46科学探究凸透镜成像.docx
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46科学探究凸透镜成像
4.6凸透镜成像
【基础知识点】
1.透镜、至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件（要求会辨认）
1、凸透镜、中间厚、边缘薄的透镜，如：
远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等；2、凹透镜、中间薄、边缘厚的透镜，如：
近视镜片；
2.基本概念：
（1）主光轴：
过透镜两个球面球心的直线，用CC/表示；
（2）光心：
同常位于透镜的几何中心；用"O"表示。
（3）焦点：
平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；用"F"表示。
（4）焦距：
焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用"f"表示。
如下图：
注意：
凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点；
3.三条特殊光线：
（1）过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图：
（2）平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）如下图：
（3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴；如下图：
5.粗略测量凸透镜焦距的方法：
使凸透镜正对太阳光（太阳光是平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴），下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。
6.辨别凸透镜和凹透镜的方法：
（1）用手摸透镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜；
（2）让透镜正对太阳光，移动透镜，在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜；
（3）用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，字缩小的是凹透镜；
7、照相机：
（1）镜头是凸透镜；
（2）物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像；
七、投影仪：
（1）投影仪的镜头是凸透镜；
（2）投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向；
注意：
照相机、投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。
（3）物体到透镜的距离（物距）小于二倍焦距，大于一倍焦距，成的是倒立、放大的实像；
8、放大镜：
（1）放大镜是凸透镜；
（2）放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像；注：
要让物体更大，应该让放大镜远离物体；
9、探究凸透镜的成像规律：
器材：
凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺）
10、注意事项：
"三心共线"：
蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上；又叫"三心等高"
11、凸透镜成像的规律（要求熟记、并理解）：
成像条件物距（u）
成像的性质
像距（v）
应用
U﹥2f
倒立、缩小的实像
F﹤v﹤2f
照相机
U=2f
倒立、等大的实像
v=2f
F﹤u﹤2f
倒立、放大的实像
v﹥2f
投影仪
U=f
不成像
0﹤u﹤f
正立、放大的虚像
V﹥f
放大镜
口诀：
一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物远实像小，虚像大。
注意：
（1）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点；
（2）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成；
（4）注意：
凹透镜始终成缩小、正立的虚像；
12、眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷）；
【例题解析】
1.利用凸透镜成像规律判定成像性质
【例1】.物体放在凸透镜前某一位置时，在透镜另一侧离透镜10cm的光屏上成一个倒立缩小的像。
当物体移到凸透镜前10cm处，所成的是（）
A、倒立缩小的实像B、倒立放大的实像C、正立放大的虚像D、正立等大的虚像
【针对性训练】
1、三个焦距都是20cm的凸透镜，小明利用它们做了一些简易光学器材，第一个做成了简易照相机，拍摄了墙上的一幅画；第二个做了一台投影仪，演示了一张幻灯片；第三个直接作放大镜使用，观察一只小昆虫，使用过程中，下面对应关系连线正确的是（）
AB
CD
2.一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主光轴移到距透镜45cm处，成的像情况是：
（）
A、放大的实像B、缩小的实像C、等大的实像D、上述三种情况都有可能。
2.焦距大小的判定
【例2】.将蜡烛放在距离凸透镜30cm的地方，在透镜另一侧的光屏上，有蜡烛清晰放大的像，由此可知，该透镜的焦距可能是（）
A、20cmB、15cmC、10cmD、5cm
【针对性训练】
有甲、乙、丙三个凸透镜，将这三个透镜放在光具座上做成像实验，在保持各透镜跟烛焰的距离相等的条件下，得到实验记录如下表：
透镜
像的性质
甲
放大
倒立
实像
乙
缩小
倒立
实像
丙
放大
正立
虚像
由此表可知：
甲、乙、丙三个透镜的焦距关系是：
A、f甲>f乙>f丙B、f丙>f甲>f乙C、f甲f丙>f甲
3.镜的调节问题
【例3】.照集体相时,发现有些人没有进入镜头,为了使全体人员都进入镜头,应采取:
A、人不动,照相机离人远一些,镜头往外伸一些
B、人不动，照相机离人近一些，镜头往里缩一些
C、人不动，照相机离人近一些，镜头往外伸一些
D、照相机和镜头都不动，人站近一些。
【例4】.在探究凸透镜成像规律的实验中：
第1小组同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上。
但是，在实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，请你帮他们找出一个可能的原因：
。
1、2个实验小组分别进行了若干次操作，并把实验数据准确记录在下面表格中
第一小组
第二小组
凸透镜焦距/cm
14
14
14
14
16
16
16
16
物距/cm
20
30
40
60
20
30
40
60
像距/cm
47
26
22
18
80
34
27
22
像的正倒
倒立
倒立
倒立
倒立
倒立
倒立
倒立
倒立
请分析以上数据，你能得到什么结论？
（写出两条即可）
【针对性训练】
1.某校同学在学习了眼睛和眼镜的内容后，想通过实验探究近视眼的形成原因。
他们选择了如下器材：
蜡烛、用薄膜充入水后制成的水凸透镜（与注射器相连，注射器里有少量水）、光屏等。
水凸透镜的厚薄可以通过注射器注入、吸取水的多少来调节。
其装置如图所示。
（1）在此实验装置中，____________相当于人眼球中的晶状体。
____________相当于人眼球中的视网膜。
（2）请你用此实验装置探究近视眼的成因，要求写出实验过程。
2.在做凸透镜成像的实验中，所用透镜的焦距为10cm。
某同学按下图所示放置好蜡烛和透镜后，左右移动光屏始终得不到烛焰完整的像，其原因是。
该同学作适当调整（物距不变）后，移动光屏，直到光屏上得到烛焰清晰、完整的像。
该像的性质是。
【基础检测】
1．要想利用凸透镜使小灯泡发出的光线变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的____上．
2．关于凸透镜的三条特殊光线是，通过光心的光线传播方向____；平行主光轴的光线经透镜折射后____焦点；通过焦点的光线经透镜折射后____主光轴．
3．物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成____、____的____像，根据这个道理制成了____．
4．在做凸透镜成像的实验时，当蜡烛距离凸透镜36cm时，像成在距凸透镜20cm另一侧的光屏上，看到的是____、____的____像，所用凸透镜的焦距____（填“大于”“等于”或“小于”）18cm．
5．照相机的镜头相当于一个____镜，被拍摄的物体应在距镜头____的位置，在相当于____的胶片上得到____的____的____像．
6．照相机用光圈控制____的光的多少，某人拍摄明亮的物体之后又去拍摄暗淡的物体，光圈应适当____（填“开大”或“缩小”）
7．在研究凸透镜成缩小实像的实验中，需要的主要器材有刻度尺、蜡烛、凸透镜和____其中要求____在同一高度，同一直线上．
8．当物体在凸透镜的两倍焦距以外并向透镜移动时（不超过2倍焦距），像离透镜的距离将____，像的大小将____，且成的像是____像．
9．把物体置于凸透镜主光轴上距透镜40cm，透镜的焦距为15cm，则物体通过透镜成的像是____立____的____像．若将物体向透镜方向移动了15cm，则物体的像将向____方向移动，同时像变为____立____的____像．
10．幻灯机的幻灯片要____插在____透镜的后面比焦点略远些的地方，这时银幕上的像的性质是____、____的____像．
11．幻灯机和电影放映机的镜头是____镜，物体应放在____，像在____，像的性质是____．若要使银幕画面更大些，幻灯机与电影机应离银幕____些．
12．显微镜有____个凸透镜，靠近眼睛的叫____，它的作用____．靠近物体的叫____．要想看清太空中的星星要用____，它有____个凸透镜，靠近眼睛的叫____，靠近物体的叫____．它能使物体成____、____的____像．
13．外界物体反射来的光线，经过____、____，由____进入眼球内部，再经过____和玻璃体的折射作用，在____上能形成清晰的物像．
14．如果眼球的____，或者晶状体的____，远处物体反射来的光线通过____折射后形成的物像，就会落在视网膜的____造成近视眼．
15．猫从黑暗处走到阳光下，____会变____，用来减小阳光对眼球的刺激，这是由____内的平滑肌控制完成．
16、下列光学器件中，能对光线起发散作用的是：
（）
Ａ．平面镜Ｂ．凸透镜Ｃ．凹透镜Ｄ．潜望镜
17、下列现象中，人眼看到的是物体的实像的是（）
A．用放大镜看指纹 B．在岸边看到鱼在云中游
C．在海边看海市蜃楼 D．看电影
18、为了防盗，在门上装上一个“猫眼”，使屋内的人能看清屋外的人是一个正立缩小的像，屋外面的人却看不清屋内的人，则“猫眼”应该是：
（）
A．凸镜 B．凹镜C．凹透镜D．凸透镜
19．一个物体到凸透镜的距离为30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜主轴移动到距凸透镜45cm处，则成像的情况一定是（）
A．放大的实像B．等大的实像C．缩小的实像D．上述三种情况都可能
20．物体从距凸透镜12cm处移到距凸透镜20cm处，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立放大的像，由此可知此凸透镜的焦距可能是（）
A．10cmB．20cmC．12cmD．以上都不对
21．在做凸透镜成像实验时，当蜡烛距凸透镜15cm，在光屏上成放大的像，则下列说法中不正确的是（）
A．蜡烛距透镜40cm时，一定成缩小的实像B．蜡烛距透镜18cm时，可能成放大的实像
C．蜡烛距透镜20cm时，一定成放大的实像D．蜡烛距透镜6cm时，一定成放大的虚像
22．某幻灯机的镜头和幻灯片之间的距离可在10cm~20cm之间调节，现因原镜头损坏，则应选用下列哪一个元件做镜头（）
A．焦距为5cm的凸透镜B．焦距为10cm的凹透镜
C．焦距为10cm的凸透镜D．焦距为20cm的凸透镜
23．用照相机给家人照相，人与照相机镜头的距离和底片到照相机镜头的距离分别是（）
A．大于2f,小于fB．大于2f,小于2f，大于f
C．小于2f,大于f，大于2fD．大于f,大于2f
24．测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若要使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头间的距离为（）
A．100mm以外B．50mm以内C．略大于50mmD．恰为50mm
25．放映幻灯时，在屏幕上得到的是幻灯片上图像的（）
A．正立放大的虚像B．正立放大的实像C．倒立放大的虚像D．倒立放大的实像
26．用一个凸透镜成像时，下面说法中正确的是（）
A．实像总是正立的、虚像总是倒立的B．实像和虚像都可能是放大或缩小的
C．成实像时，物体离凸透镜越近像越大D．成虚像时，物体离凸透镜越近像越大
27．一个物体放在凸透镜前时，在透镜的另一侧距离透镜20cm的光屏上得到了一个清晰放大的物体的像，若把物体移至透镜前20cm处，为了仍能在透镜另一侧光屏上得到清晰的像，则光屏的移动方向和所成像的大小为（）
A．光屏靠近透镜，成缩小的像B．光屏靠近透镜，成放大的像
C．光屏远离透镜，成放大的像D．光屏远离透镜，成缩小的像
28．一个蜡烛位于凸透镜前，调节透镜和光屏位置可在光屏上呈现放大的清晰的像；若保持凸透镜位置不动，将蜡烛和光屏的位置对调一下，则（）
A．在光屏上不再呈现像B．在光屏上呈现等大的像
C．在光屏上呈现缩小的像D．在光屏上呈现放大的像
三、实验题
30．在探究凸透镜成像的实验中，必须把凸透镜、蜡烛、光屏放在____上，并且____应放在其他两种器材之间，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____．
31．当光屏上得到一个清晰、缩小的实像时，说明蜡烛在凸透镜_____；若想得到一个清晰放大的实像，蜡烛应向_____方向移动，同时光屏应向____方向移动．像的大小是逐渐_____，若无论怎样移动光屏都不能接收到蜡烛的像，说明蜡烛处于_____的范围了．
32．在探究凸透镜成像规律的实验中，如果无论光屏怎样移动，光屏都收不到像，原因可能是：
（1）_____；
（2）_____；（3）_____．
四、作图题
33．在各图的方框内填上适当的光学元件
34．完成下图中的光路图．
35．请在图中填透镜、面镜．
【中考题汇编】
又是一年中考时，在中考复习最后的冲刺阶段，一定要重视课本实验知识和技能的复习，切不可忽视课本，因为中考试题源于书本的比例很大，即使中等难度的试题也是根据课本知识命制的，可谓是万变不离其宗。
探究凸透镜成像的规律是研究性实验，实验具体内容如下：
VCM仿真实验——探究凸透镜成像的规律
1.实验器材：
蜡烛、凸透镜、光屏、光具座（或刻度尺）、火柴。
2.实验方案：
把点燃的蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐移近，通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点，包括观察所成像随蜡烛位置变化而变化的趋势，尤其是在f和2f处所成像的情况，从而总结得出凸透镜成像的规律。
或者将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其他步骤相同。
3.实验结论：
（1）u＞2f时，成 像，u＝2f时，成 像，u ；f＜u＜2f时，成 像，u＜f时成 像。
（2）物近像远像变大。
4.操作步骤
在VCM仿真实验室，你可以这样操作：
1）拖动蜡烛，观察实验现象，总结凸透镜成像的规律。
2）点击“探究实验”，拖动蜡烛，观察实验现象。
使用“手工测距”、“电子测距”，测量凸透镜的焦距。
3）点击“应用举例”，了解凸透镜在生活中的应用。
5.实验关注点：
（1）测凸透镜焦距；
（2）器材调整：
三个中心调整到同一高度；
（3）观察虚像的正确方法。
1.（09泰安）在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：
（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。
由图可知，凸透镜对光线具有 作用，该凸透镜的焦距是 cm。
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因：
。
（3）调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像（填写像的性质）； （填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的。
如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。
2.（09成都）小敏的实验是“探究凸透镜成像的特点”。
她的困惑是：
不知道实验室准备的凸透镜的焦距。
小亮给他提供的解决方案是：
根据图所示的设计方案图进行实验。
测出焦距。
你的意见：
小亮的“方案”是 （填“可行”或“不可行”）的。
A．如果“方案”可行，请你对利用该“方案”测量焦距的具体操作提出一条注意事项
B．如果“方案”不可行，请提出你的解决方案：
_ 。
（说明：
若你认为“方案”可行，则选A解答，若你认为“方案”不可行，则选B解答）
3.（09安顺）某实验小组在“探究凸透镜成像特点”实验过程中，进行了以下步骤：
（1）将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处，屏上呈现出最小、最亮的光斑，由此粗略测出此凸透镜焦距约是多少？
（2）小华同学将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，如图9所示，并使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上，实验过程中凸透镜保持在光具座上50cm的位置处不变。
将烛焰移动到光具座上的15cm位置处，当光屏在光具座60～70cm间的某位置时，光屏将会接到烛焰的像，该像与物比较有什么特点？
应用这一原理可以制成什么光学仪器？
（3）小华同学对凸透镜成像做了进一步的探究，让凸透镜和烛焰的位置保持不变，将光屏向右移动了2cm，结果发现屏上烛焰的像变模糊，接着她将同学的近视眼镜放在透镜与烛焰之间并左右移动进行调节，结果光屏上烛焰的像又重新变清晰。
此现象说明近视眼镜是凸透镜还是凹透镜？
4.（09济宁）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时：
（1）小明发现所用的凸透镜没有标明焦距，于是他让太阳光平行于主光轴照射在凸透镜上，在透镜另一侧F点得到一个最小的亮点，如图所示。
试作出这一过程的光路图。
（2）请用刻度尺量出凸透镜的焦距：
f= cm
（3）小明将该凸透镜放在光具座上进行实验，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，其中明显还需要调整的是 。
调整后，在光屏上恰好得到一个清晰的蜡烛的像，请你详尽地描述这个像的特点 。
（4）此时，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，应将光屏向凸透镜的方向移动 （填“远离”或“靠近”），才能使蜡烛的像变清晰。
此实验说明近视眼配戴合适的近视眼镜能矫正视力的原因是 。
5.（09江苏）在探究凸透镜成像规律时，首先应调节凸透镜、光屏和烛焰，使它们的中心在同一直线上，并且大致在 。
如果凸透镜焦距为10cm，物距为25cm，移动光屏，可以在光屏上得到一个倒立、 的实像。
在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是 。
6.（09湛江）小明同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律.
①由图可知，凸透镜的焦距是___________㎝。
实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在__________。
②如图所示，若在光屏上（光屏未画出）能得到清晰放大的烛焰实像，则蜡烛可能置于透镜左边a、b、c、d四点中的________点上，此成像特点可应用在___________机上。
③小明依次将蜡烛、凸透镜、光屏放置在光具座上，按①的要求调整好三者中心的位置，但无论怎样移动光屏，在光屏上始终都没能看到烛焰所成的像。
原因可能是（写出一个原因即可）_____________。
7.（09广东）（6分）在“凸透镜成像规律”实验中，小华同学进行了如下两个探究：
（1）为研究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸透镜进行实验，实验数据记录如下表
分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则像距越 （选填：
“大”或“小”）；
（2）小华用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图17（甲）所示将发光物体、凸透镜和光屏依次组装到光具座上并调整好，在光屏上成的像如图（乙）所示如果只将“E”，换成“R”，并在同一位置观察，光屏上成的像应是图（丙）中的 （填数字序号）
8.（09哈尔滨）（4分）同学们要探究“凸透镜成像规律”．他们来到实验室，选用的器材如下图：
（1）请你简要说出实验探究前应怎样合理摆放和调整器材；
（2）器材调好后，蜡烛从离透镜较远的地方逐渐向透镜移动，调整光屏位置，在光屏上测出了不同位置时像的高度。
并将数据填在表格中。
凸透镜焦距f=l0cm
文莉同学通过实验现象得出的结论是：
凸透镜成的像是倒立的。
林哲同学通过实验数据得出的结论是：
物体到凸透镜距离越近，像就越大。
请你对他们的实验过程及实验结论作出点评。
9.（09河南）小周用如图所示的装置“探究凸透镜成像规律”。
（1）调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，其目的是使像能成在 。
（2）小周在图所示位置得到一个清晰的像。
老师要求她在凸透镜不动的情况下。
在光屏上再成一个更小的实像，小周应当把蜡烛向 移动。
同时把光屏向 移动。
（3）小周把自己的近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间，发现光屏上的像变得模糊不清．她应当向 移动光屏，可再次得到清晰的像。
10.（09绵阳）小方同学做“探究凸透镜成像规律”实验，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时，光屏上得到了清晰的像。
则（ ）
A.得到的像是正立缩小的实像B.得到的像是倒立放大的实像
C.把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的清晰像变小
D.把蜡烛向右移动少许，要得到清晰的像，应向左移动光屏
11.（09潍坊）如图所示，是“研究凸透镜成像规律”的示意图，凸透镜的焦距为f，将蜡烛从a点沿主光轴移到b点的过程中，蜡烛的像将（ ）
A.远离透镜 B.靠近透镜 C.逐渐变大 D.逐渐变小
12.（09蚌埠二中）在“探究凸透镜成像”实验中烛焰在光屏上成一个清晰缩小的像，光屏离凸透镜的距离为20cm；当蜡焰距凸透镜的距离为30cm时，烛焰所成的像（ ）
A．只可能是倒立缩小的实像 B．只可能是倒立放大的实像
C．只可能是正立放大的像 D．倒立放大、缩小或等大的实像都可能
13.（09江西）如图所示，F为凸透镜的两个焦点，A＇B＇为物体AB的像，则物体AB在（ ）
A．图中Ⅰ区域，比A＇B＇大，箭头方向向上
B．图中Ⅱ区域，比A＇B＇大，箭头方向向下
C．图中Ⅲ区域，比A＇B＇大，箭头方向向上
D．图中Ⅳ区域，比A＇B＇小，箭头方向向下
14.（09河北）图6是物体A通过凸透镜（透镜未标出）成像的示意图。
当凸透镜放在哪点时，才能产生图中所成的像A’（ ）
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
15.（09自贡）把凸透镜正对着太阳光，可在距凸透镜15cm处得到一个最小最亮的光斑。
若将某一物体放在此透镜钱20cm处，可得到一个（ ）
A.倒立放大的实像 B.倒立缩小的实像 C.正立放大的实像 D.正立放大的虚
16.（09益阳）某同学用焦距为15cm的凸透镜做成像实验，将蜡烛放在距凸透镜25cm处的主光轴上，则在凸透镜的另一侧光屏上得到
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