中國機(jī)械工程發(fā)明史

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俄潭
    口
圃68水運(yùn)儀蒙圖
（采蘇頸：新儀象法要）
瞬69警夜機(jī)榆圃
（采蘇頸：新儀繳法要）
    。岜的原動(dòng)力部分是使平水壺里的水面恒保持一定的高度(i -點(diǎn)和銅壺滴漏
一樣，可看做是根據(jù)銅贏滴漏而來)，秸果能使平水壺每一定時(shí)闥內(nèi)向外流出的
水量恒保持一律。這樣就能使全機(jī)構(gòu)第一個(gè)原動(dòng)輸，就是接受平水壺的水的“樞
輸”(圖68中圈的大輸)在一定時(shí)同內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，再由鹵輸系傳到其它
部分D.表示時(shí)�；虬l(fā)出一定的動(dòng)作。  （群后第五章）
    后來北宋末年王黼和元代郭守敬也都利用水力作過天文儀器的原動(dòng)力。
    總之，我國在一千八百多年以前，’就發(fā)明用水力為天文儀器的原動(dòng)力了。
    4．用水力為春米的原動(dòng)力  、
、  我國利用水力PJ.舂米的機(jī)器叫·做水碓。在這方面已得到下列的史料：
    物原：“后稷作水碓，利于踏碓百倍�！�’
    * 65 .

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    桓囂新徐：“俠犧之制杵臼，萬民以濟(jì)。及后人加巧，因延力借身重以殘
礁，而利十倍杵舂。又復(fù)彀機(jī)關(guān)，用髓騾牛屬及役水而舂，其利乃且百倍。”
    后漢害卷一百十七西苑傳：“水舂河漕（茳：水舂即水碓也），用功省少而
覃糧鏡足。.
    太平御霓輯孔融肉刑揄：“暨者所制，或蛾璧入。水碓之巧，勝于斷木掘地，’’
    高承事物杞原：“晉杜預(yù)作遵機(jī)之碓，藉水轄之。竹
    世虢新籍，儉嗇篇：“司徒王戎既真且富，區(qū)宅、僮牧、膏田、水碓之翳，
洛下無比。竹
  圃70遭機(jī)水碓
（采宋應(yīng)星：天工開物）
    南史卷七十二，租沖之傳：
“……于樂游苑造水碓磨，武帝
（公元483--493年）案自悠
稅o一
    晉耆卷四十三，列傳第十
三，王戎：“……性好興利，廣
收八方園田，水碓周徭天下。積
實(shí)聚錢，不知杞桎�！�
    王賴農(nóng)害卷二十：“杜預(yù)作
違機(jī)碓�！�…王隱晉耆日，石崇
有水碓三十區(qū)。今人造作水輸，
輸軸嵌可數(shù)尺，列貫橫木，相交
如滾槍之制。水激輸蔣，劇軸膃
橫木嗣打所排碓稍，一起一落
舂之，即連機(jī)碓也�！�’參看圉
700
    就以上所有的記載來看，可
知我國水碓的發(fā)明至晚應(yīng)在前漢
（后稷作水碓，恐不可靠），郎
已有二千多年的歷史。因桓薄僚
前漢末年到后漢初年的人，成帝時(shí)（公元前32年一公元前7年）就擔(dān)任遺奉章

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酆，水碓的發(fā)明當(dāng)在他寫害以前也。而且到晉代的時(shí)候已相當(dāng)發(fā)展，不但推廣的
已很普遍，且發(fā)展成為遵機(jī)碓。
    這種發(fā)明，直到現(xiàn)在還被我們社會(huì)上所利用。在抗戰(zhàn)期蠲，筆者在廣西桂平
和四川青木關(guān)等地都看到過。在青木關(guān)是用它搗碎作香的碎末的。在橫軸上裝著
四挑撥板。每排四個(gè)，作用一個(gè)碓桴。而且全機(jī)十六個(gè)撥板在軸上所裝的位置都
彼此錯(cuò)開，使水輸?shù)腻氖Y力比較均勻。在青木關(guān)兄到的更有一個(gè)特點(diǎn)，就是用兩
半個(gè)竹筒把中同的橫節(jié)去掉，由上游引水注到兩頭的軸承，以減輕摩擦所產(chǎn)生的
熱。這兩點(diǎn)在原則上都具有相當(dāng)高的意義。
    5．用水力為碾米磨面的原動(dòng)力
    在這方面已糙得到的史料如下：  ’
    南史卷七十二租沖之傳：“于樂游苑造水碓磨，武帝棠自臨稅。_
    魏害卷六十六崔亮傳(釉公元500年左右)：r“亮在雍州稽枉預(yù)傳，兄為
八磨，嘉其有濟(jì)實(shí)用，逐教民為碾0及為饌射，奏于張方橋東堰轂水造水碾磨數(shù)
十區(qū)，其利十倍，國用便之。．，
    洛陽伽盛就，景明專：“……至正光年中（公元520-524年），……罐盟
舂簸，暫用水功。伽蔗之妙，最得稱首。竹
    北齊害卷十八高隆之傳：“高隆之……天平初（公元534-535年）……鎮(zhèn)
營構(gòu)大將罩，……又鑿渠引漳水，周流城郭，造治碾碰，并有剃于時(shí)。    ,
    以上各項(xiàng)配載說明自晉代以后，水碾水磨也都有了大大的發(fā)展。水力大的地
方，更有用一個(gè)水輸帶動(dòng)兩個(gè)上至八九個(gè)瞻者，羽之水蔣違磨。也有用一個(gè)水輸
同時(shí)帶動(dòng)水碓、水磐及水磨三種加工機(jī)械者。水磨、水碾及連二水磨參看圖7 1、
圖72及圖730
    又在王禎農(nóng)害卷二十上更彀了一種所翻“水輸三事’’的裝置�！�在一個(gè)水輸
的立軸上，中蠲裝一磨，周圍更裝一碾槽。且磨的上牛夏可改換成磬，如此刖用
一個(gè)水輸即可得到碾．磨和磬的三種功用，如圖74所示。
    在吾害卷三十四杜預(yù)傳里，沒有崔亮傳上所挽的稆載，或傈S有所本。且就晉
代水碓等發(fā)展的情形來看，當(dāng)時(shí)已發(fā)明了水碾和水磨是楹可能的。故水碾和水磨
等應(yīng)已有一千六百多年的歷史了（杜預(yù)是公元292--284年的人）o
  6．用水力揚(yáng)水
  在這方面有水蔣簡章和水蔣翻牽兩種。水蔣簡牽，在我國西南，西北及東南
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多山的地區(qū)采用的很多。在蘭州用黃河的水以灌溉田地的也是這一種，且尺寸較
大。
在一個(gè)水輸?shù)闹車�裝蓮若干傾斜的小水筒。當(dāng)水輸被水沖著蔣的時(shí)候，帶著
。  裝滿水的小水筒也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)小水簡蔣到高的地位，就自動(dòng)地把水倒在一個(gè)接
  水的槽里，向一邊流出，最后流到田里去。
    水轉(zhuǎn)翻卓的構(gòu)造，如圖76所示。翻卓部分的構(gòu)造和利用人力或風(fēng)力蔣動(dòng)的
  翻牽完全相同。只是原動(dòng)力是利用一個(gè)水輸，中同并用兩個(gè)齒輸傳到翻卓的蔣軸
  上去就是。
嘟78水蔣筒率
（采嘲普集成）
  闊78水蔣翻事
（采宋應(yīng)星：天工開物）
    這兩種利用水力以拐水的機(jī)械，不知道發(fā)明的年代。但是唐代劉禹錫著的劉賓
客文集上載有“機(jī)汲琵”一文，就是靛載的水轄簡章，可知最晚也有一千一百年的
歷史了。
    7．用水力耪耖
    存王稿農(nóng)害卷=十上有“水蔣大舫牽’’一種記載。他藐：“水蔣大舫卓，比
大舫牽之制�！�…但加所蔣水輸，與水蔣碾磨之法俱同。中原麻芋之鄉(xiāng)凡臨流處
所多置之�！�’就圖上看，似乎是用水輸帶動(dòng)一個(gè)大襁輸，用一條大糨在舫秒機(jī)的
另一端帶動(dòng)另一糨輸。在兩糨輸之蠲的一段糯索帶動(dòng)若干舫耖的錠子同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，
如圖77所示（原圖不夠清楚）。圖78表示中國歷史博物館把它復(fù)原后的模
型。在農(nóng)害上，他并沒有貌明劁始的年代，但是就按著害的年代獪，至少也有六
百四十多年的歷史了。  ．
    總之，我國牙始利用水力為原動(dòng)力，至晚71-西漢末年，即至少已有二千多年
    . 69 .

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  嘲77水搏大舫卓
（采徐光臀：齷政全魯）
圃78水耨火耢卓復(fù)原圃
（現(xiàn)陳列在中圃塍史博物�。�
的歷史，并且在應(yīng)用上發(fā)展的方面很廣。稻大部分是對于人民的生活或生產(chǎn)有幫．．
助，更是很顯著的特點(diǎn)。
    四，  熱  力
    我國對于利用熱力為原動(dòng)力，發(fā)明的也很早。惟除去對幣罩事上有相當(dāng)?shù)谋?br /> 現(xiàn)外，對于人民的生活上沒有表現(xiàn)出什么應(yīng)用來，這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。有些很
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重要的發(fā)明，始格沒有脫離玩物的階段。根據(jù)已得的史料分別敘述如下：
    I-  燃?xì)夂驳氖甲狻�—走禹�?br />     已程得到的有關(guān)蓄己載有以下五種：
    在金盈之醉翁款錄上載著：“上元島月初開東華朗為燈市。十一日卓懿鷸原
廟回，卓屬自陰前皆趨東華朗外，如水之趨下，幅之湊轂。又有……鏡燈、字
燈、饜騎燈、鳳燈，水燈……豬燈之最繁者棘盆燈為上。是燈于上前為大樂坊，
以棘為垣，所以節(jié)觀者，幫之棘盆�！�…開封府奏衙前樂。選褚箱藝者在棘盆中
飛丸，走索，椽竿，揶劍之類�！�…竹
    在范成大（公元112 6-1193年）石湖居士詩集卷二十三，上元杞吳中節(jié)物
俳揩體三十二馥上，有“蔣影騎弒橫”的甸子。自茳：“屬騎燈。竹
    在姜夔（公元1163-1203年）白石道入詩集卷下，觀燈口號(hào)十首之七，有
“鼢輪鐵屬小迥旋，幻出曹公大戰(zhàn)年∞的甸子。
    鞋周密武林舊事卷二，燈品上有“……羅帛燈之類尤多�；�?yàn)榘倩�，或徊�?br /> 蠲以社白號(hào)萬眼羅者，此種尤奇。此外有五色蠟紙菩提葉。若沙戲影燈，屬騎人
物，旋蔣如飛�！�…竹的稆裁。
    乾淳歲時(shí)配上也有同樣的琵載：“燈品．
至多，若沙戲影燈，饜騎人物，旋蔣如飛�！�
（乾道元年至淳熙十六年，為公元116 5-
1 1 84年）
    走屬燈的構(gòu)造如圖79所示。在一今立
軸的上部橫裝上一個(gè)葉輸，俗名m}做傘。各
葉片的裝置方法和燈節(jié)時(shí)小孩玩的風(fēng)牽相
似。葉輸?shù)南逻�，在立軸下頭的近旁，裝一、
個(gè)燈或一個(gè)燭。當(dāng)燈或燭燃燒的時(shí)候，所生
的燃?xì)馍向v，推動(dòng)葉輸，使它發(fā)生迥轉(zhuǎn)。立
軸的中部，沿水平方向弒橫裝上幾根糊鐵赫
（普通多裝四根）。每根鐵棘的外頭都粘上祗
剪的人屬等。把以上所靛的備物都裝在一個(gè)
祗糊的燈鑲里邊。當(dāng)夜蠲把燈或燭燃起來PJ
圃79蹙禺燈
后，羝剪的人屬隨著葉輸和立軸旋耨。把它傭的影子投射到燈篦的祗上，由外面
    . 71 .

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看起來非常的有趣。更有在前面多裝一個(gè)外屢的。使它只f下部的一小半，不使
它遮住中部的影子，并在內(nèi)外兩層之圈裝上幾個(gè)祗剪的人。使它們的手、腳或頭
部由一條或幾條釉鐵蒜通到內(nèi)層，一面在7;層立軸的下部橫裝上一條釉鐵蒜，使
這個(gè)釉鐵褓每次迥轄到前面的時(shí)候，就撥動(dòng)由外屢伸入的和鐵蒜一次。轄果夕j- J
的祗人就發(fā)生一定的動(dòng)作。
    這種發(fā)明在過去一千多年以來，始格是一種玩物。但它是我國第一個(gè)利用熱
力使一個(gè)軸帶著其他的附件轉(zhuǎn)動(dòng)并能傳達(dá)到另一件上去使它發(fā)生一定的動(dòng)作的
發(fā)明。就原理祝，應(yīng)當(dāng)看做是最近二十余年來才真正達(dá)到成功的燃?xì)廨數(shù)氖?br /> 租。
    我國這一種發(fā)明的年代，就前邊敘述的五種史料看，金盈2 aa載的是北宋都
城開封的事。范成大和姜夔刖都是南宋高宗時(shí)的人，所以推斷走屬燈的發(fā)明至晚
在公元1000年左右當(dāng)毫無疑瑚。但是我國在上元節(jié)玩燈的召俗，自唐代就盛行
To在上面第四、五兩頊?zhǔn)妨现�，都有“……若沙戲影燈，魘騎人物，旋蔣如
飛’’的祝法。若把后兩句看做是補(bǔ)充靛明影燈的，剮影燈本身就應(yīng)當(dāng)是走屬燈。
影燈是原名，屬騎/T或走屬燈是俗名。而在唐代即有影燈的記載，如陳元龍格致
鏡原上引鄭處耨明皇雜錄：  “上在東都遇正月望夜，移仗上陽富，大陳髟燈。
……”祝郛，影燈記：“洛陽人家上元以影燈多者為上，其相勝之辭，日：千影
萬影�！比�唐詩，崔液上元夜六首之二：“rr141燈佛火百輸張，刻像圖形七寶裝，
影里如圊金口祝，空中似散玉毫光o      ,如果影燈皂口是走屬燈，刖發(fā)明時(shí)期應(yīng)提早
三百多年。
    歐洲在公元1 550年才有一種雉型燃?xì)夂驳呐�載(1)。它的構(gòu)造是：在一個(gè)煙
筒里邊裝上一個(gè)立軸，立軸上部也是平裝一個(gè)和我國走屬燈所用的同樣的一個(gè)葉
輸。當(dāng)下邊火煊里的燃?xì)馍想绲臅r(shí)候，葉輸上各葉片受到它的街動(dòng)力就發(fā)生遛
蔣。立軸的下頭再裝上齒輸?shù)葌鲃?dòng)的機(jī)件，最后能使在火上正在烤肉或烤雛的橫
桴自動(dòng)迥轉(zhuǎn)。這一發(fā)明和我國的走屬燈完全相同。但在時(shí)同上落后了七百多年。
  2．火箭履其發(fā)展
  火箭這一種武器，全世界都承忍是我國最先發(fā)明的。因?yàn)樗�也是能夠由熱�?br /> 變換為機(jī)械力并且發(fā)出相當(dāng)?shù)墓Γ�所以也�?yīng)當(dāng)歸入熱力發(fā)動(dòng)機(jī)一類。
薤 (1) J. A. Moyer: Steam Turbines, p. 2240
                                  . 72 .

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    在流體力學(xué)上，我們知道，當(dāng)定量的流體用高速度由壓力較高的地方向著匪
力較低的地方噴射，它就發(fā)出相當(dāng)?shù)姆磩?dòng)力。若是這種反動(dòng)力作用在一個(gè)能發(fā)生
運(yùn)動(dòng)的物體上，它一定沿著反動(dòng)力的方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)。這就是火箭的原理。。、
    我國各地在年節(jié)的時(shí)候所玩的起火（有的地方毗做流星）、二提腳（一種爆
竹，點(diǎn)著以后，先在地上響一聲，然后自動(dòng)地升到空中一定的高度，再響一聲，
各地可能也有不同的俗名）和燈穩(wěn)（一種更進(jìn)步的二提腳，在空中響后并放出若
干的亮光來），它們所有上升的力量都和火箭所利用的力量相同。
    在我國舊典籍上，有關(guān)火箭的記載很不少�，F(xiàn)在提出下列數(shù)項(xiàng)以供參考：
    巍略輯本’：“褚葛亮進(jìn)兵攻郝昭，‘起云梯街牽以臨城。昭以火箭逆射其云
梯。梯燃，梯上人J燒死。”
    北史卷六十二，王思政傳：“東魏太尉高岳等率步騎十萬眾攻穎川，殺傷甚
眾，岳又筑土山以臨城，……思政射以火箭，燒其攻具�！�
    宋害卷九十二，杜慧度傳：“……其年春，盧循襲破合浦，襁向交州�；鄱�
乃率文武六千人拒循于石衙�！�…慧度自登高艋合戰(zhàn)。放火箭雉尾炬，步罩夾兩
岸射之。循眾髓俱然。一時(shí)散潰，循中箭赴水死�！�
    王應(yīng)麟所犏玉海一百五十上載著：“開寶二年（公元969年）三月灞糍舁
岳義方土火箭法，試之，賜秉色�！�
    王棠所著燕在陰知新錄上載著：“宋太租開寶二年，漏糍舁岳義方上火箭
法�！�’
    宋史卷一百九十七，兵志第一百五十：“開寶三年，……兵部命史漏耩舁等
進(jìn)火箭法。命弒黢，且賜衣物束帛。”
    宋史卷一百九十七，兵志第一百五十：“成平三年（公元1000年）八月，
砷衙水罩隊(duì)長唐福獻(xiàn)所制火箭火巷火蒺藜。”
    宋會(huì)要稿：“箕宗成平三年（公元1000年）八月，神銜兵器罩隊(duì)長唐福獻(xiàn)
親制火箭、火毽，火蒺藜。     ,
．  冒公亮（公元998-1078年），武徑總要前集卷十二上載著：“放火檠箭，
刖加櫸皮羽，以火檠五兩置鏃后，燔而發(fā)之�！�
    糧文獻(xiàn)通考卷一百三十一，兵考：“金太宗天會(huì)八年（公元1130年）四月，粱
王宗弼以舟師與宋輯世忠戰(zhàn)于江。……世忠以海艋進(jìn)泊金山下，分兩道出金兵
背�！�…宗弼命善射者乘程舟以火箭射之。烽焰蔽天，宋罩大潰。”
    ·73·

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    襄陽守城錄：“開禱二年（公元1 206年）四月，…．；．趙公淳欲命提兵守襄陽
……凡近城茅竹屋并附倉瘁者悉撤去……以防火箭�！�…至夜，虜戚運(yùn)竹木云梯
……至城下，公密捻四隅兵官將預(yù)辦火蕖箭袍石等分布，……公命先用火檠箭射燒
番賊所搬竹木草�！�…。竹  +    ’
    辛巳泣蘄錄：“寧宗嘉定十四年（公元1221年）金兵圍蘄州。……添造五
稍袍五座，旋風(fēng)袍十座，又牒催造木弩五百張……同日出弩火蕖箭七千簧，弓火
槳箭一萬簋，……我罩又以火箭射之�！�…仍施火箭燒斷道頭。，，
    南宋寶萜年蠲（公元12 53 -12 58年）李曾伯所犏的可齋雜稿橫稿卷五上廣
南備鍥事宜奏里邊載著：“……今靜江兄在鐵火孢大小止有八十五鬟而已。，如火
箭則止有九十五燕，火翰刖止有∥百五筒�！�…以此應(yīng)敵，豈不寒心�！�…”
    檀文獻(xiàn)通考卷一百三十一，兵考：“元i租至元十二年（公元1275年）七
月，宋張世僚等以舟師萬艘駐焦山東。每十船為一舫，聯(lián)以鐵索，以示必死。阿
珠登石公山望之，日：可燒而走也。途選強(qiáng)健善射者千人，載以巨攤，分兩翼夾
射。網(wǎng)珠居中，合勢進(jìn)擊。糍以火矢，燒其蓬檣，爝敲漲天。竹
    以上十四項(xiàng)記載，前三頊雖藐已徑有了“火箭”的名稱，但一定是在普通的
箭上帶著正在燃烙的東西射出去以引起燃燒。因?yàn)樵谀菚r(shí)還沒有火檠發(fā)明的就
瞬80弓射火柘榴锍
（采茅元儀：武備志）
載，發(fā)明真正的火箭是不可能的。第
四到第九項(xiàng)，’是不是真正的火箭，也
不敢肯定。
    在后五項(xiàng)所貌的“火箭”、“弓火
檠箭”和“弩火菜箭”，有一部分是
真正的火箭。因?yàn)樵谂漭d上有時(shí)稱火
箭，有時(shí)稱火柴箭，更有時(shí)稱弓火蕖
箭及弩火蕖箭。弓火菜箭及弩火蕖箭
一定是在用弓弩射出的箭上裝著到達(dá)
目標(biāo)以后就能夠引起燃燒的火檠。在
公元1 62 1年茅元儀武備志卷一百二
十六上載有“弓射火柘榴箭”一種，似
乎就是一種弓火橥箭。如圖80所示。
    它的就截如下：
·74·

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    “將后火檠用棉祗二、三層，中樹箭桴，用檠傍根包成石榴樣。外加兢布耩
緊，以松脂熬化封固。又用祗糊，油過，檠拽眼向前開。斂鏃須要鋅利。倒鉤。
燃蕖彼發(fā)火，方可開弓放去。一著人屬篷帆，、水澆之不滅。,
    由火檠噴射推進(jìn)的火箭究竟是什么時(shí)候開始，還是·一個(gè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究的鼢
題。就原理上筑，有了所幫“起火力或“流星竹的發(fā)明，就很容易發(fā)明這一種火
箭。因?yàn)樵谄鸹鸬那岸搜b上一個(gè)箭頭就成了火箭。
  、在周密（公元12 32-1298年）所著的武林舊事，西湖避幸一節(jié)上截著“…
…爛火起輸，走橫流星。，，的瑟，可見當(dāng)時(shí)在矮火一種玩物中早有了流星。我假
若推斷在公元1250年前后就發(fā)明了由火檠噴射推進(jìn)的火箭應(yīng)當(dāng)是正確的。
    圖81表示茅元儀武備志上所畫的火箭。它的構(gòu)造和起火完全相同，只是在
頂端裝上了一個(gè)箭頭，尾端裝上了一些扁羽。．
    隧81火箭
（采茅fc儀：武備志）
    石榮唪所著的元代征矮史上引日本國辱史，就：“元世租忽必烈至元十一年
（公元1274年）及十八年（公元1 281年）兩次遠(yuǎn)征日本，都管用過真正的火
箭�！�’
    明實(shí)錄：“洪武四年（公元1371年），廖永忠進(jìn)兵鼴塘關(guān)，……發(fā)大德火
簡夾擊，大破之。其將鄭興中火箭死�！�
    明代李同芳所著的皇陰將略上載著：“沐英（明太租時(shí)大將）……平箍蠻
叛，……我罩火箭毓袍，湮發(fā)不襁。……’’
    在外國著作上，如O. G. Sutton所著的飛行科學(xué)(Science of Flight)及
Herbert S.Zim所著的火箭與噴射(Rockets and Jets)等害中，都忍為公元
1232年（宋理宗糨定五年，金哀宗天興元年，元太宗四年）汴京之戰(zhàn)，金入已
用了真正的火箭，其情形如圖82所示。但是就著金克上的琵裁看，所用的是一
種火蔡噴筒，并不是真正的火箭。
  ’金史一百一十三，赤盞合喜傳：“……正大九年（天興元年，公元1232年）
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