Hyperledger Fabric源代碼分析與深入解讀 ( 簡體 字) |
| 作者：蔡亮 梁秀波 宣章炯 著 | 類別：1. -> 程式設計 -> 區塊鏈 |
| 譯者： |
| 出版社：機械工業出版社 |  3dWoo書號： 49884
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NT售價： 445 元 |
| 出版日：9/1/2018 |
| 頁數：380 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787111608707 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：區塊鏈技術自誕生以來就受到社會各界的廣泛關注，甚至被認為是繼互聯網之后最具顛覆性意義的技術革命。如果說最初的互聯網實現了信息在全球范圍內的高速傳播與共享，那么區塊鏈則致力于構建一個可用于價值交換的下一代可信互聯網；如果說人工智能等技術改變的是生產力，那么區塊鏈技術改變的是生產關系。據專家預測，區塊鏈在不遠的將來會引發政治、經濟、文化、科技、軍事、教育、醫療、能源等諸多領域的顛覆性革命。
區塊鏈的本質是一個去中心化的分布式賬本系統，是一種涵蓋了分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等一系列計算機技術的集成創新技術。區塊鏈采用分布式數據庫來存儲數據，通過自信任的共識機制實現全網數據的一致性，將對稱與非對稱加密技術相結合以保證數據安全和不可篡改，采用智能合約技術規范化數據處理，最終實現在無需第三方中介機構的情況下進行人與人之間的價值交換，進而解決信任問題。
眾所周知，區塊鏈技術源于比特幣，最初是作為比特幣的底層技術而存在的。因此，區塊鏈的發展也與比特幣息息相關。2008年，一個化名為中本聰的人在一篇名為《比特幣：一個點對點的電子現金系統》的論文中詳細描述了一種去中心化的分布式賬本系統，并把這個系統中所使用的數字加密貨幣稱為比特幣。比特幣的誕生開啟了區塊鏈1.0時代，這一時期各種基于區塊鏈技術的加密數字貨幣如雨后春筍般涌現出來，如以太幣、萊特幣、瑞波幣等。然而此時的區塊鏈技術僅僅用于交易記賬，應用范圍非常有限。
隨著各種加密數字貨幣的廣泛流行，一些有識之士逐漸意識到區塊鏈技術的巨大應用潛力。他們將區塊鏈技術從比特幣系統中分離出來，并通過添加智能合約技術構建出一個更通用的去中心化應用開發平臺，其中最具代表性的就是以太坊。以太坊的出現標志著區塊鏈邁入了2.0時代，這一時期區塊鏈技術的應用范圍得到了極大的擴展，同時涉及股權眾籌、證券交易、貨款抵押等諸多金融領域。
然而，以太坊平臺作為一個基于公有鏈的區塊鏈平臺，依然存在一些不足之處亟待改進，比如存在共識效率低下、隱私保護缺乏、大規模存儲困難和信息難以監管等問題。為了應對大規模商業應用的業務需求，面向企業級應用的聯盟區塊鏈技術應運而生。其中的典型代表就是Hyperledger Fabric開源項目，它通過模塊化和可插拔設計、權限控制、多鏈和多通道等技術為區塊鏈技術在各領域的應用打開了廣闊的空間。
本書是一本介紹Hyperledger Fabric架構、源代碼及其底層實現的專業書籍。從編程語言、源碼分析、網絡節點、加密算法、智能合約、架構設計等多個角度深入解讀Fabric項目，并通過對項目實例的分析介紹，使讀者能夠理論結合實踐，增強實際動手能力，更好地理解Fabric的實現原理。本書是一本實際操作性極強的Hyperledger Fabric的專業書籍，通過閱讀本書，能夠幫助讀者零基礎快速入門Fabric。
本書結構
本書共分為14章。
第1章主要介紹如何從零開始，通過準備工作完成多種平臺上Hyperledger Fabric應用環境的配置。首先，講解不同系統中Go語言的安裝與環境配置，并簡單介紹了Go語言。之后，講解不同系統中Docker的安裝和簡單使用方法。最后，介紹了Hyperledger社區與社區中一些常用軟件，方便讀者在完成環境配置之余，更好地了解Hyperledger Fabric的相關信息。
第2章主要講解Fabric的架構并進行分析。首先介紹了Fabric整體架構，包括系統架構、交易背書及策略、證實賬本和節點賬本的檢查。然后介紹了Fabric交易流程。接著介紹了Fabric整體項目結構，并詳細闡述了Fabric源碼中相關縮寫的含義。
第3章主要介紹了Fabric中的四個模塊：Logging日志模塊、Error錯誤處理框架、Config配置模塊、grpc服務。理解日志模塊有助于理解源碼；理解錯誤處理框架能使讀者學會獨立處理代碼中常見錯誤的方法；理解配置模塊對具象化程序很有幫助；理解grpc有助于讀者理解如何實現客戶端與服務器端的遠程調用，從而為進一步理解源碼打下基礎。
第4章主要介紹了Fabric中peer節點的設計與實現。peer節點作為Fabric中處理交易、存儲區塊的角色，承擔了重要的作用。本章對CommandLine進行了解析，介紹了Admin及Endorser服務的實現。同時具體分析了Committer機制及其作用。
第5章主要介紹了order的設計與實現。orderer為Fabric的排序節點，其為所有的客戶端提供統一的交易排序及打包服務，并將區塊分發到所有的leader節點。本章的內容包括Orderer內部機制窺探、kafka排序服務機制講解以及orderer在Fabric中的交互流程。
第6章主要介紹了chaincode的設計與實現。chaincode是Fabric實現智能合約的方式，利用容器技術將智能合約放置在容器中運行，同時進行調用。本章的內容包括chaincode生命周期管理，原理淺析，數據結構分析，SystemChaincode的講解，CSCC、ESCC、LSCC、QSCC、VSCC等概念的分析，SystemChaincode的注冊和實例化，ApplicationChaincode的部署及實例化，以及chaincode操作步驟。
第7章主要介紹了MSP成員服務提供者及Fabric的交易網絡。通過Membership Service Providers (MSP)主題幫助讀者更好地理解加密操作、簽名、校驗、認證等在Fabric中的應用。
第8章主要介紹了Gossip協議。Gossip協議是分布式系統用于保證分布式一致性的一種方式，也是Fabric中傳遞各種信息及區塊信息的手段。本章后對Gossip協議原理進行了解析，介紹了Gossip的服務組件、服務初始化、消息廣播、channel通道的設計與實現以及事件機制 。
第9章主要介紹了Fabric中BCCSP加密服務提供者的設計與實現。BCCSP為加密服務提供者，為Fabric網絡信息傳輸提供了密碼學的保障。本章介紹了密碼學相關知識及BCCSP概要，并對BCCSP源碼進行了剖析。
第10章主要講解了Fabric CA的架構設計。Fabric CA是Hyperledger Fabric 行使證書機構的功能。本章介紹了Fabric CA用戶指南，以及如何使用Fabric-CA-Server、Fabric-CA-Client等指令和HSM（硬件安全模塊）。
第11章主要介紹了在Fabric中賬本機制的設計與實現。本章的內容包括Ledger架構概述，Ledger中的Block-Storage、VersionedDB、HistoryDB等概念及其作用。
第12章主要通過具體的案例，加深讀者對chaincode智能合約的理解，讓讀者了解Fabric中智能合約的編寫方法。
第13章通過介紹一個完整的項目實例的實現來幫助讀者更好地理解Fabric，讓讀者做到理論結合實際，進而提升實戰經驗。
第14章通過對官網案例進行部署，以體現源碼和實際操作的呼應關系。
勘誤與后續技術支持
由于作者的寫作時間和水平有限，本書難免會存在一些紕漏和錯誤，歡迎廣大讀者批評指正。勘誤請發送至作者郵箱：liangxiubo@hyperchain.cn。對于讀者發現的問題，我們將在本書后續印次和版本中加以改正。
為了進一步降低區塊鏈技術使用門檻，讓更多的區塊鏈開發者、愛好者以及正在嘗試接入區塊鏈技術的企業能夠快捷地開發區塊鏈應用，趣鏈科技于2017年9月14日正式上線了基于聯盟鏈的“開發者平臺”。基于該平臺，用戶可以更方便地創建、發布和使用多中心化的應用程序。通過平臺提供的在線智能合約編輯器，用戶可便捷、準確地編寫智能合約程序；通過平臺提供的區塊鏈瀏覽器，用戶可方便地獲取鏈上區塊信息、區塊鏈節點狀態、節點維護方信息等。歡迎廣大區塊鏈相關從業人員訪問體驗，開發者平臺網址為：https://dev.hyperchain.cn/。
如需獲得更多關于區塊鏈技術的最新技術動態和趣鏈科技的技術支持，可關注微信公眾號：hyperchain。
致謝
在此向所有給我們提供指導、支持和鼓勵的朋友表示衷心的感謝。
感謝浙江大學計算機科學與技術學院和軟件學院為我們提供的良好條件和各種便利，感謝陳純院士、楊小虎研究員一直以來的關懷和支持。
感謝杭州趣鏈科技有限公司全體人員的大力支持，特別感謝李偉博士、李啟雷博士、邱煒偉博士、尹可挺博士為本書成稿給予的鼎力支持，感謝曹靖、易洋溢、梁健、孟德佳、秦啟睿、余清波、何昊等對書稿材料匯編所做的突出貢獻，感謝余高成、周健、施泰龍等對書稿校閱所付出的時間和汗水。
感謝機械工業出版社華章公司的編輯們，他們不辭辛苦進行的仔細嚴謹的審閱和校對工作是本書順利出版的有力保障。
蔡亮 梁秀波 宣章炯 |
內容簡介：這是一本深度解讀Hyperledger Fabric架構設計與實現原理的著作，由國內知名區塊鏈公司趣鏈科技的創始人和核心技術團隊成員撰寫。
全書的核心內容以Hyperledger Fabric的源代碼為切入點，首先從宏觀上分析了Hyperledger Fabric項目的整體架構與設計，然后深入源代碼詳細分析了Hyperledger Fabric各個重要模塊的設計與實現原理。此外，為了兼顧沒有區塊鏈開發基礎的讀者，書中還加入了Hyperledger Fabric開發環境搭建、綜合案例、項目部署等實戰性內容，可使讀者能在深入理解Hyperledger Fabric設計機制的基礎上快速動手實踐。
全書共14章，邏輯上分為兩大部分
第一部分：源碼分析（第2~11章）
第2章首先從宏觀的角度解讀Hyperledger Fabric的整體架構、項目的結構，以及交易流程，這為后面的源碼分析打下基礎；
第3章分析了Logging日志模塊、Error錯誤處理框架、Config配置模塊、GRPC服務4個模塊的源碼，對理解后續的源碼有幫助；
第4~11章深入纖細地分析了Peer、Order、Chaincode、MSP、Gossip、BCCSP、Fabric-CA、賬本機制等節點和功能的設計與實現，這部分內容能讓讀者全面、透徹了解整個Hyperledger Fabric的運作機制。
第二部分：開發實戰（第1章及第12~14章）
第1章主要是為開發Hyperledger Fabric應用做準備，講解了Go語言開發環境的準備，以及Docker環境的準備；
第12~14章分別講解了一個智能合約的案例、完整的Hyperledger Fabric項目案例，以及項目的部署方法。
實戰部分不僅能提升讀者的動手實踐能力，而且還能輔助他們更好地理解源碼分析的內容，使理論和實踐完美融合到一起。
區塊鏈通過技術層面上的信任機制大大降低了為保證多方信任而依賴中介等傳統非技術手段所付出的成本，顯著提升了業務效率。未來數字化社會中的各行各業都將受到該技術的深刻影響，這使得區塊鏈技術成為當下最炙手可熱的新興IT技術之一。Hyperledger Fabric是面向商業區塊鏈應用開發的企業級區塊鏈底層支撐平臺，源代碼開源，吸引了世界范圍內的眾多開發者競相學習和貢獻代碼，是了解區塊鏈理念和探知區塊鏈技術的良好研習平臺。本書以Hyperledger Fabric為研究對象，全面剖析了其架構設計理念和具體源碼實現。通過本書的學習，你將具備從事區塊鏈底層技術開發的基礎能力，以及基于Hyperledger Fabric快速上手開發區塊鏈應用項目的能力。
通過閱讀本書，你將：
能夠搭建Hyperledger Fabric開發環境
了解Hyperledger Fabric項目的架構設計
熟悉Hyperledger Fabric重要模塊、節點和功能的源碼實現
深入學習網絡通信、加密算法和共識機制等區塊鏈基礎技術
熟練掌握Fabric智能合約（Chaincode）的設計、實現和使用
實現區塊鏈項目案例從學習、開發到上線部署的全流程
具備區塊鏈底層平臺和上層應用開發的基本素質
了解和參與Hyperledger開源社區的各種活動 |
目錄：序一
序二
前言
第1章 準備工作1
1.1 Go語言環境配置1
1.1.1 Go語言簡介1
1.1.2 Go安裝2
1.1.3 Go標準包安裝4
1.1.4 第三方工具安裝6
1.1.5 Go環境配置7
1.1.6 代碼目錄結構規劃8
1.1.7 編譯應用9
1.1.8 獲取遠程包10
1.1.9 程序的整體結構11
1.2 安裝Docker11
1.2.1 macOS11
1.2.2 Ubuntu12
1.2.3 Docker的簡易使用13
1.3 Hyperledger社區介紹14
第2章 架構分析18
2.1 Fabric整體架構18
2.1.1 概述18
2.1.2 系統架構19
2.1.3 交易背書的基本工作流程24
2.1.4 背書策略27
2.1.5 證實賬本和節點賬本檢查28
2.2 Fabric交易流程30
2.3 Fabric整體項目結構介紹33
2.3.1 Fabric項目結構33
2.3.2 Fabric源碼中相關縮寫的含義34
第3章 源碼分析37
3.1 Logging日志模塊淺析37
3.1.1 go-logging簡介37
3.1.2 flogging38
3.1.3 init函數、MustGetLogger函數與其他函數38
3.2 Error錯誤機制設計39
3.2.1 總體概覽39
3.2.2 使用說明40
3.2.3 顯示錯誤消息40
3.2.4 錯誤處理的一般準則41
3.3 Config配置模塊的設計41
3.3.1 viper簡介41
3.3.2 安全文件配置44
3.3.3 命令選項配置44
3.3.4 環境變量配置44
3.4 grpc服務45
3.4.1 grpc用法的Demo45
3.4.2 Fabric中的grpc服務接口和實例46
第4章 peer的設計與實現53
4.1 CommandLine解析53
4.1.1 peer目錄結構53
4.1.2 第三方包54
4.1.3 peer命令結構解析55
4.1.4 以node為例進行子命令結構解析55
4.1.5 peer命令結構55
4.2 Admin及Endorser服務的實現56
4.2.1 Admin56
4.2.2 Endorser58
4.2.3 頻道中的策略檢查器64
4.3 Committer的機制66
4.3.1 committer.go 分析66
4.3.2 committer_impl.go 分析67
4.3.3 validator.go 分析70
4.3.4 vscc_validator.go分析71
第5章 order的設計與實現73
5.1 orderer內部機制窺探73
5.1.1 kingpin73
5.1.2 模塊74
5.1.3 配置74
5.1.4 模塊的初始化75
5.2 kafka排序服務機制講解79
5.3 orderer在Fabric中的交互流程82
5.3.1 建立連接82
5.3.2 Broadcast83
5.3.3 orderer83
5.3.4 Deliver86
第6章 chaincode的設計與實現89
6.1 chaincode生命周期管理89
6.1.1 打包89
6.1.2 安裝chaincode91
6.1.3 實例化chaincode91
6.1.4 升級chaincode92
6.1.5 停止與啟動93
6.1.6 CLI93
6.2 chaincode原理淺析94
6.2.1 什么是chaincode94
6.2.2 Chaincode Support服務95
6.2.3 FSM95
6.2.4 Register96
6.2.5 Handler97
6.2.6 processStream97
6.2.7 HandleMessage97
6.2.8 serialSend或serialSendAsync99
6.2.9 系統chaincode99
6.3 chaincode數據結構分析100
6.3.1 chaincode元數據100
6.3.2 chaincode的元工具102
6.4 SystemChaincode講解103
6.4.1 SystemChaincode104
6.4.2 預定義和注冊104
6.5 CSCC分析106
6.5.1 結構體106
6.5.2 函數106
6.6 ESCC分析108
6.6.1 結構體108
6.6.2 Init函數108
6.7 LSCC分析109
6.7.1 結構體和接口110
6.7.2 函數操作110
6.7.3 安裝、部署和升級111
6.7.4 chaincode stub 接口實現112
6.8 QSCC分析113
6.8.1 結構體113
6.8.2 函數操作114
6.8.3 路由規則114
6.9 VSCC分析115
6.9.1 結構體115
6.9.2 函數115
6.10 SystemChaincode的注冊和實例化116
6.10.1 概述116
6.10.2 安裝117
6.10.3 部署117
6.10.4 Launch118
6.10.5 Execute123
6.10.6 部署后狀態124
6.11 ApplicationChaincode的部署124
6.11.1 概述125
6.11.2 生成簽名申請包125
6.11.3 處理安裝申請125
6.11.4 執行申請126
6.11.5 Launch127
6.11.6 Execute127
6.11.7 一路返回128
6.11.8 安裝后的狀態129
6.12 ApplicationChaincode的實例化129
6.12.1 概述129
6.12.2 起點130
6.12.3 部署130
6.12.4 廣播139
6.12.5 部署后的狀態139
6.13 chaincode操作步驟140
6.13.1 選擇一個代碼存放位置140
6.13.2 內務處理140
6.13.3 初始化chaincode140
6.13.4 調用chaincode142
6.13.5 實現chaincode應用143
6.13.6 整合全部代碼143
6.13.7 編譯chaincode145
6.13.8 在開發者模式下測試145
6.13.9 安裝Hyperledger Fabric樣例145
6.13.10 下載Docker鏡像146
6.13.11 1號終端146
6.13.12 2號終端146
6.13.13 3號終端147
6.13.14 測試新的chaincode147
第7章 MSP成員服務提供者148
7.1 MSP的設計思路148
7.1.1 MSP配置149
7.1.2 如何生成MSP證書和它們的簽名匙150
7.1.3 MSP setup on the peer & orderer side150
7.1.4 Channel MSP setup150
7.1.5 最佳實踐151
7.2 MSP實現剖析153
7.2.1 目錄結構153
7.2.2 MSP配置154
第8章 Gossip節點間的流言蜚語162
8.1 Gossip協議原理解析162
8.1.1 Gossip協議(Gossip protocol)162
8.1.2 Gossip消息傳輸(Gossip messaging)163
8.2 Gossip之服務組件163
8.2.1 protos/gossip分析163
8.2.2 Gossip服務組件169
8.2.3 gossip消息發送方式詳解176
8.3 Gossip之服務初始化178
8.3.1 gossipSvc 組件179
8.3.2 chains組件185
8.3.3 leaderElection組件187
8.3.4 gossip服務的停止193
8.4 Gossip之消息廣播194
8.4.1 gossip服務消息的散播過程194
8.4.2 消息從何而來194
8.4.3 消息如何散播196
8.4.4 消息去往何方200
8.5 channel通道的設計與實現201
8.5.1 概述201
8.5.2 配置文件202
8.5.3 命令203
8.6 事件機制 208
8.6.1 Fabric中Event相關實現208
8.6.2 events/producer209
8.6.3 Go SDK中Event相關實現210
第9章 BCCSP加密服務提供者的設計與實現212
9.1 密碼學相關知識介紹212
9.1.1 安全基礎212
9.1.2 加密基礎213
9.1.3 哈希函數214
9.1.4 共享密鑰加密214
9.1.5 公鑰加密215
9.1.6 混合加密216
9.1.7 消息驗證碼216
9.1.8 數字簽名218
9.1.9 數字證書219
9.2 BCCSP概要220
9.2.1 BCCSP簡介220
9.2.2 陷阱函數222
9.2.3 為什么要使用ECDSA223
9.2.4 生成簽名223
9.2.5 驗證簽名224
9.3 BCCSP源碼剖析224
9.3.1 BCCSP服務結構224
9.3.2 BCCSP中的接口和選項225
9.3.3 SW實現方式227
9.3.4 pkcs11實現方式230
第10章 Fabric CA架構設計與講解233
10.1 Fabric CA用戶指南233
10.2 Fabric-CA-Server240
10.2.1 初始化服務端241
10.2.2 算法和密鑰長度242
10.2.3 啟動服務端243
10.2.4 配置數據庫243
10.2.5 PostgreSQL243
10.2.6 PostgreSQL SSL配置244
10.2.7 MySQL245
10.2.8 MySQL SSL配置245
10.2.9 配置LDAP246
10.2.10 構建一個集群249
10.2.11 構建多個CA249
10.2.12 登錄一個中間CA250
10.2.13 升級服務端251
10.2.14 升級一個集群251
10.3 fabric-ca-client253
10.3.1 登錄啟動用戶253
10.3.2 注冊一個新身份253
10.3.3 登錄一個節點256
10.3.4 從另一個Fabric CA服務器獲得CA證書鏈257
10.3.5 重新登錄一個身份257
10.3.6 撤銷一個證書或身份257
10.3.7 生成一個CRL259
10.3.8 啟用TLS259
10.3.9 基于屬性的訪問控制260
10.3.10 動態更新服務器配置261
10.3.11 聯系特定的CA實例265
10.4 HSM265
第11章 賬本機制的設計與實現267
11.1 Ledger架構概述267
11.1.1 總覽267
11.1.2 ledger部分摘要268
11.2 Ledger之Block-Storage275
11.2.1 peer節點中的leveldb276
11.2.2 peer節點中的賬本276
11.2.3 創建276
11.2.4 使用277
11.2.5 idStore278
11.2.6 存儲賬本ID278
11.2.7 ConstructionFlag278
11.2.8 賬本恢復279
11.2.9 BlockStore280
11.3 Ledger之VersionedDB286
11.3.1 peer節點使用VersionedDB286
11.3.2 交易模擬器/交易查詢器288
11.3.3 重啟恢復298
11.4 Ledger之HistoryDB300
11.4.1 歷史查詢器300
11.4.2 使用301
第12章 chaincode智能合約案例分析303
12.1 encc_example303
12.1.1 chaincode代碼分析303
12.1.2 使用EncCC307
12.2 eventsender308
12.3 example01310
12.4 example02311
12.5 example03314
12.6 example04315
12.7 example05317
12.8 invokereturnsvalue319
12.9 map320
12.10 marbles02324
12.11 passthru332
12.12 sleeper332
第13章 Fabric-samples項目分析與實踐334
13.1 Fabric-samples項目結構334
13.2 First-network335
13.2.1 安裝預置環境335
13.2.2 想要現在運行嗎？335
13.2.3 生成網絡神器336
13.2.4 啟動網絡337
13.2.5 關閉網絡339
13.2.6 加密生成器339
13.2.7 配置交易生成器340
13.2.8 運行工具341
13.2.9 啟動網絡342
13.2.10 了解Docker Compose技術347
13.2.11 使用CouchDB348
13.2.12 關于數據持久化的提示350
13.2.13 故障排除350
13.3 basic-network351
13.4 Fabcar353
13.4.1 編寫第一個應用353
13.4.2 下載測試網絡（Getting a Test Network）354
13.4.3 應用程序如何與網絡進行交互355
13.4.4 查詢賬本355
13.4.5 更新賬本358
13.5 Balance transfer360
13.5.1 預置環境360
13.5.2 工件360
13.5.3 運行示例程序360
13.5.4 示例—REST APIs請求361
13.6 Hyperledger Fabric CA 示例365
13.6.1 運行這個示例366
13.6.2 了解這個例子366
13.7 高性能網絡367
13.7.1 用例368
13.7.2 如何使用368
第14章 部署教程371
14.1 下載部署環境371
14.2 編譯peer、orderer、configtxgen等程序373
14.3 部署374
14.4 Crypto Generator374
14.4.1 crypto-config.yaml375
14.4.2 crypto-config文件夾375
14.5 Configuration Transaction Generator376
14.6 networkUp-啟動Fabric網絡378
14.7 運行容器+區域鏈操作378
附錄 專業術語381 |
| 序： |
