Uma tela sensível ao toque ou tela sensível ao toque é um dispositivo que permite inserir informações em um computador tocando sua tela com uma caneta especial (stylus) ou simplesmente com os dedos. Essa tecnologia elimina a necessidade de botões de hardware adicionais, o que aumenta a usabilidade e pode reduzir o custo de todo o dispositivo.

Esse método de entrada de informações foi inventado nos Estados Unidos na década de 70 do século passado. O primeiro computador com tela sensível ao toque foi o sistema PLATO IV, que surgiu em 1972. Essa tela sensível ao toque funcionava com base em uma grade de raios infravermelhos. Na mesma época, Samuel Hirst desenvolveu a primeira tela sensível ao toque com tecnologia resistiva. E em 1982 apareceu a primeira TV com tela sensível ao toque resistiva.

A tecnologia para a fabricação de telas sensíveis ao toque evoluiu e no início da década de 2000 passou a ser utilizada ativamente na produção de dispositivos móveis. Primeiro, havia PDAs com tela sensível ao toque e, em seguida, telefones, smartphones e tablets. O uso da tela sensível ao toque expandiu significativamente as capacidades dos dispositivos móveis, o que se tornou o ímpeto para o crescimento significativo desta indústria.

Agora a tela sensível ao toque é usada em todos os lugares, ela está embutida em telefones, smartphones, tablets, laptops, monoblocos, monitores. Além disso, as telas sensíveis ao toque são usadas ativamente em eletrodomésticos automotivos, médicos, industriais e domésticos. Na verdade, qualquer dispositivo que requeira a entrada de informações pode ser equipado com essa tela.

Tipos de telas sensíveis ao toque

A classificação geral das telas sensíveis ao toque que estão no mercado implica uma divisão em variedades por tipo e características de design. Os mais usados são os tipos resistivo e capacitivo, que são usados na maioria dos dispositivos móveis. Há também:

matriz;
infravermelho;
projeção capacitiva;
óptico;
Sensores DST;
aceno;
indução.

O sensor resistivo é considerado “o século passado” devido à tecnologia imperfeita

Tela de toque resistiva

Falando sobre o que é uma tela de toque, a primeira coisa a mencionar são as telas resistivas, que foram as primeiras em produção em massa. Essas telas consistem em duas placas transparentes de plástico, nas quais é aplicada a malha condutora mais fina. Uma camada dielétrica é instalada entre as placas, que é necessária para capturar a pressão na área desejada da tela pelo usuário.

Quando o dono do smartphone realiza uma ação (por exemplo, clicar na área desejada da tela), o dielétrico se afasta neste local, o que leva ao contato das duas placas uma com a outra. Aparece uma corrente, que é registrada por um controlador especial, que determina um ponto específico de depressão em uma grade de coordenadas. Além disso, esses dados entram no programa de processamento, que, de acordo com um algoritmo criado anteriormente, executa a ação necessária.

Eletrodos especiais localizados nos cantos da matriz são responsáveis por determinar as coordenadas do ponto de pressão

As telas resistivas são, por sua vez, divididas em dois subtipos:

Sensor de quatro fios. São formados por um único painel, de vidro e uma membrana plástica, sobre a qual é aplicado o suporte resistivo da própria tela. Todo o espaço livre entre o vidro e o plástico é preenchido com isoladores. Ao pressionar, o circuito fecha, o que leva ao aparecimento das coordenadas do ponto de contato.
Cinco fios. Uma característica distintiva deste tipo é a ausência de suporte resistivo da membrana, a presença de uma camada condutora. Isso garante maior confiabilidade, pois mesmo depois de danificada a matriz ela continua funcionando. O ponto de pressão é rastreado pelo grau de mudança na voltagem da membrana.

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Existem também telas resistivas de oito fios que podem melhorar a precisão do processamento da prensagem, mas não aumentam a confiabilidade desse tipo de sensor.

A desvantagem de um sensor resistivo é a falta de suporte multitoque

Por falar em touch screen resistivas, deve-se observar seu baixo custo, a capacidade de pressionar com o dedo, caneta e até mesmo com a mão enluvada. Entre as desvantagens estão:

baixa condutividade dos raios de luz;
suscetibilidade a arranhões e rachaduras devido ao impacto;
falta de multitoque;
vida útil curta, que em média não passa de 34 milhões de cliques;
a impossibilidade de implementar a função de deslizamento na tela, uma vez que a matriz resistiva reage apenas ao pressionamento.

Tela de toque capacitiva

O tipo moderno de matriz é o tipo capacitivo da tela. O que é isso? A essência do trabalho deste tipo é seguir as leis da física elementar, ou seja, na propriedade de um objeto de maior capacidade para conduzir corrente alternada.

O funcionamento do tipo capacitivo é baseado na regra da diferença de potenciais elétricos

Por sua estrutura, esse tipo de matriz é uma placa de vidro, sobre a qual é aplicada uma camada de material resistivo.

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Nesse caso, as ligas de óxido de índio e óxido de estanho são usadas como os melhores resistores.

Nos cantos da tela, existem eletrodos que aplicam uma pequena voltagem a toda a superfície da matriz. Quando uma pessoa toca o dedo, ocorre um vazamento, que é registrado pelos sensores e transmitido ao controlador de processamento, que calcula as coordenadas do ponto de pressão. As características distintivas desse tipo de tela são uma longa vida útil, que é de mais de 200 milhões de cliques, maior transparência e a capacidade de não permitir a passagem de líquido. Porém, a superfície deste sensor ainda permanece vulnerável ao estresse mecânico, portanto, esses tipos de matriz são utilizados em dispositivos estacionários localizados em um local protegido de fatores externos.

A maioria dos dispositivos móveis modernos usa sensores capacitivos projetados.

Sensores capacitivos projetados

Falando sobre o que é uma tela de toque, certifique-se de observar o tipo de matriz que é usada na maioria dos smartphones e tablets modernos. Este é um sensor capacitivo projetado. Apresenta-se um desenho deste tipo, para além do painel habitual, com uma grelha de eléctrodos, que são aplicados na parte posterior da matriz. Os eletrodos disponíveis, junto com o corpo humano, formam um capacitor, e a eletrônica embutida é necessária para medir a capacidade do sistema resultante.

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Uma das líderes na produção de telas, a Samsung, conseguiu encaixar eletrodos sensíveis à pressão entre os subpixels, o que possibilitou simplificar o design e aumentar a transparência.

Maior transparência, possibilidade de uso de vidro espesso (até 19 mm) – tudo isso reduz o risco de danos às telas capacitivas de projeção, por isso são instaladas em dispositivos localizados em áreas abertas.

Em um sensor infravermelho, o princípio de operação é interromper os raios infravermelhos no ponto de contato

Telas de toque de matriz e infravermelho

Entre as variedades de sensores, dois tipos não mais comuns podem ser mencionados – telas de matriz e infravermelho. Dispositivos de matriz funcionam de acordo com os princípios gerais de projetos resistivos, mas sua característica distintiva é a simplicidade. Faixas condutoras verticais são aplicadas à superfície da membrana e faixas horizontais são aplicadas à superfície do vidro. Quando pressionadas, as tiras se tocam e o controlador calcula o ponto de contato e determina as coordenadas do ponto. Uma desvantagem significativa é a impossibilidade de garantir alta resolução do sensor devido à simplicidade do design.

Os tipos infravermelhos usam um princípio semelhante de bandas de interseção, que são os raios infravermelhos. Quando você toca na tela com qualquer objeto, a grade de raios é interrompida neste ponto. Uma visão semelhante é usada em dispositivos onde a transmissão de imagens de alta definição é necessária, por exemplo, e-books. A desvantagem de um sensor IR é sua suscetibilidade à contaminação.

Mapas interativos usam um tipo de medidor de tensão de sensor

Telas sensíveis ao toque óticas e de extensômetro

O tipo óptico se diferencia pela presença de iluminação infravermelha, que é distribuída entre o vidro e a matriz, e é capaz de refletir até 100% da luz em seu interior. Quando tocado com o dedo, ocorre dispersão. A eletrônica só precisa criar um padrão de dispersão para determinar o ponto de pressão. Isso é feito das seguintes maneiras:

instalar a câmera ao lado do projetor;
a introdução de um subpixel auxiliar.

Tipos semelhantes de telas são usados em quadros brancos interativos. O sensor do medidor de tensão é sensível à deformação da superfície da tela. Este tipo se distingue pelo aumento da resistência a danos, portanto, essas matrizes são utilizadas em máquinas de bilhetes, caixas eletrônicos.

A tecnologia DST funciona com o princípio de detectar manifestações piezoelétricas dentro de um painel de vidro com o toque de um dedo

Qual é a principal diferença entre um display e uma touchscreen?

A exibição é basicamente um detalhe com o qual a imagem é projetada. Ele é o responsável pela exibição das informações, que são recebidas diretamente pelo proprietário do dispositivo. Se a tela estiver danificada, isso se refletirá na imagem: pode estar total ou parcialmente ausente, manchas pretas com listras ou listras irregulares podem ser exibidas.

Uma tela sensível ao toque, na verdade, é um vidro sensível ao toque que funciona de maneira simples: tocar com o dedo permite realizar qualquer função ou realizar determinadas ações. Se o touchscreen estiver com defeito, então em sua superfície será imediatamente perceptível: aparecem rachaduras, que são sentidas sob os dedos, o sensor perde sua sensibilidade anterior.

A principal diferença entre a tela e a tela sensível ao toque em telefones ou tablets é que, na maioria dos casos, a tela está localizada sob a tela sensível ao toque. Assim, na própria superfície do aparelho existe um vidro de toque, e já um display com uma imagem é mostrado abaixo.

O design e o princípio de operação da tela de toque capacitiva

É um vidro revestido com um material resistivo transparente. Normalmente é uma liga de óxidos de estanho e índio. Nos cantos do vidro existem 4 eletrodos conectados a um cabo de fita conectado à placa-mãe.

Quanto mais próximo o dedo estiver do eletrodo, menor será a resistência

O módulo funciona da seguinte maneira:

Os eletrodos fornecem uma tensão alternada ou contínua de mesmo valor para todos os ângulos.
O usuário toca o vidro. Ao ser tocado, surge um vazamento de corrente, já que o corpo humano é uma placa de um capacitor descarregado e começa a se encher com uma carga dos eletrodos.
Quanto mais próximo o dedo estiver do eletrodo, menor será a resistência e maior será a corrente que flui através dos eletrodos. Os sensores medem seus valores e os transmitem ao controlador.
O controlador calcula as coordenadas do ponto de pressão e as transmite ao processador central para execução do comando dado ao pressionar.

Touchscreen resistiva é uma tecnologia desatualizada

Existem vários sistemas usados para criar telas sensíveis ao toque. As tecnologias resistivas e capacitivas mais comuns são muito diferentes.

Nos smartphones antigos, eram as telas resistivas que exigiam o uso de stylus (pequenos ponteiros com os quais o usuário dava comandos ao telefone). O sistema resistivo é de vidro coberto por um filme elástico e uma camada eletricamente condutora.

O espaço em branco é retido entre esses dois elementos. A superfície da tela é protegida por um revestimento especial que protege a tela de arranhões e outros danos mecânicos. Mas para melhor proteção, um filme é fornecido (acompanha smartphones antigos).

As telas sensíveis ao toque resistivas têm uma série de desvantagens:

a necessidade de pressionar a tela (tocar é mais conveniente);
calibração da tela resultante da redistribuição da massa da camada isolante;
deterioração rápida da qualidade da tela sensível ao toque (rachaduras, arranhões, manchas, etc.);
curta vida útil, que se explica precisamente pelo rápido aparecimento de danos;
falta de capacidade de deslizamento (como em smartphones modernos), etc.

Hoje, as telas sensíveis ao toque resistivas são cada vez menos comuns. Os fabricantes de smartphones os abandonaram, eles agora são usados principalmente em caixas eletrônicos e vários terminais.

Tipos e princípios básicos de trabalho

Os smartphones usam apenas dois tipos de sensores – resistivos e capacitivos. Sua principal diferença do ponto de vista de um usuário simples é que os primeiros são ativados pressionando e os últimos tocando.
Uma tela de toque resistiva é essencialmente um “sanduíche” de um painel de vidro e duas membranas de toque sobrepostas a ele. A membrana superior é flexível e a membrana inferior é firmemente fixada à tela.
As superfícies internas de ambos são tratadas com um composto condutor. Eletrodos (de 4 a 8) estão localizados ao longo do perímetro de todo o sistema.
Assim que o usuário pressiona a tela (caneta ou dedo), a tela reage ao toque: o filme externo flexiona e fecha com o interno. Um sensor especial detecta o fechamento do circuito e determina o ponto de contato.
Para entender como funciona uma tela projetada com tecnologia capacitiva, basta lembrar de um curso de física da escola que o corpo humano também é um condutor elétrico.
A tela de toque capacitiva mais simples consiste em uma placa de vidro com uma camada resistiva aplicada a ela e 4 eletrodos localizados nos cantos. Uma tensão alternada é aplicada dos eletrodos à superfície do sensor.
Um dedo encostado na tela torna-se um novo elo no circuito eletrônico. Uma corrente de fuga ocorre no sistema, que é lida imediatamente pelo controlador.

Telas sensíveis ao toque – 3D Touch

O precursor de telas sensíveis ao toque sensíveis à pressão é a tecnologia Force Touch de propriedade da Apple, usada nos smartwatches da empresa, MacBook, MackBook Pro e Magic Trackpad 2.

Depois de testar soluções de interface e vários cenários para usar o reconhecimento de pressão nesses dispositivos, a Apple começou a implementar uma solução semelhante em seus smartphones. No iPhone 6s e 6s Plus, o reconhecimento e a medição da pressão passou a ser uma das funções da touchscreen e recebeu o nome comercial de 3D Touch.

Embora a Apple não tenha escondido o fato de que a nova tecnologia apenas modifica os sensores capacitivos a que estamos acostumados e até mostrou um diagrama que explicava em termos gerais o princípio de seu funcionamento, detalhes sobre o dispositivo de telas sensíveis ao toque com 3D Touch apareceram somente após o os primeiros iPhones da nova geração foram desmontados por entusiastas. …

Para ensinar a tela de toque capacitiva a reconhecer a pressão e distinguir entre vários graus de pressão, os engenheiros de Cupertino exigiram uma remontagem do sanduíche da tela de toque. Eles fizeram alterações em partes individuais e adicionaram outra nova camada à camada capacitiva. E, curiosamente, ao fazer isso, eles foram claramente inspirados por telas resistivas desatualizadas.

A grade do sensor capacitivo permaneceu inalterada, mas foi movida para trás, mais perto da matriz. Um conjunto adicional de 96 sensores individuais foi integrado entre um conjunto de contatos elétricos que monitoram o ponto de toque da tela e o vidro de proteção.

Seu trabalho não era localizar o dedo na tela do iPhone. A tela de toque capacitiva ainda lidou bem com isso. Essas placas são necessárias para detectar e medir o grau de curvatura do vidro protetor. A Apple especificamente para o iPhone encomendou ao Gorilla Glass para projetar e fabricar uma camada protetora que manteria sua força anterior e, ao mesmo tempo, seria flexível o suficiente para permitir que a tela respondesse à pressão.

Nesse desenvolvimento, foi possível finalizar o material sobre telas sensíveis ao toque, senão por outra tecnologia, que há alguns anos previa um grande futuro.

Telas de toque de onda

Surpreendentemente, eles não usam eletricidade e não têm nada a ver com luz. A tecnologia do sistema de Ondas Acústicas de Superfície usa ondas acústicas de superfície que se propagam ao longo da superfície da tela para determinar o ponto de contato. O ultrassom gerado pelos elementos piezoelétricos nos cantos é alto demais para ser captado pela audição humana. Ele se espalha para frente e para trás, repetidamente quicando nas bordas da tela. O som é analisado em busca de anomalias criadas por objetos que tocam na tela.

Não há muitas desvantagens nas telas sensíveis ao toque onduladas. Começam a cometer erros após vidros muito sujos e em condições de forte ruído, mas, ao mesmo tempo, as telas com tal sensor não possuem camadas adicionais que aumentam a espessura e afetam a qualidade da imagem. Todos os componentes do sensor estão escondidos sob a moldura da tela. Além disso, os sensores de onda permitem calcular com precisão a área de contato da tela com um dedo ou outro objeto e calcular indiretamente a força de pressão na tela usando esta área.

É improvável que encontremos essa tecnologia em smartphones devido à moda atual de telas sem moldura, mas há alguns anos a Samsung experimentou o sistema Surface Acoustic Wave em monoblocos, e painéis com telas de toque acústicas são vendidos como acessórios para máquinas de jogos e terminais de publicidade. agora

Vidro de segurança

A camada superior da tela com a qual o usuário interage.

As sensações táteis do usuário dependem da qualidade do vidro e do revestimento oleofóbico sobre ele. Ao trabalhar com o iPhone, o dedo simplesmente desliza sobre a superfície, não gruda com um toque rápido e não fica parado com um golpe forte.

Os técnicos de serviço podem sugerir a substituição do vidro protetor em vez de substituir todo o display. O procedimento não é fácil, mas as peças de reposição são mais baratas.

Os óculos dos novos modelos do iPhone são muito finos, curvados em todo o perímetro e têm bordas suaves perto do botão Home e do alto-falante, e no iPhone X mais recente não tem recorte.

Mesmo os melhores óculos chineses são de qualidade inferior aos originais, quando você os substitui, você sente uma transição brusca ou aprofundamento do botão, muitas vezes após a substituição dos sensores na superfície frontal do smartphone começam a falhar.

Camada adesiva transparente

O vidro protetor é colado diretamente na matriz. Isso remove o espaço de ar e reduz a espessura da tela.

Uma camada adesiva de alta qualidade não distorce as cores, evita que a poeira entre sob o vidro e segura a camada superior de maneira confiável, mesmo durante o uso mais ativo.

Ao substituir o vidro, pode ser usada uma camada adesiva de baixa qualidade, que com o tempo mudará de cor, distorcerá a imagem ou permitirá a passagem de partículas de poeira.

O Matrix

Consiste em duas placas com cristais líquidos localizados no mel. Sob a ação da corrente, esses cristais passam a transmitir a radiação de iluminação correspondente.

É assim que funciona a matriz IPS, que é usada em todos os modelos de iPhone, exceto no novo iPhone X. O próprio sistema foi ligeiramente modificado por especialistas da Apple, e mais tarde chamado de Retina marketers.

Luz de fundo

Fonte de luz localizada atrás da matriz. É responsável por iluminar os cristais para que a imagem fique clara e brilhante. Os próprios cristais não brilham, mas apenas passam a luz de iluminação através deles.

Recursos de diferentes tipos de telas sensíveis ao toque

As telas sensíveis ao toque mais baratas, mas, ao mesmo tempo, as que transmitem menos claramente a imagem são as telas sensíveis ao toque resistivas. Além disso, eles são os mais vulneráveis, porque absolutamente qualquer objeto pontiagudo pode danificar seriamente um “filme” resistivo bastante delicado.
O próximo tipo, ou seja, as telas sensíveis ao toque wave são as mais caras de seu tipo. Ao mesmo tempo, a estrutura resistiva, muito provavelmente, se refere, afinal, ao passado, a capacitiva – ao presente, e a onda – ao futuro. É claro que o futuro não é absolutamente desconhecido para ninguém e, portanto, na atualidade, só se pode supor que tecnologia tem grandes perspectivas de uso no futuro.
Para um sistema resistivo de telas sensíveis ao toque, não importa se o usuário toca a tela do aparelho com a ponta de borracha ou apenas com o dedo. Basta que haja um contato entre as duas camadas. Ao mesmo tempo, a tela capacitiva reconhece apenas toques com alguns objetos condutores. Freqüentemente, os usuários de dispositivos modernos trabalham com eles com os próprios dedos. Nesse aspecto, as telas do desenho de ondas estão mais próximas das resistivas. É possível dar um comando com quase qualquer objeto – neste caso, basta evitar o uso de objetos pesados ou muito pequenos, por exemplo, o cabo de uma caneta esferográfica não funcionará para isso.

Dispositivo de tela capacitiva. Presente digital

Em telas sensíveis ao toque deste projeto, a base de vidro é recoberta por uma camada que desempenha a função de receptáculo-armazenador de carga elétrica. Ao tocar, o usuário libera parte da carga elétrica em um determinado ponto. Essa redução é determinada por microcircuitos localizados em cada canto da tela. O computador calcula a diferença de potencial elétrico entre as diferentes partes da tela, e as informações de toque em todos os detalhes são imediatamente transferidas para o driver da tela de toque.

Uma vantagem importante das telas de toque capacitivas é a capacidade desse tipo de tela de reter quase 90% do brilho original da tela. Em telas resistivas, apenas cerca de 75% da luz original é retida. Por esse motivo, as imagens em uma tela capacitiva parecem muito mais nítidas do que em uma touchscreen resistiva.

Visores de toque de onda. Futuro brilhante

Nas extremidades dos eixos X e Y, a grade da tela de vidro está localizada ao longo do transdutor. Um deles está transmitindo e o segundo está recebendo. Na base de vidro também estão refletores que “refletem” o sinal elétrico transmitido de um transdutor para outro.

O transdutor-receptor “sabe” exatamente se a pressão ocorreu e em que ponto ocorreu, pois ao tocar o usuário introduz uma interrupção na onda acústica. O vidro do display wave não tem revestimento de metal, o que permite reter 100% da luz original. Graças a seu recurso tão bom, a tela de onda é a melhor escolha para usuários que trabalham com detalhes gráficos finos. Na verdade, telas sensíveis ao toque resistivas e capacitivas não são ideais em termos de clareza de imagem. O revestimento retém a luz e distorce a imagem.

Tipos de telas sensíveis ao toque

Existem dois tipos de telas sensíveis ao toque:

Resistivo.
Capacidade.

Telas de toque resistivas respondem ao dedo, caneta e outros objetos. A entrada de informações está disponível ao usar luvas comuns. Ao mesmo tempo, é necessário oferecer um certo esforço para inserir as informações. Freqüentemente, muita pressão pode danificar a superfície de entrada e causar arranhões e, às vezes, até mesmo danificar a própria tela.

A tela de toque capacitiva reage apenas à pressão do dedo, bem como a outros objetos que podem simular o toque do dedo de uma pessoa: caneta, luvas, etc. Portanto, o custo de acessórios capazes de funcionar com essas telas sensíveis ao toque é muito maior. Para isso, o processo de entrada de dados é muito mais fácil, bastando um leve toque. A reação e a responsividade são várias vezes maiores em comparação com o tipo resistivo, que oferece condições confortáveis para navegar em menus ou jogos.

Resultado

A tela sensível ao toque torna muito mais fácil inserir informações em alguns dispositivos. Tocar com o dedo é muito mais fácil e rápido do que digitar com o cursor do mouse ou pesquisar as teclas desejadas no teclado. Além disso, esse design ajuda a economizar espaço em determinados dispositivos. Ao mesmo tempo, a tecnologia de produção continua cara em termos de dinheiro, o que dificulta a produção em massa de notebooks e monitores com tela sensível ao toque.

Fontes utilizadas e links úteis sobre o tema: https://SmartPhonus.com/%D1%82%D0%B0%D1%87%D1%81%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BD- % D0% BD% D0% B0-% D1% 82% D0% B5% D0% BB% D0% B5% D1% 84% D0% BE% D0% BD% D0% B5-% D0% B8% D0% BB % D0% B8-% D1% 81% D0% BC% D0% B0% D1% 80% D1% 82% D1% 84% D0% BE% D0% BD% D0% B5 / https://tehno.guru/ ru / tachskrin-chto-ehto-takoe / https://www.art-gsm.ru/blog/obzor-kharakteristik/otlichie-displeya-ot-tachskrina/ https://VyborSmartphona.ru/sovety/tachskrin https: / / computerinfo.ru/tachskrin-princip-raboty-osobjennosti-tjekhnologij/ https://mob-mobile.ru/statya/2788-kak-rabotaet-sensornyy-ekran-mobilnogo-ustroystva.html https://trashbox.ru/ link / como funciona a tela sensível ao toque https://zen.yandex.ru/media/id/5baa864f13d3b900aa88e6a5/iz-chego-sostoit-displei-smartfona-5bb0887cd8b58c00aa88f0ae https://tehnoobzor.com/tests-reviews/to-laptops/141-ranseeks https://tehnoobzor.com/tests-reviews/to-laptops/141-ranseeks https: // Hi-News.ru/technology/fakty-tri-tipa-sensornyx-ekranov-princip-raboty-tachskrinov.html https://androfon.ru/article/tachskrin-chto-eto

Fonte de gravação: lastici.ru