#7400 lg

-LG 件/組

探索力量驚人的神奇能源 Discover the incredible magic power from the wind

任意組裝 任意組裝

頁序 目錄＆產品特色

P1

給家長們的建議＆安全注意事項

P2

零件表

P3

生活中的風力發電

P4

風力發電原理

P5

怎麼讓風車升級

P6

離岸風車＆額定輸出＆風力分級

P7

電動車

P8

組裝注意事項

P9

模型 1 風車

P10-13

模型 2 三輪車

P14-15

模型 3 飛機

P16-17

模型 4 直升機

P18-19

模型 5 卡車

P20-22

產品特色 ˙ 引領未來“綠色能源”趨勢，用之不竭的風，為我們帶來更大的力量！ 讓孩子在家裡就能夠認識最環保的風力發電，創造自己的風力發電及電動車模型！

特色新改版的設計 ˙ 葉片設計效仿真實的風車形式，讓風扇的轉動更有效率，創造 更大的動力。連接部分的特殊設計讓模型的接扣穩定不怕解體。 ˙ 葉片有兩種組裝角度，孩子可以自己動手測試哪一種的效能較高。 ˙ 電池座的最新設計，1.5 伏特的電池，只要輕鬆切換 in/out 即代表充電和放電。 ˙ 40 倍馬達的特殊設計，外型更小更滑順，完全不影響積木的組裝，簡易的設計讓 一條接頭即可連接馬達與電池座。 ˙ 拆掉葉片時，風車的中心部分可以變成一台小電動車。這個新穎的設計顛 覆 了一 般的風力發電實驗組，擁有更多的變化。

學習 ˙ 24 頁彩色說明書詳細示範五種模型組裝，讓孩子在快樂的實驗中，從基本開始練習。 ˙ 說明書內除了詳細的組裝步驟外，也有原理及應用，讓孩子通過玩樂來學習有關風力發電的基本知識。 ˙ 在實驗的過程中，與孩子一起見證風的力量及能源的儲存，用儲存滿滿電力的電池來驅動有趣的模型吧！

創新 ˙ 從動手到創新，加入自己獨一無二的經驗與想法，引導孩子加入自己獨特的企圖心與創意思考，自行研發更多 關於風力、電學與機械的模型，創造自己的電動車。

1

給家長們的建議 ˙ 通過這個科學游戲實驗組，您的孩子可以從游戲中學到有關物理的風力與電力概念。經由每個組裝 的步驟，除了可以培養孩子們學習思考能力，更能帶領孩子們進入大自然能源的領域。 ˙ 請詳讀教學手冊內的安全注意事項，建議您可以依照說明書裡面的步驟組裝模型，很快地，您就可 以知道如何組裝零件並且如何組裝您所想要的各種模型。 ˙ 這是一組適合八歲以上兒童的玩具，它可以幫助孩子們在組裝各種模型的過程中探索並瞭解風力與 電路。 ˙ 開始組裝模型之前，請告訴您的孩子一些電池的注意事項及可能發生的危險。 ˙ 請勿將電線或其他配件插入家用插座，這會造成極度的危險。這個模型只適合使用可充電電池與一 般的電池（一般電池僅可適用於放電模型，不可充電）。

產品清潔方式 ˙ 電池盒清潔前，請先將電池取出。 ˙ 零件僅可以使用稍微沾濕的抹布擦拭。 ˙ 請勿使用清潔劑。

電池盒 智高這次在電池盒做了突破的設計，將充電電 池放入同一個電池盒，可以利用風車模型充 電。當組裝成其他的模型時，電池盒則有放電 的功能讓模型可以動，只要在電池盒上簡單切 換 in（充電）/out（放電）即可。

※ 不能將一般電池放入充電。

安全注意事項 ˙ 拆卸及裝入電池都應該由成人進行。 ˙ 蓄電池的充電只能在成人的指導下進行。 ˙ 必須注意電池的正、負極 。 ˙ 勿將一般的乾電池充電。 ˙ 建議使用碱性電池。 ˙ 勿將不同種類的電池或新舊電池混用。 ˙ 只使用建議或類似種類的乾電池。 ˙ 不能使電池的正、負極兩端短路。 ˙ 用完的電池必須從電池座內取出。 ˙ 不玩模型的時候都應該將電池取出。 ˙ 當電池沒電時，請遵照電池上的指示做廢棄物回收。

注意 注意不正確的使用電池可能會產生漏電的現象，這有 可能造成電池周邊環境的損害、火災的可能性及人員 的傷害。

警告 這組玩具並不適合 3 歲以下的幼兒使用，因為其中包 含小朋友可能吞食的細小零件。請將玩具放在幼兒無 法取得之處。

2

零件表 1

2

3

x1

x1

x1

4

5

x1

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15

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x2

x2

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x4

x2 x2

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1 x1

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x3 x1

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x3

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6

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x8

8

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x2 x3 x1 20

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x14 x1

10

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x2

x2

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x1

x2

x1

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x2

x1

x1

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x1

1

風車固定座

2

風車基座

3

40倍馬達盒

4

雙用電池盒

5

管接頭

6

五孔方塊

7

馬達短軸

8

1/4圓長條

9

小齒輪

10

中齒輪

11

龍頭

12

底盤結合器

13

新皮帶輪-小

14

三孔超長條

15 三孔超長條(側兩孔)

16

凸輪連接器

17

紙卡固定鈕

18

長結合鍵

19

短結合鍵

20

軸扣

21

LED 燈罩

22

LED 燈泡

23

扳手

24

管子

25

葉片A

26

葉片B

27

超長軸

28

有孔底盤

29

風車PP膠片

30

管貼紙

31

夾鉗

40 倍馬達 這套實驗組裝裡，我們使用了一個特殊的電動車馬達盒零件，圖示為零件內部結構。 電動車馬達盒內有三組互相嚙合的齒輪： A 組齒輪的轉速比為 22：8 B 組齒輪的轉速比為 28：8 C 組齒輪的轉速比為 32：8

3

當馬達轉動將旋轉動力經由 A、 B、 C 三組齒輪傳 送給 X 軸時，它的總轉速比為 即 38.5：1， 也就是當馬達以 3850RPM 的轉速旋轉，經過齒輪箱 傳送到 X 軸輸出，轉速將減為 100RPM，減低 38.5 倍，但扭力會相對的加大 38.5 倍。

A

B

C

X軸

馬達盒

風力發電的應用型態 ˙ 大型風車可持續供應電力系統 ˙ 中小型風車可作為獨立電源或動力來源 ˙ 中小型風車有許多不同的使用方式

電池充電方式 為小型風力發電的主要方式。發展中國家或是偏遠中繼站 （無法牽電線）、航線標示、氣象觀測站等等，也都會使用。 直接連接負載方式 借由運轉控制器，只要在有風的時候即可推動負載，即有 電力產生供使用。

風 力

電力系統 變壓器

系統連接式風力發電

內燃機交互使用方式 通常用於離島電源，平時為一般風力發電，風力不足時就 以柴油發電機驅動。 系統連接方式 為大型風車的主要方式，原因是系統所需的換流器相當昂 貴，但也是能提供最多電力的方式。

原來有這麼多風力發電被應用在生活中，在我們的生 活周圍其實有很多使用風力發電的設備，在這裡舉一 些例子介紹。

˙ 電能 中繼站電源、電動車充電、 標誌、招牌、照明、電解水 製造氫、系統連結。

電動車充電

˙ 機械能 農地灌溉、汲取井水、打氣 機（供給氧氣）、攪拌、噴 水動力。

噴水動力

˙ 熱能 魚場加溫（防止冰凍）、溫 室加溫、促進發酵、預熱洗 澡水、道路融雪。

魚場加溫

4

風力發電原理 風力發電的原理便是利用風來轉動風車葉片，以產生轉動扭矩而帶動齒輪箱增加轉速，並驅動發電機發電。而風來自於 大自然，且具用之不竭的特性，是減少石化能源等燃料消耗最好的永續再生能源，因其潔淨無污染，又兼具觀光效益， 加上主要技術已漸成熟並商業化量產，而逐漸為全球成長最快速的主流再生能源。風力發電機轉風能為機械能，再經發 電機將機械能變電能，電力傳送至變壓系統做升、降壓處理，最後經輸電系統送電給使用者使用。真實的風力發電機是 交流發電機，如果需要儲存電能在電池裡，需要有整流的電路處理成直流電。

風車的內部構造 1.塔架：通常高度為 50~100 公尺。塔內部有輸送電力的電纜 以及讓維修人員進入風車內部的梯子或電梯。 2.機艙：是風車主要元件的收放地，例如加速機、發電機等等， 維修人員主要也是進入機艙做修繕。 3.葉片：葉片的材質越輕越好，目前普遍使用的材質為 GFRP （玻璃纖維強化塑膠），製作中空葉片。風車直徑越大，旋 轉的速度就越慢。 4.輪殼：葉片軸心的部分。可變螺距型風車的軸承有加裝因應 風況調整葉片角度的裝置。 5.加速器：功能是將葉片的轉速提高到發電機所需的高轉速。 6.發電機：大型風車上的發電機為 500kw-3000kw，能提供大 約 2000 戶家庭的用電。 7.偏架馬達：機艙與塔的交界處，會安置數個偏架馬達，用意 為調整風車的迎風面。 8.控制裝置：控制以上所有電子類相關機器零件，是控制風車 運轉的電腦。

直流發電機 依據佛萊明右手定則（Fleming's right hand rule）得知，當 右手食指指向磁場方向，則中指指向電流的流動方向（感應 電壓的正端）。這就是發電機原理。 而直流發電機之結構與交流發電機最大的不同，在於線圈連 結的「換向器」，俗稱為「電刷」（Brushes）的機構。 每當線圈經過垂直位置，換向器就改變線圈與線圈外電路的 連接方向 ==> 使線圈外電路的電流總是以同一方向流動。利 用這種機構，每當回路產生電壓正負變化時，接觸器所接觸 的導電片亦正好交換，如此可使得兩接觸器輸出的電壓正負 固定。這種連接 - 交換過程稱為「換向」（Commutation）， 可 旋 轉 的 半 圓 導 電 片 稱 為「換 向 片」 （Commutator segments），位置固定的接觸器稱為「電刷」 （Brushes），兩者則可合稱為「換向器」（Comutator）。

5

4 輪殼 2 機艙 5 加速器 8 控制裝置 6 發電機

7 偏架馬達 3 葉片 1 塔架

導體運動方向

磁場方向

感應電勢方向

怎麼讓風車升級 由於空氣力學摩擦和空氣渦流，實際上能從風中獲得的能量只有風力的 45％左右。所以很多科學家都致力於提高風車性 能的研究，以下是幾個例子。 擴散筒方式（Defuser） 利用漏斗狀的圓筒，讓風車後方的氣流更順暢，當風速增加 10％的時候功率就能增加 30％。 龍捲風方式（Tornado） 製作一個像煙囪圓筒讓流入的氣流產生龍捲風型的上升氣流，利用氣流吸引力讓風車加速。理論上可以將風力輸出增加 到 10-100 倍，可惜目前只是理論，還未實踐。 渦流強化方式（Vortex Augment） 利用航空力學理論，把螺旋槳型風車設置在三角形翼的前端，藉此產生前緣剝離渦流。已有實驗證明可提升 5-8 倍的輸 出能量，但目前還沒開始使用。 小葉片方式（Chip Vane） 此種方式在日本已經被實用製作成高性能的”三重葉片」風車。理論是在葉片尖端加裝小葉片能消除葉片前端的渦流， 又有聚風效果，讓風車性能大幅提升。 翼端帆方式（Winglet） 此技術是用來防止飛機翼端失速的技術，方法簡單，也有很多不錯的研究成果。

想想看 （刺激孩子的好奇心與想像力，發揮科學的精神自己找出答案） ˙ 風車應該要轉得很快嗎？ ˙ 為什麼風車都是三個葉片？ ˙ 風車應該建在哪裡？ ˙ 什麼是馬格努斯效應？ ˙ 颱風天的時候，風車還可以繼續運轉發電嗎？

非典型印象中的風車 ˙ 荷蘭 Turby 公司的垂直軸風車 小型垂直軸風車特別適合市區多變的風 向及風速，機動性高、成本低、重心低， 同時維修容易。

6

平均海面

浮體部分

海底

重錘

海上風力發電

容易混淆的風力發電輸出，額定輸出？

風力發電一直以來跟其他的發電方式相較之下，都會產 生比較大的噪音的問題。科學家不斷致力於找到這項缺 點的解決方式，終於在 1990 年代開始，風車可以經由而 風力發電的標準為風速每秒 12-14 公尺時產生最大輸浮 力的設計在海上建造，離岸風力發電讓風車產生的聲音 不再造成問題。

火力、核能、水力發電在開始運轉之後，通常都會保持一定 的電力輸出量（額定輸出）。而風力發電的標準為風速每秒 12-14 公尺時產生最大輸出（額定輸出）但由於實際上風變 化多端，風力不穩定導致幾乎所有時間的輸出都是在額定輸 出以下。

風力分級

實際風速與蒲福風級之經驗關係式為

風的強弱程度，通常用風力等級來表示，而風力的等級， 可由地面或海面物體被風吹動之情形加以估計。目前國 際通用的風力估計，以蒲福氏風級為標準。蒲福是英國 海軍上將，于 1805 年首創風力分級標準。先僅用於海 上，後亦用於陸地上，並屢經修訂，乃成今日通用之風 級。

V=0.836 x（B 1.5） B 為蒲福風級數 V 為風速（單位：公尺 / 秒）

蒲福風級

風的稱謂

一般敘述

kts

m/s

0

<1

<0.3

無風

煙直上

1

1-2

0.3-1.5

軟風

僅煙能表示風向，但不能轉動風標。

2

3-6

1.5-3.3

輕風

人面感覺有風，樹葉搖動，普通之風標轉動。

3

7-10

3.3-5.5

微風

樹葉及小枝搖動不息，旌旗飄展。

4

1-15

5.5-8.0

和風

塵土及碎紙被風吹揚，樹之分枝搖動。

5

16-20

8.0-10.8

清風

有葉之小樹開始搖擺。

6

21-26 10.8-13.9

強風

樹之木枝搖動，電線發出呼呼嘯聲，張傘困難。

7

27-33 13.9-17.2

疾風

全樹搖動，逆風行走感到困難。

8

34-40 17.2-20.7

大風

小樹枝被吹折，步行不能前進。

9

41-47 20.7-24.5

烈風

建築物有損壞，煙囪被吹倒。

48-55 24.5-28.4

狂風

樹被風拔起，建築物有相當破壞。

56-63 28.4-32.6

暴風

極少見，如出現必有重大災害。

颶風

極少見，如出現必有重大災害。

10 11

7

風速

茲將現行蒲福風級標準，表列如下 :

12-17

≧64

≧32.6

當你將風車的葉片拆下來時，中間的機艙部分可以變成一台電動車 ( 模型 2/14 頁 )

用風車模型充飽電的電池，就可以成為驅動電動車的能源。 電動車原理 電動車的原理基本上就是以電池取代一般汽車的油箱。由電池提供電力給電動機，而電動機則會電能轉化為動能，以此推 動車輛，結構上非常簡單。 電動車所使用的電池為蓄電池，可以在電力用盡之後由車外輸入電源充電。而電動機推動車輪的方式就像傳統車輛一樣， 經由差速器傳送到車輪，比較新的作法是在每個推動輪上各自擁有一個電動機，而電動機是直接推動車輪，不再需要通過 差速器。電動機通常除了推動車輛的作用之外，也可以在剎車中充作再生制動系統的能量轉換器，把車子的動能回收轉化 為電能在蓄存於電池中。和一般汽車不同的是，電動車在行駛中暫停時（如停紅綠燈），它的電動機是停止的，完全不消 耗能量。

電動車與內燃機汽車的優缺點比較 缺點：

優點：

˙ 電動車不會排放二氧化碳等污染氣體。 ˙ 單價目前還是太高，主要因為電池太貴。 ˙ 電動車非常安靜。 ˙ 充電的時間太長（幾乎比用汽油加滿一台坦克還要久）。 ˙ 電動車不需要那麼多保養，因為它沒有使用複雜的內燃引 ˙ 由於目前電池技術的限制，電動車能跑的距離有限。 擎、離合器和變速取而代之的是在每個輪軸或輪框內部安 ˙ 沒有大量的充電站，還沒建立一個全球性的網路。 裝電力馬達。 ˙ 電動車可以在家、或是有特定電源插座的地方充電。 交流電 100V

交流電 100V 電池

電池 發動機

電池

發動機

油箱

化石燃料 完全電動車

油電混合車

你知道嗎？ 電動車在城市裡進行短距離的行駛非常方便，但假日的出游就沒有辦法，因為電池的關係，電動車大約行駛一百公里後 就必須充電，充電的時間又長達好幾個小時，這也是為什麼電動車到現在都還沒辦法普及。2014 年結束時，在美國只 大約賣出十萬台，相較之下，一般的汽油車則是有 25 億台新車註冊。2011 年時，美國總統奧巴馬曾立下目標，希望在 2015 年時能讓電動車在美國銷售量突破百萬。但如今看來，要到 2018 年才有可能實現了。 另外，其實早在摩托車被發明的沒多久之後，電動車就已經被建造出來了。1899 年就有一個叫「La JamaisContente」 的模型產生，但在 1920 年代就全面被內燃機的汽車取代，因為電力在那個時候還沒辦法普及的產生和被儲存。

8

組裝注意事項 c

a

b 1、使用扳手 "A" 端可將結合鍵拔出（如上圖 a 所示）。 2、使用扳手 "B" 端可將自轉軸拔出（如上圖 b 所示）。 3、使用扳手 "B" 端可將紙卡固定器拔出（如上圖 c 所示）。

當使用傳動長軸將車輪或齒輪固定在基本架 構時，為了減少操作時造成的摩擦力，請確 定在車輪或齒輪與基本架構間保留 0.1 公分 的間距（如上圖）。

如何組裝與拆卸管接頭 ▲注意：當您組裝管接頭及管子時，請勿將手放在連接處以免夾傷手指。

將 41 公分管子管接頭平行對齊 （如上圖）向下接合，並如箭頭 所示旋轉管接頭 45 度（左右任 何一邊皆可），等聽到〝咔〞一 聲，及組裝完成。

使用夾鉗將 41 公分管子與管接 頭拆開，如上圖。

如何拆卸電池盒

如何固定風車

如藍色箭頭所指，夾鉗要對準有 卡榫的孔。

B

室外 使用扳手的 "B" 端將電池撬起。 （如上圖）。

9

使用 2 條束口帶將風車固定於 竹竿上，並將束口帶拉緊（如上 圖），並確定風車不會滑動再將 手放開即可。

室內 底座兩端各使用有重量的東西 （如鐵板、書等等），一個重量 大約 1~2 公斤，壓住風車底盤 即可（如上圖）。

模型

1 風車

所需零件 3

2

1

x1

x1

4

10

x2

x3

15

17

18

19

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22

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x2

x4

x4

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x7

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x1

x1

x1

x1 1

x3

x3

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x1

x3

8

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x2

7

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x1

6

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x1

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x2

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x1

1

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10

風車 模型 1

3

共三組

4

5

組裝小提醒 請注意馬達的組裝方向，如 果裝反，風車在旋轉的時候 就不能夠發電。

6

11

模型

1 風車

7

所 以 如 果 你 組 好 的模 型 馬 達 無 法 充 電 或是 燈 泡 沒 有 亮， 可 以 先 檢 查 看 看 自 己 有 沒有 裝反！

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9

8

10

11

12

風車 模型 1

12 13

1.2V/KR6/MAX. 1200MAH 僅可使用充電電池

將 步 驟 9 的 接 頭 插 上， 開 關 切 到 IN，並放上 1.2V AA 充電電池充電 電池即可蓄電。

14

13

完成

模型

2 三輪車

所需零件 3

4

6

7

8

10

13

14

15

x1

x1

x3

x2

x2

x2

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18

19

20

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29

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x7

x1

x1

x1

1

模型

1

2 ※ 請將模型 1 上方機構拆除，如圖步驟 2

14

三輪車 模型 2

3

4

5

完成

15

模型

3 飛機

所需零件 3

4

x1

x1

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18

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x1

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x1

x1

5

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7

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10

13

x2

x1

x2

x2

1 2

16

飛機 模型 3

3 4

完成

5

17

模型

4 直昇機

所需零件 2

3 3

4

6

7

8

14

15

x1

x1

x1

x1

x1

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x2

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1

2

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直昇機 模型 4

3

4

5

19

完成

模型

5 卡車

所需零件 3

4

6

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11

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x1

x1

x3

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x1

x2

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x3

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x4

x2

x7

x4

x1

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x2

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x2

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x2

1

2

20

卡車 模型 5

3

4

5

21

共兩組

模型

5 卡車

6

7

8

完成 22

#7346-LG 5 模型 新太陽能傳動組 142 件/組

#7375-LG 30 模型 超級水動能 176 件/組

#7403-LG 5 模型 彈力陸海空 71 件/組

#7363-LG 22 模型 金屬燃料電池 91 件/組

#7336-LG 8 模型 遙控動物園 89 件/組

#7335R-LG 20 模型 絕地機械戰隊 151 件/組

#7323-LG 13 模型 水力發電 165 件/組

#7337-LG 10 模型 星際搜索號 237 件/組

#7401-LG 6 模型 多功能風帆車 40 件/組

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