TWI781138B - 多階層網路交互關係查找方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種多階層網路交互關係查找方法,包括下列步驟:接收使用者輸入預查詢之網路交互關係的查詢條件;透過預設之查詢語法轉換模組將該查詢條件轉換為對應圖形資料庫之查詢語法;利用該查詢語法在欲查詢之圖形資料庫內執行樣式比對,以搜尋符合該查詢條件之樣式;以及擷取符合該查詢條件之樣式以產生查詢結果。透過本發明之方法,利用圖形資料庫遍歷圖形之查詢特性,可提高查找多階層交互關係的計算效率,且可自動將定義好的網路關係轉換為圖形資料庫之樣式比對語法,提昇圖形資料庫查詢的便利性。
Description
本發明係關於查找技術,詳而言之,係關於一種多階層網路交互關係查找方法。
傳統資料庫查找多階層網路交互關係,一般僅能針對特定節點尋找下一階層關係或僅查找上一階層關係,無法直接對特定節點查找上或下多階層關係,舉例來說,當使用者欲查詢某一營業人交易關係網路時,特定節點為選定的營業人且期盼找出該營業人之上或下多階層交易關係,若採用傳統資料庫查詢,通常僅能一層一層慢慢單向尋找,難以直接尋找上或下多階層交易關係,也難以探勘特定節點的多階層交互關係,因而採用傳統資料庫查詢,要查找特定節點的交易網路全貌,常常事倍功半。
採用傳統資料庫來執行查詢多階層交互關係查找,除了上述傳統資料庫探勘緩慢外,若非熟習此項技藝者,執行上仍存在問題,例如對於不熟悉資料庫應用者,需撰寫包含複雜SQL查詢語法的樣式比對判斷程式,故透過傳統資料庫查詢多階層交互關係,會導致使用者執行上有相當
困難度。
由上可知,若能找出一種多階層交互關係查找之技術,特別是,可解決傳統資料庫難以探勘某一節點之多階層交互關係之缺點,並能透過簡易程序即可讓不熟悉資料庫查詢語法的使用者完成查找,此將為目前本技術領域人員急欲追求之目標。
本發明之目的係在於查找多階層網路中特定節點之多階層交互關係,改善先前技術對於多階層交互關係不易探勘之缺點。
另外,本發明之另一目的為自動產生圖形樣式比對(pattern match)語法,讓使用者僅需定義特定網路關係,即可自動將定義好的網路關係轉換為圖形資料庫之樣式比對語法以進行樣式比對,藉此提供自動查找網路關係之功能,讓不懂圖形資料庫查詢語法者可輕易查找特定節點的多階層交互網路,且可降低查找複雜網路關係的門檻。
本發明係提出一種多階層網路交互關係查找方法,包括下列步驟:接收使用者輸入預查詢之網路交互關係的查詢條件;透過預設之查詢語法轉換模組將該查詢條件轉換為對應圖形資料庫之查詢語法;利用該查詢語法在欲查詢之圖形資料庫內執行樣式比對,以搜尋符合該查詢條件之樣式;以及擷取符合該查詢條件之樣式以產生查詢結果。
於一實施例中,接收該使用者輸入之該查詢條件係指該使用者直接輸入該預查詢之網路交互關係的節點屬性以
及邊屬性。
於該使用者輸入該查詢條件後,更包括檢核該查詢條件之參數正確性,以於該查詢條件正確時,執行該查詢條件之轉換。
於另一實施例中,接收該使用者輸入之該查詢條件係指該使用者透過視覺化介面動態自行定義一查詢樣式,其中,該查詢樣式包括節點屬性、邊屬性以及該節點屬性與該邊屬性之關係。
於該使用者輸入該查詢樣式後,更包括檢核該查詢樣式之參數正確性,以於該查詢樣式正確時,將該節點屬性、該邊屬性及該節點屬性與該邊屬性之關係儲存至另一圖形資料庫。
另外,更包括於該查詢樣式正確時,執行該查詢條件之轉換,其中,該查詢條件之轉換包括透過遍歷該查詢樣式,以分析該節點屬性、該邊屬性及該節點屬性與該邊屬性之關係。
於又一實施例中,該查詢結果係透過使用者介面顯示,又或者,該查詢結果係輸出成為文字檔案或圖形檔案。
於另一實施例中,執行該樣式比對包括由單一節點直接往上或往下搜尋多階層交互關係。
相較於現有技術,本發明可改善現有技術中不易對特定節點查找多階層交互關係的缺點,其中,利用圖形資料庫遍歷(traversal)圖形之查詢特性,提高查找多階層交互關係的計算效率,相較於傳統資料庫利用結合(join)的方法僅
能簡單查找多階層交互關係,本發明透過圖形資料庫的特性,遍歷(traversal)節點(vertex)與邊(edge)的屬性,可查找較複雜的多階層交互關係並提高查詢效率。再者,使用者僅需定義特定網路關係,即可自動將定義好的網路關係轉換為圖形資料庫之樣式比對語法,提昇圖形資料庫查詢的便利性。另外,本發明係透過圖形資料庫進行樣式比對,可解決傳統資料庫不易查找複雜定義之網路關係的缺點。
100~600‧‧‧流程
S11~S14‧‧‧步驟
第1圖為本發明之多階層網路交互關係查找方法的步驟圖;第2圖為本發明之多階層網路交互關係查找方法執行查找以及樣式比對的流程圖;第3A-3C圖為利用本發明之多階層網路交互關係查找方法之第一實施例的示意圖;第4A-4F圖為利用本發明之多階層網路交互關係查找方法之第二實施例的示意圖;第5A-5H圖為傳統資料庫執行第一實施例之查找的分解步驟圖;第6A-6B圖為本發明採用圖形資料庫執行查找的分解步驟圖;第7A-7F圖為傳統資料庫執行第二實施例之查找的分解步驟圖;以及第8圖為本發明之多階層網路交互關係查找方法與傳統資料庫查找之結果差異圖。
以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之技術內容,熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點與功效。然本發明亦可藉由其他不同的具體實施形態加以施行或應用。
由於圖形資料庫比對運算尚在起步階段,目前尚未有對圖形資料庫之多階層交互關係查找的方法,當使用者想要從多階層網路(例如供應鏈交易網路、人際互動網路、人際關係網路等)中查找超過一個階層的交互關係時,做法會變得相對複雜許多。次之,目前亦無圖形網路樣式比對方法,當使用者想要從圖形網路(例如供應鏈交易網路、人際互動網路、人際關係網路等)中查找符合預先定義好的拓樸,理論上不太容易,若預先定義的拓樸較為複雜,要從圖形網路中查找出符合預先定義的拓樸,更是難以實現。本發明便是查找圖形網路中特定節點之多階層交互關係,藉以改善目前對於多階層交互關係不易探勘之缺點。
請參照第1圖,其為本發明之多階層網路交互關係查找方法的步驟圖。多階層網路交互關係查找方法可於具處理器、記憶體之電腦系統中執行,使用者可透過輸入裝置輸入查詢資料,最終查詢結果可透過顯示器顯示。
於步驟S11中,係接收使用者輸入預查詢之網路交互關係的查詢條件。本步驟係使用者輸入要查詢之網路交互關係的相關條件,為了提供多元查找條件,使用者可直接鍵入查詢條件,又或者自行定義查詢樣式。
於一實施例中,使用者可直接輸入預查詢之網路交互關係的節點屬性以及邊屬性。
於另一實施例中,使用者可透過視覺化介面動態自行定義查詢樣式,其中,該查詢樣式包括節點屬性、邊屬性以及該節點屬性與該邊屬性之關係。
於步驟S12中,係透過預設之查詢語法轉換模組將該查詢條件轉換為對應圖形資料庫之查詢語法。為了使不熟悉圖形資料庫查詢語法的使用者順利進行圖形資料庫的圖形樣式比對,本發明於查找前,會將查詢條件轉換為查詢語法,也就是,透過預先設定的查詢語法轉換模組,可將查詢條件轉換為對應圖形資料庫之查詢語法。
在前述使用者直接輸入查詢條件的實施例中,於使用者輸入查詢條件後,更進一步檢核該查詢條件之參數正確性,以於該查詢條件正確時,執行該查詢條件之轉換。
在前述使用者自行定義查詢樣式的實施例中,於使用者輸入該查詢樣式後,更包括檢核該查詢樣式之參數正確性,以於該查詢樣式正確時,將節點屬性、邊屬性及節點屬性與邊屬性之關係儲存至另一圖形資料庫。
另外,除了將自行定義之查詢樣式等內容儲存至另一圖形資料庫外,更包括於該查詢樣式正確時,執行查詢條件之轉換,其中,該查詢條件之轉換包括透過遍歷該查詢樣式,以分析節點屬性、邊屬性及節點屬性與邊屬性之關係。
於步驟S13中,係利用該查詢語法在欲查詢之圖形資
料庫內執行樣式比對,以搜尋符合該查詢條件之樣式。本步驟係說明在取得查詢語法後,系統自動到圖形資料庫內執行樣式比對,此時執行樣式比對包括由單一節點直接往上或往下搜尋多階層交互關係,藉以找出符合查詢條件之樣式。
於步驟S14中,係擷取符合該查詢條件之樣式以產生查詢結果。本步驟即說明取得前一步驟所找出之樣式,以該樣式之內容為查詢結果。具體實施時,查詢結果可透過使用者介面顯示,另外,查詢結果還可被輸出成為文字檔案或圖形檔案。
本發明可查找圖形網路中特定節點之多階層交互關係,期盼改善現有技術對於多階層交互關係不易探勘之缺點,其中,本發明利用圖形資料庫遍歷圖形之查詢特性,提高查找多階層交互關係的計算效率,可少於傳統資料庫利用結合的方法查找多階層交互關係的計算量,另外,透過圖形資料庫的特性,遍歷節點與邊的屬性,直接查找多階層交互關係,改善了一般傳統資料庫不易從特定節點查找上或下多階層交互關係的缺點並提高查詢效率,因而在從特定節點查找超過一個階層的交互關係時,更能突顯本發明之功效。
本發明之自動產生圖形樣式比對語法,可讓使用者僅需定義特定網路關係,執行本發明之方法的系統會將使用者定義好的網路關係,轉換為圖形資料庫之樣式比對語法進行樣式比對,藉以提供自動查找網路關係的功能,因而
使用者無需了解任何資料庫或SQL的相關概念,僅需瞭解圖形網路即可定義特定網路關係,如此不僅降低查找網路關係的門檻,亦能解決傳統資料庫不易查找複雜定義之網路關係的問題,甚至改善一般傳統資料庫難以從特定節點查找多階層交互關係的缺點。
請參照第2圖,其為本發明之多階層網路交互關係查找方法執行查找以及樣式比對的流程圖。首先使用者先決定是否定義查詢樣式,若使用者不自行定義查詢樣式,係執行流程100,即輸入查詢多階層交互關係條件,其中輸入的查詢條件包含定義節點(vertex)的屬性與邊(edge)的屬性,接著執行流程300,即查詢條件檢查器確認查詢參數,檢查使用者輸入的查詢條件是否正確,若檢查結果無誤,則接著繼續執行流程400,即產生查詢語法,將使用者輸入的查詢條件對應預先撰寫的有關圖形資料庫之查詢語法轉換模組,並將查詢條件加入由查詢語法轉換模組產生的判斷式中,進而自動產生相對應的圖形資料庫的查詢語法,否則,檢查查詢條件有誤,則整個流程直接結束。
若使用者決定自行定義查詢樣式(input graph),則執行流程200,即定義查詢樣式,使用者可由視覺化介面動態設定節點(vertex)與邊(edge)的屬性以及關係,藉此完成查詢樣式之定義,接著執行流程300,即查詢條件檢查器確認查詢參數,檢查使用者定義的查詢樣式是否正確,若設定正確則將所輸入之查詢樣式存至另一圖形資料庫中,否則,檢查查詢樣式有誤,則整個流程直接結束。接著,
進行流程400,即產生查詢語法,其中由使用者自行定義的查詢樣式,透過遍歷儲存於另一圖形資料庫的查詢樣式,分析使用者定義的節點(vertex)屬性、邊(edge)屬性與判斷條件,藉此得到該查詢樣式的詳細網路關係,如此可達成自動將定義好的網路關係轉換為圖形資料庫之樣式比對語法之目的,故可提昇圖形資料庫查詢的便利性。
之後,上述兩種實施方式都進行流程500,即以此查詢語法進行樣式比對,於龐大的網路關係中搜索,找出符合查詢條件的樣式,最後,在流程600中產生多階層交互關係查詢結果,查詢結果將可在前端使用者介面上呈現,或輸出成檔案,以供後續多元利用。
傳統資料庫需用執行多次的單層查詢,並以組合方式才能找出簡單的上下交互關係,如此一來需耗費許多查詢資源與執行時間,反之,本發明能解決許多傳統資料庫不易查詢交互關係之問題,更能提高查找交互關係的查詢效率。下面舉兩種常見問題例子,第一種是「從特定節點查找上下多階層交互關係」,對於傳統資料庫查找上下多階層交互關係,通常需以廣度優先搜尋,從各節點一層一層慢慢往單方向查尋,而對於圖形資料庫而言,它能直接往上或往下尋找多階層交互關係,且廣度與深度搜尋可在單次查詢完成。另一種是「從特定節點查找相關的多階層交互關係」,本發明能改善先前技術對於多階層交互關係不易探勘之缺點,透過圖形資料庫特有的雙向查詢,遍歷節點與
邊的相關屬性,甚至能進一步查找出特定節點的交互網路全貌。
請參照第3A-3C圖,其為利用本發明之多階層網路交互關係查找方法之第一實施例的示意圖。此為從特定節點查找上下多階層交互關係之實例,請一併參考第2圖。如第3A圖所示,為A公司近三個月的相關實際交易網路(大寫字母表示公司,小寫字母表示消費者,箭頭指向買方)。某天A公司(公司統編12345678)爆發食安事件,稽查員欲瞭解A公司近3個月內的上下游兩階層之所有交易對象。
透過本發明,當使用者採用不自行定義查詢樣式時,即於流程100,輸入查詢多階層交互關係條件中,輸入參數如下面表一所示。
接著,執行流程300,查詢條件檢查器確認查詢參數,藉此確認輸入查詢的條件是否正確無誤,檢查內容與結果如下面表二所示。
由表二可知檢查結果皆正確,接著進行流程400,即產生查詢語法。具體來說,使用者輸入之查詢條件,對應預先撰寫的查詢語法轉換模組,並將查詢條件加入由查詢語法轉換模組產生的判斷式中,進而自動產生相對應的圖形資料庫的查詢語法。
舉例說明,下游查詢語法可為:g.V.has('公司統編','12345678').inE.and(_().has('交易時間',T.gte,'201606'),_().has('交易時間',T.lte,'201608')).outV.inE.and(_().has('交易時間',T.gte,'201606'),_().has('交易時間',T.lte,'201608')).outV.path。
另外,上游查詢語法可為:g.V.has('公司統編','12345678').outE.and(_().has('交易時間',T.gte,'201606'),_().has('交易時間',T.lte,'201608')).inV.outE.and(_().has('交易時間',T.gte,'201606'),_().has('交易時間',T.lte,'201608')).inV.path。
有關上述式中之符號說明,即查詢特定營業人上下游
之圖形資料庫查詢語法說明,如下面表三所示。
若使用者在一開始決定自行定義查詢樣式,則會進行流程200,即定義查詢樣式,根據表一的查詢條件來執行定義查詢樣式之流程,使用者無需孰悉資料庫或SQL的相關概念,僅需瞭解圖形網路即可自行定義如第3B圖的查詢樣式。
在此樣式中,使用者定義了與A公司有交易關系的上
下各兩階查詢樣式,接著執行流程300,即查詢條件檢查器確認查詢參數,檢查使用者定義的查詢樣式是否正確,若設定正確則將此輸入的查詢樣式存至圖形資料庫中,接著進行流程400,即產生查詢語法,由流程200定義查詢樣式至流程400產生查詢語法,透過遍歷使用者定義的查詢樣式,在遍歷的過程分析使用者定義的vertex屬性、edge屬性與判斷條件。舉例語法如下:g.V.as('start').bothE.bothV.except('start').loop('start'){true}{true}.path。
有關上述語法符號說明如下面表四所示,即遍歷使用者定義樣式之圖形資料庫查詢語法。
得到查詢樣式的詳細網路關係後,即產生圖形資料庫的查詢語法,如上述查詢特定營業人上下游之圖形資料庫查詢語法,查詢符號說明請參考表三。
以此查詢語法在圖形資料庫中進行流程500所述之樣式比對,於龐大的交易網路中搜索,找出符合表一的查詢條件與參數之樣式,最後於流程600中產生多階層交互關係查詢結果,例如第3C圖所示。查詢結果將可在前端使用者介面上呈現或輸出成檔案,以保存當前之查詢結果。
請參照第4A-4F圖,其為利用本發明之多階層網路交互關係查找方法之第二實施例的示意圖。此為從特定節點查找相關的多階層交互關係之實例,請一併參考第2圖。如第4A圖所示,為某行銷公司的簡易會員人際互動網路圖(大寫字母表示人,單向箭頭表示單向互動,雙向箭頭表示雙向互動)。某A為足以影響其他人的購買行為之意見領袖,行銷人員欲瞭解某A(會員編號12345678)的人際互動網路,期能推薦合適商品並發掘可能存在的其他意見領袖。
透過本發明,當使用者採用不自行定義查詢樣式時,即於流程100,輸入查詢多階層交互關係條件中,輸入參數如下面表五所示。
接著,執行流程300,查詢條件檢查器確認查詢參數,藉此確認輸入查詢的條件是否正確無誤,檢查內容與結果如下面表六所示。
由表六可知檢查結果皆正確,接著進行流程400,即產生查詢語法,亦即將使用者輸入的查詢條件,對應預先撰寫的查詢語法轉換模組,並將查詢條件加入由查詢語法轉換模組產生的判斷式中,進而自動產生相對應的圖形資料庫的查詢語法。
舉例說明,尋找某A最近一層的會員人際互動網路查詢語法:g.V.has('會員編號','12345678').as('start').bothE.bothV.loop('start'){it.loops<2}.path。
有關上述式中之符號說明,即查詢特定會員人際互動網路之圖形資料庫查詢語法說明,如下面表七所示。
透過查詢語法於圖形資料庫中進行流程500之樣式比對,於會員人際互動網路中搜索,找出符合表五的查詢條件與參數之樣式,最後於流程600中產生多階層交互關係查詢結果,例如第4B圖所示,其中edge上的數字為階層數示意。
若在流程100輸入查詢多階層交互關係條件中,輸入查詢階層數參數設定為2,其餘條件同上述內容,則最後在流程600產生多階層交互關係查詢結果會如第4C圖所示。若輸入查詢階層數參數設定為3,其餘條件同上述內
容,則最後會產生如第4D圖之查詢結果示意圖。若輸入查詢階層數參數設定為4,其餘條件同上述內容,則最後會產生如第4E圖之查詢結果示意圖。若輸入查詢階層數參數設定為5,其餘條件同上述內容,則最後會產生如第4F圖之查詢結果示意圖,也就是找到完整前述的某行銷公司的簡易會員人際互動網路圖。
接著,可由「從特定節點查找上下多階層交互關係之實例」以及「從特定節點查找相關的多階層交互關係之實例」,比較圖形資料庫與傳統資料庫的查詢差異。
若用傳統資料庫以廣度優先,先找上游再找下游的方式查找第3A圖A公司近3個月內的上下游兩階層之所有交易對象,分解查詢步驟如第5A-5H圖所示(edge上的數字為查詢次數示意),可知傳統資料庫查詢此上下多階層交互關係需要查詢8次,反觀若以圖形資料庫查詢,分解查詢步驟由第6A-6B圖所示(edge上的數字為查詢次數示意),可知查詢僅需2次即可完成,亦即一次查詢上游,另一次查詢下游,故可知採用圖形資料庫從特定節點查找上下多階層交互關係,可提高查詢效率。
接著,若用傳統資料庫以廣度優先,先找上游再找下游的方式查找第4A圖中某A的人際互動網路,分解查詢步驟如第7A-7F圖所示(edge上的數字為查詢次數示意),可知傳統資料庫查詢此上下多階層交互關係需要查詢6次,反之,若由圖形資料庫查詢,階層數參數設定為5,則最後會產生如第4F圖(edge上的數字為階層數示意)之查詢
結果示意圖。利用圖形資料庫特有的雙向查詢,若查詢階層數參數設定正確,則僅需查詢1次,即可完成查找第4A圖中某A的所有相關人際互動網路,因此,使用圖形資料庫從特定節點查找相關的多階層交互關係可提高查詢效率。
甚至在比第3A圖更複雜的第4A圖中,傳統資料庫最後查找到的結果(如第7F圖所示),與真正的交互關係(第4A圖)相差許多,倘若比較第7F圖與完整的第4A圖,會發現短少了如第8圖所示之內容,這是由於傳統資料庫在查找交互關係時,一般僅以單一方向做一個階層的查詢,再將查詢結果串聯起來,而圖形資料庫可以雙向搜尋為基礎做連續多階層交互關係的查詢,因此傳統資料庫查詢多階層交互關係時,會比圖形資料庫少搜尋許多交互關係。
由上述查詢實例可知,本發明不僅能提高多階層交互關係的搜尋效率、解決傳統資料庫不易查找複雜定義之網路關係的缺點、降低查找複雜網路關係的門檻,還能探勘多階層互動網路中特定節點的多階層交互關係。
綜上所述,本發明可改善現有技術中不易對特定節點查找多階層交互關係的缺點,利用圖形資料庫遍歷圖形之查詢特性,可提高查找多階層交互關係的計算效率,另外透過圖形資料庫的特性,遍歷節點與邊的屬性,可查找較複雜的多階層交互關係並提高查詢效率。再者,使用者僅需定義特定網路關係,透過本發明即可自動將定義好的網路關係轉換為圖形資料庫之樣式比對語法,提昇圖形資料
庫查詢的便利性。另外,本發明係透過圖形資料庫進行樣式比對,可解決傳統資料庫不易查找複雜定義之網路關係的缺點。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效,而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下,對上述實施形態進行修飾與改變。因此,本發明之權利保護範圍,應如後述之申請專利範圍所列。
S11~S14‧‧‧步驟
Claims (9)
- 一種多階層網路交互關係查找方法,包括下列步驟:接收使用者輸入預查詢之網路交互關係的查詢條件;透過預設之查詢語法轉換模組將該查詢條件轉換為對應圖形資料庫之查詢語法;利用該查詢語法在欲查詢之圖形資料庫內執行樣式比對,以搜尋符合該查詢條件之樣式,其中,執行該樣式比對包括基於選定之特定節點及設定之階層數,由該特定節點直接往上或往下執行該階層數之搜尋,或由該特定節點為中心直接往外執行所設定之階層數之搜尋,以得到該特定節點之多階層交互關係;以及擷取符合該查詢條件之樣式以產生查詢結果。
- 如申請專利範圍第1項所述之多階層網路交互關係查找方法,其中,該查詢條件係包括該預查詢之網路交互關係的節點屬性以及邊屬性。
- 如申請專利範圍第2項所述之多階層網路交互關係查找方法,其中,於該使用者輸入該查詢條件後,更包括檢核該查詢條件之參數正確性,以於該查詢條件正確時,執行該查詢條件之轉換。
- 如申請專利範圍第1項所述之多階層網路交互關係查找方法,其中,該查詢條件係包括該使用者自行定義之一查詢樣式。
- 如申請專利範圍第4項所述之多階層網路交互關係查 找方法,其中,該查詢樣式包括節點屬性、邊屬性以及該節點屬性與該邊屬性之關係。
- 如申請專利範圍第5項所述之多階層網路交互關係查找方法,其中,於該使用者輸入該查詢樣式後,更包括檢核該查詢樣式之參數正確性,以於該查詢樣式正確時,將該節點屬性、該邊屬性及該節點屬性與該邊屬性之關係儲存至另一圖形資料庫。
- 如申請專利範圍第6項所述之多階層網路交互關係查找方法,更包括於該查詢樣式正確時,執行該查詢條件之轉換,其中,該查詢條件之轉換包括透過遍歷該查詢樣式,以分析該節點屬性、該邊屬性及該節點屬性與該邊屬性之關係。
- 如申請專利範圍第1項所述之多階層網路交互關係查找方法,其中,該查詢結果係透過使用者介面顯示。
- 如申請專利範圍第1項所述之多階層網路交互關係查找方法,其中,該查詢結果係輸出成為文字檔案或圖形檔案。
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