想買報紙,走了很久沒有找到報亭,該換一條路還是走到底?

假設你想買一份報紙,現在有兩條路,其中一條路上有一個報亭但不知道是哪個。於是隨機選擇了一條路,走了一百多米之後沒看見報亭。這個時候是繼續堅持往前走還是應該立刻折返選擇另外一條路?
這兩種選擇找到報亭的概率是一樣的嗎?
這是一個數學問題,請回答上手機看的答案可以歇了。


大家必須知道,你們所拋之硬幣,未必是均勻。

我用貝葉斯方法計算。
A={在第一條路走到100米時仍未見報亭},
	heta _{1} ={報亭在第一條路},
	heta _{2} ={報亭在第二條路},
L是道路長度,
P(	heta_{1})P(	heta_{2})是先驗概率。

則在發生A的情況下,後驗概率「報亭在第一條路的概率」為:
P(	heta_{1} |A)=frac{P(A|	heta_{1})cdot P(	heta_{1})}{P(A|	heta_{1})cdot P(	heta_{1})+P(A|	heta_{2})cdot P(	heta_{2})}

同理可得P(	heta_{2} |A)

Lambda _{1}表示行動:{直走下去不掉頭,直至窮盡第一條路而不見報亭後,再回頭走第二條路},則E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)]表示期望的路程:
E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)]=P(	heta _{1}|A)cdot int_{100}^{L }( l-100)dF(l|	heta _{1})+P(	heta _{2}|A)cdot (2L-100+int_{0}^{L }ldF(l|	heta _{2}))
也就是說,從現在起需要再走E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)],才可能遇到報亭(期望上)。
這裡的F(l|	heta _{1})=P(xleq l|	heta _{1})表示,已知報亭在第一條路時, 它在第一條路l的概率。
看過概率論的朋友應該知道,F(l|	heta _{1})不過是累積分布函數。

我來解釋一下整條公式。
E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)]的下標	heta 表示,這個期望是對	heta 求的。
E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)]=報亭在第一條路的概率ast 走多遠遇到+報亭在第二條路的概率ast 走多遠遇到

當報亭在第一條路時,我們選擇Lambda _{1}的行動,也就是直走下去,那麼,我們是可以遇到報亭的。
這時候我們需要求,期望走多遠可以遇到?

int_{100}^{L }( l-100)dF(l|	heta _{1})即為所求。
為何?
期望是怎麼求的?

一般來說,
距離的期望=sum_{}^{} 距離ast 該距離的概率

(l-100)代入距離(因為前100米已經走過,而剩下需要走多遠,才是關鍵),

dF(l|	heta _{1})代入距離的概率
(因為dF(l|	heta _{1})=F(l+Delta |	heta _{1})-F(l|	heta _{1})=P(lleq xleq l+Delta |	heta _{1}),Delta 足夠小時,P(lleq xleq l+Delta |	heta _{1})=P(x=l|	heta _{1}),即報亭處於l處的概率),

然後Delta 足夠小時,sum_{}^{}{} 變成int_{}^{} ,即為所求。

當報亭在第二條路時同理。


Lambda _{2}表示行動:{掉頭往第二條路走,直至發現報亭,若仍未發現,則回頭走完第一條路},則E_{	heta } [L(Lambda _{2} ,	heta|A)]表示期望的路程:
E_{	heta } [L(Lambda _{2} ,	heta|A)]=P(	heta _{1}|A)cdot (200+2L+int_{100}^{L }(l-100)dF(l|	heta _{1}))+P(	heta _{2}|A)cdot (100+int_{0}^{L }ldF(l|	heta _{2}))

二者之差:
E_{	heta } [L(Lambda _{2} ,	heta|A)]-E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)]=200+2Lcdot (P(	heta _{1}|A)-P(	heta _{2}|A))
也就是說,選擇行動二行動一期望多走的路!

如何選擇,取決於P(	heta _{1}|A)-P(	heta _{2}|A)

舉例來說,當我們認定P(	heta _{1}|A)=P(	heta _{2}|A)=frac{1}{2} 時,那麼期望多走200米。
而如果我們認為,P(	heta _{1}|A)遠比P(	heta _{2}|A)要小,令到E_{	heta } [L(Lambda _{2} ,	heta|A)]-E_{	heta } [L(Lambda _{1} ,	heta|A)]<0
那麼,這時候當然選擇行動二!因為期望要走的路程更短!


當然,選擇在100米處停下思考去向,是我們預定的,稱之為「停止法則」。
事實上,我們設定閾值來設計「停止法則」,比如:
P(	heta_{1} |A(t))小於我們預定的一個值時,則在該t米處開始考慮去向。

回歸經驗,
P(	heta_{1} |A)的意思是,根據我們對這條道路的了解,如果走了100米都沒見報亭,那麼報亭在這條路上的概率是多少;
P(	heta_{1})的意思是,根據我們對報亭的分布的了解,它位於第一條路的概率。

正如大家所見,貝葉斯方法才凸顯經驗與理論的結合。
具體每一步的參數,都可以憑經驗確定;
反過來說,沒有放之四海而皆準的準則。


概率是一樣的
這就像扔硬幣一樣,你在扔硬幣之前(站在路口時)就知道得到正面(報亭在你選擇的那條路上)的幾率是一半,你把硬幣扔起來但是還沒有落下的時候(走了一百米沒有看到報亭),得到正面的概率還是1/2
現在我們考慮成本
我們假設兩條路一樣長,都是L米(L&>100),報亭在離路口Y米的地方,這個Y是多少,是大於100還是小於100我們不知道
兩條路稱為一路和二路,在一路上走了一百米之後,有如下四種可能性

1、報亭在一路上,你選擇繼續走一路
這顯然是最理想的情況,你選對了路,走了Y米後到達報亭,有效行走距離Y米,冤枉路0,(Y&>100)

2、報亭在一路上,你選擇折返到二路
你從一路折返到路口走向二路,走出一百米後沒有看到報亭(因為報亭不在這條路上,但是你不知道),根據題設,一百米是這位報亭尋找者的信心臨界值,這時候你再次面臨繼續走和折返的選擇
這時候一個很有趣的情況是,經過三百米的行走後,你的信息掌握量又回到了最開始的狀態:
最開始站在路口的時候,你知道報亭在其中一條路上,但是你不知道它距離路口多遠的地方
現在你知道報亭在其中一條路上,距離超過一百米,但是你不知道它在超過一百米多遠的地方
(你唯一多出的信息是該報亭在離路口超過一百米處,但是這個信息對你優化選擇並沒有幫助)
但是你的選擇成本上升了:
最開始站在路口時你選擇任何一條路,選擇的初始成本都是0
現在如果你選擇二路(繼續向前),你的成本是0,但是如果選擇去一路,你要先折返迴路口,你的成本是100

現在又分兩種情況了
2.1 報亭尋找者把二路走到黑,發現二路確實沒有報亭,然後折返迴路口(假設沒有別的岔路可以走捷徑去一路),走一路走Y米後抵達報亭。這時候他的總行走路程是100*2+L*2+Y=200+2L+Y,有效行走距離Y,冤枉路是200+2L (Y&>100)
2.2 報亭尋找者折返一路,然後找到了報亭,他的總行走路程是100*2+100*2+Y=400+Y,有效行走距離Y,冤枉路400米
假設尋找者作選擇的概率是一半一半,我們取平均值,此條冤枉路是(400+200+2L)/2=300+L
注意:理論上來說,報亭尋找者還可能有任意多個折返點,例如走了一百米後又走了兩百米,信心又開始動搖,再次開始糾結何去何從。但是這樣算的話要分析的情況太多,模型會過於複雜,所以在一百米之後不管尋找者找哪條路,都設定為走到底/走到看到報亭為止。

3、報亭在二路上,你選擇繼續走一路
之前說過了,我們假設一條路上只有一個折返點,也就是一百米處,所以你是繼續走直到一路走完
然後你回到路口走二路找到報亭
你的總路程是L*2+Y=Y+2L,有效行走距離Y,冤枉路2L

4、報亭在二路上,你選擇折返到二路
分析過程和上面第二個可能類似。但這時有一種新的情況的出現,也就是4.1
4.1 在二路上你還沒走出一百米你就找到了報亭。也就是說Y&<100,(正是這種可能的存在才讓你有折返的動機。)這時候你有效行走距離是Y,冤枉路200米

4.2 在二路上走了一百米還沒有看到報亭。現在又分兩種情況
4.2.1 你繼續往下走直到看到報亭為止。你的有效行走距離是Y,冤枉路200米(Y&>100)
4.2.2 這也是最作死的一種情況,那就是折返回一路。探索者將一路走到底,沒有看到報亭,然後再回到路口走二路直到走到報亭。這時候有效行走距離是Y(Y&>100),冤枉路是200+200+2L=400+2L
對於4.2.2這種情況,有常見的兩個爭議,這裡先解釋清
第一,真的會有人這麼作死么?答案是會。因為我們對於折返點這個概念必須要有一個清晰的把握。探索者在一路上走了一百米之後會開始糾結應該繼續走還是折返,說明在此問題情境中,一百米是一個會讓探索者重新評估選擇成本的點,在這裡做出的選擇會直接影響冤枉路的長短,因此為了保證公平,必須在二路上也設置一百米的折返點,在這個折返點上也必須考慮折返的可能。但是為了簡化模型,我們不設置更多的折返點。
第二,為什麼要寫4.2.2而不是4.3?因為報亭是否在一百米之內是一個很重要的點。如果報亭在一百米之內的話,二路的折返點就不會發揮作用,反之就需要分情況討論了。因此是否在一百米以內要分成兩大類,在一百米以上是否折返是下面的小類

理論上來說報亭可能出現在路上的任何一個點,所以出現在百米以內的可能是100/L
出現在百米以外的可能是1-100/L
那麼情況4里平均下來的冤枉路路程是(100/L)*200+(1-100/L)*(200/2+(400+2L)/2)=20000/L+(1-100/L)*(300+L)=200-10000/L+L
因為L&>100,這是個單調遞增函數。它最小值無限趨近於200,也就是二路只比100米長那麼一丁點兒。最大值可以打到無窮

好了,也就是說在你不知道報亭到底在哪條路的情況下,你如果繼續往前走,你可能的冤枉路是0或者2L,如果折返,你可能的冤枉路是300+L和至少200
因為兩條路的概率是平均的,我們可以直接加減
2L(不折返)-(300+L+200-10000/L+L)(折返)=10000/L-500&<0,因為L&>100
也就是說,總的來說,你繼續往前走的成本比折返的成本低
你應該繼續往前走

其實這個根據沉沒成本也很容易推算。當你已經走出100米以後,你不論做什麼都無法挽回這段走出的距離(成本已沉沒),那麼你需要考慮的只是接下來的行動。
如果你繼續往前,要麼你找到報亭,那麼你最開始的一百米也是計入有效的路程,不算浪費;要麼你沒有找到,那麼整段路浪費
如果折返,這實質上是一個從頭開始(回到路口)重新選擇的行動。但是不論你在路口如何選擇,你都會浪費掉200米。即使是折返中最理想的狀況(報亭在二路一百米內),你也會有兩百米的冤枉路,所以選擇折返顯然成本會有更大概率會更大


具體化一點吧
假設:
①總共兩條路,每條N米,都從原點出發,終點不同,買完報紙需要回到原點
(②能見度P米)
③報亭是一個點,在兩條路的幾率都是50%,在每條路上均勻分布
求:走到報亭的最小位移

首先不考慮視野範圍問題(因為視野範圍可以算是單向的,只是在位移上加一個p而已
那麼首先從原點開始向兩邊亂跑肯定不是最優策略(因為如果走錯了,每一步成本都是兩倍,而如果單向走平均成本低。
假定我們開始一個方向走了X米,如何決定要不要回頭反向走呢
在正確道路上的幾率是frac{N-X}{2N},如果繼續走下去的話,報亭位置的期望在現在位置和終點的正中,總路程的期望是frac{N-X}{2N} * (2X + N - X)
如果在另一邊,期望是frac{N}{2N} * (2X + N)
最優解應該是frac{N}{2N} * (2X + N) + frac{N-X}{2N} * (2X + N - X)
這個最小值,對X求導,解是X = N
也就是說最好還是一條路走到底。
更直觀的說吧,就是這兩條路上每一個點都有可能是報亭,所以最優解肯定是最有效地路過最多的距離,再找到報亭之前走回頭路的話,代價太大。

如果
④兩條路終點連在一起
這樣就更應該一條路往下走了,因為路程上限是2N(繞一圈),不能更遠,猜中了路,總路程的期望是N,猜不中,總路程的期望是2N,平均期望是1.5N。如果走到一半往回走的話平均成本還是大於2的,不合適。

有視野範圍的情況跟沒視野範圍差不多,只不過是少走一點路決定路之前能先看一眼另外一條路的前P米而已,算下來相當於是第一種情況裡面路長N-P的情況

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半個小時蹦出好多新答案,果然是我打字速度太慢了...


應該算各種情況下所走的路程的期望吧。
先做出假設,
設兩條路分別為a,b.長度分別為m,n(m,n&>100).報亭位於兩條路的終點。在每條路上的概率都是0.5,。假設在a上走了100米
繼續走和回頭是等可能且獨立的.
如果回頭走另一條路
1.假設報亭就在a上。
需要繼續走的距離就是100+2n+m,
2.報亭在b上。
需要走的距離是100+n
兩種情況發生的概率都是0.5,即回頭走的話所走路程的期望應該是0.5*(100+2n+m+100+n)=100+1.5n+0.5m=A
如果繼續向前走
1.假設報亭就在a上。
需要繼續走的距離是m-100
2.報亭在b上。
需要繼續走的距離是2m-100+n
同樣,兩種情況發生的概率都是0.5,所走路程期望是0.5*(m-100+2m-100+n)=1.5m-100+0.5n=B

比較兩者大小。A-B=200+n-m
若果大概知道兩條路的長短可以做出判斷該怎麼走,但是如果啥都不知道(先驗信息未知?),那就隨意了,不過應該會繼續走吧,畢竟200米也不短,兩條路差那麼遠應該會有一定的信息吧。
有句話大意是放棄一個選擇不能證明之前得選擇多麼傻逼,只能說明現在多麼傻逼。看來 有一定道理


轉述給題主的一篇短文。

生活中的小思考:昨天下午,我到一個飯店等待某個朋友談事,結果到達酒店門口的時候,發現竟然早到了一個半小時。為了不想在酒店大堂虛度時光,我決定在進入酒店之前,到大街上賣一本雜誌來看。當時在我身後不遠處,可能有報刊亭,但是出於不願意走回頭路的性格,我還是決定向前走。可怕的結果是,花了四十分鐘的時間,我依然一個報刊亭都沒有找到,最後不得不氣惱地來到酒店大堂呆坐半個多小時。氣惱消退之後,我平靜下來,慢慢意識到:剛才的經歷難道不是一次人生的預演嗎?當你不願意虛度人生的時候,你會朝著你所認定的目標去探索,有可能你認定的方向根本就沒有你所要的東西,最後,當歲月流逝之後,你依然一無所獲,不得不哀嘆耗費人生大好時光。當然你可以說,我再花一個小時,就不信找不到報刊亭。當然可以,但是我必須在朋友來之前回到酒店,同樣生命也是有時間限度的。四十分鐘之後的一無所獲,我不得不懷疑我選擇的路線是否錯誤,繼續冒險前進,可能有所得,也可能時間來不及。如果我有高等的智慧或者高度的信息來源,比如我有一個標示報刊亭的電子地圖,我當然會輕鬆很多,避免很多不必要的浪費,但是這種智慧,或者資源都不是我能控制的。最後,我只能認命了。真的認命嗎?當我的朋友走入大廳,進入我的視線的時候,我不得不停止思考。然而,在和他打招呼之前,我想:無論如何,下一次,我依然不會走回頭路,性格所致,這就是命運


假設每條路的長度都是 1000 米。並且假定書報亭的分布概率完全均等。

那麼其實問題就只是,2000 米範圍內有一個目標,如何搜索有更大的覆蓋?

根據這裡的解釋:人的肉眼能看多遠,可以看出肉眼完全能見到 1000 米外的書報亭。

——

假定兩條路都是直的,站在原地足夠看見這條路上的書報亭。換句話說,無需走任何路,站在原地都能夠 100% 搜索。

結論:在道路完全筆直的情況下,第一條路一定沒有書報亭。折返走第二條路看見書報亭的概率是 100%,必須折返。

——
我們考慮這條路是彎的,假定正中間有一個彎,那麼你只能看到 500 米的距離。另外 500 米看不見了。

那麼同樣,我站在原地可以看見兩條路的500米,此時已經達到了 1000 米的搜索範圍,無論是否折返,搜索範圍最終都是 1500 米,也就是 3/4 概率。

結論:在道路只有少量彎曲的情況下,是否折返完全不影響搜索範圍。

——

假定這條路有更多的彎,比方說每 100 米有一個彎,這尼瑪是個九曲路(喪心病狂不?)。所以視野距離一眼只有 100 米。站在原地兩條路各看一眼,我們得到了 200 米的搜索範圍。

那麼,當你步行 100 米後,看見了額外的 100 米的距離。如果此時折返,總搜索範圍為 1200 米,如果此時不折返,總搜索範圍為 1100 米。

結論:在道路大量彎曲,彎曲很多的情況下,折返具有略高的概率搜索到書報亭,主要差距是你走出的那 100 米。


你來到 我的城市,走過我來時的路,概率是0。


最優策略,選擇道路前,先來上一卦……下面是正式答案:

解這種問題,要改變思維,先要確定願意付出多少米的成本,這個才是關鍵。因為可能方圓百里內壓根沒有報刊亭,保證一定遇到報刊亭不可能的,所以優先考慮的應該是如何避免投入的成本無限擴大。


比喻成買股票就明白了:
你入這手股票如果一直在跌,是應該持續持有,還是應該趕緊出手,早出它漲怎麼辦,晚出它還是跌怎麼辦。


答案在於合理設置止損點,避免風險無限擴大。

因為如果可以承受無限遠,那麼,100米在無限中沒有意義,所以100米的事可以當做沒有發生過,走哪條路都是50%。

如果假設走1000米是能承受的損失,那麼因為路是來回走,故這條路上最多走250米,就應該考慮換了。

因為去250米,迴路口250米,再去另條路,最多走250米,加上回來,無論能不能遇到,成本都在控制範圍之內。


路上沒有人嗎?問問唄。


這不是小學挖鑽石那道題么,這個坑挖還是換個坑


走到底,下次你就不會走錯了


這個問題需要那麼多數學符號嗎,欺負我學不好數學分析是嗎(?_?)


問題難道不能類比成

在數軸1000和-1000兩個點上,有一個點上有蛋糕。有一隻螞蟻位於100點上,求最優解。


只要螞蟻不傻總要先去離自己近的地方看看吧。問題極端一點就是


「在你的左手旁和超市裡里都有衛生紙,你現在要?」

(拋磚完畢,求玉)


【因為報亭位置隨機,分析時可以對稱考慮】


都一樣。這個涉及到微觀經濟學裡面的沉沒成本問題。判定的標準不應該涉及已經投入的成本(走了一百米),而是『假設之前沒有投入任何成本,再給你一次選擇的機會,起點設定為此處,你此時會做出怎樣的選擇』


你知道高德地圖嗎?


解決這類問題的關鍵在於盡量避免自己在黑暗中探索未知(多人比單人強,多路比單路強)問人或者地圖,人是高智能生物,做事情是有思路的,用高級數學方法去替代一個低級的解決方案(數學解決不問路不查地圖)在邏輯上就有問題,我想這應該是個代數問題,總結為怎麼解決在有限的已知中探索未知一類的問題。

如果實在避免不了黑暗,只能依靠運氣和一個個遍歷了,你想要建立數學模型,首先你需要有足夠的參數構建這個模型,參數不足(路的距離,如果這條路是連到地球另一邊,或許永遠也買不到報紙了),模型的精度越差,在參數不足的情況下建立數學模型去解決問題是不靠譜的,因為你最終需要確定參數變數得到一個結果,這樣看來,你或許希望得到一個由參數變數構成的數學模型,但變數在此會有一個問題,越通用越不精確,這樣或許自然語言可以起到作用,那麼,我給出一個公式:

方法數量/(解決問題的時間+得到方法的時間)=解決問題的效率

解決辦法=(路長,時間,路數量,目的距離,是否路需要原路折返,方向是否正確,交通工具,更多)變數公式


這個世界很複雜,別動不動就用簡單模型(數學)去解決複雜問題(找報紙),而且是用一種低級的解決方案(不問路不查地圖)


我覺得有點智商的這時候都會去問路


同理:
等了半天公交,還沒有來,上班快遲到了。
是繼續等呢?
還是走到另一個站牌,換乘另一輛車?
有時候會選擇繼續等,可是依舊很久,車還不來。
有時候選擇換乘另一輛車,可是剛離開站牌,等了半天的車從身邊開過去,那種懊惱的感覺,哭的心都有。
每次碰到這種情況,都會上升到人生問題上…
期待高質量的答案…


我的話會一直往前…………這不是數學問題…………這是性格問題


真有意思 一個概率問題下有用概率知識回答的,有從經濟成本角度回答的,有從信息量的角度分析回答的,還有一些不讀題就開始熬雞湯的,大談人生經驗的,以及不做任何分析就嘲諷題主的,貴乎......
當然還有我這種沒事瞎總結的。


試著用博弈論的觀點解答一下

試著用博弈論的觀點解答一下
(想跳過分析直接拉到最後看總結)
首先假設你一定要買到這份報紙,比如上面有某明星的最新八卦。
設兩條路等長(均為N)
設你已走過路程(為X)
策略一:走完現在正在走的路,沒找到則掉頭到起點走另一條路
策略二:立即調頭,從另外一條路找起。找不到調頭會到起點再切換到原來的路繼續找。
收益為要繼續走的路程的相反數,要走越遠,收益越小。
以四個點為例,(不代表所有可能點,僅是幾個代表性強的點)


解釋一下
A點:與你所在點距離近到接近為零
B點:在一路的最盡頭
C點:在二路的最開始
D點:在二路的最遠端


(視野的因素可以忽略,因為視野將會無時無刻的起到增加固定收益的作用,可以同時扣除)
通過對數據的分析,我們可以發現
1這裡不存在Dominant strategy(優勢理論)(A,B,D點策略一優於策略二,但在C點不優於。)
2在不存在dominant strategy的情況下,我們繼續以maximin(最大最小值)分析,(這種分析視最小值較大的策略為由,也就是可能的最大風險最小的一種策略)。發現策略一是在maximin下的較優策略。
實際意義為在假如你想要最小的最大可能風險的話,你應該選擇策略一。(就是不會虧的太慘)
3接下來我們繼續以maximum分析(最大最大值)(不解釋啦)。發現策略一是在maximum的較優策略。
實際意義是假如你想要最大的最大可能收益的話,你應該選擇策略一。(就是可能賺的很多)
(此處應有杰倫的魔術先生,選我,選我)
4假如你有選擇綜合症的話,沒關係,我們最後用principle of insufficient reasoning(因為我們完全不知道可能的概率,所以我們假設每一種情況概率相等)(還說不知道~~)
用微積分可以求出,但我們用博弈論也可以求出。


J:代表就在1路上
—J:代表不在1路上(在二路上)
旁邊較大的是收益,斜下方的是概率。
兩種情況的收益乘概率相加則是最終收益。(這裡面講的收益都是路程轉化而來)


最終收益為正數,所以說明總體收益之和策略一大於策略二,所以在principle of insufficient reasoning上面策略一也獲勝。

總結:
在一二路等長的情況下:
策略一在一定的情況下不如策略二,(報刊亭在二路時),但是在最大最大值,最大最小值,principle of insufficient reaaoning上佔優,所以綜合考慮應當選擇策略一,即走完所在的這一條路,沒發現再掉頭回起點走第二條路。
而假如一二路不等長,比如一路盡頭可能連著高速公路,呃,還是應該選擇策略一,因為在maximum(最大最大值)告訴我們策略一 可以獲得最大收益。
總之,應該選擇繼續走下去。
解釋幾點其他內容
首先這裡的收益不等於效益,只是單純的距離上的獲益,假如你有什麼特殊心理會因為策略而滿足,或是其他因素,這會影響到策略選擇,比如想去二路上的冰淇淋店看一眼。
然後所有運用的策略都是under ignorance的,意味著你是對情況一無所知的,報刊亭概率分布也不一定均勻,可能那裡有個坑之類的。。。

看到這裡真不容易。

告訴你一個大秘密。

選出來了也並沒有什麼卵用。


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