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国家科技图书文献中心的主要服务内容包括：全文文献、目次浏览、目录查询、热点门户、网络导航、参考咨询、预印本服务、特色文献服务等。
NSTL订购的国外网络版期刊，面向中国内地学术界用户开放。用户为了科研、教学和学习目的，可少量下载和临时保存这些网络版期刊文章的书目、文摘或全文数据。
本服务主要提供西文、日文和俄文科技期刊的目次页（current content）浏览服务，报道内容均为国家科技图书文献中心各单位收藏的各文种期刊。浏览和查询方法如下：
（1）通过本网页中的查询框以刊名关键词或完整刊名分别检索西文、日文和俄文刊名，或者以ISSN号码检索所需期刊。日文、俄文输入方法参见日文输入方法和俄文输入方法介绍。
（2）通过字顺或分类方式浏览期刊刊名。在每一个字母或每一个类目中，可以逐页浏览刊名，也可以在查询框中输入刊名关键词或完整刊名，定位所需期刊的页面。
（3）单击所需期刊刊名，进入具体期刊信息页面，分年（卷）列出本系统可提供目次浏览的期次。
（4）单击“浏览目次”按钮，以PDF格式显示该期期刊的目次页（需要使用Acrobat Reader软件）。单击“浏览题录”按钮，以文本格式显示该期期刊的文章题名。单击相应题名超链接，可显示文摘，注册用户进而可请求全文。
本服务主要提供由NSTL成员单位共建并实时更新的联机联合编目数据库。该库可及时反映成员单位文献到馆状况，揭示文献的详细编目信息。通过期刊登到信息可直接浏览该卷期的目次页，进而可进行文摘信息查询。主要收录了英、法、德、日、俄等国家自然科学、工程技术、农业、医学等学科领域外文期刊、西文会议录和西文图书。
热点门户是国家科技图书文献中心组织建设的一个网络信息资源门户类服务栏目，其目标是针对当前国内外普遍关注的科技热点问题，搜集、选择、整理、描述和揭示互联网上与之相关的文献资源、机构信息、动态与新闻，以及专业搜索引擎等，面向广大用户提供国内外主要科技机构和科技信息机构的网站介绍与导航服务，帮助用户从总体上把握各科技热点领域的发展现状、资源特色与信息获取途径。目前提供服务的热点门户包括以下几个领域：汽车科技、环保科技、汽车电子、工业控制与自动化、物流、机床、塑料、低压电器等。
网络导航为用户提供国内外主要科技机构和科技信息机构的网站介绍及导航。本栏目广泛搜集、整理了有代表性的研究机构、大学、学会、协会及公司的网站资源，并对这些网站进行了有组织地揭示，目的在于帮助用户从总体上把握各学科领域科技机构和科技信息机构的发展现状、资源特色和资源获取途径。本栏目分为以下三个部分。
（1）资源指南：资源指南的编辑宗旨在于深入揭示和全面报道网上可获取的科技信息资源，介绍的信息资源涉及科学技术的各个领域，着重介绍各学科网上资源的种类、数量、更新情况、使用方法等。用户可以通过本介绍了解这些信息资源的简要情况，并了解相关资源的获取途径，进而获得所需文献信息。本栏目目前介绍了400余个网上资源，以后将陆续增加新的条目。
（2）分类导航：分类导航按照学科分类，报道和链接各种类型的科技信息网站。其目的在于为用户提供广泛的网络信息资源的导航与链接，便于用户了解和获取所需信息。
（3）机构导航：机构导航按照地理位置和机构分类，报道和链接各种科技文献机构网站。其目的在于为用户提供广泛的网络信息资源的导航与链接，便于用户了解和获取所需信息。
网络参考咨询包括实时咨询与非实时咨询两种服务方式，其主要目的是协助用户解决在查询利用科技文献过程中遇到的问题。如果读者在查询利用科技文献的过程中有什么问题或疑问，可以与NSTL咨询员交流探讨。读者可通过实时咨询的方式在线与咨询员探讨，也可通过非实时咨询的途径提出问题，并可在两个工作日内得到答复。咨询前读者可以先浏览或检索“已回答问题”栏目，或许可以在那里得到答案。
预印本（Preprint）是指科研工作者的研究成果还未在正式刊物上发表，出于和同行交流的目的自愿通过邮寄或网络等方式传播的科研论文、科技报告等文献。与刊物发表的论文相比，预印本具有交流速度快、利于学术争鸣的特点。预印本服务包括中国预印本中心和国外预印本门户（SINDAP）两个服务栏目。
中国预印本中心主要向国内广大科技工作者提供预印本文献全文的上载、修改、检索、浏览等服务，同时还提供他人对现有文献的评论功能。
国外预印本门户（SINDAP）是NSTL建立的一个国际预印本门户网站，汇聚了世界知名的17个预印本系统，实现了国外预印本文献资源的一站式检索。读者输入的检索词，可同时在其汇聚的所有预印本系统中进行检索，并可获得相应系统提供的预印本全文。目前该系统已累积约70万条预印本文献记录。
特色文献服务以文摘、简介和题录等形式报道中心成员单位的科技成果、研究报告、资料汇编、计量基准、LB工具书等文献。如果需要全文，可与文献提供单位直接联系。该服务以浏览方式揭示数据内容，也可利用关键词查询所需文献。