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第1讲 大气组成和大气垂直分层与大气受热过程
BLUE THESIS PROPOSAL TEMPLATE
第四章 地球上的大气
高考考向分析
考点 真题统计 考向分析
大气组成 2022年广东卷、2021全国乙卷 纵观近五年各地区的高考命题内容和趋向，大气的垂直分层考察的相对较少，主要考察其特征。大气的受热过程和气温是高考考察重点方向。既涉及到其中原理过程的分析，也注重到运用实际现象考察原理过程。新高考考察中预测会侧重理论与实际的运用。
大气垂直分层 2023、2022、2021浙江卷
大气的受热过程 2023、2022、2020浙江卷、2022湖南卷、2021江苏卷、2021福建卷
气温与逆温 2022辽宁卷、2022、2021江苏卷、2021浙江卷、2021全国甲卷、2021全国乙卷、2021福建卷、2021湖南、2021上海卷、2021北京卷
知识点
Knowledge points
大气组成
1
大气垂直分层
2
大气的受热过程
3
4
气温与逆温
大气组成
本考点主要考察学生大气成分的了解，只需要大致掌握即可，高考考察基本很少会直接呈现。
01
基础知识--大气的组成
1.组成
TEACH
低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。
干洁空气组成
基础知识--大气的组成
1.组成
TEACH
大气组成 主要作用
干洁空气 氮气
O2
CO2
O3
水汽
杂质
氮是地球上生物体的基本元素
氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
绿色植物进行光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高
吸收紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用
成云致雨的必要条件；影响地面和大气的温度
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
作用：含量很少，却在天气扮演重要的角色。
水汽：水平方向：海洋上空高于陆地上空；湿润地区上空高于干旱地区上空
垂直方向：一般自地面向高空逐渐减少
杂质：近地面大气中，陆上大于海上；城市大于乡村；冬季大于夏季
降水形成基本条件：
1.充足的水汽
2.温度下降
3.凝结核
雨后空气是清新的：杂质作为凝结核随降雨降落到地面
2.大气主要成分的时空分布规律
基础知识--大气的组成
3.人类活动对大气组成的影响
TEACH
人
类
活
动
化石燃料的使用
制冷剂的广泛使用
大气成分的改变
CO2等温室气体的增加
氟氯昂等增加，臭氧减少
危害人体健康
危害生存环境
影响生态系统
控制相关气体的排放
1.大气中二氧化碳的主要作用是
①植物进行光合作用的基本原料 ②成云致雨的必要条件
③对地面有保温作用 ④地球上生物体的基本元素
A.①② B.②③ C.②④ D.①③
2.大气中尘埃物质的作用和影响不包括
A.对人体健康产生危害 B.反射太阳辐射、降低地面温度
C.影响太空中的航天器 D.促进云雨的形成
地球大气又称“氮氧大气”,结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表,完成3-4题。
【题型运用】近地面大气中CO2的浓度变化是自然和人类活动综合作用的结果，受到大气运动、植被状况、地形和人类活动等因素的影响，也存在时空差异。下图是北京市大气中CO2的浓度年变化（a）及4月日均变化（b）示意图。北京市大气中CO2浓度最高出现在冬季的主要原因是（ ）
A．植物光合作用弱，吸收CO2少
B．气候寒冷，降水少，CO2稀释少
C．季风受地形的阻挡，CO2扩散慢
D．居民生活取暖，工业能耗的增加
D
基础知识--大气的组成
大气垂直分层
本考点主要考察学生对大气垂直分层的掌握，并理解各层的主要特征。高考考察中，主要运用分层特征来解释地理现象。
02
基础知识--大气垂直分层
1.分层依据
根据地球大气的温度、密度和运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气。
（1）对流层 —— 与人类的关系最密切
纬度
高纬度地区：8—9千米
中纬度地区：10—12千米
低纬度地区：17—18千米
季节
夏季较厚
冬季较薄
对流层是贴近地面的大气最低层。集中了约3/4的大气和几乎全部的水汽、固体杂质，大气中的污染物也多集中在这一层。
上界高度随纬度和季节而变化。
低纬地区受太阳辐射多，对流旺盛，对流层高度大
0°
30°
60°
90°N
30°
60°
90°S
5
10
15
20
千米
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
平流层
高
层
大
气
温度
℃
位置
大气圈底部
（平均0-12KM）
组成
整个大气的的3/4，几乎全部的水汽、杂质和大部分污染物
温度变化
随海拔升高而递减
（地面是热源）
大气运动
与人类关系
对流运动为主
（上冷下热）
风、云、雨、雪等天气现象
海拔每上升100米，气温下降0.6℃
（2）平流层
1.厚度变化：
自对流层顶部至50-55千米高空。
平流层晴朗的天气
平流层的主要特点及成因
2、温度变化：气温随高度升高而升高。
臭氧层（15-35千米）吸收大量紫外线使
大气增温
3、大气运动：以水平运动为主
大气上热下冷，大气稳定
4、天气变化：大气平稳,天气晴朗,有利高空飞行
水汽和杂质含量少，
无云雨现象，能见度好
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
平流层
高
层
大
气
温度
℃
高层大气的主要特点并分析其成因
1、气温随高度升高先降低后上升
2、底部对流运动，上部平流运动
4、有极光和流星现象
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
平流层
高
层
大
气
温度
℃
(3)高层大气
3、存在电离层（60~500千米），能反射
无线电波，对无线电通信有重要作用
平流层以上大气。
离地面远,引力小,大气密度很小，2000-3000千米空气经常散逸到宇宙空间，被认为是大气上界。
自平流层顶开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温下降；其后大气吸收太阳辐射，温度又上升。
电离层大气在紫外线和宇宙射线作用下，大气分解为离子，处于高度电离状态
下图为大气垂直分层示意图，读下图完成下列各题。
1．图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
2．电闪雷鸣、刮风下雨等天气现象发生在大气垂直分层中的（ ）
A．对流层 B．平流层 C．中间层 D．高层大气
3．大气垂直分层中形成航空最佳飞行层的主要原因是该层（ ）
A．气温相对下高上低，大气稳定
B．水汽含量较多，但尘埃少，水汽不易成云致雨
C．大气易电离，有利于保持与地面的短波通讯
D．大气以平流为主，大气的能见度好
4．对短波通信具有重要意义的电离层位于（ ）
A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部 C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层
B
A
D
D
课堂对点训练（大气的垂直分层）
【典题精练】
下图为大气垂直分层示意图。读图完成1-3题。
1.下列叙述正确的是 (　　)
A.低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质组成
B.云、雨、雪、雷电等天气现象,发生在平流层
C.大气中的臭氧可以减少红外线对生物的伤害
D.大气组成成分比例不会因人类活动影响而改变
2.地球大气层,一般随高度增加 (　　)
A.气温降低 B.气压升高 C.密度减小 D.湿度增大
3.北京飞往美国华盛顿的飞机,升空20分钟后遇到雷雨天气,此时飞机应(　　)
A.迅速进行迫降 B.不断降低飞行高度
C.保持原有高度 D.升至万米以上高空
A
C
D
大气的受热过程
本考点主要考察学生对大气受热过程的原理分析，并能够运用原理分析地理现象产生的原因和合理性。
03
①
大气对太阳辐射的削弱作用
②
大气对地面的保温作用
大气的受热过程
削弱作用
吸收
反射
散射
臭氧吸收紫外线、二氧化碳和水汽吸收红外线
有选择性
云层、尘埃具有反射作用
无选择性，与云量呈正相关
空气分子和微小尘埃的作用
有选择性，波长越短越容易被散射
蓝紫光最容易被散射，红黄光最不易被散射
1.反射作用
（2）特点:
无选择性
（因而反射光呈白色）
（1）参与的大气成分：
云层（最显著）和较大颗粒的尘埃
云层
越厚
越多
越低
反射越
思考1：晴朗和多云的白天哪一个温度低？原因是什么？
多云的白天温度低。
多云的白天云层厚，云层对太阳辐射反射强，到达地面
太阳辐射少，地面辐射弱，气温不太高。
强
（一）大气对太阳辐射的削弱作用:
反射、散射、吸收
2.散射作用
（1）参与的大气成分：
空气分子和微小尘埃
（2）特点：
有选择性
思考2：晴朗的天空为什么呈现蔚蓝色。
可见光中波长较短的蓝、紫色光易散射，因而晴朗的天空是蔚蓝色
3.吸收作用
特点:具有选择性
思考3：为什么太阳辐射不是对流层大气的主要直接热源？
平流层
对流层
大气对太阳辐射能量最强的可见光吸收很少，大部分可见光可透过大气射到地面
臭氧吸收波长较短的紫外线
水汽和二氧化碳吸收波长较长的红外线
太阳辐射
大气反射
云层和较大颗粒的尘埃
散射
空气分子和微小尘埃
有选择性,蓝紫光最易被散射
吸收
CO2和水汽吸收红外线
O3吸收紫外线
无选择性
大气对太阳辐射的削弱作用
①
大气对太阳辐射的削弱作用
②
大气对地面的保温作用
（三）大气对地面的保温作用:
1.物体温度与辐射波长的关系：
物体温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。
2.地面辐射：
地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同时又持续向外（主要是向大气层）释放辐射能量，形成地面辐射。
太阳辐射为短波辐射；地面辐射为长波辐射.
波长与温度的关系
太阳辐射
地面辐射
大气辐射
短波辐射
长波辐射
长波辐射
太阳辐射
散射
大气反射
大气吸收
大气层
地面吸收
地面反射
地面辐射
大气辐射
大气吸收
大气逆辐射
大气辐射
太阳
暖大地
大地
暖大气
大气
还大地
图例：
短波辐射
长波辐射
30
大气吸收
地
面
辐
射
大气
吸收
射向宇宙空间
射向宇宙空间
大
气
辐
射
1 .“太阳暖大地”
2.“大地暖大气”
3.“大气还大地”
大
气
增
温
射向地面
太
阳
辐
射
大气上界
地面受热增温
保持地面温度
地面
射向宇宙空间
大气逆辐射
大气的受热过程
近地面大气的主要热源
大气成分改变影响
太阳辐射(短波)、地面辐射和大气逆辐射(长波)
①太阳暖大地→②大地暖大气→③大气还大地
①主要直接热源（地面长波辐射）②根本热源（太阳辐射）
①大气对太阳辐射的削弱作用
②大气对地面的保温作用
三种辐射：
三个过程：
两个热源：
4.两种作用：
大气受热过程
33
燃煤污染会对雾霾天气的形成产生巨大的影响。为了改善空气质量，各省级行政区实施“煤改电”专项行动。下图为大气的保温作用示意图。
1．近地面大气温度随高度升高而递减，主要影响因素是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
2．某省级行政区煤改电后，将导致（ ）
A．甲减弱 B．乙增强
C．丙无变化 D．丁减弱
3．霜冻多出现在晚秋或寒冬时节晴朗的夜晚，主要是为（ ）
A．甲强 B．乙弱
C．丙弱 D．丁弱
D
B
C
长津湖位于朝鲜东北部盖马高原上，整个高原面为玄武岩台地，海拔1300米左右，向北延伸到我国吉林省，可以看到有3座火山喷发，呈三角形分布排列，至今保存着非常完整的火山地貌——长白山天池，其南部与我国首都北京的地理纬度大致相当。长津湖与北京纬度相当，但冬季温度却比北京低很多，以下说法正确的有（ ）
①海拔高，气温低
②白天大气对太阳辐射的削弱作用弱
③夜晚大气对地面的保温作用弱
④盖马高原四周没有高大的山脉阻挡，有利于寒潮南下，
直冲盖马高原
A．①②③B．②③④C．①③④ D．①②④
C
大气受热过程的原理运用与分析
TEACH
1.温室效应分析：
判断：根据左图，运用大气受热过程的原理分析温室效应产生的具体过程？
人类活动，使得向空气中排放的二氧化碳、一氧化碳等温室气体增加，温室气体的增加使得大气对地面辐射的吸收增加，大气升温后，大气返还给地面的大气逆辐射增强，从而使得地面增温加强，形成温室效应。
案例探究
太阳辐射
地
面
辐
射
案例探究
温室大棚的作用：保温、保湿、防风、减少病虫害、减少暴雨的冲刷等
① 太阳辐射是短波辐射，能透过玻璃进入温室，被地面吸收后产生地面辐射；②地面辐射为长波辐射，长波辐射不能透过玻璃，被反射到室内，进而起到保温作用。
温室大棚增强了大气逆辐射
2.温室大棚
地膜覆盖主要减少地面辐射散失，吸收的热量保留在土壤中。
案例探究
果树下覆膜增加反光，提高水果的着色度。
3.地膜
【题型运用】下图为某农业生产设施图和安徽南部山区某谷地地形剖面图，茶园设置黑纱帐的主要目的是（ ）
A．减少茶园水分蒸发
B．黑纱账吸热以提高温度
C．削弱太阳辐射强度
D．防止害虫飞入茶园
C
39
在我国农业生产过程中，经常运用地膜覆盖技术以提高当地的农业生产效率。据此完成题。
1．我国华北地区，春季采用地膜覆盖技术，可以有效提高地温，其主要原理类似于( 　　)
A．减弱了地面辐射 B．增强了大气逆辐射
C．增强了太阳辐射的总量 D．降低了对太阳辐射的吸收
2．在我国山东胶东地区大力发展苹果种植，果农夏季在苹果树下覆盖银色反光地膜，其主要作用是(　　)
①增强大气逆辐射，提高地温　 ②吸收太阳辐射，降低地温
③反射太阳辐射，增加光照效率　 ④保持土壤水分
A．①③ B．②④ C．①② D．③④
A
D
“为什么农民要在果园里铺沙或者鹅卵石？
案例探究
覆盖沙石，白天对太阳辐射的吸收增强，提高地温，晚上热量丧失快，使得温差扩大，有利于有机质的积累。
同时，能够较少土壤水分的蒸发。
为什么农民利用烟雾防霜冻？
烟雾中含有大量的二氧化碳，能够吸收地面辐射，从而增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻。
案例探究
探究：晴天和阴雨天比较，哪个昼夜温差大？
解析
晴天。因为晴天白天云层少且薄，太阳辐射强，晚上云层少，大气逆辐射弱；
阴雨天白天云层多且厚，对太阳辐射削弱作用强，晚上大气逆辐射强，热量多。
请运用大气的热力作用原理解释“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”现象
①新疆地处内陆，气候干旱，晴天多，云量少。
②白天大气的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高，出现“午穿纱”的现象；
③晚上大气的保温作用弱，地面损失热量多，至清晨近地面气温达到最低，故有“早穿皮袄”的现象。
案例探究
昼夜温差大小分析思路
①地势
②天气
③下垫面
地势高
大气稀薄
→
→
→
白天大气削弱作用弱
夜晚大气保温作用弱
→
→
昼夜温差大
天气晴朗
→
→
白天大气削弱作用弱
夜晚大气保温作用弱
→
→
昼夜温差大
阴天
相反
下垫面
比热容大
→
→
白天增温速度慢
夜晚降温速度慢
→
→
昼夜温差较小（如海洋）
思维建模
(2019·江苏)2019年1月某日三峡库区出现云海日出奇观，图1为某记者拍摄的照片。图2为大气受热过程示意图。读图，完成下题。
1.受云海影响，三峡库区大气受热过程对应于图2中(　　)
①增大　②增大　③减小　
④减小
A．①②　　　 B．②③　　
C．①③　　　　D．②④
【真题链接】
B
【真题链接】
(2020·课标全国Ⅱ)对我国甘肃某绿洲观测发现，在天气稳定的状态下，会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成2～4题。
2.图示观测时段内(　　)
A．正午绿洲和沙漠长波辐射差值最大
B．傍晚绿洲降温速率大于沙漠
C．凌晨绿洲和沙漠降温速率接近
D．上午绿洲长波辐射强于沙漠
C
【真题链接】
(2020·课标全国Ⅱ)对我国甘肃某绿洲观测发现，在天气稳定的状态下，会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。。
A
3.导致绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的主要原因是绿洲(　　)
①白天温度低　　　②蒸发(腾)多
③空气湿度大　　　④大气逆辐射强
A．①②　　 B．②③
C．③④　　　 D．①④
气温及逆温
本考点主要考察学生对气温及逆温的分析，重点分析等温线的一般特征，气温分布的规律，逆温形成的过程。是高考考察的重点。
04
49
气温
1.概念
气象学上把表示空气冷热程度的物理量称为空气温度，简称气温。单位：℃
气温
概念：在地图上，把温度相同的点连接起来的线。
1.等温线及其特点
1、同一条等温线上各点的气温相等。（同线等温）
2、等温线密集的地方气温差别大，等温线稀疏的地方，气温差别小。（密大疏小）
3、等温线呈闭合形状时，如果中心气温比周围气温低表示这里是低温中心，反之是高温中心。（闭合成中心）
2.等温线的判读
①B点与E点的温差？
B: 8℃—12℃
E: 4℃—8℃
温差：0℃—8℃
弯曲状况：等温线凸低值，表示此地温度高（凸低值高）
等温线凸高值，表示此地温度低（凸高值低）
②比较B点与D点温度及等温线弯曲方向？
B: 8℃—12℃
D: 4℃—8℃
B高，等温线凸向低值
D低，等温线凸向高值
气 温 低
20°
10°
0°
3.等温线的空间分布规律
①纬度：气温由低纬向高纬递减
等温线：如果等温线向低纬凸出（凸高温值），该地气温比同纬度低
等温线向高纬凸出（凸低温值），该地气温比同纬度高
纬线
等温线
3等温线的空间分布规律
海陆上：
夏季：陆地等温线向高纬弯曲， 海洋等温线向低纬弯曲。
冬季：陆地上的等温线向低纬弯曲，海洋上的等温线向高纬弯曲。
（一月陆向南，一月海向北；七月陆向北，七月海向南）
2.海陆上：夏季陆地气温高于海洋气温，冬季陆地气温低于海洋气温。
１月份，北半球为冬季
陆地等温线凸向： 1陆南，7陆北 （南北半球弯曲一致，但季节相反）
方法技巧
18℃
20℃
陆地　 海洋
赤道
气温低 气温高
20℃
18℃
气温高 气温低
陆地　 海洋
一月，北半球冬季
---南半球夏季
----陆地气温高，海洋气温低
----等高线凸低值（凸低值高）
---纬度越高，气温越低
----凸高纬
据此可以判断，下图所示区域处在 半球 季
夏
北
【题型运用】下图为某区域 7 月等温线分布示意图，图中甲、乙两地海陆性质不同，等温线数值 a>b>c。甲地气温（ ）
A．高于乙地，为陆地
B．高于乙地，为海洋
C．低于乙地，为陆地
D．低于乙地，为海洋
D
基础知识--气温
陆地
海洋
58
逆温
TEACH
1.逆温
概念：地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，气象学上称之为“逆温”，发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。
判断：左图为某地某时刻气温的垂直分布，判断图中逆温所发生的区域？
逆温层
正常情况下，对流层海拔每升高100米，气温下降0.6℃
能力提升--逆温
TEACH
1.逆温
②逆温过程：
正常的气温垂直分布
夜间地面冷却快，近地面大气随之降温。离地面越近，降温越快，形成
自下而上的逆温
随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时厚度达到最大
日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，近地面大气也随之增温，逆温便逐渐自下而上消失
①出现的位置：
对流层的近地面
②生消的过程:
日落后自下而上形成，日出前最强，日出后逐渐自下而上消失，中午彻底消失
逆温的发生过程
形成----地面是冷的
③逆温近地面先发生，后逐步向上发展，近地面后结束。
无论其形成还是结束都是从近地面开始的
④逆温的重要特征判断——“ 下冷上暖”
⑤逆温的强弱：
一天中：日出前最强，中午最弱；
四季:冬季最强，夏季最弱
冬季晴天的夜晚逆温最强
能力提升--逆温
TEACH
1.逆温
③逆温类型--平流逆温
由于暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响迅速降温，上层空气因距离较远，降温较少，于是产生逆温。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
陆地冷地面
海面
暖气团
冷气团
能力提升--逆温
TEACH
1.逆温
③逆温类型--辐射逆温
晴朗无云的夜间或黎明
由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失热量多，离地面越近降温越快，从而出现上暖下冷的逆温现象。
辐射逆温多发生于冬季晴朗的夜晚
地面
地面冷却降温近地面冷却快
高空冷却相对较慢
能力提升--逆温
TEACH
1.逆温
③逆温类型--锋面逆温
锋面附近，暖而轻的暖气团沿着锋面爬升至冷而重的冷气团上方，形成下冷上暖的逆温现象。常出现面锋面活动地区。
地面
冷气团
暖气团
常发生在山地、盆地和谷地中。夜晚，由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象，称为地形逆温。
冷空气
冷空气
暖空气
山
坡
山
坡
山 谷
冷空气
④逆温类型--地形逆温
能力提升--逆温
对航空：逆温现象如果出现在低空，多雾天气给飞机起降带来麻烦。
逆温现象如果出现在高空，空气对流运动受阻，飞机飞行平稳，同时提高了能见度，使飞行更加安全。
对环境：逆温时，对流运动受阻，大气比较稳定,不利于污染物扩散,加重大气污染（雾霾）
对自然灾害：阻碍了空气对流,近地面沙尘不易被上升气流带起,可以抑制沙尘暴的发生
对天气：容易产生大雾等不利天气，影响交通(能见度降低，地面湿滑)
2.逆温的影响
----使对流运动受阻，空气无法对流
如果对流层大气出现“上热下冷（即随高度上升，气温也上升）”现象时，空气对流运动减弱，不利于污染物的扩散。据此完成下面小题。
5．上图中，符合题中所示现象的大气层次是（ ）
A．①+② B．② C．②+③ D．③
6．据此推测，在冬季，一天中最不合适进行户外锻炼的时段是（ ）
A．清晨 B．中午 C．午后 D．傍晚
B
A
【典例领航】
(2021·广东）辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成1~2题。
1. 黄河源地区逆温辐射常出现的时间和天气状况是( )
A．日落前后，大风呼啸 B．正午时刻，雨雪交加
C．午夜时分，浓云密雾 D．日出之前，晴朗无风
2. 黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于( )
A．锋面气旋多 B．下沉气流盛行
C．准静止锋强 D．热力对流强盛
D
B
本节必备知识
1.低层大气的组成成分及作用
2.大气垂直分层的划分，各层的特点及人类活动的影响
3.大气的受热过程原理及应用
4.大气对太阳辐射的削弱作用与对地温的保温作用

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