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學(xué)而思教育學(xué)習(xí)改變命運(yùn) 思考成就未來(lái)! 高考網(wǎng)立體幾何基礎(chǔ)題題庫(kù)551-600(有詳細(xì)答案)551. 已知:正三棱柱ABCABC中,ABBC,BC2,求:線段AB在側(cè)面上的射影長(zhǎng).解析:如圖,取BC的中點(diǎn)D.ADBC,側(cè)面底面ABC,AD側(cè)面是斜線AB在側(cè)面的射影.又ABBC,BC.設(shè)BBx,在Rt中,BEBD,.E是BBC的重心.BEBCx,解得:x.線段AB在側(cè)面的射影長(zhǎng)為.552.ABC在平面內(nèi)的射影是ABC,它們的面積分別是S、S,若ABC所在平面與平面所成二面角的大小為(090,則SScos.證法一 如圖(1),當(dāng)BC在平面內(nèi),過A作ADBC,垂足為D.AA平面,AD在平面內(nèi)的射影AD垂直BC.ADBC.ADA.又SADBC,SADBC,cos,SScos.證法二 如圖(2),當(dāng)B、C兩點(diǎn)均不在平面內(nèi)或只有一點(diǎn)(如C)在平面內(nèi),可運(yùn)用(1)的結(jié)論證明SScos.553. 求證:端點(diǎn)分別在兩條異面直線a和b上的動(dòng)線段AB的中點(diǎn)共面.證明 如圖,設(shè)異面直線a、b的公垂線段是PQ,PQ的中點(diǎn)是M,過M作平面,使PQ平面,且和AB交于R,連結(jié)AQ,交平面于N.連結(jié)MN、NR.PQ平面,MN,PQMN.在平面APQ內(nèi),PQa,PQMN,MNa,a,又PMMQ,ANNQ,同理可證NRb,RARB.即動(dòng)線段的中點(diǎn)在經(jīng)過中垂線段中點(diǎn)且和中垂線垂直的平面內(nèi).554. 如圖,已知直三棱柱ABCA1B1C1中,ACB90,BAC30,BC1,AA1,M是CC1的中點(diǎn),求證:AB1A1M.解析:不難看出B1C1平面AA1C1C,AC1是AB1在平面AA1C1C上的射影.欲證A1MAB1,只要能證A1MAC1就可以了.證:連AC1,在直角ABC中,BC1,BAC30, ACA1C1.設(shè)AC1A1,MA1C1 tan,tg.cot(+)0,+90 即AC1A1M. B1C1C1A1,CC1B1C1,B1C1平面AA1CC1,AC1是AB1在平面AA1C1C上的射影. AC1A1M,由三垂線定理得A1MAB1.評(píng)注:本題在證AC1A1M時(shí),主要是利用三角函數(shù),證+90,與常見的其他題目不太相同.555. 矩形ABCD,AB2,AD3,沿BD把BCD折起,使C點(diǎn)在平面ABD上的射影恰好落在AD上.(1)求證:CDAB; (2)求CD與平面ABD所成角的余弦值.(1)證明 如圖所示,CM面ABD,ADAB,CDAB(2)解:CM面ABDCDM為CD與平面ABD所成的角,cosCDM作CNBD于N,連接MN,則MNBD.在折疊前的矩形ABCD圖上可得DMCDCDCAABAD23.CD與平面ABD所成角的余弦值為556. 空間四邊形PABC中,PA、PB、PC兩兩相互垂直,PBA45,PBC60,M為AB的中點(diǎn).(1)求BC與平面PAB所成的角;(2)求證:AB平面PMC.解析:此題數(shù)據(jù)特殊,先考慮數(shù)據(jù)關(guān)系及計(jì)算、發(fā)現(xiàn)解題思路.解 PAAB,APB90在RtAPB中,ABP45,設(shè)PAa,則PBa,ABa,PBPC,在RtPBC中,PBC60,PBa.BC2a,PCa.APPC 在RtAPC中,AC2a(1)PCPA,PCPB,PC平面PAB,BC在平面PBC上的射影是BP.CBP是CB與平面PAB所成的角PBC60,BC與平面PBA的角為60.(2)由上知,PAPBa,ACBC2a.M為AB的中點(diǎn),則ABPM,ABCM.AB平面PCM.說(shuō)明 要清楚線面的垂直關(guān)系,線面角的定義,通過數(shù)據(jù)特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)解題捷徑.557. 在空間四邊形ABCP中,PAPC,PBBC,ACBC.PA、PB與平面ABC所成角分別為30和45。(1)直線PC與AB能否垂直?證明你的結(jié)論;(2)若點(diǎn)P到平面ABC的距離為h,求點(diǎn)P到直線AB的距離.解析:主要考查直線與直線、直線與平面的位置關(guān)系的綜合應(yīng)用及線面角,點(diǎn)面間距離等概念應(yīng)用,空間想象力及推理能力.解 (1)AB與PC不能垂直,證明如下:假設(shè)PCAB,作PH平面ABC于H,則HC是PC在平面ABC的射影,HCAB,PA、PB在平面ABC的射影分別為HB、HA,PBBC,PAPC.BHBC,AHACACBC,平行四邊形ACBH為矩形.HCAB,ACBH為正方形.HBHAPH平面ACBH.PHBPHA.PBHPAH,且PB,PA與平面ABC所成角分別為PBH,PAH.由已知PBH45,PAH30,與PBHPAH矛盾.PC不垂直于AB.(2)由已知有PHh,PBH45BHPHh.PAH30,HAh.矩形ACBH中,AB2h.作HEAB于E,HEh.PH平面ACBH,HEAB,由三垂線定理有PEAB,PE是點(diǎn)P到AB的距離.在RtPHE中,PEh.即點(diǎn)P到AB距離為h.評(píng)析:此題屬開放型命題,處理此類問題的方法是先假設(shè)結(jié)論成立,然后“執(zhí)果索因”,作推理分析,導(dǎo)出矛盾的就否定結(jié)論(反證法),導(dǎo)不出矛盾的,就說(shuō)明與條件相容,可采用演繹法進(jìn)行推理,此題(1)屬于反證法.558. 如圖,在棱長(zhǎng)為a的正方體AC1中,M是CC1的中點(diǎn),點(diǎn)E在AD上,且AEAD,F(xiàn)在AB上,且AFAB,求點(diǎn)B到平面MEF的距離.解法一:設(shè)AC與BD交于O點(diǎn),EF與AC交于R點(diǎn),由于EFBD所以將B點(diǎn)到面MEF的距離轉(zhuǎn)化為O點(diǎn)到面MEF的距離,面MRC面MEF,而MR是交線,所以作OHMR,即OH面MEF,OH即為所求.OHMRORMC,OH.解法二:考察三棱錐BMEF,由VB-MEFVM-BEF可得h.點(diǎn)評(píng) 求點(diǎn)面的距離一般有三種方法:利用垂直面;轉(zhuǎn)化為線面距離再用垂直面;當(dāng)垂足位置不易確定時(shí),可考慮利用體積法求距離.559 正方體ABCDA1B1C1D1的棱長(zhǎng)為a,求A1C1和平面AB1C間的距離.解法1 如圖所示,A1C1平面AB1C,又平面BB1DD1平面AB1C.故若過O1作O1EOB1于E,則OE1平面AB1C,O1E為所求的距離由O1EOB1O1B1OO1,可得:O1E解法2:轉(zhuǎn)化為求C1到平面AB1C的距離,也就是求三棱錐C1AB1C的高h(yuǎn).由 VV,可得ha.解法3 因平面AB1C平面C1DA1,它們間的距離即為所求,連BD1,分別交B1O、DO1與F、G(圖中未畫出)。易證BD1垂直于上述兩個(gè)平面,故FG長(zhǎng)即為所求,易求得FG.點(diǎn)評(píng) (1)求線面距離的先決條件是線面平行,而求線面距離的常用方法是把它們轉(zhuǎn)化為求點(diǎn)面之間的距離,有時(shí)也可轉(zhuǎn)化為求面面距離,從本題的解法也可悟出求異面直線之間的距離的思路.560. 在ABC中,M、N分別是AB、AC上的點(diǎn),.沿MN把AMN到AMN的位置,二面角AMNB為60,求證:平面AMN平面ABC.解析:作ADBC于D,設(shè)ADMNP,APD60,可證AP平面ABC.561. 四面體的四個(gè)頂點(diǎn)到平面M的距離之比為1113,則平面M的個(gè)數(shù)應(yīng)有多少個(gè)?解 這樣的平面應(yīng)分4種情況討論:(1)4個(gè)頂點(diǎn)都在平面M的同側(cè),則有C4114個(gè)(平面);(2)距離比為3的頂點(diǎn)與其他3個(gè)頂點(diǎn)不同側(cè),則有C4114個(gè)(平面);(3)距離比為3的頂點(diǎn)與其他3個(gè)頂點(diǎn)中的1個(gè)同側(cè),則有C31C41112個(gè)(平面)(4)距離比為3的頂點(diǎn)與其他3個(gè)頂點(diǎn)中的2個(gè)同側(cè),則有C32C41112個(gè)(平面); 一共應(yīng)有4+4+12+1232個(gè)(平面)562. 斜四棱柱側(cè)面最多可有幾個(gè)面是矩形A、 0個(gè) B、1個(gè) C、2個(gè) D、3個(gè)解析:C。 只能相對(duì)的側(cè)面均為矩形563. 在四棱錐的四個(gè)側(cè)面中,直角三角形最多可有A、1個(gè) B、2個(gè) C、3個(gè) D、4個(gè)解析:D。 如圖,ABCD為矩形,PA平面ABCD,則PABCD的四個(gè)側(cè)面均為直角三角形564. 正四棱柱的一個(gè)側(cè)面面積為S,則它的對(duì)角面面積是_。解析: 設(shè)正棱柱底面邊長(zhǎng)為a,高為h,則ah=S,對(duì)角面面積為565. 正n棱柱每相鄰兩個(gè)側(cè)面所成二面角度數(shù)為_。解析: 底面正多邊形的每一個(gè)內(nèi)角為某兩個(gè)鄰面所成二面角的平面角,正n邊形內(nèi)角度數(shù)為566. 正六棱柱的高為5cm,最長(zhǎng)對(duì)角線為13cm,它的側(cè)面積是_。解析: 180cm2 設(shè)正六棱柱底面邊長(zhǎng)為a,高為h,則h2+(2a)2=132,h=5,a=6,側(cè)面積=6ah=180567. 一個(gè)正棱錐的一個(gè)側(cè)面與底面所成角是,底面積Q,則它的側(cè)面積是_。解析: Qsec 正棱錐的底面是側(cè)面在底面上的射影,利用面積射影定理568. 正四棱柱ABCDA1B1C1D1中,A1B與對(duì)角面A1B1CD所成角為300,求證:此四棱柱為正方體。解析: A1B1平面B1C 平面A1B1CD平面BC1,交線為B1C在平面B1C內(nèi)作BOB1C,O為垂足,連A1O則BO平面A1B1CD BA1O為BA1與平面A1B1CD所成的角 BA1O=300設(shè)正四棱柱底面邊長(zhǎng)為a,高為h則sinBA1O= a2+h2=2ah a=h 正四棱柱ABCDA1B1C1D1為正方體569. 四棱柱ABCDA1B1C1D1的底面ABCD是菱形,A1B=A1D,求證:(1)對(duì)角面AA1C1C截面A1BD;(2)對(duì)角面D1DBB1是矩形解析:(1)ABCD是菱形,BDAC設(shè)BDAC=0,又A1B=A1D, BDA1O A1OAC=O BD平面AA1C1C 平面A1BD對(duì)角面AA1C1C(1) 由(1),BD平面AC1 BDAA1又DD1AA1 BDDD1570. 正四棱錐棱長(zhǎng)均為a,(1)求側(cè)面與底面所成角;(2)若相鄰兩側(cè)面所成角為,求證:=2。解析:如圖,正四棱錐SABCD,SO、SF分別為高、斜高,SFO為二面角SABO平面角,SFO=,在SBC中,作BESC,E為垂足,連DE BCEDCE DESCBED為側(cè)面BSCD平面角,BED= (1) (2)連EO 由得: =2571. 正三棱錐的側(cè)棱等于10cm,側(cè)面積等于144cm2,求棱錐的底面邊長(zhǎng)和斜高。解析:設(shè)底面邊長(zhǎng)為a,斜高為h則 或572. 斜三棱柱ABCA1B1C1的底面ABC中,AB=AC=10,BC=12,A1到A、B、C三點(diǎn)的距離都相等,且AA1=13,求斜三棱柱的側(cè)面積。解析:A1A=A1B=A1C 點(diǎn)A1在平面ABC上的射影為ABC的外心,在BAC平分線AD上 AB=AC ADBC AD為A1A在平面ABC上的射影 BCAA1 BCBB1 BB1C1C為矩形,S=BB1BC=156取AB中點(diǎn)E,連A1E A1A=A1B A1EAB S側(cè)=396573. 四棱錐VABCD底面是邊長(zhǎng)為4的菱形,BAD=1200,VA底面ABCD,VA=3,AC與BD交于O,(1)求點(diǎn)V到CD的距離;(2)求點(diǎn)V到BD的距離;(3)作OFVC,垂足為F,證明OF是BD與VC的公垂線段;(4)求異面直線BD與VC間的距離。解析:用三垂線定理作點(diǎn)到線的垂線在平面ABCD內(nèi)作AECD,E為垂足 VA平面ABCD AE為VE在平面ABCD上的射影 VECD 線段VE長(zhǎng)為點(diǎn)V到直線CD的距離 BAD=1200 ADC=600 ACD為正三角形 E為CD中點(diǎn),AE= VE= (2) AOBD 由三垂線定理VOBD VO長(zhǎng)度為V到直線BD距離 VO= (3)只需證OFBD BDHC,BDVA BD平面VAC BDOF OF為異面直線BD與VC的公垂線 (4)求出OF長(zhǎng)度即可在RtVAC中OC=AC=2,VC= OF=OCsinACF=OC574. 空間四邊形DABC中,P、Q為邊CD上兩個(gè)不同的點(diǎn),M、N為AB上兩個(gè)不同的點(diǎn),連PM、QN,如圖,問圖中共有多少對(duì)異面直線?解析:為使計(jì)算異面直線條數(shù)的過程中不出現(xiàn)重、漏的現(xiàn)象,可采用逐步添加的方法。首先考慮空間四邊形DABC的四條邊DA、AB、BC、CD連同對(duì)角線AC、BD,這六條線段可形成三對(duì)異面直線DA與BC,AB與CD,AC與BD。其次添加線段PM,則除去與PM相交的CD、AB,又可新形成4對(duì)異面直線,即PM與DA、BC、AC、BD。因QN與PM位置等同,當(dāng)添上QN時(shí),也同樣新增4對(duì)異面直線。最后注意到,PM與QN也是異面直線。 圖中共有3+4+4+1=12(對(duì))異面直線575. 長(zhǎng)方體ABCDA1B1C1D1中,AB=a,BC=b,AA1=c,求異面直線BD1和B1C所成角的余弦值。解析:顯然,通過平移在長(zhǎng)方體的表面及內(nèi)部不可能構(gòu)造出一個(gè)BD1和B1C所成的角,但同時(shí)又為了使構(gòu)造出的角便于計(jì)算,故可考慮補(bǔ)上一個(gè)與已知長(zhǎng)方體相同的長(zhǎng)方體DCEFD1C1E1F1。具體作法是:延長(zhǎng)A1D1,使A1D1=D1F1,延長(zhǎng)B1C1至E1,使B1C1=C1E1,連E1F1,分別過E1、F1,作E1EC1C,F(xiàn)1FD1D,連EF,則長(zhǎng)方體C1D1F1ECDFE為所作長(zhǎng)方體。 BCD1F1 BD1CF1 B1CF1就是異面直線BD1與B1C所成的角。 BD2=a2+b2 RtBDD1中,BD12=BD2+DD12=a2+b2+c2 CF12=BD12=a2+b2+c2 B1C2=b2+c2,B1F12=a2+4b2 B1CF1中 cosB1CF1=(1) 當(dāng)cb時(shí), cosB1CF10 B1CF1為銳角,B1CF1就是異面直線BD1和B1C所成的角(2) 當(dāng)cb時(shí),cosB1CF10 B1CF1是鈍角 -B1CF1就是異面直線BD1和B1C所成的角(3) 當(dāng)c=b時(shí),B1CF1=900 BD1B1C法二:作異面直線所成角的過程,其實(shí)就是平移異面直線的過程。借助于三角形中位線的平行性,也可以達(dá)到平移的目的。如圖,分別取BC、BB1、B1D1的中點(diǎn)P、M、Q,連PM、MQ、PQ 則 MPB1C,MQBD1 PMQ(或其補(bǔ)角)就是異面直線BD1與B1C所成的角 PMQ中,MP=B1C= MQBD1=,PQ=利用余弦定理可以得到與解法一同樣的結(jié)果576. M、N分別是空間四邊形ABCD中AB、CD中點(diǎn),求證:MN(AD+BC)。證明:取AC中點(diǎn)P,則MP=BC,NP=AD MNEH。 四邊形EFGH是梯形。 則直線EF、GH相交,設(shè)EFGH=P 則PEF,又EF平面ABC P平面ABC,同理P平面ADC。 又平面ABC平面ADC=AC 由公理2,得PAC, 即EF、GH、AC三條直線共點(diǎn)。點(diǎn)評(píng):證明四邊形是平行四邊形或者梯形,首先必須證明它是平面圖形,本題中的EHFG是關(guān)鍵582. 如圖,在正方體ABCDA1B1C1D1中,E、F分別是B1D1,A1B的中點(diǎn),求證:EFAD1。解析:要證兩條直線平行一是證這兩條直線在同一平面內(nèi),再用平面幾何知識(shí)證明它們平行;二是用平行公理即平行直線的傳遞性,找到與它們都平行的“公共”直線。這里E為D1B1的中點(diǎn),易想到用構(gòu)造三角形的中位線的方法直接證明平行。因此,連AB1是非常重要的步驟。證明:連AB1,則AB1過A1B的中點(diǎn)F。 又E為D1B1的中點(diǎn), EF為AD1B1的中位線, 則EFAD1 583. 如圖,=C,a,ac=A,b,bc=B,A、B為不同點(diǎn)。則a與b的位置關(guān)系為( ) A、平行 B、異面 C、平行、異面均可能 D、平行、相交、異面均可能解析:B符合兩條異面直線的判定,選B584. 下面的三個(gè)命題:四邊相等的四邊形是菱形;兩組對(duì)邊分別相等的四邊形是平行四邊形;若四邊形有一組對(duì)角都是直角,則這個(gè)四邊形是圓的內(nèi)接四邊形。其中正確命題的個(gè)數(shù)是:( ) A、1個(gè)B、2個(gè)C、3個(gè)D、0個(gè)解析:D均不能保證它們是平面圖形,故均不正確,選D585. 空間兩個(gè)角和,若和的兩邊對(duì)應(yīng)平行,當(dāng)=50時(shí),= 。解析:50或130與相等或互補(bǔ)586. 正方體的12條面對(duì)角線所在的直線中,互相異面的直線共有 對(duì)。解析:30面對(duì)角線中,與AC相交的有5條,平行的有1條,(自身為1條)故與AC異面的直線有12-5-1-1=5(條)。則共有125=30(對(duì)587. 四面體ABCD中,AB=CD,AC=BD,AD=BC,則BAC+CAD+DAB= 。解析:180四個(gè)三角形均是全等的三角形,故所求三個(gè)角即其中任一三角形的三個(gè)內(nèi)角588. 在四面體ABCD中,已知點(diǎn)M,N,P分別在棱AD,BD,CD上,點(diǎn)S在平面ABC內(nèi),畫出線段SD與過點(diǎn)M,N,P的截面的交點(diǎn)O。解析:圖中,SD與平面MNP的交點(diǎn)O點(diǎn)畫在MNP內(nèi)的任何位置好象都“象”,即直觀上不能直接看出畫在何處才是準(zhǔn)確的。采用上一題的思想方法,找出經(jīng)過直線SD的平面,如平面ASD(平面CSD),作出它與平面MNP的交線。解:連接AS交BC于E,連ED交NP于F,連MF。MAD,AD平面AED,M平面AEDFED,ED平面AED,F(xiàn)平面AED又M平面MNP,F(xiàn)平面MNP,平面AED平面MNP=MFOSD,SD平面AED,O平面AED,又O平面MNP則OMF即O為MF與SD的交點(diǎn)。589. 已知直線ab,ca=A,cb=B。求證:a、b、c在同一平面內(nèi)。證明:ab 經(jīng)過a、b可確定一個(gè)平面 ca=A,Aa,而a A,同理B 則AB,即c a、b、c在同一平面內(nèi)點(diǎn)評(píng):利用ab,可確定平面,易證c 。若利用ca=A,也可確定平面,但證b就較困難。因此,選擇恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)或線確定平面是非常重要的。590. 空間四邊形ABCD中,P、Q、R分別AB、AD、CD 的中點(diǎn),平面PQR交BC于S , 求證:四邊形PQRS為平行四邊形。 證明:PQ為AB、AD中點(diǎn) PQBD 又PQ平面BCD ,BD平面BCD PQ平面BCD 又平面PQR平面BCDRS , PQ平面RQR PQRS R為DC中點(diǎn), S為BC中點(diǎn),PQ RS PQRS 為平行四邊形評(píng)述:靈活運(yùn)用線面平行的判定定理和性質(zhì)定理,“線線平行 線面平行”是證平行關(guān)系的常用方法。變式題:如圖,在四面體ABCD中,截面EFGH是平行四邊形求證:AB平面EFG證明面EFGH是截面點(diǎn)E,F(xiàn),G,H分別在BC,BD,DA,AC上EH 面ABC,GF 面ABD,由已知,EHGFEH面ABD又 EH 面BAC,面ABC面ABD=ABEHABAB面EFG591. 兩個(gè)惟一性定理(1)過一點(diǎn)有且只有一條直線和一已知平面垂直(2)過一點(diǎn)有且只有一個(gè)平面和一已知直線垂直過點(diǎn)A垂直于直線a的所有直線都在過點(diǎn)A,且垂直于直線a的平面內(nèi),試證之已知:A,a于點(diǎn)O,ABa求證:證明:假AB不在平面內(nèi),連結(jié)AOaaAO又aAB,且AOAB=Aa垂直于相交直AO、AB所確定的平面說(shuō)明:關(guān)于直線和平面垂直的問題中,有兩個(gè)基本作圖:(1)過一點(diǎn)有且只有一條直線和一個(gè)平面垂直(2)過一點(diǎn)有且只有一個(gè)平面和一條直線垂直這兩個(gè)基本作圖可作為公理直接使用592. 直線上有兩點(diǎn)到平面的距離相等,這條直線和平面的位置如何?解析:(1)若直線上的兩點(diǎn)到平面的距離都等于0,這時(shí)直線在平面內(nèi)(如圖)(2)若直線上的兩點(diǎn)在平面的兩側(cè),且到平面的距離相等,這時(shí)直線與平面相交(如圖)(3)若直線l上的兩點(diǎn)在平面的同一側(cè),且到平面的距離相等(如圖)AA1于點(diǎn)A1,BB1于點(diǎn)B1又 A、B均在l上,且在的同側(cè)AA1 BB1AA1BB1為一平行四邊形ABA1B1 這時(shí)直線l與平面平行想一想:若直線l上各點(diǎn)到平面的距離都相等,那么直線l和平面的位置關(guān)系又怎樣?593. 經(jīng)過兩條相交直線,有且只有一個(gè)平面 證明:如圖:設(shè)直線a、b相交于點(diǎn)A,在a、b上分別取不同于點(diǎn)A的點(diǎn)B、C,得不在一直線上的三點(diǎn)A、B和C,過這三點(diǎn)有且只有一個(gè)平面(公理3),因此a、b各有兩點(diǎn)在平面內(nèi),所以a、b在平面內(nèi),因此平面是過相交直線a、b的平面如果過直線a和b還有另一個(gè)平面,那么A、B、C三點(diǎn)也一定都在平面內(nèi),這樣過不在一條直線上的三點(diǎn)A、B、C就有兩個(gè)平面、了,這和公理3矛盾,所以過直線a、b的平面只有一個(gè)594. 經(jīng)過兩條平行直線,有且只有一個(gè)平面證明:因?yàn)楫?dāng)兩條直線在同一個(gè)平面內(nèi),且不相交時(shí)叫做平行線,所以兩條平行直線a和b必在某個(gè)平面內(nèi),就是說(shuō)過兩條平行直線有一個(gè)平面如果過a和b還有一個(gè)平面,那么在a上的任意一點(diǎn)A一定在內(nèi)這樣過點(diǎn)A和直線b有兩個(gè)平面和,
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