कान आरेख सौजन्य नासा आपका कान एक नाजुक और विस्तृत संवेदी अंग है। अधिक मानव इंद्रियों के चित्र देखें । |
आपके कान असाधारण अंग हैं। वे आपके आस-पास की सभी आवाज़ों को पकड़ लेते हैं और फिर इस जानकारी को उस रूप में अनुवादित करते हैं जिसे आपका मस्तिष्क समझ सकता है। इस प्रक्रिया के बारे में सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि यह पूरी तरह से यांत्रिक है । आपकी गंध, स्वाद और दृष्टि सभी में रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं, लेकिन आपकी श्रवण प्रणाली पूरी तरह से शारीरिक गति पर आधारित है।
इस लेख में, हम उन यांत्रिक प्रणालियों को देखेंगे जो श्रवण को संभव बनाती हैं। हम ध्वनि के मूल स्रोत से लेकर आपके मस्तिष्क तक के रास्ते का पता लगाएंगे, यह देखने के लिए कि कान के सभी भाग एक साथ कैसे काम करते हैं। जब आप उनकी हर बात को समझ जाते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि आपके कान आपके शरीर के सबसे अविश्वसनीय हिस्सों में से एक हैं!
यह समझने के लिए कि आपके कान ध्वनि कैसे सुनते हैं, आपको पहले यह समझना होगा कि ध्वनि क्या है।
कोई वस्तु तब ध्वनि उत्पन्न करती है जब वह पदार्थ में कंपन करती है। यह एक ठोस हो सकता है, जैसे कि पृथ्वी; एक तरल, जैसे पानी; या एक गैस, जैसे हवा। अधिकांश समय, हम अपने वातावरण में हवा के माध्यम से यात्रा करने वाली आवाज़ें सुनते हैं।
जब कोई वस्तु वातावरण में कंपन करती है, तो वह वायु के कणों को अपने चारों ओर घुमाती है। हवा के वे कण बदले में हवा के माध्यम से कंपन की नाड़ी को अपने चारों ओर घुमाते हैं।
यह देखने के लिए कि यह कैसे काम करता है, आइए एक साधारण कंपन वस्तु को देखें: घंटी। जब आप घंटी बजाते हैं, तो धातु कंपन करती है - अंदर और बाहर फ्लेक्स करती है। जब यह एक तरफ फ्लेक्स करता है, तो यह आसपास के वायु कणों को उस तरफ धकेलता है। ये वायु कण फिर अपने सामने के कणों से टकराते हैं, जो उनके सामने के कणों से टकराते हैं, इत्यादि। इसे संपीड़न कहा जाता है ।
जब घंटी झुकती है, तो यह आसपास के वायु कणों को खींचती है। यह दबाव में एक बूंद बनाता है, जो अधिक आसपास के वायु कणों को खींचती है, दबाव में एक और बूंद पैदा करती है, जो कणों को और भी दूर खींचती है। इस दबाव में कमी को रेयरफैक्शन कहा जाता है ।
इस तरह, एक कंपन वस्तु वातावरण के माध्यम से दबाव में उतार-चढ़ाव की लहर भेजती है। ध्वनि तरंग आवृत्ति में भिन्नता के कारण हम विभिन्न कंपन वस्तुओं से अलग-अलग ध्वनियाँ सुनते हैं । एक उच्च तरंग आवृत्ति का सीधा सा मतलब है कि हवा के दबाव में उतार-चढ़ाव अधिक तेज़ी से आगे-पीछे होता है। हम इसे एक उच्च पिच के रूप में सुनते हैं । जब समय की अवधि में कम उतार-चढ़ाव होते हैं, तो पिच कम होती है। प्रत्येक उतार-चढ़ाव में वायुदाब का स्तर, तरंग का आयाम , यह निर्धारित करता है कि ध्वनि कितनी तेज है। अगले भाग में, हम देखेंगे कि कैसे कान ध्वनि तरंगों को पकड़ने में सक्षम है।
- ध्वनि तरंगों को पकड़ना
- कान का परदा
- ध्वनि बढ़ाना
- द्रव तरंग
- बाल कोशिकाएं
ध्वनि तरंगों को पकड़ना
पिछले भाग में हमने देखा कि ध्वनि वायुदाब में कंपन के रूप में वायु में गमन करती है। ध्वनि सुनने के लिए, आपके कान को तीन बुनियादी काम करने होते हैं:
- ध्वनि तरंगों को कान के श्रवण भाग में निर्देशित करें
- हवा के दबाव में उतार-चढ़ाव को समझें
- इन उतार-चढ़ावों का एक विद्युत संकेत में अनुवाद करें जिसे आपका मस्तिष्क समझ सकता है
पंख , कान का बाहरी हिस्सा, "पकड़" ध्वनि तरंगों के लिए कार्य करता है। आपका बाहरी कान आगे की ओर है और इसमें कई वक्र हैं। यह संरचना आपको ध्वनि की दिशा निर्धारित करने में मदद करती है। अगर आपके पीछे से या आपके ऊपर से कोई आवाज आ रही है, तो यह आपके सामने या आपके नीचे से आ रही की तुलना में अलग तरीके से पिन्ना को उछाल देगी। यह ध्वनि परावर्तन ध्वनि तरंग के पैटर्न को बदल देता है। आपका मस्तिष्क विशिष्ट पैटर्न को पहचानता है और यह निर्धारित करता है कि ध्वनि आपके सामने है, आपके पीछे है, आपके ऊपर है या आपके नीचे है।
कान आरेख सौजन्य नासा |
आपका मस्तिष्क आपके दोनों कानों से आने वाली जानकारी की तुलना करके ध्वनि की क्षैतिज स्थिति निर्धारित करता है। यदि ध्वनि आपके बायीं ओर है, तो यह आपके दाहिने कान तक पहुंचने की तुलना में आपके बाएं कान में थोड़ी जल्दी पहुंच जाएगी। यह आपके दाहिने कान की तुलना में आपके बाएं कान में भी थोड़ा जोर से होगा।
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शारीरिक संवेदनाएं
तंत्रिका तंत्र उन अनगिनत संवेदनाओं को निर्धारित करता है जिन्हें हम हर दिन अपने शरीर में महसूस करते हैं। यह कैसे काम करता है? सोते समय आपके पैर में झुनझुनी का क्या कारण होता है? जब आप छींकने वाले हों तो आपको कैसे पता चलेगा? डिस्कवरी चैनल की यह गतिविधि बताती है
कि
शरीर में संवेदनाएं
कैसे उत्पन्न होती हैं ।
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चूंकि पिन्नी आगे की ओर है, इसलिए आप अपने सामने की आवाज़ों को अपने पीछे की आवाज़ों की तुलना में बेहतर तरीके से सुन सकते हैं। कई स्तनधारियों, जैसे कि कुत्ते, के पास बड़े, चल पिन्नी होते हैं जो उन्हें एक विशेष दिशा से ध्वनियों पर ध्यान केंद्रित करने देते हैं। मानव पिने ध्वनि पर ध्यान केंद्रित करने में इतने कुशल नहीं हैं। वे सिर के खिलाफ काफी सपाट रहते हैं और महत्वपूर्ण गति के लिए आवश्यक मांसपेशियां नहीं होती हैं। लेकिन आप अपने हाथों को अपने कानों के पीछे रखकर आसानी से अपने प्राकृतिक पिन्नी को पूरक कर सकते हैं। ऐसा करने से, आप एक बड़ा सतह क्षेत्र बनाते हैं जो ध्वनि तरंगों को बेहतर तरीके से पकड़ सकता है। अगले भाग में, हम देखेंगे कि क्या होता है जब ध्वनि तरंग कान नहर से नीचे जाती है और ईयरड्रम के साथ इंटरैक्ट करती है।
कान का परदा
एक बार जब ध्वनि तरंगों में यात्रा कान की नलिका , वे कंपन कान की झिल्ली , जिसे आम तौर पर कान का परदा । ईयरड्रम त्वचा का एक पतला, शंकु के आकार का टुकड़ा होता है, जो लगभग 10 मिलीमीटर (0.4 इंच) चौड़ा होता है। यह कान नहर और मध्य कान के बीच स्थित है । मध्य कान यूस्टेशियन ट्यूब के माध्यम से गले से जुड़ा होता है । चूँकि वातावरण से हवा आपके बाहरी कान के साथ-साथ आपके मुँह से भी आती है, इसलिए ईयरड्रम के दोनों तरफ हवा का दबाव बराबर रहता है। यह दबाव संतुलन आपके ईयरड्रम को स्वतंत्र रूप से आगे-पीछे करने देता है
ईयरड्रम कठोर है, और बहुत संवेदनशील है। यहां तक कि हवा के दबाव में मामूली उतार-चढ़ाव भी इसे आगे-पीछे कर देगा। यह टेंसर टिम्पनी पेशी से जुड़ा होता है , जो इसे लगातार अंदर की ओर खींचती है। यह पूरी झिल्ली को तना हुआ रखता है इसलिए यह कंपन करेगा चाहे इसका कोई भी हिस्सा ध्वनि तरंग से टकराए।
कान चित्रण सौजन्य NIDCD सामान्य कान शरीर रचना |
त्वचा का यह छोटा सा प्रालंब माइक्रोफोन में डायाफ्राम की तरह ही कार्य करता है। ध्वनि तरंगों के संपीडन और विरलन ड्रम को आगे और पीछे धकेलते हैं। उच्च-पिच ध्वनि तरंगें ड्रम को अधिक तेज़ी से ले जाती हैं, और तेज़ ध्वनि ड्रम को अधिक दूरी तक ले जाती है।
ईयरड्रम आंतरिक कान को लंबे समय तक तेज, कम-पिच शोर के संपर्क से बचाने के लिए भी काम कर सकता है। जब मस्तिष्क को एक संकेत मिलता है जो इस तरह के शोर को इंगित करता है, तो ईयरड्रम पर एक पलटा होता है। टेंसर टाइम्पानी पेशी और स्टेपेडियस पेशी अचानक सिकुड़ जाती है। यह ईयरड्रम और जुड़ी हुई हड्डियों को दो अलग-अलग दिशाओं में खींचता है, जिससे ड्रम अधिक कठोर हो जाता है। जब ऐसा होता है, तो श्रव्य स्पेक्ट्रम के निचले सिरे पर कान उतना शोर नहीं उठा पाता है, इसलिए तेज आवाज कम हो जाती है।
कान की सुरक्षा के अलावा, यह प्रतिवर्त आपकी सुनवाई को केंद्रित करने में आपकी मदद करता है। यह जोर से, कम-पिच पृष्ठभूमि शोर को छुपाता है ताकि आप उच्च-पिच ध्वनियों पर ध्यान केंद्रित कर सकें। अन्य बातों के अलावा, जब आप बहुत शोर-शराबे वाले वातावरण में होते हैं, जैसे कि रॉक कॉन्सर्ट, तो यह आपको बातचीत जारी रखने में मदद करता है। जब भी आप बात करना शुरू करते हैं तो रिफ्लेक्स भी शुरू हो जाता है - अन्यथा, आपकी अपनी आवाज की आवाज आपके आस-पास की कई अन्य आवाजों को बाहर निकाल देगी।
ईयरड्रम आपके कान का संपूर्ण संवेदी तत्व है। जैसा कि हम आने वाले अनुभागों में देखेंगे, शेष कान केवल ईयरड्रम में एकत्रित जानकारी को प्रसारित करने का कार्य करता है।
ध्वनि बढ़ाना
पिछले भाग में हमने देखा कि ध्वनि तरंगों में संपीडन और विरलन आपके ईयरड्रम को आगे-पीछे करते हैं। अधिकांश भाग के लिए, वायुदाब में ये परिवर्तन अत्यंत छोटे होते हैं। वे ईयरड्रम पर अधिक बल नहीं लगाते हैं, लेकिन ईयरड्रम इतना संवेदनशील होता है कि यह न्यूनतम बल इसे अच्छी दूरी तक ले जाता है।
जैसा कि हम अगले भाग में देखेंगे, भीतरी कान में कोक्लीअ हवा के बजाय एक तरल पदार्थ के माध्यम से ध्वनि का संचालन करता है। इस द्रव में हवा की तुलना में बहुत अधिक जड़ता होती है - अर्थात, इसे स्थानांतरित करना कठिन होता है (हवा को धकेलने बनाम पानी को धकेलने के बारे में सोचें)। ईयरड्रम पर महसूस किया गया छोटा बल इस द्रव को स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है। ध्वनि के भीतरी कान तक जाने से पहले, कुल दबाव (क्षेत्र की प्रति इकाई बल) को बढ़ाया जाना चाहिए।
यह अस्थि-पंजर का काम है , मध्य कान में छोटी हड्डियों का एक समूह । अस्थियाँ वास्तव में आपके शरीर की सबसे छोटी हड्डियाँ होती हैं। वे सम्मिलित करते हैं:
- मेलियस , जिसे आम तौर पर हथौड़ा
- निहाई , जिसे आम तौर पर निहाई
- स्टेपीज़ , जिसे आम तौर पर रकाब
ध्वनि तरंगें ईयरड्रम को कंपन करती हैं, जो मैलियस, इनकस और स्टेप्स को हिलाती हैं। |
मैलियस कान के परदे के केंद्र से, भीतरी तरफ से जुड़ा होता है। जब ईयरड्रम कंपन करता है, तो यह लीवर की तरह मल्लियस को एक तरफ से दूसरी तरफ ले जाता है। मैलियस का दूसरा सिरा इनकस से जुड़ा होता है, जो स्टेप्स से जुड़ा होता है। स्टेप्स का दूसरा सिरा - इसकी फेसप्लेट - अंडाकार खिड़की के माध्यम से कोक्लीअ के खिलाफ टिकी हुई है ।
जब एयर-प्रेशर कम्प्रेशन ईयरड्रम पर धकेलता है, तो अस्थि-पंजर इस तरह से हिलते हैं कि स्टेप्स की फेसप्लेट कर्णावत द्रव पर धकेलती है। जब एयर-प्रेशर रेयरफैक्शन ईयरड्रम पर बाहर निकलता है, तो अस्थि-पंजर इस तरह से हिलते हैं कि स्टेप्स की फेसप्लेट तरल पदार्थ को खींचती है। अनिवार्य रूप से, स्टेप्स एक पिस्टन के रूप में कार्य करता है, ध्वनि तरंग के वायु-दबाव में उतार-चढ़ाव का प्रतिनिधित्व करने के लिए आंतरिक-कान द्रव में तरंगें बनाता है।
अस्थि-पंजर कर्ण से बल को दो प्रकार से बढ़ाते हैं। मुख्य प्रवर्धन ईयरड्रम और रकाब के बीच के आकार के अंतर से आता है। ईयरड्रम का सतह क्षेत्र लगभग 55 वर्ग मिलीमीटर है, जबकि स्टेप्स के फेसप्लेट का सतह क्षेत्र लगभग 3.2 वर्ग मिलीमीटर है। ध्वनि तरंगें ईयरड्रम के हर वर्ग इंच पर बल लागू करती हैं, और ईयरड्रम इस सारी ऊर्जा को स्टेप्स में स्थानांतरित कर देता है। जब आप इस ऊर्जा को एक छोटे सतह क्षेत्र पर केंद्रित करते हैं, तो दबाव (आयतन की प्रति इकाई बल) बहुत अधिक होता है। इस हाइड्रोलिक गुणन के बारे में अधिक जानने के लिए , देखें कि हाइड्रोलिक मशीनें कैसे काम करती हैं ।
अस्थि-पंजर का विन्यास अतिरिक्त प्रवर्धन प्रदान करता है। मैलियस इनकस से अधिक लंबा होता है, जो ईयरड्रम और स्टेप्स के बीच एक मूल लीवर बनाता है । मैलियस अधिक दूरी तक चलता है, और इन्कस अधिक बल (ऊर्जा = बल x दूरी) के साथ चलता है।
यह प्रवर्धन प्रणाली अत्यंत प्रभावी है। कर्णावर्त द्रव पर लगाया जाने वाला दबाव ईयरड्रम पर महसूस किए गए दबाव का लगभग 22 गुना होता है। यह दबाव प्रवर्धन ध्वनि की जानकारी को आंतरिक कान तक पहुंचाने के लिए पर्याप्त है, जहां इसे तंत्रिका आवेगों में अनुवादित किया जाता है जिसे मस्तिष्क समझ सकता है।
द्रव तरंग
कोक्लीअ कान का अब तक का सबसे जटिल हिस्सा है। इसका काम ध्वनि तरंग के कारण होने वाले भौतिक कंपनों को लेना और उन्हें विद्युत जानकारी में अनुवाद करना है जिसे मस्तिष्क अलग ध्वनि के रूप में पहचान सकता है।
कोक्लीअ संरचना में तीन आसन्न ट्यूब होते हैं जो संवेदनशील झिल्लियों द्वारा एक दूसरे से अलग होते हैं। वास्तव में, इन ट्यूबों को घोंघे के खोल के आकार में कुंडलित किया जाता है, लेकिन यह समझना आसान है कि क्या हो रहा है यदि आप कल्पना करते हैं कि वे खिंचे हुए हैं। यदि हम दो नलिकाओं, स्कैला वेस्टिबुली और स्कैला मीडिया को एक कक्ष के रूप में मानें तो यह भी स्पष्ट है । इन ट्यूबों के बीच की झिल्ली इतनी पतली होती है कि ध्वनि तरंगें ऐसे चलती हैं जैसे कि ट्यूब बिल्कुल अलग नहीं हुई हों।
स्टेप्स की पिस्टन क्रिया कोक्लीअ में द्रव को स्थानांतरित करती है। यह एक कंपन तरंग को बेसिलर झिल्ली के नीचे जाने का कारण बनता है। |
स्टेप्स आगे-पीछे होते हैं, जिससे पूरे कोक्लीअ में दबाव तरंगें पैदा होती हैं। मध्य कान से कोक्लीअ को अलग करने वाली गोल खिड़की की झिल्ली द्रव को कहीं जाने देती है। यह तब बाहर निकलता है जब स्टेप्स अंदर धकेलता है और जब स्टेप्स बाहर निकलता है तो अंदर चला जाता है।
मध्य झिल्ली, बेसिलर झिल्ली , एक कठोर सतह है जो कोक्लीअ की लंबाई में फैली हुई है। जब स्टेप्स अंदर और बाहर जाते हैं, तो यह अंडाकार खिड़की के ठीक नीचे बेसिलर झिल्ली के हिस्से को धक्का देता है और खींचता है। यह बल झिल्ली की सतह के साथ-साथ चलने वाली एक तरंग शुरू करता है। लहर एक तालाब की सतह के साथ लहरों की तरह यात्रा करती है, अंडाकार खिड़की से नीचे कोक्लीअ के दूसरे छोर तक जाती है।
बेसिलर झिल्ली की एक अजीबोगरीब संरचना होती है। यह २०,००० से ३०,००० ईख जैसे रेशों से बना होता है जो कोक्लीअ की चौड़ाई में फैले होते हैं। अंडाकार खिड़की के पास, तंतु छोटे और कड़े होते हैं। जैसे-जैसे आप ट्यूबों के दूसरे छोर की ओर बढ़ते हैं, तंतु लंबे और अधिक लम्बे होते जाते हैं।
यह तंतुओं को विभिन्न गुंजयमान आवृत्तियों देता है । एक विशिष्ट तरंग आवृत्ति एक निश्चित बिंदु पर तंतुओं के साथ पूरी तरह से प्रतिध्वनित होगी, जिससे वे तेजी से कंपन करेंगे। यह वही सिद्धांत है जो ट्यूनिंग कांटे और काज़ू को काम करता है - एक विशिष्ट पिच एक ट्यूनिंग कांटा बजना शुरू कर देगी, और एक निश्चित तरीके से गुनगुनाते हुए एक काज़ू रीड कंपन करेगा।
चूंकि तरंग अधिकांश झिल्ली के साथ चलती है, इसलिए यह अधिक ऊर्जा नहीं छोड़ सकती - झिल्ली बहुत तनावपूर्ण है। लेकिन जब तरंग उसी अनुनाद आवृत्ति के साथ तंतुओं तक पहुँचती है, तो तरंग की ऊर्जा अचानक निकल जाती है। बढ़ती लंबाई और तंतुओं की घटती कठोरता के कारण, उच्च-आवृत्ति तरंगें तंतुओं को अंडाकार खिड़की के करीब कंपन करती हैं, और कम आवृत्ति तरंगें झिल्ली के दूसरे छोर पर तंतुओं को कंपन करती हैं। अगले भाग में, हम देखेंगे कि कैसे छोटे बाल हमें ध्वनि सुनने में मदद करते हैं।
बाल कोशिकाएं
पिछले खंड में, हमने देखा कि उच्च पिचें अंडाकार खिड़की के पास बेसिलर झिल्ली को सबसे अधिक तीव्रता से कंपन करती हैं, और निचली पिचें कोक्लीअ के नीचे एक बिंदु पर बेसिलर झिल्ली को सबसे अधिक तीव्रता से कंपन करती हैं। लेकिन मस्तिष्क को कैसे पता चलता है कि ये कंपन कहाँ होते हैं?
यह कोर्टी के काम का अंग है। कोर्टी का अंग एक संरचना छोटे के हजारों युक्त बाल कोशिकाओं । यह बेसिलर झिल्ली की सतह पर स्थित है और कोक्लीअ की लंबाई में फैली हुई है।
जब तक एक तरंग एक गुंजयमान आवृत्ति के साथ तंतुओं तक नहीं पहुँचती, तब तक यह बेसिलर झिल्ली को पूरी तरह से नहीं हिलाती है। लेकिन जब तरंग अंत में गुंजयमान बिंदु तक पहुँचती है, तो झिल्ली अचानक उस क्षेत्र में ऊर्जा का एक विस्फोट छोड़ देती है। यह ऊर्जा उस बिंदु पर कॉर्टी बालों की कोशिकाओं के अंग को स्थानांतरित करने के लिए काफी मजबूत है।
जब इन बालों की कोशिकाओं को स्थानांतरित किया जाता है, तो वे कर्णावत तंत्रिका के माध्यम से एक विद्युत आवेग भेजती हैं । कर्णावर्त तंत्रिका इन आवेगों को सेरेब्रल कॉर्टेक्स में भेजती है, जहां मस्तिष्क उनकी व्याख्या करता है। मस्तिष्क विद्युत आवेग भेजने वाली कोशिकाओं की स्थिति के आधार पर ध्वनि की पिच निर्धारित करता है। तेज आवाज झिल्ली के साथ गुंजयमान बिंदु पर अधिक ऊर्जा छोड़ती है और इसलिए उस क्षेत्र में अधिक संख्या में बाल कोशिकाओं को स्थानांतरित करती है। मस्तिष्क जानता है कि ध्वनि तेज है क्योंकि एक क्षेत्र में अधिक बाल कोशिकाएं सक्रिय होती हैं।
कोक्लीअ केवल कच्चा डेटा भेजता है - विद्युत आवेगों के जटिल पैटर्न। मस्तिष्क एक केंद्रीय कंप्यूटर की तरह है, जो इस इनपुट को लेता है और इसका कुछ अर्थ निकालता है। यह एक असाधारण रूप से जटिल ऑपरेशन है, और वैज्ञानिक अभी भी इसके बारे में सब कुछ समझने से बहुत दूर हैं।
वास्तव में, सामान्य रूप से सुनना अभी भी हमारे लिए बहुत रहस्यमय है। मानव और जानवरों के कानों में काम करने वाली बुनियादी अवधारणाएं काफी सरल हैं, लेकिन विशिष्ट संरचनाएं बेहद जटिल हैं। हालाँकि, वैज्ञानिक तेजी से प्रगति कर रहे हैं, और वे हर साल नए श्रवण तत्वों की खोज करते हैं। यह आश्चर्यजनक है कि सुनने की प्रक्रिया में कितना शामिल है, और यह और भी आश्चर्यजनक है कि ये सभी प्रक्रियाएं शरीर के इतने छोटे क्षेत्र में होती हैं।
सुनवाई और संबंधित विषयों पर अतिरिक्त जानकारी के लिए, निम्न पृष्ठ पर लिंक देखें।
मूल रूप से प्रकाशित: मार्च ३०, २००१
हियरिंग कैसे काम करता है अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
ध्वनि कान के माध्यम से कैसे यात्रा करती है?
मस्तिष्क का कौन सा भाग ध्वनि की प्रक्रिया करता है?
कान के हिस्से क्या हैं?
ध्वनि और श्रवण में क्या अंतर है?
श्रवण का क्या कार्य है?
बहुत अधिक जानकारी
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