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第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质第2课时元素周期律1.认识元素的原子半径、主族元素第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化,能从电子排布的角度对这一规律进行解释。2.能明确电离能、电负性的含义和应用,能列举元素周期律的应用。学习目标一、原子半径二、电离能目录CONTENTS课后巩固训练三、电负性一、原子半径知能通关1.影响因素排斥增强增大越大减小2.原子半径的变化规律相同除Li外,第三周期主族元素原子半径大于第二周期主族元素原子半径[r(Mg)>r(Li)>r(Al)]。

增大增多增大增大(1)能层数多的元素的原子半径一定大于能层数少的元素的原子半径吗?___________________________________________________________________________________________________________________。

(2)正误判断①核外能层结构相同的单核粒子,半径相同(

)②质子数相同的不同单核粒子,电子数越多,半径越大(

)③各元素的原子半径总比其离子半径大(

)④同周期元素从左到右,原子半径、离子半径均逐渐减小(

)小题对点过不一定,原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定,如Li的原子半径大于Cl的原子半径

×√××(1)原子半径大小的比较①同周期:一般来说,当能层相同时,随着核电荷数的增加,其原子半径逐渐减小(稀有气体除外),有“序小径大”的规律。②同主族:一般来说,当最外层电子数相同时,能层数越多,原子半径越大。(2)离子半径大小的比较①同种元素的离子半径:阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。如r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)。②能层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小。如r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。③带相同电荷的离子,能层数越多,半径越大。如r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+),r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-)。④核电荷数、能层数均不同的离子可选一种离子参照比较。如比较r(K+)与r(Mg2+)可选r(Na+)为参照:r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+)。

1.下列元素的原子半径最小的是(

)A.Na B.Mg C.Al D.Cl解析同一周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,Cl原子半径最小,故选D。

D2.下列有关粒子半径的大小比较错误的是(

)A.K>Na>Li B.Na+>Mg2+>Al3+C.Mg2+>Na+>F- D.Cl->F->F解析同一主族元素的原子,从上到下原子半径逐渐增大,A项正确;核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,半径越小,B项正确;半径大小应为Mg2+<Na+<F-,C项错误;Cl-比F-多一个能层,故半径:Cl->F-,F-比F多一个电子,故半径:F->F,D项正确。

C3.(2024·上海宝山中学高二检测)下列微粒半径大小关系正确的是(

)A.F>Cl>Br>I B.Na<Mg<Al<Si<P<S<ClC.Na<Na+、Cl<Cl- D.O2->F->Na+>Mg2+>Al3+解析A错,同主族元素,从上到下原子半径依次增大,则原子半径由大到小的顺序为碘、溴、氯、氟;B错,同周期元素,从左到右,原子半径依次减小,原子半径由大到小的顺序为Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl;C错,同种元素的微粒,核外电子数越多,半径越大,钠原子半径大于钠离子;D对,电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径由大到小的顺序为氧离子、氟离子、钠离子、镁离子、铝离子。

D4.具有下列电子排布式的基态原子中,半径最大的是(

)A.1s22s22p63s23p5 B.1s22s22p3C.1s22s22p2 D.1s22s22p63s23p2解析由基态原子的核外电子排布式可以确定A项为Cl,B项为N,C项为C,D项为

Si,根据同周期主族元素自左而右原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径逐渐增大,可知Si的原子半径最大,故选D。

D二、电离能知能通关1.电离能的概念(1)第一电离能________________原子失去一个电子转化为____________正离子所需要的______________叫做第一电离能,符号:I1。可以衡量元素的气态原子失去一个电子的________________________。

(2)逐级电离能+1价气态基态正离子失去一个电子,形成+2价气态基态正离子所需的最低能量叫第二电离能,用____________表示;+2价气态基态正离子再失去一个电子,形成+3价气态基态正离子所需的最低能量叫做第三电离能,用____________表示,依次类推。

气态基态气态基态最低能量难易程度I2I32.电离能的变化规律(1)每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能____________,最后一种元素(稀有气体)的第一电离能____________,即一般来说,同周期随着核电荷数的递增,元素的第一电离能呈____________趋势。

(2)同族元素从上到下第一电离能逐渐________________________。

(3)同种原子的逐级电离能越来越____________(I1<I2<I3…)。

最小最大增大减小大(1)从原子结构的角度解释为什么同周期元素随着原子序数的递增,第一电离能呈现递增的趋势?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。小题对点过

同周期元素的能层数相同,从左到右,核电荷数递增,原子半径逐渐变小(稀有气体除外),原子核对电子的吸引作用逐渐增大,越难失去电子,故第一电离能呈现递增的趋势

(2)从电子排布角度分析为什么B的第一电离能小于Be,O的第一电离能小于N?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Be的价层电子排布为2s2,较难失去电子,B的价层电子排布为2s22p1,失去一个电子后成为2p全空的稳定状态,故B较易失去2p轨道上的1个电子,第一电离能:B<Be;N的价层电子排布为2s22p3,N原子2p轨道处于半充满的稳定状态,较难失去1个电子,而O的价层电子排布为2s22p4,失去一个电子成为2p3半充满的稳定状态,故较易失去一个电子,因此第一电离能:N>O(3)元素周期表中,第一电离能最大的是哪个元素?第一电离能最小的应出现在元素周期表什么位置?_______________________________________________。

最大的是He;最小的应在元素周期表左下角(4)下列关于第一电离能的说法不正确的是________。

①第一电离能越大的原子失电子的能力越强②铝的第一电离能比镁的第一电离能大③在所有元素中,氟元素的第一电离能最大④同一周期中,主族元素原子的第一电离能从左到右越来越大⑤同一周期典型金属元素的第一电离能总是小于典型非金属元素的第一电离能

①②③④电离能的影响因素及特例(1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子排布。(2)具有全充满、半充满及全空的电子排布的元素原子稳定性较高,其电离能数值较大,如稀有气体的电离能在同周期元素中最大,N为半充满、Mg为全充满状态,其电离能均比同周期相邻元素的大。一般情况下,第一电离能:ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA。3.电离能的应用(1)判断元素的金属性、非金属性强弱:I1越大,元素的____________性越强;I1越小,元素的____________性越强。

(2)确定元素原子的核外电子层排布由于电子是分层排布的,内层电子比外层电子难失去,因此元素的电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价若某元素的电离能:I2≫I1,则该元素通常显+1价;若I3≫I2,则该元素通常显+2价;若I4≫I3,则该元素通常显+3价。非金属金属(1)下表是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能:小题对点过元素NaMgAl49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293①为什么同一元素的电离能逐级增大?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

②为什么钠、镁、铝的化合价分别为+1、+2、+3?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

这是由于原子失去一个电子变成+1价阳离子后,半径变小,核电荷数未变而电子数目变少,原子核对电子的吸引作用增强,因而第二个电子比第一个电子更难失去,故I2>I1,同理I3>I2钠的I1比I2小很多,电离能差值很大,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以Na容易失去一个电子变成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I3比I2大很多,说明Mg容易失去2个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I4比I3大很多,所以Al容易失去3个电子形成+3价离子(2)分析表中某短周期元素M的各级电离能数据(用I1、I2……表示,单位为kJ·mol-1),回答下列问题:①M的最高正化合价为________价。

②M元素位于元素周期表中________族。

③M元素可能属于________元素。

④M元素基态原子的价层电子排布式为________________________。

+2元素I1I2I3I4……M7401500770010500……第ⅡA金属ns2(1)第一电离能与元素的金属性有本质的区别。(2)由电离能的递变规律可知:同周期主族元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族的Be、Mg的第一电离能较同周期第ⅢA族的B、Al的第一电离能要大;第ⅤA族的N、P、As的第一电离能较同周期第ⅥA族的O、S、Se的第一电离能要大。这是由于第ⅡA族元素的最外层电子排布为ns2,p轨道为全空状态,较稳定;而第ⅤA族元素的最外层电子排布为ns2np3,p轨道为半充满状态,比第ⅥA族的ns2np4状态稳定。1.下列各组元素中按元素的第一电离能逐渐降低的顺序排列的是(

)A.Li

Na

K B.Be

B

CC.S

P

Si D.N

O

F解析Li、Na、K的第一电离能逐渐降低,A项正确;B的第一电离能小于C的第一电离能,B

项错误;P原子的3p轨道半充满,较为稳定,P的第一电离能大于其同周期相邻元素的第一电离能,C项错误;N原子的3p轨道半充满,较为稳定,N的第一电离能大于O的第一电离能,但小于F的第一电离能,D项错误。

A2.下列说法正确的是(

)A.第三周期所含有元素中钠的第一电离能最小B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大C.在所有元素中,氟的第一电离能最大D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大解析同周期中碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体最大,A项符合题意,C项不符合题意;由于Mg的价层电子排布为3s2,而Al的价层电子排布为3s23p1,故铝的第一电离能小于Mg的,B项不符合题意;钾比镁更易失电子,钾的第一电离能小于镁的,D项不符合题意。

A3.下列关于元素电离能的说法不正确的是(

)A.钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,故钾的活泼性强于钠B.因同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小,故第一电离能必依次增大C.最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大D.对于同一元素而言,原子的电离能

I1<I2<I3<……解析钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,说明钾失电子能力比钠强,所以钾的活泼性强于钠,故A正确;同一周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小,第一电离能一般第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素,故B错误;最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构,失去电子较难,所以其第一电离能较大,故C正确;对于同一元素来说,原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大,D正确。

B4.第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时,失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量。如下图所示是部分元素原子的第一电离能(I1)随原子序数变化的曲线图。请回答以下问题:(1)认真分析上图中同周期元素第一电离能的变化规律,将Na~Ar八种元素用短线连接起来,构成完整的图像。(2)从上图分析可知,同一主族元素的第一电离能(I1)变化规律是____________________________。

(3)上图中5号元素在元素周期表中的位置是________________。从上到下依次减小第三周期第ⅤA族三、电负性知能通关1.电负性(1)键合电子原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。(2)定义用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。(3)衡量标准以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准,得出了各元素的电负性。(4)电负性与第一电离能的关系电负性用于衡量原子吸引键合电子的能力,电负性大的原子吸引键合电子的能力强,所以一般来说,电负性大的原子对应元素的第一电离能也大。2.电负性的周期性变化(1)一般来说,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐________________,元素的非金属性逐渐____________、金属性逐渐________________________。

(2)一般来说,同族元素从上到下,元素的电负性逐渐__________,元素的金属性逐渐________、非金属性逐渐____________。

变大增强减弱变小增强减弱(1)按照电负性的递变规律推测:元素周期表中电负性最大的元素和电负性最小的元素位于周期表中的位置是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)电负性越大的元素,非金属性越强吗?第一电离能越大吗?______________________________________________________________________________________。(3)第三周期元素中第一电离能最大的是________,电负性最大的是________,原子半径最大的________,简单离子半径最小的是________________________。

小题对点过

根据电负性的递变规律,在元素周期表中,越往右,电负性越大;越往下,电负性越小,由此可知,电负性最大的元素位于周期表的右上方,最小的元素位于周期表的左下方

元素的电负性越大,非金属性越强;但第一电离能不一定越大,例如电负性:N<O,而第一电离能:N>OArClNaAl3+3.电负性的应用(1)判断元素的金属性和非金属性强弱①金属元素的电负性一般____________1.8,非金属元素的电负性一般____________1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在____________,它们既有金属性,又有非金属性。

②金属元素的电负性____________,金属元素越活泼;非金属元素的电负性____________,非金属元素越活泼。

小于大于1.8左右越小越大(2)判断元素的化合价①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力________,元素的化合价为正值。

②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力________,元素的化合价为负值。

弱强(3)判断化合物的类型如H的电负性为2.1,Cl的电负性为3.0,Cl的电负性与H的电负性之差为3.0-2.1=0.9<1.7,故HCl为共价化合物;如Al的电负性为1.5,Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0-1.5=1.5<1.7,因此AlCl3为共价化合物。

分析下表中部分元素的电负性数值,小题对点过回答下列问题:(1)CH4、SiH4中C和Si的化合价分别是___________、________。

(2)下列化合物:①NaF

②AlN

③NO

④MgO

⑤BeCl2

⑥CO2

⑦SiF4①属于共价化合物的是________________________(填序号,下同)。

②属于离子化合物的是________________________。

-4+4②③⑤⑥⑦①④解析

根据表格中的数据分别分析上述各化合物中两种元素的电负性的差值与1.7作比较,得出结论。

(1)电负性之差大于1.7的元素不一定都形成离子化合物,如F的电负性与H的电负性之差为1.9,但HF为共价化合物。(2)电负性之差小于1.7的元素不一定形成共价化合物,如Na的电负性为0.9,与H的电负性之差为1.2,但NaH中的化学键是离子键。1.下列对电负性的理解不正确的是(

)A.电负性是人为规定的一个相对数值,不是绝对标准B.金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性C.根据电负性的大小,可判断化合物XY中两元素化合价的正负D.元素的电负性是元素固有的性质,与原子结构有关解析电负性是人为规定的一个相对数值,不是绝对标准,A

项正确。部分过渡元素的电负性大于某些非金属元素的电负性,如

Au(金)的电负性为2.54,B(硼)的电负性为2.0,B项错误。元素的电负性越大,则元素的非金属性越强,反之则元素的金属性越强,故在化合物

XY

中电负性大的元素显负价,电负性小的元素显正价,C项正确。一般来说,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐增大;同族元素从上到下,元素的电负性逐渐减小,因此电负性与原子结构有关,D项正确。

B2.下列是几种原子的基态电子排布,电负性最大的原子是(

)A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s2解析A、B、C、D项依次为O、P、Si、Ca,O的非金属性最强,电负性最大。

A3.下列各元素的电负性由大到小的排列顺序正确的是(

)A.K>Na>Li B.F>O>SC.As>P>N D.C>N>O解析A、C两项中元素电负性的排序与同主族从上到下,元素的电负性逐渐减小的规律不符,不符合题意;B项中元素电负性的排序与同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增大的规律相符,符合题意;D项中元素电负性的排序与同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增大的规律不符,不符合题意。

B4.下列图示中纵坐标表示元素的电负性数值,横坐标表示同一主族的5种元素的原子序数的是(

)解析同主族元素自上而下原子半径增大,原子对键合电子的吸引力减小,元素的电负性减小,即同主族元素随原子序数的增大,电负性减小,选项中符合变化规律的为B中所示图像。B课后巩固训练A级

合格过关练选择题只有1个选项符合题意题组一

微粒半径大小的比较1.下列关于粒子半径的比较不正确的是(

)①r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+) ②r(F-)<r(Cl-)<r(Br-)<r(I-)③r(Na+)<r(Mg2+)<r(Al3+)<r(F-)<r(O2-) ④r(Fe3+)>r(Fe2+)>r(Fe)A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③解析同主族元素,从上到下,同价态离子半径逐渐增大,①②正确;能层结构相同的离子,随核电荷数增大,离子半径逐渐减小,③错误;不同价态的同种元素的离子,核外电子多的半径大,④错误。

C2.已知部分短周期元素的简单离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是(

)A.原子半径:A>B>D>C B.d>c>b>aC.离子半径:C3->D->B+>A2+ D.单质的还原性:A>B解析由题意可知,A、B、C、D分别为Mg、Na、N、F。原子半径:Na>Mg>N>F,A

项错误;原子序数:Mg>Na>F>N,则a>b>d>c,B

项错误;核外电子排布相同时,离子半径随核电荷数的增大而减小,则离子半径N3->F->Na+>Mg2+,C项正确;同周期元素自左向右金属性逐渐减弱,对应单质的还原性逐渐减弱,则还原性:Na

>Mg,D

项错误。

C3.已知某些元素的原子半径如下表所示,根据表中的数据推测磷原子的半径可能是(

)A.0.70×10-10m B.0.80×10-10m C.1.10×10-10m D.1.20×10-10m解析同一周期主族元素的原子半径随着原子序数的增大而减小,由此可推知磷原子的半径在硅原子和硫原子之间,C项正确。

C原子NSOSi半径r/×10-10m0.751.020.741.17题组二

电离能4.元素周期表中,第二周期第一电离能比较,介于硼和氮之间的元素有几种(

)A.1 B.2 C.3 D.4解析第一电离能一般变化规律:周期表往右往上第一电离能逐渐增大,出现反常的有:ⅡA族、ⅤA族元素原子价层电子属于全满、半满稳定结构,第一电离能比相邻原子大,故B<Be(ⅡA)<C<O<N(ⅤA),所以介于B、N之间的有三种元素,故答案选C项。

C5.某主族元素的第一、二、三、四电离能依次为899kJ·mol-1、1757kJ·mol-1、14840kJ·mol-1、18025kJ·mol-1,则该元素在元素周期表中位于(

)A.第ⅠA族 B.第ⅡA族C.第ⅢA族 D.第ⅣA族解析分析该元素的各级电离能可知,第一、二电离能较小,第三电离能剧增,说明该元素原子易失去2个电子,则该元素原子的最外层电子数为2,该元素位于第ⅡA族。

B6.(2024·昆明高二月考)下图中,能正确表示与Si同周期部分主族元素的第三电离能(I3)与原子序数关系的是(

)解析第三周期主族元素中Mg的第三电离能最大,Al的第三电离能最小,故选D。D题组三

电负性7.下列价层电子排布对应的基态原子中,电负性最大的是(

)A.2s22p1 B.2s22p3C.2s22p4 D.3s23p4解析可以先根据价层电子排布推出具体的原子,再比较电负性。选项中A~D对应的元素分别为B、N、O、S;其中电负性最大的是O。

C8.已知下列元素的电负性数据,下列判断不正确的是(

)A.Mg元素电负性的最小范围为1.0~1.6 B.Ge既具有金属性,又具有非金属性C.Be和Cl可形成极性键 D.O和F形成的化合物中O显正价解析根据电负性周期性变化规律,Mg元素的电负性大于Na,小于Be和Al,故电负性的最小范围为0.9~1.5,A错误;Ge的电负性为1.8,既具有金属性,又具有非金属性,B正确;根据Be和Cl的电负性,两元素电负性差距小于1.7,可形成极性键,C正确;F的电负性大于O,故O和F形成的化合物中O显正价,D正确。

A元素LiBeCOFNaAlClGe电负性1.01.52.53.54.00.91.53.01.89.(2025·长沙期中)下表为元素周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。

请回答下列问题:(1)元素③基态原子的核外电子轨道表示式是______________。

(2)写出元素⑩的一价离子的核外电子排布式:___________________________,该元素属于________区元素。

(3)在标号的主族元素中,电负性最大的是________(填元素符号)。

[Ar]3d10(或1s22s22p63s23p63d10)dsO(4)元素④⑥⑦的气态氢化物热稳定性由强到弱的顺序为_____________(填化学式)。(5)N、P、As、Sb均是ⅤA族元素,As的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)如表所示。第五电离能与第六电离能相差较大的原因为____________________________________________________________________________。I1I2I3I4I5I6947179827354837604312310(6)某元素X的气态基态原子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当X的单质与氯气反应时可能生成的阳离子是________。

H2O>H2S>PH3 As4+:[Ar]3d104s1,能失去4s上的电子,而As5+:[Ar]3d10,全充满,稳定,难失电子

X2+解析(4)元素非金属性越强,其简单氢化物稳定性越强,则元素④⑥⑦的气态氢化物热稳定性由强到弱的顺序为H2O>H2S>PH3。(6)根据X的逐级电离能看出I2≪I3,说明X易失去两个电子,不易失去第三个电子,因此X的单质与氯气反应时可能生成的阳离子是X2+。

B级

素养培优练10.(2024·广州期末)四种元素的基态原子的价层电子轨道表示式如下,下列说法正确的是(

)BA.原子半径:③>④>②>①B.未成对电子数:①=④>③>②C.电负性:②>①>④>③D.第一电离能:②>①>③>④解析根据轨道表示式可推知,①为N,②为F,③为S,④为P。原子核外电子层数越多,原子半径越大;同一周期元素,原子序数越大,原子半径越小,则原子半径大小关系为④>③>①>②,A错误;根据元素的基态原子的价层电子轨道表示式可知原子核外未成对电子数:①=④>③>②,B正确;同一周期元素的电负性随原子序数的增大而增大;同一主族元素的电负性随原子序数的增大而减小,则电负性大小关系为②>①>③>④,C错误;一般情况下同一周期元素从左至右第一电离能呈增大趋势,若元素处于第ⅡA、第ⅤA族的全充满、半充满的稳定状态时,其第一电离能大于同一周期相邻元素;同一主族元素的第一电离能随原子序数的增大而减小,则第一电离能大小关系为②>①>④>③,D错误。11.(2025·茂名期末)如表是第三周期部分元素的电离能数据。下列说法正确的是(

)A.甲的金属性比乙强 B.乙的常见化合价为+1价C.丙不可能为非金属元素 D.丁一定为金属元素

A元素I1/eVI2/eVI3/eV甲5.747.171.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15.727.640.7解析由题表中数据可知,甲的第一电离能比乙低,所以甲的金属性比乙强,A正确;乙的第三电离能明显比第一、第二电离能高了很多,所以乙的最外层只有两个电子,乙为金属镁,其化合价为+2价,B错误;甲的第一电离能远远小于第二电离能,所以甲为钠,丙一定不是铝,因为铝的

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