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所谓的“玻璃地球”并不是真的可以肉眼看穿地球,而是一种形象的说法,主要方法是采用多种地质手段、地球物理方法、地球化学方法以及信息化技术,获取海量的数据,然后建立三维地质模型,当我们需要相关的信息时,能够及时查询、分析、处理这些资料,然后做出正确合理的决策。如此一来,借助于大数据时代的“东风”,便可以充分发挥三维地质信息化的优势,在地质学家眼里,也就是他们所期望的“玻璃地球”。

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马志飞
某研究所
“玻璃地球”离我们有多远?

“玻璃地球”离我们有多远?

2014年4月24日,《中国科学报》发表了一篇题为《大数据时代的“玻璃地球”》,2014年9月25日,《中国国土资源报》又发表一篇文章,题为《“玻璃地球”,大数据时代的选择》,一次又一次将我们拉到了时代的前沿。当我们还没有来得及搞明白什么是“大数据”的时候,又来了一个“玻璃地球”,前沿科技日新月异,如果我们不紧跟时代的步伐,就会被别人甩得越来越远了。

何为“大数据”?大数据,本是IT行业术语,又被称作是巨量数据、海量数据、大资料,通常指的是所涉及的数据量规模巨大到无法通过人工在合理时间内达到截取、管理、处理的信息,必须经过计算机的处理才能变为有用的信息资产,目前较为统一的认知是,大数据具有4个典型特点:大量、告诉、多样、价值,因这个四个英文单词全是以V字母开头,故而称作“4V”特点。随着信息化技术的不断发展,大数据也越来越多的被提及,所以很多人惊呼大数据时代已经来临。目前,在科学研究、市场分析、公共卫生等多个领域已经广泛应用,领导部门的决策不再依据以往的经验和直觉,越来越多地依靠数据和分析,从而使得决策更科学。

何为“玻璃地球”?迄今为止国内外还没有一个准确的定义,顾名思义,就是让地球像玻璃一样透明,可以一眼就能发现地下的构造、岩层、矿产甚至灾害。当然,这只是一种形象的说法,表达了地质学家迫切希望发现地球内部秘密的心情,是对未来地质科学的美好期望。

自从人类诞生之日起,就从未停止过地球的探索和认知。从古代的欧洲人认为大地是平的,到古代中国人认为“天圆地方”,从我国东汉时期著名的科学家张衡认为“天体圆如弹丸,地如鸡子中黄”到航海家麦哲伦环球航行证明地球是圆的,从古希腊科学家埃拉托色尼测量了地球周长,到地球物理学家莫霍洛维奇发现了地幔和地壳的分界层、地震学家古登堡发现了地核与地幔的分界层,再到前苏联宇航员加加林搭乘“东方1号”载人宇宙飞船从宇宙中亲眼目睹了地球的外貌,这一次次的进步都让我们对脚下的地球有了更精确的认识。然而,地球不是透明的,厚厚的土壤和岩石阻挡了我们的视线,使得地下深处遥不可及,充满了诸多谜团。

正所谓“上天容易入地难”。虽然人类已经在地球上生存繁衍了数百万年,不甘于寂寞的人类可以操纵飞船飞到月球、飞到火星,遗憾的是到如今仍然对我们脚下的地球充满敬畏和迷茫,在地球母亲的面前我们才深深地感觉到人类之渺小、自然之伟大。1970年,前苏联在科拉半岛实施了一项科学钻探计划,历经24年之久,打下了一个深为12262米的超级钻孔。这是当时世界上最深的钻孔,但是相对于平均半径6371千米的地球来说,就相当于一根钢针尚未扎透人的皮肤一样。由此可见,对于地球深部的了解,我们还差的太多。

有人幻想,如果脚下的地球像玻璃一样该多好。这貌似是一个疯子的想法,就像公元16世纪波兰著名的天文学家哥白尼认为地球并不是宇宙的中心而太阳才是中心一样,有点天方夜谭的感觉,但是科学的进步往往源自于于大胆的设想。当陈旧的思想已经束缚了人们的大脑时,只有少数杰出的人才有勇气打破旧框架提出新理论。1999年,矿业大国澳大利亚为了寻找新的矿床,首先提出了“玻璃地球”的概念,虽然他们做不到让整个地球透明,但是希望做到使澳大利亚大陆地表以下1000米以变得透明。这种思想理念一经提出,就吸引了世界各国纷纷效仿,开始投入大量资金进行实施,比如加拿大、美国、英国、法国、荷兰以及中国等。

当然,所谓的“玻璃地球“并不是真的可以肉眼看穿地球,而是一种形象的说法,主要方法是采用多种地质手段、地球物理方法、地球化学方法以及信息化技术,获取海量的数据,然后建立三维地质模型,当我们需要相关的信息时,能够及时查询、分析、处理这些资料,然后做出正确合理的决策。如此一来,借助于大数据时代的“东风”,便可以充分发挥三维地质信息化的优势,在地质学家眼里,也就是他们所期望的“玻璃地球”。

虽然实现全球领域的“透明化”尚且需要很长的时间,但前瞻性的眼光和长远的思想必须走在时代的前列。正所谓:思想有多远,我们就能走多远。也许,这不是几百年甚至几千年能够完成的工作,但我们始终坚信,只要人类探索地球奥秘的步伐不停,“玻璃地球”的梦想终将实现。

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第1章 “玻璃地球”计划的理论研究
1.“数字地球”,一场意义深远的科技革命
赵凡
比如像World Wind、“数字地球”原型系统和澳大利亚的“玻璃地球”计划这样的科学系统,还有一些大型的商业公司包括谷歌、微软等开发出的各具特色的“数字地球”软件系统。此外,各国都相继启动了一系列与“数字地球”密切相关的计划,如由多个国家政府和...   详情>>
来源:《中国国土资源报》 2009-09-24 作者:赵凡
2.数字地球:10年发展与前瞻
郭华东
数字地球是20世纪末期问世的定量化研究地球的一个新的战略方向,是集空间科技、信息科技、地球科学等于一体的交叉学科领域。描述了数字地球的缘起和10年发展历程、概念模型与技术框架、科学与商业共享系统,多层次多学科应用领域和包括国际数字地球会议、学会、学报在内的学术平台的建设。进一...   详情>>
来源:《地球科学进展》 2009年第09期 作者:郭华东
3.面向"数字地球"的岩石层三维成像
陈运泰;王椿镛
在目前主要是基于大地测量信息和卫星遥感信息而建立的“数字地球”的框架构想中,显然没有充分考虑到地球内部的三维结构及其随时间的变化, 但是另一方面, 要真正实现 “数字地球”构想中的模拟和预测的功能, 这部分信息是必不可少的。以 “数字地球”为考虑问题的参考系, 对地观测的分辨...   详情>>
来源:《地震地磁观测与研究》 1999年第05期 作者:陈运泰;王椿镛
4.透明的地球
马志飞
<正>如果我们想知道地下深处是什么样子,该怎么办呢?打钻孔取出岩芯,但这只不过是"一孔之见"罢了;我们也可以像医生检查患者身体那样对地球来个"CT扫描",但这样的范围也十分有限。假如,我们的地球能像水晶一样透明,那地下的一切   详情>>
来源:《党政论坛(干部文摘)》 2012年第04期 作者:马志飞
5.给地球做“B超”
马志飞
<正>如果地球像玻璃一样透明,我们可以清楚地看到地球内部的一切,这将是怎样一幅景象?在法国小说家儒勒·凡尔纳所著的《地心历险记》中,三位主人公按照古人所写的一封密码信的指引,在冰岛找到一个火山口,并沿着火山熔岩的通道深入地下,成功到达了地心。在那里,他们不仅发现了一个巨大的海洋,...   详情>>
来源:《科学24小时》 2015年第04期 作者:马志飞
6.让地球深部像玻璃一样透明
高慧丽 ;王少勇
与澳大利亚的“玻璃地球”计划类似,加拿大提出了使其地下3000米以内透明化的计划,此外还有美国大陆反射地震探测计划、地球透镜计划,俄罗斯深部探测计划、欧洲地球探测计划、英国反射地震计划、意大利地壳探测计划等。   详情>>
来源:《中国国土资源报》 2011-09-22 作者:高慧丽 ;王少勇
7.“玻璃地球”,大数据时代的选择
滕艳;段金平
从三维角度了解地球的内部,是实现“玻璃地球”的一个基本途径。然而,目前地下勘探探测的深度有限,一般在几百米至一千多米,个别深孔达几千米至万米。这种勘探可见到岩层、水、气等地下实物。物探等探测深度可达几百公里,获得地下物质的物理、化学信息...   详情>>
来源:《中国国土资源报》 2014-09-25 作者:滕艳;段金平
8.“玻璃化”勘查区及其主要技术手段
徐飞;胡玉平
"玻璃化"勘查区是多学科综合找矿的标准化模式,它包含3个层面的内容:1数据采集,2知识库,3信息可视化系统。数据采集是基础,高精度、可靠的数据是后续资料处理解释的保障。信息可视化是操作平台,正是因为具有强大的互交式空间数据处理和分析功能的三维可视化技术,使得快速"玻璃化勘查区"成为可...   详情>>
来源:《矿产勘查》 2016年第01期 作者:徐飞;胡玉平
9.“玻璃油田”建设与油气勘探开发信息化
田宜平;毛小平
探讨了"玻璃油田"与"数字油田"的关系,针对油田勘探开发及其信息化方法和技术的特殊性,详细阐述了"玻璃油田"建设的思路和若干关键技术问题:深部探测技术、三维地震数据智能解释技术、四维"数字油藏"表征与分析技术、四维数字油气成藏模拟技术、三维可视化技术、虚拟现实技术、增强现实技术等...   详情>>
来源:《地质科技情报》 2012年第06期 作者:田宜平;毛小平
第2章 “玻璃地球”计划的科学实践
1.那些别国的“玻璃地球”计划
京骐
<正>面对资源日益匮乏的窘境,世界各国都将目光投向地球深处这片未知的领域。对抗一触即发,领土资源争夺战已经打响!澳大利亚"玻璃地球"计划矿产大国澳大利亚,被誉为"坐在矿车上的国家"。为了解决未来的资源问题,1999年,该国提出了一个别开生面的新概念——"玻璃地球"。顾名思义,就是指希望地...   详情>>
来源:《科学24小时》 2015年第04期 作者:京骐
2.地球透视计划
Barbara Romanowicz ...
<正> 引言谁发起和组织了GEOSCOPE? GEOSCOPE是由I.N.A.G(现在是I.N.S.U)发起的一个全球长周期、宽频带地震台网。自从1981年以来,它一直作为一项国家计划。 最初,它创建于设在巴黎的地球物理研究所,涉及该台网的科学和技术管理以及数据中心设在I.P.G的地震实验室。后者的作用是收集GEOSCOPE各...   详情>>
来源:《内陆地震》 1988年第04期 作者:Barbara Romanowicz ...
3.各国地壳上地幔深地震反射研究计划与进展
梁慧云;张先康
当前世界上采用的深部探测地球物理技术主要是地震学方法。七十年代以来,美、英、法、德、加拿大、澳大利亚等发达国家相继开展了各自的深地震反射研究计划COCORP、BIRPS、ECORS、DEKORP、LITHOPROBE&ACORP,共完成深地震反射测线4万公里左右,获得了...   详情>>
来源:《地球物理学进展》 1996年第01期 作者:梁慧云;张先康
4.发展新一代矿产勘探技术——澳大利亚玻璃地球计划的启示
刘树臣
在全球矿产勘查日益萎缩的今天,人们极为重视发展新一代大型矿床的勘探技术。澳大利亚最近开展了一项雄心勃勃的计划,即玻璃地球计划,目的是研制三维可视化和地质模拟等技术,使大陆表层一千米"像玻璃一样透明"。该计划以信息技术为核心,注重技术之间的综合。从中得到的启示是,应以提高精度为出...   详情>>
来源:《地质与勘探》 2003年第05期 作者:刘树臣
5.澳大利亚三维地质填图进展与实例
陈应军;严加永
三维地质填图是目前国际上实现深部找矿勘查突破的重要途径,其通过对多元数据的集成,将不同学科、不同尺度的数据在三维空间中进行分析和对比,展示研究区地质体、构造之间的空间、成因和演化关系,有助于理解成矿系统和开展流体模拟,进而预测深部找矿靶区。本文从三维地质填图的概念出发,介绍了...   详情>>
来源:《地质与勘探》 2014年第05期 作者:陈应军;严加永
6.法国的地壳探测计划
鲍道崇
<正>法国于1983年开始实施、计划五年完成的在本土及大陆架地区进行地壳探测的计划—ECORS计划,是一个大规模的综合研究项目.该计划的目的是利用地震法获取地壳的连续地震剖面,用于研究和解释法国的许   详情>>
来源:《中国地质》 1984年第08期 作者:鲍道崇
7.美国“地球透镜计划”10年回顾
刘学
<正>2001年,美国国家科学基金会(NSF)、美国地质调查局(USGS)和美国国家航空与航天局(NASA)联合发起地球透镜(Earthscope)计划。2003年该计划获美国国会批准,该为期15年(2003—2018)的探测项目预计将投入200亿美元,其目标是通过多学科、跨领域的研究与合作揭秘北美大陆的构造与演化。2014年1月...   详情>>
来源:《国际地震动态》 2014年第02期 作者:刘学
8.美国地球透镜计划的成就与挑战
杨景宁
《揭示北美大陆的奥秘———地球透镜科学计划2010-2020》指出,地球透镜计划在北美大陆活动变形研究,整个地质时代的北美大陆演化研究,深部地球结构和动力学研究,地震、断层与岩石圈流变学研究,地壳与地幔中的岩浆和挥发物研究,地形学和构造学研...   详情>>
来源:《国际地震动态》 2010年第11期 作者:杨景宁
9.美国地球透镜计划中“地形学和构造学”的进展
盛艳蕊
<正>1地形学和构造学:阐明岩石圈形变的时空模式构造地貌学提供了103~106年时间尺度范围的资料,弥补了大地测量和传统地质在时间尺度上的差异,将会为人类对岩石圈变形认识做出重大贡献。地表形貌的数字化   详情>>
来源:《国际地震动态》 2012年第08期 作者:盛艳蕊
10.EarthScope——美国地球探测计划及最新进展
刘刚;董树文
美国对地球深部探测计划的实施已成为世界各国地学界的关注焦点。本文简要介绍了美国地球探测(EarthScope)计划产生的背景、拟解决的科学问题、所采用的观测手段、项目实施进度及部分进展,主要包括地震层析成像、地应力应变、大陆构造、地貌测量等学科的进展。   详情>>
来源:《地质学报》 2010年第06期 作者:刘刚;董树文
11.关于加拿大岩石圈探测计划
徐宝慈
<正> 应加拿大滑铁芦大学地质系主任J·P·Greenhouse教授和D·c·Nobes博士的邀请,笔者于1989年12月至1990年12月赴该系进行了为期一年的进修学习与合作研究。其间完成了方向频谱分析及滤波、欧拉反褶积确定南安大略区的构造格架课题的研究工作(研究成果将另文发表)。此课题属于加拿大岩石圈...   详情>>
来源:《世界地质》 1992年第04期 作者:徐宝慈
12.LITHOPROBE——加拿大地球探测计划
刘志强;陈宣华
LITHOPROBE是加拿大的国家级地球科学研究计划。选择10个典型剖面,每个都不同程度地代表了加拿大典型的地质特征或具全球意义的重要构造过程。时间上其地质演化跨越了40多亿年漫长的地质年代。通过地震深反射技术为先锋的以及多种不同学科的综合研究,取得一系列成果,如证实3.0Ga前即发生与板块...   详情>>
来源:《地质学报》 2010年第06期 作者:刘志强;陈宣华
13.探测地壳深部的信息——联邦德国大陆超深钻计划(KTB)简...
高山
联邦德国大陆超深钻计划总投资力4.5亿西德马克。钻孔位于巴伐利亚州Oberpfalz。与其它深钻不同的走,该钻孔选在中欧海西褶皱带南缘、毗邻阿尔卑斯造山带的一条主缝合带上。钻探的中心任务是打一口深度为5km的试探钻孔及一口深度为14km的主钻孔。钻探的总目标是,调查与评价深部大陆地壳的物理...   详情>>
来源:《地质科技情报》 1989年第01期 作者:高山
14.国际大陆科学钻探计划(ICDP)实施十年的进展
张伟
介绍了国际大陆科学钻探计划(ICDP)及该计划实施十年来获得的进展,涉及ICDP组织的机构设置、运行方式、研究重点以及已开展的科学钻探地学研究工作和采用的钻探技术。   详情>>
来源:《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2005年第S1期 作者:张伟
15.国际海洋发现计划——大洋钻探2013—2023科学计划
<正>国际综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP,2003—2013)即将于2013年结束,2013年之后,IODP将改名为:国际海洋发现计划(International Ocean Discovery Program),英文缩写仍为IODP。   详情>>
来源:《海洋地质与第四纪地质》 2012年第04期 作者:
第3章 中国的“玻璃地球”计划
1.中科院提出“中国地下4000米透明计划”
孙自法
本报讯中国科学院在日前公布的中国2050年科技发展路线图中,提出“中国地下4000米透明计划”,力争到2040年,使我国主要区域地下4000米以内变得“透明”,为准确圈定覆盖区和深部的矿产资源提供理论与技术支撑。专家称,我国矿产勘探开发领域目前存在着缺...   详情>>
来源:《中国矿业报》 2009-06-13 作者:孙自法
2.论中国“玻璃国土”建设
吴冲龙;翁正平
"玻璃国土"是在一个国家范围内对"玻璃地球"的称谓。这是一个地质信息和地理信息相结合并存储于计算机网络上的、可供多用户访问和开展决策分析的三维可视化虚拟浅层地壳。其目的是便于矿产资源的发现和评价,同时揭示地质灾害孕育背景和机理并实现预警和减灾。"玻璃国土"建设不仅涉及理论、方...   详情>>
来源:《地质科技情报》 2012年第06期 作者:吴冲龙;翁正平
3.我国将启动地球深部探测计划
耿诺
“咱们国家领土之下3到10公里的资源,咱们只要取2%,就可以供咱们用5000多年。”在昨天举行的全国国土资源系统科技创新大会上,原中国地质科学院副院长、地调局深地探测研究中心研究员董树文一席话,从另外一个角度阐述了“中国领土广阔,地大物博”。未来5年中,我国...   详情>>
来源:《北京日报》 2016-09-06 作者:耿诺
4.我国计划用20年完成第一轮地球深部探测
<正>从"深部探测专项2012年度成果汇报会"上获悉:我国深反射地震剖面总长已达11000km,首次超过1万公里,标志着我国跻身世界深部探测大国行列。据介绍,"深部探测专项"是我国目前实施的规模最大的地球深部探测计划,专项计划用20年时间,完成我国第一轮地球深部探测计划。   详情>>
来源:《地质装备》 2013年第03期 作者:
5.入地中国梦——揭秘中国深部探测计划
袁一雪;张文静
<正>已故著名地球物理学家赵九章曾用"上穷碧落下黄泉"生动概括地球和空间科学的研究对象。如今,深部探测的项目第一阶段已经告一段落,对中国的意义非同寻常。1864年,科幻小说作家凡尔纳发表科幻小说《地心游记》,描写了人类由地面到地下,经过一番探险最终回到地面的故事。如今,梦想照进现实。...   详情>>
来源:《科学新闻》 2013年第12期 作者:袁一雪;张文静
第4章 面临的困难与发展瓶颈
1.迎接地质大数据时代
王少勇
“玻璃地球”试图使大陆表层1000米以浅“像玻璃一样透明”,是“数字地球”向岩石和矿床的实体即“地质体”的延伸。“目前,地质空间大数据的核心技术主要有高精度卫星导航定位系统的全球化和时间系统的精准化、地质空间大数据的智能感知技术...   详情>>
来源:《中国国土资源报》 2014-12-22 作者:王少勇
2.大数据时代,地质调查精彩蜕变
澳大利亚在2000年之前提出的“玻璃地球”计划,也正是基于地质领域的信息化和信息化水平而提出的,该计划欲使澳大利亚国土地球表面以下1000米的区域的矿产资源赋存位置和状态看得清清楚楚。同样,我们现在可以借助高科技的信息化平台,把已发现的矿床或者...   详情>>
来源:《中国国土资源报》 2014-04-29 作者:
3.地质科学大数据及其利用的若干问题探讨
吴冲龙;刘刚
地质科学大数据是一种时空大数据,其特征与一般大数据有相似之处,也有显著差别.为了应对挑战,需要引进大数据理论、方法和技术,开展对地质科学大数据的统合和利用.采用大数据技术直接在海量时空数据和文本数据中挖掘知识,能突破采样随机性和样本空间狭小、仅凭少量观测数据和固有模式进行判断...   详情>>
来源:《科学通报》 2016年第16期 作者:吴冲龙;刘刚
4.面向“智能城市”的地质时空大数据创新应用研究
吴冲龙;刘刚
随着城市规模的迅速扩大,面临着水资源贫化、地质环境恶化和地质灾害频发等重大挑战。为了有效地应对这些复杂问题,迫切需要探索利用物联网、云技术和超算平台,以及数据融合和数据同化技术,开展面向"智能城市"的新型"玻璃地球"建设,实现城市地质和资源的时空透视,并统合海量的各类静态地质勘查...   详情>>
来源:《第十三届全国数学地质与地学...》 2014年第期 作者:吴冲龙;刘刚
第5章 未来的主要研究方向
1.“玻璃地球”建设的现状、问题、趋势与对策
吴冲龙;刘刚
"玻璃地球"是地质时空大数据的有效载体,是"数字地球"在地矿领域的体现。国际上"玻璃地球"建设存在的问题主要是缺乏应有的总体规划、顶层设计和协调机制,仅实现了地层框架模型的构建,缺乏多源、多主题信息的混合建模,以及复杂地质结构的快速、动态、全息、精细的多维建模,也未解决多尺度地质...   详情>>
来源:《地质通报》 2015年第07期 作者:吴冲龙;刘刚
2.将“玻璃地球”建设提升为国家战略
孙宇浩;段金平
据了解,自2006年起,我国在“玻璃地球”建设方面开展了诸多探索性的研究,围绕增强能源资源保障能力、保障地质环境安全、促进地球科学发展三大主题,开展了大陆地壳、含油气盆地、重要成矿带等综合研究。刘连刚表示,现阶段,不少科学家在将地球“...   详情>>
来源:《中国矿业报》 2014-09-11 作者:孙宇浩;段金平
3.深地探测:让地球变得更“透明”
温宝臣
澳大利亚实施的国家四维地球动力学探测计划和“玻璃地球”计划,在研究岩石圈结构的同时开展了成矿带地壳精细结构探测,为研究成矿理论和资源评价提供了技术支撑。由此可见,科学技术发展到今天,已经远远超出了地球表面这薄薄的一层。深部探测使加拿大和...   详情>>
来源:《中国矿业报》 2013-03-21 作者:温宝臣
4.深部探测揭示中国地壳结构、深部过程与成矿作用背景
董树文;李廷栋
深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe;以下简称"专项")是目前中国实施的规模最大的地球科学研究计划之一,涉及从地表到深部的地质、地球物理和地球化学多学科多领域探测实验。专项自2008年实施以来,完成了全国4°×4°、华北和青藏高原1°×1°的大地电磁阵列观测,建立了全国地球化学基准网...   详情>>
来源:《地学前缘》 2014年第03期 作者:董树文;李廷栋
5.地球深部探测关键技术装备研发现状及趋势
黄大年;于平
地球深部探测技术装备为实施国家地壳探测工程战略计划、揭示地球深部奥秘提供技术保障,其发展水平将决定在辽阔的国土和海洋区域大面积、大深度获取数据和信息的能力。瞄准国际前沿装备技术,从国家高科技发展战略出发,针对复杂地质环境的探测能力和效率,自主研发深部探测仪器装备。基于研究现...   详情>>
来源:《吉林大学学报(地球科学版)》 2012年第05期 作者:黄大年;于平
6.地壳全元素探测——构建“化学地球”
王学求;谢学锦
地壳物质探测是地壳探测工程的重要组成部分。化学元素是地球物质组成的最基本单位,被称为地球的基因。矿产资源是由化学元素组成的,环境是受化学元素行为制约的,因此,对地壳中所有元素精确含量和分布的探测,对解决人类所面临的资源和环境问题具有重大意义。地壳全元素探测项目拟发展4种地球化...   详情>>
来源:《地质学报》 2010年第06期 作者:王学求;谢学锦
价格:¥27.50

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