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納米科技的基本含義和重要研究范圍是什么?納米科技是指在納米尺寸(一般為1~100nm,但對(duì)于很小的原子和很大的分子的物質(zhì)往往會(huì)突破這個(gè)下限和上限)上研究物質(zhì)的特性和互相作用,同步運(yùn)用這些特性在這一尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。重要研究范圍:納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米醫(yī)學(xué)、納米加工、納米器件等。從狹義和廣義兩個(gè)角度解釋納米材料的基本概念。在納米材料發(fā)展初期,納米材料是指納米顆粒和由它們構(gòu)成的納米薄膜和固體。目前,廣義的講,納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺寸范圍(1~100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的宏觀材料。什么是團(tuán)簇?原子團(tuán)簇是指幾種至幾百個(gè)原子的匯集體(粒徑不不小于或等于1nm)。什么是C60?C60分子是由20個(gè)六邊形環(huán)和12個(gè)五邊形環(huán)構(gòu)成的球形32面體,其中五邊形環(huán)只與六邊形環(huán)相鄰,而不互相連接;32面體共有60個(gè)頂角,每個(gè)頂角由一種碳原子占據(jù),這種32面體也可當(dāng)作是由20面體經(jīng)截頂后形成的,故又稱截頂20面體。什么是碳納米管?理想碳納米管是由碳原子形成的石墨烯片層卷成的無(wú)縫、中空的管體。碳納米管的基本特性有哪些?①力學(xué)特性。碳納米管的側(cè)面是由六邊形碳環(huán)構(gòu)成的,但在管身彎曲和管端口封頂?shù)陌肭蛎毙尾课粍t具有某些五邊形和七邊形的碳環(huán)構(gòu)造。由于構(gòu)成這些不一樣碳環(huán)構(gòu)造的C-C共價(jià)鍵是自然界中最穩(wěn)定的化學(xué)鍵,因此碳納米管應(yīng)當(dāng)具有非常好的力學(xué)性能,其強(qiáng)度靠近于C-C鍵的強(qiáng)度。②電學(xué)特性。碳納米管由于管內(nèi)流動(dòng)的電子受到量子限域所致,電子在碳納米管中一般只能在同一層石墨片中沿著碳納米管的軸向運(yùn)動(dòng),沿徑向的運(yùn)動(dòng)將受到很大限制。③光學(xué)性能。碳納米管的光學(xué)性質(zhì)重要有光學(xué)偏振性、光學(xué)有關(guān)性、發(fā)光性能好、對(duì)紅外輻射的敏感性等。給出納米微粒的精確定義?納米微粒又稱納米顆粒,或者納米塵埃,納米塵末,指納米量級(jí)的微觀顆粒。它被定義為至少在一種維度上不不小于100納米的顆粒。量子尺寸效應(yīng)?金屬費(fèi)米能級(jí)附近電子能級(jí)在高溫或宏觀尺寸狀況下一般是持續(xù)的,但當(dāng)粒子尺寸下降到某一納米值時(shí),金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)持續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象,以及納米半導(dǎo)體微粒存在不持續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)而使能隙變寬的現(xiàn)象均稱為量子尺寸效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)?當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特性尺寸相稱或更小時(shí),晶體周期性的邊界條件將被破壞;非晶態(tài)納米微粒的表面層附近原子密度減小,聲、光、電磁、熱力學(xué)等物性均會(huì)發(fā)生變化,這就是所謂的納米粒子的小尺寸效應(yīng),又稱體積效應(yīng)。表面效應(yīng)?表面效應(yīng)又稱界面效應(yīng),它是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑減小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。制備納米粒子的整體思緒有哪兩種?納米粒子的制備措施多種多樣,一般可歸結(jié)為兩大類,即“如下至上”法,或稱構(gòu)筑法;“以上至下”法,或稱粉碎法。常見(jiàn)的液相法制備納米粒子有哪幾種?沉淀法、噴霧法、水熱法、溶劑揮發(fā)分解法、溶膠-凝膠法為何液相法是制備納米材料較為理想的措施?制備納米材料的開(kāi)始狀態(tài)為液態(tài),它是選擇一種或多種合適的可溶性金屬鹽類與溶劑配制成溶液,使各元素呈離子或分子狀態(tài),采用合適的沉淀劑沉淀或蒸發(fā)升華或水解得到納米顆粒。液相法也是目前試驗(yàn)室和工業(yè)廣泛采用的納米材料的制備措施,重要用于氧化物納米材料的制備??梢栽谠臃肿铀缴线M(jìn)行物質(zhì)裝配與控制,更好的控制納米材料的粒徑、形狀和構(gòu)成。特點(diǎn)﹕設(shè)備簡(jiǎn)樸、原料輕易獲得、純度高、均勻性好、化學(xué)構(gòu)成控制精確等長(zhǎng)處,但合用范圍較窄,重要用于氧化物納米材料的制備。評(píng)價(jià)納米粉體的質(zhì)量特性重要從哪幾種方面?①粉體純度②粉體的細(xì)度,粒度分布范圍,分布越窄越好。③粉體的形狀,應(yīng)用不一樣,會(huì)對(duì)粉體的形狀有規(guī)定④粉體性能,應(yīng)用不一樣,會(huì)對(duì)如親水性、覆蓋性等不一樣的指標(biāo)有規(guī)定。在納米粒子的制備過(guò)程中,為了加速形核,增進(jìn)形核與長(zhǎng)大階段分離,常采用的措施有哪些?加入籽晶,產(chǎn)生異質(zhì)形核作用;減少反應(yīng)體系的pH值;采用稀的反應(yīng)溶液,添加絡(luò)合劑等以提高臨界形核濃度C*min;采用變溫技術(shù),即形核一定期間后忽然變化反應(yīng)體系的溫度,使形核階段較高的過(guò)飽合度迅速降至低于C*min的水平,從而終止形核。在納米粒子的液相法制備過(guò)程中,為防止粒子發(fā)生硬團(tuán)聚,常采用的措施有哪些?防止納米粒子團(tuán)聚的措施重要有化學(xué)法和高能物理法,消除納米粒子的團(tuán)聚的措施重要是機(jī)械力分散法。(1)化學(xué)分散。①加入反絮凝劑形成雙電層。②加入表面活性劑包裹微粒.(2)超聲分散(3)機(jī)械分散。采用液相法制取納米粒子時(shí),對(duì)顆粒尺寸產(chǎn)生影響的原因重要有哪些?反應(yīng)時(shí)間和溫度、反應(yīng)物濃度、表面活性劑的種類、濃度配比、還原劑或者沉淀劑的濃度及加入方式。采用液相法制取納米粒子時(shí),影響顆粒形狀的原因重要有哪些?百度的跟上一種同樣,不懂得為何出倆題。納米陶瓷所謂納米陶瓷是指陶瓷材料的顯微構(gòu)造中晶粒、晶界以及它們之間的結(jié)合都處在納米尺寸水平,包括晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸、缺陷尺寸都是納米級(jí)。簡(jiǎn)述納米陶瓷的特性①高強(qiáng)度。陶瓷的性能取決于其微觀組織構(gòu)造,其中晶粒尺寸和氣孔率是兩個(gè)重要的原因,陶瓷強(qiáng)度隨氣孔率的增長(zhǎng)呈指數(shù)級(jí)下降,同步,強(qiáng)度與晶粒尺寸的平方根成反比,納米陶瓷中晶粒尺寸與氣孔尺寸都是納米級(jí),因而具有較高的強(qiáng)度與韌性。②增韌性。老式陶瓷一般體現(xiàn)出很強(qiáng)的脆性,納米陶瓷由于晶粒小、晶面打,晶面的原子排列混亂,納米晶粒易在其他晶粒上運(yùn)動(dòng),是納米陶瓷在受力時(shí)易于變形而不展現(xiàn)脆性。③超塑性。陶瓷的超塑性是由擴(kuò)散蠕變引起的晶格滑移所致,擴(kuò)散蠕變速率與擴(kuò)散系數(shù)成正比,與晶粒尺寸的三次方成反比,一般陶瓷只有在很高的溫度下才體現(xiàn)出明顯的擴(kuò)散蠕變,而納米陶瓷的擴(kuò)散系數(shù)提高了3個(gè)數(shù)量級(jí),晶粒尺寸下降了3個(gè)數(shù)量級(jí),因而其擴(kuò)散蠕變速率較高。④燒結(jié)特性。納米材料具有大量的界面,這些界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑及較高的擴(kuò)散速率,并使得材料的燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力也隨之劇變,這大大加速了整個(gè)燒結(jié)過(guò)程,使得燒結(jié)溫度大幅度減少,燒結(jié)速率大幅度提高。常見(jiàn)納米陶瓷的燒結(jié)技術(shù)有哪些?在納米陶瓷的制備過(guò)程中,無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等老式的燒結(jié)方式仍將得到廣泛使用。新的納米陶瓷燒結(jié)方式也在不停出現(xiàn)。在加熱方式上的發(fā)展包括微波燒結(jié)、等離子體燒結(jié)、等離子活化燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等。在加壓方式上的發(fā)展重要有超高壓燒結(jié)、沖擊成型、爆炸燒結(jié)等。熱壓燒結(jié)和微波燒結(jié)的特點(diǎn)分別是什么?熱壓燒結(jié):將陶瓷粉體在一定溫度和一定壓力下進(jìn)行燒結(jié),稱為熱壓燒結(jié),與無(wú)壓燒結(jié)相比,其燒結(jié)溫度低得多。通過(guò)熱壓燒結(jié),可制得具有較高致密度的陶瓷基納米復(fù)合材料,并且晶粒無(wú)明顯長(zhǎng)大。微波燒結(jié):迅速升溫,迅速降溫。常用納米粉體粒度的測(cè)試措施有哪些?納米粒度分析措施大體可歸納為:篩分法、顯微鏡法、沉降法、激光衍射法、激光散射法、光子相干光譜法、電子顯微鏡圖像分析法、粒度測(cè)量法和質(zhì)譜法等。什么是丁達(dá)爾效應(yīng)?當(dāng)一束光線透過(guò)膠體,從入射光的垂直方向可以觀測(cè)到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的“通路”,這種現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象,也叫丁達(dá)爾效應(yīng)。納米微粒的光學(xué)性質(zhì)及某些自然現(xiàn)象(如藍(lán)移、金屬納米粉體展現(xiàn)黑色等)的解釋。①變頻帶強(qiáng)吸取。大塊金屬具有不一樣顏色的光澤,這表明它們對(duì)可見(jiàn)光范圍多種顏色的反射和吸取能力不一樣。當(dāng)尺寸減少到納米級(jí)時(shí),多種金屬納米粒子幾乎都呈黑色,它們對(duì)可見(jiàn)光的反射率極低。②藍(lán)移與紅移現(xiàn)象。納米粒子與大塊材料相比,吸取帶普遍移向短波方向,即藍(lán)移現(xiàn)象。對(duì)納米粒子吸取帶藍(lán)移的解釋有兩個(gè)方面:一是量子尺寸效應(yīng),由于顆粒尺寸下降能隙變寬,這就導(dǎo)致光吸取帶移向短波方向。另一種是表面效應(yīng),由于納米粒子顆粒小,大的表面張力使晶格畸變,晶格常數(shù)變小,對(duì)納米氧化物和氮化物小粒子研究表明第一近鄰和第二近鄰的距離變短,鍵長(zhǎng)的縮短導(dǎo)致納米粒子的鍵本征振動(dòng)頻率增大,成果使光吸取帶移向了高波數(shù)。吸取帶移向長(zhǎng)波方向,紅移現(xiàn)象。③發(fā)光現(xiàn)象。納米粒子的尺寸小到一定值時(shí),可在一定波長(zhǎng)的光激發(fā)下發(fā)光。激光粒度分析法分為哪幾類?原理分別是什么?激光粒度分析法,按照分析粒徑的范圍,又分為激光衍射法和動(dòng)態(tài)光散射法。激光衍射發(fā)又稱小角度激光散射法,應(yīng)用了全程的米氏散射理論,顆粒在激光束的照射下,其散射光的角度與顆粒的直徑成反比關(guān)系,而散射光強(qiáng)度隨角度的增長(zhǎng)呈對(duì)數(shù)規(guī)律衰減。動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)是指通過(guò)測(cè)量樣品散射光強(qiáng)度起伏的變化來(lái)得出樣品顆粒大小信息的一種技術(shù)。之因此稱為“動(dòng)態(tài)”是由于樣品中的分子不停地做布朗運(yùn)動(dòng),正是這種運(yùn)動(dòng)使散射光產(chǎn)生多普勒頻移。動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的工作原理可以簡(jiǎn)述為如下幾種環(huán)節(jié):首先根據(jù)散射光的變化,即多普勒頻移測(cè)得溶液中分子的擴(kuò)散系數(shù)D,再由D=KT/6πηr可求出分子的流體動(dòng)力學(xué)半徑r,(式中K為玻爾茲曼常數(shù),T為絕對(duì)溫度,η為溶液的粘滯系數(shù)),根據(jù)已經(jīng)有的分子半徑-分子量模型,就可以算出分子量的大小。激光粒度分析法的特點(diǎn)是什么?速度快、測(cè)量范圍廣、數(shù)據(jù)可靠、重現(xiàn)性好、自動(dòng)化程度高、便于在線測(cè)量什么是粉體的比表面積?測(cè)粉體比表面積的原則措施是什么?其原理是什么?比表面積:?jiǎn)挝毁|(zhì)量粉體的總表面積,單位常用m2/g,納米粉體的比表面積在10-200m2/g球形顆粒的比表面積Sw與其直徑d的關(guān)系為:低溫氮吸附BET法被認(rèn)為是測(cè)定粉體比表面積的原則。BET法的原理是物質(zhì)表面(顆粒外部和內(nèi)部通孔的表面)在低溫下發(fā)生物理吸附。測(cè)量物理吸附在粉體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積,再由氣體分子的橫截面積計(jì)算1g粉體的總表面積。BET低溫氮吸附法即是在低溫(-195(C)下令樣品吸附氮?dú)?,并按?jīng)驗(yàn)在氮?dú)獾南鄬?duì)壓力P/P0為0.05~0.35的范圍內(nèi),測(cè)定三組以上的P-V數(shù)據(jù),作直線,運(yùn)用下面關(guān)系即可得到Vm。納米材料晶態(tài)的表征措施有哪些?XRD(X射線衍射)、TEM(透射電子顯微鏡)為何一般光學(xué)顯微鏡無(wú)法用于納米材料顯微構(gòu)造的表征?光學(xué)顯微鏡測(cè)定范圍為0.2~150μm,因此光學(xué)顯微鏡適合于亞微米和微米級(jí)的測(cè)定,并不適合納米尺寸范圍顆粒的測(cè)定。巨磁電阻效應(yīng)所謂巨磁阻效應(yīng),是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。STM、AFM的基本原理是什么?相比SEM、TEM有哪些長(zhǎng)處?STM的基本原理是運(yùn)用量子理論中的隧道效應(yīng),當(dāng)金屬探針與樣品表面間距小到1nm左右時(shí),就會(huì)出現(xiàn)隧道效應(yīng),電子從一種電極穿過(guò)空間勢(shì)壘抵達(dá)另一電極形成電流——隧道電流。STM具有原子級(jí)的高辨別率,其在平行和垂直于樣品表面方向的辨別率分別可達(dá)0.1nm和0.01nm;可以觀測(cè)單個(gè)原子層的局部表面構(gòu)造,因此可以直接觀測(cè)到材料表面的缺陷、表面重構(gòu)、表面吸附體的形態(tài)和位置,以及由吸附引起的表面重構(gòu)。此外,STM在成像時(shí)對(duì)樣品呈非破壞性,試驗(yàn)可在真空或大氣及溶液中進(jìn)行。AFM是運(yùn)用針尖與樣品表面原子間的微弱作用力來(lái)作為反饋信號(hào)。AFM的辨別率橫向可達(dá)0.1nm,縱向?yàn)?.01nm,不受樣品表面導(dǎo)電性的限制,對(duì)工作環(huán)境和樣品制備的規(guī)定比電鏡規(guī)定低得多,不僅可以用于真空、大氣,甚至可應(yīng)用于溶液中。介孔材料及其構(gòu)造特點(diǎn)?孔徑不小于50nm的孔稱為大孔,不不小于2nm的孔稱為微孔,孔徑為2~50nm的多孔材料稱為介孔材料。介孔材料具有如下特點(diǎn):(1)長(zhǎng)程構(gòu)造有序(2)孔徑分布窄并可在1.5~10nm之間系統(tǒng)調(diào)變(3)比表面面積大,可達(dá)1000㎡/g(4)孔隙率高(5)表面富含不飽和基團(tuán)等。惰性氣體冷凝法、溶膠-凝膠法制備納米粉體惰性氣體冷凝法重要過(guò)程是在低壓的氬、嗐等惰性氣體中加熱金屬,使其蒸發(fā),產(chǎn)生原子霧,經(jīng)泠凝后形成納米顆粒。納米合金可通過(guò)同步蒸發(fā)數(shù)種金屬物質(zhì)得到;納米氧化物可在蒸發(fā)過(guò)程中真空室內(nèi)通以純氧使之氧化得到。這種措施是制備清潔界面的納米粉體的重要措施之一。溶膠-凝膠法其基本環(huán)節(jié)是將醇鹽溶解于有機(jī)溶劑中,通過(guò)加入蒸餾水使醇鹽水解形成溶膠,溶膠凝膠化處理后得到凝膠,再經(jīng)干燥和焙燒,即得到超細(xì)粉體,目前多數(shù)人認(rèn)為有四個(gè)重要參數(shù)對(duì)溶膠-凝膠化過(guò)程有重要影響,即溶液的pH值、溶液濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間。納米薄膜的光學(xué)特性(1)藍(lán)移和寬化。(2)光的線性與非線性。光學(xué)線性效應(yīng)是指介質(zhì)在光波場(chǎng)的作用下,當(dāng)光強(qiáng)較弱時(shí),介質(zhì)的電極化強(qiáng)度與光波電場(chǎng)的一次方成正比的現(xiàn)象。物理氣相沉淀中,氣相沉淀的三個(gè)基本過(guò)程?(1)氣相物質(zhì)的產(chǎn)生。在蒸發(fā)鍍膜措施中,是用加熱源物質(zhì)使其蒸發(fā);而在濺射鍍膜法中,則是用品有一定能量的粒子轟擊靶材,從靶材上擊出源物質(zhì)原子。(2)氣相物質(zhì)的運(yùn)送。氣相物質(zhì)的運(yùn)送往往在真空中進(jìn)行(3)氣相物質(zhì)的沉積。氣相物質(zhì)在基片上的沉積是一種凝聚過(guò)程。磁控濺射法、溶膠凝膠法制備納米薄膜的原理及過(guò)程磁控濺射是在磁場(chǎng)控制下的產(chǎn)生輝光放電,在濺射室內(nèi)加上與電場(chǎng)垂直的正交磁場(chǎng),以磁場(chǎng)來(lái)變化電子的運(yùn)動(dòng)方向,電子的運(yùn)動(dòng)被限制在一定空間內(nèi),增長(zhǎng)了同工作氣體分子的碰撞幾率,提高了電子的電離效率。電子通過(guò)多次碰撞后,喪失了能量成為“最終電子”進(jìn)入弱電場(chǎng)區(qū),最終抵達(dá)陽(yáng)極時(shí)己經(jīng)是低能電子,不再會(huì)使基片過(guò)熱。被濺射的原子抵達(dá)襯底表面之后,通過(guò)吸附、凝結(jié)、表面擴(kuò)散遷移、碰撞結(jié)合形成穩(wěn)定晶核,晶粒長(zhǎng)大后互相聯(lián)結(jié)匯集,最終形成持續(xù)狀薄膜。溶膠-凝膠法就是以無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽作前驅(qū)體,在液相將這些原料均勻混合,并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng),在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系,溶膠經(jīng)陳化,膠粒間緩慢聚合,形成三維空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的凝膠,凝膠網(wǎng)絡(luò)間充斥了失去流動(dòng)性的溶劑,形成凝膠。凝膠通過(guò)干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞構(gòu)造的材料。溶膠.凝膠法就是將含高化學(xué)活性組分的化合物通過(guò)溶液、溶膠、凝膠而固化,再經(jīng)熱處理而成的氧化物或其他化合物固體。超塑性的定義、超塑性產(chǎn)生的原因一般認(rèn)為超塑性是指材料在拉伸條件下,體現(xiàn)出異常高的伸長(zhǎng)率而不產(chǎn)生縮頸與斷裂現(xiàn)象。當(dāng)伸長(zhǎng)率>100%時(shí),即可稱為超塑性。超塑性的產(chǎn)生首先取決于材料的內(nèi)在條件,如化學(xué)成分、晶體構(gòu)造、顯微組織(包括晶粒大小、形狀及分布等)及與否具有固態(tài)相變(包括同素異晶轉(zhuǎn)變,有序-無(wú)序轉(zhuǎn)變及固溶-脫溶變化等)能力。在上述內(nèi)在條件滿足一定規(guī)定的狀況下,在合適的外在條件(一般指變形條件)下將會(huì)產(chǎn)生超塑性。納米材料的紅外吸取譜發(fā)生藍(lán)移和寬化現(xiàn)象的原因?納米粒子與大塊材料相比,吸取帶普遍移向短波方向,即藍(lán)移現(xiàn)象。對(duì)納米粒子吸取帶藍(lán)移的解釋有兩個(gè)方面:一是量子尺寸效應(yīng),由于顆粒尺寸下降能隙變寬,這就導(dǎo)致光吸取帶移向短波方向。另一種是表面效應(yīng),由于納米粒子顆粒小,大的表面張力使晶格畸變,晶格常數(shù)變小,對(duì)納米氧化物和氮化物小粒子研究表明第一近鄰和第二近鄰的距離變短,鍵長(zhǎng)的縮短導(dǎo)致納米粒子的鍵本征振動(dòng)頻率增大,成果使光吸取帶移向了高波數(shù)。大塊金屬具有不一樣顏色的光澤,這表明它們對(duì)可見(jiàn)光范圍多種顏色(波長(zhǎng))的反射和吸取能力不一樣。當(dāng)尺寸減小到納米級(jí)時(shí)多種金屬納米微粒幾乎都呈黑色,它們對(duì)可見(jiàn)光的反射率極低。納米氮化硅、SiC及A1203,粉末對(duì)紅外有一種寬帶吸取譜。這是由于納米粒子大的比表面導(dǎo)致了平均配位數(shù)下降,不飽和鍵和懸鍵增多,與常規(guī)大塊材料不一樣,沒(méi)有一種單一的,擇優(yōu)的鍵振動(dòng)模式,而存在一種較寬的鍵振動(dòng)模的分布,在紅外光場(chǎng)作用下它們對(duì)紅外吸取的頻率也就存在一種較寬的分布,這就導(dǎo)致了納米粒子紅外吸取帶的寬化。納米材料的光致發(fā)光現(xiàn)象指在一定波長(zhǎng)
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