化学热力学与生命科学(1).
七年级的科学知识点
七年级的科学知识点
科学是一个广阔而深奥的领域，包括生命科学、物理科学、化学、地球科学等。
在七年级的学习中，我们涉及到了许多科学知
识点，下面就让我们一起来回顾一下。
1. 生命科学
在生命科学领域，我们学习了生物的组成、结构和功能，了解
了人类和其他动植物的生命周期，还学习了分子遗传学和细胞生
物学等知识。
2. 物理科学
物理科学研究物质、能量和它们之间的相互作用，包括热力学、力学、光学和电学等。
在七年级中，我们学习了重力、动力学、
光的反射与折射、电流和磁场等基础知识。
3. 化学
化学是物质的研究，包括它们的组成、性质和化学变化等。
在七年级中，我们学习了元素和化合物的基本概念，了解了化学键和化学反应等。
4. 地球科学
地球科学研究地球上的自然现象，包括地质学、气象学和海洋学等。
在七年级中，我们学习了地球的结构、板块构造和地震等基础知识，以及大气和水循环等方面的知识。
5. 科学探究过程
除了上述的具体科学知识点，还有一些重要的科学探究过程。
这包括实验设计、假设与验证、数据分析和科学交流等。
在学习科学的过程中，这些过程同样非常重要。
我们需要学习如何设计和执行实验，如何分析数据并得出结论，以及如何有效地与他人交流和合作。
总之，在七年级中，我们学习了丰富而复杂的科学知识点，这些知识将为我们未来的学业和职业奠定基础，同时也让我们更好地理解、欣赏和探索世界。
化学热力学在科研及工业生产中的应用
化学热力学在科研及工业生产中的应用【摘要】化学热力学是物理化学和热力学的一个分支学科，它主要研究物质系统在各种条件下的物理和化学变化中所伴随着的能量变化，从而对化学反应的方向和进行的程度作出准确的判断。
因此，学热力学在材料学、生命科学等方面有着极其重要的作用。
同时，在工业生产中，化学反应对热量的需求，直接影响到能源的成本，因此，在研发中找到一个合适的节能的反应路线就显得非常重要，而化学热力学在其中就扮演着不可或缺的角色。
【关键词】药物研究、环境保护、工业生产正文：一. 化学热力学在药物研究中的作用1.药物晶型的研究晶型不同的药物起理化性质不同，且生物利用度也有所差别。
对药物热力学参数如熔解热、熔化热、熵及自由能等研究，有助于选择适当的药物品行。
苄青霉素是一种应用广泛的抗生素，其钠盐注射剂在临床上具有优势，目前我国苄青霉素钠盐钠盐的收率很低。
很有必要研究钠盐多晶型问题，然后测定相应晶型的结晶热力学数据，有助于提高苄青霉素钠盐结晶产率。
研究普鲁卡因青霉素结晶过程的热力学问题，对其结晶动力学、反应动力学等理论研究及工业放大化设计提供了重要的理论依据。
2.对药物分散作用的研究分散作用的热力学，对分散作用很有帮助。
胡道德等研究了对吗氯贝胺与聚氯酮等形成的无定形固体分散体，可以提高药物的体外溶解速度，有助于开发吗氯贝胺高生物利用度的新型剂。
青蒿素为新型抗疟疾药物，李国栋等研究聚乙二醇和青篙素分散作用的热力学，发现发散作用是焓反应起支配作用，并认为药物和载体之间具有氢键、范德华力等综合作用，为青蒿素制剂研究提供了重要参数。
二、化学热力学在环境保护方面的作用自人类开辟工业化发展道路以来，直至今日，能源危机和气候变化已成为困扰人类的两大难题。
传统工业化道路主要以煤炭、石油、铀等非再生资源为发展条件，主要发达国家已经完成了工业化历程，而包括中国、印度等发展中国家在内的数十亿人口正在踏上工业化进程，人类一直依赖的能源环境现在却面临枯竭。
热力学的发展和应用
热力学的发展和应用热力学是一门研究能量转移和转化规律的学科，它的历史长达几个世纪。
在过去的几个世纪里，科学家们不断地研究、探索和实验，不断推进着热力学的发展。
在本文中，我们将探讨热力学的发展和应用。
一. 热力学的起源和发展热力学起源于18世纪。
当时，许多科学家都在研究热量和能量，从而推动了热力学的发展。
最早发现热的概念是早在希腊时期，亚里士多德就提出了热为物质的一种属性的观点。
到了16世纪，热被发现是导致水波运动的根本力量之一。
最早的热力学问题是关于蒸汽机的问题。
蒸汽机是由英国工程师詹姆斯·瓦特发明的，它改变了世界的运行方式。
瓦特发现蒸汽机可以将热能转化成机械能，这引起了其他科学家的兴趣和注意。
于是，热力学这门学科就在这个时期慢慢发展起来。
二. 热力学的定律随着热力学的发展，一些基本定律也被发现。
其中最重要的是热力学的三大定律。
第一定律被称为能量守恒原则。
它表示，在一个孤立的系统中，能量的总量不会发生改变。
第二定律被称为熵增加原理。
它表示，在一个孤立的系统中，熵（无序程度）一定会增加。
第三定律表明，在绝对零度下，热力学系统的熵为零。
热力学的三大定律被广泛应用于所有与能量和热量有关的事物中。
例如，在能源开发和科学研究中，科学家们可以使用热力学定律来计算温度和压力的变化。
此外，热力学的三大定律也通过热力学模型，使工程界得益不浅。
三. 热力学的应用热力学在许多领域得到了广泛应用。
以下是其中一些领域：1. 物理学热力学与物理学的关系密不可分。
例如，在物理学中，科学家们可以使用热力学来研究热能转化为动能的过程，也可以通过热力学原理来研究天体物理学，探索宇宙中的黑洞和恒星的形成过程等。
2. 化学化学是热力学的一个重要应用领域。
化学反应涉及到能量的转化。
热力学可以帮助研究人员计算化学反应过程中的温度、热量、反应速率以及平衡常数等参数。
3. 工程学工程领域是热力学应用最广泛的领域之一。
在许多工程项目中，如汽车引擎、飞机发动机、核电站等，需要使用热力学模型来计算能源如何转化，以及如何优化过程以达到更高效的能源利用。
《化学热力学》课件
详细描述
05
CHAPTER
和实际生产数据，对化学反应过程进行优化与设计。
要点一
要点二
详细描述
在化学工业中，通过对热力学数据的分析，可以指导反应过程的优化与设计。例如，通过分析反应速率常数、活化能等数据，可以优化反应条件，如温度、压力、浓度等，以达到理想的反应效果。同时，热力学数据也是新型反应过程和工艺开发的重要依据。
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随着科技的不断发展和人类对能源、环境等问题的关注度不断提高，化学热力学将面临更多的挑战和机遇。
未来化学热力学的研究将更加注重绿色环保和可持续发展，为解决能源危机和环境问题提供更多可行的方案和技术支持。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，化学热力学将更加注重计算机模拟和实验验证的结合，以更加精准地预测和优化化学反应和相变化过程。
未来化学热力学的研究将更加注重跨学科的交叉融合，如与物理学、生物学、环境科学等领域的结合，以解决更加复杂的问题。
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目的
定义
化工生产
化学热力学理论在化工生产过程中用于优化反应条件，提高产率和降低能耗。
新能源开发
通过化学热力学原理研究新能源转化和储存技术，如燃料电池、太阳能电池等。
环境科学
化学热力学在环境科学领域用于研究污染物治理和资源回收等问题。
03
02
01
从19世纪中叶开始，科学家们开始研究化学反应中的能量转化问题，奠定了化学热力学的基础。
总结词
自由能变化是化学反应过程中体系自由能的变化，用于衡量反应过程中的能量和熵的综合效应。
详细描述
自由能变化是焓变和熵变的综合结果，其变化值可以用于判断反应是否自发进行。在等温、等压条件下，自发反应总是向着自由能减少的方向进行。自由能变化的大小和方向对化学反应的方向和平衡状态具有决定性影响。
2024《化学热力学基础》PPT课件
《化学热力学基础》PPT课件目录CONTENCT •引言•热力学基本概念与定律•热化学与化学反应的热效应•熵与熵增原理•自由能与化学平衡•相平衡与相图•结论与展望01引言化学热力学的定义与重要性定义化学热力学是研究化学变化过程中热量和功的相互转化以及有关热力学函数的科学。
重要性化学热力学是化学、化工、材料、能源等领域的重要基础，对于理解化学反应的本质、优化化学反应条件、开发新能源等具有重要意义。
化学热力学的发展历史早期发展19世纪初，随着工业革命的发展，热力学理论开始形成，并逐步应用于化学领域。
经典热力学建立19世纪中叶，经典热力学理论建立，包括热力学第一定律、热力学第二定律等基本定律被提出。
现代热力学发展20世纪以来，随着量子力学、统计力学等理论的发展，化学热力学在微观层面上的研究取得了重要进展。
课程目标与学习内容课程目标掌握化学热力学的基本概念、基本原理和基本方法，能够运用热力学知识分析和解决实际问题。
学习内容包括热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、相平衡、化学反应热力学等。
通过学习，学生将了解热力学在化学领域的应用，培养分析和解决化学问题的能力。
02热力学基本概念与定律80%80%100%系统与环境系统是指我们研究对象的那一部分物质或空间，具有明确的边界。
环境是指与系统发生相互作用的其他部分，是系统存在和发展的外部条件。
系统与环境之间通过物质和能量的交换而相互影响。
系统的定义环境的定义系统与环境的相互作用状态是系统中所有宏观物理性质的集合，用于描述系统的状况。
状态的概念状态函数的定义常见状态函数状态函数是描述系统状态的物理量，其值只取决于系统的始态和终态，与路径无关。
温度、压力、体积、内能等。
030201状态与状态函数热力学第一定律热力学第一定律的表述热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统所做的功。
化学化学热力学和化学热力学与热力学的应用
化学化学热力学和化学热力学与热力学的应用知识点：化学热力学和化学热力学与热力学的应用化学热力学是研究物质在化学反应过程中的能量变化和能量转换的科学。
它涉及到热力学的基本原理，如能量守恒、熵增原理和热力学第一定律、第二定律等。
化学热力学主要关注的是化学反应中的能量变化，以及如何利用这些能量变化来解释和预测化学反应的进行。
一、热力学基本概念1.温度：温度是衡量物体热量高低的物理量，常用单位是摄氏度（°C）或开尔文（K）。
2.热量：热量是热能的传递形式，表示物体在热传递过程中能量的变化。
3.内能：内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和。
4.熵：熵是表征系统无序程度的物理量，也是热力学第二定律的核心概念。
5.焓：焓是系统在恒压条件下的能量总和，包括内能、压力做功和体积变化。
二、热力学定律1.热力学第一定律：能量守恒定律，即系统内能的改变等于外界对系统做的功加上系统吸收的热量。
2.热力学第二定律：熵增原理，即孤立系统的熵总是增加，不可逆过程会使熵增加。
3.热力学第三定律：绝对零度的不可达到性，即在接近绝对零度时，熵趋于一个常数。
三、化学热力学基本原理1.化学反应的热力学原理：化学反应的进行受到反应物和生成物之间的能量差驱动，即吉布斯自由能变化（ΔG）。
2.化学平衡：在化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度、活度等不再发生变化。
3.化学反应的熵变：化学反应的熵变（ΔS）表征反应过程中系统无序程度的变化。
四、化学热力学与热力学的应用1.能源转换：化学热力学原理在能源转换领域具有重要意义，如燃料的燃烧、电池的能量转换等。
2.化学工业：化学热力学在化学工业中有着广泛应用，如优化生产过程、提高产品质量等。
3.环境评估：化学热力学原理可用于评估化学反应对环境的影响，如大气污染、水体污染等。
4.材料科学：化学热力学在材料科学领域中也有重要作用，如材料合成、性能预测等。
5.生命科学：化学热力学原理在生物体内能量转换和代谢过程中具有重要意义，如酶催化、细胞呼吸等。
物理化学基本原理及其在生命科学中的应用
物理化学基本原理及其在生命科学中的应用物理化学是物理学与化学的交叉领域，主要研究物质的物理性质与化学性质之间的关系，包括原子结构、分子运动与相互作用、物质的热力学性质、电化学性质等内容。
在生命科学中，物理化学原理被广泛应用于研究生物大分子的结构、功能与相互作用，对深入理解生命活动的本质有着重要意义。
一、原子结构与分子构型原子是物质的基本单位，由原子核和电子组成。
原子核中包含质子和中子，质子与中子的质量相近，约为1.67×10^-27kg，而电子的质量则很小，约为9.11×10^-31kg。
电子以波动的形式存在于原子核周围的区域内，这个区域称为电子云。
电子云密度越大的地方，电子的几率越高，表示电子在该位置出现的概率更大。
分子是两个或两个以上原子通过化学键结合而成的复合物质。
分子的构型表示所有原子的位置和相互关系，这对于分子的性质和功能的理解至关重要。
分子构型可以通过X射线晶体学、核磁共振等物理化学方法得到。
二、分子运动与相互作用分子在热力学条件下不断运动，分子速度与温度成正比。
分子间的相互作用决定了分子的组合形式和性质。
分子间的相互引力力称为范德华力，这是由于分子的瞬间偶极矩的产生引起的。
这种力很弱，但在复杂生物分子的相互作用中起着重要作用。
电离是分子带电的过程，通常指原子或分子失去或获得电子，形成带正电荷或负电荷的物质。
电离与化学键破裂是生物分子的放化学反应的基础。
电离也是一些重要的生物化学反应发生的基础，例如光合作用中二氧化碳的还原和呼吸作用中葡萄糖的氧化过程。
三、物质的热力学性质热力学是研究能量与物质间的转化与守恒关系的科学。
生命过程中涉及到的各种反应都是发生在热力学的条件下。
热力学变量如熵、自由能、焓等的计算与解释对理解这些过程有着至关重要的作用。
熵是一个系统中微观状态不确定性的度量。
这与生命过程中生物分子的折叠和形态变化密切相关。
自由能是指物质在自然界中的能量，包括热能、势能、熵等。
生物化学反应的机理与热力学
生物化学反应的机理与热力学生物化学反应是指在生物体内发生的一系列有机分子间的化学反应。
这些反应对于生命的维持和发展起着至关重要的作用。
生物化学反应的机理和热力学特点是生物科学研究的重要内容之一。
因此，本文将介绍生物化学反应的机理和热力学特征。
I. 生物化学反应机理生物化学反应机理是指在生物体内发生的有机化学反应的过程和反应机制。
这些反应涉及到复杂的有机分子和酶催化等多种因素，通常被分为两大类型：氧化还原反应和羧化反应。
氧化还原反应是指发生在生物体内的一类化学反应，在这些反应中，电子从一个分子转移到另一个分子。
氧化还原反应在细胞呼吸和能量代谢中扮演着至关重要的角色。
酶也可以通过氧化还原反应来催化生物化学反应，例如过氧化氢酶可以催化过氧化氢分解为氧气和水的反应。
羧化反应是指酸与含羧基的分子反应产生的化学反应。
羧基是一个碳原子与一个羟基(-OH)基团相连的组合，也被称为羧酸基。
羧基在生物分子中非常常见，包括氨基酸、脂肪酸和糖酸。
羧化反应在代谢和合成中都有重要的作用。
例如，氨基酸通过羧化反应生成蛋白质。
II. 生物化学反应的热力学特征生物化学反应的热力学特征是指反应过程中发生的能量变化，以及反应能否自发进行的特性。
我们可以通过热力学参数来描述这些特性，如 Gibbs自由能和反应熵变。
Gibbs自由能(G)是一个表征化学反应可逆性的重要参数。
它由以下公式计算得出：G = H - TS，其中H为反应的焓，T为反应的温度，S为反应的熵变。
当G<0时，反应为可逆反应，当G>0时，反应为不可逆反应。
在生物化学反应中，很多反应都是可逆反应，这可以帮助细胞维持动态恒定状态。
反应熵变(ΔS)描述了化学反应中产生或消耗的热量对于熵的影响。
ΔS与反应涉及的分子数和温度有关。
ΔS为正常数时，反应会增加体系的熵，这通常意味着反应愈加热力学上稳定。
当ΔS为负时，反应减少了体系的熵，而反应则不太稳定。
对于生物化学反应而言，反应必须遵循生命体系的热力学要求，因此，熵变常常被用来评估反应的稳定性。
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22 自由能与药物分子设计221 自由能与反义药物设计反义药物是用WatsonCrick碱基配对原理与靶mRNA结合，并通过降解靶mRNA干扰特定基因表达的寡核苷酸类药物。
反义寡核苷酸必须能够与靶mRNA进行特异杂交，才能通过RNA酶H依赖机制等降解靶mRNA。
能够接近靶序列并与之杂交是反义药物具有药效的首条件，因此研究反义药物及其靶点的构效关系是研究热点之一。
宋海峰等［10］选择与肿瘤细胞增殖相关的蛋白激酶Cα(PKCα)mRNA作为靶点，使用软件RNAstructure模拟mRNA二级结构，根据靶mRNA的一级与模拟的二级结构，选择二级结构自由能大于零的不稳定二级结构单元膨胀环、内环、发卡和假结等作为靶点进行反义药物设计。
用肺腺癌细胞株A549评价反义药物的体外抗肿瘤生物活性，用软件SPSS进行多元回归分析。
结果表明有效药物作用靶点相对集中地分布于由若干二级结构单元组成的局部二级结构区域，称之为“靶二级结构域(靶域)”。
“靶域”结构相对稳定，但其中包含不稳定二级结构单元，即其自由能大于零。
针对不同“靶域”设计的反义药物显示不同的生物活性(P<0.01)，但靶向同一“靶域”的反义药物生物活性无统计差别。
结论提示“靶域”现象有助于反义药物靶点的选择，并对探针、引物设计及mRNA局部功能的研究具有重意义。
222 自由能与直接药物设计中的分子对接直接药物设计是从生物靶标大分子结构出发，寻找、设计能够与它发生相互作用并调节其功能的小分子，分为分子对接和全新药物设计两种方法。
分子对接法是通过将化合物三维结构数据库中的分子逐一与靶标分子进行“对接”，通过不断优化小分子化合物的位置、方向以及构象，寻找小分子与靶标生物分子作用的最佳构象，计算其与生物大分子的相互作用能。
利用分子对接对化合物数据库中所有的分子排序，即可从中找出可能与靶标分子结合的分子。
分子对接的核心问题之一就是受体和配体之间结合自由能的评价，精确的自由能预测方法能够大大提高药物设计的效率。
在过去的20年中，随着受体和配体相互作用的理论研究以及计算机辅助药物设计方法的快速发展，自由能预测方法的研究受到了越来越多的关注。
例如表皮生长因子受体（EGFR）和4苯胺喹唑啉类抑制剂的结合自由能预测。
侯廷军等［11］采用基于分子动力学模拟和连续介质模型的自由能计算方法，预测了EGFR和4苯胺喹唑啉类抑制剂的相互作用模式，分别预测了四种可能结合模式下EGFR和4苯胺喹唑啉类抑制剂间的结合自由能，最佳结合模式能够很好地解释已有抑制剂结构和活性间的关系。
23 自由能与蛋白质工程蛋白质工程的长远目标就是设计出具有任意功能或结构的全新蛋白。
在医学和生物学上往往需蛋白质的某一功能却不满意该蛋白的另外一些特点，如高分子量、抗原性、不稳定以及不易折叠等，这些缺陷可以通过把蛋白质的功能区嫁接到另外一个合适的骨架蛋白得以弥补。
国际上已发展了几种程序用于蛋白质功能嫁接的研究。
2000年梁世德等［12］报道了一种蛋白质表面功能区的嫁接。
他们认为蛋白质的功能由表面区决定，其内核只起骨架作用。
首先确定被嫁接的配体表面结合区的重残基，在骨架蛋白中搜索适合于嫁接这些残基的位点。
基于对映残基的Cα,Cβ原子坐标，将骨架蛋白叠加到配体蛋白上，评估骨架蛋白与受体蛋白的互补性并留下互补性较好的骨架蛋白。
细调骨架蛋白与受体蛋白的相对位置，使之具有合理的界面堆积密度，然后在骨架蛋白选出的位置上移植配体蛋白相应的残基。
该方法被嫁接的功能区及骨架蛋白的选择是用蛋白质结构数据库（PDB）中大小与barstar相仿，残基数为81~100的晶体结构或优化的平均核磁结构作为骨架蛋白（因barnase是一种110残基的胞外核酸酶，barstar具有异乎寻常的高亲和力，在25℃时结合自由能为-79.1kJ.mol-1，PDB中已存有Barnasebarstar的复合物晶体结构，是研究蛋白蛋白相互作用的理想模型），共有128个，进一步筛选出互补分数较高的4个代表性蛋白作进一步分析，即巯基蛋白酶抑制剂(1dvc)、质体蓝素(1plb)、转录起始起因子的DNA结合结构域(2hts)以及barstar的核磁结构(1bta)4个蛋白，用打分函数计算这4个骨架蛋白的结合自由能，其中1plb的结合自由能为-81.6 kJ.mol-1，其结合自由能较低且平均偏差也小，是理想的骨架蛋白。
得出了1plb和1bta同barnase优化后复合物的结构，结果较好。
24 自由能与基因诊断241 自由能与人血管生成素基因的优化表达恶性肿瘤尤其是实体肿瘤的发生和发展都依赖于新生血管的不断形成，通过新生毛细血管为肿瘤提供必需的营养，带走肿瘤代谢产物，为肿瘤发展、转移提供必条件。
血管生成素(angiogenin,ANG)广泛存在于多种肿瘤组织中，在肿瘤发生的不同阶段刺激新生血管的形成，且肿瘤患者血液中ANG水平高低与肿瘤的恶性程度密切相关［13］。
如果能抑制ANG诱导的肿瘤血管形成，就有可能抑制肿瘤生长，甚至杀伤肿瘤细胞。
利用基因工程技术生产血管生成素，对于研究血管生成素的作用机制及寻找抗血管生成素的药物具有重大价值，但是该基因在大肠杆菌中不能直接表达。
路凡等［14］根据原核翻译起始序列的局部二级结构自由能设计了AUG上下游序列，并利用RTPCR方法从人肺癌细胞系A549中扩增出起始区改造的ANG基因，成功构建了人ANG的高效表达菌株。
该菌株经温度诱导后，SDSPAGE分析显示所表达的重组hANG蛋白质占细菌总蛋白质的30%以上，纯化后的ANG在体外能够有效地刺激鸡胚绒毛尿囊膜的血管形成。
结果表明，所设计的优化表达方法对人ANG基因的表达是成功的。
242 自由能与人白细胞介素4在大肠杆菌中的优化表达人白细胞介素4(interleukin4,IL4)是一重的免疫活性调节分子，主由Th2细胞产生，在T细胞、B细胞、巨噬细胞的增殖分化及功能调空方面起重作用。
近年来发现IL4在树突状细胞扩增培养中至关重。
而树突状细胞作为一种体内最强的抗原提呈细胞在抗肿瘤、抗感染免疫中具有不可忽视的作用。
黄欣等［15］根据原核翻译起始序列的局部二级结构自由能，设计了AUG上下游序列，并在人IL4基因下游插入部分大肠杆菌（E.coli）LacZ序列以提高mRNA的稳定性，成功地构建了人IL4的高效表达克隆，命名为pLCM182hIL4。
经分析显示所表达的重组IL4蛋白质占细菌总蛋白的30%，且非常稳定，目的基因下游没有插入LacZ序列所构建的表达克隆pCZHhIL4在大肠杆菌中的表达量则占细菌总蛋白的20%左右。
而后利用同样原理对人白细胞介素17进行优化表达设计也获得了同样的结果。
因此该方法所设计的优化表达方法对人IL4基因的表达是成功的。
综上所述，热力学原理与生命科学的相互渗透、相互融合，可以不断开拓热力学和生命科学的新的研究领域。
作者：刘毅敏赵先英王祥智赵华文杨旭【关键词】熵；,,自由能；,,生命科学摘综述了热力学中熵和自由能这两本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。
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