關於 eeprom 讀 寫 ，我們在網路上蒐集到這些相關的討論、資訊與評價

#嵌入式系統 #微控制器MCU #快閃記憶體FlashMemory #EEPROM

【「EEPROM」不退流行】

在許多關於微控制器 (MCU) 的產品描述中都會提到「EEPROM」(電子抹除式可複寫唯讀記憶體)。它是一種可編程的非揮發性 (易失性) 記憶體，意味著當關閉電源時，當中所儲存的內容不會丟失，幾近 99% 的 EEPROM 都支援串行 (序列) 介面，以 SPI 及 I2C 兩種最常見。

EEPROM 其實由來已久，為何經過時間洗滌、依然佔有一席之地？一起透過演示視頻來了解更多關於它的故事吧！

演示視頻：
《What Is EEPROM?》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2021/0118/46947.html
https://www.youtube.com/watch?v=7qa1dsCpMMo&feature=emb_logo

#微芯科技Microchip

P.S.《COMPOTECHAsia 電子與電腦》在 YouTube 也有專屬頻道哦！歡迎各位朋友訂閱＋開啟小鈴鐺。
https://www.youtube.com/user/compotechasia/videos

【台積電佈局新存儲技術】

近年來，在人工智能（AI）、5G等推動下，以MRAM（磁阻式隨機存取存儲器）、鐵電隨機存取存儲器 (FRAM)、相變隨機存取存儲器（PRAM），以及可變電阻式隨機存取存儲器（RRAM）為代表的新興存儲技術逐漸成為市場熱點。這些新技術吸引各大晶圓廠不斷投入，最具代表性的廠商包括台積電、英特爾、三星和格羅方德（Globalfoundries）。

那麼，這些新興存儲技術為什麼會如此受期待呢？主要原因在於：隨着半導體制造技術持續朝更小的技術節點邁進，傳統的DRAM和NAND Flash面臨越來越嚴峻的微縮挑戰，DRAM已接近微縮極限，而NAND Flash則朝3D方向轉型。

此外，傳統存儲技術在高速運算上也遭遇阻礙，處理器與存儲器之間的「牆」成為了提升運算速度和效率的最大障礙。特別是AI的發展，數據需求量暴增，「牆」的負面效應愈加突出，越來越多的半導體廠商正在加大對新興存儲技術的研發和投資力度，尋求成本更佳、速度更快、效能更好的存儲方案。

從目前來看，最受期待的就是MRAM，各大廠商在它上面投入的力度也最大。MRAM屬於非易失性存儲技術，是利用具有高敏感度的磁電阻材料製造的存儲器，斷電時，MRAM儲存的數據不會丟失，且耗能較低，讀寫速度快，可媲美SRAM，比Flash速度快百倍，在存儲容量方面能替代DRAM，且數據保存時間長，適合高性能應用。

MRAM的基本結構是磁性隧道結，研發難度高，目前主要分為兩大類：傳統MRAM和STT-MRAM，前者以磁場驅動，後者則採用自旋極化電流驅動。

另外，相較於DRAM、SRAM和NAND Flash等技術面臨的微縮困境，MRAM可滿足製程進一步微縮需求。目前，DRAM製程工藝節點為1X nm，已接近極限，而Flash走到20 nm以下後，就朝3D製程轉型了。MRAM製程則可推進至10nm以下。

在過去幾年裏，包括台積電、英特爾、三星、格羅方德等晶圓代工廠和IDM，相繼大力投入MRAM 研發，而且主要着眼於STT-MRAM，也有越來越多的嵌入式解決方案誕生，用以取代Flash、EEPROM和SRAM。

- 台積電

早在2002年，台積電就與工研院簽訂了MRAM合作發展計劃。近些年，該公司一直在開發22nm製程的嵌入式STT-MRAM，採用超低漏電CMOS技術。

2018年，台積電進行了eMRAM芯片的「風險生產」，2019年生產採用22nm製程的eReRAM芯片。

2019年，台積電在嵌入式非易失性存儲器技術領域達成數項重要的里程碑：在40nm製程方面，該公司已成功量產Split-Gate（NOR）技術，支持消費類電子產品應用，如物聯網、智慧卡和MCU，以及各種車用電子產品。在28nm製程方面，該公司的嵌入式快閃存儲器支持高能效移動計算和低漏電製程平台。

在ISSCC 2020上，台積電發佈了基於ULL 22nm CMOS工藝的32Mb嵌入式STT-MRAM。該技術基於台積電的22nm ULL（Ultra-Low-Leakage）CMOS工藝，具有10ns的極高讀取速度，讀取功率為0.8mA/MHz/bit。對於32Mb數據，它具有100K個循環的寫入耐久性，對於1Mb數據，具有1M個循環的耐久性。

它支持在260°C下進行90s的IR迴流焊，在150°C下10年的數據保存能力。它以1T1R架構實現單元面積僅為0.046平方微米，25°C下的32Mb陣列的漏電流僅為55mA。

目前，台積電已經完成22nm嵌入式STT-MRAM技術驗證，進入量產階段。在此基礎上，該公司還在推進16 nm 製程的STT-MRAM研發工作。

除了MRAM，台積電也在進行着ReRAM的研發工作，並發表過多篇基於金屬氧化物結構的ReRAM論文。

工研院電光所所長吳志毅表示，由於新興存儲技術將需要整合邏輯製程技術，因此現有存儲器廠商要卡位進入新市場，門檻相對較高，而台積電在這方面具有先天優勢，因為該公司擁有很強的邏輯製程生產能力，因此，台積電跨入新興存儲市場會具有競爭優勢。

據悉，工研院在新興存儲技術領域研發投入已超過10年，通過元件創新、材料突破、電路優化等方式，開發出了更快、更耐久、更穩定、更低功耗的新一代存儲技術，目前，正在與台積電在這方面進行合作。未來，台積電在新興存儲器發展方面，工研院將會有所貢獻，但具體內容並未透露。

- 三星

三星在MRAM研發方面算是起步較早的廠商，2002年就開始了這項工作，並於2005年開始進行STT-MRAM的研發，之後不斷演進，到了2014年，生產出了8Mb的eMRAM。

三星Foundry業務部門的發展路徑主要分為兩條，從28nm節點開始，一條是按照摩爾定律繼續向下發展，不斷提升FinFET的工藝節點，從14nm到目前的7nm，進而轉向下一步的5nm。

另一條線路就是FD-SOI工藝，該公司還利用其在存儲器製造方面的技術和規模優勢，着力打造eMRAM，以滿足未來市場的需求。這方面主要採用28nm製程。

三星28nm製程FD-SOI（28FDS）嵌入式NVM分兩個階段。第一個是2017年底之前的電子貨幣風險生產，第二個是2018年底之前的eMRAM風險生產。並同時提供eFlash和eMRAM（STT-MRAM）選項。

該公司於2017年研製出了業界第一款採用28FDS工藝的eMRAM測試芯片。

2018年，三星開始在28nm平台上批量生產eMRAM。2019年3月，該公司推出首款商用eMRAM產品。據悉，eMRAM模塊可以通過添加三個額外的掩膜集成到芯片製造工藝的後端，因此，該模塊不必要依賴於所使用的前端製造技術，允許插入使用bulk、FinFET或FD-SOI製造工藝生產的芯片中。

三星表示，由於其eMRAM在寫入數據之前不需要擦除週期，因此，它比eFlash快1000倍。與eFlash相比，它還使用了較低的電壓，因此在寫入過程中的功耗極低。

2018年，Arm發佈了基於三星28FDS工藝技術的eMRAM編譯器IP，包括一個支持18FDS (18nm FD-SOI工藝)的eMRAM編譯器。這一平台有助於推動在5G、AI、汽車、物聯網和其它細分市場的功耗敏感應用領域的前沿設計發展。

2019年，三星發佈了採用28FDS工藝技術的1Gb嵌入STT-MRAM。基於高度可靠的eMRAM技術，在滿足令人滿意的讀取，寫入功能和10年保存時間的情況下，可以實現90％以上的良率。並且具備高達1E10週期的耐久性，這些對於擴展eMRAM應用有很大幫助。

2019年底，Mentor宣佈將為基於Arm的eMRAM編譯器IP提供IC測試解決方案，該方案基於三星的28FDS工藝技術。據悉，該測試方案利用了Mentor的Tessent Memory BIST，為SRAM和eMRAM提供了一套統一的存儲器測試和修復IP。

- Globalfoundries（格羅方德半導體股份有限公司）

2017年，時任Globalfoundries首席技術官的Gary Patton稱，Globalfoundries已經在其22FDX（22nm製程的FD-SOI工藝技術）製程中提供了MRAM，同時也在研究另一種存儲技術。

由於Globalfoundries重點發展FD-SOI技術，特別是22nm製程的FD-SOI，已經很成熟，所以該公司的新興存儲技術，特別是MRAM，都是基於具有低功耗特性的FD-SOI技術展開的。

今年年初，Globalfoundries宣佈基於22nm FD-SOI 平台的eMRAM投入生產。該eMRAM技術平台可以實現將數據保持在-40°C至+125°C的温度範圍內，壽命週期可以達到100,000，可以將數據保留10年。該公司表示，正在與多個客户合作，計劃在2020年安排多次流片。

據悉，該公司的eMRAM旨在替代NOR閃存，可以定期通過更新或日誌記錄進行重寫。由於是基於磁阻原理，在寫入所需數據之前不需要擦除週期，大大提高了寫入速度，宏容量從4-48Mb不等。

- 英特爾

英特爾也是MRAM技術的主要推動者，該公司採用的是基於FinFET技術的22 nm製程。

2018年底，英特爾首次公開介紹了其MRAM的研究成果，推出了一款基於22nm FinFET製程的STT-MRAM，當時，該公司稱，這是首款基於FinFET的MRAM產品，並表示已經具備該技術產品的量產能力。

結語

由於市場需求愈加凸顯，且有各大晶圓廠大力投入支持，加快了以MRAM為代表的新興存儲技術的商業化進程。未來幾年，雖然DRAM和NAND Flash將繼續站穩存儲芯片市場主導地位，但隨着各家半導體大廠相繼投入發展，新興存儲器的成本將逐步下降，可進一步提升 MRAM等技術的市場普及率。

原文：
https://mp.weixin.qq.com/s/sMZ0JwclWf1zAEPkW8Rn0Q

https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10216019118603397
分享資安前輩 Kuon大大文

剛好上禮拜收到了一座 WD DUO 3TB*2 Raid 1
用戶說沒有設定密碼
就算沒有設定用戶密碼 一樣有eDEK密鑰
預設就是全扇區AES硬體加密
拿起昂貴資料救援設備來分析.
PC3000 跟MRT,從韌體Module 25,38讀出來
WTF?Keyblock (eDEK不正確)解密錯誤...
好 OSSLab Geek Lab還算看得懂論文跟原始碼
eDEK除了韌體外,在硬碟Lba也有備份
https://github.com/andlabs/reallymine/issues/45…
不同晶片的 Keyblock LBA位置
3 TB 5860528160
3 TB 5860529539
3 TB 5860533120
都翻過了 都是00 都沒有eDEK...
學前文Kuon大大查簽名
57 44 76 31
53 59 4D 57
53 49 6E 45
57 44 01 14 都失敗.
https://github.com/andlabs/reallymine/issues/15…

這案子搞到頭有點痛..看起來是都沒有人對WD DUO JMS561做過完整加解密分析.如果如同前文只是主控版損壞那就簡單..晚點再從與Usb to Bridge EEPROM內找看看eDEK

看不懂前文請先看這篇
https://www.osslab.com.tw/wd-usb-aes-recovery/
資料救援真的不一定會100%成功,只是我們會盡力研究與處理.

#OSSLab

咚！

#資料救援

這兩天剛好有朋友資料掉了，也是 WD 外接硬碟系列，來分享我今年的處理過程。

這篇會是個長篇，各位看倌要有心理準備 XD

也因為早就預期是個長篇，所以想了很久卻一直沒有開動。

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[為什麼需要救援]

7 月份辦公室事故，樓下的高溫粒子沿著 1) 管道間 或 2)玻璃帷幕與牆壁中間的夾縫 亂竄，管道間旁，除了窗戶冷氣外，還堆了一堆易燃雜物 (紙 & 塑膠包材)，這些雜物熔點一到自燃，所以我在路邊吃冰淇淋的時候，可以看到火苗從窗戶冒出。

吃冰淇淋的同時，我念茲在茲的只有硬碟(裡面的資料)，因為備份用的幾十 TB 硬碟平常是離線儲存，擺在鐵櫃裡，而鐵櫃離火源非常接近....

幸好火源在窗戶旁邊，所以很快被發現並被撲滅。

到我可以進入現場，第一件事情就是開鐵櫃，手摸到鐵櫃的第一感覺，更，鐵櫃是溫熱的 :(

最重要的那顆 16TB 硬碟，是鐵櫃內最靠近火源的角落，連外包裝的紙盒都是燙的...，而且紙盒的底部，黏在鐵櫃上，我用力拔出來...

熔化了 :( 心都涼了！(拍一下驚堂木)

由於 1) 當時已經晚上 6 點左右，雖是夏日但天色已晚，室內當然因為事故無光源 2) 事故中間，開放進入現場不到 5 分鐘又撤離，二次燃燒

所以，為了避免可能的三次燃燒(?)，當下我就把 16TB 隨手一扔，連放進可以上鎖的鐵櫃都沒有，先搶救其他設備，逃離現場。

因為我以為沒救了。物理毀損ㄟ...

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[取出硬碟]

事後回想，把那顆硬碟隨便一丟，是個 #潛在的錯誤，因為如果後來建築物又發生什麼狀況，那硬碟可能就真的找不回來了。

我使用的外接硬碟，是 WD My Book Duo 16TB，USB 3.0，外觀可以參考 [1]，是亮銀色的外觀。

事故第一晚，我想來想去，都覺得我太心急了，雖然那個外接盒，看起來快要 1/6 的比例熔掉，像是面積用 3x2 六等份排列時缺了一個角，是真的熔了一些東西。

硬碟外接盒，外包裝是紙盒，紙盒內還有一組保麗龍用來固定硬碟外接盒，紙盒在鐵櫃內，鐵櫃還在，紙盒和鐵櫃接觸面僅有焦掉，代表熔點低於這兩者，Google 查了一下保麗龍和塑膠熔點，研判是保麗龍和塑膠被(鐵櫃傳導熱度)熔掉，溫度僅需要 50C~60C，也查了硬碟工作時溫度，大概還撐得住 70C 高溫。

覺得應該慎重點，隔天就去把那顆熔掉的外接盒帶出來研究。

這個外接盒是自帶 2 顆硬碟的，買來插電就可以使用，所以原本也不知道裡面長什麼樣。

前面所提到的，亮銀色部分，研判是熱塑型塑膠，遇熱整個都軟化變形了，變形完一冷，就又固定住了，也就變得很難拆。

我在拆解的時候，很怕塑膠去黏到硬碟的軟板或是堵住氣孔，那就麻煩了，幸好沒有。原來，塑膠裡面是一個(有各種小孔呈網狀的)鐵盒子，硬碟和控制電路板，都在鐵盒子裡面，變形過的塑膠只有黏在鐵盒子外圍。

鐵盒子打開後，硬碟除了有碳粒附著和焦味外，外觀看起來都沒有受損。硬碟拆下來，我就把鐵盒子和塑膠丟掉了。

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[資料救援前置作業]

事後回想，那個鐵盒子上面還有控制電路版，我在沒有確認電路板(或上面的 ROM)是壞掉的狀況下，就把它丟掉(因為塑膠碎片整個卡在上面，不想聞那個味道)，是個 #潛在的嚴重錯誤。萬一外接盒的 1)控制晶片 2) I/O 演算法 3) 金鑰產生方式，依賴硬體，那我就真的救不回來了！！

獲得硬碟之後，因為外接盒(殘骸和那個鐵盒子)被我丟了，所以要再買一組新的。

當我上去 PCHome 看時 (原本的也是 PCHome 買的)，我找到的是 [2]，同樣都是 WD My Book Duo 16TB，[1] 和 [2] 的區別在一個是 USB 3.0，新的是 USB 3.1。

舊款 USB 3.0 的在別的購物平台有賣，牌價要 2 萬多，新款 3.1 的只要 1 萬 6。

#第一個抉擇來了，要買新款還是舊款？新款便宜個好幾千元，I/O 傳輸速度還比較快 ...

後來我決定打電話，問 WD 的代理商聯強，我還記得是在高鐵接駁車回台南市區的路上。舊款各種容量它們庫存都還有貨，但 16TB 的只剩一台。

#第二個抉擇來了，如果控制晶片都一樣，要買最小容量 6TB 就好，還是要跟原本一樣，買到 16TB？這關乎到 $$$$$$ 啊 ...

我後來決定買舊款，因為我怕新款的控制晶片不同顆，而且買了一樣容量 16 TB，因為在跟聯強工程師通話過程中，得知一個資訊，我覺得我得 Sector-by-Sector 複製了 ....

聯強：「WD 這個系列有 AES 加密」
我 ：「我知道，但我沒有開啟，我也沒設過密碼」
聯強：「#就算你沒有設密碼_它還是有一組預設金鑰_而且是硬體加密」
我 ：「...」(我瞬間知道這代表的意義，以及對救援難度的增加！！)

SATA-to-USB 轉接線，由於我手上原本的線材也在辦公室，當然得重買新的，跑去北門路買了 2 條。

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[第一次救援]

在真的討論救援前，讓大家瞭解一下目前的資料架構。

軟體 -- USB -- 硬體

軟體： Data -- Linux EXT4 -- Linux LUKS -- USB
硬體： USB -- Firmware -- HDD

其中，LUKS 作了一次加密，Firmware 層又作了一次加密。也就是將硬碟拔出外接盒的時候，是 2 層加密，LUKS 的密碼是我設的，外接盒 Firmware 設的密碼，#我不知道！！

舊的外接盒中的硬碟，稱為舊硬碟，新的類推。

由於不知道新的控制晶片，會不會偷偷寫入 metadata 到舊硬碟，我不敢貿然的將舊硬碟插入新的外接盒，所以，我直接用 2 條 USB-to-SATA 傳輸線，採用 Linux dd 整顆對拷。

對了，我在拆舊硬碟的時候，有特別注意硬碟的順序。

每一次 copy 前，我都會檢查 3 次命令列參數和磁碟資訊，看看 if 和 of 有沒有設反 (設反就會把舊硬碟資料覆蓋過去....）

#三十小時過去，16 TB 總算拷完

拷完將新硬碟插回新的外接盒 (儘量不使用舊硬碟)，這樣就搞定收工了。

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(USB 接上電腦) ＷＴＦ！！！Linux 認不到 LUKS Header，這樣代表在 Firmware 那層的解密就有問題了！我可是 Sector-by-Sector 對拷，怎麼會這樣？

#啟動備案，透過 USB-to-SATA 傳輸線直接對新硬碟 I/O，直接在這層就先破密，不使用外接盒。

為什麼會有備案呢，因為我以前讀過 "got HW crypto? On the (in)security of a Self-Encrypting Drive series" 這系列文件 (參考附圖一)，知道 WD 外接盒系列加密演算法有漏洞，想說趁這個機會練習一下。

找了一些 GitHub 專案，要來對 WD 外接盒加密過的硬碟，進行破密，結果一直出現錯誤訊息，回去看 Source Code，發現是 Signature 找不到。

回去對照簡報檔 和 Source Code，發現外接盒 Firmware 會將 Metadata 存到硬碟的尾部，為了識別 Metadata，有一組固定的常數 Signature。

沒有找到 Signature，當然就意味著無法讀取正確的 Metadata。仔細讀過工具的 Source Code，發現沒有支援 8TB 的 offset (用來定位硬碟尾部位置)，新增了一組我自己算的 offset，還是沒有找到。

有可能是我算錯，所以我改寫了工具，直接在一個比尾部更大許多的範圍，開始暴力搜尋 Signature，還是沒有找到。

囧了，只好直接拿起 Linux hd 指令，看 hexdump 結果，在我搜尋許多位置後，在 4TB 位置，觀察到一件事，就是 4TB 之後的內容都是 0x00！！

不對啊，我記得我這組外接硬碟使用超過 2/3 了，在有加密的情況下 (而且這個情況是雙重加密)，不可能大量的 0x00 啊 ...

我重新思考了所有可能性，最後，發現了一件事情，我新買的 USB-to-SATA 傳輸線，外包裝盒寫著 "支援 4TB"，它又沒說是 "最大支援 4TB" 阿 @@ TMD 採到雷！！！

我要找的 signature 會配置在硬碟的尾部，也就是 4TB~8TB 之間，傳輸線讀不到，當然找不到。

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[第二次救援]

第一次救援的時候，我們家三寶還沒出生，中間那個禮拜特別忙，忙完三寶就出來 "Hello World!!\n" 了，所以，第二次救援已經是在月子中心處理的 XD

這次不用(雷雷的) USB-to-SATA 傳輸線了，請家裡人從光華帶了一台 4bay 的外接盒，有確認支援到單顆 8TB，而且故意挑沒有 RAID 功能。

#RAID！各位看完前面的描述，都沒有人注意到這件事情。WD My Book Duo 的 16TB，是由 2 顆 8TB WD 紅標組成。

當外接盒 WD My Book Duo 插進電腦時，預設只會出現一顆外接硬碟。也就是說，這個外接盒的預設模式，要麼是 JBOD 要麼是 RAID 0 (以下通通簡稱 RAID-like)。這也是我前面提到，我必須特別注意，2 顆 8TB 硬碟順序的原因。

#六十小時過去，真 16 TB 總算拷完
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(USB 接上電腦) ＷＴＦ！！！Linux 認不到 LUKS Header，這樣代表在 Firmware 那層的解密就有問題了！我可是 Sector-by-Sector 對拷，怎麼會這樣？

#啟動備案的備案，不對，我沒有備案的備案了阿...

我用前面提到的改寫過的工具，直接在一個比尾部更大許多的範圍，開始暴力搜尋 Signature，還是沒有找到。但硬碟尾部是有亂碼資料沒錯。

重新翻閱文件 "got HW crypto? On the (in)security of a Self-Encrypting Drive series" ，你會發現文件是針對 WD 的 My Book 和 My Passport 系列的外接盒，這些都是單顆硬碟的外接盒。我的是 My Book Duo，多了個 Duo 也就多了個 RAID-like 的行為。

很好，我的情況 no prior art .... 那麼現在的硬體處理資料的流程將會是：

#第一種可能，USB -- AES -- RAID-like -- HDD
#第二種可能，USB -- RAID-like -- AES -- HDD
#第三種可能，USB -- 我不知道 -- HDD

而韌體面，Signature 也有可能換一個未知的，但這點和上面的資料流程，都非得對韌體逆向工程才會知道。

我甚至都已經想過，寫 Linux 上的 FUSE 或 dm-* module，自己疊 RAID-like + AES 的透明轉換層 ... 如果我知道 AES 的 Key 的話，#可是我不知道阿。

坦白說，這個時候，我心都涼了，#我真的覺得救回來的機率很渺茫了。

要特別注意，這時候無論是新硬碟在 WD My Book Duo 裡面或是 4bay 外接盒，都無法正確判斷是 LUKS。

我可是 dd 的說，雖然不是 ddrescue，但拷貝過程就算有 bit error，對解密的錯誤擴散過程，也相當有限阿，除非好死不死，bit error 剛好發生在 Metadata 結構吧。

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[第三次救援]

#這時候有馬比無馬好，有馬才能當活馬醫 XDD

我想說，好，至少我已經有一份 1:1 的備份了，把舊的硬碟按順序，插上新的 WD My Book Duo。

視窗彈出來了，不是小算盤，是 GNOME Disk 彈出來要求我輸入 LUKS 密碼的輸入框，嘿嘿，輸入密碼，16TB Get Back :)

這次前面有一些錯誤，資料能 100% 救回來，真的是運氣好。另外，也是 WD 的演算法有考慮到一些東西，至少沒有完全依賴控制電路板。

#我都已經準備好要逆向韌體了，雖然好玩，但還是資料救回來比較重要！

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#自己的硬碟自己救

收工。

[1] https://support.wdc.com/product.aspx?ID=134&lang=en
[2] https://24h.pchome.com.tw/prod/DRAA6H-A9008G9W6?fq=/S/DRAA6H

#牆壁文