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明天（6月21日），难得一见的日环食就要上演，下次日环食经过中国要等十年之久，在相同的城市发生可能要百年后。那么，该怎么观测宝贵的日环食？不但不能用裸眼、望远镜、照相机、摄像机来直接观测，即便和佩戴太阳镜、黑胶片等物品也不行。道理何在？这里有一份专业的观测日环食指南，还教你如何制作简易装备，动起手来吧！
撰文 | 满威宁 （美国加州州立大学旧金山分校物理与天文系教授）
2020年6月21日将会发生一次难得一见的日环食。整体食甚（月球对太阳遮挡多的时刻）将发生在北京时间下午2:40:04，此时太阳在中印边界的正上方，全国大部分地区都可看到日偏食。日食可观测区会一直向东移动，在此后的两小时内西藏、四川、贵州、湖南、江西、福建和台湾等地的一些城乡将依次迎来日环食景观。尽管各地的偏食景观可持续两三个小时，但环食只持续若干分钟并只在很小范围内可见。中国各地从西到东将观测到环食（或者偏食食甚）的时间会在下午两点半到四点十五分之间变化（点击链接https://www.timeanddate.com/eclipse/in/china/xiamen可查询各城市食甚时间）详情可见模拟视频：视频内时间为通用协调时 (UTC, Universal Time Coordinated，请前往《返朴》观看视频)，加上八个小时就是北京时间。
但你知道吗，很多常见的日食观测方法其实是危险的。因观察日食而视觉受损多发生在儿童和青少年身上，本文旨在及时帮助大家做好准备，清晰又地观测6月21日即将发生的日食。文末附有彩蛋教大家在6月21日（夏至）的正午测量当地的纬度和经度。
错过了这次日环食，还要等多久？下图按时间顺序编号展示了未来十年的各次日食的可观测区域。
图片来源：www.timeanddate.com
6月21日，在这个地图上（1）号深红色飘带区域的人，将有幸观察到日环食（不被云遮挡的话）。而在这条红色飘带南北两侧上千公里的范围内，则可以观察到不同程度的日偏食，如下图。
图片来源：中国天文
图片来源：www.timeanddate.com
之后到2022年10月25日，中国西部地区能再次看到日偏食（黄色区域标号6）。北美洲未来的两次日食将出现在2023年10月14日（在北美洲西南部可以观测的日环食，红色飘带标号8）和2024年4月8日（北美洲南部和东部可观测的日全食，红色飘带标号9）。
中国东部和中部地区的同学，如果错过今年6月21日，则要等到2030年6月1日才能再看到一次日偏食。而日环食或日全食则平均要过几百年才会在同一个地方再次出现。你准备好迎接这次难得一见的日食了吗？
日食或许是人们在日常生活中就能遇到的令人兴奋的天文现象之一，也是众多摄影爱好者爱的题材之一。对日食的观察可以激发人们对科学的热情，帮助大家透彻地理解很多书本上的科学知识，从天体运行轨道的数学规律，到环境光照水平的辐射测定法和光度测定法的原理，不一而足。各种观测日食的方法可以让人们了解多种光学设备的原理和动手实践应用。在今后的文章里，笔者会更多地介绍与日食月食相关的科学，本文只讨论如何地观察日食（和其他关于太阳的天象）。
如果你所在的地区到时候阴天或者下雨，你还可以在以下专业网站观看此次日食的直播。https://www.timeanddate.com/live/eclipse-solar-2020-june-21
观察日食可能会造成哪些危害？太阳给地球送来了温暖和光明，可她也是一个巨大的核反应堆，时刻辐射着整个电磁波谱上的各类电磁波。穿透大气层有到达地面的太阳辐射范围，包括从波长290纳米的紫外线、可见光、红外线、微波，到波长几米的无线电波。
紫外线属于电离辐射，单个光子可以破坏分子内的化学键，因此可能破坏DNA从而引发皮肤癌变。紫外线曝露也会加剧眼球表面的老化，增加白内障发生概率。即使是太阳的可见光部分，也因为亮度过高，可以对我们的眼睛造成性的伤害。类似激光致瞎，观测日食导致的暂时和长久失明也时有发生。
更重要的是，虽然人类的视觉神经只能感知波长在400到700纳米左右的可见光，可是波长从380到1400纳米的可见光和红外线都能畅通地穿过我们的眼球组织到达视网膜。所以即使是那些代表着温暖，又不可见的红外线部分，也可以因为强度过高，对我们的视网膜造成局部的热损伤。我们的视网膜既感知不到红外线，又没有痛觉神经，所以如果发生了红外线热损伤，我们并不能及时察觉，因为不会马上感到不适。
我们不需要对强度不高的普通电磁辐射（无线电波、微波、红外线等无法电离原子或分子的电磁波）过多担心，但我们一定要小心来自太阳的紫外线辐射以及强可见光和强红外线，避免它们可能造成的性的伤害。这些伤害可能在比几秒还短的时间内发生，而且可能不易察觉，所以学会真正地观察日食重要。
观察日食的第一要素是永远不要直接裸眼看太阳。在日出日落的时候，地平线方向的太阳被极长距离的大气散射掉了绝大部分的光，这时你可以用肉眼去短时间观察一下红彤彤的夕阳，但专业意见也不会鼓励这种行为。除此之外，一定不可以直接用裸眼观察太阳。
即使发生日食，当百分之九十九以上的太阳面积都被挡住的时候，也不可以裸眼看太阳。同理，也不要用相机或手机直接对太阳进行拍摄，越是精细的感光系统（例如视锥感光细胞和相机的高敏感光器件）越容易在强光作用下被性破坏。
另外，月球表面有很多坑坑洼洼的环形山，发生日环食时，太阳很可能从月球带小坑的外延漏出耀眼的阳光，形成钻戒形状的奇观。这是摄影师的大爱，但直接观察它和拍摄它对眼睛和相机的损害都是巨大的。
观察日食通常有两类办法：
一类是过滤掉绝大部分的光，包括红外线和紫外线；
一类是让太阳在屏幕上成像。
过滤法正规的太阳观测过滤膜或观测镜表面上看起来跟黑灰色铝箔纸一样不透明，它们实际上能够过滤掉超过99.999%的可见光和紫外线，以及超过99.99%的红外线，也就是透射率不到万分之一或者十万分之一。它们的价钱也并不昂贵，在美国有些几美元就能买到。
太阳观测过滤膜 | 图片来源：（左上）作者；其余Amazon.com，Thousand Oaks Optical 4"x4" Solar Filter Sheet for Telescopes, Binoculars and Cameras
判断滤膜果的专业术语叫吸光度（optical density），比如吸光度为5的过滤膜意味着透射率为10的5次方分之一（十万分之一）。上图的滤膜吸光度在4.5到5.5之间，只能透射十万分之一的可见光和几万分之一的红外线，这类镀膜才可以被地用来观察或拍摄日食。另一个常见参数遮光号(shade number)是吸光度乘以7/3再加上1。这项参数达到12-16的滤镜或滤膜才能用来观测日食。
而普通的墨镜透光率一般是10%到25%， 请勿戴墨镜观察日食。即使戴五六层墨镜，可见光透过率降低到了几万分之一，也不一定能过滤红外线。
我们上小学的时候，学校让我们带一块涂了墨的玻璃（或者烟熏过的玻璃）去观察日食，这也只是聊胜于无的保护，并不，更不能长时间使用。而偏振滤光镜（比如多数3D电影眼镜）透光率是百分之五十，如果在同样方向叠加使用，无论加多少层都没有更好的遮光果。
直到现在，很多介绍日食观察的文章作者都没有意识到这样做对读者的误导。特别是使用多层墨镜或烟熏玻璃等，让太阳看起来很黯淡，眼睛不觉得难受，就误以为。其实这会更加危险，因为暗光下瞳孔会放大，眼睛不觉得难受就更容易失去警惕而长时间观察，可是红外线能直达视网膜，而我们不能及时意识到红外线对视网膜的损伤。
再次强调，不要用肉眼和不设备观察太阳！以下为NASA日食观测网站原文：“不的滤镜包括所有彩色胶卷、不含银的黑白胶卷、成像的照相底片（X射线和快照）、烟熏玻璃、太阳镜（单副或多副）、摄影中性灰度滤镜和偏光镜 ，它们中的大多数会透射大量不可见红外辐射，引起视网膜热灼伤。”（出自：https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEhelp/safety2.html ）
使用透光率低于几万分之一的过滤法，除了可以用来观察日食，还可以用来观察太阳表面的黑子，以及金星水星凌日等现象。
请一定不要将就着用以上各类缓解眼睛不适的遮光物品看太阳超过几秒钟。
成像法（小孔成像法）如果没有专业的太阳滤镜或者滤膜怎么办呢? 另一个观察太阳的方法是成像法。
但注意，不可以裸眼观察水面或镜面给太阳成的镜像（虚像）。用墨水或油反光是我国古人用过的方法。现在报纸和网络上还有人推荐利用一盆加了墨的水来观测日食，这也危险。尽管加了墨，水表面对阳光的反射也高于剂量几个数量级，一定不要直接用裸眼接收能形成镜面反射的表面（水面、玻璃、金属等）对太阳的反光。
同样，当然也不能用望远镜直接观察太阳（不能用望远镜目镜直接看太阳的虚像），或在相机取景框内观察。
这里说的成像法是指：制造光路让太阳能成一个实像，把实像投影在幕布（或地面墙面）上，再进行观看——眼睛接收到的是幕布对实像漫反射的光线，这样才是的。
我们都知道小孔成像的原理，光线穿过小孔投射在幕布上形成与光源180度旋转对称的实像。小孔越小，成像边界越清晰（可是像也越暗）。幕布四周越暗，光源越亮，对比度越强，果越好。幕布离小孔越远，成像越大。
于是我们可以自己制作小孔暗箱，把太阳通过小孔所成的像投影在幕布上观察日食。
小孔暗箱 | 图片来源：www.timeanddate.com
制作小孔暗箱的步骤：先在一个长纸盒子的一侧剪出一个洞口，平平地粘上锡箔纸，把洞口挡严实；再用笔尖或针扎个孔；在纸盒另一侧的内侧贴上白纸；在纸盒的下方挖个头可以伸进去的洞，或者开个眼睛可以往里面看的口子。记得永远要背对着小孔观察，不能直接通过小孔看太阳。暗箱越长，屏幕越暗，果越好。
简化版的暗箱不需要从暗箱内侧观察，只需要哪怕一个手纸或厨房纸的卷筒就可以制作。在卷筒的一侧平平地粘上锡箔纸再扎小孔，再用保鲜膜，或者半透明的蜡纸，把另一侧粘成比较平整的接收屏幕就可以了，这样就可以在半透明屏幕的外侧看到太阳的像。
各种简易成像法观察日食 | 图片来源：www.timeanddate.com和其他
由于阳光通常很强，甚至不需要暗箱，随便用一个有孔的东西对着地面进行小孔成像，就能够看到太阳的形状。为了果更好，我们可以固定放置一个有小孔的大遮光板，再用一个大平板垂直阳光方向做屏幕。如果小孔和屏幕距离够远，太阳的像可以比较大。
甚至两手手指互相垂直，在指缝中形成的方形小孔，也能小孔成像，近似得到日食时候太阳如弯月一般的形状。同时使用多个孔，会得到很多个太阳的像。浓密的树叶之间的不规则小孔，也可以对太阳小孔成像。
小孔成像法是观察日食好的一个方法，但它的缺点在于，小孔成像一般比较黯淡或者比较小（屏幕距离太远成像就难清晰），所以用这个方法较难清晰地观察太阳表面的黑子或金星水星凌日。
赶快去制作你的创意带孔纸板，为观察这次日食做好准备吧！
成像法（透镜成像法）另外一种成像法是用透镜成像。如果你有一个单筒或双筒望远镜，简单的操作是用它让太阳直接投影在纸板屏幕上。
望远镜成像法 | 图片来源: eclipse.aas.org,作者：Sky&Telescope
首先，把望远镜固定好，物镜对着太阳方向；再用一个足够大的纸板环绕望远镜遮光，营造一个大范围较暗的背景，以便观察太阳的像；在垂直阳光方向用一个白纸板做接收屏幕；调整屏幕的距离和角度直到成像令人满意（原理会在文末介绍）。如果是双筒望远镜可以选择遮掉一侧物镜。
这样可以得到直径比较大的太阳实像。所以这个方法不仅适合观测日食，还可以用来观察太阳上比较大的黑子，以及金星或水星凌日等现象。
图片来源：柏树丰博士和Felix Bai
使用透镜成像观察日食的时候，应该尽量背对着太阳观察。再说一遍，我们不能用望远镜直接看太阳或看日食，甚至不能让皮肤或易燃物质靠近太阳下如此放置的望远镜目镜。从右图中可以看到，在望远镜的目镜附近，聚光的强度有多显著——清晨的阳光被望远镜聚焦后就把纸板烤糊了。如果那是你没有痛觉的视网膜，又会如何？
另外随着地球自转，阳光角度发生变化，需要调整望远镜的方向。日食的全过程往往持续几个小时，不可一直用这个方法观察，否则目镜会过热，导致脱离甚至碎裂。应该时不时地遮住两侧物镜，让目镜有机会冷却。
可是，如果我没有望远镜怎么办？利用基本的光学知识我们可以用普通的眼镜镜片自制太阳成像仪，比如查尔斯顿学院（College of Charleston）的Richardson教授就教了大家下面这些简单的自制方法：
1）只要一个老花镜片 (凸透镜) 就可以给太阳成像：
比如,下图中使用一个100度的老花镜，焦距1米，可以太阳成像在大约1米远处成像，像的直径有1厘米宽，足够让我们看清日全食或日环食不同阶段的太阳变化。
用老花镜成像 | 图片来源：http://richardsont.people.cofc.edu/
一个125度的老花镜，对太阳成像的距离约80厘米，成像直径约8毫米。50度的老花镜，成像距离有2米，成像直径可以达到2厘米。
用长的纸盒遮住周围的太阳光，用白纸在盒子内侧底部作屏幕，再用夹子调整透镜距离寻找清晰的成像位置，就可以了。成本也很低廉，是不是很简单，想立即做一个用起来呢？
2）仿造伽利略望远镜做一个太阳成像仪
为了达到更好的观测果，让太阳的像直径扩大，我们可以在凸透镜之后再加一个凹透镜，以发散被凸透镜汇聚的光线，并让太阳的像投影在远处的屏幕上。
伽利略望远镜光学原理图 | 图片来源：维基百科
可是这样观察太阳会严重损伤视网膜。于是我们用一个屏幕，在右端远处接收穿过目镜的光线，就能在屏幕上得到一个倒立的太阳的像。由于图中两条红色虚线的张角固定，所以屏幕距离目镜越远，接收到的太阳的像的直径就越大（但太远容易模糊）。
自制透镜成像系统 | 图片来源：http://richardsont.people.cofc.edu/
如图所示，透镜间距为凸透镜焦距与凹透镜焦距的差值，屏幕与凹透镜的距离可以在20至40厘米之间调整，以得到3.8至7.6厘米直径的太阳的像。而用厚的物体在不同的位置支撑成像仪的底板可以方便地调节所需要的角度，使得底板与日光方向平行，透镜与日光方向垂直。即使来不及为本次日食自制这类专业设备，你也可以用它观察太阳黑子等。
希望本文总结的各种日食观测方法对你有用，特别是中国中部和东部的读者，错过这次日食要等到2030年了。
希望大家转发和收藏本文，避免危险和错误的日食观测方式可能造成的伤害，尽情享受这次难得的日环食美景。
彩 蛋如何利用夏至，春分，秋分等机会测量本地的纬度和经度
2020年6月21日适逢夏至。在这一天垂直地面立一个杆，并观察它影子长度的变化，记录影子短的长度和发生的时间，即可测量本地的纬度和经度。
北京时间是东经120度的时间，也就是说，在北京时间的正午十二点，太阳对东经120度来说不偏东也不偏西，那里的影子在南北方向，并且长度短。如果当地影子短的时刻比北京时间十二点早30分钟，那么当地的经度就比东经120度更偏东半个时区（每个时区15度），所以当地经度是东经127.5度。如果当地正午（影子短的时刻）比北京时间正午十二点晚1.6个小时（比如中国西北某地），当地就比东经120度偏西1.6个时区，经度是120减去1.6乘以15——东经96度。
每逢夏至，阳光直射北回归线（北纬23.5度）。在这一天测量杆子的高度和短的影子长度，二者的比值是阳光与地面夹角的正切。比如说在北半球杆子1.20米高，影子0.30米长，阳光与地面夹角的正切是4.0，利用计算器或者量角器可以得出这个夹角是76 度。此时在北纬23.5度的阳光与地面的夹角是90度。90度与你测量的阳光与地面夹角的差值就是当地纬度与北纬23.5度的差异。如果你正午的影子朝北，你所在的纬度是北纬23.5+（90-76）= 37.5度。如果你这天短的影子朝南，那你在北回归线的南面，你所在的纬度是北纬23.5-（90-76）= 9.5度。
快去试试吧！同理还可在秋分，春分，等日测量经度和纬度。比如秋分日太阳直射赤道，所以那天当地影子短时刻的阳光与地面的夹角与90度的差值就是当地的纬度。
后温馨提示：如果晴天长时间呆在户外请不要忘记戴帽子和擦防晒指数SPF不少于30的防晒霜，一小时补充一次，（防晒指数超过50的防晒霜也要每两小时补充一次）。
资料来源
[1] www.timeanddate.com
[2] https://eclipse.gsfc.nasa.gov/
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别以为防晒只是女人的事，男人喜欢户外运动，更加需要抵抗紫外线，下面我带大家来看一下男士防晒霜什么牌子好？盘点男士常用的10款防晒。男士为什么要用防晒霜
冬春之际，阳光虽然珍贵，紫外线却仍是无处不在。大量研究证明，紫外线才是加速皮肤老化的罪魁祸首。一瓶防晒霜在手，阻隔紫外线，抵御光老化，便是众多男神不二之选。，男士的护肤品本就不多，更是要讲求精益求精，一起来看看有哪些兼具防晒力度与优质肤感的防晒霜吧。
男士防晒霜什么牌子好
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TOP 3.Jack Black男士防晒霜
萃取大自然的成分——金盏花，雪绒花，同时加入维他命C抗氧化，UVA与UVB防晒，spa45的高防晒值，无油配方的清爽质地，每一项配方都从男士角度出发，有哪位男神会拒绝呢？但是防晒值比起前两款就略弱一些。
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肤感指数：★★★★★
TOP 4.高丝防晒啫喱
的日系防晒，啫喱质地十分清爽，防晒力也是足足的spa50+，pa++++，同时防水防晒，成膜快，保留时间长，小罐包装。但是同时肤感不如Jack Black轻盈，也需要单独的卸妆，在此郑重告诫男士们防晒没有卸干净可是会加重皮肤负担噢。
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TOP 5. milk&co男士防晒乳液
黑白灰，极简风的设计也是广受男士们的欢迎噢~这款澳洲进口防晒便宜大碗，乳液质地，同样也是够清爽不油腻。spa15主打365天的日常通勤防晒，但是在艳阳天与夏日户外里防晒力度就不如前面几款有喔，所以需多涂、厚涂。
防晒指数：★★★☆☆
肤感指数：★★★★☆
TOP 6.安热沙金瓶防晒霜
被众人奉为圭臬的小金瓶防晒——涂改液设计，涂前摇一摇，保持了日系防晒的优良肤感，乳液质地，肤感轻薄，防晒力高。但是比起LIRIKOS防晒相比更是需单独卸妆，对于追求精简高的男士而言可能就不太方便喔。
防晒指数：★★★★☆
肤感指数：★★★☆☆
TOP 7.香蕉船防晒霜
香蕉船这个美国牌子相比已经家喻户晓了吧。便宜大碗，spf值高达50+，适合喜欢长时间户外运动的男士，且4小时长防水，再也不用在运动中担心被晒黑而一直补涂啦。但是质地相对啫喱质地就不太清爽，偏油腻喔。
防晒指数：★★★★☆
肤感指数：★★★☆☆
TOP 8.水宝宝敏感肌防晒霜
水宝宝也是款口碑不错的美国防晒牌子。这款防晒针对敏感肌设计，对于角质层薄，皮肤易受刺激的男士而言是个不错的选择。其中无香配方也是众多男士的心头好。不过质地过于稀薄，流动性强，防水性能相对没有上一款高。
防晒指数：★★★☆☆
肤感指数：★★★★☆
TOP 9. the face shop全家防晒霜
菲诗小铺这款全家防晒含有600mg葵花提取物，自然不刺激，而且完成了国际过敏测试，不用怕用后过敏啦。它适合全家使用，容量略大。比起milk&co，就不太适合出差频繁的商务男士。肤感不错，但是防晒力就相对欠佳了。
防晒指数：★★★☆☆
肤感指数：★★★☆☆
TOP 10. Lush防晒乳
低调磨砂外瓶，简约大气风格，一眼看去满是英国皇室的低调奢华感。乳液清爽质地，海洋的清芬香气
防晒，同时提供uva防晒。但是spf10的防晒力只适合日常的通勤，相比前面几款，保护力没那么强，这也是它排后的原因。
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肤感指数：★★★☆☆
男士防晒霜推荐
科颜氏男士防晒乳
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Clinique倩碧男士日间防晒润肤露SPF21质地轻盈，在滋润肌肤的同时还可以12小时控制肌肤表面的油脂分泌。此外，倩碧男士男士防晒霜的UVA/ UVB广谱防晒功能保护肌肤免受紫外线伤害。倩碧男士防晒霜使用方法：每天早晚在清洁、剃须、及清理皮层后使用。避开眼部区域。
DHC男士防晒乳
相比上面那款防晒，DHC这款防晒的价格就很亲民了，官网售价也就在88元人民币，80ml的容量，SPF30的防晒指数，能够有的抵抗紫外线A波和B波，同时预防因紫外线而可能引起的色斑、皱纹等问题，重要的是它不需要使用特别的卸妆产品来卸除，仅仅使用普通的洁面皂就可以洗干净，对于不喜欢麻烦的男士来说，相当适合哦。
男士防晒怎么挑选
买防晒品，有两个指数是必须注意的。一个是SPF，另一个就是PA指数。
通常低防晒品的防晒指数为S PF2-6，中等防晒品为S PF8-12，SPF12-20范围内的产品为高强防晒产品，SPF值在20-30之间的产品为超高强防晒品。PA值分为三级，分别是PA+、PA++、 PA+++，其中一个“+”表示可以延缓肌肤晒黑时间2-4倍，二个“++”表示可以延缓4-8倍时间，三个“+++”表示可以延缓8倍以上。
在一般的环境下，普通类型皮肤的人用防晒品以S PF8-12、PA+为宜;皮肤极度白皙者S PF30;上班族只是在上下班的路上接触阳光，防晒指数SPF在15以下即可。进行户外运动的旅游者，推荐使用S PF20左右、PA++的防晒品。在高原烈日下活动或去海滩游泳，宜选择S PF30、PA+++的防晒品，游泳时好选择防水的防晒护肤品，但除游泳外，少用为佳。
男士防晒要根据肤质来
男士选择防晒品要根据自己的皮肤来定，选择防晒品，要看自己对紫外线的反应程度。若皮肤对紫外线不敏感，擦2倍或10倍的防晒值就行了;皮肤对紫外线有很强的反应，就选用高倍数的防晒产品。
很多中国的男人，总认为擦了防晒品就不够男人味。其实，防晒主要是阻隔紫外线，另外还对皮肤有滋润保湿的功能。
擦防晒品的次数，也应该视皮肤而定。若皮肤对阳光敏感，2个小时或者3个小时擦一遍。对阳光的敏感度很小，那就每隔4个小时，或一天擦一次就够了。在海拔很高的地方，要选择防晒值比较高的防晒品。但如果是在北京，上海这些城市只需要夏季防晒就可以了。
皮肤对紫外线相当敏感，很容易过敏，在城市里的日常活动，通常会选用15倍的防晒产品。如果去游泳，或去靠近热带的地方会选用倍数高的，甚至45倍以上的防晒品。
男士防晒霜使用方法
一般涂防晒霜之前要涂爽肤水，再涂精华液液。后再涂防晒霜。因为防晒霜是比较干燥的，涂前两个是为了减少皮肤水分流失。护肤的顺序是：洁面(洗面奶)-爽肤水(保湿或美白)-眼霜(保湿或抗皱)-精华(保湿或控油或抗皱)-润肤霜(早霜、晚霜分着用或只用一种)-隔离霜(早上用)-防晒霜(早上用)。
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