内容正文:
专题06 全等三角形之一线三等角模型全攻略
目录
【知识点归纳】 1
【例题精讲】 2
【课后练习】 5
【知识点归纳】
“一线三垂直”模型,是初中几何图形中的最重要模型,一般只要图形中出现一线三垂直或二垂或一垂图形,不管它是出现在全等图形中,还是在以后学习的相似图形中,函数图形中,它的辅助线、解题思路过程基本固定,一定要熟悉它的变化及用法。
“三垂直模型”是一个应用非常广泛的模型,它可以应用在三角形,矩形,平面直角坐标系,网格,一次函数,反比例函数,三角函数,二次函数以及圆等诸多的中考重要考点之中,所以掌握好这一模型会使你在中考中技高一筹。
基本图形如下:
同侧型一线三等角(常见):
锐角一线三等角 直角一线三等角 钝角一线三等角
条件:, CE=DE
证明思路:,任一边相等
异侧型一线三等角:
锐角一线三等角 直角一线三等角 钝角一线三等角
条件:,任意一边相等
证明思路:,任一边相等
【例题精讲】
例1.(同侧一线三直角)(1)如图1,已知:在中,,,直线经过点,,垂足分别为点、.证明:①;②.
(2)如图2,将(1)中的条件改为:在中,,、、三点都在上,并且有,其中为任意锐角或钝角.请问结论是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由.
(3)如图3,过的边、向外作正方形和正方形,是边上的高,延长交于点,求证:是的中点.
例2.(异侧一线三直角)如图1,,,,,连接、,交于点.
(1)写出和的数量关系及位置关系,并说明理由;
(2)如图2,连接,若、分别平分和,求的度数;
(3)如图3,连接、,设的面积为,的面积为,探究与的数量关系,并说明理由.
例3.(一线三等角)(1)如图1,,射线在这个角的内部,点B、C分别在的边、上,且,于点F,于点D,求证:;
(2)如图2,点B、C分别在的边、上,点E、F都在内部的射线上,已知,且,求证:;
(3)如图3,已知的面积为15,且,,点D在边上,点E、F在线段上,,若与的面积之和是6,求的值.
例4.(坐标系中的K字模型)如图,在等腰中,,点、分别在轴、轴上.
(1)如图①,若点的横坐标为5,求点的坐标;
(2)如图②,若轴恰好平分,交轴于点,过点作轴于点,求的值;
(3)如图③,若点的坐标为,点在轴的正半轴上运动时,分别以、为边在第一、第二象限中作等腰,等腰,连接交轴于点,当点在轴上移动时,的长度是否发生改变?若不变求的值;若变化,求的取值范围.
例5.(1)已知等腰和,连接,若直线交于点O,则 ;
(2)如图所示,,连接和,过点A作交于点G,垂足为F,若,求的面积.
【课后练习】
1.通过对下面数学模型的研究学习,解决下列问题:
【模型呈现】
(1)如图,,,过点作于点,过点作于点.由,得.又,可以推理得到.进而得到___________,___________.我们把这个数学模型称为“字”模型或“一线三等角”模型;
【模型应用】
(2)①如图,,,,连接,,且于点,与直线交于点.求证:点是的中点;
②如图,在平面直角坐标系中,点的坐标为,点为平面内任一点.若是以为斜边的等腰直角三角形,请直接写出点的坐标.
2.【材料阅读】小明在学习完全等三角形后,为了进一步探究,他尝试用三种不同方式摆放一副三角板(在中,,;中,,),并提出了相应的问题
(1)【发现】如图1,将两个三角板互不重叠地摆放在一起,当顶点B摆放在线段上时,过点A作,垂足为点M,过点C作,垂足为点N,易证,若,,则______;
(2)【类比】如图2,将两个三角板叠放在一起,当顶点B在线段上且顶点A在线段上时,过点C作,垂足为点P,猜想,,的数量关系,并说明理由;
(3)【拓展】如图3,将两个三角板叠放在一起,当顶点A在线段上且顶点B在线段上时,若,,连接,则的面积为______.
3.通过对下面数学模型的研究学习,解决下列问题:
【模型呈现】
(1)如图,,,过点作于点,过点作交的延长线于点.由,得.又,,可以推理得到,进而得到=______,=______.(请完成填空)我们把这个数学模型称为“字”模型或“一线三等角”模型.
【模型应用】
(2)①如图,,,,连接、,且于点,与直线交于点,求证:点是的中点;
②如图,若点为轴上一动点,点为轴上一动点,点的坐标为,是否存在以、、为顶点且以为斜边的三角形为等腰直角三角形?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
4.综合与实践:
在中,,,点C在直线l上,点A、B在直线l的同侧,过点A作于点D.
(1)问题情境:如图1,在直线l上取点E,使.则与的数量关系是_________________,此时之间的数量关系是_________________.
(2)探究证明:如图2,在直线l上取点F,使,猜想与的数量关系,并说明理由.
(3)拓展延伸:在直线l上任取一点P,连接,以点P为直角顶点作等腰直角三角形,作于点N,请直接写出在图3、图4中之间的数量关系.
5.如图1所示,已知AB为直线a上两点,点C为直线a上方一动点,连接AC、BC,分别以AC、BC为边向△ABC外作△ACD和△BCE,且,,,过点D作于点,过点E作于点.
(1)【问题探究】小华同学想探究图1中线段、、AB之间的数量关系.他的方法是:作直线于点H,可以先证明和________,于是可得:________和________,所以得到线段、、AB之间的数量关系是________;
(2)【方法应用】在图2中,当D、E两点分别在直线a的上方和下方时,试探究三条线段、、AB之间的数量关系,并说明理由;
(3)【拓展延伸】在图2中,当D、E两点分别在直线a的上方和下方时,小华同学测得线段,,请用含有m、n的代数式表示△ABC的面积为________.
6.已知:中,为直线上一动点,连接,在直线右侧作,且.
(1)如图1,当点在线段上时,过点作于,求证:;
(2)如图2,当点在线段的延长线上时,连接交直线于点.试探究与的数量关系,并说明理由.
(3)当点在射线上时,连接交直线于点,若,求的值.
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专题06 全等三角形之一线三等角模型全攻略
目录
【知识点归纳】 1
【例题精讲】 2
【课后练习】 13
【知识点归纳】
“一线三垂直”模型,是初中几何图形中的最重要模型,一般只要图形中出现一线三垂直或二垂或一垂图形,不管它是出现在全等图形中,还是在以后学习的相似图形中,函数图形中,它的辅助线、解题思路过程基本固定,一定要熟悉它的变化及用法。
“三垂直模型”是一个应用非常广泛的模型,它可以应用在三角形,矩形,平面直角坐标系,网格,一次函数,反比例函数,三角函数,二次函数以及圆等诸多的中考重要考点之中,所以掌握好这一模型会使你在中考中技高一筹。
基本图形如下:
同侧型一线三等角(常见):
锐角一线三等角 直角一线三等角 钝角一线三等角
条件:, CE=DE
证明思路:,任一边相等
异侧型一线三等角:
锐角一线三等角 直角一线三等角 钝角一线三等角
条件:,任意一边相等
证明思路:,任一边相等
【例题精讲】
例1.(同侧一线三直角)(1)如图1,已知:在中,,,直线经过点,,垂足分别为点、.证明:①;②.
(2)如图2,将(1)中的条件改为:在中,,、、三点都在上,并且有,其中为任意锐角或钝角.请问结论是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由.
(3)如图3,过的边、向外作正方形和正方形,是边上的高,延长交于点,求证:是的中点.
【答案】(1)①见解析;②见解析;(2)成立:DE=BD+CE;证明见解析;(3)见解析
【分析】(1)①根据平行线的判定与性质即可求解;②由条件可证明△ABD≌△CAE,可得DA=CE,AE=BD,可得DE=BD+CE;
(2)由条件可知∠BAD+∠CAE=180°−α,且∠DBA+∠BAD=180°−α,可得∠DBA=∠CAE,结合条件可证明△ABD≌△CAE,同(1)可得出结论;
(3)由条件可知EM=AH=GN,可得EM=GN,结合条件可证明△EMI≌△GNI,可得出结论I是EG的中点.
【详解】(1)①∵BD⊥直线l,CE⊥直线l
∴∠BDA=∠CEA=90°
∵∠BAC=90°
∴∠BAD+∠CAE=90°
∵∠BAD+∠ABD=90°
∴∠CAE=∠ABD
②在△ADB和△CEA中
∴△ADB≌△CEA(AAS)
∴AE=BD,AD=CE
∴DE=AE+AD=BD+CE;
(2)成立:DE=BD+CE证明如下:
∵∠BDA=∠BAC=α
∴∠DBA+∠BAD=∠BAD+∠CAE=180°﹣α
∴∠DBA=∠CAE
在△ADB和△CEA中
∴△ADB≌△CEA(AAS)
∴AE=BD、AD=CE
∴DE=AE+AD=BD+CE;
(3)如图过E作EM⊥HI于M,GN⊥HI的延长线于N
∴∠EMI=GNI=90°
由(1)和(2)的结论可知EM=AH=GN
∴EM=GN
在△EMI和△GNI中
∴△EMI≌△GNI(AAS)
∴EI=GI
∴I是EG的中点.
【点睛】本题主要考查全等三角形的判定和性质,由条件证明三角形全等得到BD=AE、CE=AD是解题的关键.
例2.(异侧一线三直角)如图1,,,,,连接、,交于点.
(1)写出和的数量关系及位置关系,并说明理由;
(2)如图2,连接,若、分别平分和,求的度数;
(3)如图3,连接、,设的面积为,的面积为,探究与的数量关系,并说明理由.
【答案】(1),理由见解析
(2)
(3),理由见解析
【分析】(1)设交于点,根据已知条件证明,可得,,进而根据三角形内角和可得,即可求解;
(2)根据(1)的结论结合已知条件证明,可得,进而根据即可求解;
(3)过点,分别作的垂线,交的延长线于点,,可得,进而根据三角形面积公式求得,根据等底等高可得.
【详解】(1),理由如下,
如图,设交于点,
,,
,
,
,
又,,
,
,,
又,
,
,
(2)、分别平分和,
,,
,
,
,
在与中,
,
,
,
,
;
(3)如图,过点,分别作的垂线,交的延长线于点,
,
,
,
又,
,
,
的面积为,的面积为,
,
,
.
【点睛】本题考查了全等三角形的性质与判定,三角形的内角和定理,掌握全等三角形的性质与判定是解题的关键.
例3.(一线三等角)(1)如图1,,射线在这个角的内部,点B、C分别在的边、上,且,于点F,于点D,求证:;
(2)如图2,点B、C分别在的边、上,点E、F都在内部的射线上,已知,且,求证:;
(3)如图3,已知的面积为15,且,,点D在边上,点E、F在线段上,,若与的面积之和是6,求的值.
【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3).
【分析】(1)先根据同角的余角相等得出,再根据AAS证明即可;
(2)先根据已知条件证明,,再根据AAS证明即可;
(3)根据得出,再根据与的面积之和是6,的面积是15,即可得出答案.
【详解】(1)证明:∵,,,
∴,
∴,,
∴,
∵,
∴;
(2)证明:对图标注如下:
∵,
∴,
∵,,,
∴,
∵,
∴;
(3)解:对图中的角进行标注,
∵,,,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∵与的面积之和是6,的面积是15,
∴,,
∵与等高,,
∴底边之比3:5,
∴.
【点睛】本题主要考查了三角形全等的判定和性质,三角形面积的计算,熟练掌握三角形全等的判定方法,是解题的关键.
例4.(坐标系中的K字模型)如图,在等腰中,,点、分别在轴、轴上.
(1)如图①,若点的横坐标为5,求点的坐标;
(2)如图②,若轴恰好平分,交轴于点,过点作轴于点,求的值;
(3)如图③,若点的坐标为,点在轴的正半轴上运动时,分别以、为边在第一、第二象限中作等腰,等腰,连接交轴于点,当点在轴上移动时,的长度是否发生改变?若不变求的值;若变化,求的取值范围.
【答案】(1)(0,5)(2)(3)不变,等于2.
【分析】(1)作CD⊥BO,易证△ABO≌△BCD,根据全等三角形对应边相等的性质即可解题;
(2)设AB=BC=a,根据勾股定理求出AC=a,根据MA(即x轴)平分∠BAC,得到,求得BM=(−1)a,MC=(2− )a,AM=a,再证明Rt△ABM∽Rt△CDM,得到,即CD=,即可解答,
(3)作EG⊥y轴,易证△BAO≌△EBG和△EGP≌△FBP,可得BG=AO和PB=PG,即可求得PB=AO,即可解题.
【详解】解:(1)如图1,作CD⊥BO于D,
∵∠CBD+∠ABO=90°,∠ABO+∠BAO=90°,
∴∠CBD=∠BAO,
在△ABO和△BCD中,,
∴△ABO≌△BCD(AAS),
∴CD=BO=5,
∴B点坐标(0,5);
(2)设AB=BC=a,
则AC=a,
∵MA(即x轴)平分∠BAC,
∴,
即MC=BM,
∵BC=BM+MC=a,
∴BM+BM=a,
解得BM=(−1)a,MC=(2−)a
则AM=a,
∵∠ABM=∠CDM=90°
且∠AMB=∠CMD
∴Rt△ABM∽Rt△CDM,
∴,即CD=,
∴;
(3)的长度不变,理由如下:
如图3,作EG⊥y轴于G,
∵∠BAO+∠OBA=90°,∠OBA+∠EBG=90°,
∴∠BAO=∠EBG,
在△BAO和△EBG中,,
∴△BAO≌△EBG(AAS),
∴BG=AO,EG=OB,
∵OB=BF,
∴BF=EG,
在△EGP和△FBP中,,
∴△EGP≌△FBP(AAS),
∴PB=PG,
∴PB=BG=AO=2.
【点睛】本题考查了勾股定理、角平分线的性质、相似三角形的判定与性质,熟练掌握三角形全等的证明是解本题的关键.
例5.(1)已知等腰和,连接,若直线交于点O,则 ;
(2)如图所示,,连接和,过点A作交于点G,垂足为F,若,求的面积.
【答案】(1)或.(2)231
【分析】(1)根据证明与全等,进而利用全等三角形的性质解答即可;
(2)作于M,于N,证明,,进而利用全等三角形的性质和三角形面积公式解答即可.
【详解】解:如图:∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴;
如图:∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴
∴,
∴;
故答案为:或.
(2)作于M,于N,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
,
同理,,
∴,
∵,
∴,
,
.
【点睛】本题考查了全等三角形的判定与性质,解题关键是恰当作辅助线,构建全等三角形,利用全等三角形的性质解决问题.
【课后练习】
1.通过对下面数学模型的研究学习,解决下列问题:
【模型呈现】
(1)如图,,,过点作于点,过点作于点.由,得.又,可以推理得到.进而得到___________,___________.我们把这个数学模型称为“字”模型或“一线三等角”模型;
【模型应用】
(2)①如图,,,,连接,,且于点,与直线交于点.求证:点是的中点;
②如图,在平面直角坐标系中,点的坐标为,点为平面内任一点.若是以为斜边的等腰直角三角形,请直接写出点的坐标.
【答案】(1);
(2)①证明见解析;②或
【分析】(1)根据全等三角形的对应边相等解答;
(2)①作于,于,证明,,根据全等三角形的性质得到,再证明,根据全等三角形的性质证明结论;
②过点作轴于点,过点作轴于点,两直线交于点,过点作轴于点,交于点,利用(1)的结论即可解答.
【详解】(1)解:∵,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,.
故答案为:;.
(2)①证明:如图,作于,于,
∵,,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∴,
∵,,
∴,
在和中,
∴,
∴,
∴点是的中点;
②解:如图,和是以为斜边的等腰直角三角形,
∴,,
过点作轴于点,过点作轴于点,两直线交于点,过点作轴于点,交于点,
∴,
∵,
∴四边形是矩形,
∴,,,
∵是以为斜边的等腰直角三角形,
∴,,
由(1)可知,,
∴,,
∵点的坐标为,
∴,,
又∵,
∴,
解得:,,
∴点的坐标为,
∵,,,
由(1)可知,,
∴,,
∴点的坐标为.
综上所述,是以为斜边的等腰直角三角形,点B的坐标为或.
【点睛】本题属于三角形综合题,考查全等三角形的判定和性质、坐标与图形性质.掌握全等三角形的判定定理和性质定理是解题的关键.
2.【材料阅读】小明在学习完全等三角形后,为了进一步探究,他尝试用三种不同方式摆放一副三角板(在中,,;中,,),并提出了相应的问题
(1)【发现】如图1,将两个三角板互不重叠地摆放在一起,当顶点B摆放在线段上时,过点A作,垂足为点M,过点C作,垂足为点N,易证,若,,则______;
(2)【类比】如图2,将两个三角板叠放在一起,当顶点B在线段上且顶点A在线段上时,过点C作,垂足为点P,猜想,,的数量关系,并说明理由;
(3)【拓展】如图3,将两个三角板叠放在一起,当顶点A在线段上且顶点B在线段上时,若,,连接,则的面积为______.
【答案】(1)9
(2);理由见解析
(3)10
【分析】本题综合考查了全等三角形的判定与性质,熟记相关定理内容进行几何推理是解题关键.
(1)由,利用两个三角形全等的性质,得到,,即可得到;
(2)根据两个三角形全等的判定定理,得到,利用两个三角形全等的性质,得到,,由中,即可得到三者的数量关系;
(3)延长,过点C作于P,由两个三角形全等的判定定理得到,从而,,则可求得,延长,过点C作于F,由平行线间的平行线段相等可得,代入面积公式得,即可得到答案.
【详解】(1)解:,,,
,,
;
故答案为:9.
(2)解:
理由:,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
;
.
(3)解:延长,过点C作于P,如图所示:
,,
,
,,
,
,,
,
延长,过点C作于F,如图所示:
,,
,
,,
,
由平行线间的平行线段相等可得,
,
故答案为:10.
3.通过对下面数学模型的研究学习,解决下列问题:
【模型呈现】
(1)如图,,,过点作于点,过点作交的延长线于点.由,得.又,,可以推理得到,进而得到=______,=______.(请完成填空)我们把这个数学模型称为“字”模型或“一线三等角”模型.
【模型应用】
(2)①如图,,,,连接、,且于点,与直线交于点,求证:点是的中点;
②如图,若点为轴上一动点,点为轴上一动点,点的坐标为,是否存在以、、为顶点且以为斜边的三角形为等腰直角三角形?若存在,请直接写出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),;(2)见解析;(3)存在,或
【分析】本题是三角形综合题目,考查了等腰直角三角形的判定与性质、全等三角形的判定与性质、坐标与图形性质、直角三角形的性质等知识;
(1)由全等三角形的性质可得出答案;
(2)过点作交于点,过点作交于点,证明,得出;同理可得:.得出,证明,由全等三角形的性质可得出;
(3)分两种情况,由全等三角形的性质可得出答案.
【详解】(1)解:由题意可知,
,,
故答案为:,;
(2)证明:如图1,过点作交于点,过点作交于点,
,,
,
,
在和中,
,
,
;
同理可得:.
,
,
在和中,
,
,
,
点是的中点.
(3)解:如图,当点在轴正半轴上时,由【模型呈现】可知,
,,
,
,
;
当点在轴负半轴上时,同理可得.
综上所述,点的坐标为或.
4.综合与实践:
在中,,,点C在直线l上,点A、B在直线l的同侧,过点A作于点D.
(1)问题情境:如图1,在直线l上取点E,使.则与的数量关系是_________________,此时之间的数量关系是_________________.
(2)探究证明:如图2,在直线l上取点F,使,猜想与的数量关系,并说明理由.
(3)拓展延伸:在直线l上任取一点P,连接,以点P为直角顶点作等腰直角三角形,作于点N,请直接写出在图3、图4中之间的数量关系.
【答案】(1);
(2),理由见解析
(3)
【分析】本题考查了全等三角形的判定与性质,熟练掌握“一线三垂直”模型是解答本题的关键.
(1)根据证明,得,,进而可证;
(2)过点B作于点H,根据证明,得,由三线合一得,进而可得;
(3)如图3,作于点H,作,作于点F,作于点E,可证四边形和四边形都是矩形,从而,.结合,可证;如图4,作于点H,由,,得,,进而可证.
【详解】(1)解:∵,,
∴.
∵,
∴,
∵,
∴.
∵,
∴,
∴,,
∵,
∴.
故答案为:,;
(2)
理由如下:过点B作于点H,如图,
则,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
在和中,
∵,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴;
(3)如图3,作于点H,作,作于点F,作于点E,
∴四边形和四边形都是长方形,
∴,.
由(1)知,,,
∴,
∴,
∵,
∴;
如图4,作于点H,
由(1)知,,,
∴,
∵,
∴.
5.如图1所示,已知AB为直线a上两点,点C为直线a上方一动点,连接AC、BC,分别以AC、BC为边向△ABC外作△ACD和△BCE,且,,,过点D作于点,过点E作于点.
(1)【问题探究】小华同学想探究图1中线段、、AB之间的数量关系.他的方法是:作直线于点H,可以先证明和________,于是可得:________和________,所以得到线段、、AB之间的数量关系是________;
(2)【方法应用】在图2中,当D、E两点分别在直线a的上方和下方时,试探究三条线段、、AB之间的数量关系,并说明理由;
(3)【拓展延伸】在图2中,当D、E两点分别在直线a的上方和下方时,小华同学测得线段,,请用含有m、n的代数式表示△ABC的面积为________.
【答案】(1)△CBH;;;;(2),理由见解析;(3).
【分析】(1)根据AAS证明△DA≌△HAC,得到D=AH,同理=BH,即可得到结论;
(2)过点C作于点G,证明≌,得到,同理可得:,,由得到;
(3)由前面证明可知CG=B,CG=A,求出B=A=(-AB)=(m-n),再根据三角形面积公式求出答案.
【详解】解:(1)∵,,
∴∠=∠CHA=,
∴∠DA+∠AD=90°,∠AD+∠CAH=90°,
∴∠DA=∠CAH,
∵AD=AC,
∴△DA≌△HAC,
同理△CBH,
∴D=AH,=BH,
∴
故答案为:△CBH,,,;
(2).
理由:如图,过点C作于点G,
∵,,,
∴,,
∴,,
∵,
∴,,
∴,,
在和中,
∴≌,
∴,
同理可得:,
∴,
由图可得:,
∴;
(3)∵CG=B,CG=A,
∴B=A=(-AB)=(m-n),
∴△ABC的面积===,
故答案为:.
【点睛】此题考查三角形全等的判定及性质,熟记三角形全等的判定及性质定理,根据题意找到对应相等的边或角运用定理解决问题,解题中注意运用类比方法思考问题,图形中的点的位置变化,但是问题不变,思考问题的方法及证明思路也应该不变.
6.已知:中,为直线上一动点,连接,在直线右侧作,且.
(1)如图1,当点在线段上时,过点作于,求证:;
(2)如图2,当点在线段的延长线上时,连接交直线于点.试探究与的数量关系,并说明理由.
(3)当点在射线上时,连接交直线于点,若,求的值.
【答案】(1)见解析
(2),见解析
(3)或
【分析】本题主要考查了全等三角形的判定和性质,同角的余角相等,三角形的面积计算;
(1)求出,即可利用证明;
(2)作交的延长线于点,求出,证明,可得,然后再证即可;
(3)分情况讨论:当点在的延长线上时,作交的延长线于点,求出,证明,可得,,然后求出,再证,可得,设,表示出和,然后根据三角形的面积公式列式即可;当点在线段上时,同理求解即可.
【详解】(1)证明:如图1,
,,,
,
,
在和中,,
;
(2);
理由:如图2,作交的延长线于点,
,,,
,,
在和中,,
,
,
在和中,,
,
;
(3)解:如图3,当点在的延长线上时,作交的延长线于点,则,
,
,
在和中,,
,
,,
,
,
,
,
在和中,,
,
,
设,则,
,
,
,
,,
,
的值为;
如图4,当点在线段上时,设,则,
,
,
,
,,
,
综上所述,的值为或.
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