ईईपीरोम

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Not to be confused with ईपीरोम.
कंप्यूटर मेमोरी और डेटा स्टोरेज प्रकार
सामान्य
वाष्पशील
रैम
ऐतिहासिक
गैर-वाष्पशील
रोम
NVRAM
प्रारंभिक-चरण NVRAM
एनालॉग रिकॉर्डिंग
ऑप्टिकल
विकास में
ऐतिहासिक
एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स M24C02 I²C सीरियल प्रकार ईईपीरोम
एटमेल AT93C46A डाई (एकीकृत परिपथ)
AT90USB162 माइक्रोकंट्रोलर्स 512 बाइट ईईपीरोम को एकीकृत करता है
यूवी-ईपीरोम संरचना का क्रॉस सेक्शन।
ऊपरी इन्सुलेटर: ONO
लोअर इंसुलेटर: क्वांटम टनलिंग सिलिकॉन डाइऑक्साइड

ईईपीरोम (जिसे ई2पीरोम भी कहा जाता है) का तात्पर्य विद्युत रूप से मिटाने योग्य प्रोग्राम योग्य रीड-ओनली मेमोरी है और यह कंप्यूटर में उपयोग की जाने वाली विशेष प्रकार की गैर-वाष्पशील मेमोरी होती है, जो सामान्यतः स्मार्ट कार्ड और रिमोट कीलेस प्रणाली जैसे माइक्रोकंट्रोलर में एकीकृत होती है। इस प्रकार भिन्न-भिन्न बाइट्स को मिटाने और पुन: प्रोग्राम करने की अनुमति देकर अपेक्षाकृत कम मात्रा में डेटा संग्रहीत करने के लिए भिन्न चिप डिवाइस के रूप में एकीकृत होती है।

ईईपीरोम को फ्लोटिंग-गेट ट्रांजिस्टर की सारणी के रूप में व्यवस्थित किया जाता है। इस प्रकार ईईपीरोम को विशेष प्रोग्रामिंग सिग्नल प्रयुक्त करके इन-परिपथ प्रोग्राम और मिटाया जा सकता है। चूँकि मूल रूप से, ईईपीरोम एकल-बाइट संचालन तक सीमित थे, जिससे वह धीमे हो गए, किन्तु आधुनिक ईईपीरोम मल्टी-बाइट पृष्ठ संचालन की अनुमति देते हैं। अतः ईईपीरोम में मिटाने और पुन: प्रोग्रामिंग के लिए सीमित जीवन होता है, जो अभी आधुनिक ईईपीरोम में दस लाख ऑपरेशन तक पहुंच गया है। इस प्रकार ईईपीरोम में जिसे बार-बार पुन: प्रोग्राम किया जाता है, अतः ईईपीरोम का जीवन महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार होता है।

फ़्लैश मेमोरी विशेष प्रकार की ईईपीरोम होती है जिसे उच्च गति और उच्च घनत्व के लिए डिज़ाइन किया गया है, अतः बड़े मिटाने वाले ब्लॉक (सामान्यतः 512 बाइट्स या बड़े) और सीमित संख्या में लिखने के चक्र (अधिकांशतः 10,000) की कीमत पर होते है। इस प्रकार दोनों को विभाजित करने वाली कोई स्पष्ट सीमा नहीं होती है, किन्तु ईईपीरोम शब्द का उपयोग सामान्यतः छोटे मिटाने वाले ब्लॉक (बाइट जितना छोटा) और लंबे जीवनकाल (सामान्यतः 1,000,000 चक्र) के साथ गैर-वाष्पशील मेमोरी का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार अनेक पिछले माइक्रोकंट्रोलर्स में दोनों (फर्मवेयर के लिए फ्लैश मेमोरी और मापदंडों के लिए छोटा ईईपीरोम) सम्मिलित होते थे, चूंकि आधुनिक माइक्रोकंट्रोल का रुझान फ्लैश का उपयोग करके ईईपीरोम का अनुकरण (कंप्यूटिंग) करना है।

सन्न 2020 तक, फ्लैश मेमोरी की निवेश बाइट-प्रोग्रामेबल ईईपीरोम से बहुत कम होती है और यह प्रमुख मेमोरी का विशेष प्रकार होता है जहां किसी प्रणाली को महत्वपूर्ण मात्रा में गैर-वाष्पशील ठोस अवस्था भंडारण की आवश्यकता होती है। चूँकि, ईईपीरोम का उपयोग अभी भी उन अनुप्रयोगों पर किया जाता है जिनके लिए केवल थोड़ी मात्रा में भंडारण की आवश्यकता होती है, जैसे कि सीरियल उपस्थिति का पता लगाना इत्यादि।[1][2]

इतिहास

सन्न 1970 के दशक के प्रारंभ में, विद्युतीय रूप से पुन: प्रोग्राम करने योग्य गैर-वाष्पशील मेमोरी के लिए कुछ अध्ययन, आविष्कार और विकास विभिन्न कंपनियों और संगठनों द्वारा किए गए थे। इस प्रकार सन्न 1971 में, सबसे प्रारंभिक शोध सूची जापान में टोक्यो में सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स पर तीसरे सम्मेलन में इलेक्ट्रोटेक्निकल प्रयोगशाला में यासुओ तारुई, युताका हयाशी और कियोको नागाई द्वारा जापानी राष्ट्रीय अनुसंधान संस्थान प्रस्तुत की गई थी।[3]

उन्होंने सन्न 1972 में ईईपीरोम डिवाइस का अर्धचालक डिवाइस निर्माण किया जाता है,[4] और इस अध्ययन को 10 वर्षों से अधिक समय तक जारी रखा जाता है।[5]

इन दस्तावेज़ों को पश्चात् के दस्तावेज़ों और पेटेंटों द्वारा बार-बार उद्धृत किया गया है।[6][7]

उनके शोध अध्ययन में मोनोस (धातु -ऑक्साइड-नाइट्राइड-ऑक्साइड- अर्धचालक) विधि सम्मिलित होती है,[8]

जिसमें सिंगल-चिप माइक्रोकंट्रोलर में एकीकृत रेनेसा इलेक्ट्रॉनिक्स की फ्लैश मेमोरी का उपयोग किया गया था।[9][10][11]

सन्न 1972 में, तोशिबा में फुजियो मासुओका द्वारा प्रकार की विद्युतीय रूप से पुन: प्रोग्राम करने योग्य गैर-वाष्पशील मेमोरी का आविष्कार किया गया था, जिन्हें फ्लैश मेमोरी के आविष्कारक के रूप में भी जाना जाता है।[12]

अधिकांश प्रमुख अर्धचालक निर्माता, जैसे तोशीबा,[12][6]सान्यो (पश्चात् में, अर्धचालक पर),[13]

आईबीएम,[14]

इंटेल,[15][16]

एनईसी (पश्चात् में, रेनेसा इलेक्ट्रॉनिक्स),[17]

फिलिप्स (पश्चात् में, एनएक्सपी अर्धचालक),[18]

सीमेंस (पश्चात् में, इन्फिनियॉन तकनीकज),[19]

हनीवेल (पश्चात् में, एटमेल),[20]

टेक्सस उपकरण,[21]

सन्न 1977 तक कुछ विद्युतीय रूप से पुन: प्रोग्राम करने योग्य गैर-वाष्पशील उपकरणों का अध्ययन, आविष्कार और निर्माण किया गया था।

इन उपकरणों का सैद्धांतिक आधार एवलांच ब्रेकडाउन गर्म वाहक इंजेक्शन है। किन्तु सामान्यतः, सन्न 1970 के दशक के प्रारंभ में ईपीरोम सहित प्रोग्रामयोग्य यादों में विश्वसनीयता और सहनशक्ति संबंधी समस्याएं होती थीं, जैसे डेटा प्रतिधारण अवधि और मिटाने/लिखने के चक्रों की संख्या होती है।[22]

सन्न 1975 में, एनईसी की अर्धचालक संचालन इकाई, पश्चात् में एनईसी इलेक्ट्रॉनिक्स, वर्तमान में रेनेसा इलेक्ट्रॉनिक्स, ने जापान पेटेंट कार्यालय में ट्रेडमार्क नाम ईईपीरोम प्रयुक्त किया जाता है।[23][24]

सन्न 1978 में, यह ट्रेडमार्क अधिकार प्रदान किया गया और जापान में No.1,342,184 के रूप में पंजीकृत किया गया, और मार्च, सन्न 2018 तक अभी भी जीवित है।

फरवरी, सन्न 1977 में, ह्यूजेस एयरक्राफ्ट कंपनी में एलियाहौ हरारी ने फ्लोटिंग-गेट और वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) के मध्य पतली सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत के माध्यम से क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन फाउलर-नॉर्डहेम टनलिंग का उपयोग करके नई ईईपीरोम विधि का आविष्कार किया गया था।

ह्यूजेस ने इस नए ईईपीरोम उपकरणों का उत्पादन किया है।[25]

किन्तु यह पेटेंट[26] ईईपीरोम प्रौद्योगिकी और एनईसी के ईईपीरोम आविष्कार में IBMआईबीएम के योगदान का हवाला दिया गया था।[27][17]

मई, सन्न 1977 में, फेयरचाइल्ड कैमरा और उपकरण और सीमेंस द्वारा कुछ महत्वपूर्ण शोध परिणाम का खुलासा किया गया था। उन्होंने क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन का उपयोग करने के लिए क्रमशः 30 Å से कम सिलिकॉन डाइऑक्साइड की मोटाई के साथ सोनोस (पॉलीसिलिकॉन-सिलिकॉन ऑक्सीनाइट्राइड-नाइट्राइड-ऑक्साइड-सिलिकॉन) संरचना और सिमोस (स्टैक्ड-गेट हॉट-कैरियर इंजेक्शन मॉसफेट) संरचना का उपयोग किया था। इस प्रकार फाउलर-नोर्डहेम टनलिंग हॉट-कैरियर इंजेक्शन होता है।[28][29]

सन्न 1976 से 1978 के आसपास, जॉर्ज पेरलेगोस समेत इंटेल की टीम ने इस टनलिंग ई को उत्तम बनाने के लिए कुछ आविष्कार किए आई2पीरोम तकनीक होती है।[30][31]

सन्न 1978 में, उन्होंने पतली सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत के साथ 16K (2K शब्द × 8) बिट इंटेल 2816 चिप विकसित की, जो 200 Å से कम होती थी।[32]

सन्न 1980 में इस संरचना को सार्वजनिक रूप से फ्लोटॉक्स के रूप में फ्लोटिंग-गेट मॉसफेट सुरंग जंक्शन ऑक्साइड प्रस्तुत किया गया था।[33]

फ्लोटॉक्स संरचना ने प्रति बाइट मिटाने/लिखने के चक्र की विश्वसनीयता में 10,000 गुना तक सुधार किया था।[34]

किन्तु इस उपकरण के लिए अतिरिक्त 20–22वी वीपीपी 5वी रीड ऑपरेशंस को छोड़कर, बाइट इरेज़ के लिए बायस वोल्टेज सप्लाई की आवश्यकता होती थी।[35]

सन्न 1981 में, पेरलेगोस और 2 अन्य सदस्यों ने एटमेल फाउंडिंग और सन्न 1980 के दशक के विकास के लिए इंटेल छोड़ दिया था।[36]

जो प्रोग्रामिंग ई2पीरोम के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज की आपूर्ति के लिए ऑन-डिवाइस चार्ज पंप का उपयोग करता था।

सन्न 1984 में, पेरलोगोस ने सीक तकनीक को छोड़कर एटमेल की स्थापना की थी, फिर सीक तकनीक को एटमेल द्वारा अधिग्रहित कर लिया गया था।[37][38]

फ्लोटॉक्स संरचना का सैद्धांतिक आधार

एन.ओ.आर.-प्रकार फ्लैश मेमोरी मेमोरी सेल (कंप्यूटिंग)
एन.ओ.आर.-प्रकार फ्लैश मेमोरी मेमोरी सेल (कंप्यूटिंग)

जैसा कि पूर्व अनुभाग में वर्णित होता है कि पुराने ईईपीरोम उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज के साथ हिमस्खलन ब्रेकडाउन-आधारित हॉट-कैरियर इंजेक्शन पर आधारित हैं। किन्तु फ्लोटॉक्स का सैद्धांतिक आधार क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन फाउलर-नॉर्डहाइम टनलिंग है। इस प्रकार फ्लोटिंग-गेट मॉसफेट और वेफर के मध्य पतली सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत के माध्यम से फाउलर-नॉर्डहाइम टनलिंग हॉट-कैरियर इंजेक्शन होते है। दूसरे शब्दों में, यह सुरंग जंक्शन का उपयोग करता है।[39]

भौतिक घटना का सैद्धांतिक आधार भी आज की फ्लैश मेमोरी जैसा ही होता है। किन्तु प्रत्येक फ्लोटॉक्स संरचना अन्य रीड-कंट्रोल ट्रांजिस्टर के साथ संयोजन में होती है जिससे कि फ्लोटिंग गेट स्वयं केवल डेटा बिट को प्रोग्रामिंग और मिटा रहा है।[40]

इंटेल की फ्लोटॉक्स डिवाइस संरचना ने ईईपीरोम विश्वसनीयता में सुधार किया जाता है, दूसरे शब्दों में, लिखने और मिटाने के चक्र की सहनशक्ति और डेटा अवधारण अवधि में सुधार किया जाता है। इस प्रकार फ्लोटॉक्स के बारे में सिंगल-इवेंट प्रभाव के लिए अध्ययन की सामग्री उपलब्ध होती है।[41]

वर्तमान में, फ्लोटॉक्स डिवाइस संरचना का विस्तृत अकादमिक विवरण विभिन्न सामग्रियों में पाया जा सकता है।[42][43][44]

आज की ईईपीरोम संरचना

आजकल, ईईपीरोम का उपयोग एम्बेडेड माइक्रोकंट्रोलर के साथ-साथ मानक ईईपीरोम उत्पादों के लिए भी किया जाता है।

ईईपीरोम को अभी भी मेमोरी में समर्पित बाइट को मिटाने के लिए प्रति बिट 2-ट्रांजिस्टर संरचना की आवश्यकता होती है, जबकि फ्लैश मेमोरी में मेमोरी के क्षेत्र को मिटाने के लिए प्रति बिट 1 ट्रांजिस्टर संरचना की आवश्यकता होती है।[45]

सुरक्षा सुरक्षा

ग्राहक पहचान मॉड्यूल के अंदर

जिससे कि ईईपीरोम विधि का उपयोग कुछ सुरक्षा गैजेटों के लिए किया जाता है, जैसे क्रेडिट कार्ड, सिम कार्ड, की-लेस एंट्री, आदि, कुछ उपकरणों में सुरक्षा सुरक्षा तंत्र होते हैं, जैसे कॉपी-प्रोटेक्शन इत्यादि।[45][46]

इलेक्ट्रिकल इंटरफ़ेस

ईईपीरोम डिवाइस डेटा इनपुट/आउटपुट के लिए सीरियल या समानांतर इंटरफ़ेस का उपयोग करते हैं।

सीरियल बस डिवाइस

सामान्य सीरियल इंटरफ़ेस सीरियल पेरिफेरल इंटरफ़ेस बस, I²C, माइक्रोवायर, यूएनआई/ओ और 1-तार हैं। यह 1 से 4 डिवाइस पिन का उपयोग करते हैं और डिवाइस को 8 पिन या उससे कम वाले पैकेज का उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

विशिष्ट ईईपीरोम सीरियल प्रोटोकॉल में तीन चरण ओपी-कोड चरण, पता चरण और डेटा चरण होते हैं। इस प्रकार ओपी-कोड सामान्यतः ईईपीरोम डिवाइस के सीरियल इनपुट पिन का पहला 8 बिट इनपुट होता है (या अधिकांश I²C डिवाइस के साथ, यह अंतर्निहित होता है)। इसके पश्चात् डिवाइस की गहराई के आधार पर 8 से 24 बिट एड्रेसिंग होती है, अतः फिर डेटा पढ़ा या लिखा जाता है।

प्रत्येक ईईपीरोम डिवाइस में सामान्यतः विभिन्न कार्यों के लिए मानचित्र किए गए ओपी-कोड निर्देशों का अपना समूह होता है। इस प्रकार सीरियल पेरिफेरल इंटरफ़ेस बस ईईपीरोम उपकरणों पर सामान्य संचालन होता हैं।

  • सक्षम लिखें (रेनल)
  • अक्षम लिखें (डब्ल्यूआरडीआई)
  • स्थिति रजिस्टर पढ़ें (आरडीएसआर)
  • स्थिति रजिस्टर लिखें (डब्लूआरएसआर)
  • डेटा पढ़ें (पढ़ें)
  • डेटा लिखें (लिखें)

कुछ ईईपीरोम उपकरणों द्वारा समर्थित अन्य ऑपरेशन हैं।

  • कार्यक्रम
  • सेक्टर मिटाएँ
  • चिप मिटाने के आदेश

समानांतर बस उपकरण

समानांतर ईईपीरोम उपकरणों में सामान्यतः 8-बिट डेटा बस और एड्रेस बस होती है जो पूर्ण मेमोरी को कवर करने के लिए पर्याप्त होती है। अधिकांश उपकरणों में चिप सेलेक्ट और राइट प्रोटेक्ट पिन होते हैं। कुछ माइक्रोकंट्रोलर्स ने समानांतर ईईपीरोम को भी एकीकृत किया है।

सीरियल ईईपीरोम की तुलना में समानांतर ईईपीरोम का संचालन सरल और तेज़ होत्ता है, किन्तु यह डिवाइस उच्च पिन गिनती (28 पिन या अधिक) के कारण बड़े हैं और सीरियल ईईपीरोम या फ्लैश के पक्ष में लोकप्रियता में कमी आ रही है।

अन्य उपकरण

ईईपीरोम मेमोरी का उपयोग अन्य प्रकार के उत्पादों में सुविधाओं को सक्षम करने के लिए किया जाता है जो पूरी तरह से मेमोरी उत्पाद नहीं हैं। वास्तविक समय की घड़ियां, डिजिटल तनाव नापने का यंत्र , डिजिटल सिलिकॉन बैंडगैप तापमान सेंसर जैसे उत्पादों में अंशांकन जानकारी या अन्य डेटा संग्रहीत करने के लिए छोटी मात्रा में ईईपीरोम हो सकता है जो विद्युत हानि की स्थिति में उपलब्ध होने की आवश्यकता होती है।

बाहरी और आंतरिक फ़्लैश मेमोरी के उपयोग से पहले, गेम की प्रगति और विन्यास को सहेजने के लिए इसका उपयोग वीडियो गेम कारतूस पर भी किया जाता था।

विफलता मोड

संग्रहीत जानकारी की दो सीमाएँ सहनशक्ति और डेटा प्रतिधारण होती हैं।

पुनर्लेखन के समय, फ्लोटिंग-गेट ट्रांजिस्टर में गेट ऑक्साइड धीरे-धीरे फंसे हुए इलेक्ट्रॉनों को जमा करता है। फंसे हुए इलेक्ट्रॉनों का विद्युत क्षेत्र फ्लोटिंग गेट में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ता है, जिससे शून्य बनाम के लिए थ्रेसहोल्ड वोल्टेज के मध्य की खिड़की कम हो जाती है। पर्याप्त संख्या में पुनर्लेखन चक्रों के पश्चात्, अंतर पहचानने योग्य होने के लिए बहुत छोटा हो जाता है, कोशिका क्रमादेशित अवस्था में फंस जाती है, और सहनशक्ति विफलता हो जाती है। इस प्रकार निर्माता सामान्यतः पुनर्लेखन की अधिकतम संख्या 1 मिलियन या उससे अधिक निर्दिष्ट करते हैं।[47]

भंडारण के समय, फ्लोटिंग गेट में इंजेक्ट किए गए इलेक्ट्रॉन, विशेष रूप से बढ़े हुए तापमान पर, इंसुलेटर के माध्यम से बह सकते हैं, और चार्ज हानि का कारण बन सकते हैं, जिससे सेल मिटी हुई स्थिति में वापस आ सकता है। अतः निर्माता सामान्यतः 10 साल या उससे अधिक के डेटा प्रतिधारण की गारंटी देते हैं।[48]

संबंधित प्रकार

फ़्लैश मेमोरी ईईपीरोम का बाद का रूप है। इस प्रकार उद्योग में, ईईपीरोम शब्द को ब्लॉक-वार मिटाने योग्य फ्लैश मेमोरी की तुलना में बाइट-वार मिटाने योग्य यादों में आरक्षित करने की परंपरा होती है। सामान्यतः ईईपीरोम समान क्षमता के लिए फ्लैश मेमोरी की तुलना में अधिक डाई क्षेत्र घेरता है, जिससे कि प्रत्येक सेल को सामान्यतः पढ़ने, लिखने और मिटाने वाले ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, जबकि फ्लैश मेमोरी इरेज़ परिपथ को कोशिकाओं के बड़े ब्लॉक (अधिकांशतः 512×8) द्वारा साझा किया जाता है।

नई गैर-वाष्पशील मेमोरी प्रौद्योगिकियाँ जैसे कि फेरोइलेक्ट्रिक रैम और एमआरएएम धीरे-धीरे कुछ अनुप्रयोगों में ईईपीरोम की स्थान ले रही हैं, किन्तु निकट भविष्य में ईईपीरोम बाजार का छोटा सा भाग बने रहने की उम्मीद होती है।

ईपीरोम और ईईपीरोम /फ्लैश के साथ तुलना

ईपीरोम और ईईपीरोम के मध्य अंतर यह होता है कि मेमोरी कैसे प्रोग्राम करती है और मिटा देती है। इस प्रकार ईईपीरोम क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन (उद्योग में सामान्यतः फाउलर-नॉर्डहाइम टनलिंग के रूप में जाना जाता है) का उपयोग करके विद्युत रूप से प्रोग्राम और मिटाया जा सकता है।

ईपीरोम को विद्युतीय रूप से मिटाया नहीं जा सकता है और इन्हें फ्लोटिंग गेट पर हॉट-कैरियर इंजेक्शन द्वारा प्रोग्राम किया जाता है। मिटाना पराबैंगनी प्रकाश स्रोत द्वारा होता है, चूंकि व्यवहार में अनेक ईपीरोम प्लास्टिक में संपुटित होते हैं जो यूवी प्रकाश के लिए अपारदर्शी होते हैं, जो उन्हें बार प्रोग्राम करने योग्य बनाते हैं।

अधिकांश एन.ओ.आर. फ्लैश मेमोरी हाइब्रिड शैली है - प्रोग्रामिंग हॉट-कैरियर इंजेक्शन के माध्यम से होती है और मिटाना क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के माध्यम से होता है | फाउलर-नॉर्डहाइम टनलिंग।

प्रकार गेट पर इलेक्ट्रॉन इंजेक्ट करें

(ज्यादातर बिट = 0 के रूप में व्याख्या की गई)

अवधि गेट से इलेक्ट्रॉनों को हटा दें

(ज्यादातर बिट = 1 के रूप में व्याख्या की गई)

अवधि/मोड
ईईपीरोम क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन 0,1—5 ms, bytewise क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन 0,1—5 ms, blockwise
एन.ओ.आर. फ्लैश मेमोरी गर्म वाहक इंजेक्शन 0,01—1 ms क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन 0,01—1 ms, blockwise
ईपीरोम गर्म वाहक इंजेक्शन 3—50 ms, bytewise यूवी प्रकाश 5—30 minutes, whole chip

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "TN-04-42: Memory Module Serial Presence-Detect" (PDF). Micron Technology. 2002.
  2. ↑ "क्रमिक उपस्थिति का पता लगाना (एसपीडी)". TechTarget. July 2015.
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बाहरी संबंध

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