2023-2024學年莆田市擢英中學高二數(shù)學上學期期中試卷附答案解析_第1頁
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文檔簡介

2023-2024學年莆田市擢英中學高二數(shù)學上學期期中試卷

2023.11

(滿分150分考試,時長120分鐘.)

一、選擇題(本大題共8小題,每小題5分,共40分,在每小題給出的四個選項中,只有一個是符合題目

要求的)

1.如圖,在平行六面體A'。。一ABCQ中,M是8G的中點,設"=。,仞=匕,的=。,則AM=()

11,JijI

—a+b+cciH—b+ccibc-(—bt—c

22

A.B.C.2D.22

2.已知直線I:7加+2y—2=0與直線4:5x+(m+3)y—5=0,若k〃I2,貝()

A.巧B.2C.2或一5D.5

3.如圖,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=A1A=2,M、N分別是BB1和B1C1的中點,則直線AM與CN所成

角的余弦值等于()

^23

A.2B.4c5D.5

4.設直線4?+3y_7=O與直線Lx_y+l=0的交點為尸,則尸到直線/:》+毆+2-。=0的距離最大值為

A.而B.4c.3亞D.V1T

5.圓0:/+丁=4和圓Q:x2+y2+2x-4y=0的交點為人,B;貝第()

A.公共弦AB所在直線方程為》一2丁+1=°

士至

B.公共弦AB的長為5

C.線段AB中垂線方程為2》-'=0

1

n

ZAO.B>-

D.2

££

6.已知橢圓?2+廿=l(a>b>0)的右焦點為F(3,0),過點F的直線交橢圓于A、B兩點.若AB的中點坐

標為(1,—1),則E的方程為

.21

A.45+36=1B.36+27=1C,藥+布=1D.18+9=1

7.如圖,在正方體ABCD-A用GA中,0是AC中點,點尸在線段AG上,若直線°P與平面ABC所成

的角為6,貝Usin。的取值范圍是().

V26「11][走走]「11]

545

R32c3n4*3

D.1-」C.1-」D.1-」

8.己知AC,3。為圓°:尤2+^=4的兩條互相垂直的弦,且垂足為加(1"2),則四邊形ABCD面積的

最大值為()

A.4B.5C.8D.10

二、多選題(本題共4小題,每小題5分,共20分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全

部選對得5分,部分選對得2分,有選錯得0分.)

9.下列說法錯誤有()

A.=-1”是“--y+1=0與直線x—3—2=0互相垂直,,的充要條件

B.過(/‘兀),(毛,人)兩點的所有直線的方程為%一%一起一玉

"乃[[3")

0,—u,兀

C.直線xcosc+y+l=0的傾斜角6的取值范圍是L4JL4)

D.經(jīng)過點(L2)且在X軸和y軸上截距都相等的直線方程為尤+y-3=0

22

工-匕=1

10.已知雙曲線C:84上的兩點A,B關于原點對稱,點P是C上的任意點,則下列結論正確的

是()

,悶>變

A.若直線'=近與雙曲線C無交點,貝『2

2

B.焦點到漸近線的距離為2

8

C.點P到兩條漸近線的距離之積為§

D.當P與A,B不重合時,且直線PA,PB的斜率存在,則直線PA,PB的斜率之積為2

%2_,

----Fy2=1077

11.已知橢圓C:4,心分別為它的左右焦點,A,B分別為它的左右頂點,點P是橢圓上的

一個動點,下列結論中正確的有()

71

ZFXPF2=-

A.不存在P使得2

3

B.cosNAPb的最小值為5

若/百Pg=H,則AGP鳥的面積為行

C.

D.P到點(1°)的距離的最小值為了

12.橢圓4土三一1的左、右焦點分別是”、片,尸(工。,幾)是橢圓第一象限上的一點(不包括軸上的點),

△尸牝的重心是G,4戶2的角平分線交x軸于點加(九°),下列說法正確的有()

A.G的軌跡是橢圓的一部分

B.OG的長度范圍是I33>

C.Ml的取值范圍是(L3)

1

m=—xn

D.4

三、填空題(本題共4小題,每小題5分,共20分.)

13.已知點A"?),,(-1,1,2),則點A到直線BC的距離是

/y2/\221

14.已知動點p(%y)在橢圓石+宅=1上,過點p作圓"+-a的切線,切點為M,貝I儼叫的最小

值是

15.在平面直角坐標系xOy中,點&(2,3(4,°).若直線3x-2y+m=°上存在點p,使得照=#明,

則實數(shù)m的取值范圍是

16.已知雙曲線C:?2段的右焦點為F,過點F向C的一條漸近線引垂線,垂足為M,交另一條漸

3

近線于N,若5FM=2FN,則C的離心率為

四、解答題:共70分.解答應寫出必要的文字說明、證明過程或演算步驟.

17.一條光線從點尸(一21)射出,經(jīng)x軸反射后穿過點°(4,2).

(1)求反射光線所在直線1的方程.

⑵圓心在x軸,半徑為3的圓A與(1)中的1相交弦長為4,求圓A的方程.

18.如圖,三棱錐尸一.C中,叢,底面ABC,AB1BC,AC=2,BC=1,點M滿足加=/生(0<“<1),

N是PC的中點.

⑴請寫出一個力的值使得BC//平面AMN,并加以證明;

2=-

⑵若二面角尸-BC-A大小為45。,且3,求點M到平面PAC的距離.

19.如圖,有一碼頭?和三個島嶼A',。,PC=306nmile,PB=9Qnmile,AB=30nmile,ZPCB=120°

ZABC=90°

(1)求8,C兩個島嶼間的距離;

(2)某游船擬載游客從碼頭「前往這三個島嶼游玩,然后返回碼頭P問該游船應按何路線航行,才能使得

總航程最短?求出最短航程.

4

x2y2,、

從一1a>>0過點4(2,1),且焦距為2G

20.已知橢圓C:/+

(1)求C的方程;

211

---------------.............—I-..................

⑵已知點'(2T),0(3,°),E為線段AB上一點,且直線。E交C于G,H兩點.證明:口同lDGl憐叫.

21.如圖,四邊形ABCD是圓臺EF的軸截面,M是上底面圓周上異于C,D的一點,圓臺的高七尸二上,

AB^2CD=4

(1)證明:4W3是直角三角形;

(2)是否存在點M使得平面ADM與平面DME的夾角的余弦值為5,若存在,求出點M的位置;若不存

在,請說明理由.

22.設點O為坐標原點,P是圓A:(x+2)+丁=4上任意一點,點3(2,0),線段BP的垂直平分線與直

線AP交于點Q,記點Q的軌跡為曲線C.

(1)求C的方程;

⑵設直線1與曲線C(在y軸右側)恰有一個公共點,且1與直線分別交于M,N兩點,求BMN

面積S的最小值.

5

1.B

【分析】利用向量的線性運算法則即可計算.

【詳解】解:因為在平行六面體ABCD中,M是旦G的中點,

AM=AB+BB}+B,M=AB+AAl+-BlCl=AB+AAl+-AD=a+-b+c

所以222

故選:B

2.A

【分析】解方程雙加+3)一2x5=°,再檢驗即得解.

【詳解】解:若k〃1,貝-W(〃Z+3)-2X5="22+37"-1°=(〃L2)O+5)=°,所以機=2或:〃=-5.

當〃2=2時,44重合,不符合題意,所以舍去;

當初=-5時,符合題意.

故選:A

3.D

【分析】將異面直線平移至有交點的位置,在三角形中求出各邊,再用余弦定理即可求出夾角余弦值,即異面

直線夾角余弦值.

【詳解】解屈題知找BC中點尸及靠近B點的四等分點為°,連接B\P,MQ,AQ如圖所示:

尸是BC中點,二B\N//PC且4N=PC.四邊形B.PCN為平行四邊形,,4尸〃CN,

?%。是瓦氏8尸中點,‘M2//”.?.AM與CN所成角即為AM知。夾角,

:.BtP=y/5,MQ=—,AM=45,PQ=-,AP=43,AQ=—

因為正三棱柱ABC-A1B1C1,AB=A1A=2,222,

在△40Q中由余弦定理可得:

4叱+?!?/p>

cosZAMQ=44J

2AMMQ2.6a5

2

3

故直線AM與CN所成角的余弦值等于5.

6

故選:D

4.A

【分析】先求出尸的坐標,再求出直線,所過的定點Q,則所求距離的最大值就是尸。的長度.

Jx+3y-7=0\x=l

【詳解】由1尤7+1=°可以得至ub=2,故尸(i,2),

直線/的方程可整理為:x+2+a(y-l)=°,故直線/過定點(一2』),

因為p到直線I的距離d-\p^,當且僅當/'PQ時等號成立,

故4儂=/(1+2)2+(2-1『=加,

故選A.

【點睛】一般地,若直線4:Ax+&y+G=o和直線/2:4x+B2y+C2=o相交,那么動直線

4工+4〉+。|+處4*+82>。2)=°(2G7?)必過定點(該定點為44的交點).

5.D

【分析】A選項,根據(jù)兩圓的方程求公共弦所在直線的方程;B選項,利用勾股定理求弦長;C選項,根

據(jù)圓的性質(zhì)得到線段相中垂線過圓心°、然后求直線方程;D選項,利用余弦定理得到COSNA.BVO,

聯(lián)立兩圓的方程得到2》一分+4=0,即x-2y+2=0,所以公共弦A3所在的直線方程為“2y+2=0,故

A錯;

z2d=a=述

由。Lf+y2=4得4(。,。),半徑4=2,則。I到直線的距離A/1^45,所以

|陰=2M

故B錯;

由直線A3的方程得線段川中垂線的斜率為-2,根據(jù)圓的性質(zhì)得線段48中垂線過圓心°、所以中垂線方

程為:V=_2x,即2x+y=0,故C錯;

7

圓°?的方程可整理為G+丁+(y-2)一=5,所以2A=0/=%

…64

5+5々

_______5__2_

cosZAOB_M±MdK_=<0

2x6x君25,所以

在三角形A02B中,根據(jù)余弦定理得2-\O2B\-\O2A\

ZAO,B>-

2,故D正確.

故選:D.

6.D

+

京=1

+=1

【詳解】設4和%)、8(%,%),所以b2,運用點差法,所以直線Afi的斜率為〃,設直線方

程為,=*3)6b2

,聯(lián)立直線與橢圓的方程(片+片口2-6/尤+耐一/=0,所以為+%一/+/=2

;又因

22解得

為a-b=9f/=9,Q2=18

【考點定位】本題考查直線與圓錐曲線的關系,考查學生的化歸與轉(zhuǎn)化能力.

7.A

-^-=A(O<2<1)

[分析]先設棱長為1,AG,建立如圖坐標系,根據(jù)4P="AG計算點P坐標和向量°P,

Annsin0=cos(OP,DB.

再寫出平面43G的一個法向量的坐標,根據(jù)I\1構建關系,求其值域即可.

【詳解】如圖,設正方體棱長為1,AG,則4尸=4AC,

以。為原點,分別以加,DC,所在直線為x,z軸建立空間直角坐標系.

A(1,0,0),C(0,1,0),0[1,1,0

,故AG=AC=(TLO),4P=(-42o),又則p(i—44i).

OP=”"一g,l

所以

8

在正方體A'CO-A耳GA中,可知體對角線4",平面4BG,

所以。4是平面”G的一個法向量,

_1y/3屈

A5———--------

所以當2時,sin。取得最大值3,當a=0或1時,sin。取得最小值3.

V2叵

sin6?e

所以

故選:A.

【點睛】方法點睛:

求空間中直線與平面所成角的常見方法為:

(1)定義法:直接作平面的垂線,找到線面成角;

(2)等體積法:不作垂線,通過等體積法間接求點到面的距離,距離與斜線長的比值即線面成角的正弦值;

(3)向量法:利用平面法向量與斜線方向向量所成的余弦值的絕對值,即是線面成角的正弦值.

8.B

,,,2,.2_oS=—ACxBD

【分析】設圓心到AC,BD的距離分別是4,%,則4+出=3,代入面積公式2,利用基本

不等式即可求出四邊形ABC。的面積最大值.

【詳解】設圓心。到AC,5D的距離分別為4,小,則d;+d;=°"2=3.

S=-ACxBD=--2d4-d;-2d4-d;=2.4-d:?14

四邊形ABCD的面積為:22'i7z'i7z,

<4-力+4-以=5,當且僅當片二/時取等號.

故選:B.

【點睛】方法點睛:本題考查了圓中弦長公式以及基本不等式的應用,四邊形面積可用互相垂直的兩條對

角線長度之積的一半來計算是解題的關鍵.

9.ABD

【分析】A.由兩直線互相垂直求解判斷;,B.根據(jù)直線的兩點式方程判斷;C.利用直線的傾斜角和斜率

求解判斷;D分直線經(jīng)過原點和不經(jīng)過原點時求解判斷.

2

[詳解]A.當/尤―'+1=0與直線丁一3_2=0互相垂直時,a-a=0,解得。=0或a=l,故錯誤;

y-y,

B.過("J,(王2,%)(且玉*尤2,%*%)

兩點的所有直線的方程為%一坊Z-玉故錯誤;

C.直線xcose+y+l=0的傾斜角。,則tane=-sin/e[Tl],所以傾斜角,的取值范圍是

9

L4」L4J,故正確;

D.經(jīng)過點(L2)且在x軸和y軸上截距都相等的直線方程為:當直線經(jīng)過原點時為x-y=°,當直線不經(jīng)過

原點時,設方程為x+y-a=°,將點(L2)代入得。=2,則直線方程為x+y-3=0,故錯誤;

故選:ABD

10.BC

【分析】由雙曲線的漸近線可以判斷A;

求出雙曲線的漸近線和焦點,進而根據(jù)點到直線的距離判斷B;

設點尸進而求出該點到兩條漸近線的距離之積,并結合點在雙曲線上進行化簡,然后判斷C;

求出PA,尸3的斜率之積,并結合點在雙曲線上進行化簡,然后判斷D.

y一±—x

【詳解】對A,雙曲線的漸近線方程為.2,

,小也

若直線'=近與雙曲線C無交點,則J2.A錯誤;

對B,由A漸近線方程為x土&>=°,

|±2A/3±O|

d=/2=2

''焦點為(±2否'0),則焦點到漸近線的距離也+(土母).B正確;

22

p(\———=\=>x2-2y2=8

對C,設點尸小xv刈,則84,

卜+&V卜-_|x2-2/|_8

3一3

點P到兩條漸近線的距離之積為4+(2)V1+卜2)

.C正確;

對D,設V=8+2y2

,22221

UK%+%--%一1

KpAKpB——22-/22\~o

則為一天再+龍。玉-$2o(必一%)2口錯誤

故選:BC.

11.BCD

【分析】由以.。入<°即可判斷A,由余弦定理,即可判斷B,結合橢圓的定義以及余弦定理即可判斷C,

由兩點間距離公式,代入計算,即可判斷D.

10

【詳解】

----1-y2=1r~

設橢圓的上下頂點分別為“石,因為橢圓C:4?,則。=2*=l,c=,3,

所以耳卜瘋0),馬(后0),4(-2,0),3(2,0),。(0,1),石(0,-1)

貝產(chǎn)=N,T),W=("T),所以外.叫=一3+1=-2<0,

71

則/耳「鳥的最大角為鈍角,即存在P使得-5,故A錯誤;

當點p運動到。或E的位置時,/APB最大,則cos/4PB最小,

此時|A*忸*J(-2)2+(力=四且朋=2a=4,

在△ABO中,由余弦定理可得,

|AD|2+|BD2-|AB|25+5-16_3

cosZADB=

21Ao卜BD\2xV5xV5-5

3

所以的最小值為-

cos/4PB5,故B正確;

設=閶=〃,由橢圓定義可得,〃]+〃=2a=4,即療+/+?根〃二房①,

由余弦定理可得,曜『回『+作「-2電卜1明。若,

4

mn=—

即加十?幾一?根〃=12②,則①―②可得,3加=4,即3,

所以12232323,故C正確;

P(X'I—+Jo=1

設。知九r人因為p為橢圓上的點,所以4-

11

其中-2WX0W2,當無。一]時,MD"1-3,故D正確;

故選:BCD

12.AD

【分析】A選項,利用重心坐標公式和代入法求軌跡方程;B選項,根據(jù)橢圓的性質(zhì)求°G長度的范圍;C

四=四|沙|I*

選項,根據(jù)角平分線的性質(zhì)得到眼用歸國,然后求范圍即可;D選項,根據(jù)M州「周列等式,然后

整理即可.

考y;

由題意得。<不<2,°<%<石,1十石一1①,耳(-2,。),6(2,0),

-2+x0+2

A,一

<3

_0+為+0[冗0=3元

設G(x,y),因為G是△巴第的中心,所以卜3,即[%=3乙

代入黃牛二】中得?+3心1

因為。<無。<2,0<%<。3,所以3,3,

所以G的軌跡為橢圓的一部分,故A正確;

2昱|OG|ef—,->1

因為G的軌跡為橢圓的一部分,長半軸長為5,短半周長為3,所以I33人故B錯;

由橢圓定義得四出尸可=2。=4,設用=”,〃?2,3),

根據(jù)角平分線的性質(zhì)可得附用閥?n"S'人故c錯;

12

2.3

1-m2一/

m+l2+-x0m=—x0

由①得’4,代入②得2,整理得4故D正確.

故選:AD.

13.2面

【分析】利用空間向量的方法求點點到直線的距離.

【詳解】設直線8C與直線班夾角為,,

BC=(2,0,-4)溫=(5,2,0)網(wǎng)=,25+4+0=后

uunuir

I/umuir>BCBA|(2,0,-4)-(5,2,0)|57145

cos0=cos(BC,BA

uuP||Utr-

BC\\BA74+0+16x725+4+0145sin".-cos?。=嚼

|S|-sin(9=V29x^^^=2V6

所以點A到直線BC的距離為

故答案為:2面.

14.2

222

\PM\=J\PF1|-r=./|PF,|--

【分析】結合圖形得'4,即求焦半徑I尸用的最小值.

(x+3)2+y2~(-3,0),r=-

【詳解】圓4的圓心2,

橢圓石+!?=1的焦點為耳(-3,0),尸2(3,。),Q=5,C=3,

\PM\=JiP*F-嚴=J,PFip_1

因為"工

即求焦半徑13I的最小值.

先證焦半徑公式:

22

p(\—+=l(a>b>0)

設"%x,%v)是橢圓/b?上任一點,

耳(-C,0),與(C,。)是橢圓的兩焦點,

13

MP=J(x()+c)2+y2=,(八+°)2+加."Jo=\".*+25+/=a+詈

則Vav。。

a

因為-aVx()Va,所以"十°-;.\PF\=a+ex0

由焦半徑公式知上用="+氣,則當%=一。時,取得最小值1尸用="0=2,

四|=小如一產(chǎn)=J咫F-:=,=羋

人U,

A/15

故答案為:2

15[-2后,2屈]

\PA\=-\PB\,,“

【分析】根據(jù)21I得到廠+A=4,再根據(jù)直線與圓的位置關系得到答案.

尸(xv)向1=3冏(x-4)2+/=4r(x-l)2+y2l

整理得到爐+丁=4,圓心為(°,°),半徑廠=2,

_^L<2

由題意直線3x-2y+m=°與圓有交點,則,解得-2而VmW2&i.

即實數(shù)m的取值范圍是卜2小,2屈1

故答案為」一2屈,2碼.

16.3

y=~~(x~c)

【分析】根據(jù)ww垂直漸近線得到直線方用的方程為b,然后分別于漸近線方程聯(lián)立得到點",

N的坐標,最后根據(jù)5根=2網(wǎng)列方程求離心率即可.

14

設P(c,°),漸近線方程為,=一一+。%,則直線尸河的方程為‘-一-一-石(’"一-")

a2c

x=----

a-b

babca2cabc、

y=——xv_N

聯(lián)立a得',貝]J

5ab2abcC^_W

因為=所以5yM=2班,即C~b2-a2,整理得3,

V30

所以C的離心率為亍.

V30

故答案為:3

x-2y=0(x+5)2+/=9^(x-5)2+/=9

17.(1)(2)

【分析】利用尸(一2」)關于x軸的對稱點在反射光線所在的直線上,結合點斜式方程可解答案;

利用點到直線的距離公式求圓心到直線的距離,再結合弦長與半徑的值可求圓心坐標,則圓的方程可求.

【詳解】(1)(1)設點P關于x軸的對稱點為S(—2,T),

2-(T)1

y=:(x+2)-l

2

則直線SQ的斜率為4一(一2),則SQ方程為2,即1方程為x-2y=0.

M

(2)設圓心(區(qū)°),則圓心到直線1的距離為君,

I+22=32

由弦長等于4得,解得"±5.

15

所以圓A的方程為(x+5『+y2=9或(x-5y+y2=9.

.1V3

X-=-...

18.(1)2,證明見解析⑵3.

2=-

【分析】(1)根據(jù)題意得到2,利用中位線的性質(zhì)得到W3C,然后根據(jù)線面平行的判定定理證

明即可;

⑵根據(jù)二面角的平面角的定義得到NP8A就是二面角尸-BC-A的平面角,即可得到尸4=48=6,將

2

點M到平面PAC的距離轉(zhuǎn)化為點B到平面PAC的距離的5,然后求距離即可.

【詳解】⑴

/l=-

當2時,滿足題意.M是心的中點,又因為N是PC的中點,

所以MN〃BC,

又MNu平面ABC,且平面ABC,所以3c〃平面ABC.

(2)由勾股定理得AB=6,

因為尸4,平面ABC,3Cu平面ABC,所以玄,87,

又AB,BC,ABPA=A?平面尸胡,所以8C」平面PB4,

而PBu平面PH4,故PBLBC,

故"BA就是二面角尸-BC-A的平面角,所以"BA=45。,

所以—Q4B為等腰直角三角形,且以=48=出,

BH=—

過8作8〃LAC于a,則3”,平面P4C,易得2,

-Dll---

所以點/到平面尸AC的距離等于3,為3.

1030>^nmile0、(30+606+30萬)〃加歷

127.\1J\ZJX7

16

PBPC9030A.1

--------=--------------r=--------smZPBC=—

【詳解】試題分析:(1)由正弦定理得,sin/PCBsin/PBC,即sinl20°sin/PBC,解得2,

得/P5C=30°,所以PBC為等腰從而求解(2)根據(jù)“兩點之間線段最短”可知,最短航線是

“P-A-3-C-P,或,PfCfA-P,,由余弦定理可以算出PA,分別計算每段長求和即可得出

結論

試題解析:

(1)在APBC中,PB=90,PC=30^/3.ZPCB=120°;

PBPC90304.//1

--------=-------------R=------------sinZPBC=—

由正弦定理得,sinZPCBsinZPBC,即sin120sinZPBC,解得2,

又因為在AP8C中,0°<ZPBC<60°,所以/PBC=30°,

所以/BPC=30。,從而BC=PC=306,

即氏C兩個島嶼間的距離為30如"mile;

(2)因為4比=90。,々"=30°,所以/尸胡=^/150-/尸30=90°-30°=60<),

在AR4B中,PB=90,AB=30t由余弦定理得,

22

PA=ylPB+AB-2PB7AB?=J?+_2_x_~~=j

根據(jù)“兩點之間線段最短”可知,

最短航線是“P-■尸”或“PA-P”,

其航程為S=PA+AB+8C+CP=30占+30+30』+30/=30+60省+306.

所以應按航線“P-A-3-C-P'或"P-CfA-P,航行,

(30+60^f3+30y/1}nmile

其航程為17

20.(1)63(2)證明見解析

【分析】(1)由題得出焦點坐標,再由橢圓定義可求得“,由。,6,。關系可求得結果;

(2)當直線OE與x軸重合時,易證;當直線OE與x軸不重合時,設”;:尤=%>+3,與橢圓聯(lián)立可得

17

21?1_2__J_+_l_

根與系數(shù)關系,要證明口同\DG\您*,即證為%為,根與系數(shù)關系代入可得證.

【詳解】⑴由己知得焦點坐標為(一

由橢圓定義知2"#+可+1+"2一石『+1=歷

=國(6+1)+國(括T)=2&,:,0=m,

片+匚1

則廿=。2_。2=6-3=3,所以c的方程為63.

(2)①當直線與x軸重合時,不妨設°(而°),"HM,

2_1]

易得①國=1"DG|=3-太,。引=3+",滿足網(wǎng)=兩+網(wǎng).

②當直線OE與X軸不重合時,設DE:工=四+3,6(冷%),"(和%),現(xiàn)2,%)

/%=my+3

由1無2+29=6,得(加2+2)/+6〃。+3=0,

-6m3

△=24"-1),%+%=斤,

21121.1

要證明口閔lDGl\DH\,等價于證

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