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Jogos - Interfaces de Interação 2016-2017 1º Semestre Equipa 4 Curso MIEIC Coordenador Geral: Prof.Manuel Firmino Coordenador do Curso: Prof.José Magalhães Cruz Supervisor: Prof.Jorge G. Barbosa Monitor: Diogo Barroso Diogo Yaguas - [email protected] Mariana Soares - [email protected] Miguel Carvalho - [email protected] Simão Silva - [email protected] Tiago Cardoso - [email protected] Data: 28 de setembro de 2016

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Jogos - Interfaces de

Interação

2016-2017 1º Semestre

Equipa 4

Curso MIEIC

Coordenador Geral: Prof.Manuel Firmino

Coordenador do Curso: Prof.José Magalhães Cruz

Supervisor: Prof.Jorge G. Barbosa

Monitor: Diogo Barroso

Diogo Yaguas - [email protected]

Mariana Soares - [email protected]

Miguel Carvalho - [email protected]

Simão Silva - [email protected]

Tiago Cardoso - [email protected]

Data: 28 de setembro de 2016

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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto - FEUP

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Jogos: Interfaces de Interação - Projeto FEUP - Página 2

Resumo

No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, foi proposto aos alunos

do Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação (MIEIC) da

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, a realização de um

trabalho sobre a Interface de Interação em prol de Jogos, tendo como objetivo

explorar este conceito.

A interface homem-computador é essencial para a comunicação entre

o utilizador e a máquina. Segundo Johanna Drucker (2008), “Interface, por

definição, é um espaço de comunicação e de troca, um lugar onde dois

mundos, entidades, sistemas se interligam”.

A interação humano-computador (IHC) é o conjunto de procedimentos

através do qual um humano interage com um computador.

No design de Interface salientam-se os elementos que permitem

executar as operações, como por exemplo, a configuração e a organização

de informações verbais, visuais, sonoras e sinestésicas, além dos índices de

navegação e de interação.

A ergonomia é a descrição da ciência de “conceber uma tarefa que se

adapte ao trabalhador, e não forçar o trabalhador a adaptar-se à tarefa”. A

sua aplicação em diversos setores leva a um aumento significativo de

diversos fatores. A ergonomia divide-se em três domínios: o físico,

organizacional e cognitivo.

Existem vários tipos de interface, no entanto as principais são a

Tangible User Interface (TUI) e a Natural User Interface (NUI) que permitem

uma interação entre um indivíduo e uma máquina.

A realidade virtual é um campo tecnológico que visa recriar

experiências imersivas que façam o utilizador agir durante a simulação como

se estivesse a interagir com o mundo real.

O facto de o computador conseguir interagir mutuamente com a mente

humana levanta muitas questões éticas e de segurança.

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Palavras-Chave

FEUP;

SIGARRA;

CICA;

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;

Jogos;

Interface;

Interação;

Interface de Interação;

Paradigma da Comunicação Humano-Computador;

Design de interface;

Interação Homem-Computador;

Ergonomia;

Ergonomia Física;

Ergonomia Cognitiva;

Ergonomia Organizacional;

Tipos de Interface;

Tangible User Interface;

TUI;

Natural User Interface;

NUI;

Realidade Virtual;

Interface Cérebro-Computador;

ICC;

BCI;

Next Generation BCI;

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Agradecimentos

A realização deste trabalho teve a ajuda de várias pessoas, às quais

deixamos o nosso agradecimento.

Dentro de muitos outros, um especial agradecimento ao nosso monitor,

Diogo Barroso, que nos orientou e nos apoiou sempre que precisamos e que

sempre se mostrou disponível para esclarecimento de dúvidas que nos

poderiam surgir. Para além disso, um obrigado à Mafalda Falcão Ferreira pelo

auxílio prestado.

E ao nosso supervisor, Jorge G. Barbosa, por nos ter ajudado na

elaboração deste trabalho, mostrando­-se sempre presente quando

necessário.

Igualmente agradecemos à Universidade do Porto, mais concretamente

à Faculdade de Engenharia por nos ter fornecido os equipamentos e as

ferramentas necessárias e à realização deste projeto.

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Índice

Resumo ............................................................................................................. 2

Palavras-Chave ................................................................................................. 3

Agradecimentos ................................................................................................ 4

Índice ................................................................................................................. 5

Lista de Figuras ................................................................................................. 6

Introdução ......................................................................................................... 7

Paradigma da Comunicação Humano-Computador ......................................... 8

Design de Interface ........................................................................................... 9

Ergonomia ....................................................................................................... 10

● Ergonomia Física ................................................................................... 10

● Ergonomia Cognitiva .............................................................................. 11

● Ergonomia Organizacional ..................................................................... 11

Tipos de interface ............................................................................................ 12

● Tangible User Interface (TUI) ................................................................. 12

● Natural User Interface (NUI) .................................................................. 13

Realidade Virtual (VR) ..................................................................................... 15

Interface Cérebro-Computador (ICC) .............................................................. 16

Next Generation BCI ....................................................................................... 17

Conclusão ....................................................................................................... 18

Bibliografia ....................................................................................................... 19

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Lista de Figuras

► Figura 1 - Interação humano-computador. 2014.

http://siunifebprojetos.blogspot.pt/2014_10_26_archive.html

► Figura 2 - Design de Interface. 2014. http://byvinko.com/portfolios/site-

ccseguros-design-de-interface/

► Figura 3 - Ergonomia em empresas é lei. 2016.

http://revistacipa.com.br/ergonomia-em-empresas-e-lei/

► Figura 4 - Interface Natural do Utilizador. 2011.

http://softwarelivre.org/jordan/blog/interface-natural-do-usuario-nui-

%E2%80%93-natural-user-interface

► Figura 5 - Kinect para Xbox One. 2016. http://www.xbox.com/pt-

PT/xbox-one/accessories/kinect-for-xbox-one

► Figura 6 – The Emotiv EPOC headset. 2011.

http://neurogadget.net/2011/04/18/israeli-students-develop-mouse-

application-for-emotiv-epoc/1883

► Figura 7 - Oculus VR. 2016. http://games.volume.at/author/david/

► Figura 8 - Sistemas de interface cérebro computador. 2013.

http://alsn.mda.org/article/brain-computer-interfaces-unlock-world-

people-paralysis

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Introdução

Atualmente, as “interfaces” estão cada vez mais presentes no nosso

quotidiano. Esta presencia-se através dos inúmeros mecanismos que nos

permitem usufruir e movimentar os sistemas de informação, quer físicos, quer

virtuais.

Pretende­-se, com este trabalho, esclarecer as interfaces existentes,

bem como a sua importância nos dias de hoje e o papel fundamental na área

dos jogos. Visamos também clarificar o conceito de ergonomia.

A indústria dos videojogos é uma das maiores indústrias de

entretenimento do mundo e ultimamente destaca-se a mudança de

paradigma de interação do jogador com o videojogo. Deste modo, fazemos

uma proposta de um jogo e de uma interface neurológica que quando

chegarem ao mercado irão revolucionar o modo como a sociedade vê e vive

os videojogos.

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Figura 1

Paradigma da Comunicação Humano-Computador

A Interação Humano-Computador (IHC) é o conjunto de ações através

do qual uma pessoa (humano) interage com uma máquina (computador). A

IHC preocupa-se em projetar, avaliar e desenvolver sistemas que

proporcionem a maior interação possível. Esta área de estudo, além dos

aspetos computacionais da interface, considera também fatores humanos tais

como: a perceção visual, a psicologia da leitura e o modelo mental do

utilizador, que podem afetar diretamente a interação entre o humano e a

máquina.

Interação homem-computador é considerada um campo de estudo

multidisciplinar que envolve as áreas da Computação, Psicologia, entre

outras. Este estudo não é voltado à computação, ou às particularidades do

ser humano, mas sim ao modo como se dará a comunicação entre os dois.

Por este motivo, uma preocupação fundamental da IHC é o homem, ou

seja, o utilizador é o componente central para o desenvolvimento da

tecnologia. Assim sendo é importante o estudo das pessoas, dinâmicas e

condições onde estas tecnologias serão usadas. A partir destas

idiossincrasias pode-se aproveitar o conhecimento e competências que a

população-alvo possui, para desenvolver uma tecnologia que possua um

importante componente, definido por “usabilidade”.

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Figura 2

Design de Interface

No Design de Interface evidenciam-se os elementos que permitem

executar as operações, como por exemplo, a configuração e a organização

de informações verbais, visuais, sonoras e sinestésicas, além dos índices de

navegação e de interação.

Contudo, a expressão visual da página aparece como um conjunto de

ícones, menus, linhas e outros elementos, que são dispositivos metafóricos

de uma realidade operacional interativa acessível aos utilizadores. Nesse

sentido, essa visualidade além de representar a realidade, também se

constitui como um tipo de realidade.

Os elementos visuais que aparecem no monitor compõem um espaço

de ação, portanto cabe ao designer projetar os elementos de modo que

induzam as ações. Entretanto, para isso ser viável, torna-se necessário

planear de modo eficiente o processo simbólico de cada elemento, tendo em

vista as características próprias, considerando a influência do contexto

material e simbólico que circunda os elementos e user. (Cristina Portugal,

2013)

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Figura 3

Ergonomia

Atualmente a definição de ergonomia é a descrição da ciência de

“conceber uma tarefa que se adapte ao trabalhador, e não forçar o

trabalhador a adaptar-se à tarefa”. Nos últimos tempos tem havido uma

especial atenção em relação à Interface Homem-Computador devido à

evolução das tecnologias.

A aplicação da Ergonomia em diversos setores leva a um aumento

significativo da produtividade, eficiência, saúde e segurança nos postos de

trabalho, atuando em inúmeros fatores ambientais que afetam a audição,

visão, saúde e conforto.

A ergonomia divide-se em três domínios: o físico, organizacional e

cognitivo.

● Ergonomia Física

A ergonomia física relaciona-se com a antropometria, anatomia

humana, fisiologia, biomecânica e com a atividade física, pelo que esta

centra-se no estudo da postura e distúrbios músculo-esqueletais

relativos ao trabalho bem como o manuseio de materiais, movimentos

repetitivos, segurança e saúde. (José Roberto Marques, 2015)

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● Ergonomia Cognitiva

A ergonomia cognitiva, também conhecida por engenharia

psicológica, relaciona-se “com um conjunto de processos mentais, entre

eles a perceção, atenção, cognição, controle motor e armazenamento e

recuperação de memória”. Esta pretende investigar o impacto que

esses processos têm na IHC, especificando-se em áreas como “carga

mental de trabalho, vigilância, tomada de decisão, desempenho de

habilidades, erro humano, interação humano-computador e

treinamento”.

● Ergonomia Organizacional

A ergonomia organizacional ou macroergonomia assume que o

trabalho se desenvolve no domínio de organizações, tendo como

objetivo potenciar esses sistemas quer ao nível da estrutura quer ao

nível das políticas e processos da organização.

Como observado, a Ergonomia Física, Cognitiva e Organizacional

facilitam-nos de numerosos modos, particularmente em termos de maior bem-

estar, saúde e satisfação, evitando problemas e distúrbios que prejudicam a

nossa produtividade e rendimentos.

Tanto no que tange os processos, as condições físicas e mentais, a

ergonomia deve ser tratada como uma poderosa aliada dos colaboradores e

também das empresas e sociedade. Por isso, este é um trabalho essencial

para que o capital humano das organizações possa desempenhar o seu

papel dispondo das condições adequadas. (José Roberto Marques, 2015)

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Tipos de interface

A interface do utilizador é a interação entre um indivíduo e uma

máquina. Esta envolve tanto o hardware como o software. Existem

dispositivos de entrada e de saída que permitem ao utilizador controlar o

sistema e receber as informações deste, tal como, na comunicação de um ser

humano com outro, que recebe e envia informação através da fala.

Mais concretamente, em informática são as imagens, textos e sons que

o computador apresenta e as nossas ordens enviadas através de dispositivos

externos (rato, teclado) que manipulam um programa.

Existem diversos tipos de interface em informática.

● Tangible User Interface (TUI)

Neste tipo de interface, são utilizados dispositivos e objetos do

quotidiano que necessitam de contacto físico e que através da sua

manipulação, controlamos os objetos virtuais de forma intuitiva.

Um exemplo deste tipo de interface é o rato, que depois do teclado, é o

dispositivo mais utilizado na execução de tarefas realizadas no computador,

especialmente em programas com ambiente gráfico. Este periférico recebeu,

nos últimos anos, grandes avanços no que toca à tecnologia utilizada e ao

acabamento exterior. Os primeiros ratos funcionavam com fios e com recurso

a uma esfera, que tinha como função transmitir os movimentos. Atualmente,

para além do wireless, as tecnologias mais utilizadas são os sensores óticos

e laser, que consistem em feixes eletromagnéticos que “leem” a superfície em

que se encontram a uma frequência relativamente elevada (na ordem das

2000 vezes por segundo). Outra melhoria significativa realizada nestes

dispositivos é a ergonomia, de forma a adaptarem-se melhor às mãos dos

utilizadores.

Uma vez que os utilizadores necessitam de um rato para realizarem a

maioria das ações mais importantes no decorrer de um videojogo, este

representa um papel fundamental na experiência do jogador. Como tal, é

necessário a utilização de ratos gaming, especialmente concebidos para as

necessidades dos utilizadores, tanto a nível ergonómico como a nível técnico

(tempo de resposta, sensibilidade, entre outros aspetos).

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Figura 4

Figura 5

● Natural User Interface

(NUI)

As interfaces naturais são

interfaces de utilizador que têm por

base comportamentos naturais para

interagir com o conteúdo digital. O

utilizador comunica com o computador

através do corpo, gestos, voz e toque

de uma forma intuitiva e simples sem

que se perceba a tecnologia.

A criação deste tipo de interfaces

conta com alguns princípios que

constam, por exemplo, na utilização de

gestos simples, na simplicidade e

facilidade de utilização e compreensão.

Exemplos de NUI:

Interface háptica (tátil)

Interfaces multitoque

Interfaces baseadas em reconhecimento de gestos e voz

O Kinect é um sensor de movimentos e fala, desenvolvido pela

Microsoft, em conjunto com a empresa Prime Sense. Este dispositivo é

compatível com o

Windows e com as

consolas Xbox 360

e Xbox One, tendo

como principal

objetivo permitir

aos jogadores, por

movimentos

gestuais e por

comandos de voz, controlar o sistema, navegar pelo ambiente gráfico e

realizar ações em determinados videojogos, deixando assim de ser

necessário a utilização de um dispositivo físico em mãos (por exemplo, um

comando).

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Figura 6

A Microsoft realizou recentemente um melhoramento bastante

significativo ao Kinect, no momento do lançamento da consola Xbox One

(em finais de 2013). Esta última versão possui um detetor de movimentos

muito preciso, capaz de identificar movimentos bastante delicados, como

girar o pulso, mover os dedos, expressões faciais, batimento cardíaco e

permite até mesmo medir a força realizada num movimento. Para além

destas especificações, o sensor do Kinect possui um campo de visão

capaz de captar e interpretar o movimento de até seis utilizadores ao

mesmo tempo, mesmo em condições de baixa iluminação.

No que diz respeito aos comandos por voz, o Kinect incorpora um

microfone desenvolvido com o objetivo de permanecer ativo em todos os

momentos. Desta forma o utilizador pode ligar a sua consola com uma

simples frase.

Brain-machine interface

O Emotiv EPOC, desenvolvido pela Emotiv Systems, é um

capacete capaz de receber os

impulsos nervosos enviados pelo

cérebro e de os interpretar, de forma a

transformá-los em comandos para

certos videojogos. O número de

expressões, emoções e ações que

reconhece ultrapassa as trinta: deteta

expressões como risos e sorrisos,

sensações como alegria e frustração, e

ações como empurrar, levantar ou

rodar.

Com este dispositivo, os jogadores podem controlar as personagens

dos videojogos, tanto em ações como em expressões faciais, e manipular

objetos através de comandos cerebrais.

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Figura 7

Realidade Virtual (VR)

A realidade virtual é um ramo tecnológico que visa recriar experiências

imersivas que façam o utilizador agir durante a simulação como se estivesse

a interagir com o mundo real.

Os óculos Rift foram os primeiros revolucionaram o mercado do

entretenimento. Além do sucesso exponencial que obtiveram, começaram a

aparecer novos e cada vez mais sofisticados jogos adaptados a esta

tecnologia tais como “Elite: Dangerous” ou “Alien Isolation”.

Os óculos VR são o exemplo mais conhecido desta interface pois

permitem transformar qualquer smartphone, com capacidade suficiente, numa

porta para o mundo da realidade virtual. Atualmente é possível improvisar uns

óculos VR a partir de cartão, lentes, ímanes, velcro e um elástico.

Recentemente a inovação passa por arranjar maneiras de tornar ainda

mais realistas as experiências dos utilizadores. A empresa “Manus VR”

desenvolveu luvas que permitem ao utilizador ‘agarrar’ objetos no mundo

virtual. As luvas também contêm sensores que ajudam a simular a sensação

de ter os diferentes objetos na mão.

É uma tecnologia recente e o mercado está disposto a apostar nela,

por isso devemos esperar mais inovações nos próximos anos.

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Figura 8

Figura 8

Interface Cérebro-Computador (ICC)

O Dr. Jacques J. Vidal, ex-diretor do Brain-Computer Interface

Laboratory na UCLA, foi um grande impulsionador desta interface ao

conseguir, na década de 1970, criar uma ICC bem-sucedida que abriu

caminho para posteriores e mais ousadas experiências na área.

Esta tecnologia evoluiu bastante até aos dias de hoje. Este ano

realizou-se a primeira corrida de drones controlados apenas com impulsos

cerebrais. Antes da corrida foram registados os padrões elétricos dos pilotos

quando estes queriam que o drone subisse ou descesse e com base nesse

registo foi possível aos computadores interpretar os pensamentos dos pilotos.

Embora os fundos atualmente serem mais direcionados para a área da

saúde, esta tecnologia tem um potencial enorme no mercado do

entretenimento. Por agora, só é possível ao computador interpretar

pensamentos simples como esquerda e direita, mas com o desenvolvimento

desta interface poderão surgir jogos em que utilizador não interage

fisicamente com a máquina.

Ainda que seja uma perspetiva excitante é alarmante a invasão de

privacidade que esta tecnologia proporciona, a capacidade de uma máquina

ler o pensamento de um utilizador sem o seu consentimento.

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Next Generation BCI (Brain Computer Interface)

As experiências em VR são cada vez mais realistas, no entanto os

utilizadores percecionam que estão a interagir num mundo virtual. E se fosse

possível sintetizar uma interface que enganasse o utilizador?

Atualmente já é possível um computador interpretar um pensamento

humano comparando a atividade cerebral com um conjunto registado

previamente através de um eletroencefalograma.

Propomos então uma interface neurológica que permita ao computador

analisar os impulsos nervosos e moldar o mundo virtual conforme as ideias

do utilizador. O computador devolverá impulsos elétricos ao cérebro do

utilizador influenciando o que este vê, ouve e sente. Este estaria num estado

de dormência física e intensa atividade cerebral tornando os jogos realmente

em primeira pessoa.

O tipo de jogo ideal para esta interface será um Massive Multiplayer

Online Role-Playing Game (MMORPG). Os jogadores irão vivenciar uma

liberdade que tornará este jogo o mais jogado de sempre. Vai ser possível

experimentar novas sensações que seriam impossíveis na vida real devido às

limitações de cada um. Poderiam perseguir os seus sonhos, tentar novas

opções de carreira ou simplesmente escapar da monotonia do quotidiano.

A componente social do jogo será sem precedentes. Todo o género de

pessoas a interagirem nos mais diversos locais e nas mais extraordinárias

circunstâncias. Poderá ser uma forma de verdadeiramente globalizar uma

sociedade mais aberta a ideias alternativas.

O facto de este mundo parecer ser de facto a realidade irá levar a

casos de vício extremo. Será necessário impor limites de utilização para que

não ocorra nenhum dano a utilizadores que estejam viciados e evitar que

estes deixem de distinguir o mundo real do mundo virtual.

Por outro lado, o facto de o computador conseguir interagir com a mente

humana levanta muitas questões éticas e de segurança.

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Conclusão

Com este trabalho propiciou-se a compreensão de conceitos como

interface homem-computador, ergonomia e realidade virtual.

Percebeu-se que o estudo da ergonomia é essencial neste contexto, já

que a interação homem-computador demonstra grande preocupação com as

condições em que as novas tecnologias serão utilizadas, visando sempre o

bem-estar do utilizador.

Um outro tópico abordado foram as experiências cada vez mais

realistas e imersivas que as interfaces visam proporcionar às pessoas, tendo

sido proposta uma interface neurológica que irá certamente revolucionar a

maneira como a sociedade perceciona a realidade virtual.

Contudo durante a realização deste relatório ficou claro que o tema

“interfaces de interação” é muito abrangente e que ficaram muitos temas por

referir. Tudo o que nós usamos para comunicar com o computador, neste

caso, para jogar é considerado uma interface. Por isso, é fácil perceber que

nomear todas as interfaces e explorar cada uma delas resultaria num projeto

extremamente longo. Seriam necessários múltiplos relatórios até que o tema

ficasse devidamente exposto.

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Bibliografia

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computador na inclusão digital”. Acedido a 12 de outubro de 2016.

http://periodicos.puc-

campinas.edu.br/seer/index.php/transinfo/article/view/1461/1435

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de outubro de 2016. http://dh101.humanities.ucla.edu/?page_id=68

► Portugal, Cristina. 2013 “Design, Educação e Tecnologia”. Acedido a 12

de outubro. http://www.design-educacao-tecnologia.com/index.html

► Costa, Neilda. 2012 “Interface Homem Computador - IHC -

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http://pt.slideshare.net/NeildaCosta/artigo-ihc-neilda-costa-trindade

► Naspolini de Oliveira, Fabiano. 2014, “A Interação Humano-

Computador e Jogos Digitais: Preocupada com a Experiência do

Jogador”. Acedido a 29 de setembro de 2016,

http://www.fabricadejogos.net/posts/artigo-a-interacao-humano-

computador-e-jogos-digitais-preocupada-com-a-experiencia-do-jogador/

► Ricardo Saramago - Departamento de Comunicação e Arte - UA. 2015.

Acedido a 28 de setembro de 2016

http://campus.sapo.pt/blog/tdi2013/a1462382-ae36-42c6-9c65-

861d7929551f

► Wellington Oliveira. 2011, “Paradigmas da comunicação IHC”. Acedido

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