一位有趣的科技界奇才往事：查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨（第二部分）

• 闪电的驯服者：电学的历史
• How Steinmetz became the “Wizard of Schenectady”

 

01 斯克内克塔迪的奇才

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一、前言

  查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨，无论他的生前还是死后经常被认为是斯克内克塔迪的奇才。当我们深入探讨他的生活之后，可以了解到从身无分文来到美国之后，做出了很多重要的发现。 当时他既不会英语，也没有任何工程技能。  在1889年六月他从德国来到美国寻求政治避难，因为他是一位社会主义分子。 1894年2月又辗转来到斯克内克塔迪。不管怎样，斯坦梅茨都够得上斯克内克塔迪奇才的称号，就因为大家都这么认为的。

▲ 图1.1.1 斯坦梅茨与爱迪生
  在斯克内克塔迪，斯坦梅茨利用他个人的影响创建了第一个工业合作研究所、第一个咨询部门、 第一个美国通识教育大学中的电气工程系、 并作为教学指导人员在所有高校都建设电气工程系， 这对通用电气公司的存活非常重要。 他基本上被允许从事自己愿意做的任何工作。

▲ 图1.1.2 查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨
  全世界都在竞争当中，斯坦梅茨有自己的形式规则并且花费大量精力去做事。 下面我们听听Kathy老师讲讲这位行为古怪，和蔼可亲，在任何时期都具有重要影响力的工程师吧。

二、生活趣事

  当27岁的 查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨在1893年早些时候第一次受聘于通用电气公司的时候，公司正急需他的帮助。 九个月前，也就是1892年四月份，爱迪生已经从爱迪生通用电子公司解聘。 没有爱迪生的通用电子公司几乎没有人对交流电有所了解，更不必说三相交流电。 很快斯坦梅茨就成了大家急切寻找到的可以给出建议的工程师了。 他被给予很大的自由，可以按照自己的从容的方式来帮助通用电气。

  他从165英里之外的纽约前往通用电气一直工作了有14个月。 1911年他回忆到斯科耐克塔迪那时候很像一座坟墓， 与其名气非常不符，毫无生气。 他搬进了租住房屋，同时还有助手恩斯特·贝格。恩斯特的弟弟埃斯基尔经常从瑞士前往他们住所小住。

▲ 图1.1.3 通用电子公司

  在1895年1月份，埃斯基尔刚刚回到欧洲， 斯坦梅茨写信让他赶快回来，在欧洲别耽搁时间， 你需要在我这儿工作，有很多的工作等待你来完成。你在这儿会充足的时间享受生活和工作，立即回来吧。 很快埃斯基尔与他们住在了一起还照着这张全家福。 他的另外一位助手名叫哈里·米勒，与他的妹妹 弗洛伦斯·米勒住在一起。 他们也会经常出现在斯坦梅茨住所，因此很多家庭照片也包括她们。

▲ 图1.1.4 斯坦梅茨与其助手的全家福

  斯坦梅茨很快养了一些宠物，形成了一支奇怪的小型动物群， 包括一支温顺的浣熊，一两只短吻鳄，这是斯坦梅茨特别喜爱的宠物，猫头鹰、松鼠、猴子和一对乌鸦。 斯坦梅茨非常有耐心与动物交流。 这一对乌鸦名叫马力和约翰，对他们斯坦梅茨非常亲近，当没有看住的浣熊将它们吃掉的时候他非常伤心。

  这些旧照片非常有趣你不得不看， 有的时候斯坦梅茨使用一些小的技巧， 使得他会出现在照片的中间， 比如在爬山、滑雪、划船、野餐、骑车等。 他们甚至试图和莫霍克航空飞行俱乐部一起飞行。 这是美国第一个滑翔伞俱乐部。 当然他们所做的滑翔机原型都没有成功。斯坦梅茨说他们尝试过几次跳跃，没有一次能够像模像样的飞起来。 有趣的是，通过拍摄技巧，照片里斯坦梅茨好像真的飞翔起来了。

▲ 图1.2.3 似乎飞行起来的照片
  你也许认为俱乐部成员都是男生，实际上还有几位经常拜访的女士， 包括恩斯特和埃斯基尔的姐姐茱莉娅，米勒的妹妹弗洛伦斯，以及邻居克鲁格，她常常管训这些疯狂的家伙。 还有斯坦梅茨同父异母的姐姐克拉拉，她常常到来一呆就是很长时间， 直到这些疯狂的家伙闹得不可开交才离开，回到在纽约的住所。

三、GE技术研究所

  到了1900年，这个俱乐部开始出现破碎，伯格的哥哥出去另谋职业，或者过着他们自己的放浪生活。 此时，通用电气的主管 爱德温·莱斯同意了斯坦梅茨的建议，成立了公司内部的理论研究合作组， 他们在斯坦梅茨的马厩，当时作为家庭实验室中成立了研究所。

▲ 图1.2.4 GE研究所

  在这个爱迪生技术俱乐部制作的小影片中，出现了很多爱迪生的镜头， 但实际上爱迪生从来没有在通用电气工作过，也没有参与过公司任何决策。

斯坦梅茨推动在通用电气成立研究实验室，它不仅仅是生产线的附属品，而是完全从工厂分离开来。莱斯领导成立了实验室顾问委员会。他从MIT挖来维洛斯·惠特尼领导 实验室。 在1900年斯坦梅茨屋后面的一个粮仓称为第一个研究实验室。后来实验室迁移到通用电气所在地并逐步扩大。通用电气的实验室成为当时是唯一独立的工业研究实验室，这一切归功于惠特尼的领导。

▲ 图1.3.2 爱迪生与斯坦梅茨

  上面短片中没有讲述为何惠特尼把实验室迁到通用电气厂区， 是因为1901年一月中的一场意外的大火烧塌了原来实验室部分房间。 从GE的研究室中诞生了很多重要的发现， 也引发了其他研究室的建立， 比如1925年城里的贝尔实验室。 同时期斯坦梅茨决定建立自己的房屋、实验室、音乐学校等，被称为不可理喻的困惑老窝。

  斯坦梅茨自己在附近小河旁购买了一个小屋，作为度假场所。 很快就迎来了一批批的人前来光顾，夏天每个周末都会举办长时间的聚会，经常在河里划船。

▲ 图1.3.3 河边划船

  他为了检查小屋的是否坚固，他经常在其中举行大型晚会，将悬挂的横幅和大脚酒杯放在屋子一边看是否稳定。 如果一夜都平安无事，说明这个小屋可以居住。

四、联合大学

  这个时期斯坦梅茨名声大振，至少在工程师群体中是这样的。在1901年他被推选为美国电气工程师协会主席。  1902年他被哈佛大学授予荣誉学位。哈佛大学校长说，以美国为中心方式来看，斯坦每次在本国应用电气乃至全球范围内都是最重要的专家。 在斯科耐克塔迪通识教育大学，被称为联合大学授予他荣誉博士学位。 聘他为电气工程系的教授。对此工作斯坦梅茨非常兴奋并决定免费从事这项工作。 下面短片来自联合大学，反映了此事。

▲ 图1.4.1 斯坦梅茨和他的学生们

在斯坦梅茨第一次来到联合大学，学校还没有电气工程系，也没有真正的电气工程班级。只是在物理系开设了相关的电、磁相关的兴趣班。 他于是在那里开设关于电气理论的相关课程。 当他与学校合作继续深入，他最终成立了电气工程系，并请他的同事帮助在这个通识教育学校建设电气工程专业课程，据我所示这是国内首个范例。

  这个时期，媒体开始对斯坦梅茨感兴趣。 一起开始于1903年三月份，成功杂志刊登了一篇关于斯坦梅茨的长文。 其中写道，斯坦梅茨被所有工程人员认为是这个国家中懂得电气工程应用比其他人都多的多。

▲ 图1.1.5 报道斯坦梅茨的成功杂志

  很快很多杂志开始连篇累牍报道斯坦梅茨的事迹以及他那疯狂的生活方式， 似乎证明GE或者联合大学的人当时无法推广提拔爱迪生，因为爱迪生在10年前就从GE离职了。

五、同事交往

  另一方面斯坦梅茨喜欢与人交往，对于那些性格腼腆的工程师更加亲近，其中包括约瑟夫·勒罗伊、罗伊·海登。 当1903年罗伊·海登与科瑞恩结汇时，斯坦梅茨邀请他们夫妇与他一起居住。 在这个老照片里，其中有伯格兄弟俩，斯坦梅茨将他们标记为家庭成员，对于海登夫妇来说这更是亲如一家人。

  在1905年斯坦梅茨正式接受罗伊·海登为他的干儿子。 当海登的三个小孩出生之后，这三口之家很快就人丁兴旺成为了六口之家。 三个小孩分别较 乔、妈祖绿、比利，在斯坦梅茨后半生中，他们一起过着太平快乐的生活。

▲ 图1.5.1 家庭成员

  人们可以从这些照片中看到斯坦梅茨对它的小孙子充满着喜悦、关爱，是对溺爱他们老爷爷的回忆。 由于斯坦梅茨常常被要求去解决不同出现的问题，于是他决定GE公司应该在其不同的部门中设立他们专家岗位，这样可以随时随地解决出现的工程问题。 1910年GE成了工程顾问部门，斯坦梅茨担任其领导。当先现在很多技术公司都有类似的部门。

六、大学工科教育

  同时期斯坦梅茨在联合大学工作，他产生了一个想法，就是电子工程学生应该有更宽的知识教育。 因为那个时候大多数工程专业学校被当做技能培训学校，你所学习的只有电气工程知识。 斯坦梅茨认为工程师的职业容易使人片面，主要与经验科学和它们的用打交道。或与忘记了，也许跟没有意识到， 还有另外一方面的人类思想同等重要，反映了宽广学识与思维的发展。  很快电气工程专业的学校开始拓宽他们学生的教学内容，这个活动一直持续到现在。

  如果你上大学电气工程专业并获得了学位，在享受宽广的学识的时候需要感谢斯坦梅茨的贡献。 如果你上大学，学习电气工程专业，却害怕学习历史、英语、语言。我想你也会谴责斯坦梅茨。

▲ 图1.6.1 工程教育中的基础教育

七、社会活动

  另一方面斯坦梅茨开始成为一个活跃的社会主义分子。 并不是非常极端的一类。他认为美国给了他想要的一切，唯一我能对此批评的是知道其他人都和我一样享受着优势 ，我会更加喜欢这些先进优势。

  在1911年的一件事情使得斯坦梅茨很高兴。 斯克内克塔迪选择了一个社会主义市长，名叫乔治·伦恩。斯坦梅茨立即提出给市长打工。 于是他被指定为教育委会委员并选为主任。斯坦梅茨意识到城市规模增加了四倍，但学校没有成比例增加，超过3000名的学生无法受到教育。  两年内他游说斯科耐克塔迪政府建立了三所新的学校，扩建了两个以上学校、并修建了众多的操场，更不必说设立学校餐食、学校医院、制定流行病防治计划。正好赶上了1918年流行病刚开始。 这些建设总是被城市计划委员会阻碍，很难说，他们从未想资助这些计划。1913年他争取进入计划委员会。不幸的是斯坦梅茨和卢恩市长都落选了。 又过了两年，他两人又成功当选，斯坦梅茨余生专注教育问题。

▲ 图1.7.1 斯坦梅茨相关报道

  也许你会猜测他的政治观点是如何与他在巨型能源企业集团，例如GE，的工作融合在一起呢？ 对于斯坦梅茨来说在企业工作只是他的政治和环境信念的一部分。 斯坦梅茨想警告我们，我们成了一个浪费的国家，虽然我们由于大量的自然资源。  由于我们过渡砍伐树木破会了大量的森林。连年收割庄稼却从未反哺大地。没有保护只有破会。

  在不放弃技术优势的情况下如何解决这些问题呢？在1913年斯坦梅茨感到他有了解决方案。 电，是我们的朋友，电可以取代煤炭并产生上千倍的好处，电气时代距离我们不远了。 不仅如此，斯坦梅茨认为一个完美的社会应该由电力驱动，而不是靠对穷人的压榨。他在1922年一次广播采访时做了如下的解释：

下面是斯坦梅茨讲话：

当人们能够这些巨量能源供应，以及其它材料。基于此，就会出现所有需求都会给满足的完美文明。 这种文明不仅仅是针对那些依赖大量奴隶和农奴劳动的少数人，而是对所有人类成员都普惠的真正文明。

▲ 图1.7.2 斯坦梅茨的广告讲话

八、电动汽车

  斯坦梅茨也是电动汽车的领导者，在1914年斯坦梅茨做了一个讲演，关于属于电动汽车的未来。 他认为汽油汽车非常昂贵，不像马车或者电动汽车那样安静，不会引起注意。

  听到这里爱迪生联系斯坦梅茨建议他加上一句话： 只有使用爱迪生电池电动汽车才会安静不会引起注意。 斯坦梅茨同意这个观点甚至手签了一个广告用语推广爱迪生的电池。 之后，斯坦梅茨购买了1914年底特律电气公司 48款双座汽车，这款车对于全家旅行来说也许格局有点小了。 但是这个车很难驾驶，特别对斯坦梅茨的个头来讲更是如此。所以他开始改造它，到了1920年三月份，斯坦梅茨说他造了一个更好的系统，实际上为此他建立了自己的公司，斯坦梅茨电动汽车公司。 1922年生产了一些斯坦梅茨大货车，外观非常吸人眼球。

▲ 图1.8.1 斯坦梅茨与他的汽车

九、爱因斯坦会面

  下面我们谈谈一个真正有名的照片，上面有斯坦梅茨、爱因斯坦以及其他一帮人。 后来不知为何照片经过编辑成了爱因斯坦与斯坦梅茨的一次私人会晤？

▲ 图1.9.1 著名的照片
  事情开始于1921年四月，当爱因斯坦到美国为一所犹太大学募款。当时爱因斯坦发现无数的德国犹太人被剥夺了受教育的权利，实际上并没有意识到这才是灾难的开始。 此时正值一战结束，反犹注意开始泛滥，由于爱因斯坦非常有名气，所有人都蜂拥而至看望爱因斯坦， 利用和他见面的机会来推广自己的汽车生意，这也是为何当时美国广播公司与爱因斯坦签署了一大笔生意。 通用电气公司也趁此机会把他们的顶级明星专家也邀请到场，包括欧文·朗缪尔、艾伯特·赫尔、斯坦梅茨的老朋友恩斯特·伯格、当然还包括有查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨。 照片上的这个人不是尼古拉斯·特斯拉，而是长得很像特斯拉的一位工程师，名叫约翰·卡尔森。

▲ 图1.9.2 照片中的人物

  在FM广播发明人中提到，如果调频广播不改进跑台现象就无法使用，这种跑台就像贫穷一样始终围绕这我们。 

  在很多年之后， GE公司说斯坦梅茨和爱因斯坦有一段一个小时的交谈，内容是关于工程、物理、社会主义等。你知道爱因斯坦的安排非常满，不敢肯定他们是谈了一个小时那么久。 不论如何他们应该是通过德语交谈，那个时候爱因斯坦也不会说任何英语，所以他们的确是畅谈了一会儿。 这次会谈之后，斯坦梅茨做了一系列的关于爱因斯坦的相对论讲座，正对外行人进行普及相关的知识和关于时空的新的思想。

  在1922年2月份，斯坦梅茨给列宁写了封信，就是革命导师列宁，他想帮助当时的俄国建设电力系统。 列宁礼貌的回绝了，并将他们的通信进行了发表。 在1922年7月份在英文报纸上刊登了来信。 至此之后斯坦梅茨将列宁同志的画像悬挂在自己的房间里，这引起所有的来访者的仰慕。

▲ 图1.9.3 与列宁的信件

十、人工闪电

  GE的管理层对于斯坦梅茨的行为非常敏感，但他实在是太有名了，既不能够开除他，也无法谴责他。 这种名气一部分来自于1922年3月3日，仅仅在列宁发表他们信件的前几个月，GE进行了一个重大的公众展示，这是斯坦梅茨的新的创造，利用电力制造第一个人工闪电。 斯坦梅茨花了六个月建造了闪电装置。他早就注意到闪电实际上商业通途并不大，闪电有巨大的功率，大约六亿匹马力，但仅仅持续六个微秒。 根据斯坦梅茨计算，云层中的闪电包括有上千次小的闪电，但其电力价值仅仅10个美元。

▲ 图1.10.1 闪电中的电力
  但是当他的度假小屋在1919年八月份遭受了雷击摧毁， 他开始考虑雷电保护器，用于电力传输系统的保护。 为了进行这方面的研究，他计划使用现代技术来复现闪电。他使用了200片玻璃板可以存储大量的电荷， 他实现了120千伏的电压，只是实际闪电电压的一小部分。 斯坦梅茨估计实际闪电电压应该在50至100兆伏特。

  斯坦梅茨也知道在之前人们实现了更高的电压，包括伊莱休·汤姆森、尼古拉·特斯拉，甚至包括GE实验室。 但斯坦梅茨认为仅仅电压高还不是闪电，与实际闪电的过程和效果不同。你需要在很短的时间内制造高电压和大电流从而产生大的功率。 斯坦梅茨的闪电的功率大约是100兆马力，持续时间为10微秒左右， 斯坦梅茨认为这个功率可以将一个小树撕成碎片。被它击中的电线会消失在尘土中。

▲ 图1.10.2 被雷击中的小屋

十一、与爱迪生会面

  在当年10份，在公开展示五个月后，列宁公开发表他们信件三个月后，一件不寻常的事情发生了。 汤姆森·爱迪生答应为通用电气制作一个宣传片，在片中他访问斯科耐克塔里，这是在他从GE离职之后30年内的第一次来访。 根据斯坦梅茨会议，他与爱迪生的会务早在1893年8月份就开始了，那是在芝加哥世界博览会的一次电气会议上碰见了， 在斯坦梅茨的老板艾克梅叶把公司卖给了GE之后。会谈中艾克梅叶把斯坦梅茨介绍给爱迪生， 爱迪生指着斯坦梅茨开玩笑说这是纯理论，指着艾克梅叶说这是理论加实践，指着自己说纯实践。

▲ 图1.11.1 世界博览会上的爱迪生

  多年以来斯坦梅茨和爱迪生在各种会议上见过面，他们之间和相互通信。 在1914年斯坦梅茨允许爱迪生使用他们形象和言语来推广爱迪生的电池。 这就引出了为何爱迪生在1922年十月份和斯坦梅茨一起访问GE。对于爱迪生这次访问的动机并不是特别肯定，可能事情发展脉络是这样的。显示GE的主管去找爱迪生请他来到斯科耐克塔迪，参观他们最新发展，包括斯坦梅茨的人工闪电的发现。

▲ 图1.11.2 与爱迪生交谈
  斯坦梅茨因为列宁的事件需要得到爱迪生的支持，爱迪生也同意表示支持， 但需要通用电气还是保留爱迪生的名字。这就为何GE来特意宣传爱迪生与斯坦梅茨的友谊。

你可以看到爱迪生非常高兴与世界著名的老朋友查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨的会晤。斯坦梅茨对尊贵客人和感兴趣的听众介绍了他最近的实验。给爱迪生展示了一百万伏电压在一块木头上的作用效果。也对一个陶瓷绝缘体进行了测试。 他们讨论了电的巨大功率以及未来的应用。这也许是他们最后一次亲密的交流。所以本片有优势来尽可能记录了设备的发明者的会晤，包括爱迪生和他的亲密朋友斯坦梅茨。这个短片提醒我们应该感谢这些事物的发明人托马斯·爱迪生。

  再根据前面GE公司通过P图将爱因斯坦与斯坦梅茨形成单独会面的情况，这一次他们也力图通过爱迪生的形象来宣传GE公司的交流电产业。  当然在交流电方面还有其他大佬，比如麦克·多力夫·杜布罗夫尔斯基、乔治·惠斯顿豪斯、威廉·斯坦利、尼古拉·特斯拉等人，聘请他们比太方便，所以这一次就请了爱迪生。

▲ 图1.11.3 交流电发展中的重要人物

  下面的1976年GE宣传片说明了这一点。 

（爱迪生说话）查尔斯·斯坦梅茨，奇异的小不点，个头不足五英尺，但有着一个巨大的脑壳，里面有无尽的思想。但斯坦梅茨有着比起思想更大的胸怀。斯坦梅茨开始交流电方面的工作，我们至今广泛使用交流电。 人们通常认为我更倾向于传输不到2英里的直流电传输方式，对此我并不认为有什么问题，但的确是我这一生所犯的最大的错误。

▲ 图1.11.4 爱迪生讲话

十二、一万美金账单

  下面是关于斯坦梅茨和亨利·福特的最著名的一个故事。 这个是事件有两个来源，一个是1965年的LIFE杂志编辑收到的一封信，来信人员父亲在福特公司工作，信里面是他父亲所讲到的一个故事。 另外一个来自广播访谈，在1972年GE五十周年庆祝中的节目。这两个来源内容只有少量的差别，但关键点是一样的。

▲ 图1.12.1 一万美金账单的故事
  故事涉及到福特河流罗格发电厂中的发电机出现了故障，技术人员无法修复。于是亨利·福特请斯坦梅茨前来协助解决。 当这位 小巨人来到工厂，他没有请任何助手，仅仅要了一个本子、一支铅笔。干了两天两夜，他通过倾听发电机运行声音并经过无数的计算。最后要了一个梯子和一支粉笔。 他费劲的爬上梯子，经过仔细测量，在发电机外壳使用粉笔做了标记。下了梯子之后告诉疑虑中的技术人员去在标记的地方去掉16匝励磁线圈， 故障就神奇的消失了，发电机正常运行。

  福特很高兴，但后来收到了斯坦梅茨发送过来的一张1万美元的账单。福特返回了账单需要一个费用条目。 斯坦梅茨给了一个简单的账单：发电机上粉笔标出故障点费用1美元。计算出在何处标记费用9999美元。总费用10000美元。

十三、后记

  在1923年斯坦梅茨被邀请在加利福尼亚 戴尔·蒙特 美国电气工程学院进行讲座。斯坦梅茨从来没有来到过美国的西海岸，这次他非常高兴， 他们全家来到了好莱坞游览，其中陪伴他的有电影明星道格拉斯·费尔班克斯。 斯坦梅茨非常喜欢这次游览，但感到有点劳累，他说下一次旅行是在地中海缓慢划船。然后就早早上床休息了。

▲ 图1.13.1 好莱坞游玩
  第二天早上，他还是感觉不舒服，他儿子决定将早餐给他带到床边。当他的孙子带着餐盘来到床前，查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨由于心梗去世了。年仅58岁。 他去世后，它的汽车公司、GE以及联合大学持续使用他的肖像和话语来进行自身宣传。 因为他在公众里面有着广泛的认知基础。直到1960年之后。

▲ 图1.13.2 斯坦梅茨相关报道
  然后随后他逐步淡出了人们的视线，现在在斯科耐克塔迪之外基本上人们不再了解他了，故事结尾略显凄凉。 他的事迹在一些科技博物馆和出版的书籍中还存在。

▲ 图1.13.3 斯坦梅茨相关报道

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■ 相关文献链接:

• 闪电的驯服者：电学的历史
• How Steinmetz became the “Wizard of Schenectady”

● 相关图表链接:

• 图1.1.1 斯坦梅茨与爱迪生
• 图1.1.2 查尔斯·普罗透斯·斯坦梅茨
• 图1.1.3 通用电子公司
• 图1.1.4 斯坦梅茨与其助手的全家福
• 图1.2.3 似乎飞行起来的照片
• 图1.2.4 GE研究所
• 图1.3.2 爱迪生与斯坦梅茨
• 图1.3.3 河边划船
• 图1.4.1 斯坦梅茨和他的学生们
• 图1.1.5 报道斯坦梅茨的成功杂志
• 图1.5.1 家庭成员
• 图1.6.1 工程教育中的基础教育
• 图1.7.1 斯坦梅茨相关报道
• 图1.7.2 斯坦梅茨的广告讲话
• 图1.8.1 斯坦梅茨与他的汽车
• 图1.9.1 著名的照片
• 图1.9.2 照片中的人物
• 图1.9.3 与列宁的信件
• 图1.10.1 闪电中的电力
• 图1.10.2 被雷击中的小屋
• 图1.11.1 世界博览会上的爱迪生
• 图1.11.2 与爱迪生交谈
• 图1.11.3 交流电发展中的重要人物
• 图1.11.4 爱迪生讲话
• 图1.12.1 一万美金账单的故事
• 图1.13.1 好莱坞游玩
• 图1.13.2 斯坦梅茨相关报道
• 图1.13.3 斯坦梅茨相关报道