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帖子主题:中日太空科技实力对比!

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中日太空科技实力对比!

2012年中国发射神舟九号载人飞船,成功进行首次载人对接并在24日成功完成了手动对接。

2012年7月日本发射HTV-3货运飞船前往国际空间站并在27日与空间站的和谐号节点舱成功对接。

中日作为亚洲航天实力最强大的国家,在航天活动上呈现你追我赶的架势,中日航天实力的对比,也成为大家关心的问题。

航天工业可以划分为运载火箭和航天器的研制制造两大块,也可按用途分为军用航天和民用航天两个部分,还可以按轨道将航天器细分为地球轨道航天器和深空探测航天器。

地球轨道上最有商业和军事价值的两个部分是地球同步轨道和太阳同步轨道,分别主要用于容纳通信卫星和遥感卫星。

1970年2月11日日本成功发射第一颗人造卫星,比1970年4月24日中国东方红一号卫星的成功发射早2个月,但日本发射第一颗卫星所用的L4S固体多级火箭在性能尤其是运载能力上要远逊于中国发射第一颗卫星的长征一号火箭。

当时日本学者认为日本独立追赶与中国火箭的技术差距,至少需要5年时间。

不过早在1969年日美就签订了宇宙开发协议,美国向日本输出了雷神-德尔塔火箭技术,使日本液体运载火箭水平快速赶上中国。由于得到美国技术援助的优势,日本还抢先发射了静止轨道卫星并得以更早开展新一代运载火箭的研制,在与中国的较量中在技术上占据先机。

目前日本运载火箭在技术、运力上都超过了中国运载火箭,不过发射成功率略低,而且运载火箭最重要的影响因素价格上严重缺乏竞争力。

日本宇宙开发机构(JAXA)拥有H-IIA系列和H-IIB大型运载火箭,并积极开展H-IIA/B系列火箭的升级,还在研制Epsilon大型固体运载火箭,并计划研制新一代的H-X/H-III运载火箭。

中国航天目前的运载火箭则由CZ-2、CZ-3和CZ-4系列火箭组成,在改进现有火箭的同时还在研制CZ-5、CZ-6和CZ-7火箭,并计划研制CZ-11大型固体火箭。

中国火箭性能:

中国目前的主力起飞级液体火箭发动机是YF-20,使用偏二甲肼/四氧化二氮常温推进剂,单级推力只有75吨真空比冲只有298秒。

中国YF-75上面级氢氧发动机1994年才交付使用,而日本比冲类似推力更大的LE-5发动机早在1986年就服役了。

在火箭的制导导航和控制系统等其他分系统上,长征火箭也逊色于日本H-IIA系列火箭。火箭分系统尤其是发动机性能的落后,直接导致长征火箭运力的落后,中国近地轨道运力最大的CZ-2E火箭也只有9.2吨的运力,尚低于H-IIA系列运力最小的H-IIA 。即使使用发射同步轨道的CZ-3B火箭发射近地轨道载荷也只有12吨运力,仍远逊于H-IIB的19吨。

但中国火箭更成熟,成功率很高。

日本运载火箭的发射数量偏低,近11年来发射次数仅有24次,而长征系列火箭同期已经达到了100次,从发射规模上说长征火箭遥遥领先。

如果但看2012年发射情况,日本仅有H-IIA和H-IIB火箭发射各一次,而中国长征火箭已经成功发射了11次,尤其是4月30日到5月29日一月间内密集发射5枚火箭,这样的运载火箭工业化生产和发射能力,是今天的日本航天工业力所不及的。

长征火箭在运力设计和价格上则占据优势,现有长征系列火箭覆盖了近地轨道3吨到9.2吨,同步转移轨道2.6到5.5吨的运力,同时价格极具竞争力。

以发射同步转移轨道的长征三号乙(CZ-3B)火箭为例,尽管运力达到了5.5吨但它的发射费用只有约7000万美元,而类似运力的日本H-IIA 204报价几乎是它的一倍。

中国新型大推力长征5火箭

长征五号运载火箭是中国正在研制的新一代运载火箭,目前已经转入型号的初样研制阶段,火箭发动机已试车成功。

长征五号在技术上是全新的火箭,相比以往的中国火箭的运载能力有成倍的提高。它研制成功后将改变目前中国火箭大幅度落后于世界运载火箭先进水平的局面。

按照设计,新一代的长征五号火箭在芯级上使用的是YF-77氢氧发动机,而助推器则使用的是YF-100液氧煤油发动机,这两款发动机都是属于全新研制的火箭发动机。

YF-77氢氧发动机的立项,1994年2月3日日本H-II火箭首次发射成功,标志着LE-7大推力氢氧发动机开始投入使用。为了追赶世界先进水平,上世纪90年代中国开始大推力氢氧发动机的研制工作,中国大推力氢氧发动机于2001年正式立项,代号YF-77,地面推力50多吨,最终采用燃气发生器循环设计。

YF-75D上面级发动机,长征五号火箭发射LEO轨道载荷时,使用一级半的结构,GTO轨道则使用二级半结构,在原有的YF-77发动机芯级之上增加了使用YF-75D发动机的上面级。YF-75D氢氧发动机是中国新一代上面级发动机,采用膨胀燃烧循环,以现有资料判断水平和欧空局的Vinci发动机相当,但推力只有Vinci的一半。从技术上说,YF-75D比日本现有的LE-5B和印度新开发的国产低温上面级发动机CE-7.5/CUS要强得多。

通过捆绑类型不同的助推模块,长征五号各种构型覆盖了GTO 6-14吨,LEO 10-25吨的运力范围。在火箭综合指标上说,长征五号的LEO轨道运载能力不仅超过了欧空局阿里安5和日本H-IIA/B,也超过阿特拉斯V火箭和俄罗斯的安加拉火箭,尤其是由于文昌发射场纬度较低外加高性能氢氧发动机的优势,在GTO轨道运载能力上以14吨对7.5吨的优势远远超过安加拉火箭。虽然运载能力只是火箭水平的一部分,但能后来居上也不易,至少比印度研制全新的GSLV MKIII火箭,LEO只有10吨运力GTO不到4.5吨要好得多。

日本火箭性能:

H-IIA系列火箭是日本的主力运载火箭

H-IIA系列火箭是日本航天绝当之无愧的主力型号,它以LE-7A大推力分级燃烧氢氧发动机为第一级,第二级使用LE-5B膨胀循环发动机,助推器为SRB-A大型固体发动机。LE-7A发动机真空推力约110吨真空比冲达到了442秒,是目前唯一一种大推力分级燃烧循环氢氧发动机。LE-5B发动机真空推力约14吨,是目前推力最大的膨胀循环氢氧发动机,自2001年8月29日投入使用以来,H-IIA系列火箭进行了21次发射,其中有2003年来的第6次发射失败,其成功率已经达到了运载火箭的主流水平,但由于火箭发射费用高昂,而且受更早的H-II火箭两次发射失败的影响,目前H-IIA尚未签订通信卫星的商业发射合同,今年进行的搭载韩国载荷的发射,勉强算在商业化方面走出了第一步。

日本的H-IIB火箭技术上和H-IIA火箭一脉相承,不过箭体直径从4米增加到5.2米,第一级使用两台LE-7A氢氧发动机,捆绑4台SRB-A固体发动机做助推器。H-IIB火箭是日本参与国际空间站项目,为了发射HTV货运飞船而专门设计的型号,其HTV飞船轨道运力为16.5吨,同步转移轨道运力为8吨。

H-IIB专门用于HTV的发射,尽管有发射双通信卫星的设想,但其价格仍然缺乏竞争力

尽管单项技术相当不错,整体性能也可圈可点,但H-IIA系列火箭设计上存在运力偏大和价格过高的缺点。H-IIA 202、2022、2024和204各种型号中运力最小的H-IIA 202的近地轨道运载能力也高达10吨,而多数任务不需要这么大的运力。日本曾尝试过一箭双星发射,但2003年H-IIA 2024火箭一箭双星发射情报获取卫星(IGS)失败导致星箭俱毁,为减小可能的损失日本不得不继续一箭一星发射方式。虽然运力最小的H-IIA 202型号已经是发射次数最多的型号,但多数任务中仍造成了很大的运力浪费,考虑到H-IIA系列火箭发射价格超过一亿美元远高于其他商业运载火箭,运力的浪费进一步降低了它的商业竞争力。

火箭性能对比:[中日此项得分0.5:1]

载人航天对比:

中国在载人航天领域要超过日本,中国已成功发射了多艘“神舟”系列载人飞船,并实现了宇航员的太空出舱和太空站对接。

而日本虽然借助美国航天飞机令本国宇航员上过太空,自身也进行过宇航员的技术培训,但本国的载人发射能力仍是空白;

载人航天:[中日此项得分1:0]

飞船:

中国在飞船设计领域也超过日本,飞船不仅仅在于能够载人进行太空,也在于运输能力和返回能力。

日本2009年曾成功发射HTV-1无人货运飞船,而且飞船运载能力也超过“神舟”,但无人飞船毕竟在返回能力、载人能力方面存在欠缺,不属于完整的太空飞船概念;[中日此项得分0.75:0.25]

空间站:

中国和日本在空间站技术方面都已经起步。日本的“希望”号实验舱虽然成功应用于国际空间站,但缺少独立性和自行发射的事实。

中国首个太空实验室“天宫一号”已经发射,并且已在各项试验领域超过日本。[中日此项得分1:0.5]

深空探测:

中国;

中国深空探测开始于嫦娥探月工程,目前发射了嫦娥一号和嫦娥二号月球探测器。

嫦娥一号探测器证明了中国具备月球探测的能力,这是发射工具长征三号丙的成功,是DFH-3卫星平台的成就,而科学载荷取得的成果乏善可陈,除了绘制120米月面图外也没有值得一提的科学发现。

嫦娥二号探测器属于一号备份星,后来成为探月二期工程的先导星,验证了直接进入奔月轨道的发射能力,绘制了7米分辨率月面全图并对嫦娥三号预定的虹湾着陆区拍摄了1~2米的高分辨率照片,以供选择着陆点之用。

2011年6月到8月嫦娥二号还成功转移到日地拉格朗日L2点,不久后2012年4月末又飞向更远的深空,与4179号小行星交会飞掠对其进行探测。嫦娥二号即将在明年飞掠4179号小行星进行抵近观测,在扩展探测上卸下了浓重的一笔。

嫦娥二号实现了很多技术的创新和突破,将承上启下为嫦娥三号的软着陆验证技术积累经验。

100公里高度7米分辨率超越日本Selene1,嫦娥二号的关键载荷包括100公里高度7米分辨率的高清晰度CCD相机,这个相机的分辨率已经赶超了日本Selene探测器的水平,这也是嫦娥二号在技术上的重大突破之一。

数据传输速率增加一倍,仍不及日印,嫦娥二号大幅提高数据传输能力,从嫦娥一号的3兆每秒增加到6兆每秒,接近了当年印度Chandrayaan-1探测器8.4兆每秒和日本Selene探测器10兆每秒的传输能力,嫦娥二号还将进行12兆每秒的传播速率试验。

100千米轨道测控达到日本07年水平,嫦娥二号运行在100公里高度圆轨道上,这不仅有弥补嫦娥一号求稳技术上落后于日本和印度的遗憾的需要,还有为嫦娥三号探测器进行技术验证的考虑。嫦娥三号将进入100公里高度轨道,随后变轨降低高度到15公里,最后进行软着陆操作,嫦娥二号将为嫦娥三号验证100×15公里轨道机动与快速测定轨技术,同时100公里和15公里高度拍摄的图像将为嫦娥三号选择着陆场积累数据。

嫦娥二号近月捕获技术将达到日本水平,嫦娥二号进入月球轨道的捕获也在距离月面100公里高度处。印度的Chandrayaan-1技术就要差得多,是距离月面500公里高度进行捕获,随后多次变轨才进入100公里高度轨道,不过,07年日本的Selene-1探测器就是100公里高度捕获进入一个近月点101公里远月点11741公里的大椭圆轨道,显示了JAXA更高的深空测控技术水平。

嫦娥二号的近月捕获除了对运载火箭的入轨精度提出了很高要求,深空测控能力也是关键。探月工程前我国没有深空测控地面站,载人航天使用统一S频段(USB)测控网络,USB系统天线最大直径只有12米,不能满足探月测控需求,而美俄都有70米直径天线,深空地面站的主力天线也高达直径34米。欧空局和日本都拥有35米直径天线,即使印度也有18米和32米直径天线。

纵观整个嫦娥二号项目,从相机分辨率,数据传输速率,近月轨道的测控和热控水平来看,嫦娥二号达到或超越了07年与嫦娥一号同期发射的日本Selene-1探月卫星的水平。而直接奔月轨道设计、高入轨精度火箭、X波段深空测控技术,比起日印两国都是一种全新的技术领先。

日本:

日本在深空探测领域起步较早,但成果最辉煌的首推小行星取样返回探测器隼鸟号

广义上说深空探测器也可算为科研类航天器,但它们不属于卫星。日本在深空探测领域起步早遥遥领先,取得了远超我国的成绩。早在1985年日本先后发射了先驱者号(Sakigake)探测器和彗星号(Suisei)哈雷彗星探测器,取得深空探测的突破,彗星号与美苏欧等国家共计6个探测器共同对哈雷慧星进行了可贵的探索。1990年日本又发射了飞天号月球探测器,虽然由于速度低于预期无法正常飞向月球,在使用气动减速和低能量转移轨道等技术,最后飞天号还是进入月球轨道,但飞天号虽然没有实际发现,但使日本成为第三个将探测器发射到月球轨道的国家。

1998年日本发射了希望号(Nozomi)火星探测器,但发射后由于发动机阀门故障,推进剂消耗过多无法进入火星轨道,任务以失败告终。日本深空探测成绩最好的是隼鸟号小行星探测器.

2010年隼鸟号返回舱成功在澳大利亚着陆,对它取回的样品进行分析获得了诸多发现,2011年美国著名的学术期刊《科学》为其发行了特刊以示重视。2007年日本发射了月女神(Selene)号月球探测器,它获得了月球表面的高分辨率图像,而且通过主星和两颗子卫星的联合测量得到了月球重力场最精细的第一手资料,此外还有很多其他发现,月女神项目以其任务的深度和广度,被称为阿波罗计划之后最大的月球探测项目。日本2010年还发射了拂晓号惊醒探测器和伊卡洛斯号试验性太阳帆,其中前者由于发动机故障最后变轨进入金星轨道时失败,目前只能等待几年后待机尝试是否能否极泰来,相比之下伊卡洛斯太阳帆的展开和试验相当顺利,目前已经基本完成试验,验证了太阳帆的各方面技术,伊卡洛斯是日本也是全世界第一个投入实际使用的太阳帆,仅此就在人类深空探测的技术史上留下了光辉的一页。

中日两国月球探测器的探月行动都已经获得圆满成功。日本虽然在探月经验上比中国更丰富,但两国实际水平并没有太大差距。此后,中日两国后续的探月行动还将继续展开;[中日此项得分0.5:0.5]

防空反导:

中国;

早在上世纪七十年代,中国已开始防空反导研究,具体成果是试验成功第一代反导拦截弹反击1/2号,带核弹头在外太空拦击。

更与2007年和2011年及2013年三次试射SC-19新型反导/反卫星导弹。

而日本则因美国限制不能研究此类战略技术。中日此项比:1:0。

军用卫星:

中国;

早在七十年代,中国就发展了返回式侦察卫星和第一代资源卫星,而今第一代的资源二号卫星已退役。

现中国已经发射了15颗遥感系列卫星,同样包含光学星和雷达星,除遥感卫星一号达到设计寿命后失效外,多数遥感卫星仍正常运行,由于大功率星载电池技术的突破,中国卫星寿命已由5年扩展到15年。

中国还发射了一系列电子情报搜集卫星,并发射了**-1和**-3系列极轨气象卫星。

为了向解放军提供高效可靠的通信保障,中国还研制并发射了神通和烽火系列军用通信卫星,其中烽火一号卫星还为东方红-3卫星平台创造了卫星寿命记录,神通和烽火系列卫星都已经发展到第二代,使用更先进的东方红-4卫星平台,提供了更强大的通信能力。导航卫星最早是为核潜艇提供定位而研制的,不过今天在民用领域也得到了广泛应用。

日本;

日本虽然在情报获取系统(IGS)名义下发射了7颗军用卫星,但目前只有光学三号、光学四号和雷达三号三颗卫星还在正常工作,更早的光学一号和光学二号卫星已经退役,雷达一号和雷达二号卫星在设计寿命内就先后故障失效。光学三号和四号卫星全色分辨率0.6米,雷达三号卫星分辨率约1米,在世界军用侦察卫星中性能并不出色,仅仅与饱受高科技部件禁运的中国侦察卫星平分秋色。

在军用卫星领域中国领先日本!中日比为:1:0.5

导航卫星:

2000年中国就发射了北斗试验导航卫星,北斗导航卫星自2007年以来已经发射了15颗,除M1和G2星失效外还有11颗卫星正常工作,初步建成区域卫星导航定位系统,向中国及其周边的亚太地区提供10米精度的定位服务。已完成亚太组网,未来几年将完成全球组网。

日本:

日本2010年已经发射了一颗导航增强卫星,还设想将3颗卫星组成的准天顶导航增强系统建设成一个独立的卫星导航系统,但已大大落后于中国!此项对比,中日:1:0

通讯与气象卫星:

在通信卫星的发展上,日本广泛参与国际合作,其早期的广播卫星(BS)和通信卫星(CS)系列日本生产的零部件仅有10~20%,这固然加大了对外界尤其是美国的依赖性,但是更早建成了广播通信卫星系统,推动了卫星电视的使用。1977年日本就购买美国德尔塔火箭发射了樱花一号(CS-1)试验通信卫星,20世纪80年代开始日本使用自行研制的N-II和H-I火箭发射了数颗樱花(CS)和百合花(BS)系列广播通信卫星,为国内提供通信和卫星电视服务,但后来的BS-2等卫星上,日本制造的比例仍然徘徊在30%左右,仍缺乏独立研制先进通信卫星的能力。1989年日本政府开放国内通信卫星市场,对日本航天工业自行研制商业通信卫星的雄心无异于当头一棒,此后日本通信卫星市场基本落入美国厂商之手,直到2008年日本三菱电器集团研制制造的超鸟C2(Superbird-C2)卫星投入使用,日本才拥有第一颗日本制造的商业通信卫星。

超鸟系列卫星基本由美国劳拉公司制造,超鸟C2终于成为近年来日本拥有的第一颗日本制造的商业通信卫星

超鸟C2卫星使用DS-2000卫星平台,这也是准天顶导航卫星所使用的平台。相比日本的窘境,虽然中国航天在通信卫星上起步晚水平低,而且为了及时建成卫星电视网络购买了一批美欧通信卫星,但长期以来坚持通信卫星的独立研制和使用,从东方红-2通信卫星开始一路发展到东方红-4系列通信卫星,不仅初步满足了国内需求,而且开始整星出口到亚非拉等诸多国家,并积极向欧洲视场进军。

气象卫星:

日本的MTSAT卫星同样基于DS-2000平台,属于静止轨道气象卫星,其性能长期以来领先于我国风云2系列静止轨道气象卫星

与通信卫星是高度竞争的商业市场不同,气象卫星的气象信息公开免费发放,更类似研究型卫星,这是日本静止轨道通信卫星得以发展的根本原因。日本研制了多种气象卫星,自1977年发射GMS 1静止轨道气象卫星以来,到1995年先后发射了5颗GMS系列气象卫星,GMS卫星姿态控制采用自旋稳定方式,定点后质量约300多千克,设计寿命5年。目前日本服役的已经是新一代的MTSAT系列气象卫星,它是GMS的后续卫星,采用了大型高性能的DS-2000卫星平台。日本静止轨道气象卫星的水平长期以来比中国**-2系列静止轨道气象卫星强得多,但以MTSAT-1R为例其关键的光学载荷由美国雷锡恩公司提供。中国**-2系列静止轨道气象卫星本身基于落后的DFH-2自旋稳定平台,自1997年**-2A发射以来经过十多年的发展后,**-2E和**-2F卫星的云图质量开始赶上日本MTSAT-1R卫星的水平。中国2015年以后将发射新一代的**-4静止轨道气象卫星,卫星平台的性能将超过MTSAT,而载荷的性能也将与MTSAT-2气象卫星齐驱并驾。

此项,中日各有千秋:1:1

综合对比:

中日两国目前在航天领域可以说各有所长。

中国在载人航天,空间站,防天反导及军用和导航卫星上领先。

日本在火箭性能,民用应用卫星和深空太阳帆等技术上领先,但中国已在火箭年发射量和在轨运行航天器数量上大大超过了日本,在本世纪新启动的项目如导航卫星、中继卫星和软着陆登月上领先于日本,总体上两国各有千秋,属于仅次于美国的世界第二梯队,但日本受美国控制制约,很多项目不能向中国那样自由独立的推进,所以已渐落后与中国。

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      2013/2/19 13:38:53

      大区热门

      网友回复

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      19楼 法天象地
      笑话,如果美国人停止技术支持,日本能不能独立完成太空任务都是问题。事实上世界上能独立完成太空任务的国家只有三个——美俄中。

      日本女人我爱你们,你们很美

      2013/12/18 20:00:59
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      笑话,如果美国人停止技术支持,日本能不能独立完成太空任务都是问题。事实上世界上能独立完成太空任务的国家只有三个——美俄中。

      2013/11/6 12:21:58
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      中日在太空技术上有什么对比的?是地球人都知道,美、苏、中。没日本什么事。

      2013/3/23 10:27:37
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       以下是引用witten 在第11楼的发言:

      日本人喜欢追求新技术,tg应该(在自身的能力范围内)学习的是MD.

      日本追求新技术?中国学习MD?表示美欧禁运技术封锁在某些人眼里表示不存在。

      2013/3/15 10:38:37
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       以下是引用topwinner2010 在第14楼的发言:

      日本宇航员早在1992年就进入太空了。

      它能搞精确对接么?它能搞多次精确变轨么?它有自己的定位系统么?

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      2013/3/9 1:34:03
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       以下是引用dafee 在第10楼的发言:

      中日比就比吧 好歹还是个像样的对手 就别算三哥了 谁记得三哥那个探月卫星 变轨差了几万公里来着?

      印度表示要开始玩去火星的技术了,都上CCTV了。

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      2013/3/9 1:32:07
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      日本宇航员早在1992年就进入太空了。

      2013/3/7 8:28:21
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      没法比的,全世界都知道,在航天领域除美俄外就是中国了。

      2013/3/6 12:52:28
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      中国火箭腰太细了没有火星五号一类的大推力火箭

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      2013/3/3 9:38:11
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      日本人喜欢追求新技术,tg应该(在自身的能力范围内)学习的是MD.

      2013/2/25 2:37:31
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      中日比就比吧 好歹还是个像样的对手 就别算三哥了 谁记得三哥那个探月卫星 变轨差了几万公里来着?

      2013/2/24 14:21:05
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      楼主把 咱们的导航卫星 北斗系统 和中继卫星 天链 系列 ,给漏了吧???

      2013/2/24 13:51:56
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      台94啊!!!!!!

      2013/2/21 18:32:04
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      蓝棍绿鬼民运啊94啊94

      2013/2/21 12:15:04
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      蓝棍绿鬼民运啊94啊94

      2013/2/20 20:09:33
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      但狗向你叫唤你还不能不理。

      2013/2/20 16:14:39
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      两个人,其中一个人带了一条狗,另一人非要跟那只狗比高低。

      2013/2/20 12:54:06
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      蓝绿民运啊94啊94!

      2013/2/20 9:21:19
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      气死哈日的蓝绿民运啊!

      2013/2/19 17:49:42

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