中科院太阳自适应光学技术研究取得重要进展
自适应光学系统
自适应光学系统自适应光学系统：探索未来光学技术的无限可能光学技术在现代科技领域中扮演着至关重要的角色，从通信、显示器、光纤通道到医学成像、天文观测、无人驾驶车辆等方面，都需要借助先进的光学系统实现。
随着科技的不断发展，光学系统也在不断进化，而自适应光学系统则是其中最具前瞻性的一种系统。
自适应光学系统是基于光学流行的相位调制技术、云台稳定技术等发展起来的高精度光学成像技术。
该技术不仅具备高分辨率与高放大倍数，而且能够对涉及大气扰动、系统偏差等因素的影响进行实时补偿，提高了图像质量和成像精度。
根据应用场景的不同，自适应光学系统可以被分为地面自适应光学系统、空天自适应光学系统和太空望远镜自适应光学系统。
地面自适应光学系统主要应用于天文观测、遥感成像与反卫星攻击等方面，可实现比常规光学成像系统高数倍甚至数十倍的分辨率。
空天自适应光学系统则主要应用于卫星定位导航、高速无人机成像、军事侦察等领域，可以大大提高系统对环境的适应能力和成像精度。
最后，太空望远镜自适应光学系统则是应用在空间望远镜上，能够有效地消除光学干扰，实现更加清晰、真实的空间图像。
与传统光学成像技术相比，自适应光学系统的优势在于其具备了高度稳定性、实时性、高可靠性和高精度性等特点。
在光学成像技术日益被广泛应用的今天，自适应光学系统也成为了科技界最为瞩目的光学技术之一。
尽管自适应光学系统具有优势，但其技术本身也存在一定的挑战。
首先，由于图像质量依赖于系统测量误差，任何因素导致测量误差增加都会直接影响到成像质量。
其次，由于逆向传播算法等技术的不成熟，自适应光学系统目前还无法完全达到理论上的最佳效果。
因此，当前最大的挑战是如何提高系统的测量精度和逆向传播算法的准确性，以更好地发挥其优势。
总之，自适应光学系统是一种高度前瞻性的光学技术，能够有效地提高光学成像系统的适应能力和成像精度。
随着科技的发展和不断的改进，相信在未来，自适应光学系统将会有更广泛的应用和更好的表现。
自适应光学技术
自适应光学技术姜文汉中国工程院院士,中国科学院光电技术研究所,成都610209关键词 自适应光学 波前探测 波前控制 波前校正 高分辨力成像 激光核聚变 人眼视网膜动态光学波前误差是困扰光学界几百年的老问题,自适应光学技术提供了解决这一难题的途径。
自适应光学通过对动态波前误差的实时探测 控制 校正,使光学系统能够自动克服外界扰动,保持系统良好性能。
本文在说明自适应光学技术的基本原理后,介绍由中国科学院光电技术研究所研制的三套自适应光学系统及其使用结果:1.2m 望远镜天体目标自适应光学系统, 神光I 激光核聚变波前校正系统和人眼视网膜高分辨力成像系统。
1自适应光学 自动校正光学波前误差的技术从1608年利普赛(L i ppers hey)发明光学望远镜,1609年伽里略(G alileo)第一次用望远镜观察天体以来已经过去了近400年了,望远镜大大提高了人类观察遥远目标的能力,但是望远镜发明后不久,人们就发现大气湍流的动态干扰对光学观测有影响。
大气湍流的动态扰动会使大口径望远镜所观测到的星像不断抖动而且不断改变成像光斑的形状。
1704年牛顿(I.N e w ton)在他写的《光学》[1]一书中,就已经描述了大气湍流使像斑模糊和抖动的现象,他认为没有什么办法来克服这一现象,他说: 唯一的良方是寻找宁静的大气,云层之上的高山之巅也许能找到这样的大气 。
天文学家们以极大的努力寻找大气特别宁静的观测站址。
但即使在地球上最好的观测站,大气湍流仍然是一个制约观测分辨率的重要因素。
无论多大口径的光学望远镜通过大气进行观察时,因受限于大气湍流,其分辨力并不比0.1~0.2m的望远镜高。
从望远镜发明到20世纪50年代的350来年中,天文学家和光学家像谈论天气一样谈论大气湍流,而且还创造了Seei ng这个名词来描述大气湍流造成星像模糊和抖动的现象,但是对Seei ng的影响还是无能为力。
图1是有无波前误差时点光源成像光斑的比较。
光学自适应成像技术的最新发展
光学自适应成像技术的最新发展光学自适应成像技术是一项新兴的技术，它的发展掀开了一场光学成像的革命。
这项技术将光学成像和自适应化技术结合到了一起，可以大大提高成像的质量和效率，同时还可以适应各种环境和条件。
随着近年来各种技术的突破，光学自适应成像技术也在不断地发展和壮大，成为了未来光学成像领域的重要部分。
1. 光学自适应成像技术的基础原理光学自适应成像技术的基础原理是通过某种控制系统对相机镜头的形状调整来改变光线走向，从而实现清晰的成像效果。
这种技术可以通过不断地监测环境的变化来适应不同的光线环境，从而保证成像的质量。
目前，有两种主要的自适应成像方法：基于硅反射镜的自适应成像和基于液晶屏的自适应成像。
2. 基于硅反射镜的自适应成像基于硅反射镜的自适应成像技术是目前比较成熟的一种技术，它利用了特殊的硅反射镜来实现成像的自适应处理。
这种技术可以通过不断地调整反射镜的形状，从而改变光线的走向，进而实现清晰的成像效果。
这种技术目前已经应用到了很多领域中，比如天文观测、医学成像等。
3. 基于液晶屏的自适应成像基于液晶屏的自适应成像技术是近年来比较热门的一种技术，它利用了液晶屏的特殊性质来实现成像的自适应处理。
这种技术可以通过不断地调整液晶屏上的像素点的亮度和颜色，从而改变光线的走向，进而实现清晰的成像效果。
这种技术目前已经应用到了很多领域中，比如安防监控、汽车驾驶辅助、人脸识别等。
4. 光学自适应成像技术的未来随着技术的不断发展，光学自适应成像技术也在不断地壮大和完善。
未来，它将会应用到更多的领域中，比如智能家居、智能医疗、虚拟现实、人工智能等。
同时，它也将为我们打开更多的想象空间，让我们看到更广阔的世界。
总之，光学自适应成像技术的发展是一个不断前进和进化的过程，它将为人类带来更多的便利和创新。
让我们期待未来，拥抱科技的力量，为世界的未来做出更多的贡献。
自适应光学重点实验室基金结题报告 中国科学院自适应光学重点实验
中国科学院自适应光学重点实验室基金资助项目结题报告（2011版）项目名称：申请者：联系电话：电子邮箱：依托单位：执行年限：结题日期：中国科学院自适应光学重点实验室自适应光学重点实验室基金结题报告撰写注意事项一. 自适应光学重点实验室基金支持全国科技工作者在有关自适应光学及其相关领域内自由选题，开展基础性、前沿性、创新性的科学研究。
要求申请者充分了解国内外自适应光学发展现状与动态，瞄准自适应光学学科发展前沿，结合国家需求，提出立论依据充分、基础性、前沿性和创新性强的研究课题，开展具有重要科学意义或有重要应用前景的基础性研究，鼓励开展前瞻性、创新性的探索研究，通过研究获得新发现、新方法、新技术，推动自适应光学的学科发展。
二. 自适应光学重点实验室基金资助项目结束后，项目负责人须按要求认真填报《自适应光学重点实验室基金资助项目结题报告》（简称《结题报告》），以此作为资助项目研究工作的重要档案，并作为项目验收和评估的主要依据。
三. 项目负责人应在项目研究工作的基础上，实事求是地撰写《结题报告》，并提供必要的附件材料，保证填报内容真实、数据准确，同时不得出现任何属于国家科学技术秘密范围的内容，文责自负。
四. 项目负责人应在项目资助期满之日起30日内将电子文档和一份纸质文档报送重点实验室。
项目依托单位按有关规定要求认真审查，确保材料真实、齐全。
五. 《结题报告》由报告正文、研究成果目录表、统计数据表、审核意见表、经费决算表和附件等部分组成，有关格式和撰写说明详见“《结题报告》报告正文撰写提纲”。
六. 重点实验室基金强调科学道德和良好的学风，反对弄虚作假和浮躁作风，要求认真工作、填报材料实事求是。
基础研究允许探索和失败，关键看工作状况和发展态势。
如有不能完成的内容，也请在报告中实事求是地反映出来，并科学地分析原因和经验教训。
自适应光学重点实验室基金结题报告撰写提纲与说明基金资助项目《结题报告》总体结构上分为：1）报告正文、2）成果目录表、3）项目负责人签字及审核意见表、4）附件材料，请项目负责人参照以下提纲及其说明认真撰写，并可根据需要自行增设栏目或补充必要的图表。
【机械要点】自适应光学助力太阳高分辨力光学成像技术发展与应用
张小只智能机械工业网张小只机械知识库自适应光学助力太阳高分辨力光学成像技术发展与应用太阳是影响人类生活最重要的一个天体，太阳活动对空间天气、地球气候、通信导航等都有影响。
通过观察太阳大气在空间和时间尺度中的物理变化过程，并建立模型，我们将有望预测太阳的活动，从而避免其对人类生产生活的危害。
基于大口径太阳光学望远镜对太阳大气进行高分辨力层析成像是观测太阳活动的主要手段之一，然而受到地球大气湍流的影响，大口径光学望远镜原本可以分辨的细小结构，也会被模糊成一团，需要自适应光学技术对湍流扰动进行实时探测和补偿，让望远镜发挥其极致性能。
目前国际上所有的大口径太阳望远镜均配备了自适应光学系统。
我国科学院光电技术研究所太阳高分辨力光学成像技术团队(饶长辉研究员课题组)主要从事大口径太阳望远镜、太阳自适应光学以及太阳大气高分辨力层析成像等方面的技术研究和系统研制工作。
目前团队拥有研究员3人，副研究员和助理研究员8人，研究生10余人。
近年来获得包括自然科学基金重大仪器项目、重点项目，国家高技术发展计划项目(“863”计划)在内的各项国家和省部级支持项目10余项。
近五年来，研究团队在The Astrophysical Journal, Solar Physics, Astronomical Journal，Optical Letters, Optical Express等国际天文物理与光学工程领域重要学术期刊发表论文50余篇，其中SCI收录近30篇；获授权发明专利近30项。
我国科学院光电技术研究所饶长辉研究员带领太阳高分辨力光学成像技术研究团队，在国内率先开展太阳大气高分辨力层析成像技术研究，突破了太阳自适应光学(AO)、地表层自适应光学(GLAO)、多层共轭自适应光学(MCAO)以及太阳大气多波段层析成像等一系列关键技术，获取了太阳大气可见至近红外7波段同时层析高分辨力图像。
下图展示了太阳大气高分辨力光学成像技术的发展历程。
自适应光学
激光引导星
为了克服引导星的限制，最有效的方法是人为制造一颗引导星，这也被称为激光导星（LGS）。大气中间层 的钠原子或一些其他位于低层大气的微粒都能够反射脉动的激光从而造成狭小的光斑。前者反射的光集中在90千 米的高度（纳共振），后者大概集中在10到20千米（瑞利漫散）。这样一个人造引导星可以离目标星无限地近， 波前传感器通过测量反射的激光来纠正来自目标星光束的波前的扭曲。
自适应光学的控制系统是一台专门的计算机，它通过分析由波前传感器采集的数据来对镜面的形状做出修正。 分析必须在极短的时间内完成（0.5到1毫秒内），不然大气情况的改变将使系统的改正因延误而产生错误。
等晕角对自适应光学系统的影响很大，当波长为2/265米时等晕角大约为20",但当波长为0.6/265米的时候, 等晕角只有5"左右，这个时候就很难在如此小的范围内找到足够亮的引导星。以上所述的情况在红外波段要比可 见波段改善许多：首先大气湍流对长波的影响较小，从而波前的扭曲较小，找一颗比较暗的引导星往往也能满足 要求；再加上红外波段的等晕角一般比较大，于是红外波段的自适应光学改正比可见波段要理想许多。
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自适应光学（英语：Adaptive optics,AO）是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变， 从而改进光学系统性能的技术。自适应光学的概念和原理最早是在1953年由海尔天文台的胡瑞斯·拜勃库克 （Horace Babcock）提出的，但是超越了当时的技术水平所能达到的极限，只有美国军方在星球大战计划中秘密 研发这项技术。冷战结束后，1991年5月，美国军方将自适应光学的研究资料解密，计算机和光学技术也足够发 达，自适应光学技术才得以广泛应用。配备自适应光学系统的望远镜能够克服大气抖动对成像带来的影响，将空 间分辨率显著提高大约一个数量级，达到或接近其理论上的衍射极限。第一台安装自适应光学系统的大型天文望 远镜是欧洲南方天文台在智利建造的3.6米口径的新技术望远镜。越来越多的大型地面光学/红外望远镜都安装了 这一系统，比如位于夏威夷莫纳克亚山的8米口径双子望远镜、3.6米口径的加拿大-法国-夏威夷望远镜、10米口 径的凯克望远镜、8米口径的日本昴星团望远镜等等。自适应光学已经逐步成为各大天文台所广泛使用的技术，并 为下一代更大口径的望远镜的建造开辟了道路。
2021中国十大光学进展内容
2021年中国十大光学进展一、高性能光学元件在光学元件领域，我国取得了显著进展。
研究团队开发出新型光学薄膜，具有高透过率、高稳定性以及宽光谱范围等特点，为光学仪器和光电器件提供了高性能元件。
二、光学信息处理技术在光学信息处理领域，我国科研人员在光学计算、光学神经网络等方面取得了重要突破。
利用光学方法实现快速、高维度的信息处理，推动了光学信息技术的发展。
三、光学传感与测量光学传感与测量技术在我国取得了显著进展。
研究团队开发出新型光学传感器，具有高灵敏度、高分辨率和高实时性等特点，广泛应用于环境监测、生物医疗等领域。
四、光子晶体与光子集成电路在光子晶体和光子集成电路方面，我国科研人员取得了重要突破。
通过新型结构设计，实现了光子晶体的新功能和应用拓展。
同时，在光子集成电路方面，我国成功开发出高效、紧凑的光子集成器件。
五、超快光学现象我国在超快光学现象研究方面取得了一系列进展。
利用超快激光技术，实现了对微观粒子的瞬时行为进行观测和控制，为超快科学和技术的应用提供了有力支撑。
六、非线性光学效应在非线性光学效应方面，我国科研人员发现了新型非线性光学材料和器件，以及非线性光学效应在信息处理、激光控制等领域的新应用。
七、光学材料与制造技术我国在光学材料与制造技术方面取得了重要进展。
研究团队开发出新型光学材料，具有优异的光学性能和稳定性。
同时，在光学制造技术方面，我国成功实现了高精度、高效率的光学元件制造和加工。
八、生物医学光学成像在生物医学光学成像方面，我国科研人员利用光学成像技术，实现了对生物组织的无损检测和高分辨率成像。
该技术为生物医学研究和临床诊断提供了新的工具和方法。
九、光学遥感与探测我国在光学遥感与探测领域取得了一系列进展。
利用新型光学探测器和高精度跟踪技术，实现了对地球环境的遥感监测和目标探测，为环境保护、资源调查等领域提供了有力支持。
十、量子光学与量子信息在量子光学与量子信息方面，我国科研人员开展了深入探索和研究。
为了加强对中国科学院成都光电所的认识
中科院光电所参观交流有感为了加强对中国科学院成都光电所的认识，提高光电系学生对本专业就业需求的了解，明确实习或择业的方向，进而提高自身平时学习的方向和目的，前日，电子科技大学光电学院在联系了成都光电所方面后，举办了此次对成都光电所的参观交流活动。
中国科学院光电技术研究所（简称光电所）始建于1970年，是中国科学院在西南地区规模最大的研究所。
主要研究领域包括：光束控制、自适应光学、天文目标光电观测与识别、光电精密跟踪测量、微光学及微电子光学、先进光学制造、生物医学光学等。
近年来，光电所在自适应光学、光束控制、应用光学等领域取得了多项重大成就，同时重点开展光电工程应用基础性、前瞻性的高技术研究与系统集成创新研究。
建有国家863计划光束控制重点实验室、863计划自适应光学重点实验室和国家唯一的微细加工光学技术国家重点实验室。
5月15日，我院一专业一行100名学生，乘汽车来到位于双流的成都光电所，长途的跋涉并没有削减我们对于即将踏入成都光电所的热情，每一位同学都对这次参观交流充满期待。
一下车，光电所雄伟的大门就映入眼帘，更为这个充满历史感的科研所蒙上一层科学的神秘面纱。
还未等同学们拍照留念，热情的接待老师便载着满面的笑容引导我们进入所里参观。
路上偶遇的师哥师姐和科研人员都露出满足和会心的微笑，他们似乎都在召唤着我们这些后辈同他们一起为科学献上我们一腔年轻的热血。
在上午的活动中，研究生部的老师带领我们参观了光电所展厅，并邀请光电所的专家给我们做了关于自适应光学技术、航空航天技术、光束控制技术的报告，三位专家的演讲深入浅出，让大家了解到三种技术的现状和我国与国际的上的巨大差距，也加深了我们对于几种技术的认识。
我了解到自适应光学技术在解决人眼疾病的领域有着重要的作用，为人类在眼科疾病的治疗提供了帮助。
在未来的日子里，随着技术的更加成熟，自适应光学技术将为我们在探索医学的道路上送来曙光。
我还了解到光电所航空航天技术领域的专家们为我国这次嫦娥登月的伟大项目付出的辛苦努力以及他们做出的令人骄傲的卓越贡献。
中国科学院自适应光学重点实验室基金
申请书（2018版）项目名称：申请人：电话：电子邮箱：依托单位：通讯地址：邮政编码：单位电话：申报日期：中国科学院自适应光学重点实验室自适应光学重点实验室基金申请书撰写注意事项该基金支持全国科技工作者在有关自适应光学及其相关领域内，开展基础性、前沿性、创新性的高水平科学研究。
要求申请者充分了解国内外自适应光学发展现状与动态，瞄准自适应光学学科发展前沿，结合国家需求，提出立论依据充分、基础性、前沿性和创新性强、水平高的研究课题，开展具有重要科学意义或有重要应用前景的基础性研究，鼓励开展前瞻性、创新性的探索研究，通过研究获得新发现、新方法、新技术，推动自适应光学的学科发展。
自适应光学重点实验室根据学科发展需要，发布年度申请指南，并优先支持在指南范围内的项目申请。
2018年度重点支持的选题方向请参考同期发布的《中国科学院自适应光学重点实验室基金申请指南》。
为保证项目的创新性，要求申请课题是自适应光学领域的研究前沿，申请课题的主要研究内容之前没有在国内外会议、刊物上公开发表过。
已经获得国家、行业学会、地方和院校等各种基金批准了的同类项目不得申请。
为保证基金课题的学术水平，要求基金申请者必须有硕士毕业以上学历、有从事创新性科研工作的经历，并在国内外发表过高水平的学术论文。
现属于中国科学院自适应光学重点实验室的固定人员和流动人员（含研究生、客座、访问学者等）不得申请此基金。
已经获得过自适应光学重点实验室基金支持，但前期项目没有结题验收的不得申请。
重点实验室基金项目不涉密。
申请书中不得涉及任何国家秘密，文责自负。
申请书使用统一格式填写并打印，由信息简表、报告正文、签字盖章页、批复页等部分构成。
请按操作提示在指定的位置按规范格式要求输入正确信息。
报告正文部分请参照给出的提纲撰写，要求内容翔实、清晰，层次分明，标题突出。
必须按照要求提供真实有效的签字盖章页。
按要求填写批复页中指定的相应内容。
提交申请时需同时提供内容一致的电子版材料一份和书面签章材料一式两份。
自适应光学技术在天文观测中的应用
自适应光学技术在天文观测中的应用自适应光学技术（Adaptive Optics，简称AO）是一种利用计算机控制系统对光学系统进行实时校正的技术，旨在消除大气湍流对光学成像和观测的影响，提高光学系统的分辨率和成像质量。
自适应光学技术最初是为军事和医学领域研发的，但如今已广泛应用于天文观测领域。
在天文学中，自适应光学技术的应用为天文学家提供了更清晰、更准确的天体图像，推动了天文观测的发展。
一、自适应光学技术的原理自适应光学技术的原理基于大气湍流对光学成像系统的影响。
大气湍流会导致光线在穿过大气层时发生折射，使得天体图像产生模糊和畸变。
自适应光学系统通过使用变形镜和传感器实时监测大气湍流的影响，并通过计算机控制系统对变形镜进行实时调整，以补偿大气湍流引起的光学畸变，从而获得更清晰的天体图像。
二、自适应光学技术在天文观测中的应用1. 提高望远镜分辨率：自适应光学技术可以有效地提高望远镜的分辨率，使天文学家能够观测到更加细致的天体结构。
通过实时校正大气湍流引起的像差，自适应光学系统可以将望远镜的分辨率提高数倍，实现高清晰度的天体成像。
2. 观测暗弱天体：自适应光学技术可以提高望远镜的灵敏度，使其能够观测到暗弱的天体。
大气湍流会使得暗弱天体的光线在传播过程中受到扩散和衍射，导致观测困难。
通过自适应光学系统的实时校正，望远镜可以有效地提高对暗弱天体的观测能力。
3. 实现实时观测：自适应光学技术可以实现望远镜的实时观测，使天文学家能够在瞬息万变的天文现象中捕捉到关键的观测数据。
通过快速响应大气湍流的变化，自适应光学系统可以在极短的时间内对望远镜进行实时调整，确保观测数据的准确性和完整性。
4. 研究行星和恒星表面：自适应光学技术为研究行星和恒星表面提供了更为清晰的图像，使天文学家能够观测到更加细致的地貌和结构。
通过消除大气湍流引起的像差，自适应光学系统可以揭示行星和恒星表面的细节特征，为天体物理学研究提供重要数据支持。
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适应光学开环、自适应光学闭环、自适应光学校
正图像重建处理后的图像。自适应光学闭环工作
面对你充满语病的天真，我能说什么？我低头，任眼泪流
后，图像质量有了显著提高。同时，自适应光学 系统能够实现对太阳黑子的长时间稳定闭环工
作，为高分辨力太阳光谱和偏振观测提供了有利
条件。
相较于夜天文自适应光学系统，太阳自适应 光学系统主要面临两方面技术挑战。一方面，太
图像 图 2 活动区 NOAA1770 多波段高分辨率检测 图像
2fb0f5c7b 展洽会
面对你充满语病的天真，我能说什么？我低头，任眼泪流
难题，于 6 月 16 日在云南天文台 1 米红外太阳 望远镜上实现了对太阳扩展目标的低阶自适应
光学校正，获得了太阳活动区多波段高分辨力层
析图像。图１和图２分别展示了活动区 NOAA1769
和 NOAA1770 的 4 波段（G-band、 TiO、 HeI、 FeI） 的高分辨力监测图像，第一、二、三行分别是自
法，其实现难度和运算量都高于质心算法。 目前，课题组完成了提高系统时间带宽等关
键技术攻关，下一步将致力于提高系统的空间带
宽，即提高系统校正高阶像差的能力，研制 127
面对你充满语病的天真，我能说什么？我低头，任眼泪流
单元太阳自适应光学Байду номын сангаас统。为 1 米红外太阳望远 镜配备 127 单元自适应光学系统，将使其成为太
在国家高技术计划和国家自然科学基金天 文联合基金重点项目的支持下，中科院光电所太
阳自适应光学研究小组成功研制太阳活动区多
波段同时成像试验系统，并对 37 单元太阳自适
应光学（AO）试验系统进行了技术升级，突破了 白天太阳自适应光学系统时间带宽要求高、高帧
频相关夏克哈特曼波前探测、高速波前实时处理
控制以及多波段太阳高分辨力同时成像等技术
阳自适应光学系统白天采用可见光波段观测，视
宁度较夜间差，无论在空间带宽还是时间带宽上，
面对你充满语病的天真，我能说什么？我低头，任眼泪流
太阳自适应光学系统的要求都更高。另一方面， 夜天文自适应光学系统针对点源目标，波前探测
采用质心算法；太阳自适应光学系统针对黑子、
米粒等低对比度扩展目标，波前探测采用相关算
阳观测的利器，利用其获得的高质量观测数据，
太阳物理学家就能对太阳磁场的产生、太阳磁场
活动、色球和日冕的结构等物理问题开展深入研 究，不断完善人们对太阳活动现象物理本质的了
解，促进太阳物理研究的进一步发展。
图 1 活动区 NOAA1769 多波段高分辨率检测
面对你充满语病的天真，我能说什么？我低头，任眼泪流