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虚拟仿真实训系统解决方案培训资料

虚拟仿真实训系统解决方案培训资料

 

大娱号

虚拟仿真实训系统处置方案

VSTATIONHD〔V1.0〕

 

前言

近年来,由于信息技术的快速开展与国度教育部门的鼎力倡议,虚拟仿真实训在高职教育中末尾失掉普遍的运用,成为实训教学重要的组成局部和提高教学质量的重要手腕。

虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟理想技术与网络通讯技术等信息技术停止集成,构建一个与理想世界的物体和环境相反或相似的虚拟教学环境,并经过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。

虚拟仿真教学技术以提高先生的技艺水平为中心,具有多感知性、沉溺性、交互性、设想性等特点。

这些特点有益于教员的实训教学和先生专业中心技艺的训练,为处置职业教育面临的实训难、实习难和失业难等效果开拓了一条新思绪。

目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。

虚拟仿真实训教学,曾经逐渐成为高职院校教学革新的一种有效手腕。

 

一、总体需求剖析

经过运用学言语,曾经为越来越多的教员认同。

学习者必需经过〝用言语〞才干真正掌握言语。

让先生置身于真实的交际情形中,让先生运用言语停止交际。

而真正的交际应该是互动的。

当一方收回信息后,另一方依据上下文停止意义协商,作出反应,他可以表示支持、停止反驳或提出疑问,然后接受方对反应意见再停止意义协商,作出回应,双方如此反绝交流,构成互动。

互动是〝交际的中心〞。

言语课堂就是一个充溢〝交流和互动〞的场所。

在课堂教学中,这种互动不只包括师生互动和生生之间互动,还应该包括教材,由于课堂上的师生互动和生生互动都是基于一定教材展开的。

〝大娱号〞虚拟仿真实训系统可以在教材与师生之间搭起一座互动教学的桥梁。

运用〝虚拟仿真实训系统〞在互动教学的设计和组织上突出情形性、实训性和互动性,力图三者无机结合。

1.1〝情形〞的定义:

情形指的是详细场所的情形或现象。

在教学进程中引入或创设生动详细的场景,有利于先生停止意义建构使其发生交际的动机。

〝大娱号〞虚拟仿真实训系统所提供的虚拟场景可以提供直观生动的笼统,经过大屏或投影再现先生在虚拟场景中的扮演,可以让先生经过视觉和听觉去感受场景,发生想象和联想,激起先生的学习兴味。

参与扮演的先生可以身临其境的学言语,运用虚拟仿真实训系统教学,先生觉得有话可说,有戏可演,可以全身心投入课堂中。

在教学进程中引入或创设生动详细的场景,有利于学习者停止意义构建,使其发生交际的动机.互动教学法是作为一种特殊的课内人际互动;师生互动是指师生之间在课内发作的各种方式、各种性质、各种水平的相互作用与影响。

也就是教员和先生这两类角色相互作用和影响的进程。

先生在教学进程中发扬主体性作用,迷信地完成学习义务,同时也使其教学的互动性不时开展。

1.2为什么要在教学中运用〝虚拟仿真实训系统〞?

1.2.1、有利于改动先生被入耳讲的消极性,发扬其学习的客观能动性,使先生经过自己的积极思索体会所学知识,在参与中完成学习义务。

1.2.2、互动式教学要求先生参与的进程添加,肯定催促先生在课下仔细阅读及查阅相关资料,空虚自我,以满足课堂上参与相关主题的讨论和学习的需求。

1.2.3、教员由于要最大限制地调动先生课堂自动参与的积极性,肯定要仔细研讨,精心备课,谋划好如何既能使所讲知识让先生掌握,又能使先生自动参与到课堂教学中来,这对教员更是一种教学上的鞭笞和催促。

1.2.4、互动式教学由于使教与学无机地一致同来,教员与先生在课堂上相互照应,无论是课堂提问还是案例讨论,气氛变得生动,师生间的距离得以拉近,从而有利于教学双方最正确形状的发扬。

1.3依据教学树立,用户需求归结如下:

1.3.1、本系统主要用于各学科虚拟仿真实训教室树立、精品课程录制、校园电视台树立。

1.3.2、整个系统的操作流程和操作方式应该契合师生的教学习气和管理规范。

1.3.3、整个系统应该具有友好方便的操作和管理功用,可以迷信的完成系统的管理,提高系统的运转效率。

1.3.4、必需保证系统的动摇性、牢靠性。

同时在设计时要充沛思索系统的先进性、开放性和可扩展性。

二、设计原那么

本系统设计原那么是在满足虚拟仿真实训系统运用要求的状况下,充沛思索系统的可用性、动摇性、牢靠性,同时统筹系统的先进性、兼容性、可扩展性。

可用性:

系统应依据虚拟仿真实训系统的实践要求停止开发,完成与实践任务的高度结合,实在提高任务效率。

先进性:

系统应采用先进的虚拟理想成像技术、计算机图像技术、色键分解技术。

牢靠性:

采用成熟的技术和高质量的设备;

扩展性:

采用模块化设计方法,便于扩展,以顺应未来开展需求。

平安性:

采用各种有效的平安措施确保系统的平安性。

兼容性:

可与用户原有的各种类型的多媒体教学设备,如交互式大屏、投影仪、音频设备等,完成衔接。

 

我们的目的是:

满足客户需求,思索久远利益,维护用户原有设备投资。

 

三、大娱号虚拟仿真实训系统概述

大娱号虚拟仿真实训系统采用了先进的虚拟理想技术和计算机图像技术,结合广播电视视音频同步处置技术,针对言语教学习气停止产品功用开发,为高职院校言语教学提供了一套全新的阅历教学方法。

大娱号虚拟仿真实训系统克制了传统的基于教科书,2D多媒体,或许基于传统三分屏网络教学方式的局限性,使先生能身临其境地学习言语,可以大大提高先生的学习积极性和学习效果。

经过三维虚拟场景或许再理想景图像激起先生的学习兴味,使得先生集中留意力,是最正确的互动情形教学系统。

大娱号虚拟仿真实训系统的图形渲染效劳器实时渲染生成三维虚拟场景或实景图像。

同时系统主机对摄像机现场拍摄的教员、先生在蓝色或许绿色抠像区中的扮演影像停止抠像处置,将教员、先生的扮演影像从蓝色或绿色的背景中分别出来。

接着,系统主机再对经过抠像处置后的扮演影像与图形渲染效劳器输入的三维虚拟场景或实景图像停止数字化的实时分解,完成两者天衣无缝的融合,最后将分解好的视频影像输入到流媒体发布系统传输入去,或输入到大屏或投影仪中供现场教学运用。

课堂中的学习内容还可以运用实时本地采集单元,在大娱号虚拟仿真实训系统中的实时贮存,以便今后温习、点评及教学参考运用。

 

系统结构图:

 

四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运转原理表示图:

 

 

五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点

1、系统采用先进的虚拟理想视频成像技术

虚拟理想视频成像技术是在色键系统的基础上开展起来的。

传统的色键(Chroma-Key)分解系统是电视节目制造中常用的分解手腕,它的原理就是将掌管人或演员置身于蓝色或绿色的背景幕布前扮演,然后应用色键分解器的色键功用将前景图象中的色度与其作背景的黑色幕布的颜色差异作为构成键控电压的依据,并应用此电压去"抠"拔出画面,然后再将前景图象填入画面,这样就将扮演者从蓝色背景中分别出来,用其他的画面作为背景填充蓝色局部,构成一幅天衣无缝的分解画面。

这种系统如今在电视制造中运用得十分普遍,

大娱号虚拟仿真实训系统采用了这种先进的色键抠像分解技术,却打破了传统色键抠像系统的限制,消弭了摄象机拍摄的前景画面不能与场景画面同步运动的致命弱点,做到真实的扮演者能深化到虚拟的三维场景中,并能与其中的虚拟对象实时交互。

大娱号虚拟仿真实训系统由三个子系统组成:

〔1〕虚拟场景生成系统〔2〕视频色键抠像系统〔3〕视频分解系统。

2、系统采用无轨虚拟跟踪技术

系统采用无轨虚拟跟踪技术,运用虚拟摄像机停止场景定位。

镜头的切换等运动变化不需求移动真实摄像机,只需经过设定虚拟摄像机的移动轨迹,便可以改动场景中各个景物的相对角度和位置,便可复杂快捷地完成镜头的各种运动变化。

3、高质量虚拟场景生成系统

大娱号虚拟仿真实训系统调用的背景是用传统的3D建模工具〔如3DMAX、MAYA等〕树立的规范虚拟场景模型序列文件*.ASE,在Open-GL图形平台上依据摄像机的参数变化停止实时的三维填充和渲染。

大娱号虚拟仿真实训系统配置的高功用硬件减速支持三维虚拟场景的实时渲染与输入。

Open-GL图形平台的像素填充率为32亿像素/秒,浮点运算为760亿/秒,三角型生成速率为5700万个/秒,显存带宽为8GB/秒,装备3D减速缓存为DDRRAM/4ns。

高功用的硬件目的保证了大娱号虚拟仿真实训系统可以完成三维建模并且实时的三维渲染。

4.视频分解系统

大娱号虚拟仿真实训系统的视频分解的基本技术是色键抠像,摄像机拍摄的蓝箱前的真实景物:

经过色键器停止抠像处置,与高功用的图形任务站生成的虚拟场景分解一个画面。

那么在停止分解是需求思索两方面的技术:

(1)深度分解技术

大娱号虚拟仿真实训系统的一个基础就是前景和背景分解的时分,前景的扮演者可以被背景的内容掩盖,同时为了丰厚画面的拍摄效果,还需求思索虚拟物体的遮挡效果,这普通都采用深度分解技术。

所谓深度就是虚拟物体与实践扮演者的前后遮挡关系,这一种技术要思索两路键信号的深度信息,就可以让背景的内容在扮演者前面。

这不同于二维图像的层技术。

由于是三维图像的各像素都带有深度信息,而且各像素还有与摄像机的距离的信息,由这两局部的信息决议前景和背景的像素的可见性。

这样就可以完成虚拟场景的遮挡效果,大大丰厚了拍摄和画面的表现手法。

(2)同步技术.

要使摄象机的前景画面和虚拟场景天衣无缝的分解,需求让大娱号虚拟仿真实训系统系统中一切的设备接受外同步锁定,这样才干保证在停止实时分解时,高功用的图形任务站依据传感系统的参数变化实时提供相应的虚拟场景,并与摄象机前景信号准确同步分解。

5、系统采用有限蓝箱技术

大娱号虚拟仿真实训系统的有限蓝箱功用使扮演者的活动范围及摄像机的取景范围不再受蓝箱大小的限制,系统会自动地将有效区以外的渣滓色块用几何方法屏蔽掉,即使天花板或灯光进入摄像机取景范围也不影响抠像。

6、系统操作简便、直接

大娱号虚拟仿真实训系统在操作上充溢人文关心,全方位听从兽性化设计,真正做到了〝以人为本〞。

(1)采用全中文操作系统和运用软件,图形化Windows作风操作界面,使操作人员能在短时间内掌握其运用方法;

(2)愈加兽性化的操作界面:

系统采用复杂易行的操作方式,大幅度增加了操作者的学习时间,操作人员只需像

往常运用电脑一样拖放鼠标,便可以完成系统功用的一切操作。

复杂易用的图形用户界面增加了操作者培训时间。

7、实时的字幕叠加与更新

系统内置静态前景掩盖模块,可瞬间掩盖32位影像与文字。

可实时地停止字幕、LOGO的编辑、修正及叠加。

8、完整的虚拟场景库

大娱号虚拟仿真实训系统依据现行高职院校外语教材,为用户装备完全了众多对话实训情形,供教员、先生依据教学内容选用,真正可以做到即装即用。

如今无需再依赖有偿运用的背景教员将去过的游览地,历史博物馆,历史遗址,海外旅游时所拍摄的照片添加到系统里就可以当背景画面运用。

先生也可以运用自己拍的照片应用到学习上。

不只如此,还可以将视频或许动画片作为古汉语情形体验学习的背景,可应用一切现有的资料。

大娱号虚拟仿真实训系统提供了超出原有有限的场景体验学习方式,过去在课堂中无法体验的场地(古城、茶馆、销场等)为背景,如今运用大娱号虚拟仿真实训系统就能为先生提供。

虚拟仿真实训情形-美术馆

虚拟仿真实训情形-图书馆

9、高度的系统集成化

系统不但集成了高功用的广播级色键器、高清视频输入输入接口、真三维场景实时渲染系统,还集成了虚拟机位切换单元、实时字幕编辑单元、输入、输入预监、实时本地录制单元等,使得系统装置、操作复杂方便。

10、高精度色键抠像系统

系统采用目前国际一流的高清色键抠像技术,可完成头发丝、半透明物体、阴影等画面的精细抠像处置分解,使人或物体的边缘愈加自然。

大娱号虚拟仿真实训系统的高质量色键器能有效去除背景上的阴影,无颜色溢出或空间影响,可使扮演者很好地和虚拟背景结合在一同。

弱小的色键参数,能保证在不移动真实摄像机的形状下完成前景掌管人和虚拟背景的同步推拉、摇移及切换制造出各种华美的摇臂效果。

11、虚拟镜头特效生成系统

虚拟镜头特效生成系统是独立的镜头特效生成系统,配置的镜头特效生成系统模块是一款专为大娱号虚拟仿真实训系统设计制造2D或3D虚拟场景的镜头特效工具。

这一模块能运用户拥有更大的创作自在度,经过鼠标在输入画面左右上下移动便可在短时间内完成虚拟机位的设置或调整,完成摄像机镜头的远近推拉、左右上下摇移、倾斜、以及缩放等操作,使得真实的扮演能和三维虚拟场景同步变化运动。

操作简便的模块设计,推翻了传统广播电视虚拟演播室产品机位调整复杂的弊端。

教员只需复杂操作便可直观的对虚拟机位停止调整,方便快捷,特别适宜课堂教学运用。

12、本地录制单元

本地录制单元提供本地硬盘实时录制,即可将情形对话扮演实时生成视频文件保管在大娱号虚拟仿真实训系统硬盘中。

系统支持WMV视频文件格式的录制以及BMP图片格式的采集。

用户不用再额外置办录制设备对系统输入的视频信号停止采集,能最大限制的浪费投入,同时提升视频课件的制造效率。

13、弱小的场景编辑器

场景编辑用具有弱小的场景编辑功用,可将恣意图片或视频加载在场景中作为场景的一局部或直接作为场景运用。

对加载的视频可实时控制其播放或中止。

14、实在提高学习效率

学习者运用外语实时体验情形对话可以失掉教员的实时评价。

情形对话的扮演影像可以被实时录制上去,家长能依据扮演影像对学习者的学习效果停止继续的跟踪和指点。

六、与教材同步完备的虚拟场景库

七、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点

1、多场景分类管理模块:

繁复的界面,不同场景的多维分类管理更具直观性。

使得预览、调用场景愈加方便快捷。

2、场景元素实时调整模块:

背景视频、背景图片可实时更改,让场景愈加多变。

改动了一个场景只能单一运用于一个对话情形,教员经过对场景元素的复杂更改,就可以运用于不同的对话情形。

3、色键抠像模块:

可有效去除背风景及背景上的阴影,无颜色溢出或空间影响,可使扮演者很好地和虚拟背景结合在一同.

4、实时字幕播控模块:

内置字幕机模块,可实时地编辑字幕和台标、LOGO的编辑、修正、叠加。

5、背景视频控制模板:

可恣意改换添加背景视频,并可实时控制背景视频暂停与播放。

6、实时信号捕捉系统:

可以实时在系统硬盘上以WMV文件格式录制课件;或以BMP文件格式采集图像。

7、ALPHA通道图片或视频:

可以实时添加带通道的动画、图片序列,并实时调整图片的大小、位置等。

8、虚拟大屏播控系统:

虚拟场景中可最多创立3个虚拟大屏,并对每个虚拟大屏实时添加视频或许图片作为大屏素材,视频可控制播放或中止。

9、3D实时背景编辑模块:

可恣意添加和改换3维虚拟场景中的3维部件,并设置3维动画循环播放。

10、输入信号调整模块:

可恣意调整外部信号源在场景中的位置、大小、相对比例比例等。

八、大娱号虚拟仿真实训系统配置与目的

说明:

1路HDMI输入/输入,DVI/HDMI输入

大娱号虚拟仿真实训系统配置

序号

型号

设备描述

数量

1

虚拟主机效劳器

Inteli52300四中心四线程处置器

1套

SuperMicroC7P67效劳器主板

4GDDR3内存

500GBSATA媒体系统硬盘

500GBSATA媒体系统硬盘

4Ru装配电源的规范效劳器机箱

技嘉GV-N650WF2-1G显存

DVD刻录机

2

中心硬件板卡

广播级实时信号处置硬件卡

1

3

系统软件

大娱号虚拟仿真实训系统

1

字幕系统

1

本地录制系统

1

阴影与镜像生成系统

1

实训情形库

1

虚拟切换台

1

4

其他

系统操作说明书、产品合格证、产品保修卡

1

技术参数:

视频输入接口:

●高清HDMI接口1

视频输入接口:

●DVI-I(数字或模拟)1

●高清HDMI接口2

音频输入接口:

●线平面声/单声道麦克风(3.5mm)–1个输入

音频输入接口:

●线平面声(3.5mm)–1个输入

九、系统技术支持及效劳

1、售后技术效劳方案

我司把售后效劳作为系统全体处置方案的一个重要组成局部,承诺以健全的售后效劳体系、多样的效劳方式和丰厚的效劳内容等,为用户系统提供高满意度的售后效劳和技术支持。

2.售后效劳体系

在多年的系统树立和效劳进程中,我司积聚了丰厚的技术支持效劳阅历,树立了完善的梯级维护效劳体系,即公司总部技术支持部——公司总部软件产品部及系统研发部——各地经销商三级效劳体系,可以为用户提供准确及时、便捷快速的全方位支持与效劳,确保系统平安、动摇、高效的运转。

3.售后效劳方式

为了确保大娱号虚拟仿真实训系统平安、动摇的运转,我司将为用户提供线上值守效劳、现场紧急效劳等。

详细效劳方式请见以下图:

4.线上值守效劳

热线效劳

公司设有咨询中心,由阅历丰厚的技术人员经过或热线解答用户的技术效果,并指点用户处置普通性缺点。

网上效劳

我司在Internet网上设有公司网站,提供丰厚的技术资源,经过E-mail接纳和及时反应用户的问或意见。

5.现场跟踪效劳

项目实施以及实施完毕后,我司将指定总部或外地经销商技术支持工程师,在用户现场提供收费现场支持效劳。

指点用户技术人员片面善习该系统、熟练掌握对系统的配置、维护以及紧急状况处置技术。

6.现场紧急效劳

关于突发的系统缺点,假设状况紧急或不宜用远程手腕处置,我司将在24个小时内作出照应,分公司或外地经销商技术人员在24个小时内赶赴现场,总部技术人员在48小时内赶赴现场,停止技术支持效劳。

7.售后效劳内容

我司作为大娱号虚拟仿真实训系统的设备提供商及系统集成商,其职责是临时地对该系统的软、硬件系统提供技术支持和咨询效劳。

效劳内容包括:

产品硬件的维护任务、系统的维护、版本的更新、功用的维护。

1、处置本工程中的一切技术效果,给予实时的技术支持。

2、系统建成验收合格后,提供系统详细技术资料,运用手册和说明书。

3、系统收费装置、调试、培训操作人员。

4、系统一切设备保修期为12个月,保修期后软件收费维修,只收本钱费用,终身维护。

5、一切我司自主开发的运用软件收费晋级,硬件晋级只收取本钱差价。

附件A.虚拟演播室蓝〔绿〕箱、灯光设计

灯光设计方案说明

本方案采用国际先进的LED影视灯具,比传统三基色荧光管灯和聚光灯节能百分之五十到百分

之九十以上。

本演播室灯光全部采用冷光源布光方式,可充沛满足网上教学,校园广播,精品课件,多人互动交流,知识竞赛,半身抠像,半身静态抠像等教学及课件的需求。

1.背景光采用3台TYLED600平板柔光灯,可以满足背景亮度和抠像对背景的照度要求。

此灯具可交流供电亦可经过摄像机电池对其供电。

假设有外拍义务,可随时取下运用。

使整个画面亮度充足、光照范围大,能充沛保证直播性节目及其他节目的面部光源运用。

为了淡化主光所照不到的面颊和下额的阴影,与主光配合运用使人物的全体画面光线自然、谐和、无清楚轻重之分。

另外,此灯具可交流供电亦可经过摄像机电池对其供电。

2.控制局部依据灯光采用国际通用DMX512信号调光台控制。

可以对光区里恣意灯停止编组编码停止控制,而且是数字显示,操作上既直观又简便。

3.本方案以节省资金,灯光可以综合应用的原那么设计,如与实践运用有出入,那么可照应调整。

演播厅灯光系统的设计原那么

1、牢靠性:

系统应具有临时动摇的任务才干,一切选用设备均契合我国和国际上的质量

及牢靠性规范。

2、适用性:

系统应具有工程所要求功用的才干和水准,契合本工程实践需求和国际外有关规范的要求,并且功用容易完成,操作方便。

3、灵敏性:

系统应充沛满足多功用的设计要求,对多种节目的制造均完成最正确音像。

4、先进性:

系统是在满足牢靠性和适用性要求前提下的先进系统。

灯光产品的中心组件均选用国际国际知名厂家近年来的最新产品或专利产品。

5、分歧性:

系统应遵照开放系统的原那么。

灯光系统应依据技术目的的分歧性、系统性选定设备,使系统具有良好的灵敏性、兼容性、扩展性和可移植性。

6、经济性:

系统应满足功用与价钱之比在同类系统和条件下到达最优,选择最正确性价比的设备及方案。

 

演播室灯光规划图

灯光技术参数

1.照度:

以掌管人为中心,平均照度800-1200Lx.

2.色温:

平均色温3200K左右

3.显色指数:

Ra值大于95

4.光比:

逆光:

主光=1.5

(2):

1

主光:

副光=1.5

(2):

1

5.功率:

演播厅用电总功率为:

1080W

6.依据实践配电的需求采用三相四线制或其它方式

7.电缆:

一级阻燃线缆

8.灯具高度:

位于距座台平面1.6--2.5米之间

9灯光为LED小功率灯珠,灯光光线柔和、阴影淡.化、不眩目,简直不添加室内温度。

〔注:

功率而言,跟传统三基色灯比拟。

LED灯得功率要比传统三基色冷光源的功率节能百分之五十以上。

运用寿命方面,LED灯的寿命要5到10倍于传统三基色灯,LED灯得寿命为50000到100000个小时,传统三基色灯为10000个小时。

故,久远来说,运用LED灯会更经济更耐用。

运用上,LED灯可接纳国际通用的DMX512信号来控制,即每个灯都可以停止数值编码或与其他同组灯具编组停止控制。

要比传统三基色灯方便的多。

10.控制局部即可手动旋钮调光,亦可经过国际通用的DMX512信号控制。

演播室灯光

LED600

 

LED单联便携式套灯是专门针对随机采访、专题采访、摄像照相等灵敏机动的运用用途而开发的。

该灯具功率小、光线柔和、照度较高、温度低、重量轻、体积小,配套性好,极易便携。

交流适配输入供电,无交流电状况下可配14.4V摄像机电池供电,可接纳DMX512控制信号数字调光,也可由自带推杆模拟调光。

操作装置极端简便,是专业摄像、拍照的好工具。

TY-LED600(D)便携摄影灯技术参数:

输入方式:

AC100-240V配电源适配器 

DC12-17V〔带S或A型挂架),可由14.4V摄像机电池供电

功   率:

40W

色   温:

3200K5600K

显色指数:

Ra值≥80

调光方式:

DMX512控制信号数字调光,推杆模拟调光。

照   度:

1m2200lx

蓝箱剖面结构图及制造说明

1、拼装式蓝箱结构表示图

二、蓝箱制造说明

1、制造蓝箱钢结构框架

2、于结构框架、空中、后墙面、侧主面局部边长为25cm的正方形平板衔接,

各个拐角面用半径为50cm的弧形板衔接,三个平面的交叉处用半径为1m的球

形体衔接,构成无死角、无灯光阴影的蓝箱结构

3、蓝箱高出空中5cm,用斜面公用钢板过渡衔接空中,既维护蓝箱立面又美

观小气。

4、用腻子处置个板块衔接缝。

5、刷专业出口蓝抠像漆

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