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了解瑞粉大馬士革,這篇文章就夠了

很多朋友問大馬士革鋼的問題,比如什麼是摺疊鍛打的?什麼是旋焊?關於這個問題,今天因為有巴基斯坦刀匠網路來訪,想出售他做的大馬士革鋼刀,研討之餘,梅莊適巧在網路上看見這篇文章,覺得挺好,這是一個有關瑞粉大馬士革的觀念澄清,特地協商請轉分享給刀友們,如有高手有更好的註解,歡迎賜教指導。

很多朋友問:為什麼瑞粉貴,好在哪裡,怎麼做出來的……為什麼市場的價格差異如此之大?在此把個人了解到的一些信息在此與大家分享。

原文網址:https://kknews.cc/collect/8vx9zn.html

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首先我們要了解什麼是瑞粉

瑞粉是瑞典粉末冶金製造的大馬士革鋼材的簡稱!擁有該專利技術的是歐洲特種鋼冶煉公司--歐洲著名的Erasteel公司(1992年,發明了粉末冶金技術的Erasteel公司在瑞典開始研發粉末大馬士革鋼);

Erasteel作為世界領先的工具鋼、高速鋼生產廠家,是粉末鋼技術先鋒。在工具鋼、高速鋼領域,其ASP工具鋼、高速鋼擁有國際第一流的聲譽。 1994年,ErasteelA公司的RSP(迅速凝固粉末)生產工藝,成功地生產出新一代利用粉末分層、高溫高壓(1200大氣壓)固結代替鍛打焊接的粉末大馬士革刀具不鏽鋼。當年(1994)獲得巴黎舉行的世界工業發明金獎!

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並由1995年開始授權瑞典工廠現在著名的DAMASTEEL開始生產製造粉末大馬士革鋼!

為什麼瑞典粉末大馬士革不鏽鋼的性能如此優異,在世界範圍內那麼著名?主要是表現在瑞粉優異的理化參數上。

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一般我們將大馬士革分成3

  1. 摺疊鍛打大馬士革鋼:
  • wootz鋼(其實是可鍛生鐵)工藝根本沒有秘密可言熟鐵夾白鐵鍛打製造成水紋鋼,然後-退火處理+多層鍛打(相同,電影《波斯王子》用的匕首就是這樣鋼,在中國唐朝高仙芝旗下的陌刀隊的唐陌刀(斬馬劍)用的也是這樣的鋼,以及《水滸傳》里武松用的鑌鐵雪花刀也是這樣,依據中國唐朝古法打造的日本花紋鋼武士刀,原理均是如此!

2、焊接工藝大馬士革鋼:

從中世紀開始在古老的鍛打基礎上又出現的新的提高就是現在稱的旋焊技術,簡單的說就是--刀劍以半硬鋼與硬鋼交疊鍛打,再經多次摺疊或扭轉,最後再夾入一層彈簧鋼,形成有花紋的多層摺疊花紋鋼。

現代鋼鐵工業遠比古代發達得多,所以各種元素、各種含量均勻分布的各種性能到達相應指標的工業鋼材就特別多,美國的大馬士革和日本的大馬士革就屬於焊接工藝的大馬士革。

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這裡插播一個小笑話:國內某著名寶劍產地,號稱鑄劍大師,不少發燒友屢次帶美國或日本大馬士革刀給他看,苦在當時國內還買不到這樣的鋼材供「大師」鑄造劍於是此君突發奇想找了一條廢棄的本田125摩托車鏈條打了一把劍出來,然後對外自稱恢復古法通過窯變技術,複製出了中國的大馬士革寶劍,最終事實揭露,為天下愛好者所羞恥。其實鋼鐵工業的技術決定了刀劍的參數,最終決定了品質,所謂古法,所謂窯變,都只能 欺騙那些既不懂物理化學,又喜歡搞自我崇拜,個人崇拜的少數人。

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3、粉末冶金的大馬士革鋼:

瑞粉的大馬士革上面說過是1995年採用了粉末冶金製造工藝生產的一種鋼材: 首先它是一種不鏽鋼,各種元素精確的粉末配比就首先保證其不銹的可靠性,然後 粉末鋼的冶煉、製造特點又能最大程度的保證--整體強度、層間強度、韌性、彈性。不必在意鍛打焊接各種禁忌,完全消除了摺疊鍛打過程常出現的「夾灰」、層間局部焊接強度低等缺陷。

我們從DAMASTEEL公司公開的頁面上看到簡要的說明如下:粉末大馬士革鋼是由兩種以上鋼材構成的複合鋼,分層在粉末生產初期的無氧環境完成,層間焊接採用無氧環境下高溫高壓工藝(HIP)固結。

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簡單吧,其實這是在分析了全世界數十種高檔鋼材成分、經過數百萬次試驗選擇取得科技結晶,大馬士革鋼材配伍的總結、應用,充分表明了人類對傳說中的神兵---大馬士革鋼的了解 從感性到理性的升華。
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小結一下,上述12兩種大馬士革都是使用碳鋼製作。如果要製作鋒利和高強度的刀劍,就必須大量使用高碳鋼,這樣一來其他金屬元素含量比例就會較少,在鍛打高溫下,其他元素容易形成氧化物(可以當成鋼渣)不管是摺疊還是焊接過程中,這些氧化物不能熔於其他部分,這就是「夾灰」。即使是特殊合金鋼材,合金元素在高溫氧化的時候也會損失含量,造成鋼材金屬元素成分不均勻,甚至在熱處理以後,就失去原先的優秀功能。因此,高合金鋼材既不容易鍛合無裂,又不容易保持性能。

這個技術難度,造成了世界各地包括美國、日本,能製造不鏽鋼性能大馬士革鋼的國家唯有瑞典一個而已!

能有日本刀的剛硬(HRC60度以上),有阿拉伯刀的美麗花紋,手術刀般的鋒利(切割力為8.0-8.9N)還能保持100年以上使用壽命者,唯有瑞粉大馬士革。

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(9)為什麼瑞粉大馬士革能得到眾多玩家的青睞,那就得重點說說他美妙的花紋
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(10)瑞粉大馬士革花紋形成的原理和種類

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瑞粉大馬的製作流程如下

(A)利用粉末冶金方法,把兩種組分按特定分層方法,熔壓成大尺寸圓柱鋼。

(B)通過(先扭轉再)鍛軋,把圓柱鋼材鍛造成尺寸合適的板材。

(C )《除火焰和扭絞花紋》用特定形狀的模具,在板材上鍛造出凹凸。

(D)將板材上的凸起磨平,酸洗出花紋,即常見的瑞粉大馬商品。

 

下圖顯示橫紋模具製造奧丁花紋、圓點模具製造小玫瑰花紋。

有朋友說不太清楚什麼叫模鍛。模鍛說白了就和咱們做月餅一樣,用個模子扣出來花紋。

瑞粉的模子常見的就是下圖圓點和橫條的。因為瑞粉底料鋼板內部是分層的,因此模鍛出來的花紋內部也是分層的。凸出的花紋磨平之後,就是我們熟悉的鋼板表面的花紋。
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由於是利用粉末冶金技術來分層疊加兩種鋼材粉末,再高溫高壓熔壓成為鋼材底板,瑞粉大馬的分層非常均勻緊密,遠比普通碳鋼摺疊鍛打製造的分層鋼板要好。因此,雖然很多種花紋鋼都用同樣的模鍛方法加工花紋,但是能夠加工出瑞粉大馬一樣均一穩定花紋的,目前還沒有別家。下圖都是用圓點狀模子鍛造出來的花紋,分別是一種國貨高碳大馬士革鋼和瑞粉大馬不鏽鋼小玫瑰花紋。

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瑞粉大馬的花紋,可以按其基礎棒材分成3個系列。 1- 這種棒料出來的花紋有扭絞、超細扭絞、複合扭絞。還有一些國內不太喜歡的花紋,比如Random隨即紋等。另外若干不太叫得上名字的老外定製鋼板,更是國內少見。
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2- 這種棒料經過扭轉,拍平之後就是扭絞紋。如果扭轉的圈數比較多,就是超細扭絞。
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3- 直接拍扁,拍的方向變化,就可以是麵條紋。4 扭絞紋的板料,再經過模鍛,出來變形的扭絞紋鋼板,叫做複合扭絞/博克曼扭絞或者極光。
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橫截面馬賽克棒料

1--這種棒料出來的花紋有火焰、天梯、munin、藍玫瑰、複合火焰、Blatunga紋(刀具鋼國內用的人不多,首飾鋼在國內出現過)。

2- 這種棒料直接拍平就是Blatunga,即橫截面是扁橢圓馬賽克,板料表面是平行紋路。

3- 棒料直接拍扁,再經過平行格模鍛就成為天梯,對應奧丁花紋。如果用很密的平行模,出來就是munin

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4- 棒料經過扭轉,在拍扁,就是火焰。如果在火焰的基礎上再模鍛磨平,就是各種複合火焰。
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5 棒料拍扁,再用圓點模子鍛造,出來就是藍玫瑰。對應小玫瑰花紋
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橫截面同心圓花紋棒料

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1- 這種棒料出來的花紋有小玫瑰、奧丁、魚骨、Vinland、大玫瑰等。

2- 棒料拍平,用圓點模具鍛造就是小玫瑰,平行格模具出來奧丁,魚骨和大玫瑰都是用和花紋形狀類似的模具,隨機形狀模具出來Vinland

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3、由於棒料結構的問題,這個系列的鋼板,磨出來的刀具,刀刃會有一定寬度的平行紋路。如果是寬鋼板,把刀刃開在板子中間,和開在兩邊,花紋效果或截然不同。一定要注意。

4開刃有平行條紋的原理:同心圓棒料鍛平之後,邊緣的層數比中間小。經過模子鍛,邊緣的花紋比中間穿透的層數少,花紋比較淺。開刃在邊緣的時候,刀刃附近就只有平行條紋了。要想減少平行紋,一是選比較薄的鋼板,而是可以裁掉一部分邊緣。另外,刀刃越薄,平行紋越寬,因此凹磨的平行紋要多於V磨。

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(32) 大玫瑰刃口邊緣的平行紋路

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(33) 奧丁花紋鋼料刃口的平行紋路。

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(34)了解了花紋原理,有必要做一下瑞粉綜合性能測試,才能讓玩家體驗瑞粉的綜合性能
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RWL34為例,討論瑞粉的性能特點

1、如何摧毀正常熱處理條件下的RWL34鋼板?

2、正常熱處理條件下RWL34的防鏽性能

3、關於硬度的檢測 4、關於粉末鋼
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(36) 如何摧毀正常熱處理條件下的RWL34鋼板?

在多次測試中,選擇了硬度在61-63之間,尺寸為長度250304,寬厚為38*4以及40*5.2RWL34鋼板,進行了腳踩、引體、液壓設備靜壓、各種台鉗上人力扳彎、錘砸等暴力測試。最終的結果,所有的鋼板都可以承受變形30度左右的變形,並且完全回彈。
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只有一根265*38*3.9,硬度達到62.5的鋼板,用大扳手增加力矩,使用全身力量(腳蹬,桌上的台鑽晃動),彎曲40度以上保持了20秒鐘之後,在台鉗固定的約1厘米處,發生斷裂。粗估計力矩達到40倍以上,台鉗固定處應該有3噸數量級的應力。斷裂之後再用錘砸,由於內部應力聚集、出現暗傷等因素,又砸成了幾段。
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結論是,作為刀具正常使用的RWL34材料,在61-63的硬度區間內,強度足夠優異。除了RWL34本身的強悍,也和瑞典花鋼採用的2-3次深冷、長達10小時以上的回火安排直接相關。

但是從測試來看,薄鋼板應該不能勝任撬棍,撬動數噸的重量。 如果大家想對比其他材料的強度,只需找到同樣尺寸、硬度的對比樣本,進行同樣的測試即可。要注意,尺寸、硬度,和測試的結果關係重大,要比就用同樣條件,否則沒有意義。
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對於鋼材的防鏽性能,一般來說影響因素有以下幾點:1、鋼材成分組成。2、熱處理流程是否高要求,甚至是否正確。3、熱處理條件是否造成材料表面滲碳、氧化。4、打磨加工時是否有退火現象。5、成品表面加工水平。 馬氏體不鏽鋼在熱處理之前完全不具備防鏽性能。 為了直觀認識作為高合金粉末不銹刀具鋼RWL34的防鏽性能,對正常批次軍工熱處理的RWL34,進行了簡單的防鏽性測試,僅供參考。 實驗材料:經正常標準熱處理而得的RWL34鋼板,真空熱處理+2次深冷+10小時左右回火,硬度大約61。簡單分段打磨了實驗材料,使用1000600120目砂紙。
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(45)為了簡單起見,實驗中完全是簡單打磨,而非正常做刀標準的表面處理。如1000目,只是磨光,連原廠軋鋼的痕跡(圖中小點)都沒有去除。
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(46) 為方便大家重複測試,使用大量食鹽,造成飽和食鹽水浸泡

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(47) 測試6小時之後的樣子

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(48) 浸泡23小時之後的銹跡

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(49) 浸泡37小時之後的銹跡。可以看到,鏽蝕主要出現在鋼板側面、鋸口等沒有打磨到的地方。120目打磨區域有個別生鏽區,可能是鋼板表面不平整,沒有充分打磨到所致。
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(50) 37小時後停止實驗,拿出鋼板的過程中,大部分銹跡晃掉了。

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(51) 在自來水下沖洗之後,銹跡很不明顯了。

分段細節圖片。可以看到,1000600目打磨之下,沒有銹跡。120目打磨之下,銹跡集中在某些區域,其他部分沒有鏽蝕。可以推測,如果認真進行表面拉絲處理,即使是120目打磨,也不會有明顯鏽蝕。
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綜上,經過正確、高標準熱處理的RWL34鋼板,其防鏽性非常出色。如果有號稱RWL34的刀具出現防鏽性問題,那麼有可能出問題的環節包括:

1、假冒RWL34。市場上某些模具鋼材商,冒名RWL34出售國產鋼材。請認準瑞典原廠出品的材料。

2、沒有經過熱處理、熱處理流程錯誤,或者水平低下。目前不清楚深冷的具體效果,只知道深冷可以提高防鏽性能。不過即使沒有深冷,也不會嚴重鏽蝕。 3、採用普通熱處理爐或者油淬,此時鋼材表面會有脫碳/氧化/滲碳層,需要打磨掉表麵皮殼。刃區應該沒有生鏽問題。

4、刀匠製作過程中出現退火等現象。

5、成品表面過於粗糙,或者有機械損傷。
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關於硬度的檢測 首先,老鳥們都知道,一把刀的最優硬度,要根據刀的形制、用途、材料特性、熱處理工藝綜合考慮

不考慮其他只看硬度,以及硬度控,是不折不扣的新手風範。

其次,對於同種鋼材來說,在正常範圍(例如57-62)內,隨著硬度的增加,耐磨性增加,韌性降低。強度和保持性要根據材料的特徵,如果韌性下降太多,那麼硬度超過臨界點之後便適得其反。

最後,正確測量硬度的方法,是選用較厚的、兩面平行的試樣,打磨光滑,用校正過的硬度計進行3次以上的測量,取平均值。

除此之外的簡便測試,一般只能進行參考。

1.作為粉末冶金,廠家的說法是在相同的韌性下,粉末材料的硬度可以提高3度左右。根據廠家給出的圖表,瑞粉的強度(受多大的力會破碎),在63+的時候達到峰值。

2、瑞粉鋼材是專門為做刀設計的,不是車刀,不是耐磨軸承鋼,不是高速鋼鑽頭等等。因此,不要指望超高硬度

3、不同的熱處理方法,在相同硬度下,對材料的韌性有較大影響。雖然除非用儀器進行科學檢測,否則這類區別正常使用中並不能感覺出來,但是仍然採取成本較高、流程複雜的熱處理方案。和普通小熱處理作坊相比,在深冷處理和回火時間上下功夫較大。全套流程在15小時左右,基本屬於不計成本,在本店知識水平範圍內得出的最好的熱處理方案。

4、通常RWL34在硬度61-62的時候,應該具有最好的綜合性能。但是有經驗的朋友都知道,同一爐出來的鋼板,硬度不可能完全相同。有些工業熱處理的要求是+/-2度即可,曾經有朋友使用62.5RWL34大博伊,大力劈砍後,精細開刃也只是扭曲,沒有崩裂。何況一般比較薄的鋼板,做出小刀切削為主。

5、有時候有人會按照自己使用刀具的經驗,對熱處理好的鋼板進行互劃,感覺硬度範圍。

首先,科學的互劃,應該是兩塊相同尺寸的試樣,角度相同,並且打磨成統一的光潔度,然後進行互劃。其次,有人理解,粉末冶金材料在互划上,似乎不如普通冶金產品(有人說因為晶體尺寸差別,微觀上粉末材料容易位移。) 真相只有一個。

即,凡是「感覺」鋼板硬度不足的朋友,在上硬度計檢測之後,都只能承認他們的「感覺」偏差較大。特別是用不鏽鋼和高碳合金鋼比較的話,「感覺」更容易出現偏差。

因此,如果「感覺」硬度不足,請先上硬度計試試看。 當然,不同的硬度計,打出來的數值一般不會完全相同。這涉及到硬度計的品牌、保養狀態、是否經常校正,以及工人的操作。不同硬度計出現過1度以上的差別。
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下面請看一個實例: 1,退火狀態鋼料(黑色)和真空爐熱處理鋼料(白色)。鋼板在負壓高溫下,可能會發生脫氧/碳反應,造成熱軋鋼板的氧化層變色(並非所有真空爐都有這樣的效果。前一爐入料不同,可能會造成表面效果有區別)。
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2,用HRC60的硬度銼對鋼板進行刻劃,有明顯的切入感,劃痕比較明顯。這時很容易產生鋼板硬度不足的誤解

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3,用砂布對鋼板進行簡單打磨1分鐘,可以很容易的打磨掉非常薄的表層物質,露出白亮的內層鋼質。
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4,再次用硬度銼進行測試。經過打磨的部分,銼刀明顯打滑,無法下肉,只會出現微量痕跡。而未打磨的部分,仍然可以看到明顯劃痕。這說明,鋼板表面的氧化層,經真空熱處理之後,硬度較低,容易銼動。打磨出鋼本質之後才能體現本底硬度。因此,正確和規範的預處理,是檢驗硬度的必須程序。而不能根據「感覺」評價材料的硬度。

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關於粉末鋼 瑞粉的生產母廠是瑞典的Erasteel,一家專門生產特種合金鋼材的跨國鋼鐵集團,代表歐洲冶金最高水平。瑞粉採用第三代粉末冶金技術,國內目前還不能達到這個級別。 查資料的時候看到一個老外討論瑞粉的時候,對粉末鋼的描述,覺得挺直觀。翻譯了一下,貼在這裡。這就是成分相同情況下,粉末冶金要比普通冶金方法,各項指標有很大提升的主要原因。 一般煉鋼,一爐差不多得3噸鋼水,鋼包要過好久才能冷卻。結果就是長了好多鉻和鐵碳晶體。這種情況是冷卻巨慢的時候才會出現的極端例子。這些個晶體附近是應力集中點,一般要裂縫的話都從這地方開始。粉末鋼沒這問題,它那一個鋼包,就是0.1mm的一個鐵粒,高壓氮氣下一吹就涼了。所以熱處理正確的話,這鋼的結構基本完美,能夠在更高硬度下韌性更強。 粉末冶金的技術,能保證(小滴)鋼水的成分完全均勻。一般冶金那些個(較重)元素,總要從鋼水裡析出的。跟這我可得提一下我哥們Wolf Borger怎麼說的:鋼水就跟一鍋湯似的。剛上桌的時候那湯挺熱的,裡面油跟肉攪和的很均勻;可要是湯放涼了,擱冰箱裡凍上了,不管開始你攪的多均勻,最後也都分層了。上面是油,下面是菜和肉。可要是你把湯分成小滴再凍上,那就沒這問題了。每滴裡面都是同樣的成分,不會有有多有少的。
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(61) 普通冶金和粉末冶金材料的金相照片對比。均勻程度差別巨大

圖是刀友高人AC米蘭兄測試的顯微圖片,分別是RWL34和國內大廠生產的D2。前兩張是RWL34,後兩張是D2,放大倍數相同。可以看出,國產D2的晶體粗糙程度,是RWL34的數十倍。而右下角D2顯微照片中能夠看到的晶體間「網格裂隙」狀線條,即是材料結構的微觀脆弱點。在宏觀上,鋼鐵受力達到脆弱點的閾值,即會發生斷裂。而在RWL34的同比例照片中,沒有這樣的「裂隙」。因此,RWL34在微觀結構上不存在脆弱點,在宏觀上表現強度的提高。

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了解瑞粉大馬士革,這篇文章就夠了。資料來源於網絡。小編這次是搬運工。

原文網址:https://kknews.cc/collect/8vx9zn.html

 

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