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【台风回顾】2411号超强台风“摩羯”生命史传

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摩羯巅峰云图



IP属地:上海1楼2024-10-08 18:42回复
    上篇 · 历程
    拉尼娜叠加PDO-背景年的西太,偏东信风浩浩荡荡占据低纬,远洋常常归于沉寂,台风数量也相对偏少。而在全球变暖的不断催化之下,北极快速消融的海冰与中高纬度几近“沸腾”的海温制造出异常偏北偏大的副高,2024年的西太风季更因此显得诡异。进入8月,低纬洋面只有零星活动的东风波,副高侵入西风带又导致冷涡频繁下切,导致台风生成地点偏北,整体强度偏弱,且路径复杂多变。最终,一整个8月都没有出现登陆中国的TC,在历史上极为少见。月末,随着台风“珊珊”北上后与东亚槽的纠葛趋近尾声,中国东部的副高重新加强并有所南落,与此同时,MJO缓慢地转向西太边缘,辐合条件的改善令菲东低纬的经典洋区焕发生机,一个广阔的低压环流悄然形成。
    2024年8月北半球500百帕位势高度距平

    2024年8月东亚区域850百帕矢量风距平

    此时的数值预报对于该系统的反应还捉摸不定。气候异常背景下,副高、冷涡和季风槽的配合如一锅乱麻,没能马上让人引起重视。只是,它前方的水域已蓄势多日,从南海直到菲东的表层水温全线超过30℃,31+的面积也连成片,尤其南海中北部的热焓在气候变暖背景下不断攀升。随着集合路径不断西调进入南海,近海高强度线也开始增多。看起来,一个经典的近岸爆发台风即将出现。
    “摩羯”生成时的西太表层海温、OHC分布情况


    在菲东洋面的大多数日子里,由于高空东北风切的影响,深对流向西切离导致路径不断西偏,强度进展缓慢。直到临近吕宋陆地时,一个高空冷涡在北侧移近,短暂地改善了高空偏东风切,同时在陆地辐合的辅助下,核心对流得到一定好转。正好在9月的第一天,它被命名为第11号热带风暴“摩羯”。然而不断西偏的路径已经使其难以避免地登陆吕宋东北部,那里高耸的山脉意味着这几日的努力终究会前功尽弃,但又让人更难捉摸其在南海的后续发展。
    南海北部的高强度TC,不论从近年的近岸爆发台风还是历史上的移入案例来看,吕宋北部高山出海依然是一道坎,历史上只有1973年的“Marge”和2015年的“彩虹”做得到。摩羯的情况又多有不同,其环流庞大,大多数这个位置出海的台风都无法顺利整合。这注定了它的发展历程或是平庸,又或将前无古人。
    “摩羯”在菲东时,核心对流情况反复


    9月2日下午,摩羯登陆菲律宾时,中心附近只录得993.6hPa的海平面气压,但低层雷达眼区明晰,在菲东大约是TS~STS临界水平。而这个LLCC在深入中央山脉后很快便烟消云散,转由西岸激发的背风低压代替。可以说,某种意义上,摩羯几乎是一个南海土长的台风。
    摩羯穿越吕宋岛的微波扫描图像,可以清楚地看见西岸背风低压的替换

    初入南海后的摩羯,由于高空环境进一步改善,对流很快便较完整地覆盖中心,然而此时受地形影响,背风低压围成的中心环流大而松散,很难看出爆发的迹象。对比起卫星年代的南海移入爆发台“威马逊”和“奥鹿”,它们是从结构受损较轻的吕宋中南部出海,且眼墙基本保留;“彩虹”则是凭借双流出通道,经历了较长的整合直至大陆架上才明显改善。不过,摩羯的路子显得与众不同。此时的它位于副高与赤道反气旋夹击的类“鞍场”形势中,西太延展的季风槽也对其施加束缚,使它得以采用时间换空间的方式开始整合。这在往年的南海亦是罕有的,因为较浅的高海温层并不足以支持台风长时间滞留加强,尤其是环流巨大的台风。然而在海洋显著变暖的今天,以往的许多限制也渐渐变为了可能。
    9月2日500百帕形势

    “摩羯”一天内快速整合过程云图动画

    在高海温的加持下,摩羯的核心对流猛烈爆发,此时华南的高空冷涡已经趋于解体,只在南海北部开辟了一片南高压顶之下的低风切区,高空辐散依然是南海台常见的西南侧单向急流。可以说,此时摩羯的爆发基本倚仗旺盛热力下的CISK机制,也可能得益于出海后贴近迎风地形的辐合。短短一天时间内,摩羯就从出海时松散的状态整合出CDO和紧致的低层风眼,速度之快仅略逊于7314,且此时中心还在117E以东,在吕宋西侧是绝无仅有。当4日的夕阳落下,摩羯的CMG一度成环并进一步变得圆润。大事真的发生了。


    IP属地:上海2楼2024-10-08 18:43
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      获得了对流层温度下降的助力,摩羯形态迅速改善,晚间不久便获得了CI6.5的ADT分析指数,低层扫描显示眼墙更是极其强悍。只是由于流出原因,风眼始终难以清空,只有稳定维持的OW程度。尽管在事后JTWC的修订中,为摩羯的南海一巅给出了C5的评价,但结合SAR卫星扫描结果,一巅同时眼壁最强风速在116~130kt(不同卫星结果,且有可能因为降水遮蔽存在偏差)。当然,根据一些快速爆发台风的实测个例来看,此时摩羯也可能确实达到了C5标准。无论如何,这个位置的摩羯已然登上王者宝座。
      9月4日的高层辐散风

      “摩羯”一巅低层扫描

      “摩羯”爆发过程云图动画

      南海台风雨带通常较为发达,这可能和季风大量供应及周边陆地的辐合作用有关,这又导致南海的高强度台风非常容易形成外眼墙。摩羯拖着十分庞大的外围环流,同时,夏末北方大陆的干冷空气也日渐活跃,其中一小部分被摩羯卷入,其在短暂的一巅后迅速开始眼壁置换。5日白天,开始置换过程的摩羯对流明显转差。TC眼壁置换的原因和机制至今仍不完全明晰,除了之前提及的因素外,对于摩羯而言,过去几天缓慢的移速导致海温消耗过快也可能是诱因之一。尽管南海海盆此时海表温度很高,但在一个高强度、环流偏大的台风如此折腾下,下层冷水仍会明显上翻,在摩羯走后,南海中东部的表层水温已大范围降至27℃以下。
      5日中午HKO512km范围雷达扫得的“摩羯”眼区,此时层面较高

      5日上午的云图表现和低层扫描图像


      850hPa假相当位温显示有一定的弱干空气夹卷进入核心

      然而,此时的摩羯仍有充足的时间进行二次加强。许多风迷事后调侃说摩羯是个“见光死”的台风,在5日白天看似风切加大、对流崩溃后,至夕阳西下时便再次重整转好。神奇的是,微波扫描和雷达图像均显示摩羯的内眼重新加强,与外眼产生了融合,因此这轮置换过程也较为顺利。随着大量VHT在眼墙爆出,摩羯CDO的对流环迅速扩大。此时摩羯还受到头顶副高更为明确的引导,西行速度也开始加快摆脱冷水区。海南东侧高达31℃以上的暖水注入的能量随即开始发挥作用。6日凌晨,摩羯迎来了生命中的二次巅峰,DT值冲上7.0的台阶,近海雷达图上清楚地扫及红色指环状的一圈风眼,这是这片海域自2014“威马逊”后再次出现此等怪物。与威马逊不同的是,摩羯由于经历了一次眼壁置换,风圈更为扩大,且此时外侧眼墙极其厚实。在高层带状南亚高压持续引导下,一整晚的西移也让它锁定了一个熟悉的地点——海南文昌。
      “摩羯”二巅云图动画


      “摩羯”二巅时的雷达


      IP属地:上海5楼2024-10-08 18:56
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        海南东北角地形平坦,深入大海。南北走向的岸线让它非常容易饱受台风的冲击。千里之外的吕宋岛虽然是一道天然屏障,夏季南高南侧的风切也让大多数台风不会很强,但难免有漏网之鱼出现。1973年9月,一个热带低压移入南海后,凭借自身小环流和良好的条件窗口迅速爆发,24小时内由TS迅速加强至超台,并以临近C5的强度登陆琼海,将水泥砖瓦筑起的县城毁于一旦。2014年7月,威马逊在南海的爆发仍历历在目,也是中国观测史上首个合乎C5条件登陆的台风。当然,总体而言,这个间隔原本是很长的。只能说,气候变暖的速度和其后果的发生已然超出常人预想。
        当6日的阳光洒在南海上空时,琼州海峡两岸已处于风雨飘摇之中。比起威马逊,摩羯不仅环流大得多,移速也更为缓慢,这为海南承受更大的巨灾埋下了种子。尽管其处在眼壁置换过程中,强度并不占上风,但胜在结构非常成熟,核心风圈更广。摩羯的二次巅峰同样不算持久,由于眼壁置换周期较快,CMG成环依旧昙花一现,风眼一直难以高度清空,仅出现了不稳定的小块WMG,这也给其德法评价带来了限制。但相对于其一巅而言,风眼表现明显更好,因此大概率在此时站上了其生涯的真正巅峰。

        9月6日清晨到中午的雷达动画

        6日白天,摩羯再次转入眼壁置换周期,这一次内眼开始逐渐崩溃,而高层反应滞后,因此风速巅峰应早于形态巅峰。从雷达可见,摩羯的内眼墙在北京时间6日早上7时前后开始断裂,外眼墙回波加强并于午后收拢成环,然而此时已经接近陆地,这一置换过程必不可能完成。这也是摩羯留给登陆地的最后一抹温柔。上午11时许,北侧眼墙掠过海拔50米高的石油平台,录得了68m/s的阵风,也是摩羯留下的最高阵风实测。该站最大10分钟平均风为51.7m/s,考虑油台风速计受建筑影响也许存在一定程度的遮蔽。下午1时前后,文昌东部的南海1号浮标正中摩羯风眼,最低气压降至916.0hPa,刷新了该站在威马逊时录得的922hPa(风眼边缘)之纪录。而浮标在吹北风时录得最大阵风65.8m/s,回南后则录得最大10分钟平均风52.4m/s,与威马逊留下的风速纪录尚有距离。这些实测表明,摩羯此时强度相较威马逊明显要低。可是,中国大陆连C4级别登陆本就寥寥无几,对于海南东北部这样广布农村、基建欠发达的地区而言,威马逊的阴影尚存,摩羯的再袭已然是毁灭性打击。


        随着眼墙登上陆地,海南本岛的风雨骤然增大。2024年是人人皆为自媒体的时代,横风呼啸的片段得以迅速在互联网传播,然而摩羯的恐怖还是远超现有抗灾能力,从下午起,海口、文昌多地供电、通讯便开始中断。我们无法想象事后传出最强风毁现场的文昌沿岸、海口海甸岛和澄迈海蓝福源一带经历了怎样黑暗的一夜。和十年前威马逊不同的是,摩羯登陆点偏南且向西横穿海口市区,这导致其整个眼墙完整扫过了海南北部绝大多数陆地,在海南15级以上阵风覆盖范围是威马逊的近十倍,且影响时间比威马逊更长。在回南后多个自动站数据中断的情况下,海南陆地6个站点录得≥17级阵风,文昌铜鼓岭自动站≥17级阵风持续超过4个小时后数据中断。威马逊时海南陆地仅2站出现17级阵风,持续仅约2小时。深居内陆的海口热带野生植物园历经28年辛苦培育的植物被摧毁殆尽,文昌东南角的山脉植被风削尽只剩黄土。可见,对于海南绝大多数区域而言,摩羯带来的风灾可谓前所未有。
        “摩羯”过程最大阵风分布图

        部分自动站过程风压曲线



        在海南北部平坦地形的条件下,摩羯登陆后结构稳定,风眼直至海口市区依然十分清晰。在距离登陆点有30公里的文昌抱锦小学自动站录得921.7hPa的海平面气压,直接刷新了十年前威马逊留下的中国大陆实测纪录。由于登陆点附近没有其它沿海的气压测站正中风眼,显然登陆气压仍在920以下。且由于地形导致减弱速度缓慢,海南本岛至少13个站点录得≤930hPa的海平面气压。登陆后4小时,风眼横过海口市区,美兰机场仍录得928hPa的气压,海口国家站于19时48分测得931.6hPa,大幅打破了本站纪录(原纪录仅960左右),也是中国唯一一个录得930梯队级别的省会城市,这一纪录在百万级别的大城市中,放眼全球亦是罕有。从实测来看,摩羯在海南的升压幅度只有3hPa/h左右,从海口出海时仍低于935hPa。超台实力的危险半圆也随之横扫了徐闻沿海,至少4个站点录得≥17级阵风,且有数站在眼墙中数据中断或损毁。
        位于海口上空的摩羯

        琼州海峡两岸海平面气压实测分布图


        IP属地:上海7楼2024-10-08 18:58
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          文昌翁田一带的风毁

          文昌木兰湾的风电机组在风中折断

          文昌铜鼓岭化为荒山

          海口澄迈海蓝福源小区局部的风毁

          海口市区的风毁

          平坦的陆地并未让摩羯的双眼成功融合,出海后,摩羯原本趋于填塞的眼区再次明晰,衰微的对流再次爆发。北部湾的表层海温高达32℃,这里的暖水直达浅薄而平坦的海床,反而没有冷水上翻的顾虑。摩羯迅速开启了三次巅峰,越南海防成为了它在东方的终点。尽管北部湾的空间有限,但17级的风力依然令当地猝不及防。摩羯再次巧合地在同一地点打破了越南尘封百年的海防大台风实测气压纪录。而登陆后,它和季风环流携带的巨大能量在中南半岛的山地前彻底释放,引发了惨绝人寰的洪涝灾害。现代基建面前,风灾相较大范围强降雨反而相形见绌。持续四日、累计超过1000毫米的雨量令红河河谷的多个村庄被山洪吞噬,越南、缅甸、泰国近千人被夺去了生命。经此,摩羯已然成为21世纪以来破坏力最大的南海台风,这样的灾害足以让这个名字永远从台风命名表中抹去。
          “摩羯”三巅云图

          摩羯过后的海防市街头

          红河流域的山洪景象

          作为自然界的无情之物,摩羯自身却又展现出强大的生命力,其在耗时5日、穿越中南半岛崇山峻岭后仍保持着良好的螺旋结构。9月12日,其在孟加拉湾再次获得了扰动编号。13日,印度气象局将其升格为低压,14日又发展为强低压,雷达上甚至再次出现类眼区结构。随后,其在孟加拉国沿岸登陆,直到15日才逐渐消散在印度次大陆上空。至此,摩羯长达半个月的生命历程才最终划上句点。
          9月13日,位于孟加拉湾上空的摩羯新生低压


          IP属地:上海8楼2024-10-08 19:00
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            下篇 · 解读
            本篇定强分析为个人基于客观资料得出的观点,不同于官方机构的分析体系。不排除年鉴最终结论仍与之偏差较大的可能性。
            由于摩羯南海巅峰时段路径偏南,其两段巅峰均缺乏实测。HKO在9月5日中午曾派出飞机飞入风眼进行投落仪实测,但未扔入风眼正中。成熟的台风眼有明显的体育场效应,即高层眼径更大,低层更小。其中一个投落仪即在高层进眼、低层位于风眼边缘的情况下测得约932hPa的海平面气压,此时摩羯正处于一巅后的眼壁置换终末期,云图表现较差,西北侧B环断裂。该状态下风眼边缘中涡活动已不显著,推测此时中心气压在920~925hPa左右。根据Kossin(2015)的研究表明,此时对应的1分钟平均风速约125kt(基于大西洋案例,西太风压对应通常更低),由于投落仪只能测得瞬时风速,因此基本无法用于参考。在此基础上,倒推摩羯的一巅中心气压在910~915hPa左右,而当时的结构应没有明显的双风速峰,通过KZC模型可支持约135~140kt的强度;UW-CIMSS SATCON的分析一巅强度则支持略高于130kt。由于一巅维持时间短暂,且风眼较为不佳,此时是否有真正的C5实力依然是一个谜团。
            HKO飞机实测结果


            Kossin(2015)对24次大西洋ERC事件开始和结束时同期的最大风速和最小气压拟合结果,参见:https://doi.org/10.1175/WAF-D-14-00121.1

            UW-CIMSS SATCON分析结果

            KZC模型计算结果

            二巅时,摩羯形态表现更好,且在眼壁置换中后期有较全面的站点实测。A388的贴文已经对此展开论述,这里不多重复相关论证过程。鉴于CDO形态转差后南海二号浮标风眼边缘实测923.8hPa(此时B环也再次断裂),南海一号浮标中心实测916hPa,则6日凌晨巅峰时中心气压可推低至905hPa。不过摩羯二巅时双眼结构未曾完全丢失,这可能导致KZC模型对风速略有高估。不过UW-CIMSS SATCON的分析强度亦支持145kt,此轮巅峰C5应该没有争议。
            南海二号浮标逐10分钟风压变化

            南海一号浮标逐10分钟风压变化


            IP属地:上海9楼2024-10-08 19:02
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              在持久的飓风吹袭下,海南、徐闻陆地均有较多自动站出现数据中断,其中威马逊时风速计被吹毁的七洲列岛自动站在摩羯影响下再次重蹈覆辙,风速计在西北侧眼墙影响下被毁,未能留下亮眼数据(不过该站海拔很高,风速参考性其实较低)。好在附近有较多的浮标和平台站点和多普勒雷达测风得以补充。
              在经过文昌东侧浮标时,雷达的外眼墙强度已明显强于内眼,浮标实测风速也支持这点。南海浮标的数据传输间隔为10分钟一次,但每小时有小时内精确到1分钟的最低气压、最大10分钟平均风和最大3秒平均阵风记录。在10分钟间隔密度的数据中,风速确实不太出色,南海一号浮标的2分钟平均风基本都在持续43~47m/s左右,不过若以小时内最大来看,在进眼前录得的最大10分钟平均风为46.9m/s,回南后最大10分钟平均风52.4m/s,这样大的差距可能表明其精确到每分钟的平均风有较大幅度波动。在这种情况下,不同时距的风速换算可能是一个难题,考虑其最大3秒平均阵风为65.8m/s,则1分钟平均风速可能达到58m/s(115kt)左右。南海二号浮标从南眼壁掠过时,只录得43.5m/s的最大10分钟平均风,但当时摩羯也存在一定的半圆效应,最大风区应处于眼墙东北侧。根据海口雷达0.5°仰角在约2km高度的探测结果,其北眼墙风力最大,约有65~68/s,按标准折算系数到10米风约55~58m/s。但是,从一些历史案例来看,对于结构成熟的双眼台风而言,其风速下传更加充分,低层风的折算系数有可能偏大,因而该结果也可以向上修订。只是这仅存在于推论之中,尚没有科学的研究论证。综合来看,登陆阶段摩羯的强度上限可定至120kt,2分钟平均在58m/s左右。
              海口雷达0.5°仰角径向速度动画

              “摩羯”经过浮标时的雷达动画

              登陆阶段,摩羯的高层形态相对经过浮标时有所好转,但这难以排除地形抬升的影响。从气压实测来看,由于测得921.7hPa的抱锦小学已是在登陆1个小时后,登陆时其强度相对浮标实测期间没有发生明显变化。陆地的风速实测基本上没有太高的参考价值,因为地面摩擦系数较大,且测风环境良好的站点非常少,例如,威马逊时文昌的陆地低海拔自动站实测最高平均风就只有36m/s。从诸多实测案例来看,离岸一定距离的陆地站点,哪怕环境开阔,其阵风就基本等价于海上站点的持续风力。摩羯之所以在海南造成十分广泛且更为严重的破坏,是因为其向西深入的路径和较为缓慢的移速,令大风覆盖范围更广、持续时间更长。陆地持续14级风以上的实测西至距离登陆点120公里的澄迈桥头镇沿海;离海50公里远的定安县东山官仓村(海拔15米)也录得16级阵风;文昌铜鼓岭(海拔18米)17级阵风维持了4个小时。综合华南三省来看,摩羯时12级及以上大风站点共174个,15级及以上大风站点37个;威马逊时12级及以上大风站点86个,15级及以上大风站点25个;台风内核影响海南时长达9小时,威马逊仅为3小时。这样的影响在华南台风史上仍是头一遭,中央气象台亦认定,摩羯在海南、徐闻等地的综合破坏力超过了十年前登陆强度更强的威马逊。
              “摩羯”与“威马逊”特征对比简报

              海南过程降水量分布图

              根据海南台的调查报告,摩羯的风力破坏引起海南47%的通讯基站退服,文昌市6日夜间水电网几近全断,且部分乡镇地区半个月后才恢复供电。但由于文昌整体的电网中断发生在东眼墙离开以后,因此未测到最大风的站点还是较少。海口、徐闻也有数个自动站受电网中断影响丢失数据,且一般自动站仪器断电后已不可回溯。但相较威马逊时浮标、岛屿风速计全部受损、徐闻超过90%的自动站丢失数据的情况来看,摩羯时这一情况还是改善了许多。但是,摩羯仍在海口、文昌、澄迈、临高四个市县造成近800亿元的直接经济损失,这一数字是十年前台风“威马逊”造成海南直接经济损失119.5亿元的6倍多,占去年海南全省GDP为7551亿元的9.4%。
              “摩羯”海南陆地自动站过程风速和数据断联情况,部分数据中断发生在最大风以后,因此对极值记录没有影响

              进入北部湾时,摩羯的中心气压在933hPa左右,但高层风眼堵塞和对流衰退都维持了一段时间,出海强度应该没有马上恢复。至7日午前,摩羯的眼壁置换基本完成,防城港雷达扫得2.5km高度西北侧径向速度仍高达64m/s,此时的实际强度至少恢复到登陆海南时的水平,也坐稳了北部湾第一台风的位置。不过,由于越南登陆点附近有一定的山地分布,摩羯的眼区随后开始崩溃,但仍以超台程度登陆越南,为越南二战后的最强台风。
              防城港雷达0.5°仰角径向速度

              一个大环流C5在近海的陡然出现,其划时代分量完全可比十年前威马逊的到来。在气候变迁加剧的当下,类似摩羯这样的极端案例可能只是开始。从统计上看,过去四年间,长期被冠以空间狭小、热焓偏低的南海连续出现了高强度C4~C5级TC活动,其中三个在本海区爆发增强,两个出现在南海北部,这都是前所未见的。不仅如此,华南沿岸大多数地方还未曾见识过这般强度的台风冲击,抛开风迷心理,我们不得不思考,是否“狼来了”的故事将越来越多地成为现实的威胁。摩羯带来的亦不仅仅是气象学上的意义。它所造成的巨大经济损失和社会影响,凸显了现代基建设施在应对此等灾害时仍有诸多不足。想必在这场与气候的较量中,我们还有很长的路要走。


              IP属地:上海10楼2024-10-08 19:04
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                请问肉串能否把天兔菲特等台风的回顾搬运回论坛


                IP属地:江苏来自Android客户端12楼2024-10-08 20:14
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                  6


                  IP属地:浙江来自Android客户端13楼2024-10-08 20:17
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                    干货满满,建议加精


                    IP属地:上海14楼2024-10-08 20:19
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                      支持


                      IP属地:上海来自Android客户端15楼2024-10-08 20:50
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                        IP属地:山东来自iPhone客户端16楼2024-10-08 21:16
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                          前排膜佬


                          IP属地:广东来自Android客户端17楼2024-10-08 21:29
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                            干货满满!一口气看完了,资料详实心满意足。


                            IP属地:重庆来自iPhone客户端18楼2024-10-08 21:32
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                              IP属地:北京来自Android客户端19楼2024-10-08 21:40
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