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化學(xué)人物篇——中國化學(xué)家張青蓮

2013-03-05 16:58:18  來源:上海智康1對1

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  張青蓮于1908年7月31日出生于江蘇省常熟縣支塘鎮(zhèn)的一個小康家庭。14歲時考入蘇州桃塢中學(xué),即圣約翰大學(xué)附中,曾在校內(nèi)中、英文邀請賽中名列榜首。1926年高中畢業(yè)時因成績優(yōu)異,原可免費直升該大學(xué),但由于1925年該校美籍校長侮辱我國國旗,愛國師生紛紛憤而離校并組建私立光華大學(xué)。這一愛國行動得到張青蓮的支持,他放棄圣約翰免費入學(xué)的機會而考入光華大學(xué)。他考慮到化學(xué)系畢業(yè)后除可在中學(xué)謀職外,還可以搞小型化學(xué)工業(yè),因而選擇了化學(xué)。在光華大學(xué)他只用三年半的時間,就讀完了所需的學(xué)分,畢業(yè)時以先進名獲得銀杯獎。

  大學(xué)畢業(yè)后,張青蓮曾在常熟孝友中學(xué)任教一年。1931年考取清華大學(xué)研究生院。當(dāng)時,他看到我國無機化學(xué)人才缺乏,遂選擇了無機化學(xué)專業(yè),在高崇熙教授指導(dǎo)下完成了研究稀有元素領(lǐng)域的論文三篇,分別為無機合成、分析鑒定和物化測量三個方面。較后以優(yōu)異成績獲得庚款公費出國留學(xué)。鑒于美國早期的化學(xué)家中不少曾留學(xué)于德國,所以他決定到德國深造。1934年秋進入柏林大學(xué)物理化學(xué)系。由于他在國內(nèi)大學(xué)已經(jīng)讀過13個學(xué)期的課程,按德國的規(guī)定只需注冊學(xué)習(xí)3個學(xué)期。他師從無機化學(xué)家李森菲爾特(E.H.Riesenfeld)。當(dāng)時美國諾貝爾獎金獲得者尤萊(H.C.Urey)因發(fā)現(xiàn)重氫并制得重水,引起國際化學(xué)界很大震動。李森菲爾特根據(jù)張青蓮已有的科研基礎(chǔ),建議他以重水的研究作為博士論文的題目。他在購得挪威生產(chǎn)的先進批重水商品后,立即開始了重水臨界溫度的測定研究。當(dāng)時用的是微量法,石英玻璃毛細(xì)管內(nèi)徑0.3毫米,恒溫器溫度要達(dá)645K,管內(nèi)壓力達(dá)20兆帕以上。封管時常會炸裂,實驗難度較大。他在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,夜以繼日的奮力工作,于短期內(nèi)完成了重水的臨界溫度的測定。但重水的凝固點和沸點都高于輕水,而所測得的重水臨界溫度卻比輕水低2.7℃,這似乎是一種反常現(xiàn)象。這個結(jié)果于1935年春發(fā)表在德國物理化學(xué)雜志上,4年后為德國另一學(xué)者用精密的常量法所驗證。

  張青蓮所完成的輕水、重水全溫程的兩相密度狀態(tài)圖發(fā)表后,被蘇聯(lián)布洛茨基《同位素化學(xué)》(1957)一書所引用。他曾精心設(shè)計了一個通過比較輕水、重水蒸氣壓差的實驗,觀察到蒸氣壓差有一個位于498K的轉(zhuǎn)折點,并揭示了這反常現(xiàn)象的本質(zhì)。這篇論文與美國實驗室獨立進行的類似研究工作同時發(fā)表,得到了相互驗證。

  要測量半重水和重氧水的蒸氣壓,須先建立同時分析這兩種取代水的方法。他采用硫化氫使氘正;,并用測量密度微差的浮沉子法,以測定正;昂蟮拿芏戎。這樣測得的半重水和重氧水在100℃以下的數(shù)據(jù),和重水蒸氣壓數(shù)據(jù)一起,后來為用蒸鎦法生產(chǎn)重水時的重要科學(xué)依據(jù)。

 。保梗常的甓,張青蓮收集了柏林和瑞典的雪水樣品,較早測出其中半重水及重氧水的含量,觀察到均低于普通水中的含量,且雪中的含量差大于雨中的含量差。在此基礎(chǔ)上,通過查閱同位素取代水在河湖、海洋、動植礦物中的含量數(shù)據(jù),他較早提出了氫氧同位素在地球各界中的分布理論,對后來的實驗及理論研究,有著深刻的影響。

  張青蓮在兩年的重水研究中,共發(fā)表論文達(dá)10篇,與美國實驗室同行的工作構(gòu)成了早期重水性質(zhì)研究的經(jīng)典文獻(xiàn)。在發(fā)表文章時,李森菲爾特與張青蓮都表現(xiàn)出謙讓作風(fēng),爭著把對方的姓名放在自已的前面,體現(xiàn)了師生間在學(xué)術(shù)上的互相尊重。

 。保梗常赌,李森菲爾特受到納粹迫害,教職被撤銷,但張青蓮仍堅持跟他從事研究工作。那年6月,張青蓮考得博士學(xué)位。李森菲爾特被迫離開德國到瑞典皇家科學(xué)院物理化學(xué)研究所工作,張青蓮隨同去瑞典作訪問學(xué)者,又共同工作了一年。他用氣體混合物作為同位素混合氣體的模擬物,通過膜壁進行擴散分離的研究。

  在留學(xué)西歐的三年中,張青蓮在做研究工作的同時,還從許多權(quán)威科學(xué)家,如化學(xué)動力學(xué)創(chuàng)始人博登斯坦(M.Bodesntein)、諾貝爾獎金獲得者哈恩(O.Hahn)等的講學(xué)中得到不少教益。他在柏林聆聽了來訪的先進流科學(xué)家包括諾貝爾獎金獲得者的學(xué)術(shù)報告,并在瑞典聽取獲獎報告;還參觀了赫爾茲(G.Hertz)、斯維德貝格(T.Svedberg)、西格班(K.M.Siegbahn)三位獲獎?wù)叩膶嶒炇乙约爸膭蚩ㄎ牡鲜矊嶒炇液桶屠璧木永镨D學(xué)研究所。這些學(xué)術(shù)活動,對張青蓮獻(xiàn)身于科學(xué)事業(yè)不斷做出成績而成為著名的化學(xué)家和教育家,有著重要的影響。

  張青蓮在瑞典時收到中央研究院化學(xué)研究所所長莊長恭的電報,被聘為副研究員。這個聘任是莊長恭從雜志上看到他的文章后決定的,對于一個素昧平生的青年人來說,在當(dāng)時是很罕見的。由此可見,張青蓮在早期的科研工作中已充分顯露出他作為科學(xué)家的素質(zhì)和才華。

 。保梗常纺辏吩拢瑥埱嗌徣〉来笪餮、北美洲、太平洋輾轉(zhuǎn)回到上海,時值是日本侵華戰(zhàn)爭初期,化學(xué)所被迫停止工作。張青蓮遂借用位于租界的光華大學(xué)的實驗室,進行多種絡(luò)合物合成的研究。次年應(yīng)光華大學(xué)之聘而為該校教授。他指導(dǎo)兩名四年級孩子的畢業(yè)論文,一個做絡(luò)合物合成,一個為用半微量法測定25℃下氯化鈉在輕水、重水混合液中的溶解度,兩個論文都得到很好的結(jié)果。

  1939年,昆明西南聯(lián)合大學(xué)的化學(xué)系由于兩位教授先后離校,補聘張青蓮為教授。他取道越南赴昆明就職。當(dāng)時西南聯(lián)大雖集中了國內(nèi)眾多知名學(xué)者,但條件卻十分艱苦,科研工作難以開展。然而張青蓮和化學(xué)系主任楊石先分配給他的兩名中英庚款研究助理一起,用從國外帶回的110克重水和一些石英玻璃儀器,完成了兩篇重水性質(zhì)的論文,其一是較早將測定重水密度時的溫度提高到50℃,糾正了當(dāng)時文獻(xiàn)中靠近此溫度之下密度有一較大值的假設(shè)。同時還完成了有關(guān)重水動力學(xué)效應(yīng)的論文兩篇。在采用乙醇鋁水解法制取純凈的重乙醇時,因昆明海較高而要測定其正常沸點,自制了一套恒壓器。但當(dāng)時純試液只有1毫升,要在標(biāo)準(zhǔn)溫度計讀數(shù)恒定的一剎那間讀取數(shù)據(jù),要求熟練的技巧和有條不紊的操作步驟。他親自完成了這一測定,較早準(zhǔn)確地測得重乙醇的沸點和密度,此結(jié)果已被收入拜爾斯妲《有機化學(xué)手冊》中。

 。保梗矗衬,在戰(zhàn)爭所造成的艱難困苦條件下,西南聯(lián)大化學(xué)系的所有科研工作被迫停止。當(dāng)負(fù)責(zé)中美學(xué)術(shù)交流的吳有訓(xùn)向張青蓮征集論文時,他立即應(yīng)允在三個月內(nèi)交出一篇論文。他考慮到,25℃時碘在四氯化碳和水中的分配常數(shù)是教科書中引用的一項經(jīng)典數(shù)據(jù);若用重水代替輕水,研究此分配常數(shù)的同位素效應(yīng),該是一件有意義的事。于是自裝一套恒溫槽,每兩天做一次碘濃度的實驗。其中一天準(zhǔn)備器材,翌晨自煮一壺開水提到實驗室,注入恒溫槽中,使水溫迅速達(dá)到所要求的溫度。恒溫后轉(zhuǎn)動封管使達(dá)平衡,然后取出重水相2毫升,有機相1毫升,用標(biāo)定過的硫代硫酸鈉溶液測定兩相中各自的碘濃度,得到輕水重水中分配常數(shù)的變異為85:103的結(jié)果,如期完成了他自已的許諾。

  張青蓮在西南聯(lián)大工作期間,還指導(dǎo)光華大學(xué)一名助教,較早測定了重水摩爾凝固點降低常數(shù);指導(dǎo)中央大學(xué)一名助教完成絡(luò)合物合成一文。他綜合了國內(nèi)外所發(fā)表的重水論文撰寫成《重水之研究》論文集一書,該書于1943年獲得國民政府教育部學(xué)術(shù)二等獎。同時得此等級獎勵的聯(lián)大教授,還有王竹溪、聞一多等4人。

 。保梗矗赌昵迦A大學(xué)遷回北平復(fù)校,校內(nèi)化學(xué)館已被日本侵略軍洗劫一空。張青蓮在此情況下,仍然堅持科研工作。他和助教較早將重水密度的測量溫程提高到95℃,并外延至100℃,所得到精密數(shù)據(jù)的論文,原按通訊稿投寄英國自然雜志,但編輯部卻把它轉(zhuǎn)入正文欄,表明這一工作的重要性。

 。保梗矗鼓曛腥A人民共和國成立以后,張青蓮的教學(xué)、科研活動得到了重視和支持,成果累累。

  推進中國無機化學(xué)的發(fā)展

  從1939年在西南聯(lián)合大學(xué)化學(xué)系任教時起,張青蓮講授過高等無機化學(xué)、稀有元素、復(fù)合物化學(xué)等課程,為我國無機化學(xué)科研和教學(xué)人才的培養(yǎng),做了大量的基礎(chǔ)工作。

 。保梗担材耆珖叩葘W(xué)校進行院系調(diào)整,張青蓮任教育部課程改革委員會化學(xué)組副組長。在北京大學(xué)化學(xué)系試點設(shè)立無機化學(xué)教研室時,他任教研室主任,講授無機化學(xué)課,組織了蘇聯(lián)湼克拉索夫所著《普通化學(xué)教程》一書的翻譯和出版。1955年他又協(xié)助教育部組織并與戴安邦、嚴(yán)志弦、尹敬執(zhí)合寫了《無機化學(xué)教程》(高等教育出版社1958年出版)。這一部書是我國化學(xué)家自編的一本基礎(chǔ)無機化學(xué)教材,該書取材新穎、內(nèi)容翔實,凝集了幾位編者多年從事無機化學(xué)教學(xué)、科研工作的寶貴經(jīng)驗,不僅為各高等學(xué)校所普遍采用,對于青年教師的培養(yǎng)也起過重要的作用。張青蓮為培育無機化學(xué)人才,兢兢業(yè)業(yè)數(shù)十年辛勤耕耘在大學(xué)化學(xué)教育的崗位上。他多年講授大學(xué)一年級的無機化學(xué)和普通化學(xué)課程,講課重點突出,富有啟發(fā)性,并重視課堂演示實驗。他精湛的講解和嫻熟的實驗技巧,曾激發(fā)了許多孩子獻(xiàn)身化學(xué)的興趣。

 。保梗担茨晁鞒至颂K聯(lián)相關(guān)人士為全國各高校無機化學(xué)教師的培養(yǎng)工作。后來又在北京大學(xué)陸續(xù)開設(shè)了稀有元素、無機合成和同位素化學(xué)等課程。1955年以后,培養(yǎng)了許多無機化學(xué)方面的研究生與進修教師,擔(dān)任過教育部化學(xué)教材編審委員會副主任等職務(wù)。他還撰寫過有如“無機化學(xué)五十年來的進展”、“同位素與原子量”等綜述文章,其精辟的觀點和評論,使無機化學(xué)讀者獲益不小。

 。保梗罚改陱埱嗌彄(dān)任《無機化學(xué)叢書》主編。該叢書分18卷,前10卷分論各族元素,后8卷屬專題分支領(lǐng)域。他和張志堯、唐任寰合撰寫其中的《錒系后元素》。全書于1993年初寫齊,歷時十余年。80年代后期,張青蓮雖已屬耄耋之年,仍然為了叢書的完成不遺余力,為我國無機化學(xué)界做了一件十分有益的基礎(chǔ)工作。

  熱心參加社會活動

  1950年張青蓮任全國科聯(lián)宣傳委員會委員,次年參加中國人民先進屆赴朝慰問團。回國后在全國各地進行宣傳匯報,歷時5個月之久。他在這一偉大的政治運動中思想上受到深刻的鍛煉。

  1951年中國化學(xué)會恢復(fù)活動,他任常務(wù)理事,次年被選為《化學(xué)學(xué)報》主編(1952—1956年),建立了嚴(yán)格的審稿制度,經(jīng)常親自審閱和校對稿件,助力了刊物的出版水平。自《中國科學(xué)》和《科學(xué)通報》創(chuàng)刊起,他長期擔(dān)任編委。還曾任出版總署化學(xué)組審查委員,文教委員會物理化學(xué)組名詞審查委員,現(xiàn)任全國自然科學(xué)名詞審定委員會委員。1980年當(dāng)選為中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會第二屆全國委員會委員。

 。保梗担澳曛袊茖W(xué)院成立,次年被聘為物理化學(xué)組專門委員。1954年科學(xué)院成立學(xué)術(shù)秘書處,邀請張青蓮擔(dān)任學(xué)術(shù)秘書兩年,參加組建數(shù)理化學(xué)部的工作。次年當(dāng)選為數(shù)理化學(xué)部委員。在學(xué)部成立大會上,張青蓮等受到周總理的接見,倍受鼓舞。1955年參加籌建北京中國科學(xué)院化學(xué)研究所的工作,后兼任該所研究員及學(xué)術(shù)委員。1956年參加全國科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃會議。1981年改任科學(xué)院化學(xué)學(xué)部委員兼常委、學(xué)部副主任,參加學(xué)部有關(guān)國家重大科技問題的咨詢工作。

 。保梗担赌陱埱嗌徳谠幽芎推嚼玫男麄骰顒又,被評為積極分子。1959年,他應(yīng)邀在中蘇友協(xié)舉辦的俄羅斯化學(xué)家門捷列夫誕辰125周年紀(jì)念會上做報告。1960年參加廣州科技工作會議。1972年參加珠穆朗瑪峰地區(qū)綜合科學(xué)考察會議(蘭州),提出峰頂區(qū)雪水中氫氧同位素分布的報告。1975年參加先進屆全國同位素地質(zhì)學(xué)會議(貴陽),提出天然水中氫氧同位素分布及分析的報告。

  張青蓮積極推動我國質(zhì)譜學(xué)的科研及應(yīng)用工作,在1980年中國質(zhì)譜學(xué)會成立時,當(dāng)選為理事長(1980—1984年),后任名聲理事長。同年任國家科委穩(wěn)定同位素專業(yè)分組組長,負(fù)責(zé)召集全國性會議,交流經(jīng)驗和信息并協(xié)調(diào)輕元素穩(wěn)定同位素的生產(chǎn)任務(wù)。

  張青蓮對中學(xué)教育的也十分關(guān)心,他認(rèn)為這是大學(xué)教育的基礎(chǔ)。曾多次與中學(xué)教師座談,為他們做報告,并審改中學(xué)化學(xué)教材。為了推動我國教學(xué)和科研的進展,還為《中國教育報》撰寫了題為“我國高等教育當(dāng)前存在的問題”(1984年6月2日)一文。

  對國防現(xiàn)代化做出貢獻(xiàn)

  掌握重水和鋰同位素的生產(chǎn)技術(shù)是我國獨立自主地發(fā)展核工業(yè)的基礎(chǔ)。張青蓮受化工部委托,從1957年起多次赴有關(guān)單位主持或主講重水生產(chǎn)方法的報告。在1960年討論重水研制方案的會議上,他做了“重水的物理化學(xué)性質(zhì)”報告。爾后參加現(xiàn)場會議,并提供工段分析用的落滴法。1963年他設(shè)計了用浮沉子檢測成品的部頒標(biāo)準(zhǔn)方法,并提供了一種Y5標(biāo)準(zhǔn)樣品,后來發(fā)展為一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品,改用質(zhì)譜測定法。在我國采用雙溫交換法后,他組織翻譯出版了美國薩凡那和達(dá)那重水工廠雙溫交換法的工作手冊,為中型重水工廠提供了重要的參考資料。測定了雙溫法工藝條件下氘在兩相中的總分配常數(shù),并提供了電解工段的電解分離系數(shù)的精密數(shù)據(jù)。為表彰張青蓮對重水生產(chǎn)的功績,化工部于1990年授予他全國國防化工先進工作者稱號。

 。叮澳甏,因蘇聯(lián)撤走相關(guān)人士和不再提供技術(shù)資料,鋰同位素分離工廠一度陷于癱瘓。張青蓮應(yīng)邀到了工廠,在了解該廠情況以后,提出了可行的措施,擔(dān)任了工廠技術(shù)顧問。參加了鋰同位素的研制任務(wù),提供了工段分析中鋰同位素豐度的晶體浮定助力分析方法。當(dāng)他1965年冬參加氘化鋰-6成品鑒定會時,看到微帶藍(lán)彩的無色透明立方晶體,心中泛起了無比的喜悅。不久我國氫彈爆炸試驗成功,僅距原子彈兩年零八個月時間,世界為之驚訝。在張青蓮的教育和影響下,他的長子毅然任該廠工程師,鞠躬盡瘁,忠于職守。為表彰張青蓮的突出成就,中國核學(xué)會于1990年授予他品質(zhì)理事稱號。在他身上,人們看到了基礎(chǔ)研究對提高新技術(shù)的作用,也看到了一位科學(xué)家的聰明才智和祖國人民的需要密切結(jié)合時所發(fā)揮的重要作用。

  致力于國際學(xué)術(shù)交流

  1957年張青蓮赴莫斯科參加全蘇同位素應(yīng)用會議,提出“精密落滴法分析重水”的報告;1959年赴東德萊比錫參加同位素應(yīng)用會議,作了“各種密度法分析重水”的報告,因而被編入1969年《原子科學(xué)名人錄》(Who'sWhoinAtoms)。

  1979年作為中國化學(xué)會5人代表團的成員,張青蓮赴赫爾辛基參加第二十七屆國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會學(xué)術(shù)大會,成功地維護了中國化學(xué)會在該國際組織中的代表權(quán)。在會上做了題為“氫氧同位素豐度測定”的報告。1983年第三十二屆國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會代表大會在哥本哈根舉行,他以國家代表的資格參加原子量與同位素豐度委員會,在會議上以淵博的知識和精辟的見解贏得好評,被選為銜稱委員(Titularmember,1983—1989年),他是我國先進個獲得此品質(zhì)的化學(xué)家。這一學(xué)術(shù)活動引起了他對原子量質(zhì)譜測定的興趣,發(fā)展成為他晚期的研究領(lǐng)域。

 。保梗福蹦陱埱嗌徃懊绹鴧⒓痈郀柕峭凰貙W(xué)術(shù)討論會,提出了兩篇同位素豐度的墻報;同年又赴劍橋參加英國質(zhì)譜學(xué)會第十屆年會,提出了硼同位素質(zhì)譜分析的墻報。1983年赴法國薩克萊原子核研究中心講學(xué)。1984年任北京中日雙邊質(zhì)譜學(xué)術(shù)會議的中方主持人,1987年起任北京國際儀器分析學(xué)術(shù)報告會顧問。張青蓮還曾任法國《無機化學(xué)評論》的編輯,現(xiàn)任美國《質(zhì)譜評論》的顧問編輯,并撰寫了有關(guān)我國有機質(zhì)譜學(xué)的新進展的論文。

  豐碩的科研成果

  科學(xué)研究是人類文明積累的基礎(chǔ),這是張青蓮的信條,也構(gòu)成了他的人生價值觀。從1935年至今,他一直在進行著重水和穩(wěn)定同位素的研究,涉及氫、氧、碳、氮、鋰、硼、硫、銦、銻、鈰、銪、銥等十幾種元素的同位素。50余年來,在同位素化合物的物理化學(xué)性質(zhì),同位素的動力學(xué)效應(yīng)及同位素分離原理和方法、同位素標(biāo)準(zhǔn)樣品的研制、同位素天然豐度及原子量測定等方面,進行了系統(tǒng)深入的研究,碩果累累,發(fā)表有關(guān)論文百余篇。1985年他曾以題為“從事同位素化學(xué)研究工作五十年”的文章,對自已半個世紀(jì)以來的科研成就進行了總結(jié)。

  重水25C密度值,不但是重水品位的檢測標(biāo)準(zhǔn)(見美國ASTM),且為國際學(xué)者試圖精測的競爭對象。為此須先用質(zhì)譜法精密測定氫同位素和微濃氧同位素的豐度,難度較大。張青蓮與他和助手以精湛的實驗設(shè)計,測得準(zhǔn)確值達(dá)7位有效數(shù)字,為國際1975~1985年間三項較好測定之一。

 。保梗梗蹦陱埱嗌徲猛凰刭|(zhì)譜法測得銦元素的準(zhǔn)確原子量114.818±0.003為國際原子量表增加了一個新數(shù)字,這是國際上先進次采用中國測定的原子量數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。人們認(rèn)為這不僅說明中國人的科學(xué)水平有國際競爭能力,更重要的是為中國人民長了志氣。

  張青蓮在稀有元素領(lǐng)域也有不少高水平的研究成果。1933年他所發(fā)表的5種硒酸鹽新絡(luò)合物的合成,是我國先進篇配位化學(xué)的論文。他還在諾伊斯(A.A.Noyes)《稀有元素定性分析系統(tǒng)》(1927年)名著中增入了錸的檢測。首先他做了系統(tǒng)實驗以決定錸的位置在碲銅組中,然后在銥銠沉淀的濾液中,把錸沉淀為二硫化錸,并以錸酸銣的形式作鑒定。檢測了各級錸含量及各種可能干擾的元素,本方法能檢出0.02%錸。80年代張青蓮合成了兩種鹵化鋰的新絡(luò)合物,均具有五配位鋰的晶體結(jié)構(gòu),突破了鋰只呈偶數(shù)配位的觀點。

  為表彰張青蓮多方面豐碩的科研成果,中國化學(xué)會于1985年為他舉行了從事化學(xué)工作五十年的祝賀會。盧嘉錫、柳大綱等多位化學(xué)家前往致詞祝賀;中國科學(xué)院于1989年授予他“從事科學(xué)工作五十年”的品質(zhì)獎狀。

  張青蓮為人正直開朗,嚴(yán)于律己,寬以待人,治學(xué)謹(jǐn)嚴(yán),勇于探索。熱愛祖國,忠誠于教育事業(yè),工作勤奮,不計名利。他學(xué)識淵博,興趣廣泛,業(yè)余愛好遍及文學(xué)、藝術(shù)、園藝、書法、體育及旅游等方面。一生始終遵循他自已的信條,為人類文明的積累做貢獻(xiàn)。

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