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美國歷史博物館(3)

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Unknown 發表於 2011-4-30 19:30 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
本帖最後由 Unknown 於 2011-5-2 08:16 編輯

照明革新-發明的5個步驟
先決條件 -14歲的愛迪生, 1861

1869年, 愛迪生辭去了波士頓西部聯盟辦公室的工作, 致力於發明. 自學成才, 閱讀廣博. 1862-1868, 作為報務員積累了電器裝置的實踐經驗, 信心倍增, 躍躍欲試.
我是一個發明者而並非科學家,   -托馬斯愛迪生
當然, 有些科學家也是發明家. 不過出發點有所不同, 科學家試圖理解自然世界而不大計較其發現的經濟實用價值, 而發明家則反其道而行之. 不過二者殊途同歸-挑戰與成就.

本展意在探索發明家的工作方式與今昔變遷
5個步驟:
1/先決條件
2/過程
3/推廣
4/競爭
5/後果

-愛迪生的白熾燈
-效率第一
電池
義大利人亞歷山德羅沃爾特1800年發明化學電池原型, 他的樁型電池引發了許多科技試驗. 英格蘭人克魯克香克威廉應用其概念開發了槽型電池. 改良型丹尼爾電池曾經在美國廣泛用於電報機.

沃爾特樁型電池, 大約1805-卡尼修斯大學
克魯克香克槽型電池, 1801
丹尼爾電池, 1836-哥倫比亞大學
格拉內電池, 1840-米德爾伯里大學
喬治勒克朗謝電池(法國), 1868

電動機
1821年, 英格蘭人邁克爾法拉第發明了電動機, 其他人也發展了一些相應原型電動機.
弧光燈
強烈的積聚光束可以用於家居  -愛迪生試驗紀錄, 1878
在一束電弧光中, 汽化的炭粒子加熱后發出耀眼的光芒, 不適用於市內照明. 愛迪生提出用電力對金屬線加熱, 這種白熾燈的亮度可以變暗以便用於室內. 電流通過不同導線時產生相應的阻力, 線路的總電阻大於導線. 所以利用更多的能源來照明進而減少了加熱導線浪費的能量, 愛迪生成功的白熾燈具有相對較高的電阻, 而且可以分別控制個體導線.

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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-1 06:56 | 只看該作者

亨利磁鐵

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-2 18:00 編輯

磁鐵及支持裝置, 1831
亨利磁鐵
約瑟夫亨利開創了強有力的電磁鐵, 為19世紀有效使用電力奠定了理論基礎. -電動機, 發電機, 電報, 電話及眾多計量儀錶. 1846年,亨利成為首任史密森總裁, 在位達33年.


電度計
為了進行科技試驗有必要測量電流, 所有電度計工作原理大同小異. 電流驅動磁場, 特別是電流計.
1890年代電度表
發電機
供職於皇家倫敦研究所邁克法拉第認為, 電磁場可以產生電力. 經過十年的努力, 1831年終於找到了答案. 原理很簡單, 用一條導線通過力線-法拉第幻想的磁力線. 早期機器非常脆弱, 因為依靠永久性磁鐵.


變壓器








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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-1 09:42 | 只看該作者

愛迪生

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-2 16:57 編輯


1847: 生於俄亥俄米蘭
1859-63: 賣報和雜物
1864-67: 報務員
1868: 申報第一項專利, 波士頓


發明







3/推廣



4/競爭


達到潛質,  -愛迪生應對紐約太陽報採訪, 1882
珍珠街發電站開張后, 愛迪生躊躇滿志, 豪氣萬丈. 不過此時此刻, 他還是不能想象其發明對人類的深遠影響.

-美國第一座中央電站, 位於紐約曼哈頓珍珠街255-257號, 佔地50乘100英尺. 始於一台直流發電機, 初始負載85戶400盞燈, 1882年9月4日開始發電.


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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-1 18:22 | 只看該作者

燈具效率進展

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-3 18:16 編輯

燈具效率進展(流明/瓦), 1880-2000
白熾燈-基本維持原狀(紅色)
汞蒸氣-1970年代起停滯不前(蘭色)
低壓鈉燈-獨佔鰲頭(黃色)

1970年代以前, 人們認為能源價格便宜. 1973年的能源危機成為美國能源消費的轉折點, 提高利用效率與節省被提上議事日程.

-近日來參加一次活動-'綠色能源, 環境與健康', 見到馬里蘭主要供電公司的一位. 討教一二, 他介紹了本州基本概況. 目前峰谷差價供電簽約戶佔用戶8%, 有得有失. 最近收到其它中小公司的廣告, 聲稱雖然沒有生產與供應設施, 但是從市場買來的電力再供應具有競爭優勢. 回答為大公司營運-維修面面俱到, 設備更新頻繁故成本較高, 緊急應對召之即來方便快捷.
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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-1 19:32 | 只看該作者

動力機器與工業

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-3 18:30 編輯

建國后工業在美國人生活中一直是舉足輕重, 資源豐富-勞動力短缺促成了不斷地提高生產效率, 發明家專利了眾多革新型機器設備. 這部分介紹了蒸汽機的撅起, 重型設備, 工廠生活及其隨之而來的城市與社會, 工業產品帶動了消費, 人們的工作生涯乃至環境.
斯金納單流引擎
最終開發的往複式蒸汽機, 某些小機型至今還在生產. 德國夏洛滕堡的約翰施通普夫Johann Stumpf 將其基本工作原理付諸實現, 1908完成原型並基本證實其效益, 主要歐洲製造商大多加以採用. 一戰前夕, 大中型往複式蒸汽機迅速讓位於蒸汽渦輪機和柴油機, 一打以上美國製造商遂獲得生產許可證, 其中最大的廠家為斯金納引擎公司(伊利, 賓夕法尼亞).

與複合式三次膨脹反流引擎相比, 往複式單流蒸汽機最大的商業優勢就在於其單缸全力擴張力; 節省蒸汽, 極大地減低了自重及營運成本. 最大機型為四缸軋機, 達3萬馬力. 這台樣品來自耶魯大學謝菲爾德科學學院, 1960年以前用於測試與教學.

http://siris-archives.si.edu/ipa ... 001~!238093!0#focus

特里汽輪機, 1910
這種小型汽輪機廣泛用於輔助驅動器

奧托和蘭根大氣汽油發動機, 1872
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媽媽咪 發表於 2011-5-2 23:24 | 只看該作者
增長知識!謝謝啊!
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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-3 16:01 | 只看該作者
回復 媽媽咪 6樓 的帖子

多謝各位一同學習
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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-4 06:11 | 只看該作者

國家錢幣收藏展

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-4 16:26 編輯

國際最大, 最古老和多樣化的硬幣, 紙幣和金屬收藏之一. 1850年代始於私人收集, 歷任史密斯館長積累了一百五十萬件藏品, 跨越歷史.
制幣始於1793, 迄今為止林肯一分硬幣流通量為世界之最. 儘管尺寸和含銅量已經比原幣減小, 製造費用仍然超過面值.
左起:
銅鎳小幣-1856
青銅-1864
戰時鋼幣-1943
鋁-1974
銅-鍍鋅-1984
造幣廠曾經試用不同金屬與合金製造一分硬幣, 1986年起定型銅-鍍鋅材料.
1793
早期一分硬幣自由女神像
自由的象徵
古時以來, 硬幣雕像體現了皇權的至高無上, 但是開國總統選擇了自由女神.
廢除一分硬幣的理由
製造費用超過面值
通貨膨脹使其毫無價值
大多置於瓶瓶罐罐, 丟失或扔掉
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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-4 16:35 | 只看該作者

戰時動員科技力量-1940-1960

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-5 08:41 編輯

二戰三大科技貢獻: 原子彈, 雷達, 青霉素.
聯邦政府國防投資數額甚巨, 大型科技項目建造了原子彈亦使後人進退兩難. 歐亞大陸烽煙瀰漫, 史無前例的研究投資創造奇迹. 政府與大學和公司聯手造就了戰後維繫國計民生的大型科技項目, 亦奠定了20世紀後半葉聯邦政府作為科技開發主要支持者的基本格局.

-近期作了國家年度生物製藥科技預算與諸葯業巨子的研究投資總額縱橫比較, 公司投資遠遠超過納稅人. 儘管政府衛生總體撥款是天文數字, 但是重頭為醫療保健.  

-哪位感興趣, 國會紀錄和16個內閣級衙門網站中有詳盡的撥款-預算細則. 各個網站分門別類面面俱到而且文字邏輯均屬上乘, 是熟悉美國社會-文化不可多得的材料. 昨天主流媒介報導了一個著名思想庫的研究報告: '聯邦政府高薪僱員'-18萬為起點, 主要是醫生和律師. 如退伍軍人部1萬多名醫生和財政部等的證券監管律師, 不過這個報告大概是為議會削減預算準備的.
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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-4 17:33 | 只看該作者

曼哈頓項目

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-6 17:32 編輯

戒備森嚴

http://www.google.com/imgres?img ... BTbKUBIXWgQe8sJS2Dg 曼哈頓計劃首腦格羅夫斯將軍 -照糊了, 從歷史檔案借一張.
大型科技項目: 加大伯克利勞倫斯實驗室
二戰促成大量科學研究投資, 不過大約10年前, 歐內斯特勞倫斯即開創了從事大規模科技研究的方法. 勞倫斯得到聯邦, 州政府和私人基金會的重視與大力支持, 設計了大型裝置, 建立大規模團隊並得到足夠的經費. 成立於1930年, 他的放射性實驗室成為大科學的先驅, 勞倫斯還參與了開發原子彈的早期工作.
放射醫學
勞倫斯的大部分經費來源於對放射醫學有興趣的基金會, 他的早期鐳研究工作顯示放射性對活體組織和細胞的影響, 不過原理還沒有搞清楚. 應用回旋加速器製造放射性同位素, 用於醫學研究及放射治療科研使放療成為癌症治療的支柱之一. 至1930年代末, 手術與放療使癌症生存率從零提高到近20%.

-這部分在醫史中舉足輕重, NCI和MIT網均有詳盡介紹: 里根總統的百億癌症研究投資規劃與實施和近期的白頭研究所成立紀念系列講座. 王曉東的十幾篇'細胞'論文開創性的探討了癌症成因的原理之一, 去年底的一篇尤其精采.
勞倫斯(右)和研究生斯坦利利文斯頓(左)合作製成首台加速器. 1939年, 勞倫斯因此獲得諾貝爾獎. 利文斯頓等弟子則在其它大學設立了自己的加速器.
打碎原子
1930年代科學家開發了幾種強有力的新型設備, 其中一種是勞倫斯的回旋加速器, 或原子粉碎機. 破解物質, 同位素與核能的奧秘.
新元素
使用最大的加速器, 埃德溫麥克米倫1940年在勞倫斯實驗室發現了新的放射性同位素, 93號元素-鎿. 格倫西博格緊隨其後發現了94號元素-鈽, 兩位美國物理學家因此分享1951年的諾貝爾獎.
科技動員
二戰中MIT的雷達, 加州理工的戰鬥機火箭彈, 社會學家的士兵心理研究與保障. 乃至曼哈頓項目的原子彈製造等, 規模宏大遍及全國. 從田納西橡樹嶺和新墨西哥洛斯阿拉莫斯到華盛頓漢福德高原(能源部治下的幾個國家實驗室, 大多擁有一流生物醫學研究建制).
曼哈頓項目
研究設施遍布全國的關鍵性秘密原子彈項目, 並成為政府, 大學與工業界聯手開發大型科技項目的藍圖. 戰後這種合作模式成為美國大科學的楷模.
1939年阿爾伯特愛因斯坦致信羅斯福總統, 力陳開發原子彈.
-這封信已經拍過3次: DC海軍基地博物館, 密碼博物館


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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-4 17:51 | 只看該作者

航空雷達

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-4 17:51 編輯

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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-4 17:57 | 只看該作者

工業化青霉素生產

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-6 16:53 編輯


牛奶瓶-1940年代
屆時青霉素的唯一來源為不同青黴菌培養, 最佳培養基為濃熱肉湯. 科學家大多用玻璃瓶作培養器. 二戰中使用這種半加侖的牛奶瓶. 歷經4-6天, 每瓶容積1品脫, 30瓶才能生產很少的青霉素粉末.  

-看來這個段子在科普書里相當流行, 在谷歌圖書里讀了幾本的段子, 非常有意思.

-第一代青霉素, 目前歐美耐葯菌株已經超過90%. 新一代耐葯霉抑製劑已經有些起色, 半合成等二, 三代產品對一些耐葯菌有效. 細菌耐葯的原因很多, 其中有些源於不當應用. 不少國家的專業醫學會都有應用指南, 如歐共體多國均規定: 腹瀉等胃腸疾患應用抗菌素一定要經過細菌培養及藥物敏感試驗. 前幾周的'自然藥物開發'有一篇抗菌素開發回顧與現狀, 由於耐葯菌株產生過快, 抗菌素更新換代頻繁很難收回投資, 故新品種難以為繼. 去年聽一位麻省總醫院的專家介紹過主要耐葯菌株流行病學調查, 非常複雜.
青霉素藥瓶-1942
臨床試用研究送審樣品, 第一個蜂臘製劑. 科學家們發現這種製劑能提高機體利用率.
批量生產
戰時諸藥廠放棄競爭全力以赴生產青霉素, 1943年初以前, 默克, 施貴寶和輝瑞均為政府無償提供青霉素. 1944年政府斥資七千五百萬, 諾曼底登陸作戰時22家藥廠產能達每月千億單位, 足夠英美聯軍之需. 這種合作模式為戰後成功合作藥物開發取得了寶貴經驗.

-這種民辦公助的例子很多; 如流感疫苗生產投資風險極大, 但是社會效益卻是政府的主要職能.
青霉素
英國細菌學家亞歷山大弗萊明發現於1928年, 1940還是新奇品. 大規模生產純品比較困難, 直至二戰需求甚殷, 充裕的資金與科技投入才將這重要發明轉化為新奇藥品.

-近期統計顯示美國市場專利藥品平均壽命不到12年, 處方葯在整體醫療支出中佔10%. 中國第一家青霉素藥廠源於老大哥的156項一攬子基礎工業援助, 位於石家莊的華北藥廠. 原料為玉米, 各位赴京開會攜帶的禮品為當時市面上稀罕的玉米油(培養基副產品), 聽一位老總講進料時是整列車的玉米豆兒. 前年中國藥品出口的主力是青霉素和頭孢黴素半成品(記得是7億美元左右). 上周的'自然藥物開發'上有一篇中國製藥現狀與未來, 其中一位作者為國家食品藥品監督管理局技術官員(SFDA), 近年科技開發投資相當可觀.
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Pan(華少) 發表於 2011-5-5 09:09 | 只看該作者
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戰爭社會科學

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-7 06:30 編輯

士兵研究
就像被戰爭捲入的自然科學家一樣, 社會科學家亦得以進行大層面研究-武裝力量中的男女. 二戰中陸軍研究機構招聘了社會科學家檢測美國士兵的態度與行為, 樣本巨大, 達50萬之多.
如果你和總統談話, 關於戰爭和你的參與, 哪3個最重要的問題你將問總統?
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本帖最後由 Unknown 於 2011-5-7 17:13 編輯

超過編輯時限了, 只好貼膏藥.

愛因斯坦與利奧西拉德
奧西拉德出生於布達佩斯, 畢業於匈牙利技術大學. 一戰中服役於奧匈陸軍, 在柏林技術研究所和柏林大學繼續接受教育. 1922年獲得物理學博士學位, 其間與愛因斯坦結識並持續一生. 1933年逃避反猶浪潮至倫敦, 發現了核鏈式反應並嘗試用鈹和銦進行實踐, 未果. 后至紐約, 為愛因斯坦致總統信件的起草者. 12/2/1942, 與恩里科費米首次成功進行控制性核鏈式反應, 為開發原子彈奠定了堅實的基礎, 戰後積極推動核能管理非軍事化及反對冷戰. 科學上有系列報導, 朱隸文博士在伯克利勞倫斯實驗室主任任上大力促進機能轉型-能源研究優先, 為入主能源部跨出了關鍵的一步(總統提名-國會聽證錄象).

http://www.nuclearfiles.org/menu ... bio_szilard-leo.htm
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導航雷達

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-7 18:58 編輯

雷達實驗室開創了微波雷達和長程導航雷達, 特別是地面控制進場-GCA, 一種用於能見度差時的航空器著陸雷達系統, 惠及戰後民用航空. 戰爭結束前幾個月, 物理學家路易斯阿爾瓦雷斯開發了GCA, 使飛行員從1944-1945年起可以在歐洲及太平洋戰場盲著陸. 次年該系統引入民航, 用於首都, 紐約和芝加哥並持續應用20多年.

照片-路易斯瓦特阿爾瓦雷斯博士

阿爾瓦雷斯6/13/1911出生於舊金山, 芝加哥大學學士-碩士-博士(1936年). 戰爭期間在麻省理工學院負責三個重要的雷達系統-微波早期預警系統, 鷹高空轟炸系統, 以及盲著陸系統. 在洛斯阿拉莫斯實驗室開發了鈈彈引爆雷管, 並以科學觀察員身份飛臨廣島觀察核爆炸. 阿爾瓦雷斯博士負責設計伯克利40英尺的質子直線加速器, 並於1947年完成建設工作. 戰後在高能物理等方面建樹卓著, 1968年獲諾貝爾物理獎.

http://nobelprize.org/nobel_priz ... 68/alvarez-bio.html
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殊途同歸

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-8 05:19 編輯

曼哈頓計劃以兩種思路開發原子彈, 均以天然存在最重的元素鈾為基點. 第一種裝置位於田納西橡樹嶺, 用物理方法分離鈾235-一種核爆炸物. 本展則循另一條思路, 鈾238轉換至鈽239, 科學家認為是一種核裂變爆炸物. 故事起於加州伯克利和芝加哥, 終於華盛頓州漢福德.
CP-1安全與控制系統
科學家們用幾種裝置操作, 3個中子吸收安全棒可以插入燃料棒組合而第四根用於調節核反應. 如果中子反應過強, 兩根吸收棒則自動插入. 第三根叫作拉鏈固定於陽台的導軌, 以防進入反應堆. 控制棒接近地面, 附近置一把斧子. 12/2/1942, 首次將控制棒徹底插入, 隨後物理學家喬治韋伊將其緩緩拔出以啟動鏈反應. 作為安全防範措施, 3位裝備鎘鹽溶液的科學家在陽台另一側待命, 如果其它裝置失靈即將溶液潑在反應堆上, 使其滲透於花崗岩之間吸收中子以緩和反應.
米勒, 一位芝加哥阿貢國家實驗室的畫家, 創作於5年以後(1946). 反應堆建設夜以繼日, 馬不停蹄. 值倒班間隙, 就餐時間等非試驗時間, 控制與安全棒則置於燃料棒組合之中, 以防萬一.

圖示為一把鑰匙, 鎖的位置在燃料棒組合第21層, 撤出安全棒即啟動反應. 原子反應特點
燃料棒附近的紀錄儀, 紀錄每秒鐘釋出的中子數, 所示為首次試驗的數據. 核裂變
核裂變即原子核分裂, 通常由吸收一個中子所造成的不穩定狀態. 鈾具有由許多質子和中子組成的大型原子核, 故易於引發裂變. 核裂變將維繫原子核的能量釋放, 如果被釋放的中子激發鄰近的原子核產生裂變則導致核鏈反應. 控制下的核裂變用於發電而原子彈的爆炸力當量為TNT的4萬倍.芝加哥阿貢國家實驗室
研究始於紐約哥倫比亞大學, 部分移至芝加哥大學. 由物理學院院長阿瑟康普頓領銜. 普頓選擇了幾乎閑置的足球場, 在看台下方的網球場地建立了第一台原子反應堆.
漢福德今昔
二戰中漢福德的首要任務是生產鈽, 雖然成果卓著但由於沒能妥善處理核廢料. 如今環境污染非常嚴重, 目前能源部支持核廢料處理的研究, 用化學試劑濃縮進而將廢料容積減至25%.
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漢福德

本帖最後由 Unknown 於 2011-5-8 05:35 編輯

生產鈽裝備CP-1從芝加哥移至華盛頓州, 1943由陸軍工程兵統籌建立了3座原子反應堆. 小城在哥倫比亞河畔里奇蘭附近拔地而起, 命名為漢福德. 杜邦公司設計建造了高度機密的反應堆和化學分離廠, 秘密小城人口迅速達到5萬人, 不過很少有人知道工程項目的目的.漢福德反應堆以鈾原料生產鈽, 從反應堆出爐的成品留置待放射性有所降低后, 將核燃料裝入密閉容器運至分離峽谷.中心控制台
反應堆1944年12月開始運行, 操作員嚴密監控控制棒的位置和反應堆的能量水平, 反應堆發出的唯一聲音為高壓通過2,000條燃料管道的冷卻水.
安全措施
警告牌, 全部工作人員均佩帶輻射劑量計. 一旦分離室投入使用, 大量放射性碘通過煙囪釋出, 對下風區域人們造成隱性建康威脅.

人材彙集, 耗資無數, 意在建造3個反應堆和3座分離廠. 終結目的為獲取幾磅用於製造數枚原子彈的鈽, 每個炸彈所需鈽相當於這個玻璃球大小.
金箔-1945
這樣的金箔置於兩個鈽彈半球之間, 以防內爆
融化的泥土
7/16/1945, 在新墨西哥阿拉莫戈多附近, 一顆漢福德製造的試爆鈽原子彈使沙土變成了玻璃.
核基地生活
全盛時期94,000人, 1, 200棟建築, 3,700個拖車位, 326邁道路, 873輛大轎車, 學校, 教堂, 醫院, 商店, 洗衣房, 郵局, 銀行, 電話電報, 加油站及娛樂設施, 全部從無到有.
弗蘭克報告
1945年6月, 第一次核試驗之前一個月, 7位科學家簽署了一份報告反對對日核轟炸. 作者為詹姆斯弗蘭克, 大衛休斯, 詹姆斯尼克森, 尤金拉賓威茨, 格倫西博格, 喬伊斯貝爾斯登和利奧西拉德. 他們預測軍備競賽的可能性, 呼籲和平展示原子彈並敦促國際控制核武器.
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倍可親無極天淵(廿十萬級)

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Blue Ivy 發表於 2011-5-8 04:29 | 只看該作者
大貼很辛苦呀, 圖文並茂, 跟著又上了物理課了.
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七級貝殼核心

吃飽了混天黑

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 樓主| Unknown 發表於 2011-5-8 05:37 | 只看該作者
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多謝諸位造訪.
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