INSTITUTO SUMAR DE EDUCAO SUPERIOR ISESFACULDADE SUMAR

PLACA-MECOMPONENTES E CIRCUITOS ELETRNICOS UTILIZADOS

CESAR DO NASCIMENTO BARROSIVONILDO FLORNCIO DE ANDRADE

LEONARDO ROSA BENEDITORONILDO CARDOSO SILVA

SO PAULO2012

INSTITUTO SUMAR DE EDUCAO SUPERIOR ISESFACULDADE SUMAR

PLACA-MECOMPONENTES E CIRCUITOS ELETRNICOS UTILIZADOS

SO PAULO2012

Barros, Cesar do NascimentoAndrade, Ivonildo FlorncioBenedito, Leonardo RosaSilva, Ronildo Cardoso

Placa-me: componentes e circuitos eletrnicos utilizados. So Paulo, 2012.26 p.

Trabalho especialmente redigido como parte das exigncias para a apro-vao na disciplina Projeto Profissional Interdisciplinar (PPI) sob orientao do professor Marcos Antonio Felizola. ISES. Faculdade Sumar. Curso Tecnolgi-co de Gesto da Tecnologia da Informao, 2012.

1. Tecnologia da informao Gesto. 2. Placa-me. 3. Componentes eletrnicos Circuitos eletrnicos. I. Instituto Sumar de Educao Superior. Faculdade Sumar. II. Ttulo

Cesar do Nascimento BarrosIvonildo Florncio AndradeLeonardo Rosa Benedito

Ronildo Cardoso Silva

PLACA-MECOMPONENTES E CIRCUITOS ELETRNICOS UTILIZADOS

Trabalho especialmente redigido como parte das exigncias para a aprovao na discipli-na Projeto Profissional Interdisciplinar (PPI) do curso tecnolgico de gesto da tecnologia da informao.

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Aprovado em ______________ de 2012.

Banca ExaminadoraProfessor Marcos Antonio Felizola

Faculdade Sumar

Agradecimento

Ao Professor Marcos Antonio Felizola, nosso orientador, pela colaborao neste projeto.

RESUMO

O computador uma mquina que est definitivamente inserida na sociedade moder-na atual. Trata-se de um conjunto de dispositivos eletrnicos capaz de processar e armazenar dados e informaes, ajudando assim o homem nas mais variadas tarefas. Este projeto tem como objetivo principal apresentar algumas das principais caracters-ticas de um das partes mais importantes do computador digital moderno, a placa-me, tambm conhecida como motherboard, alm dos componentes que so conectados e interligados a ela ou que dependem do seu desempenho, dos tipos de conexes mais usadas atualmente e dos adaptadores comumente encontrados no computador pessoal, alm de uma breve histria desta mquina to complexa e ao mesmo tempo to bem compreendida e assimilada pelo ser humano.

Palavras-chave: placa-me; dispositivos eletrnicos; informtica; computador pessoal.

ABSTRACT

The computer is a machine that is definitely introduced on the current modern society.

This is a set of electronics components able to process and store data and information, thereby helping the man on several tasks.

This project has as main purpose introduce some of the main features of one of the most important parts of computer, the motherboard, besides the components that are connected and interconnected to it or that your performance needs, the edge connec-tion types and expansion cards most commonly used in a personal computer, also a short history of this machine so complex and at the same time so well understood by human being.

Keywords: motherboard; eletronic devices; informatics; personal computer.

SUMRIO

1 Introduo............................................................................................................... 102 Placa-me ...............................................................................................................113 Descrio da placa-me ..........................................................................................113.1 Componentes da placa-me ................................................................................113.2 Formato e alimentao ........................................................................................ 153.3 Processador ........................................................................................................ 163.4 Memria............................................................................................................... 163.5 Bios...................................................................................................................... 183.6 Chipset ................................................................................................................ 193.7 Barramentos e slots............................................................................................. 203.8 Conectores .......................................................................................................... 223.9 Placas adaptadoras ............................................................................................. 224 Concluso............................................................................................................... 24Referncias ............................................................................................................... 25

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1: Layout de uma placa-me..........................................................................12Figura 2: Resistores e capacitores..............................................................................13Figura 3: Transistor.....................................................................................................14Figura 4: Mosfet..........................................................................................................14Figura 5: Fonte alimentadora......................................................................................15Figura 6: Microprocessador........................................................................................16Figura 7: Memria RAM..............................................................................................17Figura 8: Disco Rgido.................................................................................................18Figura 9: Cmos e Bios.................................................................................................19Figura 10: Chipset.......................................................................................................20Figura 11: Barramentos PCI........................................................................................21Figura 12: Conectores externos........................................................................................22Figura 13: Placa de rede........................................................................................23

LISTA DE ABREVIAES E SIGLAS

3D - Trs DimensesAGP - Accelerated Graphics PortAT - Advanced TechnologyATA - Advanced Technology AttachmentATX - Advanced Technology ExtendedBIOS - Basic Input/Output SystemBIT - Binary DigitCD - Compact DiscCMOS - Complementary Metal-Oxide-SemiconductorCPU - Central Processing UnitDIN - Deutsches Institut fr NormungDVD - Digital Versatile DiscENIAC - Electronic Numerical Integrator and ComputerFSB - Front Side BusHD - Hard DriveIRQ - Interrupt RequestISA - Industry Standard ArchitectureMOSFET - Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect TransistorNIC - Network Interface CardPC - Personal ComputerPCB - Printed Circuit BoardPCI - Peripheral Component InterconnectPS/2 - Personal System/2RAM - Random-Access MemoryRJ - Registered JackROM - Read-Only MemorySATA - Serial Advanced Technology AttachmentTRADIC - Transistor Digital Computer ou Transistorized Airborne Digital ComputerUNIVAC - Universal Automatic Computer USB - Universal Serial BusZIF - Zero Insertion Force

1 INTRODUO

Um computador um sistema de grande complexidade, mas, de modo bre-ve, podemos dizer que um computador moderno tem a capacidade de desempenhar quatro funes bsicas: armazenar, processar e transferir dados, alm do mecanismo de controle desses processos. Ele interage, de alguma maneira, com o seu ambiente externo, atravs de perifricos conhecidos como hardwares.

A evoluo dos computadores tem sido caracterizada pelo aumento da velo-cidade de processamento dos dados, pela diminuio do tamanho dos componentes, pelo aumento da capacidade da memria e pelo aumento da capacidade de entrada e sada dos dados.

O primeiro computador eletrnico digital construdo da histria foi o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) em 1946 e foi desenvolvido como uma mquina de calcular para fins blicos.

O primeiro computador comercial fabricado e comercializado no mundo foi o UNIVAC I, ainda base de vlvulas, mas em 1955, o primeiro computador transistori-zado foi construdo: o TRADIC, o qual possua 800 transistores. Em 1977, houve uma revoluo no mundo dos computadores, pois foi lanado o primeiro microcomputador como conhecemos hoje, o Apple II, conhecido como personal computer (PC).

Qualquer computador pessoal composto pelos mesmos componentes: pro-cessador, memria primria e secundria, placa-me, placa de vdeo e monitor. Essa mesma diviso bsica se aplica tambm a outros aparelhos eletrnicos, como celu-lares, por exemplo. A principal diferena que neles os componentes so integrados numa nica placa de circuito e so utilizados chips de memria flash no lugar do disco rgido.

Se considerarmos o processador como sendo o crebro de um computador, a placa-me ser a espinha dorsal. Antigamente, a placa-me funcionava apenas como um ponto central, contendo as conexes e barramentos usados pelos demais componentes. Alm do processador e pentes de memria, era necessrio comprar a placa de vdeo, placa de som, modem, rede, etc. Cada componente era uma placa se-parada. Com a integrao dos mesmos, a placa-me passou a incluir cada vez mais componentes, dando origem s placas onboard utilizadas atualmente. Isso permitiu que os computadores diminussem de preo tornando-os mais acessveis, j que com menos componentes, o custo de fabricao se torna menor.

Este projeto, portanto, trata das questes fundamentais e dos componentes bsicos pertencentes placa me.

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2 A PLACA-ME

A placa me a parte do computador responsvel por conectar e interligar todos os componentes do computador entre si, ou seja, processador com memria RAM, disco rgido, entre outros. Nela que so conectados todos os componentes. Pela enorme quantidade de chips, trilhas, capacitores e encaixes, a placa-me tam-bm o componente que, de uma forma geral, mais d defeitos. Conclui-se que a qualidade da placa-me de longe mais importante que o desempenho do processa-dor. Ela pode ter a arquitetura aberta ou fechada.

A arquitetura aberta a mais aceita atualmente. Permite que outras empre-sas fabriquem computadores com a mesma arquitetura. Assim, o usurio tem mais opes e pode montar seu prprio computador de acordo com suas necessidades e com custos que se enquadrem ao seu perfil. J na arquitetura fechada os conflitos de hardware diminuem, fazendo com que o computador funcione mais rpido, melhoran-do a sua qualidade. No entanto, neste caso o usurio est limitado a escolher dentre os produtos da empresa e no pode montar o seu computador como lhe convm.

3 DESCRIO DA PLACA-ME

3.1 Componentes da placa-me

A placa-me construda sobre uma placa de circuito impresso onde so sol-dados os demais componentes, chamado PCB (do ingls Printed Circuit Board). Em-bora apenas duas faces sejam visveis, o PCB da placa-me composto por um total de 4 a 10 placas, totalizando de 8 a 20 faces embora depois de unidas elas aparentem ser uma nica placa. Cada uma das placas possui parte das trilhas necessrias e so unidas atravs de pontos de solda estrategicamente posicionados.

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Figura 1: Layout de uma placa-me

Os menores componentes da placa-me so os resistores e capacitores. Eles so muito pequenos, medindo pouco menos de um milmetro quadrado e por isso so instalados de forma automatizada e com grande preciso. Depois que todos os com-ponentes so encaixados, a placa passa por um uma cmara de vapor, que faz com que os pontos de solda derretam e os componentes sejam fixados, todos de uma vez. Assim como os resistores e os capacitores, os resistores tipo Mosfet e chips em geral utilizam solda de superfcie; assim sendo, muito difcil substitu-los manualmente, mesmo que saibamos quais so os componentes defeituosos.

Outros componentes, como os slots e a maior parte dos conectores utilizam o sistema tradicional, onde os contatos so encaixados em perfuraes feitas na placa e a solda feita na parte inferior. Na maioria dos casos, eles so instalados manual-mente por operrios.

A temperatura na placa me deve-se aos capacitores (condensadores). Eles permitem armazenar pequenas quantidades de energia, absorvendo variaes na corrente e entregando um fluxo estvel para os componentes ligados a ele. Quando o processador est em um estado de baixo consumo de energia e subitamente passa a operar na freqncia mxima, temos ento um aumento imediato no consumo, que demora algumas fraes de segundo para ser compensado. Durante esse perodo, so os capacitores que fornecem a maior parte da energia, utilizando a carga arma-zenada.

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O resistor tem a finalidade de limitar a corrente eltrica em um circuito. Po-dem-se diferenciar os resistores dos capacitores. Na foto abaixo diferenciamos pela cor. Os resistores so escuros e possuem nmeros decalcados, enquanto os capaci-tores so de uma cor clara.

Figura 2: Resistores e capacitores

J o transistor tem a funo de controlar a entrada e sada de dados assim como amplificar o sinal eltrico dentro da placa-me. considerado o principal res-ponsvel pela revoluo da eletrnica e por muitas pessoas uma das maiores inven-es da histria moderna, tendo tornado possvel a revoluo dos computadores e equipamentos eletrnicos. Esta importncia deve-se a sua possibilidade de ser produ-zido em enormes quantidades usando tcnicas simples, resultando preos irrisrios. A primeira grande mudana nos computadores eletrnicos veio com a substituio da vlvula pelo transistor. O transistor menor, mais barato e dissipa menos calor do que a vlvula.

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Figura 3: Transistor

Os reguladores de tenso do tipo Mosfet so transistores de uso externo e facilmente reconhecveis pelo tamanho avantajado. So responsveis por reduzir e estabilizar as tenses fornecidas pela fonte aos nveis corretos para os diversos componentes.

Figura 4: Mosfet

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3.2 Formato e alimentao.

Toda placa-me necessita de cuidados. Em um computador convencional, do tipo mesa, existe o gabinete. Ele oferece suporte e proteo e deve ter sada de ventilao para dissipar o calor interno e manter os componentes na temperatura ideal. A ventoinha (em ingls cooler) dentro do gabinete elimina o calor excessivo gerado pelos componentes da placa-me.

Outro detalhe importante quanto ao dimetro da placa. Ela definir o tamanho do gabinete assim como a possibilidade de expanso. Os formatos mais encontrados so o AT e o ATX

A criao de formatos diferentes se deve a inteno de melhorar, alcanar maior eficincia e tornar os computadores adequados s novas tecnologias. O ATX (Advanced Technology Extended), por exemplo, proporciona uma ventilao mais fcil da placa me e fcil acesso aos seus componentes.

Em toda placa-me h a circulao de corrente eltrica. Para que a placa funcione, uma fonte de alimentao se faz necessria. A fonte transforma a energia eltrica da rede (corrente alternada) em energia eltrica de corrente contnua, mais adequada para alimentar os componentes. Fornece tenso com valores de 3.3 a 12 Volts e serve tambm como uma ltima linha de defesa contra picos de tenso e instabilidade na corrente.

Figura 5: Fonte alimentadora

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Dentre os principais componentes de uma placa-me destacaremos o processador, memria RAM, Bios (memria ROM), bateria, chipset (norte e sul), soquetes e barramentos, etc.

3.3 Processador

O processador considerado o crebro do computador, onde so realizados os clculos de entrada e sada de dados e realiza as instrues de um programa de computador. A CPU (Central Processing Unit) como tambm chamada, necessita de um soquete especial para ser acoplado na placa-me, hoje construdos com fora zero de impacto (ZIF). A sua comunicao com os outros componentes do computador feita atravs de um recurso chamado pedido de interrupo de entrada e sada de informao cuja sigla IRQ (em ingls Interrupt Request).

Figura 6: Microprocessador

3.4 Memria

A memria de acesso aleatrio, conhecida pelo seu acrnimo RAM (do ingls Random Access Memory) a memria principal do computador e usada pelo processador para armazenar os arquivos e programas que esto sendo processados

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naquele momento. A quantidade de memria RAM disponvel tem um grande efeito sobre o desempenho, j que sem uma quantidade suficiente dela o sistema passa a usar memria virtual, que bem mais lenta. Existem em vrias capacidades de transferncia de dados e normalmente possuem dois ou trs encaixes disponveis. Os seus dados so perdidos quando o computador desligado. Para evitar perdas de dados, necessrio salvar as informaes para suporte no voltil, como um disco rgido.

Um tipo de memria atualmente muito utilizada e bastante eficaz conhecido como memria cache que um dispositivo de acesso mais rpido e serve de intermedirio entre o processador e a memria RAM. A vantagem principal na utilizao de uma cache consiste em evitar o acesso RAM, que pode ser demorado, armazenando os dados em meios de acesso mais rpidos.

Figura 7: Memria RAM

O HD (hard drive) ou disco rgido a parte do computador onde so armazenados os dados permanentes. Considerada uma memria secundria, uma memria no-voltil, ou seja, as informaes no so perdidas quando o computador desligado, sendo considerado o principal meio de armazenamento de dados em massa. O armazenamento dos dados feita em disco magntico extremamente sensvel. Em alguns casos o HD se comunica com a memria RAM diretamente atravs do recurso Bus Mastering (barramento mestre).

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A transferncia de dados entre um computador e dispositivos de armazenamento em massa, como unidades de disco rgido e drives pticos (CD e DVD) feita atravs de um cabo cujo padro o ATA (Advanced Technology Attachment). O Serial ATA (SATA) um cabo com uma tecnologia melhor proporcionando maior rapidez na transferncia dos dados, entre outros benefcios.

Outros tipos de memrias, como o CD e o DVD, so considerados memria terciria.

Figura 8: Disco Rgido

3.5 BIOS

A BIOS (Basic Input/Output System), tambm conhecida como ROM (Read Only Memory em ingls) contm todo o software bsico necessrio para inicializar a placa-me, checar os dispositivos instalados e carregar o sistema operacional. Inclui-se tambm o Setup, o software que permite configurar as diversas opes oferecidas pela placa. Na grande maioria dos casos, o chip combina uma pequena quantidade de memria o CMOS que composto de 128 a 256 bytes (um byte equivale a quatro bits) de memria voltil. O CMOS serve para armazenar as configuraes do Setup. Como essas memrias representam um pequeno volume de informaes, ele bem pequeno em capacidade. Assim como a memria RAM principal, o Cmos voltil, de forma que as configuraes so perdidas quando a alimentao eltrica cortada.

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Por isso, toda placa-me inclui uma bateria, que mantm as configuraes quando o micro desligado. Em casos onde o micro deixe de inicializar por conta de alguma configurao incorreta, o mesmo poder ser reiniciado atravs da bateria ou por um jumper localizado prximo bateria.

Figura 9: Cmos e Bios

3.6 Chipset

O chipset o componente mais importante da placa-me. Esses chips so dispositivos encarregados da comunicao do processador com os perifricos, como tambm controlar os dispositivos integrados na placa-me. Normalmente existem dois chipsets em cada placa denominados ponte norte (northbridge), e outro ponte sul (southbridge), cada qual com tarefas distintas.

Nas placas atuais, a ponte norte do chipset sempre coberta por um dissipador metlico, j que o chip responde pela maior parte do consumo eltrico e, conseqentemente, da dissipao de calor da placa-me. A ponte sul invariavelmente um chip menor e mais simples que o primeiro. Nas placas atuais ela incorpora os barramentos mais lentos, como o barramento PCI, portas USB, SATA, controladores de som e rede, etc.

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Nos primeiros computadores os chips controladores da placa-me ficavam espalhados em diversos pontos da placa tornando este design no muito eficiente, j que mais componentes significam mais custos. Com o avano da tecnologia, os circuitos passaram a ser integrados em alguns poucos chips. Isso trouxe duas grandes vantagens. A primeira que, estando mais prximos, os componentes podem se comunicar a uma velocidade maior, permitindo que a placa-me seja capaz de operar a freqncias mais altas. A segunda com relao ao custo, j que produzir dois chips, mesmo que mais complexos, sai mais barato do que produzir muitos.

Figura 10: Chipset

3.7 Barramentos e Slots

Os barramentos so utilizados para interligar diretamente ou no (como nos casos do USB ou FireWire) os diferentes componentes da placa-me e tambm permitir o uso de placas de expanso. Por eles passam correntes eltricas permitindo que os dados percorram os componentes. O desempenho do barramento medido pela sua largura de banda (quantidade de bits que podem ser transmitidos ao mesmo tempo), geralmente potncias de 2: 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc., tambm pela velocidade da transmisso medida em bps (bits por segundo), por exemplo: 10 bps, 160 Kbps, 100 Mbps, etc.

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O barramento frontal (em ingls Front Side Bus ou FSB) o barramento de transferncia de dados que transporta informao entre o processador e o chip norte da placa-me. Determina a quantidade de dados que ser transferido por vez. No sistema atual utiliza-se o plug-and-play. Este sistema tem o objetivo de fazer com que o computador reconhea e configure automaticamente qualquer dispositivo que seja instalado, facilitando a expanso segura dos computadores e eliminando a configurao manual.

O USB (sigla de Universal Serial Bus) um barramento serial que permite a instalao de uma vasta gama de perifricos, tais como: mouse, teclado, cmeras fotogrficas e filmadoras, impressoras, scaners, pen drivers, HDs, leitores pticos externos, etc. Tornou-se popular devido o fcil manuseio reparo.

Os encaixes conhecidos como slots, tm a funo de ligar os hardwares (perifricos) ao barramento e suas velocidades so correspondentes aos dos seus respectivos barramentos.

O PCI (Peripheral Component Interconnect) um slot para conectar perifricos e o mais comum trabalha com 32 bits de transferncia, valor suficientemente grande para uma grande variedade de dispositivos. Hoje em dia os barramentos adotados por todas as placas-me modernos so do tipo PCI Express e foi projetado para ser usado tanto por placas que exigem grande largura de banda, quando por placas menos exigentes. Possui alta velocidade de transmisso de dados.

O slot AGP (Accelerated Graphics Port) um barramento para placas aceleradoras grficas 3D. Velocidade de 32 bits.

O ISA (Industry Standard Architecture) utilizado para conectar perifricos lentos, como a placa de som e fax modem. Velocidade de16 bits.

Figura 11: Barramentos PCI

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3.8 Conectores

Um conector ou porta um dispositivo que efetua a ligao entre um ou mais pontos onde se necessita de comunicao de sinais.

O conector no formato ATX, por exemplo, o que alimenta a placa-me do mesmo formato. Existem nas verses 20 e 24 pinos. J o conector P4 de quatro pinos fornece energia adicional placa, reforando o fornecimento eltrico para o processador. Para a conexo via internet usado cabos tipo RJ 45 (registered jack) entre outros.

H conectores externos em uma placa-me, onde contm um conjunto de conectores tais como os PS/2 e DIN (do alemo Deutsches Institut fr Normung) para mouse e teclado, tipo USB, de udio, rede, porta paralela (onde se conecta scaners, cmeras de vdeo, etc.). Ao montar o computador, esse painel fica acessvel na parte traseira do gabinete.

Figura 12: Conectores externos

3.9 Placas Adaptadoras

Placas adaptadoras ou dispositivos de multimdia so equipamentos que criam uma interao entre o usurio e o computador que ele opera. Um exemplo de

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dispositivo a placa de som. Esta placa um dispositivo de hardware que envia e recebe sinais sonoros entre equipamentos de som e um computador executando um processo de converso com certa qualidade e tambm para gravao e edio.

A placa de rede de um computador, tambm chamada adaptador de rede ou NIC (do ingls Network Interface Card) um dispositivo de hardware responsvel pela comunicao entre os computadores de uma rede. Permite que os computadores conversem entre si atravs da rede, alm de controlar todo o envio e recepo de dados atravs da mesma.

Existe ainda a placa de vdeo, tambm chamada de adaptador de vdeo que envia sinais do computador para o monitor, de forma que possam ser apresentadas imagens ao usurio. Normalmente possui memria prpria.

Figura 13: Placa de rede

H ainda outros tipos de perifricos, sempre conectados placa-me, tais como mouse, teclado, microfone, etc.

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4 CONCLUSO

A placa-me quem definir as limitaes da mquina como um todo. Assim, ao comprar um computador, deve-se prestar muita ateno com relao aos detalhes referentes configurao da placa-me e escolher com cuidado, de acordo com as suas necessidades. Hoje existe uma forte preocupao dos fabricantes de hardwares (como placas-me, por exemplo), com o meio ambiente e sua preservao. As motherboards de hoje buscam unir eficincia energtica e solues econmicas, infra-estrutura de nuvem, computao de alto desempenho e as necessidades de armazenamento que esto cada vez altas.

Com as invenes de aparelhos portteis e leves como notebooks e tablets, as placas-me ficaro cada vez menores. A aquisio de uma boa placa convencional ainda um bom negcio, j que boa parte dos usurios ainda est adquirindo seu primeiro computador. Logo, enquanto houver demanda de computadores tradicionais, haver demanda de placas-me e o desenvolvimento de novas tecnologias.

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REFERNCIAS

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