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1.
This work reports experimental and theoretical studies of hydrodynamic behaviour of deformable objects such as droplets and cells in a microchannel. Effects of mechanical properties including size and viscosity of these objects on their deformability, mobility, and induced hydrodynamic resistance are investigated. The experimental results revealed that the deformability of droplets, which is quantified in terms of deformability index (D.I.), depends on the droplet-to-channel size ratio ρ and droplet-to-medium viscosity ratio λ. Using a large set of experimental data, for the first time, we provide a mathematical formula that correlates induced hydrodynamic resistance of a single droplet ΔRd with the droplet size ρ and viscosity λ. A simple theoretical model is developed to obtain closed form expressions for droplet mobility ? and ΔRd. The predictions of the theoretical model successfully confront the experimental results in terms of the droplet mobility ? and induced hydrodynamic resistance ΔRd. Numerical simulations are carried out using volume-of-fluid model to predict droplet generation and deformation of droplets of different size ratio ρ and viscosity ratio λ, which compare well with that obtained from the experiments. In a novel effort, we performed experiments to measure the bulk induced hydrodynamic resistance ΔR of different biological cells (yeast, L6, and HEK 293). The results reveal that the bulk induced hydrodynamic resistance ΔR is related to the cell concentration and apparent viscosity of the cells. 相似文献
2.
The behavior of a droplet train in a microfluidic network with hydrodynamic traps in which the hydrodynamic resistive properties of the network are varied is investigated. The flow resistance of the network and the individual droplets guide the movement of droplets in the network. In general, the flow behavior transitions from the droplets being immobilized in the hydrodynamic traps at low flow rates to breaking up and squeezing of the droplets at higher flow rates. A state diagram characterizing these dynamics is presented. A simple hydrodynamic circuit model that treats droplets as fluidic resistors is discussed, which predicts the experimentally observed flow rates for droplet trapping in the network. This study should enable the rational design of microfuidic devices for passive storage of nanoliter-scale drops. 相似文献
3.
Using a membrane emulsification method based on porous hollow-fiber membranes in combination with an aqueous two-phase system (ATPS), we are able to produce “water-in-water” droplets with narrow-dispersed size distributions. The equilibrium phases of the aqueous two-phase system polyethylene glycol-dipotassium hydrogen phosphate are used for this purpose. The droplet diameter of a given fluid system is determined by the flow rates of the continuous and disperse phase as well as the hollow fiber dimensions. When diluting the disperse phase and thus moving the ATPS system out of equilibrium, the droplet size can be further reduced in comparison to the equilibrium case. Generally, droplets formed with this method have diameters 20%–60% larger than the inner hollow fiber diameter. The new strategy of diluting the disperse phase allows the production of droplet diameter below the inner diameter of the membrane. 相似文献
4.
We present the first experimental demonstration of confined microfluidic droplets acting as discrete negative resistors, wherein the effective hydrodynamic resistance to flow in a microchannel is reduced by the presence of a droplet. The implications of this hitherto unexplored regime in the traffic of droplets in microfluidic networks are highlighted by demonstrating bistable filtering into either arm of symmetric and asymmetric microfluidic loops, and programming oscillatory droplet routing therein. 相似文献
5.
In this paper, we propose a continuous flow droplet-based microfluidic platform for magnetic particle-based assays by employing in-droplet washing. The droplet-based washing was implemented by traversing functionalized magnetic particles across a laterally merged droplet from one side (containing sample and reagent) to the other (containing buffer) by an external magnetic field. Consequently, the magnetic particles were extracted to a parallel-synchronized train of washing buffer droplets, and unbound reagents were left in an original train of sample droplets. To realize the droplet-based washing function, the following four procedures were sequentially carried in a droplet-based microfluidic device: parallel synchronization of two trains of droplets by using a ladder-like channel network; lateral electrocoalescence by an electric field; magnetic particle manipulation by a magnetic field; and asymmetrical splitting of merged droplets. For the stable droplet synchronization and electrocoalescence, we optimized droplet generation conditions by varying the flow rate ratio (or droplet size). Image analysis was carried out to determine the fluorescent intensity of reagents before and after the washing step. As a result, the unbound reagents in sample droplets were significantly removed by more than a factor of 25 in the single washing step, while the magnetic particles were successfully extracted into washing buffer droplets. As a proof-of-principle, we demonstrate a magnetic particle-based immunoassay with streptavidin-coated magnetic particles and fluorescently labelled biotin in the proposed continuous flow droplet-based microfluidic platform. 相似文献
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农户农地转出意愿与转出行为的差异分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于改进的计划行为理论,结合安徽省郎溪县实地调查数据,实证分析农地流转过程中农户农地转出意愿与转出行为的差异及其原因,以期为促进农地有序流转,提高农地流转效率提供参考。研究结果表明：①农户农地转出意愿是理想状态下的选择,主要受行为态度、主观规范和知觉控制影响;而转出行为是现实状态下的决定,主要受行为态度和知觉控制影响;②农地流转后转入户毁约弃耕、承包地被过度利用或撂荒等风险严重阻滞了农户农地转出意愿向转出行为顺利转化,是导致意愿与行为相悖离的关键因素。因此,要想切实提高农地流转效率,必须为年龄偏大的农户提供就业培训,为其增加稳定的非农就业机会;加强农地流转相关政策的宣传和引导,增强农户流转意识;慎重对待农地流转可能带来的各类隐性风险,严防毁约弃耕、不合理的土地利用行为以及大规模囤地、撂荒等现象的发生。 相似文献
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基于最坏情景理论的连云港土地利用变化情景模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
预测和模拟土地利用情景变化对于进一步评估土地利用变化的生态环境影响以及优化土地利用规划方案具有重要作用。本文基于最坏情景理论,以基于人工神经网络（ANN）和元胞自动机（CA）的FLUS模型为支持,模拟了最坏情景模式（WSB）和非最坏情景模式下（NWSB）的沿海城市连云港2020年土地利用变化。结果表明：①基于生态因子耐受度测算得出研究区最坏情景区域共计489.67 km2,该区域主要包括连云港中部云台山国家自然保护区内海拔较高、坡度较大、分布大量天然林地的区域以及重要的河流湖泊水库等生态水体;②两种情景模式下城镇用地均有较大程度的扩张,在WSB情景下城镇用地扩张避开了最坏情景区域;③由于村庄的存量利用率较高,因此在WSB模式下对于耕地的占用相对较小,表明该模式下可在一定程度上减少村庄建设对耕地的占用,从而提高了存量建设用地的使用效率;④由于最坏情景区域的约束和限制转化作用,城镇用地扩张在WSB模式下不得不占用更多的耕地,从而对耕地保护工作提出了更高的要求。基于最坏情景理论进行土地利用变化模拟对于生态环境保护及区域可持续发展具有重要的支撑作用,因而既可为区域土地规划和管理提供支持,也可为其他地区土地利用模拟提供参考和借鉴。 相似文献
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探究贫困地区农户宅基地退出行为的影响路径对于实施宅基地退出政策具有重要的理论意义与现实意义。本文基于家庭生命周期视角,根据计划行为理论,结合全国农村宅基地改革试点县中唯一的贫困县——安徽省金寨县333份农户的微观调研数据,运用结构方程模型,探讨了贫困地区农户宅基地退出行为的影响路径,并对比分析了不同类型家庭宅基地退出行为影响路径的差异。结果表明：①贫困地区农户宅基地退出行为基本遵循计划行为理论,影响路径包括“行为态度→退出意愿→退出行为”和“主观规范→退出意愿→退出行为”,且主观规范是主导因素,行为态度次之,农户宅基地退出意愿显著正向影响其退出行为。②不同类型家庭宅基地退出行为的影响路径不同,其中抚幼养老型家庭和养老型家庭的影响路径与样本总体路径一致,包括“行为态度→退出意愿→退出行为”和“主观规范→退出意愿→退出行为”;抚幼型家庭的影响路径仅有“主观规范→退出意愿→退出行为”,且其主观规范对退出意愿的影响强于养老型家庭和抚幼养老型家庭。提出了针对不同类型家庭实施不同的农户宅基地退出激励政策,有效利用农户的社会网络,健全宅基地退出后的配套政策,以及严格落实宅基地退出补偿资金的信息公开和按时支付制度等建议。 相似文献
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湖南省耕地经营协调度时空演变 总被引：1，自引：0，他引：1
揭示区域耕地经营格局特征有助于从区域层面解读耕地经营模式特点,切实有效提出区域耕地利用转型的重点和发展方向。本研究基于“集约-规模-产能”三要素提出耕地经营协调度评价模型,并借助协调度函数和探索性空间数据分析方法揭示湖南省县域耕地经营格局演变特征。结果表明：①1990—2014年间,湖南省县域耕地经营协调水平整体较高,且空间格局差异明显：“长株潭”丘陵区集约指数较高,洞庭湖平原区规模指数较高,主要市辖区及其周边县域产能指数较高;②受不同地理区位和社会经济影响,湖南省县域耕地经营要素时空集聚特征存在明显差异:空间维度上,耕地经营协调度由“大集聚”向“小集聚”分布转变;时间维度上,规模指数自相关性较强且分布较集中,产能指数自相关性较弱且分布较分散;③从“投入-规模-产出”过程看,平原区呈现“高-高-高”特征,丘陵区表现“高-低-低”特征,山地区则为“低-低-低”特征。结合耕地经营格局时空演化特征成因,建议湖南各县域因地制宜地采用以粮食作物为主的集约经营模式,以经济作物为主的复合经营模式和特色作物经营模式。 相似文献
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中国能源环境效率的空间关联网络结构及其影响因素 总被引：1，自引：0，他引：1
提升能源环境效率不仅是中国生态文明建设的客观要求,也是实现经济社会可持续发展的必然选择。文章以1995—2015年中国省际面板数据为样本,采用非径向、非角度、双导向的窗口DEA模型测度出30个省份的能源环境效率,并利用VAR格兰杰因果检验方法识别中国省际能源环境效率的空间关联关系,在此基础上通过社会网络分析（SNA）方法揭示中国省际能源环境效率的空间关联网络特征及其影响因素。结果表明,中国省际能源环境效率呈现出显著的、复杂的空间关联网络结构。板块分析显示：东部省份主要位于“净溢出板块”,是中国能源环境效率提升的“发动机”,在网络中处于核心地位,而西部省份主要位于“净受益板块”,在网络中处于边缘地位;经济发展水平、能源消费结构、产业结构、环境规制和技术创新的地区差异与能源环境效率的空间关联网络呈显著相关关系,相似的经济发展水平和产业结构及相近的技术水平有利于中国省际能源环境效率空间关联网络的形成。能源环境效率空间关联的网络结构为中国节能提效政策的制定和实施带来严峻挑战,同时也为新时代区域协调发展战略的实施、能源环境效率跨区域协同提升机制的构建创造了条件。 相似文献
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“同地同权同价”是构建城乡统一建设用地市场的重要目标,然而长期以来农村宅基地使用权的价值认知局限、流转障碍凸显、市场难以形成,使得农民宅基地财产权利显化困难,流转价格和功能价值存在较大偏离,相较于城市居住用地价格更是差距巨大。基于此,本文选取了287个北京郊区宅基地流转案例和534个北京城市居住用地交易案例,构建了宅基地使用权多元价值分段偏离测度框架,运用多功能价值评估与深度置信网络分析,测度了宅基地使用权实际流转价格、功能价值和城乡同权价值的“三元价值”和“两级偏离”。结果表明：①北京市农村宅基地使用权功能价值较流转价格平均高出8748.08元/m2,平均价值偏离度为63.14%,表现出了一定的“区域递减”空间分布特征,产生原因在于宅基地的功能和资格权的认知偏差,以及供需匹配度、市场完善度、政策外部性等诸多因素的综合影响;②农村宅基地使用权城乡同权价值较功能价值平均高出 27192.81元/m2,平均偏离度为68.32%,呈现出显著的“中心扩散”空间分布特征,主要原因在于城乡居住用地产权的完整度、明晰度和稳定度差异。因此,本文提出未来宅基地财产权利显化和价值充分盘活应该分两步进行,首先完善宅基地的“农村二级市场”,逐步纠正农民对宅基地的功能认知和增强资格权价值显化;其次对标城市居住用地构建“城乡统一市场”,通过不断完善宅基地产权权能,推进宅基地完整价值的进一步显化,推进实现城乡统一建设用地市场相对协调的“同地同权同价”。 相似文献
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居民是城市生活垃圾分类回收系统中的关键主体之一,其分类回收参与率的高低直接关系到整个城市垃圾分类工作的成败。为分析居民垃圾分类行为决策机制,本文以苏州市为案例,对其中心城区居民开展实地问卷调查,并运用结构方程统计分析方法,探讨影响居民生活垃圾分类行为的主要因素和作用路径。研究结果表明：居民生活垃圾分类行为主要由4个主观因素和7个外部情境因素共同作用的结果,且外部条件因素的综合影响是个体主观因素的近2倍,其中,“环境设施和服务”潜变量相关因素对居民行为的综合影响最大,公共宣传教育、回收设施便利性、分类设施便利性、参与意愿和环保意识为对居民垃圾生活处理行为影响最显著的前5个因素。为进一步加快推进中国城市生活垃圾分类工作,建议加强城市生活垃圾分类回收配套设施规划建设,广泛开展垃圾分类回收宣传教育,完善相关法律法规并建立有效的激励约束机制。 相似文献
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Anita R. Bijoor S. Sudha T. Venkatesh 《Indian journal of clinical biochemistry : IJCB》2012,27(2):147-151
Lead is found in small but appreciable quantities in air, soil drinking water and food. Exposure to such amounts of lead does not cause acute lead toxicity, but produces subtle effects, particularly in children. The CDC advocates “safe” or “acceptable” levels of blood lead up to 10 μg/dl, while OSHA declares blood lead levels up to 40 μg/dl as “safe” or “acceptable” in the occupationally exposed. The objective of the study was to see if blood levels considered “safe” can cause changes in the biogenic neurotransmitters in the developing brain which may cause neurobehavioral defects like hyperactivity and other cognitive disorders. Albino Wistar rats were divided into the control and lead-treated groups. The control group was given unleaded water, while the lead-treated group was fed with 50 ppm lead acetate in drinking water. On day 45 the animals were subjected to a passive avoidance test, their blood analysed for ZPP and lead. They were then sacrificed and the neurotransmitters—Norepinephrine (NE) and its metabolite—methoxyhydroxyphenylglycol (MHPG) estimated in the brain areas associated with learning and memory—the frontal cortex, hippocampus and the striatum by HPLC-ECD. Our results showed significant increases in blood lead, NE and MHPG, while ZPP increase was insignificant. The rats showed neurobehavioral abnormalities as assessed by the passive avoidance test. We concluded that low blood levels of lead cannot be considered “safe” or “acceptable” as it causes neurotransmitter alterations. Increased NE turnover is implicated in hyperactivity disorders such as ADHD and Tourette syndrome. 相似文献
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非自愿性移民的农业安置模式正面临安置效果和安置效率的“双低困局”,传统“以土为本、以农为主”的移民安置方式亟待改革创新。农业安置模式的现实困境,不仅体现为人地关系的局部紧张,同时也表现为农户土地投入意愿与行为的变化。本文基于感知价值理论,利用多群组SEM的分析方法,对湖南渫水皂市水利枢纽工程移民安置区原住民与移民两类农户主体的土地投入行为进行了实证研究。结果发现：①移民安置区农户的土地投入行为决策是经济、心理和情境因素共同作用的结果,其行为逻辑符合“认知层次→认知权衡→感知价值→行为意愿→行为响应”的路径范式;②原住民与移民两类农户主体的土地投入行为决策影响因素的效应值存在显著差异,原住民农户的土地投入行为是对土地投入“利弊权衡”后的“客观理性”决策,而移民农户的土地投入行为则更多的表现出“风险厌恶”的“主观理性”倾向。 相似文献
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We present dual-mode, on-demand droplet routing in a multiple-outlet microfluidic device using an oil-based magnetic fluid. Magnetite (Fe3O4) nanoparticle-contained oleic acid (MNOA) was used as a carrier phase for droplet generation and manipulation. The water-in-MNOA droplets were selectively distributed in a curved microchannel with three branches by utilizing both a hydrodynamic laminar flow pattern and an external magnetic field. Without the applied magnetic field, the droplets travelled along a hydrodynamic centerline that was displaced at each bifurcating junction. However, in the presence of a permanent magnet, they were repelled from the centerline and diverted into the desired channel when the repelled distance exceeded the minimum offset allocated to the channel. The repelled distance, which is proportional to the magnetic field gradient, was manipulated by controlling the magnet''s distance from the device. To evaluate routing performance, three different sizes of droplets with diameters of 63, 88, and 102 μm were directed into designated outlets with the magnet positioned at varying distances. The result demonstrated that the 102-μm droplets were sorted with an accuracy of ∼93%. Our technique enables on-demand droplet routing in multiple outlet channels by simply manipulating magnet positions (active mode) as well as size-based droplet separation with a fixed magnet position (passive mode). 相似文献
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耕地经营规模对农户亲环境行为的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
本文根据农户亲环境行为实施的动态优化模型理论分析了耕地经营规模对农户亲环境行为实施的可能影响,并利用山东省549户农户1417块地块的样本数据,运用Oprobit模型和Probit模型,从家庭层面和地块层面分别实证检验了耕地经营总规模和地块经营规模对农户亲环境行为实施的影响及其差异,以期为制定治理农业面源污染、提升农业可持续发展能力等相关政策提供科学依据。研究结果表明：农户耕地经营总规模和地块经营规模与农户总体亲环境行为实施之间均存在稳健的倒“U”型关系;但上述关系因地块属性不同而呈现差异,自家地的地块经营规模与农户总体亲环境行为实施呈倒“U”型关系;而转入地的地块经营规模与农户总体亲环境行为实施呈“U”型关系。最后,提出政府应积极推进农地流转,促使农户耕地连片规模经营中应注意其适度性,以及加强规范农地流转程序和管理等建议。 相似文献
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由于信息不对称、风险管理缺位,导致中国企业海外耕地投资项目失败的案例持续出现,损害了参与主体各方的利益。“走出去”企业如何通过耕地投资项目实现与东道国长期合作已经成为中国推动海外农业资源保障国家粮食安全面临的关键问题。基于不同参与主体在海外耕地投资过程中的有限理性行为,构建中国企业、东道国政府和东道国土地所有者三方演化博弈模型,并以西安爱菊粮油工业集团为例进行数值分析。结果表明：①中国企业、东道国政府、东道国土地所有者三方演化博弈模型存在4个演化稳定点可达到稳定状态,分别对应三方主体不同的策略选择;②中国企业在进行“独立经营”或“合作经营”的策略选择时,往往对东道国政府和东道国土地所有者策略选择的反应更为迅速,演化路径更为敏感,而东道国政府实现均衡状态所需的时间最为漫长,演化路径最为平稳,策略选择受到中国企业与东道国土地所有者的影响较小;③东道国政府的“损失厌恶”心理往往使其在制定有利于中国企业政策的“高支持”策略时犹豫而缓慢,在制定不利于中国企业策略的“低支持”策略时坚定且迅速,这对于中国企业海外耕地投资的稳定性与长期性提出了较高的要求;④中国企业在海外耕地投资过程中离不开东道国政府的支持,当中国企业选择“独立经营”策略时,受东道国政府“高支持”策略的影响较小,而选择“合作经营”策略时,受东道国政府“高支持”策略的影响较大,此时需要考虑东道国政府策略选择的倾向性与可能性。最后,为中国企业营造稳定的海外耕地投资环境提出建议。 相似文献
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“原材料案”和 “稀土案”的败诉,迫切需要政府采取更为合规有效的关税替代性政策,推动金属矿产开采加工过程中的外部性成本内部化。但现有研究只考虑了资源税对关税的替代,且用税收转嫁模型分析替代效果时,相关参数值也都是外生给定的。本文以战略性矿产资源稀土矿为例,从全生命周期的完全成本视角出发,测算出稀土外部性成本的理论税率区间为28.5%~48.0%;构建变换后的勒纳指数和SMR模型测算出中国稀土上游企业三个时期的市场势力值分别为1.0、0.8、1.2,下游企业分别为0.1、0.2、0.4。将测算出的稀土外部性成本、市场势力内生于税收转嫁模型中,发现稀土外部性成本的传递机制、转嫁幅度以及等效替代税率与中国稀土出口企业的市场势力、稀土上游企业供给弹性以及外国进口企业的需求弹性有关。本文得出的结论为中国政府制定更为合规的资源政策和环境政策提供理论依据;构建的分析框架也为其他战略性矿产资源类似问题的研究提供分析的范式。 相似文献
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伴随城市化进程加快,硬化地表面积的增加,城市降雨径流过程已发生明显变化,导致洪涝问题突出。城市雨洪模拟是当前城市水文学研究热点和难点之一,也是城市洪涝防治、海绵城市建设评估的关键技术手段。本文选取北京市未来科技城为研究区,利用SWMM模型构建城市雨洪模型,模拟不同降雨条件下地表和管网径流过程;依据不同场次雨型设计年径流总量控制目标对应的降雨过程,并驱动已构建的雨洪模型,评估现状地块下年径流总量控制目标实现情况;据此,提出不同海绵措施的空间布局以实现年径流总量控制目标。结果表明：城市雨洪模型模拟精度较高,洪峰流量误差在8~26%之间,而峰现时间误差为-8%,-1%和0。现状地块条件未达到北京市年径流总量控制目标（80%）;采用在道路、建筑和绿地分别增设透水铺装、绿色屋顶和下沉式绿地,并分别按20%,40%和40%的方案比例分配时研究区90%的地块均可达到年径流总量控制目标,还增加1.79万m3可利用水量。本文既可为海绵城市年径流总量控制目标的评估提供参考借鉴,也可为城市海绵措施布局优化等提供决策依据。 相似文献
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厘清绿色经济效率空间关联网络结构的演变特征及驱动因素,可为推进区域协同绿色发展提供参考依据。本文通过构建绿色经济效率评价体系,采用考虑非期望产出的Super-EBM模型对2000—2018年中国省域绿色经济效率进行了测度,运用修正的引力模型和社会网络分析方法分析了绿色经济效率的空间关联网络结构演变特征与关联网络效应,借助二次指派程序方法识别了其影响因素。研究表明：①2000—2018年中国绿色经济效率呈先下降后上升的“S”型变化趋势,空间上呈现东部>西部>中部的地区间不均衡特征。②中国绿色经济效率逐渐呈现出以京津、长三角为极核的复杂网络结构形态,省际间空间关联性日益提升,网络结构的稳定性逐渐增强,但整体网络仍存在较为森严的等级结构,网络结构尚待进一步优化。③京津、长三角和珠三角位于关联网络的中心位置,并兼具“中介”和“桥梁”功能;西北和东北地区处在关联网络的边缘位置;江西、重庆、甘肃和贵州在关联网络中具有“承东启西、贯南通北”的纽带功能。④绿色经济效率空间关联网络受到多种因素的综合作用,地理空间邻近和经济发展水平差异对空间关联强度具有正向效应,科技创新差异对空间关联网络具有抑制作用,资源禀赋和对外开放差异的正向效应趋于减弱。优化绿色经济效率空间关联网络,对于提高区域绿色经济效率和缩小绿色发展的区域差异具有重要意义。 相似文献