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Como fazer (mais alguns) pedais de efeitos para guitarra



Aqui vamos nós novamente com mais alguns projetos de pedais de efeitos para guitarra. Meus primeiros pedais foram descritos  neste link, baseados em projetos da GGG (www.generalguitargadgets.com), e foram:



Orange Squeezer - Compressor

Tube Screamer - Distorção

Dynacomp - Compressor

Slow Gear- Envelope

Jen HF Modulator - Filtro




Stage Center - Reverber

Em seguida, construí mais 4 pedais:


Supa Sustain - Compressor

Rodent Proco Rat - Distorção

EA Tremolo - Trêmolo

Phaseur Fleur - Phaser
e depois um pedal de wah wha e volume, que também foi documentado aqui. Agora incluí na minha lista mais 7 pedais:


Funny Cat - Filtro (wah wah automático)

Jawari - Distorção - Filtro

Fuzz Face - Distorção (Fuzz)

Maestro Super Fuzz Tone - Distorção (Fuzz)

Tone Bender - Distorção (Fuzz)

MXR Phase 100 - Phaser


Noise Gate - Supressor de ruído

O circuito (esquema) e layout de todos estes pedais foram obtidos na página da GGG, exceto o Noise Gate. Vou apresentar aqui, portanto, apenas as modificações que inseri em cada um deles. O esquema do Noise Gate foi obtido no livro do Craig Anderton (Electronic Projects for Musicians, Amsco Publications, New York, 1980), o qual foi inserido no EAGLE para preparação do layout. Contudo, fiz diversas modificações no circuito original, o que melhorou bastante o projeto. Veja o projeto neste link.

O circuito impresso

A principal diferença com relação aos outros projetos que fiz foi que nestes eu mesmo produzi os circuitos impressos, usando o velho método do ferro-de-passar-roupas. Caso você não saiba como gerar uma placa de circuito impresso a partir do layout, procure informações na web sobre isso. O método mais fácil é, sem dúvida, este que que usei (ferro de passar roupas). Há, inclusive, vídeos no Youtube que ensinam como fazer uma placa caseira. Eu imprimi os layouts numa impressora laser, em papel glossy (usado para imprimir fotos). Há diversas dicas para se produzir uma boa transferência entre o papel e a placa:
  1. A limpeza da placa é fundamental. Se a placa não estiver limpíssima é provável que o toner não irá aderir. Pode-se usar lixa d'água número 600 ou superior. Não recomendo palha de aço, porque risca muito o cobre. Aplique a lixa em movimentos circulares, com bastante água. Em seguida lave a placa com detergente, e enxugue com papel toalha. Não toque mais na placa até fixar o papel com o layout impresso.
  2. Prenda papel na placa firmemente, para que ele não se desloque com a aplicação do ferro de passar roupa. Eu usei fita adesiva, mas é necessário tomar cuidado pois o ferro pode aderir à fita (eu coloquei um pedaço de pano entre o ferro e o papel). Além disso, a fita adesiva deve ficar bem rente à borda do papel, para permitir que o ferro atinja todas as trilhas do layout.
  3. Recomendo por um pano entre a placa com o papel e o ferro para melhorar a distribuição de temperatura e pressão por toda a placa. O tempo de aplicação do ferro deve ficar entre 2 e 4 minutos, no máximo. Acima disso não haverá mais transferência de toner. Deve-se aplicar o ferro com pressão moderada, sem movimento no início. Depois de 30 segundos, mais ou menos, pode-se mudar a posição do ferro, mas ainda sem deslizar sobre a placa. Este passo deve ser repetido de forma a fazer o ferro encostar em todos os pontos do layout e da placa. Finalmente é conveniente deslizar a ponta do ferro com cuidado sobre a placa tocando em todas as partes do papel.
  4. Evite a tentação de remover o papel logo após a transferência ter sido feita. É quase certo que, com isso, algumas trilhas serão arrancadas da placa. O melhor a fazer é imergir a placa em água e aguardar até que o papel esteja suficientemente molhado. Não remova o papel se ele apresentar pontos ainda secos. A melhor forma é fazer com que o papel saia em pedaços pequenos. Note que sempre restará um pouco de papel sobre as trilhas. Isto é normal. Contudo não deixe papel nos locais onde o cobre será corroído. Use a ponta de uma agulha ou alfinete para remover o papel nos locais das vias (onde a placa será perfurada).
  5. Antes de corroer verifique a qualidade das trilhas. Corrija pequenas imperfeições com uma caneta apropriada para isso (pode ser uma caneta preta de ponta porosa).
A corrosão é feita normalmente com percloreto de ferro. Eu usei uma embalagem plástica de sorvete de 2 litros para a corrosão. Antes de corroer, eu fiz um pequeno furo na borda de cada placa para prender um fio de nylon. Assim é mais fácil manusear a placa durante a corrosão, que deve durar entre 10 minutos a 50 minutos. Se após este tempo o cobre entre as trilhas não tiver sido corroído, será necessário refazer a mistura de corrosão.
Depois de corroído, remova o toner aderido à placa com tinner, e faça as furações. Eu usei uma micro retífica (Dremel) com broca de 0.8 mm, mas perfuradores de punção também servem. Para recortar o excesso de placa nas bordas, o melhor é uma guilhotina. Caso não tenha, então faça um riscador com uma lâmina de serra (semelhante aos riscadores de cortar azulejos) e, com a ajuda de uma régua de madeira, vá cortando a borda aos poucos, até que ela possa ser quebrada.
Para um bom acabamento da placa é bom recobrir com verniz spray. O verniz não atrapalha a soldagem dos componentes e protege o cobre contra a oxidação. As placas de alguns dos pedais que fiz são mostradas nas fotos abaixo.


Funny Cat

Tone Bender

Noise Gate

MXR Phase 100


Montagem da placa

Supondo que, neste ponto, os resistores, capacitores, transistores, diodos e CI's já tenham sido comprados, está na hora de soldá-los à placa. A lista dos componentes pode ser facilmente encontrada na GGG. Quase todos os componentes podem ser comprados pela internet, ou nas lojas apropriadas, como a Mult Comercial na rua dos Timbiras, São Paulo. Infelizmente alguns só são encontrados no exterior. Apresento abaixo uma lista dos componentes que não encontrei aqui no Brasil mas que podem ser adquiridos na Small Bear Electronics. Antes de comprar os componentes, verifique os preços nas lojas e na Small Bear. Mesmo considerando que serão comprados no exterior, ainda assim podem ser mais baratos, pois o frete é único (cerca de 12 dólares) e independe da quantidade. Mantenha seu pedido abaixo de 50 dólares, pois assim não terá que pagar imposto de importação. Em geral leva cerca de 2 semanas para que a remessa da Small Bear chegue até você. Praticamente todos os componentes necessários aos pedais são encontrados na Small Bear. Portanto, deixe esta compra por último, pois assim você garante que comprará todo o restante de uma só vez, com apenas um único frete. A loja trabalha com PayPal e não aceita cartões de crédito.

Item
SKU (código)
Quantidade Pedal
Transformer 2402
1
Jawari
Transistor JFET J201 2111
2
Jawari
Toggle Switch DP3T 0218
1
Funny Cat
Alpha Dual-Gang 16mm Solder 50K Lin
1011B
1
Maestro Super Fuzz Tone
Transistor 2N5133 2017A
5
Maestro Super Fuzz Tone
Photocoupler Dual - Vatec VTL5C3/2 2516 3
MXR Phaser 100
IC MAX 1044A 1806
3
Fuzz Face, Tone Bender, Noise Gate

Neste ponto, é conveniente fazer algumas modificações no projeto original, caso queira. Mostrarei separadamente a seguir cada  modificação que fiz.

Funny Cat

Neste pedal fiz as modificações sugeridas na página Moosapotamus, que deixam o pedal com diversos recursos extras. Infelizmente, estas modificações são apenas descritas, e não existe um layout para que se possa acompanhar. Em virtude disso, produzi um layout de ligações, visto abaixo, com todas as modificações sugeridas (exceto um potenciômetro de volume na entrada de sinal). Além disso, ao invés de usar uma chave de 3 posições rotativas, como no projeto original, preferi usar uma Toggle Switch DP3T (dois pólos, 3 posições) - ver o Mode Switch no esquema elétrico original, na página da Geofex. Esta chave pode ser comprada na Small Bear (ver acima, na tabela).





Estas mudanças no Funny Cat requerem, além da lista de componentes original, duas chaves Toggle Switch SPDT, a chave DP3T, 3 potenciômetros 500k log de 16 mm eixo estriado, 1 resistor de 2 M Ohms e mais 1 capacitor de tântalo de 680nF (além do C4). Os capacitores de tântalo de 680 nF são extremamente difícies de serem encontrados. Eu os substituí por capacitores de polyester. O transistor Q2B (2N3904) é mais fácil de encontrar do que o Q2A (2SC828), mas note que apenas um deles é necessário. O transistor Q1 (2SK30A) pode ser encontrado na Small Bear. O resistor R10 deve ser substituído por um jumper.

Fuzz Face e Tone Bender - Transistores de germânio

Estes dois pedais, Fuzzz Face e Tone Bender, aceitam duas configurações diferentes entre si:
  1. Transistores de germânio PNP, com alimentação positivo ao terra, ou
  2. Transistores de silicio NPN, com alimentação normal (negativo ao terra).
O som gerado pelo transistor de germânio é considerado melhor do que o de silício. Porém, há quem afirme quase não haver diferenças entre ambos. Para complicar, os transistores de germânio são difíceis de serem encontrados e mais caros do que os de silício. Além disso, apresentam grande variedade no ganho mesmo entre transistores de mesma marca e numeração, o que pode comprometer o som do pedal. Por isso a Small Bear vende os transistores 'casados' ('matched'), isto é, com ganhos próximos. Isto requer uma cuidadosa seleção e separação dos transistores por ganho, e isto justifica o alto preço deles (cerca de 14 dólares por par casado). Contudo, se você encontrar um fornecedor dos transistores de germânio pode comprar um lote grande (10 ou mais, por cerca de 1 real cada), e fazer o casamento. É claro que a forma mais fácil é testar os transistores no pedal, e fazer combinações entre eles, até encontrar um som que o agrade. Outra forma é determinar o ganho de cada um deles e selecionar aqueles que apresentarem ganhos semelhantes. Obviamente é melhor montar os transistores em soquetes, pois assim fica mais fácil fazer as substituições. Aliás, é melhor montar também em soquetes os resistores R1 a R4, porque eles devem ser ajustados aos ganhos dos transistores. Abaixo apresento uma tabela com a numeração de alguns transistores PNP de germânio.

Transistores de germânio PNP

Número
Tipo
VCO
IC
PD
hfe ganho
2SB22 PNP Ge 25V 200mA 300mW 67-140
2SB54 PNP Ge 20V 150mA    
2SB56 PNP Ge 25V 150mA    
2SB75 PNP Ge        
2SB77 PNP Ge 30V 100mA 150mW 60-110
2SB112 PNP Ge        
2SB130 PNP Ge 32V 1.5A 6.5W  
2SB156 PNP Ge        
2SB163 PNP Ge        
2SB172 PNP Ge        
2SB173 PNP Ge        
2SB175 PNP Ge        
2SB178 PNP Ge 60V 300mA 550mW ~56
2SB184 PNP Ge 12V 20MA    
2SB185 PNP Ge 25V 50mA    
2SB186A PNP Ge 25V 150mA 200mW  
2SB187 PNP Ge 25V 50mA    
2SB303 PNP Ge        
2SB324 PNP Ge 32V 1A 650mW 57-273
2SB337 PNP Ge 30V 7A 12W  
2SB364 PNP Ge        
2SB367 PNP Ge 25V 1.5A 6.6W  
2SB368 PNP Ge 45V 1.5A 6.6W  
2SB370 PNP Ge 25V 500mA 200mW 70-200
2SB370A PNP Ge 32V 500mA 200mW 70-200
2SB405 PNP Ge 25V 1A    
2SB422 PNP Ge        
2SB426 PNP Ge 32V 3A 30W  
2SB434 PNP Si 50V 3A 25W  
2SB435 PNP Si 40V 3A 25W 40-240
2SB449 PNP Ge 50V 3.5A 22.5W  
2SB462 PNP Ge        
2SB473 PNP Ge 32V 1A 4.3W  
2SB481 PNP Ge 32V 1A 6W  
AC128 PNP Ge



NKT275 PNP Ge



2N527 PNP Ge



2N508 PNP Ge



2SB263 PNP Ge




O grande problema para a escolha do ganho é que os transistores de germânio apresentam, ao contrário dos de silício, uma alta corrente de fuga ('leakage current') entre o emissor e o coletor. Quando medido com um multímetro, o ganho destes transistores resulta muito alto, já que a corrente de fuga contribui para uma leitura errada do ganho, embora não interfira no funcionamento do pedal. Em resumo, para medir o ganho verdadeiro destes transitores é necessário montar um circuito simples e efetuar algumas medidas de tensão com o multímetro, relatadas na página da Geofex, The Technology of the Fuzz Face. Eu fiz um pequeno programa em Exel para o cálculo do ganho real, que usa as medidas de tensão efetuadas nos transistores. Pode baixá-lo aqui. De posse dos ganhos (reais) dos transistores, escolha dois que que possuam ganhos próximos. Os melhores transistores apresentam corrente de fuga entre 100 e 200 µA (mais do que isso é melhor não usar), e ganhos entre 80 e 200. Dizem que a melhor configuração é que o primeiro transistor (Q1) tenha um ganho menor, entre 70 e 100, e que o segundo (Q2) tenha um ganho maior, entre 90 e 130. Porém, não se assuste se não encontrar um transistor com estas características. As diferenças são quase imperceptíveis. Além disso, pode-se compensar os desvios introduzidos pela corrente de fuga ajustando os resistores R1 a R4, o que permite que transistores com alta corrente de fuga (superior a 200 µA) também possam ser usados. Para ajustar os valores dos resistores, visite a página Analog Alchemy do site www.diystompboxes.com. Cálculos mais precisos são fornecidos pelo Marcelo Trípodi.

Fuzz Face e Tone Bender - Alimentação positivo ao terra

Quando montados com transistores de germânio, tanto o Fuzz Face quanto o Tone Bender devem ser alimentados com tensão negativa de -9V (positivo ao terra). O principal cuidado que se deve ter, neste caso, é não inverter as ligações para não causar um curto-circuito. De fato, se for utilizado o layout tradicional para as ligações e se o pedal for alimentado exclusivamente com uma bateria de 9 V, então não haverá problemas. Porém, uma alimentação externa por fonte poderá ocasionar curto-circuito se as ligações do soquete J4 (alimentação) forem invertidas. As alternativas são, então, fazer as ligações conforme mostrado no site da GGG, que são diferentes das convencionais, ou então alimentar a placa diretamente com a tensão negativa, solução a qual adotei. Para isso usei um Charge Pump, descrito também na página do GGG, porém decidi fazer meu próprio layout de circuito impresso, que ficou melhor do que aquele da GGG e que é descrito aqui. O CI MAX 1044 possui diversas funções, como dobrador e inversor de tensões. Caso decida fazer um inversor de tensões, segue adiante o layout de ligações para a alimentação do Fuzz Face ou Tone Bender. Note que não estão representados, na figura, as ligações da chave DPDT, nem as conexões dos fios de entrada e saída da placa.



MXR Phaser 100

Foram feitas poucas modificações no circuito original do MXR Phase 100 mostrado na página da GGG. Eu usei duas chaves toggle como sugerido neste diagrama, ao invés do esquema original de uma chave rotativa dois polos com 4 posições. Além desta modificação, eu substituí o trimmer de 20k por um potenciômetro de 20k que coloquei no painel do pedal. Além de facilitar o ajuste, o trimmer realmente introduz mudanças no timbre. Eu comprei os 3 Photocoupler Dual Vatec VTL5C3/2 na Small Bear (veja tabela acima), mas creio que eles podem ser substituídos por um foto-acoplador feito em casa, com dois fotoresistores e um led. Para isso compre um led de qualquer cor do tipo retangular, e prenda com fita isolante ou com termocontrátil os dois fotoresistores, um de cada lado do led. Junte uma das pernas do fotoresistor com uma perna do outro, e marque esta perna como sendo a perna comum. Não testei, mas deve funcionar.... Veja o esquema de ligação abaixo, à direita. À esquerda aparece o circuito impresso do MXR Phaser 100 que montei. Os 3 Vatec estão na parte superior da foto.
 
        

Noise Gate

O pedal de Noise Gate requer um projeto especial, já que é dificil encontrar um layout já pronto dele. Por isso fiz um projeto completo de um Noise Gate, que você pode construir facilmente.











Testes

Terminada a placa, é hora de testá-la. Todas as placas tem 4 fios terminais: um fio de alimentação (9 V ou -9V), o fio de aterramento (0 V), a entrada de sinal (guitarra) e a saída (para o amplificador). Para testar a eletrônica não é necessário montar o pedal, mas apenas fazer as 4 ligações, como indicado no esquema abaixo.



Caso o pedal não funcione (o que raramente ocorre), será necessário localizar o defeito. Você precisará construir o circuito mostrado abaixo, que será utilizado numa placa de som de um computador. O circuito é formado por dois conectores P2 (de fone de ouvido) estéreos, um potenciômetro de 10k log e um capacitor de 1 µF de 16 V ou mais. Quanto maior a tensão do capacitor, melhor será a isolação do circuito, e por isso recomendo utilizar um capacitor com a maior tensão que estiver disponível (400 V é o ideal). Caso queira aumentar ainda mais a isolação, introduza um outro capacitor igual a este também na linha de entrada do sinal. Coloque uma ponta de prova na extremidade da linha conectada ao conector P2 de entrada ("computer mic"), mostrado como uma seta azul na figura abaixo. Agora baixe e instale o programa PC Soundcard Oscilloscope de Christian Zeitnitz. Execute o programa, e, na aba "signal generator", ative o Channel 1. Quando a luz verde se acender, você deverá escutar um som no seu altofalante. Ajuste a freqüência do Channel 1 em 440 Hz. Ajuste o nível de volume do Windows no máximo, ative o sinal de entrada "mic", caso esteja desativado, e ponha esta entrada no volume máximo. A seguir, clique na aba Oscilloscope, introduza o conector P2 marcado como "computer mic" na entrada de microfone (ou auxiliar) do computador, e o conector P2 do "computer phone" na saída de fone da placa de áudio (onde estava ligado o altofalante). Ponha o potenciômetro de volume "output level" no mínimo, e conecte a ponta de prova azul em algum ponto perto da entrada da placa (fio laranja na figura abaixo). Vá aumentando o volume "output level" até que você veja uma onda senoidal na aba Oscilloscope. Caso não esteja sendo visualizado, tente  reduzir o botão de Amplitude. Ajuste o botão Time para 10m (milisegundos), e deixe o Trigger no Auto. Se, após estes ajustes você ainda não visualizar 4 ondas senoidais na aba Oscilloscope, reveja então todas as ligações, porque deve haver algo errado com elas. Se tudo estiver funcionando bem, então ajuste o botão de Amplitude para ver as ondas nitidamente. O próximo passo é ligar a placa do circuito do pedal, como mostrado abaixo, caso ainda não tenha sido feito. O esquema está agora pronto para os testes.


 
Acompanhe os testes a serem feitos pelo esquema eletrônico do pedal (schematics), que deverá estar impresso. A partir da entrada do sinal da placa (fio laranja), vá seguindo em direção à saída, ligando a ponta de prova na conexão de entrada ou saída de cada componente. Por exemplo, se você estiver testando um transistor, cuja base está conectada à entrada da placa, a sua saída será o coletor ou o emissor. Localize, na placa, a entrada (base) do transistor e ligue a ponta de prova nele. Ajuste novamente o botão Amplitude para visualizar a onda. Ela deve estar presente. A seguir, ligue a ponta de prova na saída (coletor ou emissor). Se a onda estiver presente no coletor ou no emissor, o componente passou pelo teste. Se, após várias tentativas você ainda não conseguiu visualizar a onda, então o transistor estará com defeito, ou então alguma trilha ou solda ou contato do transistor estará defeituosa. Verifique todas as possibilidades e só prossiga com o próximo componente, sempre em direção à saída, quando o componente sendo testado passar pelo teste. Finalmente, se a ponta de prova for conectada da saída da placa (output) e for visualizada no Oscilloscope, então a placa estará funcionando perfeitamente. Não se esqueça que os pedais introduzem mudanças na onda, e é bastante provável que a onda observada deixe de ser uma senóide à medida que estiver caminhando em direção à saída. Contudo, o sinal presente na tela deve sempre ser nítido, sem ruídos, e com amplitude igual ou maior do que 10 mV por divisão. Vá ajustando periodicamente o nível do sinal com o potenciômetro de output level para evitar que o sinal fique saturado na tela do micro.

Caixas

Eu já descrevi como fiz as caixas e apresentei seu desenho mecânico de fabricação delas quando mostrei os primeiros pedais que montei. Veja como fazer suas próprias caixas neste link. Note que o MXR Phaser 100 requer uma caixa ligeiramente maior do que as demais. Sua largura deve ser de 86 mm, aproximadamente. Em alguns pedais (Maestro Fuzz Tone, MXR Phaser 100, Funny Cat e Noise Gate) fixei as placas de circuito impresso na base por meio de parafusos e espaçadores. Isto exige que a fiação seja um pouco mais longa para permitir a fixação da placa na base e dos potenciômetros, jacks, chave DPDT e led com o pedal ainda aberto. As placas dos demais (Fuzz Face, Jawari e Tone Bender) foram fixadas logo abaixo da chave DPDT, no próprio perfil onde ficam os jacks. Desta vez, ao contrário da cola quente, usei cola de contato. Colei um pedaço de borracha anti-derrapante do tamanho do circuito impresso com cola de contato, e dobrei um pedaço de plástico de garrafa PET aquecido em água fervente de forma a fazer um perfil capaz da agarrar a placa de CI. Este plástico foi também colado com cola de contato sobre a borracha, e segurou com firmeza a placa. Isto evitou o uso de parafusos, pois seria inviável furar a chapa de alumínio de topo.

Montagem

Igualmente, toda a montagem, incluindo aí o esquema de ligações do True By-pass já foi descrito nos outros pedais que montei. Verifique na página da GGG outras formas de conexões. Se dinheiro não for problema, então dê preferência para chaves 3PDT, que permitem True-Bypass com led de acionamento. Porém, estas chaves são bem mais caras do que a DPDT.

Amostras de som

Aguarde... as amostras estão sendo produzidas.

Arte final

Desta vez resolvi fazer um acabamento nas caixas dos pedais. Decidi fazer uma pintura eletrostática, pois assim a aparência do pedal fica bem melhor. Além disso, esta pintura é bem barata, mas se você mandar pintar apenas um ou dois pedais a pintura poderá ficar cara. A maior parte das empresas que fazem pintura eletrostática cobram de 15 a 30 reais o metro quadrado de alumínio pintado. A caixa de um pedal tem menos de 0.05 m2, o que daria um preço de 1,50 reais por pedal. Contudo, não encontrei quem fizesse por menos de 5,00 por pedal, para um lote de 5 pedais. Há dois tipos de pintura eletrostática: a lisa e a texturizada. Eu preferi a lisa na cor branca em todos os pedais. A preta é também bastante utilizada, mas há ainda outras cores. Depois da pintura eletrostática, achei que seria mais fácil aplicar um decalc sobre a pintura, para facilitar a identificação dos pedais. Comprei uma transparência adesiva para impressora laser, mas esta solução não foi boa. A adesão do toner é fraca na transparência, e, para não descascar, tive que aplicar um verniz spray. O verniz dissolveu parte da toner, borrando todo o trabalho. Decidi que era hora de achar outra solução. Fui então a uma empresa que imprime banners, e encomendei uma impressão em plástico adesivo de todos os decalcs que produzi para os pedais (19 ao todo), a um custo de 25 reais. O resultado ficou muito bom, como pode ser visto nas fotos mostradas acima. Mantive apenas o Tube Screamer com o decalc em transparência (veja no início desta página), porque não fiz pintura eletrostática nele. Eu recortei cada decalc cuidadosamente com uma tesoura, removi o papel anti-aderente, e apliquei sobre o pedal. O plástico é surpreendentemente da mesma cor da pintura eletrostática, e quase não se consegue ver seu recorte. O maior trabalho foi alinhar os furos dos potenciômetros com os decalcs que fiz para cada um deles.
Eu produzi a arte final dos pedais usando o editor de figuras do Word, o Gimp, o PhotoShop e até o Paint do Windows. Para quem estiver interessado, forneço abaixo as imagens de toda a arte final dos pedais. Clique na figura para visualizá-la no seu tamanho real. Veja que poderá ser necessário fazer algumas adaptações, para ajustar as distâncias das figuras para aquelas encontradas nos seus pedais.






Valdemir Carrara
Atualizado em Novembro de 2010


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