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PAGINA DE IDENTIFICAÇÃO

Reconstrução facial forense: percepção dos métodos tridimensional manual e digital para

reconhecimento visual

Forensic facial reconstruction: Perception of manual and digital three-dimensional

methods for visual recognition

Douglas Brito dos Santos (Acadêmico do Curso de Odontologia\ UFRN);

Fernando de Souza Marinho (Odontolegista do Instituto Técnico-Científico de Polícia do RN);

Gustavo Barbalho Guedes Emiliano (Professor Doutor do curso de odontologia \ UERN);

Pedro Alzair Pereira da Costa (Professor Mestre do curso de odontologia \ UFRN).

Autor correspondente

Rua Manoel de Melo Montenegro, n° 151, Bairro Novo Horizonte, Assú, CEP 59650-

000, Rio Grande do Norte, Brasil, e-mail: douglas.bsantos@hotmail.com, telefone: (84)

33312673.

E-mail: douglas.bsantos@hotmail.com, odonto.legal@yahoo.com.br, fsmarinho@msn.com,

alzair@oi.com.br.

ii

3

RESUMO

A reconstrução facial forense é uma técnica auxiliar de identificação humana

empregada em despojos humanos que não foram anteriormente identificados pelos

métodos tradicionais. Através da mesma pode-se realizar o reconhecimento de

indivíduos dados como desaparecidos, demostrando sua importância social e jurídica.

Logo é relevante saber qual dos seus dois principais métodos utilizados, atualmente,

tridimensional manual e digital é mais preciso para a estimativa, do sexo, ancestralidade

e idade. O estudo objetiva reconstruir a face de um crânio não identificados do instituto

técnico de policia do estado do Rio Grande Do Norte, analisar a concordância entre as

técnicas de reconstrução facial tridimensional para o reconhecimento visual dos fatores

genéricos de identificação, verificar qual a percepção dos observadores a respeito da

semelhança das reconstruções e da técnica que melhor caracteriza o sexo do crânio. Foi

determinado o perfil biológico do crânio em seguida realizada as reconstruções. Foram

arrolados 40 examinadores a partir dos quais os dados foram obtidos e

subsequentemente analisados descritivamente no programa EPI INFO. Na técnica

manual 63% e 37,5% determinaram respectivamente o sexo e a idade correta do crânio,

já para a digital foram obtidos 92,5% e 57,5% respectivamente. A afinidade

populacional teve resultados parecidos com 45% e 42,5% dos observadores

relacionando as faces a um indivíduo de cor parda. A percepção quanto qual melhor

técnica reproduz as características sexuais 72,5% escolheram a técnica digital. Pode-se

concluir que a reconstrução fácil tridimensional digital confere uma reprodutibilidade

mais realista das características faciais, obtendo-se assim um resultado final mais

satisfatório.

Descritores : 3D; Antropologia Forense; Odontologia Legal; Reconstrução; Face.

4

ABSTRACT

Forensic facial reconstruction is a technique employed to assist human identification in

human remains that were not previously identified by traditional methods. Through it

can carry out the recognition of individuals reported missing, demonstrating their social

and legal importance. Logo is relevant to know which of its two main methods currently

used manual and three-dimensional digital is more accurate for estimating, sex, ancestry

and age. The study aims to reconstruct the face of a skull Unidentified forensic institute

the state of Rio Grande Do Norte, determine the correlation between the three-

dimensional facial reconstruction techniques for visual recognition of generic factors

identification, verify the perception of observers about the similarity of reconstructions

and technology that best characterizes the sex of the skull. It was determined the skull

biological profile then held reconstructions. 40 examiners were enrolled from which the

data was obtained and subsequently descriptive analysis in the EPI INFO program. In

the manual technique 63% and 37.5% respectively determined the correct age and sex

of the skull, as to digital were obtained 92.5% and 57.5% respectively. The population

affinity had similar results with 45% and 42.5% of observers relating faces a brown

color individual. The perception when what better technique reproduces the sexual

characteristics 72.5% chose the digital technique. It can be concluded that the three-

dimensional digital easy reconstruction gives a more realistic reproduction of the facial

features, thus yielding a result more satisfactory.

Keywords: 3D; Forensic anthropology; Forensic Dentistry; Reconstruction; Face.

5

1 INTRODUÇÃO

Reconstrução facial forense (RFF) consiste em uma técnica auxiliar de

identificação humana empregada em cadáveres em estado de putrefação ou

esqueletizados e que não foram anteriormente identificados pelos métodos tradicionais1.

A utilização da técnica possibilita devolver ao esqueleto craniofacial a face aproximada

do indivíduo vivo à hora da morte2.

Historicamente diferentes metodologias têm sido aplicadas na reconstrução

facial tridimensional entre elas as que se baseiam na escola britânica desenvolvida por

Richard Neave, na qual a face reconstruída é modelada tomando por base os acidentes

ósseos anatômicos mais evidentes de inserção muscular, ao mesmo tempo em que

também se apoia em informações de espessura tecidual1, 3, 4

. A partir daí, atualmente

duas técnicas predominam nas reconstruções faciais tridimensionais a manual e a

digital.

A reconstrução manual é feita a partir de crânio seco utilizando-se de argila ou

algo similar, tomando por base os pontos craniométricos, assim conseguindo precingir a

face. Já na digital são utilizados softwares que simulam as ferramentas e as condições

do mundo real, onde através do processamento de imagens tridimensionais de

fotografias, de ressonâncias magnéticas ou de tomografias computadorizadas dos

crânios, planos musculares e pele são inseridos na imagem5.

Na definição dos contornos faciais são consideradas as variáveis associadas mais

fortemente a face no momento da morte, isto é, o sexo, a idade e o estado nutricional do

6

indivíduo. Logo, quando se trata de remanescentes esqueletizados preconiza-se a

realização prévia de exames antropológicos para estimativa do perfil biológico, bem

como para a determinação das espessuras médias dos tecidos nos pontos craniométricos

observados2, 6

.

O domínio da técnica digital e de anatomia facial, aliada ao poder de observação

precisa das expressões faciais pode resultar em trabalhos bem próximos da realidade.

Podendo assim, contribuir na área da ciência forense através da divulgação dos

trabalhos nos meios de comunicação obtendo informações que possam levantar

suspeitas sobre a possível identidade da vítima e, portanto, direcionar a equipe forense

sobre qual método de identificação é mais indicado para o caso.

Hoje, o método ainda mais utilizado pela medicina e odontologia forense constitui

na reconstrução facial, feita de forma manual, e por esse motivo, é um processo

demorado e que exige muita técnica e conhecimento7. Esse método pode inserir muitas

informações subjetivas na face reconstituída, por depender muito da interpretação do

artista, levando a redução na identificação do cadáver8.

Com o avanço da tecnologia, vem surgindo ferramentas computacionais que

objetivam aumentar a flexibilidade, a eficiência e a velocidade dos trabalhos8. Porém,

ainda são escassos os trabalhos sobre reconstrução facial tridimensional digital no

Brasil. Alguns têm sido realizados para museus, porém com interesse arqueológico,

logo mais estudos com populações brasileiras e capacitação de pessoas envolvidas na

área forense se faz necessário, a fim de que se possa realizar um comparativo acerca dos

métodos utilizados, determinando assim, qual o mais preciso para o reconhecimento

visual dos fatores genéricos de identificação como: sexo, ancestralidade e idade, e dessa

7

forma, auxiliar na identificação de pessoas desaparecidas nos institutos de medicina e

odontologia legal.

O presente estudo objetiva reconstruir a face de um crânio não identificados do

instituto técnico de polícia do estado do Rio Grande Do Norte (ITEP), determinar a

concordância entre as técnicas de RFF tridimensional Manual e Digital para o

reconhecimento visual dos fatores genéricos de identificação, verificar qual a percepção

dos observadores a respeito da semelhança das reconstruções e da técnica que melhor

caracteriza o sexo do crânio.

2 MATERIAIS E MÉTODOS

O presente trabalho foi previamente aprovado pelo comitê de ética em pesquisa

da Universidade Federal do Rio Grande Do Norte, sob protocolo nº

39637214.1.0000.5537/2014.

Trata-se de um estudo, observacional e transversal realizado no IML do Rio

Grande do Norte. Tal instituto foi escolhido por ser onde são realizados laudos

cadavéricos e necropsias pela polícia científica, consequentemente sendo o melhor lugar

para se obter restos mortais de indivíduos não identificados.

A amostra constou de um (01) crânio no qual se enquadrou na pesquisa por não

apresenta identificação prévia, não ter fraturas cominutivas por causas traumáticas ou

tafonômicas, por ter a morfologia preservada, e pôr no seu perfil biológico apresentar-se

com idade acima de 18 anos.

Para realização do seguinte trabalho foi necessário a utilização dos seguintes

materiais: Resmas de papel A4, Caneta, duplicador VIPI®, Gesso tipo III, Espátula e

panela para manipulação, Massa para modelar cor da pele (Dimclay®), Bastão de cola,

Câmera fotográfica digital (Nikon® D50 DSLR 6.1 megapixels 2” LCD), Tripé

8

fotográfico, suporte para o crânio sobre um anteparo articulado e escalonado em 360°,

medidor de nível, software Autodesk 123D catch®, software Blender 3D versão 2.69,

software Makehuman versão 1.0.2, notebook marca Dell® com configuração

necessárias para trabalhar com imagens 3D.

O crânio foi inicialmente submetido a estudos craniométricos e cranioscópicos para

estimar o sexo, idade e ancestralidade tentam assim seu perfil biológico estabelecido.

Para esses estudos foi utilizado as orientações exposta no manual de estudo

craniométrico e cranioscópico9. Os exames realizados foram: índice craniano, índice

perfil, índice nasal, índice transverso vertical, índice da face superior, estudo da sínfise

púbica, dentição, das suturas cranianas e das características do crânio.

As reconstruções faciais tridimensionais digital e manual foram baseadas nos

protocolos de MORAES10

e TEDESCHI-OLIVEIRA et al11

respectivamente. Porém

visando aprimorar a técnica algumas alterações foram realizadas no protocolo digital. O

software Autodesk 123 catch® foi usado para digitalização do crânio, onde foi obtido

resultado satisfatório, sendo uma boa alternativa ao software Photogrametry toolbox,

apresentado no protocolo de MORAES10

. Uma outra modificação foi a implementação

do software Makehuman para obtenção da malha digital a ser modelada, no qual

conferiu menos subjetividade e mais rapidez a técnica. As reconstruções foram

realizadas por dois indivíduos diferentes, onde um executou a técnica manual e o outro

a digital. Estes não tiveram contato com o trabalho do outro até que o seu estivesse

concluído.

9

2.1Reconstrução Digital

2.1.1Digitalização do Crânio

Para a digitalização do crânio foi necessário inicialmente colocá-lo em um

suporte articulado e escalonado em 360° e deixar o plano de Frankfurt paralelo ao solo

(plano horizontal) utilizando um medidor de nível. Em seguida com o auxílio de uma

câmera fotográfica digital (Nikon D50 DSLR 6.1 megapixels 2” LCD) sem utilização

de zoom e sem flash, montada sobre um tripé com sua lente estando a 45° em relação ao

solo, foi estabelecido os seguintes critérios: distância do centro da lente ao solo de

150cm, distância do crânio a lente da câmera de 50cm, e um plano imaginário tangente

as faces do crânio perpendicular ao plano de Frankfurt distando 50 cm da lente da

câmera. A partir disso, foram realizadas 70 tomadas fotográficas sendo 35 do crânio

com a calota voltada para cima e 35 com a calota voltada para baixo, realizando giros de

10° entre cada tomada.

Em seguida as imagens foram importadas para o software Autodesk 123D

catch® no qual é disponibilizado de forma gratuita no site da empresa Autodesk®. Este

transforma as imagens em nuvens de pontos que ao somá-los obtém-se uma malha

digital em três dimensões nos formatos do objeto fotografado. A imagem digital do

crânio então é limpa utilizando a ferramenta de corte presente no Autodesk 123D

catch®, para que depois seja armazenada e subsequentemente exportada para o software

Blender.

2.1.2 Definição dos pontos craniométricos e Projeção Nasal

Esta etapa é feita no software aberto de modelagem e animação Blender 3D,

onde o crânio reconstruído foi importado no formato OBJ, que é um formato de arquivo

10

aberto, desenvolvido pela Wavefront Tecnologies e utilizado para armazenar objetos

tridimensionais10

. O arquivo importado (crânio digital) foi alinhado manualmente com

os eixos x, y e z, e posteriormente ajustado sua escala métrica para a milimétrica, dentro

do ambiente do software. Em seguida foi realizado o posicionamento técnico dos globos

oculares nos quais foram colocados tangentes a uma linha que fica ancorada na mediana

superior e inferior da orbita, com medidas de 25mm de diâmetro para o globo e 12mm

de diâmetro para a íris12

.

No Blender, pinos de tecido mais suaves são representados por elementos 3D

chamados Empties, tipo seta única, no qual seu comprimento é definido no tamanho que

o modelador necessita10

. Dessa forma, os pontos craniométricos e suas medidas

referentes aos tecidos moles foram inseridos e posicionados manualmente utilizando a

seta única, de acordo com as especificações apresentadas por Tedeschi-Oliveira et al11

,

validando o processo de reconstrução facial pois, as medidas teciduais utilizadas se

enquadram no perfil biológico do crânio reconstruído.

Depois de colocado as setas é feita a projeção do nariz utilizando como base o

estudo de Tedeschi-Oliveira13

, onde esta projeção é definida através do angulo de 90°

formado por duas linhas que passam tangentes aos pontos craniométricos rinio e

prósteo. Depois foi realizado a colocação de linhas de esboço, seguindo as medidas dos

pontos médios e projeção do nariz, obtendo o perfil facial a ser reconstruído. Estas

linhas são chamadas de primitivas e são objetos 3D simples nos quais servem de base

para a modelagem de objetos mais complexos10

.

2.1.3 Modelagem digital

A malha base para a modelagem da face é então importada do software

Makehuman, onde foi pré-definida em seu ambiente virtual, através das ferramentas de

11

definição do sexo, idade, peso e ancestralidade a partir do perfil biológico estimado do

crânio. Esse software foi escolhido, pois tal qual o Blender apresenta código aberto e é

capaz de criar modelos faciais humanos tridimensionais realistas genéricos e exportar a

malha mapeada em Lowpoly (modelo 3D passível de ser modelado), possibilitando a

edição em qualquer programa 3D. Após posicionamento correto da malha colocando-a

nas mesmas normas do crânio (x,y e z) a escultura da face é realizada acionando o modo

de escultura do Blender que dentre seus vários recursos tem a propriedade de puxar e

empurrar os vértices da malha de um objeto 3D na direção de suas normas10

. As

ferramentas multi-resolução e depois a subdivisão de superfície são durante o processo

de escultura ativado para otimizar e suavizar os vértices esculpidos, melhorando

consequentemente o seu contorno, dessa forma é obtida a estimativa da face do

indivíduo à época da morte.

2.2 Reconstrução Manual

2.2.1 Réplica do crânio

O crânio é inicialmente replicado para que se possa trabalhar com tranquilidade

sobre a cópia, sem perigo de danificá-lo. A técnica utilizada para sua replicação teve

como base o material duplicador VIPI® utilizado em duplicações de modelos protéticos

nas fundições de cromo-cobalto a base de Ágar-ágar. Inicialmente foi realizado o

fechamento de todos os forames com massa a base de sulfato de cálcio e óleos vegetais

(massa para vidraceiro). Em seguida é realizado o preparo do material de moldagem e

posteriormente derramado sobre o crânio previamente colocado em uma mufla. Após o

resfriamento natural e consequente geleificação do duplicador o crânio é retirado da

mufla e então seu molde é vazado com gesso.

12

2.2.2 Localização dos pontos Craniométricos

As cavilhas foram então posicionadas sobre o modelo do crânio segundo os

pontos e medidas apresentadas por TEDESCHI-OLIVEIRA et al11

, para que depois

fosse iniciado a modelagem da face.

2.2.3 Ligação dos Pontos

Após colocação das cavilhas a modelagem da face é iniciada, utilizando-se

massa de modelar profissional. As cavilhas são então ligadas através da massa de

modelar onde é respeitado a orientação das inserções musculares. Assim obtendo-se

uma estimativa da face para o crânio estudado.

2.3 Coleta de dados

A parte experimental da pesquisa, no que diz respeito a avaliação das

reconstruções faciais (reconhecimento das mesmas) e coleta de dados, foi realizada no

Departamento de Odontologia da UFRN onde os observadores realizaram suas

avaliações. As reconstruções foram expostas a 40 observadores de forma individual e

em espaço reservado, sendo apresentadas com intervalo de 5 minutos para cada face, a

fim de evitar vieses no estudo, já que uma exposição separada por intervalos de tempo

maiores poderia causar lapsos de memória, interferindo no resultado final da pesquisa.

Os observadores ao analisarem as reconstruções responderam um questionário

semiestruturado, em que as variáveis investigadas foram: sexo da face reconstruída,

idade, aspectos de ancestralidade, percepção quanto à semelhança das reconstruções e

percepção de qual método tridimensional melhor reproduz as características sexuais.

13

Os dados da pesquisa foram tabulados e armazenados no programa Microsoft

Excel 2010 e, subsequentemente, a análise estatística descritiva realizada no programa

EPI INFO.

3. RESULTADOS

Na pesquisa foram arrolados 40 observadores que se disponibilizaram a

responder três questionários semiestruturado relativos aos tipos de reconstrução facial.

O crânio estudado foi classificado como: mesocrânio, hipsicrânio e acrocrânio,

apresentando também um perfil de indivíduo dolicofacial e nariz leptorrino, sendo do

sexo masculino, com idade entre 20-25 anos, podendo assim ser classificado como um

individuo caucasiano.

Os resultados obtidos do questionário acerca da reconstrução facial forense

tridimensional manual pode ser observado na tabela I.

Tabela I. Avaliação dos observadores quanto ao sexo, faixa etária e afinidade populacional

associada a Recontrução Tridimensional Facial Manual.

Reconstrução Tridimensional Manual n %

Sexo Masculino

Feminino

25

15

63%

38%

Faixa Etária

10 a 14 anos

15 a 19 anos

20 a 24 anos

25 a 29 anos

30 a 34 anos

35 a 39 anos

40 a 44 anos

45 a 49 anos

50 a 54 anos

55 a 59 anos

7

8

8

5

5

1

3

2

1

18%

20%

20%

13%

13%

3%

8%

5%

3%

14

60 ou mais anos

Etnia Branca

Preta

Amarela

Parda

Indígena

16

1

3

18

2

40%

3%

8%

45%

5%

Os resultados da análise descritiva dos fatores de identificação para a recostrução

digital estão expostos na tabela II. Quanto a aferição dos observadores no

reconhecimento da imagem digital da face impressa, em meio a outras faces

apresentadas no questionário, 95% dos observadores (n=38) fizeram a associação

correta, tento apenas 2% (n=2) errado.

Tabela II Avaliação dos observadores quanto ao sexo, faixa etária e afinidade populacional

associada a Recontrução Facia Tridimensional Digital.

Reconstrução Tridimensional Digital n %

Sexo Masculino

Feminino

37

3

92,5%

7,5%

Faixa Etária

15

10 a 14 anos

15 a 19 anos

20 a 24 anos

25 a 29 anos

30 a 34 anos

35 a 39 anos

40 a 44 anos

45 a 49 anos

50 a 54 anos

55 a 59 anos

60 ou mais anos

6

17

7

9

1

15%

42,5%

17,5%

22,5%

2,5%

Etnia

Branca

Preta

Amarela

Parda

Indígena

10

10

1

17

2

25%

25%

2,5%

42,5%

5%

Os dados obtidos referentes a percepção dos observadores quanto a melhor técnica

para o reconhecimento visual das características sexuais e da semelhaça entre as faces

obtidas estão apresentados na tabela III.

16

Tabela III. Percepção dos observadores quanto a semelhança das faces recostruídas e que

técnica melhor representa as características sexuais para o reconhecimento visual.

4.DISCUSSÃO

A escassez de artigos presentes na literatura, seguindo a mesma linha de

pesquisa deste trabalho, dificultou a discussão abrangente e efetiva dos resultados.

Ao analisar as tabelas I e II, observa-se que as RFF apresentaram concordância

quanto aos fatores genéricos de identificação sexo e idade. Porém com números mais

expressivos a técnica digital nos mostra que esta apresenta características, mais bem

reproduzidas. Esses resultados podem ser explicados pela subjetividade apresentada na

técnica manual, onde o modelador usa apenas da sua habilidade e percepção para inserir

a partir do modelo do crânio seco as características necessárias a face, também podemos

relacionar estes resultados a utilização de uma modelo base (malha) pré-definido no

software makehuman para a modelagem do crânio digital, fato este que auxilia o

modelador, melhorando as expressões e contornos faciais.

Reconstrução Manual – Digital n %

Semelhança

Mesma pessoa

Pessoas diferentes

Mesma pessoa com idades diferentes

12

21

7

30%

52,5%

17,5%

Características Sexuais

Manual

Digital

11

29

27,5%

72,5%

17

Dado relevante para a discussão dos resultados do fator idade é que a maioria dos

observadores tiveram uma percepção na faixa etária entre 20 a 34, anos, corroborando

com a idade estimada no estudo prévio do crânio. Vale ressaltar que dentro dessa faixa o

índice de jovens assassinados ou desaparecidos no Brasil atualmente é de 60.9%

(n=34.363)15

. Isso demonstra que a RFF, além de poder ser instrumento auxiliar nos

processos de identificação de despojos humanos

não identificados tem grande

importância social e jurídica.

As características de ancestralidade ou afinidade populacional tiveram resultados

parecidos para as duas técnicas. Os resultados atingidos evidenciam que a maioria dos

observadores relacionam as faces reconstruídas a um indivíduo de características parda,

sendo 45% para a manual e 42,5% a digital. Entretanto todas as outras variáveis

obtiveram marcação. Logo, esses resultados condizem bem com as características dos

indivíduos brasileiros, onde a miscigenação é bastante notória. Indo de encontro aos

achados literários nos quais defendem que para ser minimamente aceita cientificamente,

a reconstrução facial deve ser realizada baseada em estudos de espessuras teciduais, de

acordo com a ancestralidade do crânio utilizado1,2,7,8,10,12

. Podemos inferir também que,

a percepção dos observadores podem ter sido influenciada pela coloração da massa de

modelar e malha digital, sobressaindo-se aos traços de ancestralidade expressos nas

faces apresentadas.

Acerca da percepção dos observadores, quanto a semelhança das faces expostas,

a grande maioria achou que estas são de pessoas diferentes, mesmo estes assinalando

que as reconstruções faciais tridimensionais manual e digital são do mesmo sexo e da

mesma faixa etária. Essa falta de semelhança parte do ponto que a RFF manual apesar

da utilização de todos os pontos craniométricos e medidas teciduais corretas, se mostra

18

para o modelador de uma forma muito desafiadora, onde estes deve ter em mente como

e quais características devem ser inseridas na face do crânio. Já na técnica digital com a

inclusão do software Makehuman pode-se diminuir essas dificuldades facilitando a

modelagem e conferindo um resultado final satisfatório. Na literatura não foram

encontrados relatos de uso deste software, com o fim específico do emprego deste como

no presente trabalho.

A RRF tridimensional digital apresentou–se como a que melhor reproduz as

características sexuais constatando as hipóteses levantadas no início da pesquisa. Pode-

se depreender também com o decorrer do trabalho que, esta ao utilizar de softwares de

código aberto com interface de fácil compreensão pode ser facilmente repassada e

utilizada pelos peritos de agentes nos Institutos de medicina legal.

Mais estudos nacionais ou envolvendo reconstruções faciais baseados em tabelas

nacionais de espessura de tecidos moles se faz necessário para que haja uma

comparação efetiva dos dados desta pesquisa. Uma alternativa a impulsionar tais

estudos é o desenvolvimento de programas nacional específicos para realizações de RFF

digitais em universidades de medicina e odontologia a fim de ajudar a disseminar o

conteúdo entre os futuros profissionais.

5. CONCLUSÃO

A análise descritiva dos dados e a discussão dos resultados possibilitaram-nos

concluir que:

A reconstrução facial tridimensional digital se sobressai a manual, apresentando -se

menos subjetiva, com uma reprodutibilidade mais realista das características faciais,

conferindo assim, um resultado final de melhor qualidade.

19

A utilização dos softwares Autodesk 123 catch® e Makehuman em alternativas aos

seus subsequentes apresentados no protocolo de MORAES10

facilitaram o

desenvolvimento do trabalho havendo a necessidade de estudos para uma melhor

aferição dos mesmos.

São necessários mais estudos nacionais, tendo em vista a grande miscigenação

da população brasileira como também a importância, familiar, social e legal pertinente

ao tema, assim contribuindo para discussões mais enriquecedoras.

6. REFERÊNCIAS

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