迷人的材料:10種改變世界的神奇物質和它們背後的科學故事 【薦書聯盟推薦】 [Stuff Matters] pdf epub mobi txt 電子書 下載
産品特色
編輯推薦
※獲第11屆“文津圖書奬”科普類推薦圖書。
★金融博物館書院推薦!
★世界級材料學大師的新力作。“未讀·探索傢”暢銷科普係列圖書。
★2014年英國皇傢學會科學圖書奬。網站2014年度科學類選書。《物理世界》2014年推薦科普書。《紐約時報》2014年值得閱讀的一百本書之一。
★一部材料科學的頌歌,以高超的故事寫作手法,引導你步入材料學的神奇世界,探究身邊10種尋常之物背後激動人心的故事。
★將材料的科學知識和它們給人的感官感受組閤在一起,勾起人無限的好奇心,並從中發現詩意和美。
注:封底凡無企鵝防僞標識者均屬未經授權之非法版本。
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內容簡介
從茶杯、噴氣發動機到傢用電器、內褲,我們的生活充滿瞭材料。但你想過沒有,為什麼玻璃是透明的?是什麼讓橡皮筋有彈性?為什麼麯彆針會彎麯?為什麼不銹鋼不生銹?水泥也能做成衣服?世界上薄卻堅硬的東西是什麼?為什麼某一種材料做成的東西會長那樣?材料如何塑造瞭我們的世界又對我們的生活産生瞭怎樣的影響?
世界材料學大師帶你用材料科學傢的眼睛,以全新的方式看待你身邊的每一樣東西:鋼、紙、混凝土、巧剋力、塑料、玻璃、瓷器……
《迷人的材料:10種改變世界的神奇物質和它們背後的科學故事》以淵博的知識和極富感染力的文字寫就。它不僅揭露瞭各種物質背後的神奇結構,還告訴我們隱藏在其背後的精采故事。每一章介紹一種材料,輔以照片和手繪圖,極富可讀性和趣味性。
作者簡介
馬剋·米奧多尼剋,倫敦大學學院材料科學教授,英國皇傢工程學會會士,入選《泰晤士報》「英國百大影響力科學傢」。 他樂於為大眾講解材料科學,且廣受歡迎,曾擔任多部紀錄片的主持人,包括英國國傢廣播公司第二颱(BBC2)製作的《發明的天纔》。 2010年,他獲邀在科普界負盛名的英國皇傢科學院聖誕講座進行演講。
他也是倫敦大學學院製成研究中心主任,這個中心有一座材料館,收藏瞭地球上神奇的一些物質,並和多所博物館共同推齣互動節目,閤作夥伴包括泰特現代美術館(Tate Modern),黑沃德畫廊(Hayward Gallery)和威康收藏館(Wellcome Collection)等。
精彩書評
★這本書實在太迷人瞭。一旦沉浸其中,你就會開始用米奧多尼剋的眼睛看這個世界。我們平日裏習以為常的每一樣“物質”都隱藏著豐富的故事。這本書讀起來真是愉快。
——吉姆·艾爾—哈利利,《悖論》(Paradox)作者
★材料學大師的又一力作。米奧多尼剋教授有種天賦——他能將構成我們周遭世界的材料的科學知識和它們給人的感官感受,用獨特的方式組閤在一起,讓我們讀得興緻勃勃。
——托馬斯·赫斯維剋,英國當下很火的設計師/2012倫敦奧運會主火炬設計者
★一部材料科學的頌歌。米奧多尼剋深入探究瞭金屬、紙張、混凝土和巧剋力等物質的分子結構和曆史,並從細微中發現詩意和美。這同時也是對人類智慧的贊頌——唯有人類擁有獨特的能力理解我們周圍的物質,並使它們為我所用。
——愛麗絲·羅伯茨,BBC科學節目主持人
★《迷人的材料》提醒我,曆史學傢可能花瞭太多時間在人說過瞭什麼和寫下瞭什麼,卻沒花足夠的時間關注建構瞭我們現代社會的這些材料上。
——丹·斯諾,曆史學傢/BBC主持人
★我們覺得無聊、平凡,根本不值一顧的東西,竟然有這麼多隱藏不現的奇跡……也許早有人說過這些神奇的故事,以及其中相關的科學,但就像好吃的巧剋力一樣,唯有米奧多尼剋知道,要怎麼調齣很好的味道。
——《紐約時報》書評
★我要很難為情的承認,我本來以為材料科學無趣又單調,但《迷人的材料》完全改變瞭我的想法。現在我發現我會用手指滑過物體錶麵,然後發齣贊嘆。米奧多尼剋這本生動有趣的書完全改變瞭我看待世界的方法。
——《華爾街日報》
★這本書對構建現代世界的物質做瞭美好的描述。米奧多尼剋寫得真好,即使是水泥,在他筆下都顯得閃閃發光。
——《金融時報》
目錄
序章 走進神奇的材料世界
一刀引發的機緣
材料構築瞭我們的世界
文明時代就是材料時代
看不見的微觀世界影響大
1 不屈不撓的鋼 STEEL
晚熟的科技
沒有金屬銅,就沒有金字塔
鋼是謎樣物質
鋼鐵是珍貴的軍事力量
武士刀完成不可能的任務
貝塞麥法掀起工業革命
不再夜夜磨刀
誤打誤撞不銹鋼
2 值得信賴的紙PAPER
化身為筆記紙
保存記錄
印成相紙
印製成書
變身為包裝紙
以收據或發票呈現
靈感來源的信封
不可或缺的衛生紙
充滿高貴氣質的紙袋
光鮮亮麗的封麵紙
化身帶我去遠方的車票
鈔票是另類的紙
是紙又不是紙的電子紙
實實在在的報紙
傳達蜜意的情書
3 作為基礎的混凝土 CONCRETE
混凝土要多久纔會乾
加水多少是關鍵
園藝傢發明鋼筋混凝土
施工迅速且便宜的建材
必得隱形,不能示人
4 美味的巧剋力 CHOCOLATE
隻熔你口的技巧
嗅覺與味覺的絕佳享受
可可豆不可生吃
繁復的化學過程
分離後再加起來
最美好的滋味
絕妙的感官刺激
有潛力的健康食品
5 不可思議的發泡材料FOAM
難忘的驚鴻一瞥
跟果凍一樣的東西
握在手中的藍天
飛嚮太空的材質
捕捉太空物質
隨星塵號遠航
6 充滿創造力的塑料 PLASTIC
塑料沒有罪
用塑料取代象牙
化學的車庫革命
塑料有助於人體防腐
塑料專利之爭
珠寶的替代品
假牙也有塑料革命
視覺文化史的轉摺點
電影推手
7 透明的玻璃 GLASS
高溫閃電造玻璃
羅馬人的科學智慧
中國人獨缺的發明
玻璃透光的奧秘
玻璃推動科學進步
玻璃揭開啤酒的麵紗
粉身碎骨保安全
透過玻璃看見世界
8 堅不可摧的碳材料 GRAPHITE
鑽石是最昂貴的碳結構
瀟灑的鑽石大盜
鑽石變石墨
煤炭化為黑玉
閤成多種碳結構
更輕更強的碳縴維
神奇材料石墨烯
9 精緻的瓷器 PORCELAIN
真正的永續環保材料
中國人發明精緻瓷器
中國引領風騷五百年
繁復的製造過程
與文化相結閤
10 長生不死的植入物 IMPLANT
變得更強的方法
解決牙疼煩惱
用鈦固定韌帶
關節置換不麻煩
人體組織可再造
無法剋服老化
後記 材料科學之美
萬物都由原子構成
結構尺度影響大
肉眼可見的尺度
生命與無生命的分野
材料擁有意義
緻謝
圖片來源
延伸閱讀
精彩書摘
序章 走進神奇的材料世界
一刀引發的機緣
我站在地鐵車廂裏,身上有一道13 厘米、後來被醫生診斷為穿刺傷的傷口在汩汩滲血,我心想:接下來該怎麼辦?
那是1985 年5 月的一天,我在車門關上前跳進車廂,把攻擊者擋在門外, 卻沒閃過他的一刀,背上被劃瞭一下。傷口像遭利紙割傷一樣劇痛,而我看不到傷勢有多重。但身為英國人,又是中學生,我心中的難堪壓過瞭應有的常識。因此我非但沒有呼救,反而決定最好悶不吭聲坐車迴傢。這麼做很怪, 但我就是那樣做瞭。
為瞭讓自己分心,彆去注意疼痛和鮮血流過背部的不適,我試著迴想剛纔究竟發生瞭什麼。那傢夥在月颱上朝我走來,嚮我要錢。我搖頭拒絕。他突然湊得很近,讓人很不自在。他盯著我說他有刀,他說這話時噴瞭幾滴口水,灑在我的眼鏡上。我順著那傢夥的目光望嚮他藍色連帽夾剋的口袋,發現他一手插在口袋裏,裏麵凸起瞭一塊。我直覺認為他隻是虛張聲勢,凸起來的是他的食指。接著我心裏閃過另一個念頭:就算他有刀,也一定是很小一把,纔塞得進口袋裏,因此絕不可能傷人太重。我自己也有小刀,知道那種刀很難刺穿我身上那麼多件衣服,包括我引以為傲的皮夾剋、灰色羊毛西裝製服、尼龍V領毛衣、白色棉襯衫,外加打瞭一半的條紋製服領帶和棉背心內衣。我腦中迅速浮現一計:繼續跟他說話,然後趁車門關上之前把他推開,趕緊上車。我看見車就快來瞭,確信他一定來不及反應。
有趣的是我猜對瞭一件事:他真的沒有刀。他手上的武器隻是一把用膠帶纏住的剃刀刀片。那一塊小鐵片不比郵票大,卻一口氣割穿瞭五件衣服,刺破我的錶皮和真皮,一點阻礙也沒有。我後來在警局看到瞭那玩意兒, 整個人愣傻瞭,如同遭催眠一樣。我以前當然見過剃刀,但那一刻卻發現自己根本不瞭解它。我那時剛開始颳鬍子,隻看過嵌在比剋牌橘色塑料颳鬍刀裏的刀片,那玩意感覺友善得很。警察問我凶器的事,我們之間的桌子微微晃動,剃刀也跟著搖晃,映著日光燈熠熠生輝。我清楚地看見它的鋼刃依然完美無缺,下午那一番摺騰沒有在上麵留下任何颳痕。
我記得後來要填筆錄,爸媽焦急地坐在我身旁,不曉得我為何停筆不前。難道我忘瞭自己的姓名和地址?其實我是在盯著第一頁頂端的訂書針瞧,很確定它也是鋼製的。這一小根其貌不揚的銀色金屬不僅刺穿瞭紙麵, 而且乾淨利落,精準無比。我仔細觀察訂書針的背麵,發現它兩端整整齊齊對摺收好,把紙緊緊抱住。連珠寶匠也沒有這等功夫。我後來查到世界上第一把訂書機是工匠親手為法國國王路易十五打造的,每一根針上都刻著國王的姓名縮寫。誰想得到訂書機竟然有皇室血統?我覺得這訂書針真是“巧奪天工”,於是指給父母親看。他們兩人對看一眼,麵帶愁容,心想這孩子一定是神經錯亂瞭。
我想是吧,因為怪事顯然發生瞭。那一天,我正式成瞭“材料迷”, 而頭一個對象就是鋼。我突然對鋼超級敏感,發現它無所不在,其實隻要開始留意,就會察覺確實如此。
我在警察局做筆錄時,發現圓珠筆尖是鋼做的;我父親焦急地等待時, 鑰匙圈當啷作響,那也是鋼製成的;後來它還護送我迴傢,因為包住我傢車子外殼的還是鋼,而且厚度比一張明信片還薄。說也奇怪,那輛小Mini 平常很吵,但我覺得它那天特彆乖巧,仿佛在代錶鋼為下午的事嚮我道歉。迴傢後,我和父親並肩坐在餐桌前,安靜地喝著母親煮的湯。我突然停下來, 發現自己正拿著一塊鋼片放進嘴裏。我把不銹鋼湯匙吸吮乾淨,拿齣來看著它發亮的錶麵。那勺麵又光又亮,連我變形的倒影都看得見。“這是什麼材質?”我揮動手裏的湯匙問父親,“還有,它為什麼沒味道?”說完, 我把湯匙放迴嘴裏仔細吸吮,確定它是不是真的沒味道。
我腦中湧齣瞭幾百萬個問題。鋼為我們做瞭那麼多事,我們為什麼幾乎不曾提到它?這材料和我們那麼親密,我們把它含在嘴裏、用它去除不要的毛發、坐在它裏麵到處跑,它是我們最忠實的朋友,我們卻幾乎不曉得它如此萬能的訣竅。為什麼剃刀用來切割,迴形針卻能隨意彎摺?為什麼金屬會發亮,玻璃卻是透明的?為什麼幾乎所有人都討厭混凝土而喜歡鑽石?為什麼巧剋力那麼好吃?某某材料為什麼外觀是那樣子、有那樣的性質?
材料構築瞭我們的世界
自從那天被人刺傷之後,我幾乎所有時間都沉迷在材料裏。我在牛津大學攻讀材料科學拿到博士,研究主題是噴氣發動機用閤金,接著又到全球各地最先進的實驗室擔任材料科學傢和工程師。我對材料愈來愈著迷,手邊收藏的特殊材料也愈來愈多。那些樣本如今都納入我跟同事兼好友賴芙琳(Zoe Laughlin)和康林(Martin Conreen)共同打造的材料館裏。其中有些怪得離譜,例如美國航空航天局的氣凝膠,成分有99.8% 是氣體,感覺就像固態煙霧;有些具有放射性,例如我在澳洲一傢古董店很裏麵的角落發現的鈾玻璃;有些很小卻重得誇張,例如要費盡韆辛萬苦纔能從鎢錳鐵礦提煉鑄成的鎢條;有些雖然常見卻隱含不為人知的秘密,例如自愈型混凝土。這座材料館目前位於英國倫敦大學學院的製成研究中心,裏頭收藏瞭上韆種材料,呈現齣建構我們這個世界——從住傢、衣服、機器到車輛的各種原料。你可以用它們重建文明, 也可以用它們毀滅世界。
然而,我們還有一個更巨大的材料館,裏頭收藏瞭數百萬種材料,這是已知最大的材料館,而且收藏數量一直呈指數增長:那就是人造物的世界。請看本頁的照片。這是我在我傢屋頂喝茶的照片。這張照片非常普通,但如果仔細觀察,就會發現它像一份型錄,列齣瞭建構我們整個文明世界的各種材料。這些材料很重要。拿掉混凝土、玻璃、織物、金屬和其餘材料, 我就隻能光溜溜地飄在空中發抖。我們或許自認為文明,但文明絕大多數得歸功於豐饒的物質。少瞭物質材料,我們可能很快就得和其他動物一樣為瞭生存而搏鬥。因此從這個角度看,是衣服、住宅、城市和各式各樣的“東西”讓我們成為人(隻要去過災區就知道我在說什麼),而我們用習俗和語言讓它們具有生命。因此,材料世界不僅是人類科技與文化的展現,更是人類的一部分。我們發明材料、製造材料,而材料讓我們成為我們。
文明時代就是材料時代
從我們對文明發展階段的劃分(石器時代、青銅時代和鐵器時代)就可以看齣材料對我們而言有多麼根本和重要。人類社會每一個新時代都是因為一種新材料齣現而促成的。鋼是維多利亞時代的關鍵原料,讓工程師得以充分實現夢想,做齣吊橋、鐵路、蒸汽機和郵輪。修建英國大西部鐵路與橋梁的偉大工程師布魯內爾(Isambard Kingdom Brunel)用材料改造瞭地景,播下瞭現代主義的種子。
20 世紀常被歌頌為矽時代,是因為材料科學的突破帶來瞭矽芯片和信息革命。但這個說法忽略瞭其他五花八門的嶄新材質,它們同樣改寫瞭現代人的生活。建築師運用大規模生産的結構鋼和平闆玻璃建起摩天大樓,創造齣新的都市生活形態。産品和服裝設計師用塑料徹底改變瞭我們的住宅與穿著。聚閤物製造而成的賽璐珞催生瞭影像文化一韆年來的最大變革,也就是電影的誕生。鋁閤金和鎳超閤金讓我們製造齣噴氣發動機,使得飛行從此變得便宜,進而加速瞭文化互動。醫用和牙科陶瓷讓我們有能力重塑自己,並改寫瞭殘障與老化的定義。整形手術的英文是plastic surgery,而plastic 既有“整形”也有“塑料”的意思, 這顯示材料往往是新療法誕生的關鍵,從器官修補(如髖關節置換手術) 到美化外錶(如矽膠隆胸)都是如此。德國著名解剖學傢馮?哈根斯(Gunther von Hagens)博士展齣人體標本的“人體世界展”,也展現瞭新穎的生物醫用材料對文化的影響,促使我們思考自己生時和死後的物質性。
人類建構瞭物質世界。如果你想瞭解其中奧秘,挖掘這些物質來自何處、如何作用,又如何定義瞭我們,這本書便是獻給你的。材料雖然遍布我們周遭,卻往往麵貌模糊得齣奇,隱匿在我們生活的背景中,毫不顯眼, 乍看很難發現它們各有特色。絕大多數金屬都會散發灰色光澤,有多少人能分辨鋁和鋼的差彆?不同的樹木差異明顯,但有多少人能說齣為什麼? 塑料更是令人睏惑,誰曉得聚乙烯和聚丙烯有什麼差彆?但更根本的問題或許是:這種事有誰在乎?
我在乎,而且我想告訴你為什麼。不僅如此,既然主題是材料,是構成萬物的東西,那我愛從哪裏開始都可以。因此,我選瞭我在屋頂的照片當成這本書的起點和靈感來源。
我從照片中挑瞭10 種材料,用它們來說“東西”的故事。我會挖掘這10 種材料當初發明的動機,揭開其背後的材料科學之謎,贊嘆人如何用高明的技術把它們製造齣來。更重要的是,我會說明它為何重要,為何少一物便不能成世界。
在發掘的過程中,我們將發現材料和人一樣,差異往往深藏在錶麵之下,大多數人唯有靠先進的科學儀器纔能略窺一二。因此,為瞭瞭解材料的性質,我們必須跳脫人類的經驗尺度,鑽進物質裏麵。唯有進入這個微觀世界, 我們纔能明瞭為何有些材料會有氣味,有些則無;有些東西上韆年不變, 有些一曬太陽就發黃變皺;有些玻璃可以防彈,但玻璃酒杯卻一摔就碎。這趟微觀之旅將揭開我們飲食、衣著、用具和珠寶背後的科學,當然還探索瞭人體。
不過,微觀世界的空間尺度雖小,時間尺度卻常常大得驚人。就拿縴維和絲綫來說,它的尺寸和頭發差不多,是細得肉眼幾乎看不見的人造物, 我們可以用它來製造繩索、毛毯、地毯和最重要的東西:衣服。我們身上穿的牛仔褲和所有衣服都是微型編織結構,而許多結構的式樣比英國的巨石陣還古老。人類曆史都記載衣服能保暖、庇護身體,還能穿齣時尚,但衣服也是高科技産品,20 世紀發明瞭強韌的縴維,讓我們可以製作太空衣保護登陸月球的航天員,還有堅固的縴維可以製造義肢。至於我,我很開心有人發明瞭一種名叫“凱芙拉”的高強度閤成縴維,可以製作防刀刺的內衣。人類的材料技術發展瞭幾韆年,所以我會在書中不斷提到材料科學史。
本書每一章不但會介紹一種材料,還會提供一個認識材料的不同角度。有些主要從曆史齣發,有些來自個人經驗;有些強調材料的文化含義,有些則強調科技的驚人創造力。每一章都是這些角度的獨特混閤,理由很簡單, 因為材料太多種類也太多樣,我們跟材料的關係也是如此,不可能一概而論。材料科學是從技術層麵瞭解物質的最強大、最統閤的理論架構,但重點還是關於材料,而不是探討科學。畢竟所有東西都是由彆的東西製成的, 而製造東西的人(藝術傢、設計師、廚師、工程師、傢具師傅、珠寶匠和外科醫生等),對所使用的材料都有屬於自己的情感、感覺和運用方式。我想捕捉的就是如此豐富多樣的材料知識。
例如,我在討論紙的那一章用瞭許多角度,像快照一樣呈現,理由不隻是紙有各種形態,還因為幾乎所有人都在以許多方式使用紙。但在討論生物醫用材料的那一章,我卻鑽入瞭“人類的物質自我”(也就是人體) 的最深處。這塊領域正迅速成為材料科學的處女地,不斷有新材料齣現, 開啓瞭名為仿生學的全新世界,讓人體得以藉助植入物而重建。這些植入物都經過設計,可以“聰明地”融入肌肉和血液的運作中。它們誓言徹底改變人和自我的關係,因此對未來社會有深遠的影響。
看不見的微觀世界影響大
由於萬物都由原子組成,因此我們無法不談原子的運作原理,也就是人稱量子力學的理論。這錶示我們一旦進入微觀原子世界,就必須完全捨棄常識,開始談論波函數和電子態。愈來愈多材料從這個微觀尺度創造齣來, 而且這些材料看起來幾乎無所不能。運用量子力學設計而成的矽芯片已經催生瞭信息時代,而以同樣方式設計的太陽能電池很有潛力,隻靠陽光就能解決能源問題。不過革命尚未成功,我們還在使用石油和煤炭。為什麼? 在發電領域有一個明日之星——石墨烯,我會試著用它來解釋當下發電方式的局限。
簡而言之,材料科學的基本概念就是:看不見的微觀世界若有變化, 那麼在人的尺度之中,物質行為也會跟著改變。我們的祖先能做齣銅和鋼之類的新材料,就是因為碰巧濛到瞭這個過程。差彆隻在於老祖先沒有顯微鏡,看不見自己在做什麼,但這隻讓他們的成就顯得更加驚人。比方說, 敲打金屬不隻會改變它外在的形狀,還會改變它內在的結構,因此若用某種方式敲擊,金屬的內在結構就會有所改變,使它變得更硬。我們的祖先從經驗中學到瞭此事,隻不過並不知其所以然。人類的材料知識從石器時代開始就不斷纍積,但直到20 世紀纔掌握瞭材料的真正結構。然而, 蘊含在鑄鐵和其他工藝裏的經驗知識依然重要,而本書提到的材料也幾乎都是經由我們手腦並用纔發現和認識的,因此認識材料不僅靠腦袋, 也靠雙手。
人在感覺和生活上都和材料建立瞭關係,這帶來瞭許多奇妙的結果。有些物質雖然有瑕疵,我們卻愛不釋手;有些材料很實用,我們卻深惡痛絕。就拿陶瓷來說吧。陶瓷是餐具的原料,我們的杯碗瓢盤都是陶瓷做的, 無論住傢或餐廳,少瞭陶瓷就不完整。
人類從幾韆年前發明農耕以來就在使用陶瓷,然而陶瓷用久瞭容易有缺口、發生龜裂,甚至在不該破的時候摔得粉碎。我們為何不改用更
迷人的材料:10種改變世界的神奇物質和它們背後的科學故事 【薦書聯盟推薦】 [Stuff Matters] 下載 mobi epub pdf txt 電子書
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於是我寫下瞭一小段話,給我覺得能拿到我五星好評的賣傢的寶貝評價裏麵以示感謝和尊敬! 首先,寶貝是
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買瞭《詩意原子》這次又買瞭《迷人材料》,世界材料學大師帶你用材料科學傢的眼睛,以全新的方式看待你身邊的每一樣東西:鋼、紙、混凝土、巧剋力、塑料、玻璃、瓷器……
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《老鼠記者係列》以老鼠為主人公講述瞭一係列驚險刺激、扣人心弦而又妙趣橫生的旅行曆險故事。
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祺! Thank you very much for the excellent
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京東買書就是放心 加油郭德綱
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to be delivered.At the same time in the mall
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好有趣的一本書,趣味閱讀,太喜歡瞭。謝謝京東送貨師傅的優質服務。
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*彩插圖,故事趣味驚險充滿懸疑幽默,牢牢抓住孩子的眼球!
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傢裏的生活用品很多都是京東買的,大部分都很不錯,遇到不閤適的退換貨也很方便,相信京東的品質,抽京豆活動要吐槽一下,抽到的可能性太小瞭!
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