王义炯蛇的耐饿本领可真惊人。据说，有一条蟒蛇饿了2年9个月才死去。有位生物学家对我国蛇岛〔蛇岛〕又名小龙山，也叫蟒岛，在辽东半岛西南，渤海海峡北面，面积不到一平方公里，生存着数以万计的蝮蛇。上的蝮蛇进行过研究，既不给食又不喂水的蝮蛇，平均能活78天，活得长的可达107天，即使“短命鬼”也活了34天。如果让它们喝些水，那么，耐饿的本领就可提高1倍左右，最耐饿的甚至活了392天。

为什么蛇有这种耐饿本领呢？因为它们有一套节约能量的技术。人们都知道，一摸到猫、狗和鸡身上，总是感到热呼呼的，可是一摸到蛇的身上，却是冷冰冰的。这是因为前者是恒温动物，后者是变温动物。恒温动物的身体，好像是只具有恒定温度的炉子。为了保持恒定的体温，就要消耗体内的能源物质。可是，作为变温动物的蛇就省去了这笔能量开支。它们一年四季的体温固然不同，就是同一天中的体温也随外界温度变化而有较大的变动。所以，它们体内动用的能源物质，远比恒温动物为少。拿重量相等的猪和大蟒蛇相比较，如果猪每天消耗150份单位重量的能源物质的话，那么蟒蛇只要1份就够了。在冬眠时，蟒蛇所消耗的能量更是微乎其微，经过长达5个多月的冬眠后，它的体重只不过减轻2%左右。

与此同时，蛇类吸收营养成分的效率特别高。一口气连吞四五只小白鼠，对蛇来说是并不稀奇的。有时，它们还能吞食比自己大而且长的食物。一般地，只要5天左右的时间，蛇就把吞进肚里的食物消化完了，连骨头也消化得精光，只剩下一些兽毛和鸟羽从粪便中排出来。消化以后，这些营养成分便在体内贮存起来。正因为在能量的积聚和消耗上能“开源节流”，所以蛇的耐饿本领特别高强。

龟是寿命很长的动物。1766年，法国探险家把一只大龟带到了毛里求斯岛①〔毛里求斯岛〕印度洋西南部的一个火山岛，是毛里求斯的主要岛屿。上，1810年，英国军队打败了法国人，占领该岛，因而接管了这只大龟。它在一个炮兵营地一直活到1918年，由于爬上炮床而被士兵“就地正法”了。这只龟是在成年时被捉住的，看来它的寿命至少也有180年。龟为什么长寿呢？新陈代谢缓慢，能量消耗较少，是其中的一个重要原因。

骆驼是一种能长时间忍耐干渴的动物，人们把它叫做“沙漠之舟”。有些人认为，骆驼之所以能耐干渴，是因为在它的驼峰里装满了水。其实，驼峰里装的并不是水，而是脂肪。脂肪在氧化产生热量的同时，也产生了水分。骆驼不仅能贮水，而且善于保水。它很少出汗，排尿量也少得可怜。别的动物如果小便不多，不能排出尿素等废物，就会中毒。骆驼却可以通过肝脏，利用尿素制成新的蛋白质。

有人曾做过一次试验，在非洲撒哈拉大沙漠中，把几头骆驼拴在太阳下晒了8天，结果它们失去了重量为体重的1/4的水分，但血液中的水分却只失去1/10，血液循环仍然畅通无阻，因而仍能以惊人的毅力，挺立在骄阳之下。

一头成年的骆驼，在长途跋涉时可以比马走得更快更远，或驮运连牛也吃不消的重物。在20世纪初，澳大利亚曾举行过一次骆驼与马的180千米赛跑。结果，马以微弱的优势赢了这场比赛，可是随即便倒毙了。而骆驼经过一夜的休息后，第二天仍以同样速度跑了180千米。

近年来，科学家已经发现，骆驼耐渴的奥秘就在血浆中。骆驼的血浆中有一种特殊的蛋白质，可以保持血液中的水分；每当体内的水分明显损耗时，这种蛋白质仍能维持血液中的水分，保证血液循环的正常进行。科学家把骆驼血浆内的这种蛋白质注射到兔子体内，结果这些兔子在沙漠中断水7天，体内水分丧失30%之后，仍未死去；而没有注射过这种蛋白质的兔子，失水10%就夭折了。

动物是很注意节约能量的。大雁南飞的时候，常常排成“人”字或“一”字队形，因为这样比较省力。飞行在前面的大雁拍打几下翅膀，气流就上升了，后面的小雁便可以乘着这股气流滑翔，飞得更轻松更省劲。

动物的能量利用率也是很高的，在这方面鸟类可算是佼佼者了。哺乳动物每奔跑1千米，100克体重大约消耗2 400焦耳的能量；鸟类每飞行1千米，100克体重只消耗680焦耳的能量，后者所消耗的能量不到前者的1/3。有一种金①〔金（héng）〕一种群居海滨的鸟，体形较小，翅膀羽毛较长。，每年春秋季节往返于阿拉斯加〔阿拉斯加〕美国最大的州，位于北美洲西北角，在太平洋和北冰洋之间。和夏威夷群岛〔夏威夷群岛〕位于太平洋中部，是美国的一个州。，在海洋上空不吃也不睡，一口气飞4 000多千米，体重只减轻60克。如果飞机能用这个效率飞行，那就能节省许多燃料。有人把一种蝎子放在一个容器里，里面装满了消过毒的沙子，9个月以后，这只蝎子的体重竟丝毫未减。

动物的节能术奥妙无穷，一旦这种奥妙被揭开，肯定会在医学和畜牧业上得到广泛的应用。

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动物既能节约能量，又能有效地利用能量，生命在漫长的进化中，把自己的生存形式雕琢得如此精妙，你不能不惊叹大自然的神奇力量。动物和我们人类一样，都是大自然的恩赐，都来源于同样的集合。也许我们能从它们身上，明白更多自然的奥妙，掌握更多的智慧。

在生活中，你还能补充说明一两种动物节能的例子吗？科技未来47克隆技术：生物放大技术

科技未来

克隆技术：生物放大技术①选自《生命的黑匣子》（宗教文化出版社1999年版）。

晨曦“克隆”一词是英语词clone或cloning的音译。我国以前曾将其译为“无性生殖”或“无性繁殖”。什么意思呢？“无性”，当然就是没有阴阳结合的过程，而是由同一个“祖先细胞”通过分裂方式繁殖而形成的纯细胞系，也就是一“群”“孙子”细胞。这个细胞系中每个细胞由于基因（遗传信息）彼此是相同的，从而决定了每个细胞由基因所控制的性状（例如细胞的个头性状）是彼此相同的。由于上一代和下一代的遗传信息是一致的，所以可以简单地说，克隆是生命的全息复制。

因此，克隆技术在现代生物学中被称为“生物放大技术”。

所谓“克隆羊”，就是无性繁殖的羊，它没有父母双亲，而是某一只羊的“翻版”后代。形象地说，就像孙悟空拔下一根汗毛再吹口气，便又生出一个甚至成千上万个一模一样的小孙悟空。

克隆可以分为四个层次：微生物或细胞、植物、动物和人，以及在自然界发生的克隆和只有人工条件下发生的克隆。

实际上，在人们身边有许多自然界的克隆存在。“无性繁殖”并不是什么新东西。它在植物界和低等动物中是大量存在的。比如，植株扦插，从一个柳树枝上剪下几根小条，插进土里，以后它就长成相似的柳树；再比如，把土豆切成许多小块埋在土里，再长出的新土豆便是原先土豆的复制和“无性繁殖”。这种“无性繁殖”，也叫“克隆”。在自然条件下，由于许多植物本身就适宜进行无性繁殖，所以，它们很容易形成克隆，在动物界，这种繁殖方式多见于无脊椎动物，如原生动物的分裂生殖、尾索类动物的出芽生殖等。当然，在高等动物中是有性繁殖，克隆基本上是不存在的。

无性繁殖本来是一种低级的生殖方式。生物进化的层次越低，越有可能采取这种生殖方式；进化层次越高，则越不可能采取这种生殖方式。由于低级生物如微生物，采取自行分裂的方法繁殖，分裂后子代与亲代的遗传物质完全同一，因此在这个意义上，微生物的生殖完全就是“克隆”。也就是说，微生物是“长生不老”的。虽然在严格的意义上，微生物的亲代与子代会有若干差异，因为它们的外界营养环境仍然会有差异。现在生物医学研究中用克隆技术在体外培养的正常细胞或癌细胞，也称为“永生细胞株”，意思是说这些细胞是“不死”的。

每一个植物和动物个体，从一株小草到一棵大树，从一只蚂蚁到一头大象，都是由一个细胞经无数次分裂后形成的无数个细胞组成的。每次细胞分裂时，细胞核中的遗传信息都要精确地“拷贝”并平均分配到两个分开的新细胞中，其结果是，尽管叶子和根的细胞不同，肌肉和血液中的细胞不同，但同一个植物和动物个体身上的每个细胞的细胞核中携带的遗传信息是完全相同的。从理论上讲，从动物和植物上取下任何一个细胞，在合适的条件下都能发育成一个新的个体。因为新个体携带的遗传信息和原来个体所携带的遗传信息完全相同，所以也都能克隆。新的个体应是原来个体的“复制品”，这种现象叫做“细胞的全能性”，只有具有全能性的细胞能够克隆，失去全能性的细胞就不能了。

当然，高等动物的受精卵还暂时具有全能性。包括人类在内的高等动物，严格按照有性繁殖的方式繁衍后代，即分别来源于雌雄个体的卵细胞和精子细胞融合，形成受精卵，受精卵经过不断分裂最后孕育成一个新的个体。这就说明，在高等动物体内，只有受精卵能够实现细胞的全能性。这种有性生殖的后代分别继承了父母各一半的遗传信息。所以，要使受精卵进行无性繁殖，科学家必须经过一系列复杂的操作程序。首先要用外科手术除去受精卵的细胞核，或用辐射等手段使受精卵内的细胞核失去活性，然后再用注射器将另一个个体的细胞核转换到已去除细胞核的受精卵中。20世纪50年代，科学家用上述方法已经成功地无性繁殖出一种两栖动物。

当受精卵发育成胚胎细胞时，部分动物的胚胎细胞还具有全能性，也还能利用它进行克隆。这种研究是从胚胎分割研究入手的，当牛的受精卵细胞经数次分裂后形成一个小细胞团──胚胎时，科学家将胚胎分成两半，并分别移植到两只母牛的子宫中，最后生出了两只“双胞胎牛”。随后，科学家们又开始进行胚胎细胞的核移植研究。当一个受精卵经过分裂形成数个或十几个细胞后，将这些细胞分开，再将这些细胞的细胞核取出，分别移植到别的已去掉细胞核的受精卵或细胞中，再分别移植到雌性动物的子宫中孕育成熟。这样，一个受精卵就产生了大量“多胞胎”。核移植后的细胞，分裂后获得的第二代细胞还可以再进行核移植，还有第三代、第四代……这样一个受精卵就会产生无限多的“多胞胎”，这种核移植的技术也是克隆技术中的一种。

在动物上一直采用卵细胞、受精卵细胞以及胚胎细胞来进行克隆，直到英国科学家维尔穆特博士采用羊的体细胞克隆成功。他培育成功的绵羊“多利”，因其细胞核来自一头成年绵羊身上的乳腺细胞，这比胚胎细胞克隆更进了一大步。因为乳腺细胞作为一种体细胞已失去全能性，克隆羊“多利”的科学意义正在于此。

克隆技术的应用十分广泛。首先，它是种植业和畜牧业中选育遗传性质稳定的优质品种的理想手段。

其次，克隆技术在医学领域的应用具有十分诱人的前景。目前，美国、瑞士等国已经能够利用克隆技术培植的人体皮肤进行植皮手术。不久前，有一位美国妇女在一次煤气炉意外爆炸中受伤，75%的身体被严重烧伤。医生从她的身上取下一小块未损坏的皮肤，送到一家生化科技公司。一个月后，该公司利用先进的克隆技术培植出了一大块健康的皮肤，使患者迅速地痊愈了。这一新成就避免了异体植皮可能出现的排异反应，给病人带来了福音。科学家预言，在不久的将来，他们还将借助克隆技术“制造”出人的乳房、耳朵、软骨、肝脏，甚至心脏、动脉等组织和器官，供应医院临床使用。

再次，克隆技术还可用来大量繁殖许多有价值的基因，例如，在基因工程操作中，科学家们为了让细菌等微生物“生产”出名贵的药品（如治疗糖尿病的胰岛素、有希望使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素等），分别将一些相应的人体基因转移到不同的微生物细胞中，再设法使这些微生物细胞大量繁殖。与此同时，人体基因数目也随着微生物的繁殖而增加。在人体基因被大量“克隆”时，微生物大量地“生产”出人们所需要的名贵药品。

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“克隆”可以说是当今社会“甚嚣尘上”的一个名词。“克隆”技术已经开始应用，科学家们克隆出许多种动物，有的“科学狂人”甚至想克隆人类。当医生用“克隆”来的器官治愈了顽症，挽救了生命，你可能对“克隆”技术赞不绝口、顶礼膜拜；可当有一天你面对无数个一模一样的“你”侵占了你的生存空间，你也许会痛心疾首，悔不当初了。这项“生物放大技术”对人类而言，究竟是福音还是灾难的化身，还要我们拭目以待。

课外同学们可继续探讨与“克隆”有关的问题。48计算机会有意识吗

计算机会有意识吗①选自1998年1月5日《中国青年报》。

闻达在一部叫《边缘地区》的科幻片中，主人公詹姆斯?科里是异国流放到一颗荒芜的小行星的囚犯，负责运送他的太空船船长艾伦比因为同情科里，给他留下了一个叫艾丽西亚的“貌似女子”的机器人。结果科里爱上了“她”。一年后，艾伦比来接科里回地球，但他告诉科里，载上他后，太空船仅够放15磅的工具了。这意味着艾丽西亚将不能随科里返回地球。深深爱上这个机器人的科里不肯独回地球，无奈之下，船长朝艾丽西亚开了一枪，艾丽西亚的脸上露出了一团冒烟的电线……

这部影片包含了两个问题，一是机器人能否复制人的智能？二是如果有这样的机器人，拆除它是不是意味着扼杀了一个有意识的生命？

专家说，“生命形式的机器人很快出现”或者“永远不会出现”的答案都不确切。几十年前有人曾预测核动力真空吸尘器会很快出现，并且人类永远不能登上月球，这些结论以后都被证明是错误的。自然，计算机会越来越聪明，前段时间计算机击败国际象棋世界冠军就是证明。现在的计算机已能在特定的领域用语言对话，也能通过机械手从事焊接和喷漆的工作，此外在制药和维修机械设备等几十个领域具备了人类的技能。但是否就此说明计算机会达到人类的智能呢？

事实上，在看、说、活动和运用常识方面的能力上，现在的计算机甚至还比不过一个4岁的孩子。虽然它具备很强的计算能力，但据说一台超级计算机的信息处理能力大概也只能与一只蜗牛的神经系统相当，与人类相差甚远。

在处理信息方式上计算机与人类也相差巨大，计算机能轻而易举地记住一个25位数，但是要归纳一句话的意思却很困难。而人类正好相反。一种理论认为，计算机的每一个处理器虽然运转飞快，却相对独立。而人脑处理系统信息速度虽慢，但因神经系统相互间纵横交错，使得人脑能在瞬间辨别出复杂的事物来。

那么未来的智能机器将会怎样呢？专家说，技术的发展同科学发明一样是很难预测的，比如当人们为残疾人制造出假肢时，大概还没有想到去做心脏移植。同样现在也有难以想象的东西，比如有无可能让机器人像人类一样具备七情六欲。提到这一问题，首先要明确什么是“意识”。

著名精神分析学家弗洛伊德认为存在“意识”和“潜意识”。如果有人问你正在想什么，你可能会说我正想着某件事，比如说身上哪处不舒服，比如说周围某物的形状、颜色或者声音引起你的想象，如此种种，都有可能。但如果说你正在感受胃里分泌的酶、流经心脏的血流量、呼吸频率以及视网膜上的投影等等，则不太可能。事实上信息处理是在神经系统中两个独立的“库”里进行的，其中一个库同语言、逻辑和思维有关，另一个库与本能反应、记忆等有关。有时这两个库的信息也相互流通，比如通过学习，我们可以对某一动作达到本能反应的程度。

计算机有没有意识呢？就某些角度而言，它已经具备了。比如计算机的操作系统能将特定的信息传输给用户，能将文件传送到打印机上。但从另一方面来说，无论是多尖端的计算机，它也需要操作系统，需要有人下达指令，从这一方面看，计算机只能说是介于有意识和无意识之间。正像电影中的艾丽西亚，无论它的照相机眼睛多么传神，无论它的动作多么像人，正如船长所说，它只是一个机器。

通常人们在谈论有无意识时，可能更愿意指有血有肉的生命，而不太习惯钢铁等无机物。但是专家提出这么一个假设，为什么一定要认为意识只存在于脑组织中而不能藏在由脑子驱动的软件中，假如外科医生用微芯片换下你的成千上万个神经元中的一个，如果你感觉良好，行动自如，然后医生再为你换第二个，第三个，而你依然没有不适的感觉，那么再继续下去，直至你的大脑完全成为硅晶体，要是那时你仍然没有意识到自己有所变化的话，那么你是人呢还是计算机？这可能正是一些科学家竭力想知道的事情。

******你也许看过这样的科幻小说或电影，人类制造出来的计算机，最后以其超人的智慧，控制、主宰了人类的生活，甚至最终消灭了人类。这虚幻的情节是否让你惊出一身冷汗呢？当“你”的大脑换上硅片，“你”是人还是计算机呢？计算机是否是人类制造的自己的掘墓者呢？科学也许是一把双刃剑，不仅能为人类造福，发展到某一个阶段，也许会给人类带来灭顶之灾。读了这篇文章，你是否也像那些科学家一样，竭力想知道未来的答案呢？49纳米技术时代即将到来纳米技术时代即将到来①选自《世界最新科技（2001版）》（新世界出版社2001年版）。原载美国《时代》周刊。新华社《参考消息》编辑部编译。

从表面上看，这样的说法似乎荒谬至极：某一项技术的用途多得令人难以置信，它可以治疗疾病、延缓衰老、清除有毒废料、增加世界食品供应，还可以修路、造汽车、建摩天大楼，而且，这还只是开始。然而，这恰恰就是纳米技术支持者声称能够成为现实，甚至可能在21世纪上半叶就变成现实的东西。

尽管有关纳米技术的想法听起来很荒唐，但它确实属于主流科学，遍布全球的实验室都在设法使其发挥作用。2000年1月，美国总统克林顿还宣布要实施“全国纳米技术计划”，并承诺为该计划拨款5亿美元。

雄心勃勃的想法

事实上，纳米技术有着纯正而长久的科学谱系。早在1959年，被认为是爱因斯坦之后最睿智的理论物理学家理查德?费因曼〔理查德?费因曼（1918—1988）〕美国物理学家。1939年毕业于麻省理工学院，后进入普林斯顿大学研究院，参加了美国研制核武器的工作。1965年与美国的施温格、日本的朝永振一郎共获诺贝尔物理学奖。发表了一个题为“底部有很大空间”的谈话，在谈话中他提到也许有一天人们会造出仅由几千个原子组成的微型机器。（“纳米技术”这个术语来自“纳米”一词，1纳米即1米的十亿分之一，一个典型的病毒大约有100纳米长。）

这样的一台机器有什么好处呢？它可以使用分子甚至是单个原子作为基本构件，建设规模最小的建筑工程。这就意味着人类可以从零开始制造几乎任何东西──因为化学和生物学说到底就是分子的改变和重排，而制造只不过是聚集大量分子并使它们组成有用物品的过程。

事实上，每个细胞都是活生生的纳米机器的例子，它们不仅可以将食物转变成能量，还能根据其DNA上的信息制造并输出蛋白质和酶。通过将不同物种的DNA重新组合，基因工程师已经学会了如何制造新的纳米装置。

但是，由于细胞各自具有固有的功能，使用生物技术很受限制。而纳米技术的梦想家们却有许多雄心勃勃的想法：一种纳米机器可以把天然碳的分子逐个排列，制成完美无瑕的钻石；一种机器可将二恶英的分子逐个分解成基本组件；一种可以在人体血液中运动的装置，它能发现并分解血管壁上沉积的胆固醇；还有一种装置可将剪下的草屑改造成面包。事实上，世界上从计算机到奶酪的每一件实物都是由分子组成的，而纳米机器原则上可以制造出所有这些物品。

从理论到实践

当然，从理论到实践是一个相当困难的过程，但是，纳米工程师们已经证明，可以利用扫描隧道电子显微镜等工具移动原子个体，使它们形成在自然界中永远不可能存在的排列方式，如IBM公司的标志图案、比例为百亿分之一的世界地图、或一把琴弦只有50纳米粗的亚显微吉他。他们还设计了由几十个分子构成的微型齿轮和发动机，不过还没有制造出来。

纳米技术专家期望在25年内超越这些科学的高谈阔论，制造出真正的、实用的纳米机器，这些机器具有可以操纵分子的微型“手指”和指挥这些手指如何工作、如何寻找所需原材料的微型电脑。这种手指完全可以由碳纳米管制成，碳纳米管是1991年发现的一种类似头发的碳分子，其强度是钢的100倍，直径只有头发的五万分之一。

纳米机器中的电脑也可由纳米管制成，纳米管既可以用作晶体管，也可以用作连接晶体管的导线。电脑也可以由DNA制成，通过改变这些DNA的结构，可以使其执行人为的指令。如果配备了适当的软件，并具备充分的灵活性，纳米机器人可以制造任何东西。

复制自身的能力。要完成任何一种有益的工作，你必须动用大量的纳米机器人完成每一项任务──清理一条血管需要数十亿个机器人，清理一个有毒废料站需要数万亿个，而组装一辆汽车需要数千万亿个。如今还没有一条装配线能生产数量如此众多的纳米机器人。

但是，纳米机器人可以做到这一点。纳米技术专家希望设计出的纳米机器人具备两种功能：完成它们的基本任务，并且能制造完美的自身复制品。如果第一个纳米机器人可以制造两个复制品，这两个机器人又可各自制造出两个复制品，这样下去，要不了多久，你就可以获得一万亿个纳米机器人，每个机器人独立操作，完成万亿分之一的工作。

潜在的危险

但是，任何一个在动画片《魔法师的学徒》中看到过米老鼠疲于应付不断复制出的扫帚的孩子都能告诉你，这种美好景象的上方笼罩着不祥的阴影：如果纳米机器人忘记停止复制怎么办？如果没有某种内在的停止信号，那么灾难是极可能发生的。快速复制的纳米机器人在人体内扩散的速度可能比癌细胞还要快，从而会排挤掉正常的组织；失控的纸张再生纳米机器人可能会将世界上的图书馆都变成瓦楞纸板；调皮捣蛋的食品制作纳米机器人则会将地球的整个生物圈变成一块巨大的戈尔贡佐拉奶酪。

纳米技术专家们并不排除这种危险，但是他们相信能够应付。一种想法是对纳米机器人的软件进行设置，使机器人在经过一定次数的复制之后自行毁灭。另一种想法是设计只在特定环境下工作的纳米机器人，比如仅存在于高浓度有毒化学物环境中的机器人，或者在极小的温度和湿度范围内存在的机器人。你也可以制造一种当周围出现太多的同类时就会停止复制的纳米机器人，这也是大自然用来控制细菌生长的方法。

如果有人想要制造某种纳米技术武器──计算机病毒比起这种情况来则好像是完全没有危害的小问题，那么以上几种办法都将无济于事。确实，一些批评者断言纳米技术潜在的危险超过了它可能带来的任何好处。然而，这些好处有着不可限量的潜力，以至纳米技术甚至会超过计算机或基因医学，成为21世纪的决定性技术。也许，世界最终将需要一种纳米技术免疫系统，由纳米机器警察不断地与破坏性的马胃蝇蛆展开微观战争。

无论如何，纳米技术即将到来。

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纳米技术，听起来好像是“包治百病”的“灵丹妙药”，但是无论你相信还是不相信，这项技术在全世界都得到广泛的重视，而且预计在本世纪上半叶，就能发挥它的神奇作用。它不仅能带动科学技术的飞速发展，而且对人类的社会生活也会带来巨大的影响，甚至改变人类文明，或者成为人类潜在的威胁。不过无论如何，喜也好，忧也好，纳米技术的时代即将到来。

用自己的话简要地向同学介绍一下纳米技术的问题，看谁说得既流畅又清楚。