50mm的故事 百年光学变迁铸就永恒经典

淮源头人

来源：佳友在线  责任编辑: 麦田中的小丑

        50mm的镜头，不仅视角与人眼的单眼视角比较类似，其光学结构也最为成熟。各品牌的标头产品在结构上都很类似，其结构几乎已经被“标准化”了，这也是50mm的镜头被称为“标头”的一个原因。“50mm”代表着一种低调和平静的叙述力量，无论从光学结构上还是在作品中反应的透视关系中都是经典中的经典。今天就让我们来一起聊聊这个有关于50mm的故事，看看它的光学结构发展历程和各厂家现今的当家标头。



关于“标头”一说，美国摄影家罗伊·毕晓普曾下过一个较为确切的定义: “通常，任何焦距大致等于所用胶片对角线长度的镜头，叫做标准镜头。”对于35mm相机来说，它的对角线长度为43mm左右，严格地说43mm焦距的镜头才算得上真正的标准镜头，其视角为53°。不过自从1925年徕卡的设计大师Max Berek创造了Elmar 50/3.5固定式镜头，便确立了标头焦距为50mm的事实标准。50mm焦距的标准镜头视角为47°，用35mm胶片的标准来衡量，视角有些偏小，焦距有些偏长。随着35mm 相机系统的发展和演变，标准镜头已不再拘泥于50mm的焦距，现今人们习惯将40～58mm焦距的镜头都纳入35mm相机的标准镜头范围。

佳能EF 50/1.0 L USM

相对于其他镜头来说，标准镜头的光圈一般都很大，最大可到F1.0甚至以上。目前，市场上大多数标准镜头，按产品定位划分，入门级产品的最大光圈一般为F1.8或F2.0，发烧或专业级产品的光圈一般为F1.2或F1.4。定焦式的设计使得出片细腻，层次丰富，非小光圈镜头所能比拟。所以在这样的情况下，拍摄弱光下的人物、风景以及在夜晚不用闪光灯拍摄照片时，大光圈镜头非常重要。由于生产工艺上的原因，标准镜头也是目前最便宜的大光圈镜头。

大师手中的50mm

爱好摄影的朋友们对于亨利·卡蒂埃-布列松都非常熟悉，这位被誉为“现代新闻摄影之父”的摄影大师因用相机记录下了一个又一个值得纪念的历史瞬间而名垂千史。如果了解布列松的话，你会发现他所用的镜头主要都是50mm的标准镜头，其原因就是全画幅下50mm的视野与人眼所见相同。由此可见，一款标头对于摄影爱好者来说可以算是记录下身边美与感动的绝佳镜头。那么，下面就让我们来了解一下50mm内部的光学结构曾发生过怎样的变化。

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经典的Cooke-Triplet结构

标头的发展历程也是光学结构的发展历程，从最简单的Cooke-Triplet型三片结构到后来的Double Gauss对称结构，造就了标头最终的出众光学素质。标准镜头按照镜头的镜组结构来区分，可以分为非对称性结构和对称性结构。

Cooke-Triplet结构内部示意图

早期标头的内部就是由一种名为Cooke-Triplet的光学结构制作而成。这一名称来自与这一结构中三片独立的透镜（TRI）。通过前两片透镜可以得到一个很长的焦距，之后通过与前两片透镜距离较远的第三片透镜可以将这一焦距重新缩短。这一结构在光线通过一个适中的孔时可以很好的控制眩光与散射。

采用Cooke-Triplet光学结构设计的Meyer Domiplan 2.8 50

这种光学结构型式是镜头像差能得以初步校正的最简单结构， 象质基本上满足一般普及型相机的要求，且价格比较低。近几年来为了适应自动、袖珍照相机的发展，把通常三片型Cooke-Triplet镜头的光圈由镜头中间移至镜后，使透镜之间密接紧靠。由于光圈后移造成的光焦度失对称，使系统存在有较大的轴外球差，不得而已只能采取拦光的办法来保证象差，因此相对来说边缘照度较低，在设计及使用时都需要统筹兼顾。

采用Cooke-Triplet光学结构设计的SPEED PANCHRO 75mm f2

Cooke-Triplet结构有两个弱点，首先视角比较狭窄，不能做到广角，其次光圈不能设计的很大，在大光圈下Cooke-Triplet结构的成像像差将无法控制。通常Cooke-Triplet结构镜头是由两块凸透镜（冕玻璃）和一块凹透镜（火石玻璃）组成。Cooke-Triplet结构的光圈最早为6.8，之后发展到了4.5，30年代是3.5，一直到二战结束Cooke-Triplet结构的光圈发展到了最大2.8。而后Carl Zeiss公司推出的知名Tessar结构就是从Cooke-Triplet结构演化而来，它将Cooke-Triplet结构中最后一片凸透镜改为了一组两片接合的镜片。所以可以说，经典的Cooke-Triplet结构的诞生就是以后Tessar结构腾飞的起点。

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飞跃式的TESSAR结构

被蔡司称之为“鹰之眼”的TESSAR光学结构诞生于1902年，大陆也译为“天塞”。本结构由Cooke-Triplet结构发展而来，在它的基础上极大的提高了光学性能。其结构简单、解像力高、畸变小，并可以有效的削弱倍率色差和彗差，锐利出众。另外，典型的4片镜片结构意味着简单与紧凑，使得镜头体积缩小，是一些长焦镜头首选结构。

Tessar结构内部示意图

它在设计时利用了Anastigmat镜头的后部粘合两合镜组和Unar镜头具有空气室的前部镜组。Tessar镜头的前部镜片与Anastigmat镜头一样，作用非常小，唯一的功能就是对功能强大的后部消色差镜组所残留的色差进行校正。该镜头粘合的后部镜组能减少带状球面像差，减少被过度校正的倾斜球面像差，以及减少场角中间的像散焦距间的差异。该镜头最初设计的最大光圈为f/6.3，到1917年最大光圈增至f/4.5，而1930年梅尔特（W. Merte）和万德斯列（E. Wandersleb）又共同对其改进，将最大光圈增至f/2.8。

采用TESSAR光学结构设计的Contax 45mm F2.8 Tessar T*

1903年Tessar结构镜头在美国获得了设计专利，因此，直到1920年第一次世界大战结束时，蔡司公司一直独家享有该设计使用权。与其他同类镜头相比，4片3组结构的Tessar镜头又轻又小，分辨率相对较高，而且造价低廉。它的特点是在所有光圈下成像都比较锐利，但影像圈比较小。该设计被广泛采用，拥有众多的变型产品，并被视为是Dagor镜头和Artar镜头有关影像圈、锐度、反差等特点之间一个良好的折衷方案。

采用TESSAR光学结构设计的Carl Zeiss Jena Tessar 2.8/50

有些企业为了绕过专利保护的限制，生产了一些Tessar镜头的变型产品。比如，许多企业都生产过一种将Tessar镜头的整体结构翻转，把粘合的两合镜组置于镜头的前部，有空气室的镜组位于镜头后部的镜头。还有一款变型产品是以一个粘合的三合镜组替换Tessar结构中的两合镜组。福伦达公司的Heliar镜头及其变型产品可以被看作是Tessar结构的改进产品，但它在Tessar设计发布之前就已经开始生产了，也可以算是一种Cooke-Triplet镜头的改进产品。

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可生产早期大光圈镜头的ERNOSTAR结构

之前介绍了Cooke-Triplet结构，以及它演变后的Tessar结构，但是Cooke-Triplet的演变远没有结束。下面再来说说它的衍生物——ERNOSTAR结构。

Ultrastigmat

结构内部示意图

1916年在美国芝加哥的Charles M. Minor尝试着将Cooke-Triplet结构的光圈设计的更大，他的做法是在Cooke-Triplet结构的第一片凸透镜和第二片凹透镜之间插入一片凸透镜，三篇镜片相连。根据他的设计当时生产出了光圈为1.9的Ultrastigmat电影镜头，焦距分别为40, 50, 75mm，这几个电影镜头可以表现出一种很狭长的视角，这种结构也成了ERNOSTAR结构的雏形。

结构演变示意

到了1923年的时候划时代的ERNOSTAR横空出世了，当然ERNOSTAR的设计仍然是源于Cooke-Triplet结构。ERNOSTAR结构是当时德累斯顿Ernemann公司（Zeiss Ikon前身之一）年仅23岁的天才光学设计师Ludwig Bertele将Cooke-Triplet结构中的第一片凸透镜替换成了一组两片相接合的凸透镜，最大光圈在标准相机上可以达到2.0，要知道在1927年Tessar的光圈也就只有设计到2.7。采用ERNOSTAR结构设计的镜头是当时第一支可以在光线条件较差的情况下使用的镜头，也是第一个可以在很差的光线下不使用三脚架的镜头。

采用ERNOSTAR光学结构设计的Zeiss 2.8/135

60年代ERNOSTAR结构被重新广泛采用，主要是应用在长焦镜头上，著名的有Contarex上的Zeiss 2.8/135和Zeiss 2.8/180mm，Zeiss/Rollei的Sonnar 2.8/85 ，可爱的小旁轴Rollei 35S上的40mm Sonnar镜头也采用了ERNOSTAR结构，最后还有日本Konica 2.8/90 M-Hexanon的镜头也采用了ERNOSTAR结构。

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站在巨人肩膀上的Sonnar结构      
上一页说到了Cooke-Triplet结构的一个著名改进款ERNOSTAR结构，当然ERNOSTAR结构诞生之后生产者们对于这一结构的改进仍然在继续进行着，接下来出现的就是广为人知直到今天还在大范围使用的Sonnar结构了。要说光学性能最为著名的几个光学结构，SONNAR结构是其中之一，该结构从Cooke-Triplet与TESSAR的基础上发展而来，可以实现F/2～ F/1.5的大光圈。

结构演变示意

1924年Ernemann的Ludwig Bertele设计出了ERNOSTAR结构，1926年Ernemann加入Zeiss Ikon，Ludwig Bertele亦成为了Zeiss的设计师，大约在1930年左右为了将ERNOSTAR镜头使用到Contax旁轴相机上，Ludwig Bertele对ERNOSTAR结构做了重新的设计，他将通常为4组的ERNOSTAR中第三组和第四组改为一组相粘合的镜片，组数减少到了3组，通过粘合的一组镜片可以有效的减少玻璃对于空气的折射，这一设计在镀膜技术尚未发明之时是相当行之有效的，一年之后他成功的设计出了最大光圈为1.5的镜头。

采用Sonnar光学结构设计的Sonnar 1.5/50

Ludwig Bertele这一设计是相当成功的，根据这个结构生产出了种类繁多的旁轴相机的镜头，焦距从40一直到250，最大光圈达到了1.1，这些镜头被Zeiss命名为了Sonnar。二战后东西德Zeiss都生产了50mm焦距的Sonnar结构镜头，西德的Steinheil采用Sonnar结构生产了50mm的Quinon-I 2.0镜头，此外日本的佳能，尼康和宾得都生产了基于Sonnar结构的标头，俄罗斯则是Jupiter。

要真正定义Sonnar系列的镜头是一件很难的事情，Zeiss将这一名称应用到了很多镜头上，其中包括ERNOSTAR结构的产品，以及Gauss结构的产品都被命名为Sonnar。所以通常可以这么理解经典Sonnar结构，源自于Cooke-Triplet结构，较少的镜片组数目，经典的为3组，以及至少一组3片相粘合的镜片。

采用Sonnar光学结构设计的SUPER TAKUMAR 135/3.5

随着镀膜技术的发展，一个镜头结构中即使有着再多的镜片也可以通过镀膜来减少光线折射，而采用三片镜片相粘合的Sonnar在技术和成本上显得极为昂贵，1955年一只1.5/50的Sonnar镜头价值435马克，相当于西德人均月收入的一半。由于成本和价格的原因，60年代后Sonnar逐渐让位于Gauss结构。

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可对画面进行矫正的Planar结构

Planar，这是个令人激动的名字。在1896年由天才数学家Paul Rudolph博士设计，为平坦之意，这是镜头发展史上的一个极其重要的里程碑。它首次实现了在大光圈的时候提供无像散的像场，而且能对球面像差做出非常好的矫正的光学结构，这使得让镜头在较大光圈时拥有高质量的光学表现成为了现实，Planar也是现代标头的鼻祖，几乎每一支标头都采用了Planar结构设计或借鉴了Planar结构，部分Planar结构的镜头甚至被誉为人类所能达到的光学极限，从它们的表现来看，真算是实至名归。

Planar结构内部示意图

需要着重强调的是，并非所有的Planar结构镜头都能达到光学极限的地步，Planar结构作为一个传统的设计，非常适宜于标准镜头，而往往标头都是最便宜的镜头规格，所以受光学材料和加工工艺成本的制约，常规的Planar标头在全开光圈时候的分辨率往往并不能使人满意，需要收小两档之后，才能体验到它那卓绝的像质。

采用Planar光学结构设计的Carl Zeiss 55mm F1.2

在广大的Planar结构镜头中，比较值得一提的是两支特别的Planar标头，一支是蔡司在1996年为了纪念Planar结构出现100周年推出的纪念版标头Planar 55/1.2，可以说是当之无愧的标头之王，在全开光圈下就有着优异的分辨率和非常平坦的像场，各种像差也纠正到了几乎完美的程度。另一支特别的Planar标头则是1966年蔡司为NASA专门设计的Planar 50/0.7镜头，它搭载在阿波罗计划中的绕月探测卫星上用于拍摄月球背面的地形和地貌，因此在用料和制作上不惜工本，得到的成像质量也是相当惊人的，可以说远远超出了我们一般人的想象力极限。

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现代标头广泛采用的Double Gauss结构

在全世界广为流传的一则故事里曾说，有一个伟人在他十岁时，小学老师给他出了一道算术难题：“计算1＋2＋3…＋100＝？”。这可难为了初学算术的学生们，但是他却在几秒后将答案解了出来。这个故事的主人公就是发明我们现代标头广泛采用的Double Gauss结构的高斯。

Double Gauss结构内部示意图

1817年为了解决大学天文台望远镜像差的问题，高斯设计了一种使用两片新月形镜片的镜头结构，这个就是双高斯结构的最初的起源——高斯结构。1888年，美国西北大学的天文学家Alvan Graham Clark在设计天文望远镜时发现用两对高斯结构背对背反方向组合后可以成为一种有用的镜头光学结构，这就是Double Gauss结构的的概念起始。

采用Double Gauss光学结构设计的Schneider Xenon 1.9/50 M42

之后的100多年里，众多的光学设计师在双高斯结构的基础上设计了各种各样形形色色的镜头，这当中把双高丝结构发挥到最高境界的无疑当属Leica APO-Summicron ASPH-135画幅最顶级的标准镜头，而最有名的双高斯结构镜头当属Zeiss Planar，以至于很多朋友都认为标准镜头的结构都源自于Planar。

采用Double Gauss光学结构设计的Voigtlander Color-Ultron 1.8/50 M42

现在的单反相机标准镜头普遍采用的是Double Gauss结构。因为这种结构能够极大的扩展最大通光光圈，它可以在大于F/2的大光圈下较好的矫正球差和像散。明亮的大通光口径带来的不仅仅是浅景深和背景的虚化，同时大光圈可以更灵活的表达摄影意图，在较暗光源下也可以捕捉到更多的细节和更高的像质。

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各大厂商的标头荣耀

由于标头的光学结构比较易于制作出大光圈的优质镜头，所以标头也成了各大厂家宣传自己制作工艺高超的主要阵地之一。不断刷新的大口径和大光圈记录也彰显着现在光学制造业技术的日新月异。

佳能


佳能在标头设计和生产商极为用心，近似于狂热的地步，从最早佳能开始自行设计生产Serenar 50mm f/3.5 I开始到2007年的EF 50/1.2L为止，佳能一共设计和生产了57个不同型号的标头，产品横跨6种接口标准，并且最早将萤石镜片用于光学系统中，对于设计大口径的镜头有一套成熟且先进的技术。这些产品上的变化也是佳能发展史的一个缩影，到目前为止，在产的50mm镜头之中，最新的佳能EF 50/1.2L最能代表佳能红圈的高超光学素质。

佳能EF 50mm f/1.2L USM

06年年末发布的这款EF 50/1.2可谓现在50mm镜头的佼佼者，研磨非球面镜片和改进的新玻璃材料的应用使得这支镜头的光学表现达到了完美的极致。采用8片/6组的结构设计，镜片配置包含1片非球面镜片，成像效果出色。F1.2的超大光圈，在暗光条件下可以提供更多的拍摄可能，配合圆形光圈，画面气氛的调控范围更丰富。

内部光学结构图

相比佳能当年在1987年配合EOS系统的第一代EOS650发售而推出的EF50/1.0，本款EF 50/1.2在售价和市面流通性上都显得更亲民一些，72mm的口径也足够威武，锐度比EF50/1.0L有过之而无不及。众多的优点也可以让人忘记那只EF50/1.0了，半档光圈而已。

尼康


尼康在50mm焦距镜头上的开发历史相当悠久，35mm相机史上最早的50mm/F1.4镜头就是尼康1950年开发的50mm/1.4，光学结构为7片3组，在此后的12年里，这支镜头生产了10万支，到了1959年，尼康设计了58mm/F1.4，这也是尼康第一支单反标头，到1962年停产时58/1.4生产了4万支。从1959年开始到现在的50多年里，尼康又设计生产了7支50mm/F1.4，最新产品AF-S 58mm F/1.4G也在继续续写着尼康标头的辉煌。

AF-S 58mm f/1.4G

AF-S尼克尔58mm F/1.4G是尼康标头家族的最新成员。该镜头采用6组9片光学结构，内置9片圆形光圈叶片，搭载了SWM宁静波动对焦马达，支持全时手动对焦，并加入了尼康独有的纳米晶体涂层技术。

内部光学结构图

AF-S尼克尔58mm F/1.4G使用现代化的双高斯结构设计，后三组镜片用特殊手段粘合，并添加了两块非球面镜用作修正像散，辅以新的纳米镀膜技术，重点优化了夜间拍摄点光源产生的光斑，使整个画面中的点光源拥有锐利边缘。大口径的镜片在自然光下呈现深邃的黄绿色。这款镜头的诞生不仅补全了“金圈”中无标头的产品缺失，也是在向曾经的夜拍神头NOCT致以最高敬意。

蔡司

150年以来，蔡司在光学结构的发展上做出了无与伦比的贡献，比较大的就有：1902年设计出tessar天塞结构镜头，1932年设计出sonnar结构镜头，1935年开发出T*镀膜，1954年设计出Biogon结构镜头，视角首次达到90度，1962年为水星8号探测器设计光学镜头，这也是人类历史上第一支在太空中使用的镜头，1963年设计出Hologon结构镜头，视角达到了106度，而且毫无变形。等等荣誉不胜枚举，在现代摄影电子化的大潮中，蔡司也不甘落后，旗下的Otus 55mm F1.4以其高质量的成像和精美的做工在现代标头界处于领先地位。

Otus 55mm F1.4

Otus 55mm F1.4并没有采用传统的双高斯结构，而是采用了一般在广角镜头中才会采用的Distagon反望远结构，在标准焦段镜头上使用该结构这是第一支。主要优点是后镜端焦距大于镜头焦距，用在单反上可以给反光镜箱让出空间。同时可以将镜头中心画质部分的锐度做出一个很大的优化，在控制畸变方面也比较出色。镜头内部镜片多达10组12片，配备了APO复消色差镜片组。镜头长度达141毫米，除了转环外均为金属材质，所以重量高达970克，让人完全想象不到这是一支标头。

内部光学结构图

独特的光学结构成就了这只Otus 55mm F1.4出色的画质表现，77mm的滤镜规格在50mm焦段的标准镜头中也是少数。Otus 55mm F1.4无论是在做工、技术还是源自蔡司的血统方面，都是十分具有吸引力的，无愧于Otus在拉丁文里猫头鹰含义。唯一可惜是没有自动对焦功能，这使得只有专业用户才能驾驭这支镜头。

徕卡


徕卡的镜头不论是光学结构还是画质表现，都堪称“ 完美”。现在的当家标头M 1:1.4/50mm ASPH.于2004年正式发布，它是用来取代1962年发表的经典镜头Summilux-M 1:1.4/50mm。

Summilux-M 1:1.4/50mm ASPH

由于使用了非球面镜片，本款M 1:1.4/50mm ASPH比先前的款式在影像素质上有非常明显的提升，也是徕卡M系列第一个有浮动结构的镜头，在对焦时镜头可以很平稳的握在手中，且在近距离摄影时，画面的品质可以达到很优异的水准。所拍摄的画面，不论是中央或者是画面角落，都有很高的影像品质，这要归功于它内置了一片非球面镜片，部分异常色散玻璃镜片、高折射率镜片、浮动镜片设计等。

内部结构示意图

此镜头有着良好的变形控制能力，没有肉眼可见的变形。最新科技的镀膜技术能对杂乱的反射光线有相当大的抑制能力，手动对焦和金属镜身的设定也让本款镜头充满了复古的机械情怀，无论是光学设计还是使用体验上来说都是一款可称之为艺术品的镜头。

适马


适马的“黑科技”近些年颇有风生水起之时，A系列的镜头凭借着超高的素质和科技感十足的外形可谓将“黑科技”路线一条路走到黑。其中的A 50mm F1.4 DG HSM可谓是其中的代表产品。

A 50mm F1.4 DG HSM

本款A 50mm F1.4 DG HSM是适马A系列镜头中的最新产品，A即Art系列，除专注精湛光学效能和丰富表达能力的设计外，更追求发放最佳的影像，满足摄影者对艺术的表达。镜身内部采用8组13片的镜头结构，运用非球面镜片与SLD超低色散镜片搭配组合，最大限度地抑制镜头常见的色差和像差，最近拍摄距离可达1000px，放大倍率则可达0.18倍。

内部光学结构图

全新的光学设计脱离了标准镜头常用的双高斯对称设计，而是采用了类似于蔡司Otus 55mm F1.4镜头的逆望远结构设计。对焦方面配备HSM超音波对焦马达，内对焦方式，不管是自动对焦还是转动对焦环进行手动对焦，都能提供令人满意且流畅的对焦手感。此外，该镜支持自家外接周边USB Dock，搭配原厂软件Sigma Optimization Pro，方便用户链接计算机进行软体更新或调整镜头对焦点。9片圆形光圈，滤镜口径77mm，重量为815g，支持调焦底座使用。作为一款黑系列现今的当家产品，它的优异不仅体现在出色的光学素质上，在用料和材质方面也足够让人满意。

宾得


PENTAX在1997年推出了复古设计的标准镜头－－SMC FA 43mm/1.9 Limited镜头，和1999年推出的77mm/1.8、2001年推出的31mm/1.8另两款限量版镜头被爱好者们称为Pentax的“三公主”。43mm/1.9因为是最早推出的一只，是P家三公主里的长公主。这三支公主头体积小巧用料精良，可以说是当时对焦手感最好的自动对焦镜头。在成像质量上以43LE最为出色，作为“长公主”的它也是光学意义上唯一的绝对标头。

SMC FA 43mm/1.9 Limited

43LE做工精良，全金属镜身，距离标尺、光圈、景深标尺全是刻在金属镜身上，其外观优美，小巧精致，和P家小巧的机身相配，非常衬手，均衡感一流，入手感觉就令人非常满足，拿掉金属遮光罩和植绒的金属镜头盖就象块金属小饼干，令人爱不释手。

内部光学结构图

本款镜头材料上依然选择了高折射率玻璃，对于色彩的表现有着十分独到的地方，尤其是立体感和空间感非常棒，影像的描画也非常细腻，这是一支很有个性的镜头，被冠以“公主”的花名也算是名至实归了。

编辑结语：有的影友曾对笔者说过，摄影人的镜头之路都是“从50mm开始，到50mm结束”。虽然未免有些武断，但也反映出了标头的重要性和它在摄影人心中的地位。复杂的光学结构形成的却是最真实的感官，如果你想做一个用镜头说故事的人，那么50mm则是最为平静的真实力量。
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淮源头人

红尘乱心 发表于 2014-11-2 10:39
好贴！强烈支持！

谢谢红尘炼心老师赏评支持！下午好！

淮源头人

红尘乱心 发表于 2014-11-5 14:03
好贴，精彩，支持！

谢谢红尘乱心老师赏评支持！晚上好！回个帖子真难、大约50秒，好多帖子没法回
！

淮源头人

红尘乱心 发表于 2014-11-6 09:00
好贴！绝对支持！

谢谢红尘炼心老师赏评支持！晚上好！