干货:卡尔蔡司镜头结构

2018-01-26 18:00:49 181点赞 705收藏 76评论

上一篇意外走红:收藏量突破2500,评论198条。对于大家提出的各种宝贵意见,对于大家的指正非常感谢!文章里的很多内容我也一家之言,难免有纰漏和不实之处。大家的捧场和互动是我愿意继续写文章的动力。对于原创,自己有两点要求:

1、从自己的摄影感悟和实际经历出发给大家带来一些基础的摄影知识或常识,帮助大家提升摄影兴趣和乐趣;

2、定位于摄影初学者,如何选购现阶段最性价比的器材,如何使用入门器材拍好照片,关于后一点我准备开一个系列——“屌丝学摄影”,要求必须使用入门器材、普通模特、日常场景、自然光或机顶闪光灯。目前我正忽悠我那口子和我在城里到处转转,等整理完毕就投稿。

一、文章背景

之前有值友留言:“介绍镜头不讲镜头结构就是耍流氓!”(原话没这么糙,我就自我嘲讽一下哈干货:卡尔蔡司镜头结构 ),确实镜头结构对镜头的影响极大,一枚好镜头离不开优秀的结构设计。但谈论镜头结构在现代有几个难点:

1、每家厂商设计的镜头都有自己的独特结构,甚至同一款镜头的升级都用了不同的镜头结构,导致目前镜头结构体系庞大复杂,如果一 一介绍即没这么多资料,篇幅也会过长大家肯定不愿意看;

2、在注重知识产权的现代,镜头结构是每家厂商的核心机密,已经不会再到处宣传了,这在材料收集方面困难重重;

3、随着变焦镜头、非球面玻璃、特种玻璃的流行,现代镜头开始越来越依靠计算机辅助设计,导致镜头结构前所未有的复杂,同时厂商也不会特地去整理和规划镜头结构体系,这为镜头结构介绍带来困难。

因为以上几个难点的存在,我把文章的篇幅限定在“卡尔蔡司镜头结构”这一块,一方面是蔡司对镜头结构贡献巨大,很多现代镜头仍在使用类似的结构,介绍蔡司镜头结构可以帮助大家了解现代镜头体系;另一方面蔡司对镜头结构体系搭建特别重视,现代发布的镜头都能划入各自体系,方便整理和叙述。

下面文中提到的镜头结构,如无特殊说明,都是定焦镜头结构,蔡司本来发布的变焦镜头就少,而且变焦镜头也走一镜一结构的路子(没办法,变焦设计难于定焦数倍),导致收集困难。本文章大量理论知识参考了网友 “gdbluesea"和“闲云野鹤归庐隐”两位在网上发布的内容,如存在侵权或不适宜发布的内容,可与我联系进行删减!

二、什么是镜头结构

干货:卡尔蔡司镜头结构

很多网友在镜头厂商的宣传页都看到过这样一张图片——在这张图片中我们看到了镜头的外形图和颜色。品牌标识告诉我们这是卡尔蔡司公司出品的35mm焦距最大光圈F2镜头,使用以徕卡为代表的M卡口、使用T*镀膜技术;而文字描述中的 “Biogon“ (比奥刚)就是镜头结构名称,具体结构标示在图片右下角。

这是一枚”9片5组“结构的镜头,指的是“总共用了9块镜片,分5组先后排列(专业命名会是这样表示:1-3-2-2-1)”。比奥刚(有的称”标刚“)结构发布于1932年,这80年里结构没有大改动,虽然从7片4组结构增加到了9片5组,但大致的分布没有改动,所以这枚镜头仍然使用比奥刚的名称。对镜头结构熟悉的人即使没用过也可以马上描述出这枚镜头的特点”广角镜头、对称设计所以不能用于单反、几乎0畸变、有暗角、中心分辨率极高“。这就是镜头结构带来的优势——帮助摄友迅速分辨镜头取向和风格,以确定购买与否。

二、标准镜头结构

我们先从标准镜头结构来入手,蔡司镜头有两个经久考验的结构:”Tessar“(天赛)和”Planar“(普兰纳)

1、Planar镜头

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如果你问:“卡尔蔡司最经典的镜头结构是什么?”,研制于1896年的普兰纳(Planar)绝对是无可争议的王者——它就是蔡司的代名词!

1817年德国数学家卡尔.F.高斯发明了一种独特的透镜结构,特别适合制作望远镜:

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左图就是高斯博士发明的透镜结构,但由于当时的制造工艺不过关,直到60年后由美国发明家阿尔万.克拉克根据这个结构制作出成品望远镜。而那个时候高斯博士已经去世了(高斯逝世于1855年),克拉克的儿子阿尔万.G.克拉克通过在镜片后方增加一组一模一样但方向相反的镜片,修复了单高斯结构存在像差的缺点,使影像清晰度大幅提高,这个结构就是大名鼎鼎的“对称双高斯结构”(右图)。现代镜头从小广角到中长焦大多使用了对称双高斯结构,只是在具体镜片设置上有差别,称对称双高斯结构是现代镜头之父都不为过。

1896年,蔡司工程师保罗.鲁道夫博士在研究了对称双高斯结构后,开创性的把第2、3片镜头增厚,在第2、3片镜头的背面各粘贴了一片凸透镜,一个传奇就此诞生:

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普兰纳镜头使用了6片镜片,组成4个镜头组(简称6片4组,或1-2-2-1),普兰纳对像差和色散控制极佳,分辨率高,色彩浓郁,畸变小,光圈大——今天你能想到的所有优点都在这枚镜头上。

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把普兰纳推上神坛的,是60年代两大相机巨头——哈苏&禄莱推出各自旗舰相机时,不约而同使用了卡尔蔡司Planar 80mm F2.8标准镜头,那种令人过目难忘的浓郁色彩、过渡自然的焦外虚化、清晰扎实的影像风格,影响了一代人。后世留下了一个专有名字——“德毒”

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(石广元摄影)

我曾经拥有过一枚最便宜的普兰纳镜头——蔡司为亲儿子康太时G系统开发的G45/2,虽然只有1千多元(现在居然翻了一倍,丧心病狂的JS啊!),但已能展现其独有的色彩,画面有种浓浓的油润感,影像并不以清晰度著称,甚至有点模糊的感觉,焦外的二线性也很严重,但那个色彩牢牢抓住了我的心。早期拍的照片被弄丢了,桑心......干货:卡尔蔡司镜头结构

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PS:我大部分照片在一次搬家的时候被工人弄丢了,早期影像无一幸免!电脑经历了两次硬盘损坏和光盘损坏也都没有长久保存,网盘我早期用的115和360,现在都阵亡了。照片特别是数码照片的保存真是个大头疼的大问题,我现在保存在NAS上,大伙有没有更好的主意可以留言我。

鲁道夫博士留给现代我们最大遗产是所以你见过买过用过的135画幅50mmF1.4镜头上,都可以看到普兰纳的身影,除了比拼镀膜技术、非球面镜头加工能力、异型玻璃质量和下血本程度,结构上标准镜头早被普兰纳千秋万载一统江湖了。如果你想享受纯真蔡司普兰纳现代风格,11999元的索尼50F1.4在向你招手,买不了上当买不了吃亏,只要11999元,蔡司纯真血统抱回家,顺便别忘记带走亲儿子85F1.4(别扔臭鸡蛋,我爱吃西红柿干货:卡尔蔡司镜头结构 )。

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2、Tessar镜头

1902年,保罗.鲁道夫博士(没错,就是6年前发明普兰纳的那个牛人)将自己发明的4片4组Unar(乌纳)镜头进行改良,制作成4片3组(1-1-2)的Tessar(天塞)镜头

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如果说普兰纳是巧夺天工,代表了*级镜头的水准。天塞就是可以飞入寻常百姓家的大众代表。使用一片凸透镜、一片凹透镜、一组粘结的凹透镜和凸透镜,就能做出清晰度高、反差大、畸变小的摄影镜头,结构和工艺如此简单。

正是天塞镜头的发明和推广,使摄影可以以低廉的价格进入大众市场,使更多人享受到摄影的乐趣。从柯达的一次性相机到太空望远镜都使用天塞结构镜头。今天我们最常接触的镜头都有天塞结构的影子

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大家喜闻乐见的各家“小痰盂”和“小三元”基本都用了天塞结构。天塞镜头最突出的特点是“锐”,不但中心成像锐,边缘成像也异常清晰;而结构简单可以把镜头做的很轻薄,成本低廉,适合大量制造。正是由于结构简单成像出色,天塞镜头的产量极大,世界各镜头厂商都制造过天塞结构的镜头。

我曾经使用过的海鸥双反相机使用了一枚75mm F3.5天塞镜头,成像色彩毫无特色,但影像非常锐利,适合城市风光特别是建筑的拍摄,那有如刀切斧劈的边缘给我留下了深刻的印象。

现在大家能买到的最好天塞镜头是2002年为纪念天塞发明100周年推出的CONTAX 45MM F2.8镜头,使用转接环可以轻松接在C/N/S的数码单反或微单上,只是这枚镜头也停产已久,只能二手市场碰碰手气了。

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三、广角镜头

1、Biogon镜头

随着摄影工业的蓬勃发展,我们开始不仅仅需要35-85mm焦段的对称结构镜头,更需要能突破这些焦段的广角和长焦镜头。非对称结构是设计广角镜头和长焦镜头的主力方向

干货:卡尔蔡司镜头结构

通过一枚巨大的前透镜,再附加一组内镜头系统就可以设计出对焦点大于或小于焦距的镜头系统,秘诀在内镜头系统:

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如果凸镜在前凹镜在后,就是前对焦的“望远结构”,这些镜头就是通常的长焦镜头。如果相反把凹镜放在前凸镜放在后,就是后对焦的“反望远结构”,这些镜头通常是广角镜头。这也是为什么长焦镜头又大又粗,广角镜头也是又大由粗,长焦光圈做不大、广角也好不到哪。反而是标准镜头体积小、光圈大、价格还便宜,所谓“标头无弱旅”就是这样对比出来的。

但在这种主流设计中,Biogon(比奥刚)是个异类,它设计的镜头通常是广角甚至超广角,但它却是不折不扣的蔡司黑科技——对称结构的广角镜头。

干货:卡尔蔡司镜头结构

比奥刚镜头是梅塔博士于1932年发明、为当时热门的联动测距旁抽相机设计的镜头。我在上篇文章提到过:由于德国的胶片质量高于美英等国,德国率先使用135系统的相机,当时最主流的135相机是各种旁抽相机,徕卡发明了世界上第一台联动测距旁轴相机,让旁轴相机真正实用化,在此之前的相机只能靠估焦拍照。关于相机结构我会在第三篇文章进行详细描述。

比奥刚镜头的特点是“对称结构”,最初为7片4组结构(2-2-2-1),这个设计导致它的后组镜片异常长,基本要顶到焦平面快门的位置,不可能兼容单反相机的反光箱,这是比奥刚镜头消失长久的根本原因。从发明至今它最常出现在以徕卡为代表的M卡口(35/2 28/2.8 21/2.8)和蔡司亲儿子旁轴——CONTAX G系列(28/2.8 21/2.8),现代由于微单的日益壮大,我们应该可以在不久的未来看到比奥刚的复兴。

比奥刚最大的特点是修复了广角镜头的致命缺陷——畸变问题,比奥刚的镜头在广角端几乎不会产生任何畸变。同时由于后镜片组紧贴焦平面,中心和边缘的画质差异性小,分辨率高。比奥刚唯一的问题是四角失光严重,有明显暗角。比奥刚特别适合于风光和全景拍摄,而在人文摄影题材中,边缘失光造成的暗角能给照片带来独特的韵味。

干货:卡尔蔡司镜头结构

比奥刚最著名的实战案例是用于哈苏SW(super wide超广角)系列相机上的这枚38mmF4.5的镜头,成像锐利明快、几乎没有畸变、像差和色散也控制极佳,是名副其实的风光利器。当然在论坛和网络上听它和500系列使用的Distagon(迪斯塔刚)PK也是茶余饭后的趣事。

今天能买到的比奥刚镜头是蔡司为M卡口设计的一系列广角&超广角镜头,至于价格,这都不是给普通老百姓准备的东西,大家看看就行

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我用过的比奥刚镜头是CONTAX G系统中的G21/2.8镜头,虽然JS涨的厉害,还是可以入手玩玩的

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2、Distagon镜头

Distagon(迪斯塔刚)镜头是标准的“反望远结构”镜头,设计之初就是为了使用在单反相机上

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迪斯塔刚的设计能有效把镜片组前移,这样就能在镜头和胶片之间容纳一个反光箱。基本上现代广角F1.4、F2的镜头都是这个架构:

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在这里我想吐个槽:微单作为一种先进的相机结构,E卡口极短的法兰距是恢复旁轴高质量镜头的一个大好时机,结果大法家“兄弟部门拆台”的现象又发生了,镜头部门拼命的设计了一个个单反结构镜头,GM大师系列就是无脑堆料,看不出比全幅定焦好在哪?看着大法也是把无反单电系统一条路走到路了,这种反常的举动真心不思其解。

3、Hologon镜头

干货:卡尔蔡司镜头结构

Hologon(荷洛刚)镜头发明于1966年,为3片3组(1-1-1)镜头,三块玻璃造型奇异,加工难度超级大,产量极低、成本巨大,是蔡司公司至今产量最低,唯一没有被别的厂商复制成功的传奇镜头,每一枚荷洛刚镜头都不是镜头,是艺术品,荷洛刚镜头装在照相机上是这样的

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contax G系统为了能使用荷洛刚,特别设计了一组外部测光部件,只用于荷洛刚镜头,当然世界上99.99%的G系统玩家和摄影师都没有用过这个功能,因为荷洛刚镜头是世界上买不起、买不到的镜头系列中的一员,理论上拥有者最多的荷洛刚镜头长这样:

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没错,你看到的下半部分像橡胶一样的东西是镜头后盖,所以这些地方到时候是插在机身里面看不到的。这种镜头无法测光、没有光圈环(就一档F8,不能调节),却能在15mm的焦距上做到0畸变的超广角镜头,代价是:

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不使用中灰镜的话,画面上就一圈亮的。如果使用中灰镜还要再缩2档光圈,所以是一个等效(注意:我第一次用了等效,因为是真等效)F16的镜头,这枚镜头即使在阳光明媚的户外在ISO100时也只有可怜巴巴的1/60速度的快门(别问我怎么知道的,阳光16法则还是要学学的),但画面中的0畸变、极强的镜头分辨率和可投资属性(这镜头绝对越放越贵)不愧"神镜"的名号,土豪请下手——以后摄影**界你第一,普通人看看就可以。附上淘宝的搜索链接,大家参考一下:

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四、长焦镜头

1、Sonnar镜头

Sonnar(索纳)镜头是1931年由蔡司工程师路德维希·雅可布·贝尔特勒博士发明,最初是为长焦镜头(135mm-250mm)设计:

干货:卡尔蔡司镜头结构

可以明显的看到镜头结构使用了“望远结构”,特点是:无球面像差、失光极微、几乎没有畸变(官方解释“低到肉眼无法辨别”的程度)。索纳最早的开发目的是蔡司公司打算制造大光圈镜头——1931年发布的第一枚索纳镜头就有F2的超大光圈,隔年设计出了第二款索纳拥有F1.5这种匪夷所思的大光圈(上世纪30年代的时候,在没有计算机辅助设计的年代,非常不容易)。索纳结构是对普兰纳和天塞的平衡,即没有普兰纳过于浓郁的风格风格,也不是天塞光“锐”其他方面一团糟的设计,是一种色彩和清晰度的完美平衡,许多电影摄影师喜欢使用索纳镜头拍摄影片。

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这两年索尼的A7系列大流行,我推荐所有A7爱好者入手一枚 FE55/1.8镜头作为自己的标准镜头设置。不到5000的价格比普兰纳50 1.4的性价比提升巨大,这枚镜头我觉得是近年索尼推出的“最值得拥有”的一枚镜头。

明明是长焦镜头环节,硬是推荐了一个标准焦段的镜头,不代表索纳没有优质的长焦镜头——135mm焦段的两枚镜头同样质量出众,就是这价格已不是普通消费者能承受的了

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最后:

洋洋洒洒又是一天,第二篇原创文章也新鲜出炉了,大家踊跃拍砖、积极挑刺,共同成长!!!

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76评论

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  • 这个作者明明一知半解却非要言之凿凿的说一大堆不明所以毫无营养的东西,还敢称干货。明明有很多错谬和似是而非的东西,却还敢自称老师。说是给新人写的的东西,却尽是新人看不懂的,又爱发明概念。如果有人指出问题,绝对的错误就闭口不言宛如不见,似是而非之处就东扯西拉一堆不明所以的东西。

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    别上嘴炮湿货,赶快上干货,让我好好学习学习

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    看出来了。

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  • 楼主说的旁轴镜头的体积小,是因为大多数旁轴镜头都是手动的原因。自动对焦镜头在光学技术没有质的飞跃之前是很难很难做小的

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    还有就是老镜头结构简单(因为镀膜技术差)。

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    单反的手动头也比旁轴大....

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  • 镜头结构基本ctrl+c/v,从那段吐槽索尼镜头设计看得出本文作者完全外行…

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    结构我不拷贝黏贴,难道还让我发明,请问兄台发明了那些事物,不需要拷贝4黏贴的

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  • 哈哈乐死我了 我来写篇镜头结构的文章吧,这作者太业余了。

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    期待和欢迎,写完别忘记爱特我一下,让我学习学习

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    啊啊啊好的好的。

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  • RX1上那枚就是sonnar,主要就是为了缩减体积,成像也很不错。

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    同样的体积光圈更大,同样的光圈体积更小。关键是画质一流,要不是对焦......唉,不说这个瓶颈了

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  • 上次和作者讲写点镜头结构的是我,经纬就不提了,自然我也不是来落井下石的。推荐两篇文章给对于镜头结构有兴趣的人,1. 知乎有一个蔡司对于光学的贡献的提问,里面有一篇回答介绍了双高斯的进化过程,包括施耐德的不同实现和现在最常见的7片6组的诞生过程。2. 尼康的一千零一夜,官网有中文。

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    哈哈,知道兄弟一定会来的,你的两篇文章我惠存了

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  • 没玩过的,别硬憋用后感……看得好尴尬

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    我器材确实玩的少,就碰过contax g2,45/2,21/2.8,海鸥双反,禄莱3.5e,哈苏500cm,莱卡m6+35/1.4,然后就是一大堆尼康佳能索尼的单反单电,松下和索尼的摄像机,兄台有富士和宾得的体验的话,多和我说说 [口水]

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    的确玩的少,努力啊骚年

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  • FE55其实就是挂着标头名字的中焦了,最近对焦距离的实际焦距接近70mm了。

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  • 看了一半发现怎么全是索蔡,十分感人……不过LZ真的不要网上说什么都信,很多科普文都是假的,有机会的话去谷歌上查查蔡司的文献和一些专利描述,这些资料外网都十分齐全,热爱摄影,远离法师 [期待]

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  • 真的,这样的文章比那些东拼西凑的强行装bi的强太多了!

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  • 现在的微单头做不小,大部分原因还是在光线入射角度上,边角画质特别是35以下广角边角很难解决,在曲面传感器大规模上之前,不太看好有小体积高素质自动广变头。

    又小又好的头也有,loxia21堪称FE卡口第一广角,手动

    另,蔡司产品线太广,品质也是良莠不齐。FE口自动头基本合格,给CN两家出的手动头综合最差,最近几年的各种鸟字头有好有坏,ZM头是越贵越值。总而言之,盲目迷信意义不大…

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  • 视觉,听觉两大玄学就是两个无底深渊!追求极致将一去不复返,适可而止,适可而止。

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  • 已举报,原因太干造成读者财产损失

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  • 值得买少有的自己文章取名干货,内容还真有干货的文章。。。。

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  • 体积小、性能高、便宜的自动镜头哪家都没有,不是索尼的问题啊。

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  • 一 二 三 收藏 学习 打赏

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  • 佳能35黑科技,真心牛*

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    前久刚入了一个,佳能35L二代确实可以称为地表最强35mm了,素质已经超越价格更高的蔡斯35手动头了。

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  • 签到打卡 紫薯布丁

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  • 吓得我去看了下几何光学 [皱眉]

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  • 不错不错。。

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