专业音响工程的设计、施工及调试

杨丰亦

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一、前言 <br>
1、专业音响工程的特点 <br>
专业音响工程是随着社会的发展，人们物质文化生活的不断提高，从而形成的对文艺演出、娱乐休闲形式的不断要求而逐渐发展起来的新兴行业。通常所谓的专业音响工程主要是包括专业舞台音响灯光系统、实用音响灯光视频系统、商业广播会议系统等在内的一种系统工。具体在工程技术上，它集建筑、电子、电工技术于一体，是包含了声学、光学、音频、视频等多项理论的一门综合性工程技术。它要求工程商根据用户不同的实际需要，认真研究，全面融入设计者的设计思想，精心设计和施工；同时还要得到建筑装饰、电力供应部门的密切配合才能完成。可见，专业音响工程的意义非常重要，相应地工程技术的重要性也显得十分突出。 <br>
一个声、光、像效果俱佳的工程，必定是一个技术力量雄厚，管理规范的工程公司认真努力的成果；反之，一个没有经过严格、规范、科学设计施工的工程，它的系统效果和设备稳定性就可想而知了。尤其是现在专业音响工程行业还不太规范，各种公司一哄而上的时候，专业工程技术就尤显匮乏。 <br>
为了在专业音响工程界营造一个良好的技术氛围，本文从实用工程角度出发，按照实际工程实施的程序，在设计、选型、施工等方面进行细致的讲解，目的就是希望通过一系列的技术介绍，为从事专业音响工程技术工作的技术人员总结出一套规范、合理、科学的设计施工技术重点，同时为正在学习工程技术的人士提供一个很有实用价值的资料。另外，我们还大量结合专业音响工程设计施工的事例和经验，力求使大家在学习中得到更为直观的认识，避免一些类似的错误。希望大家在实际工程中不断总结，能在工程技术上有所收获和提高。 <br>
2、专业音响工程的技术术语和相关标准 <br>
学习专业音响工程技术首先必须认识了解有关的技术术语和相关的一些国家及行业标准，只有这样专业的设计和施工才能做到有的放矢，工程的质量才能得到充分的保证。可以进一步讲，所有和工程有关的专业标准和术语是工程工作的基础，是设计施工的依据和参照，是中心。下面就列出一些必须认真学习理解的术语和标准。 <br>
声压级：指实际声压和基准声压之比的20倍对数值，单位是分贝。这是它的数学表达式。它的重要性就在于：所有的音响系统的发声情况，所有的扩声场所的声学质量，都需要有这项指标，在后面的设计计算中它还是一个计算基准。 <br>
混响时间：指在一个稳定的声音信号突然中断后，厅堂内的声压级跌落60dB所需要的时间，单位是秒。它的数学表达式如下。可以发现，混响时间是和建筑装饰的结构和材料密切相关的参数。在实际的工程中，混响时间更是厅堂建筑声学效果的重要考证指标。 <br>
扩声功率：指达到系统设计的额定扩声声压级时，扩声设备所需的额定功率，单位是瓦。这个参数在实际的音响调控中并不十分重要，但是在音响系统的设计和选型时，它却是声学指标在电声参数上的直接体现，而且它将关系到工程的最终造价，所以也特别重要。一般在工程中，它主要靠音箱的额定功率来反映。 <br>
国标GB-3947，是专业的声学名词术语的解释：国标GB-4959，是厅堂扩声特性的测量方法；GYJ-25，是厅堂扩声系统的声学特性指标。它们是两个重要的国家标准，几乎所有的工程在设计、施工、验收时都需要把它们作为依据；国标GB/T14218-93，是电子调光设备性能参数与测量方法；SJ2112-82，是厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值。这两个标准在设备的选型和工程测试验收中能起到重要的作用。 <br>
上面我们介绍了几个在工程设计施工中至关重要的有关术语和标准，叙述得比较简单，主要是希望大家依此为参考，借助有关书籍对这些术语和标准进行全面的学习，认真分析理解，将它们作为工程技术的基础。另外，还有其它一些内容，由于篇幅有限这里就不再介绍了。 <br>
3、专业音响工程的步骤 <br>
我们已经对专业音响工程的性质有了粗略的了解，但是具体在实际工作中，专业音响工程是这样进行的呢？既然专业音响工程综合性强，技术要求较高，那么对这个问题的理解就可以对大家更进一步认识专业音响工程这项工作有所帮助，也会对工程技术的重点学习也会有一个清晰的思路。 <br>
专业音响工程中最重要的部分是工程设计工作，在确定工程任务的同时，就必须尽快地与相关的建筑装饰、电力供应部门接洽，在室内建筑结构、装饰方案、电力供应等方面取得共识，然后结合用户的实际需要制定一个总体的规划。当这个规划方案得到他们的认可后才能进行具体的设计工作。 <br>
在设计中要大量地收集有关的资料，结合该工程的具体情况，在建筑声学、配电功率方面进行细致的计算，并根据计算的结果提出相应的可行的整改意见。在取得用户和有关协作单位对设计的认可后，就可以依照设计方案和总体规划进行设备的选型了，设备的选型涉及到工程的最终质量和公司的经济利益，所以这也是比较重要的工作。在设计方案得到确认后，象铺设管线、焊接安装架等一些必要的前期工作就应该同时着手进行，否则随着建筑装饰的进行，音响工程的施工难度就可能越来越大。一旦原辅材料准备就绪，订购的设备基本到位，同时其它的施工项目已经结束后，音响工程的施工就应该全面展开了。工程的施工直接决定专业音响工程设计的成功与否，所以施工工作是一项需要认真负责精神的工作，只有当设计思想和指标得到忠实的反映后，最终的工程质量才会得到保证。 <br>
最后是系统的调试，因为工程的设计和施工都是在理论和外在条件上为系统的正常工作做了必要的准备，真正的系统设备运行还需要在施工结束后对设备进行全面细致的调整，目的就是使设备在特定的环境下，在相应的系统中发挥最佳的性能，最终使系统在相互协调的情况下达到最佳的效果。 <br>
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kaixing

好，希望多发些这类文章

杨丰亦

二、工程设计 <br>
1、工程的规划 <br>
因为实用的音响工程涉及的类型非常的多，有针对于舞台演出的，有针对于休闲娱乐的，有针对于企事业单位多种用途的，有针对于商业广播和背景音乐的，还有专门用于大型会议的，等等。往往即便是在确定了类型和原则后，同样的设计，同样的造价，最终的工程结果也会悬殊很大，所以工程的规划显得非常重要。 <br>
所谓规划，就是要根据用户的实际需要和使用环境，结合工程的造价，将工程的最终类型确定，并且必须在以后的设计、选型、施工中使它得到体现。这就要求这个规划是实际的可行的，否则无论是规划还是设计施工都可能是失败的。 <br>
在规划中一定要首先掌握工程的最终用途和具体的需要，比如说：用户希望建造一个专门用作会议的工程，那么我们就应该根据具体的环境和工程造价，结合工程示意图，为用户描述一个工程的最终结果，同时提出与工程相冲突的一些建筑整体结构和布局上的整改意见，并要求得到他们的认可；又比如用户需要建造一个类似于礼堂的工程，可是现场的环境条件和实际的需要与真正意义上的礼堂都不相符，或者说很难形成也没有必要去建造那种类型的工程，这时就应该详细地帮用户进行分析，共同协商一个可行的合理的方案，比如说最终形成一个有礼堂模样，又能兼顾诸如演出、娱乐等其它用途的多功能厅，这样既有利于设计又利于用户的实际使用。 <br>
总之，工程的规划就好比在工程开始前，为它进行一个定位，在尊重用户的意见和实际需要的前提下，有必要根据工程设计人员的经验为相关的单位提供一些参考，这样做不仅使工程的设计和施工能有根有据，更能符合实际需要让用户满意，而且也使工程在进行中能得到更多的协助和支持。 <br>
2、总体设计 <br>
如果说工程的规划是制定一个合理可行的工程定位的话，那么工程的总体设计就是在这个规划的原则下，设计人员形成的一个全面的设计方案。虽然总体方案里的内容可能在以后的具体设计中还要重新仔细进行，但是作为必要的步骤，在总体设计时还是要进行必要的考虑，以便能和相关的部门进行协调，为后面的设计提供参考。下面我们就在总体设计的一些重要方面进行粗略的讲解。 <br>
厅堂的建筑声学要求——绝大多数的专业音响工程都是在室内进行的，室内的情况千差万别，除了一些重要的专门为音响设计的建筑外，大多数的建筑在布局和具体结构上都没有考虑声学的要求。但是，音响工程的建筑声学又非常的重要，大家可以到一个经过严格科学设计的建筑里体会一下，其合理的声学结构和良好声音扩散、传播效果，能使您得到美的享受，同样扩声设备在这里运行，当然会充分发挥其优美的音质；而一个没有经过声学设计的音响工程，无论它拥有多么高档的设备，它的声学效果绝对不会太好。可见，厅堂的建筑声学设计是一件非常重要，也非常有意义的工作，它的作用将是事半功倍。虽然一般规范的音响工程中都要进行必要的声场设计，但是由于受条件的限制，相对来讲它的收效是无法与建筑装饰的前期声学设计相比的。特别是在声学效果的实现和处理方面，建筑装饰工程要比音响工程容易得多。所以，我们在这里强调声学要求的目的，是希望大家在总体设计时及时而尽早地争取与建筑设计施工单位接洽，取得他们在声学效果设计方面的协助，就可行性来讲，一般包括结构和装饰两方面。第一，结构方面。厅堂的整体结构首先要避免驻波的产生，这就要求厅堂的长、宽、高比例要科学，一般来讲，可以选择下面表格的比例，其中为了更好地实现声音扩散和灯光投射，厅堂的净高要得到足够的保证；其次需要避免诸如弧形墙面、狭长的平行光面结构等影响声音扩散的结构；再者就是要重视控制室的位置，要在利于现场操作和观察的前提下，注意考虑施工铺设线路的方便，绝对避免空间很小或与现场隔离的控制室。第二，装饰方面，对建筑装饰来说首要考虑的是装饰的美观问题，但是在音响工程的总体设计上，就要求对某些影响音响灯光效果的装饰方案进行必要的限制。首先要求装饰材料的选取严格按照声学计算的结果进行，同时要避免采用中空或支撑不牢固的材料或结构；其次要考虑到在装饰的整体色调上要与音响工程的用途一致，在视觉上要达到衬托灯光的造型、图案和颜色。至于其它的一些要求，我们在声场设计时再具体讲解。 <br>
设备的定位——由于专业音响灯光及视频系统的设备种类很多，用途不尽相同，在具体的性能上也有所区别，而所有工程的最终整体风格和效果都是需要靠设备来体现的，所以必须在总体设计时对设备进行定位。它包括设备的档次、类型、各类设备投资的比例以及各设备形成系统后，系统的结构和组成情况，目的就是在保证设计要求和用户需要的前提下，尽量使设备性能优良、操作简便，系统内各设备充分发挥它们的性能，下面我们简单地对设备定位情况进行介绍。首先是设备的档次，在有限的投资前提下，又要保证设计和实际的需要，提高设备档次的唯一办法是做到设备精简，这样设备的操作和故障情况都要好些，同时也要避免追求设备的高档而造成设备闲置，发挥不出应有性能的现象；其次是设备的类型，设备的类型与工程的规划和整体风格有密切的关系，一定要分清所有设备的具体用途，避免不同类型的设备在同一个系统工作，比如：录音用的调音台绝对没有理由配置在娱乐场合，DISCO厅里的一些效果灯具就不能放在标准的舞台上；再者就是各类设备的比例，确切地讲就是：在一定的投资范围内，音响、灯光和视频辅助设备所占据的比例分别是多少。确定这个比例的意义就在于：一个合适的设备投资比例能在一定的工程定位上，将投资合理分配，做到音响、灯光及视频系统互相般配，相得益彰；而一个失调的比例会造成设备档次悬殊，性能差距较大。最后就是需要定位系统里设备的组成情况，即需要形成怎样的一个系统。这点尤其关键，只有在设备定位时大致设计一个各系统的设备基本构造，后面的设计和选型才会有依据，同时系统的设备组成情况将直接影响工程的档次和性能。具体讲就是要决定系统里都需要什么设备，不需要什么设备，设备之间需要形成什么样类型构造的系统。如果在总体设计里对设备的定位确定不好，就会直接影响到设备的选型，以至于选型时可能无从下手。当然，设备的定位包含的因素较多，而且主观性较强，往往跟设计者的经验和喜好有较大的关系，所以在进行这一步的工作时，最好多请教一下有经验的技术人员，或者多阅读一下有关的产品资料。 <br>
工程的安全合理性以及对环境的影响——正因为是总体设计，所以必须对工程的各方面因素进行考虑，其中决定工程是否规范合理，是否经受得起检验的就是工程的安全性和对环境的影响。这些安全性包括：建筑结构在音响工程的承载方面是否安全，配电、用电以及线路铺设是否安全；环境影响方面包括：对周围单位工作的影响，对周围居民生活的影响。这些内容都必须在总体设计中考虑，并且按照有关规定报请有关部门批准，否则在工程的验收和检查中，可能因防火、用电安全、环境噪音的问题而不合格。 <br>
总之，在总体设计阶段我们必须综合多方面的因素，结合规划和用户的实际需要，认真地制定一个切实可行的总体设计方案，这个方案不一定需要十分具体，但是一定要是可行合理而且具有指导意义的，只有这样我们的工作才有针对性，设计和施工才会做到有的放矢。 <br>
3、声场的设计 <br>
一个专业音响工程的重要工作就是声场的设计，对于工程的最终质量来说，声场设计也是一个关键点。声场设计的目的就在于：利用科学的计算做指导，为音响设备建造一个理想的扩声空间，将设备的性能充分地发挥。在少数严格的建筑装饰设计中，一般都要进行必要的声场设计，但是为了规范地按照步骤进行专业音响的工程工作，杜绝任何的不合理因素，为下面的其它设计作出指导，还是有必要全面地进行声场的设计，下面就分步骤进行讲解。 <br>
隔声处理——这是声场设计的第一步，也是许多技术人员容易忽略的步骤。隔声的目的就是在特定的工程区域内创造一个不受外界影响也不影响外界的安静声场。它包括与外界的隔声，扩声房间之间的隔声；隔声的部位有墙壁、门窗与天花板。首先来看看与外界的隔声，这项工作的任务就是不让外界的噪音传入室内，也不让室内的声音传到外面。进行这项工作时，有必要对建筑设计施工单位进行该工程建筑结构隔声情况的咨询，进一步可以向环保部门了解有关的情况。具体实施中，外界噪音传如室内可以通过室内的总噪声来控制，通常高等的实用音响工程要求在35-40dB以下；室内声音传到外界可以考察对外界的环境影响，按照环保部门的规定，一般不要高于平均值10-15dB为好。实际工程中需要处理的部位是墙壁、门窗和天花板几个地方。通常的厅堂与外界的隔墙多数都能满足一般的音响工程，但是如果音响系统的声压级比较大，工作时间多在夜间，就应该让建筑部门考虑增加墙壁厚度了；门窗是隔声的重要部位，往往一个小小的窗户处理不当，就会造成隔声失败，一般要注意：1.尽量不要让门窗产生缝隙，遇到经常开关而室内外的声音都比较大时，可以考虑设置声隔离通道的结构，这就是它的示意图。2.尽量加大门窗结构和材料的厚度，有必要时可以使用皮革门和双层玻璃窗。3.如果隔声效果需要更好，在门窗上悬挂厚重的窗帘和门帘是比较经济可行的办法。天花板的隔声也不容忽视，特别是房顶不是混凝土结构，而是采用棚架结构时，天花板的声泄露就比较严重，这时需要对天花板的材质和安装质量提出比较高的要求，如果需要可以考虑在天花板上增加隔层或在天花板上铺设吸音棉的办法来满足隔声的要求。其次是室内房间之间的隔声，它的任务就是让房间之间在音响系统工作时互相间的干扰影响为最小。虽然各种标准和规定对这项指标没有要求，但是却对音响工程的质量有很大的影响。实际工程中需要处理的部位还是墙壁、门窗和天花板，不过处理的要求与前面有所不同。一般室内一定厚度的混凝土或砖结构墙壁隔声要求还是能够满足的，需要注意的就是额外增加的一些房间隔断，它们一般都采用简单的轻钢龙骨填充一定量的防火吸音石棉的方法，这对于音响工程来说是绝对不够的，遇到这种情况，就需要音响设计人员向建筑装饰单位提出解决的方法，比如可以采用下面这种增加隔层的解决方法。但是对于大功率低音的隔离就非要采用厚重的砖墙来解决了；门窗的隔声也不要忽视，特别是要注意门窗的制作质量，因为大量的声音干扰都来源于质量欠佳的门窗的缝隙，当然，必要时也可以考虑采用悬挂窗帘和门帘的办法来隔声；天花板的隔声在室内房间之间的隔声上，反倒更为重要，大家可以看看这个比较常见的娱乐城房间布局示意图，可以发现大厅的天花板上面的空间是和周围包厢的顶部是相通的，这样在大厅进行娱乐或演出时，一定会影响到包厢，这就一定要对天花板进行隔声了。一般来讲我们可以在大厅天花板和包厢顶上各增加一层吸音板的隔层，或者在天花板上覆盖一定厚度的防火吸音矿棉来进行隔声。 <br>
现场噪音的降低——在多数实用的专业音响工程中，为了空调和通风的考虑，都要安装一些设备，这些设备的工作噪音都会在一定程度上影响声场的质量，所以在设计时要有针对地解决。空调和通风设备最好选择噪音低，工作稳定的产品，在安装时尽量让空调的压缩机远离门窗，通风机的功率较大噪音难以控制时，可以采用将通风机安装在风道内的结构，如下图所示。 <br>
声场均匀度的实现——声场均匀度的指标要求在整个扩声区域内，各处的平均声压值偏差要在很小的范围内，一般要求在10-12dB以下，否则就会造成声场不均匀，反映出来就是有的地方声压大，有的地方又较小，听感非常不好。在实际的工程中可以在建筑装饰结构和音响系统的布局方面来实现声场的均匀性。在建筑结构上，应该尽量避免扩声区域出现较大的立柱，避免较大的凹形结构，在建筑装饰上要尽量让整个区域的装饰结构和材料基本一致，特别是在资金有限的情况下，墙面采用水泥拉毛结构可以很好地实现声场的均匀性，当然，如果在装饰设计时能象音乐厅一样经过计算采用各种不同的扩散体，既省钱又能达到很好的效果；在音响系统的布局上也可以在很大程度上解决声场不均匀的问题，一般说来，狭长厅堂的扩声一定要音箱的扩声区域尽量沿长边展开，如下图所示，空间较高的扩声场合要尽量将音箱位置抬高，最好是略微向后场倾斜，如下图所示，如果是在空间和面积都较大的地方进行扩声，就应该考虑将音箱集中悬挂成圆弧形形成均匀的声音扩散，如下图所示。可见音响系统的布局也可以解决声场不均的问题，如果声场要求严格，还可以利用音箱厂家提供的声场设计软件进行模拟和修正，当然最好的办法还是在建筑装饰设计施工时就尽量使声场均匀。 <br>
声场缺陷的避免——在很多音响工程中都不同程度地存在各式各样的声场缺陷，有声聚焦，有声振颤，有声反馈，还有声音共振，这些问题都给声场带来了缺陷，而且这些缺陷引起的问题在实际的使用中很难解决。比如声场出现的反馈和共振就有可能使系统无法正常工作。有效地解决它们，最好的时间是在建筑装饰设计施工的时候。通常我们可以在下面的方面考虑，1.尽量不要在扩声区域设置大面积光面的凹形结构，包括屋顶和墙壁，尤其是舞台上就更要忌讳了，如果迫不得已，可以在凹形面的前面悬挂厚重的帘布或放置物件，这样声聚焦就不容易发生了，2.尽量不要在声压较大的区域设置两个平行的反射性强的墙面，尤其是扩声区域狭长时更要注意，这样可以有效地避免声振颤，3.一般只要声场比较均匀，没有声聚焦的话，扩声增益不大时声音反馈不容易发生，另外我们还可以在系统的布局中利用均衡器和频谱仪来修正，这样实际使用中就更不会发生声反馈了，4.声音的共振与装饰工程的选材和施工有密切的关系，一定要避免在扩声区域设置较大的空腔体，一定要求装饰工艺合理，特别不要让材料连接处松动，比如：石膏天花板如果不加胶垫就安装在铝质龙骨上时，扩声声压一大，就容易发生共振，尤其是低频信号的共振肯定经常发生。 <br>
混响时间的计算——对声场的所有技术指标中，大家最熟悉的就是混响时间了，它也是设计中比较容易控制的量化指标。如果设计控制得当，声场的效果表现就会非常出色，声音会圆润、饱满，不拖沓，不干瘪。混响时间控制的关键就是：利用相应的计算，指导装饰结构的设置和材料的选取，以便能达到相应的混响时间目标值。对于不同类型的音响工程，混响时间的要求有所不同；同类型的工程，不同的声场大小，混响时间的指标也有不同，在设计中我们可以参照下面的图表来确定混响时间的取值，它是根据工程类型和扩声区域容积的大小来给定的混响时间，在接近于该推荐值范围内，声场就会达到比较好的效果。这里还需要指出的是：现在有不少的设计人员将混响时间的取值设定得较小，然后利用设备里的混响器来加大声音的混响时间，这样做不仅不能产生悠美的自然混响效果，而且在一定程度上破坏了原有的录音信号里的直达声信号，是绝对不可取的。 <br>
一般在工程设计计算中采用的公式有下面两个，公式的下面是各个参数的内容，一般来讲我们可以在500Hz和1000Hz两个地方计算声场的混响时间。计算前我们要将现场所有的材料大致确定，并且统计好它们各自的面积，再从有关的建筑手册或产品说明书中分别查取它们在500Hz和1000Hz的吸声系数，即可计算出声场的平均吸声系数，再根据面积、体积、声能系数和这个平均吸声系数计算出声场在500Hz和1000Hz时的混响时间，如果计算的结果和推荐的混响时间值有比较大的差距，就要和装饰单位协商，减少或更换某些材料，然后再进行计算，直到满意时为止，在计算时一定要将建筑材料的面积和吸声系数统计正确，特别是某些穿孔的吸声板，穿孔率不同吸声系数悬殊较大，对最终的计算结果影响也较大。另外，对演出用工程的混响时间的计算还要考虑空场时和观众满场时的区别。 <br>
声压级的计算——声压级是专业音响系统工作的一个重要指标，一个合理科学的声压级对声场的影响、设备的选型、实际的操作都有重要的作用，同时也为制造良好的听音环境创造了好的条件。 <br>
在进行声压级计算前，同样也要先确定一个相应环境下合适的基准声压级，而且这个基准声压级和工程的类型也有密切的联系。确定基准声压级前，还要看看这个正常人耳的听感曲线，我们可以发现：在不同的频率上，人们对同一声压级的声音的感受能力是不一样的，这个感受能力在专业上称为响度，单位是Phono，有了这个衡量值，我们就可以根据实际工程的类型，按照它们在扩声时信号的频率特点，就可以确定一个合适的基准声压级。通常对于音乐重放为主的系统，取85-90dB为基础，对于以语言扩声为主的系统可以取70-80dB，加上12-18dB的峰值余量，再加上1-3dB的环境噪音余量，就可以得到平均听音位置的额定声压级了。这个声压级是系统要在平均听音距离需要达到的声压级，那么这个声压级又怎样转换为设备本身的额定声压呢？这就需要一个声音传播时的声压级变化示意图了，大家可以看看，我们要求的平均听音距离的声压级在这个位置得到的，而设备本身的额定声压级是在这里得到的，计算的时候就需要一个这样的声压级公式，这样最后计算出来的声压级就是音箱在离它1m处所需要达到的声压级，它也就是后面电气计算和设备选型的依据了。 <br>
通过以上的声场设计我们可以发现：专业音响工程的声场设计内容比较多，结果也对工程的质量、设备的选型及系统的正常工作非常重要。具体在设计中，需要涉及的建筑装饰内容也比较多，有些还是密切联系的，可见音响工程在设计开始就需要建筑装饰单位的密切配合，所以我们要尽早地取得协助，尽早地开展相应的设计，以便能达到较好的效果。 <br>

扬声器

好帖，顶

喇叭

字真多,看得我眼疼.谢谢<br>
现在稍微正规的公司在布线方面一般做的都比较好,比较难做的就是室内混响了,先前设计好的东西往往在施工后就不能一一对应了

JAY蜗牛

呵呵。好帖。看了老半天，看的我眼都酸了。哈哈。。

pasystem

好东西，顶！

鹿角菜

yun<br>
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孤鹰浪子

长见识~~~~~~~~~~~~<br>
学习中

LIGHTSUNNY

好,真不易