628.6藥物未發(fā)生發(fā)生合計(jì)A5(7.14)5(2.86)10B10(7.86)1(3.14)11合計(jì)15621(n)當(dāng)前第25頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)Fisher精確概率檢驗(yàn)的一般原理:1.把n=21不變且行、列合計(jì)也不變時(shí)的所有可能情況,按a從大到小(或從小到大)的順序一一列出如下:(所有P值之和恒為1)abcd例5.65

51

1064011462937382847195601065合計(jì)

1011615(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)Pi:

0.00390.05110.21280.36490.27370.08510.0085合計(jì)12.對(duì)每一種情況的四格表,均按上式計(jì)算概率P值??梢宰C明,所有P值之和恒為1。3.做雙測(cè)檢驗(yàn)時(shí),把小于等于實(shí)際觀察四格表(2)求得的P2=0.0511的Pi值相加,計(jì)算確切概率值P=0.0039+0.0085+0.0511=0.0635。由P>0.05,不能拒絕H0,即不能認(rèn)為兩藥的麻醉效果有差異。做單測(cè)檢驗(yàn)時(shí),只需將與實(shí)際觀察四格表(2)相鄰的,小于等于P2的Pi值相加即可,確切概率值P=0.0039+0.0511=0.0550,結(jié)論同上。若P≤α≤0.05,拒絕H0,可作出相應(yīng)結(jié)論。注意:一般Fisher精確概率檢驗(yàn)都不用手算,而是應(yīng)用SPSS等統(tǒng)計(jì)軟件完成。發(fā)生未發(fā)生當(dāng)前第26頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)3、多個(gè)率、構(gòu)成比比較(R×C表資料)的2檢驗(yàn)

例5.75種食物樣品的真菌檢驗(yàn)結(jié)果如下表。試檢驗(yàn)5種食品真菌檢出率間有無差異。食品名生長(zhǎng)真菌未長(zhǎng)真菌合計(jì)真菌檢出率(%)大米13(24.3)17(5.7)3043.3地瓜粉29(24.3)1(5.7)3096.7豆醬24(24.3)6(5.7)3080.0蝦皮18(14.6)0(3.4)18100.0咸酸菜28(24.3)2(5.7)3093.3合計(jì)11226138(n)表中左邊兩列互不包含的數(shù)字,即實(shí)際頻數(shù)A:1329241828171602構(gòu)成的列聯(lián)表,稱為5×2表。一般的列聯(lián)表稱為R(行)×C(列)表。假設(shè)H0:5種食品總體真菌檢出率相同。仿四格表檢驗(yàn),可求出各實(shí)際頻數(shù)對(duì)應(yīng)的理論頻數(shù)T(見表中括號(hào)內(nèi)數(shù)值):30×112/138=24.3,…,30×26/138=5.7。計(jì)算2統(tǒng)計(jì)量2=∑(A

–T)2/T=39.902自由度df=(R-1)(C-1)=(5-1)(2-1)=4,查2界值表得20.01,4=13.28,因2>20.01,4,P<0.01,結(jié)論:5種食品真菌檢出率不都相同,其中大米檢出率最低,蝦皮檢出率最高。當(dāng)前第27頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)例5.8維吾爾族和回族居民的血型分布資料如表。試檢驗(yàn)兩個(gè)民族血型總體構(gòu)成比有無差異。這是一個(gè)2×4表。ABOAB合計(jì)維吾爾族442(427.8)483(457.4)416(476.4)172(151.4)1513回族369(383.2)384(409.6)487(426.6)115(135.6)1355合計(jì)8118679032872868假設(shè)H0:兩民族血型總體構(gòu)成比相同。各理論頻數(shù)計(jì)算仿四格表,維吾爾族1513×(811/2868)=427.8,1513×(867/2868)=457.4,…,回族1355×(811/2868)=383.2,

…,1355×(287/2868)=135.6。計(jì)算2統(tǒng)計(jì)量2=∑(A–T)2/T

=26.154自由度df=(R-1)(C-1)=(2-1)(4-1)=3,查χ2界值表得2

0.01,3=11.34,因2>2

0.01,3,P<0.01,結(jié)論:兩個(gè)民族血型總體構(gòu)成比不同。當(dāng)前第28頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)四、R×C表(2行或2列表)的分割2檢驗(yàn)例5.8中2×4表經(jīng)檢驗(yàn),兩民族血型總體構(gòu)成比不同。為進(jìn)一步分析這種不同是由哪個(gè)血型引起的,可對(duì)2×4表作如下分割,并分別作不校正的2檢驗(yàn)。AB維吾爾族442483回族3693842=0.248<20.05,1=3.841,P>0.05,結(jié)論:尚不能說兩民族A、B血型總體構(gòu)成比不同。合并A、B為A+B,仿上一步再與AB做兩民族間的比較。2=23.637>20.01,1=6.635,P<0.01,結(jié)論:兩民族A+B+AB與O的血型總體構(gòu)成比不同。即兩民族血型總體構(gòu)成比的不同,主要A+BAB維吾爾族925172回族7531152=2.295<20.05,1=3.841,P>0.05,結(jié)論:尚不能說明兩民族A+B、AB血型總體構(gòu)成比不同。合并A、B、AB為A+B+AB,仿上再與O做兩民族間的比較。A+B+ABO維吾爾族1097416回族868487由血型O引起,回族O型血所占比例遠(yuǎn)高于維吾爾族。對(duì)例5.7中5×2表5個(gè)率的比較結(jié)論為5個(gè)總體率不都相同,為進(jìn)一步兩兩檢驗(yàn)?zāi)男┞手g有差別,也可仿上做5×2表的分割2檢驗(yàn)(略)。當(dāng)前第29頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)獨(dú)立性2檢驗(yàn),主要用于檢驗(yàn)列聯(lián)表中行代表的事物與列代表的事物之間,是否獨(dú)立或是否存在關(guān)聯(lián)。

五、獨(dú)立性2檢驗(yàn)Testofindependence當(dāng)前第30頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)1、配對(duì)計(jì)數(shù)資料(四格表)的2檢驗(yàn)例5.9對(duì)260份血清樣品,分別用兩種不同的免疫學(xué)檢測(cè)方法,檢驗(yàn)類風(fēng)濕因子,結(jié)果如表。試檢驗(yàn)兩種方法的檢測(cè)結(jié)果是否相互獨(dú)立(是否有關(guān)聯(lián))。該四格表資料與兩個(gè)率比較四格表的區(qū)別是:這里能事先人為確定的是n=260(總例數(shù));而行的合計(jì)180、80與列的合計(jì)184、76均為隨機(jī)的,試驗(yàn)不結(jié)束,這4個(gè)合計(jì)便不能確定。兩個(gè)率比較例5.5中,甲、乙兩行的合計(jì)66、54及總例數(shù)a172(T11)b8(T12)180

P11P12P1·c12(T21)d68(T22)80

P21P22

P2·B法

+–合計(jì)A法+

–合計(jì)18476n=260

P·1P·2n=120都是事先人為確定的,只有兩個(gè)列的合計(jì)87、33是隨機(jī)的,要待試驗(yàn)結(jié)束才能確定。當(dāng)前第31頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)假設(shè)H0:A、B兩法檢測(cè)結(jié)果相互獨(dú)立(行代表的事物與列代表的事物間相互獨(dú)立或無關(guān)聯(lián))。當(dāng)H0為真時(shí),由概率論知道,Pij=Pi··P·j,1≤i,j≤2。即T11/260=P11=P1··P·1=(180/260)(184/260)從而與實(shí)際頻數(shù)a對(duì)應(yīng)的理論頻數(shù)T11=180×184/260=127.4同理與b對(duì)應(yīng)的T12=180×76/260=52.6、與C對(duì)應(yīng)的T21=80×184/260=56.6、與d對(duì)應(yīng)的T22=80×76/260=23.4??梢?,雖然配對(duì)四格表與非配對(duì)四格表統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)不同,檢驗(yàn)的假設(shè)H0也不同,但最終理論頻數(shù)的計(jì)算結(jié)果相同。且自由度df=(R-1)(C-1)=1,計(jì)算校正的2

統(tǒng)計(jì)

2c=∑(|A–T|-0.5)2/T=169.866因2c>20.01,1=6.635,P<0.01,結(jié)論:兩種方法的檢測(cè)結(jié)果不獨(dú)立。由a,d兩格的例數(shù)占多數(shù),可認(rèn)為兩種方法檢測(cè)結(jié)果存在一致性關(guān)聯(lián)。該結(jié)論可做為兩種檢驗(yàn)方法在實(shí)際應(yīng)用中相互替代的參考依據(jù)。注意:當(dāng)配對(duì)設(shè)計(jì)四格表中n<40或有理論頻數(shù)T<1時(shí),也應(yīng)采用Fisher精確概率檢驗(yàn)。當(dāng)前第32頁\共有35頁\編于星期三\10點(diǎn)2、配對(duì)計(jì)數(shù)資料(R×C表)的2檢驗(yàn)例5.10對(duì)124例不同病型肝炎患者的病程及肝血流圖波形進(jìn)行統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)如下表。試檢驗(yàn)不同病型與不同波形間是否相互獨(dú)立(是否有關(guān)聯(lián))。該4×5列聯(lián)表屬配對(duì)計(jì)數(shù)資料,觀察總例數(shù)n=124是事先人為確定這里應(yīng)注意的是該數(shù)據(jù)表中,理論次數(shù)T<5的個(gè)數(shù)是14,已超過理論頻數(shù)總個(gè)數(shù)的1/5。且其中T<1的個(gè)數(shù)達(dá)6個(gè)。這種情況將使2統(tǒng)計(jì)量與2分布的近似程度變壞,不適合做2檢驗(yàn)。Ⅰ9036(29.76)29(27.58)25(28.31)0(2.90)0(1.45)Ⅱ193(6.32)7(5.82)7(5.98)1··(0.61)1·(0.31)Ⅲ62(1.98)0(1.84)4(1.89)0(0.19)0(0.10)Ⅳ90(2.98)2(2.76)3(2.83)3··(0.29)1·(0.15)例數(shù)正常波降低波低平波高舒張波鋸齒波病

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