顯示卡 無敵也是一種寂寞，GeForce GTX Titan同步評測

[wu999]

無敵也是一種寂寞，GeForce GTX Titan同步評測​

　　GTX Titan身上有著超級電腦的基因，在遊戲性能上他可以輕鬆戰勝目前任何一張單核顯卡，而且功耗、溫度噪音方面也控制得非常的好，不過7999元的售價挺難讓人接受的。

1. 泰坦巨人襲來
　　2012年是不同尋常的一年，這一年的顯卡市場上AMD攜HD 7000顯卡之厲在市場上搶得先機，產品佈局比NVIDIA的GTX 600系列早得多，而NVIDIA後發制人的策略帶來了GTX 680的完美復仇，性能領先HD 7970不說，功耗以及發熱也一改Fermi家族之風，令人刮目想看，最終逼得AMD將旗下的HD 7970/HD 7950顯卡重造，提升頻率之後才扳回一些顏面。

　　2012年的顯卡市場呈現的多是膠著之態，這並不符合前幾年的市場發展規律：AMD以小核心市場策略玩田忌賽馬，NVIDIA以高性能（同時也是高代價）佔據市場頂端。

　　誠然，NVIDIA去年的旗艦單卡GTX 680無論性能還是功耗表現都有上佳表現，但在重度N粉或者極度不喜歡NVIDIA的人看來GTX 680並不夠格稱為旗艦，因為GK104的編號並不符合NVIDIA頂級GPU通常的編號規則，真正能代表Kepler家族的應該是GK110。

　　只有使用GK110核心的顯卡才是真正的NVIDIA旗艦顯卡，這一次NVIDIA又帶著大核心顯卡回到市場上來了，而且選擇的是AMD青黃不接的時刻，後者已經確認到今年Q3季度為止依然是HD 7000顯卡做主打，Q4季度才會發佈新架構顯卡，NVIDIA這一次會有大半年的市場機會。

　　這一次發佈的是GeForce GTX Titan顯卡，也是NVIDIA多年來首次沒有使用數字編號命名的第一款顯卡，而Titan是希臘神話中的巨人，是天神與地神之子，力大無窮，以它作為命名足以顯示出NVIDIA對這款顯卡的信心。

　　NVIDIA對GTX Titan顯卡毫不吝嗇讚美之詞，稱其為世界上最強大的GPU，今天就以神的名義亮出來給大家看看吧。

2. GTX Titan架構簡介：計算卡轉行而來的遊戲卡

◆ GTX Titan架構簡介：計算卡轉行而來的遊戲卡
　　GK110架構早在去年上半年的GTC 2012大會上就已經公佈，首批使用GK110架構的產品是Tesla K20X以及K20。GK110核心架構與目前的GK104很相似，比如SMX單元都是192個CUDA核心，16個紋理單元，但是執行DP雙精度（FP64標準）的運算單元增加到了64個（GK104只有8個FP64單元），DP性能從GK104的1/24單精確度性能一舉提升到了現在的1/3單精確度性能，大幅強化了雙精度浮點性能，可以說GK110架構更多的是為計算卡而設計的。

GK110核心架構

上面的圖不夠清晰，Beyond3D論壇有人做過注釋版的架構圖​

　　我們還可以幾個具體資料上比較一下二者的不同：GK104是35億電晶體，8組SMX單元，4組ROP管線及4組GDDR5控制器，而GK110完整版是15組SMX單元，6組ROP管線以及6組GDDR5顯存控制器，電晶體規模達到了71億個，規模幾乎了一番。

GK104以及GK110架構中每組SMX單元中的CUDA核心都是192個

GK110架構中的SMX單元與前幾代的不同​

　　雖然每組SMX單元的CUDA核心都是192個，但是GK110中的SMX屬於升級版，GK104算是3.0版本，而GK110就是半代升級的3.5代，提升了每執行緒可用的寄存器單元數量（從63提高到255），更支援NVIDIA開發的Hyper-Q以及Dynamic Parallelism動態並行技術。

GTX Titan顯卡的核心示意圖

GTX Titan規格表​

　　Tesla K20X都沒有啟用完整的GK110核心，那麼用作顯卡的GTX Titan實際上也是閹割版，只使用了14組SMX單元，遮罩了一組（並不一定是上圖所示的那一組），但是保留了完整的6組GDDR5顯存控制器和ROP管線，總計有2688個CUDA核心，896個DP CUDA核心，224個紋理單元，384bit顯存位寬，6GB顯存容量，48組ROP單元，整體規格與之前的Tesla K20X相當。

　　頻率方面，GTX Titan的核心頻率顯然不可能如果GTX 680那樣輕鬆過1G了，基礎頻率只有837MHz，加速頻率為876MHz，比GTX 680的1006/1058MHz（加速）低了不少，不過比Tesla K20X的732MHz還是要高一些。顯存頻率也從K20X的5.2GHz提到了GTX 680水準的6.008GHz，總頻寬高達288GB/s。

　　由於頻率的提高，GTX Titan顯卡的TDP也從K20X的235W提高到了250W，比GTX 680的195W（非加速狀態下則只有170W）也高了30%還多，當然實際功耗表現並不完全取決於TDP大小，還要看NVIDIA的功耗管理技術，噪音控制也是如此。

　　回頭看整個GeForce GTX Titan顯卡的架構，我們可以認為它是Tesla K20X計算卡的民用版，除了頻率略高之外其他規格基本一致，雖然現有遊戲對DP雙精度要求並不高，不過就算只靠SMX單元數量的增加，GTX Titan的性能就不可小覷，後面的性能測試就是最好的證明。


3. GPU Boost 2.0：電壓限制放寬，平均加速頻率更高

◆ GPU Boost 2.0：電壓限制放寬，平均加速頻率更高

　　GTX 680發佈時NVIDIA引入了一種新的GPU動態超頻技術——GPU Boost，有點像CPU處理器中的Turbo Boost動態加速，都是在處理器允許的範圍內動態調節核心頻率。在GTX Titan顯卡中，GPU Boost加速技術也升級到了第二代。

GPU Boost 2.0加速示意圖​

　　GPU Boost 2.0考慮的限制性因素同樣是核心電壓、TDP以及溫度等，但是靈活性比1.0更高，電壓限制不再那麼死板，GPU加速幅度以及平均加速頻率也會更高。

　　GPU Boost 1.0中存在一個Vrel（釋放電壓）限制，超過這個數值就可能對晶片造成損傷，所以這個電壓基本就是GPU加速的最高電壓值了。

　　GPU Boost 2.0中也有Vrel電壓限制，但是配置靈活了許多，短時間內即便超過了Vrel電壓限制，GPU依然有提升頻率的空間，直到達到Vmax最高限制電壓。

GPU Boost 2.0的加速曲線應該是這樣​

　　此外，根據NVIDIA文檔所說，Titan顯卡的最高GPU電壓功能能是開放的，不過默認是關閉的，但是超頻軟體可以讓使用者自訂該項參數，而且重啟之後也會保留，只是軟體必須要標識出這樣做的危險性，當然AIC廠商也可以在顯卡的VBIOS中禁用這個功能，總之它給了用戶特別是超頻玩家更高的靈活性，廠商也可以因地制宜利用這個功能設計自家的產品。

　　GPU Boost 2.0放寬了電壓的限制，不過在GPU溫度上考慮的更深，相比高電壓（一般只有超頻玩家才會折騰電壓）帶來的危害，日常應用中GPU長時間處於高溫狀態更可能損壞晶片。

　　在NVIDIA的介紹中，80°C對GTX Titan顯卡來說是一個臨界值，從我們的測試以及其他媒體已經公佈的測試結果來看，Titan顯卡正常狀態下所能達到的最高溫度就是80°C，拷機也不會再增加了，這明顯也是存在人為限制的。

　　當然80°C的溫度限制也是可以調節的，如果放寬10°C到90°C的話，Titan顯卡在更高溫度下依然會有繼續提升頻率的可能。

放寬溫度限制後的風扇轉速曲線​

　　放寬溫度限制之後，風扇轉速依然會在80°C之後大幅升高。

　　總之，GPU Boost 2.0技術相比前代改進了加速的靈活性，電壓範圍放的更寬，意味著對功耗的要求不再那麼敏感了，因此其最高加速頻率以及平均加速頻率都會更高一些，公版GTX 680的頻率是1006MHz，實際Boost頻率通常能達到1084-1097MHz，非公版的會更高，之前測過的顯卡中有的甚至能達到1.2GHz的Boost頻率，而手頭的Titan公版卡的Boost頻率則能達到993MHz，相比默認的837MHz提升了18.6%，要高於公版GTX 680通常的10%提升。


4. 顯示器也能超頻？一步到位改變垂直同步

◆ 顯示器也能超頻？一步到位改變垂直同步

　　NVIDIA的文檔中還提到了GTX Titan顯卡的另一個有點——Display Overclocking（顯示超頻），看起來跟顯示器超頻似的，實際上它就是這個功能，可以破解垂直同步技術的命門。

　　我們平時使用的LCD顯示器通常是60Hz刷新率，一旦開啟了垂直同步最終輸出的幀數普遍不會超過60fps，這個幀數在不同遊戲中就有不同感受，所以後遺症就是部分遊戲中開了垂直同步就會感覺卡。

　　NVIDIA的Display Overclocking可以提高顯示器的圖元刷新頻率。顯卡首先會讀取顯示器的EDID（Extended Display Identification Data，擴展識別資料）資訊，看看顯示器最高可以支援的刷新率是多少，如果有比60Hz更高的刷新率，它會通過超頻軟體來讓使用者超頻顯示器的刷新率，上圖中NVIDIA展示的例子就是80Hz，這樣即便遊戲開啟了垂直同步，最高幀數也會提升到了80fps左右，改善了遊戲體驗。

　　這項技術是根據顯示器所能支援的規格來的，而且支援所有的顯示器，它理論上不會對顯示器造成危害，不過有條件的話還是上120Hz顯示器吧，畢竟這才是大勢所趨。

　　GeForce GTX Titan顯卡上的其他技術比如TXAA、PhysX之類的都是現有的Kepler顯卡已經支持的，這裡就不多做介紹了，來看下Titan顯卡的廬山真面目吧。


5. 公版GTX Titan外觀欣賞

◆ 公版GTX Titan外觀欣賞

NVIDIA GTX Titan顯卡​

　　NVIDIA之前所發佈的雙核旗艦GTX 690的風格與以往的公版顯卡有很大差別，一改以往公版卡黑黢黢的外殼和配色改用時尚的銀灰色，這樣的設計大受好評，這次的新單核旗艦GTX Titan也延續了GTX 690的風格，外殼材質採用輕便、堅固的鉻鋁合金，散熱鰭片上用亞克力面板造出了一個較大的天窗。

　　GTX Titan的體重為940g，低於GTX 690的1030g，當然與GTX 680的820g相比是增磅了不少，重了的原因估計還是散熱器。

顯卡在靠近擋板的位置上刻有“Titan”的字樣，透過亞克力面板可以看到顯卡的散熱鰭片

　　視頻輸出介面方面與NVIDIA GTX 600系列完全一樣，配備DVI-I、DVI-D、HDMI以及DisplayPort各一個，與其他Kepler顯卡一樣，GTX Titan支援3+1的多屏模式。

　　GK110核心的耗電量要比GK104要高，顯卡需要一個6pin和一個8pin外接供電，介於GTX 680的雙6pin與GTX 690的雙8pin之間。另外顯卡的尾部也有散熱鰭片，不過這一部分的散熱鰭片是沒有直接接觸電子元件的，只和散熱器底板接觸，所以對散熱的提升有限，裝飾的作用更大。

為了配合銀色金屬導風罩，渦輪風扇也加裝了一層銀色馬甲

　　從GTX 690開始，NVIDIA就開始注重高端顯卡的外觀設計， 顯卡頂部的印有GeForce GTX標誌，標誌下方配置有LED背光燈，通電後將發出綠光


6. 公版GTX Titan散熱器拆解

◆ 公版GTX Titan散熱器拆解

　　顯卡採用了單風扇渦輪散熱器，散熱器本體分為導風罩、一體式金屬支架、渦輪風扇和鰭片陣列四部分，其中一體式金屬支架可同時為供電電路以及PCB正面的顯存晶片提供輔助散熱。

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　　鋁質鰭片+均熱板的設計是NVIDIA自GTX 580以來旗艦顯卡散熱器一直所用的設計，GTX Titan的散熱器底部核心部位有明顯的凸起。

　　散熱器的渦輪風扇上面沒有貼上標籤，具體規格不明，但很有可能與GTX 680一樣，採用酷冷至尊代工的風扇。

散熱器一側的LED發光帶

GTX Titan的散熱器所有部件​

7. GTX Titan PCB解析

◆ GTX Titan PCB解析

NVIDIA GTX Titan與GTX 680 正面PCB對比​

　　與GTX 680的PCB相比，GTX Titan的的PCB長度明顯更長，為26.5cm，GTX 680的PCB長25cm，此外GK110核心面積也明顯比GK104大得多，不過沒有像之前的GF100等大核心GPU那樣加上蓋子，可能是這次發熱方面控制得比較好，不用再加金屬蓋強化散熱吧。

　　GTX Titan相比GTX 680，顯存的位元寬與容量都得到大幅度的提升，配備384bit/6GB的GDDR5顯存，顯存數量多達24顆，而GTX 680只有256bit/2GB的顯存，8顆就可以組成這種規格。

　　另外顯卡的供電GTX Titan也比GTX 680豪華不少，供電從4+2相升級到6+2相，MOSFET也全部更換為高度整合的DrMOS，所以供電元件所占的空間也縮小了許多，PCB上的空焊也沒GTX 680這麼明顯。

NVIDIA GTX Titan與GTX 680 背面PCB對比​

　　GTX Titan的PCB上是預留了兩個8pin和一個6pin供電介面位置的，只不過最終被啟用的只有一個6pin和8pin介面，另外由於顯存數量太多，所以得分佈在PCB兩側，PWM晶片模組被移到PCB正面，所以背面顯得更空曠。

　　核心變化為GK110-400，A1步進，台積電TSMC 28nm工藝製作，長寬分別為24.4mm、23.4mm，表面積為570mm2，實際核心面積不清楚

　　顯存與GTX 690一樣是用三星的GDDR5，不是GTX 680的海力士，單顆容量2Gb，顯卡PCB上雙面共有24顆這樣的顯存，總規格為384-bit 6GB，運行頻率1502MHz。

　　GK110的功耗要比GK104要高，所以對供電的要求也高不少，顯卡採用6+2相供電設計，全部採用DrMOS，GPU供電輸出濾波電容是鋁聚合物電容和固態電容的組合，顯存輸出濾波電容則是鉭電容。

　　輸入濾波電容還是採用固態電容，由臺灣立隆所產，整卡的用料上要明顯比GTX 680高級得多。

　　與GTX 680類似，GeForce GTX Titan顯卡的供電主控晶片同樣搭載於一塊獨立的PCB上，再焊接到顯卡PCB上。這枚主控來自安森美，型號為NCP4206，支持6相PWM供電控制。

核心供電部分的DrMOS來自飛兆半導體（即仙童半導體），型號為DC22AE

顯存供電部分的DrMOS來自安森美，型號為4901NF​

8. 測試平臺與說明

◆ 測試平臺與說明

　　測試平臺配置為Core i7-3770K，加壓1.32V超頻至4.5GHz，搭配兩條芝奇DDR3 1600 4GB記憶體，對比測試HD 7970和GTX 680兩款顯卡，測試所用驅動分別是NVIDA GeForce/ION 314.09和AMD Catalyst 13.2 Beta5。

　　但是我們手頭上的GTX 680和HD 7970都不是公版卡，分別是技嘉GTX 680 SOC和迪蘭的LCS HD 7970 3GB，技嘉GTX 680 SOC是完全非公設計；而迪蘭的LCS HD 7970 3GB的PCB是公版，不過用的是水冷散熱，我們已經換成AC的ARCTIC Xtreme三風扇散熱器了，測試時這兩款顯卡的頻率也調至公版水準，不過功耗和溫度的測試結果與公版卡會有一定差距。

　　測試專案分為遊戲性能以及計算性能，加入了新版3DMark以及Unigine Valley作為測試項目，其他的項目主要是以DX11遊戲為主，這次沒有進行通用計算相關測試，相關內容會另行測試。

9. 溫度：有上限保護

◆ 溫度：有上限保護

　　溫度測試在振華SF-1000主機殼內進行，開啟兩個前置12cm風扇、一個後置12cm風扇以及頂置20cm風扇，室溫約為24℃。

　　GTX Titan有溫度上限這樣的設置，所以負載時的溫度最高只能達到80℃，無論是3DMark11或者Furmark都是這樣，唯一不同就是運行Furmark時的頻率更為低些，估計這個軟體都被NVIDIA和AMD列入黑名單了，在80℃時顯卡的風扇轉速為2300RPM，非常的安靜 ，這一點在這種大核心旗艦顯卡上是很難得的。

　　至於另外兩塊卡由於不是公版卡大家看看就好了，特別是技嘉那款GTX 680 SOC，這種極限超頻顯卡設計的時候是完全沒有考慮到靜音的，雖然溫度是很低不過噪音非常的大。而改造過的迪蘭LCS HD 7970用的是AC三風扇散熱器，溫度和噪音自然很低，不過也有供電部分會過熱的問題，溫度沒啥可比性，看看就好。

10. 功耗：控制得不錯

◆ 功耗：控制得不錯

　　NVIDIA所公佈的GTX TITAN TDP是250W，與HD 7970一樣比GTX 680高了55W，另外GTX TITAN再一次的強化了功耗的保護，在功耗與溫度雙重限制下顯卡的實際功耗表現又如何呢。

　　GTX Titan的平臺待機功耗只有73W，比技嘉的GTX 680 SOC和HD 7970還要低些，當然這裡也有散熱器的原因，畢竟GTX Titan只有一把風扇，GTX 680 SOC有五把，改造過的HD 7970有三把。

　　運行3DMark 11時GTX Titan的頻率上升至953MHz，核心電壓1.125V，整機功耗311W，比技嘉GTX 680 SOC高出54W之多，比HD 7970高出38W，看來運行遊戲時GTX Titan的功耗還是挺高的。

　　用Furmark負載時功耗達到最大值，平臺功耗330W，NVIDIA這次的功耗保護比較厲害，頻率和電壓都降至比正常運行時還低，所以功耗並沒比運行3DMark11時高出多少，而此時技嘉GTX 680 SOC的功耗已經達到323W，和GTX Titan差不多了，而HD 7970的平臺功耗更是升至比GTX Titan還高，可見NVIDIA這次功耗保護的強大。

11. 小試超頻

◆ 小試超頻

　　雖然GTX Titan所支援的GPU Boost 2.0技術在超頻的限制上比GTX 680放鬆了不少，不過玩家超頻的自由度還是遠沒有以前高。

GTX Titan在預設頻率下3DMark 11得分為P13034，運行時核心最高頻率為993MHz

　　從EVGA的PrcisionX軟體上可以看到，GTX Titan除了一個TDP上限設置之外還有一個溫度上限設置，這兩個值是GPU Boost的限制器，讓顯卡在自動超頻時不至於過熱燒毀，TDP上限的可調幅度非常小，最多才106%，而溫度上限則能調至94℃。調高這兩個值後再跑一次3DMark11，得分小幅上升至P13083，在GPU-Z中可以看到GPU核心的最高頻率還是993MHz，不過運行在此頻率的時間應該有所增長。

　　不調節TDP與溫度的情況下公版GTX Titan的頻率能提升120MHz，此時基礎頻率為957MHz，運行時最高頻率達到1110MHz，3DMark11測試成績為P13770，比預設狀態下性能提升了5.6%。

　　PrcisionX軟體提供了電壓調節選項，所提供的顯卡最大電壓值可以調至1.2V，但是實際上核心的負載電壓還是顯卡自己來調節的，實際測試結果負載電壓會升至1.182V，對顯卡超頻結果並沒有太大作用。

　　把顯卡的TDP與溫度上限拉到最大的話，顯卡核心頻率能提高150MHz，基礎頻率達到987MHz，實際運行是最高頻率為1136MHz，顯存頻率也能同時超至1602MHz，通過3DMark11測試，得分為P13993，比預設狀態性能提升了7.3%。


12. GTX Titan vs. GTX 680：全面勝利

◆ GTX Titan vs. GTX 680：全面勝利

　　無論在遊戲性能或者通用計算方面，GTX Titan都要勝出舊單核旗艦GTX 680很多，遊戲性能上要領先GTX 680 46%之多，不少遊戲中都出現了2560*1600解析度下領先幅度大於1920*1080的情況，可見解析度越高越能體現GTX Titan的優勢，6GB的顯存也是NVIDIA考慮到未來的4K解析度所配備的。

　　不過從另一個角度來看，只領先46%的話是贏不了現在的雙核旗艦GTX 690的，因為根據之前的評測所知，GTX 690的遊戲性能要比GTX 680高71%之多，用這個比例來計算一下的話，GTX Titan的性能大概只有GTX 690的85%左右。


13. GTX Titan vs. HD 7970：奪回王座

◆ GTX Titan vs. HD 7970： 奪回王座

　　Radeon HD 7970換新BIOS以及新驅動之後，單核性能王者位置曾一度被它所奪去，但是GTX Titan的出現再一次把它奪了回來，遊戲性能方面比HD 7970 GE強了37%之多，而且是全面的領先沒有 任何一個項目是落後的，兩個解析度下領先的幅度差不多，沒有出現GTX 680那樣2560*1600解析度下領先幅度較大的現象。


14. GTX Titan：真正的Kepler單核旗艦

◆ GTX Titan：真正的Kepler單核旗艦

　　當知道GTX 680所用的是GK104時，我曾經一度以為NVIDIA要放棄一直使用的大核心策略，不過GTX Titan的出現證明了我的想法是錯的，雖然官方沒有給出具體的數值，不過經過測量GK110的核心面積和上一代的GF110差不了多少，NVIDIA還在做這種大核心的GPU。

　　採用GK104的GTX 680無論在功耗和性能上的表現都是極為出色的，發佈時作為一款旗艦也是十分稱職的，當時已經足夠壓倒當時的HD 7970了，不過從核心的命名來看GK104這明顯不符合旗艦GPU的命名，採用GK110核心的GTX Titan才是NVIDIA手中的真正旗艦。

　　GK110的核心雖然大，但是它沒有重複前幾代產品高溫高功耗的老病，NVIDIA這次對顯卡採用了功耗與溫度的雙重控制，非常的漂亮的把GTX Titan的溫度與功耗控制在一定的範圍內，顯卡核心最大溫度被控制在80℃，而且溫度的控制讓GTX Titan得以繼承GTX 680的靜音特色。

　　要說GTX Titan最強大的地方當然還是它的性能，遊戲性能領先舊旗艦GTX 680 46%之多，而面對HD 7970也是大獲全勝，領先幅度達到37%，當然GTX Titan面對雙核顯卡GTX 690和HD 7990時還是要吃虧的，不過根據AMD最新的線路圖，下一代產品最快也要等到今年第三季度才會出現，GTX Titan能夠稱霸很長一段時間。

　　GTX Titan的中國內定價新台幣38,004元，好像是近幾年最貴的單核心公版顯卡，和GTX 690現在的售價一樣，雖然說旗艦產品不用談性價比，但是把價格定得和GTX 690一樣就比較難理解了，論單卡性能GTX 690是要強於GTX Titan的，但是在功耗、溫度和噪音等方面則是GTX Titan勝出。

　　至於它對目前顯卡市場的影響，可以說是非常的小的，7999元的售價讓GTX Titan幾乎對GTX 680和HD 7970沒有任何影響，它最重要的意義在於佔領單核心顯卡性能的至高點。
　　高處不勝寒啊，無敵也是一種寂寞，AMD，你怎麼看？

資料來源​

 

[arthur0905]

無敵已經不是寂寞了，而是寂滅入定老僧空空
當然這價格讓買家也是寂滅空空不敢出手～傷不起啊;x;

 

[alexchao5983]

恩
看來看去
還是買690好了
同樣的售價
還是買雙核心感覺比較爽;em03;

 

[aaabbbccc]

公版就已經這樣了 不知道要是出了非公版會被改成怎樣;nq;

 

[miha80425]

有點失望 也難怪AMD老神在在去搞家機大餅
真的對不起他的售價

 

[ack001]

真是厲害的單核卡王~價格一定是望之卻步～純欣賞~

 

[DGDXGDG]

這才是旗艦嘛.....680/670/660應該都-10下去
而且泰坦的384位顯存頻寬,在特吃顯存的遊戲應用還能尬掉256位GTX690

 

[Zea]

好久沒看到為了一張新顯卡有如此詳細的介紹了...
8000美元王者的孤獨..

 

[上上下下左右左右BA]

售價.......AMD要硬起來啊!!!
不然就MAD了

 

[mingting]

這種怪物...我等一般人也只能看看了;ng;