Curso de electrónica - parte 01 Resistência em série

8/8/2019 Curso de electrnica - parte 01 Resistncia em srie

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Curso de electrnica - parte 01 Resistncia em srie

Introduo electrnica bsica.O caminho divertido para se aprender - Parte 1

Resistncias em srie

Electrnica no to simples quanto possa parecer, mas voc pode aprender. Pode fazer isso semmemorizar teorias e formulas que pertencem aos livros da fsica.O objetivo deste curso aprender como as coisas acontecem e executam trabalho, depois dissovoc ter uma idia como pesquisar por problemas ou defeitos em eletrnica.Aprender como as coisas funcionam divertido. Com esta habilidade, voc pode:- Construir coisas- Usar coisas melhor- Reparar coisas- Ter uma boa oportunidade de emprego- Ganhar at muito dinheiroUma coisa importante em eletrnica visualizar o que acontece dentro de um aparelho eletrnico.Aparelhos eletrnicos funcionam de forma diferente de outros aparelhos. Quando voc olha umequipamento mecnico, voc v os componentes e as formas como eles trabalham. Olhando os

transistores e outros componentes eletrnicos trabalhando normalmente, voc no v nada.Quando est avariado voc v o mesmo que v quando estava trabalhando.Em eletrnica, as coisas acontecem a um nvel subatmico. Para entender o que acontece, vocnecessita formar uma imagem mental, visualizar acontecimentos que voc no pode verdiretamente. Voc necessita de uma imagem mental em como as coisas acontecem dentro doscomponentes. Voc necessita visualizar sinais sendo amplificados ou atenuados.D uma olhada em aparelhos de eletrnica. Dentro de cada aparelhe desses, o que acontece podeser descrito como qualquer coisa que se movimenta a partir de uma origem at ao seu destino eregressando origem. A origem a fonte de alimentao de onde vem a energia. O destino acarga que executa o trabalho. Quando a energia aplicada carga (destino), este produz; som,calor, imagem ou algo mais que possa ser produzido eletronicamente.

Figura 1

Para visualizar isto em termos de eletrnica, voc necessita de uma concepo de apresentar

energia em movimento para a carga. O transporte de energia vem em dois tipos; carga negativa

chamada de eltrons e positiva chamada de lacunas. A energia criada separando cargas

positivas de negativa.

Em eletricidade, temos voltagem, corrente, resistncia e energia.

Estrutura da matria

Toda a matria pode ser classificada em seu estado como slido, liquida ou gasosa.

Aproximadamente existem 92 elementos naturais na terra, no seu estado slido. Um elemento

uma substncia com um nico tipo de tomo. Este tomo distinto faz cada elemento diferente de

outro elemento. Um tomo a mais pequena partcula que forma um elemento. Portanto um

grupo de tomos idnticos forma um elemento.
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Figura 2

Para estudar eletricidade, dividimos o tomo em prtons eltrons e nutrons. Prtons tm carga

positiva, eltrons tm carga negativa e nutrons tm carga neutra. No centro do tomo esto os

prtons e nutrons juntinhos, o ncleo positivo. Em volta do ncleo esto os eltrons circulando.

Quando o nmero de eltrons no tomo iguala o nmero de prtons, o tomo est balanceado ou

neutralizado. Neste caso, o tomo no possui carga eltrica. Cada elemento idntico pelo

nmero atmico. Isto o nmero de prtons no ncleo. O tomo da figura 2 o ltio, seu nmero

atmico 3. Contem 3 prtons e 3 eltrons.O tomo do cobre, o mais usado metal para conduzir eletricidade, tem 29 prtons e 29 eltrons.

As rbitas de eltrons so formadas por grupos de eltrons a distncias diferentes do ncleo. Cada

grupo tem um nmero de eltrons. Cada grupo tem um certo nmero de eltrons. Quando um

grupo est completo, outro grupo deve ser formado caso haja um eltron adicional. A rbita mais

distante chamada de valncia (grupo de valncia). Este grupo o mais importante na

eletricidade. Um grupo de valncia instvel contem 8 eltrons. Aqueles que estiverem menos que

4 eltrons de valncia, perdero um eltron com relativa facilidade. tomos com mais de 4

eltrons de valncia e menos que 8, atraem eltrons livres para completar o grupo de valncia. A

energia em um grupo de valncia distribuda igualmente. Quanto menos eltrons no grupo de

valncia maior energia. Isto requer menos energia adicional para soltar o eltron do tomo.

Figura 3

O tomo de cobre neutro contem 29 prtons no ncleo e 29 eltrons nas suas rbitas. As cargas

positivas e negativas esto balanceadas. O tomo no tem carga eltrica. Quando o nico eltronde valncia sai da rbita do tomo, este fica on positivo com carga +1. O eltron livre tem carga


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negativa 1. existem agora uma diferena de potencial entre as duas cargas. A carga positiva

possui uma lacuna onde o eltron est faltando. Isto produz uma atrao entre o on positivo e

qualquer eltron livre que esteja por perto. Uma antiga regra da eletricidade : cargas diferentes

se atraem e cargas iguais se repelem.

Figura 4

O on negativo tem 1 eltron a mais em sua rbita do que o nmero de prtons em seu ncleo. O

on positivo direita tem uma lacuna no local do eltron em falta. Isto d ao on uma carga

positiva. Os eltrons de valncia no on negativo esto no limite de se soltarem e serem atrados

pelo on positivo. Em largos corpos de material, a carga determinada da mesma forma que em 1

tomo. Se o material contem mais eltrons que prtons, este possui carga negativa. Quando h

menos eltrons que prtons o material tem carga positiva. O prton tem 1840 vezes a massa de 1

eltron. O ncleo uma massiva e instvel parte do tomo. o eltron que vai ser juntado ou

removido.

Figura 5

Na figura 5, o tomo da esquerda um on positivo. O on positivo uma partcula com carga de

lacuna no local onde deveria estar o eltron. A repulso e atrao de cargas, so foras que

causam movimento. Eltrons livres movem-se de tomo para tomo. Os tomos esto unidos na

estrutura, mas as cargas positivas ou lacunas movem-se tambm. O que acontece aqui que o

eltron de valncia do tomo do meio liberta-se e atrado pelo on positivo. Quando isso

acontece, o tomo do meio passa a ser on positivo que por sua vez vai atrair o eltron de

valncia do tomo da direita. Agora o tomo da direita ficou on positivo como mostra a figura 6.


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Figura 6

Os tomos no se moveram, o que se moveu foram os eltrons livres. Enquanto o eltron livre se

move para a esquerda, a lacuna move-se no sentido contrario para a direita. Neste exemplo o

terminal negativo est direita. Como podemos ver a conduo de corrente eltrica descrita

como se movesse em ambas as direes.

Uma vasta conveno em eletricidade aceitou que a corrente em um circuito seria de cargas

positivas movendo-se do terminal positivo para o negativo. Isto chamado de correnteconvencional. O eltron movendo-se do negativo para o positivo muitas vezes usado para

explicar o funcionamento do circuito e seus componentes. O resultado de qualquer calculo o

mesmo independentemente de qual conveno usada.

Quando as cargas esto separadas, positivas num lado e negativas no outro, existe um diferencial

em potncia entre estes dois pontos. A diferena de potencial dada em unidade de volt. O volt

o nome dado em homenagem a Alessandro Volta, o pioneiro Italiano em fsica que inventou a

bateria eltrica.

A diferena de potencial s pode existir entre dois pontos. Para se afirmar que existe uma

voltagem no ponto X, no quer dizer nada a no ser que se afirme que o ponto de referncia est

claramente referenciado. A voltagem no ponto X a diferena de potencial entre o ponto X e

qualquer outro ponto no circuito.

Muitas vezes um ponto comum num circuito chamado de terra que est conectado no terminal

da fonte. Assim sendo a terra passa a ser o ponto de referncia para voltagens. Mesmo assim

temos quer ser claros em referenciar a voltagem com referncia terra.

Figura 7

Todas as marcaes de terra no circuito indicam um nico ponto no circuito. Como o terminalnegativo da bateria est conectado terra, a leitura no terminal de +12 volts no ponto X com a


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terra como referncia.

Quando uma carga conectada a uma fonte, a carga move-se pelo circuito, executa trabalho e

retorna fonte noutro terminal. O movimento desta carga chamado de corrente. A corrente

medida em amperes. O nome ampere usado em honra do pioneiro fsico Francs Andr Ampere.

Para que a corrente exista, dever haver um caminho, este caminho o circuito condutor quedeve ser livre ao movimento de eltrons. Alguns materiais tm eltrons muito ligados ao tomo.

Estes materiais so isoladores. A carga no tem liberdade de se mover nos isoladores, no existe

fluxo de corrente. Cermica e muitos plsticos so exemplos de bons isoladores.

Outros materiais, por sinal os metais, tm eltrons pouco ligados aos tomos, eltrons de

valncia. Estes eltrons so facilmente atrados por lacunas. Devido liberdade de fluxo da

corrente por parte do circuito condutor, a corrente move-se com liberdade. Tambm existem os

semicondutores. A habilidade dos semicondutores a de conduzir corrente entre um condutor e

um isolador.

Figura 8

A figura 8 mostra a origem ou fonte com cargas separadas. Quando houver um caminho entre o

positivo e o negativo, a corrente flui. Eltrons e lacunas combinam-se e a diferena de potencial

desaparece. Se se colocar uma barra de ferro entre os dois terminais, a bateria se descarrega

rapidamente e o seu potencial passa a ser 0 Volts. Quando uma carga colocada no circuito, a

fonte fornece potncia carga.

Figura 9

A carga qualquer coisa que executa trabalho, luz, calor, movimento, som ou todos estes emconjunto. Na figura 9 a carga uma lmpada que produz luz e calor usando a energia da bateria.Devido lmpada usar energia, ela atua como uma restrio no fluxo de corrente. A bateriatambm se esgota a seu tempo mas ir levar mais tempo do que se conectassem os terminaiscom a barra de ferro como falamos atrs. Uma ligao direta (curto circuito, no oferece (ouoferece mnima) resistncia passagem de corrente. A quantidade de corrente para uma dadavoltagem depende da quantidade de restrio. Esta restrio chamada de resistncia, reatncia

ou impedncia, dependendo no tipo de carga. Nesta lio falaremos s da resistncia.


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Esquema 1

Agora que voc j sabe sobre voltagem entregando corrente a uma carga, veja o esquema 1 que

representa um esquema eletrnico. O esquema como um mapa de estradas que nos mostra as

estradas. No caso o esquema eletrnico mostra-nos o caminho da corrente eltrica. Ele usa

simbologia prpria para representar dispositivos e caminhos para chegar at eles. Os esquemasprovidenciam formas rpidas de descrever o circuito.

O esquema 1 formado por fios de conexo, uma bateria e uma resistncia. As resistncias so

os componentes mais usados em eletrnica. As resistncias vm em diferentes formas e

tamanhos. A resistncia da figura 10 uma resistncia fixa as bandas de cor identificam o valor

das resistncias em ohms.

Figura 10

Existem tambm resistncias semi-variveis (ajustveis) e variveis. O controlo de volume do seu

rdio uma resistncia varivel.

A quantidade de resistncia para uma dada voltagem determina a quantidade de corrente que flui

por ela. Em termos simples, quanto maior a resistncia, mais baixa a corrente. Existe uma relao

fixa entre voltagem, corrente e resistncia. A relao conhecida por lei de ohm, em nome de

Georg Ohm, pioneiro Germnico em fsica que descobriu essa relao.

Lei de ohm

U=RxI R=U/I I=U/R

U = voltagem em volts (V)I = corrente em amperes (A)

R = resistncia em ohms ()

Estas so as 3 formas da lei de ohm entre voltagem, corrente e resistncia. Muitos circuitos

podem ser analisados simplesmente com isto (a lei de ohm). Devido grande variedade de

valores usados, usamos prefixos mtricos para descrever largos ou pequenos valores de

quantidades.


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Tabela 1

Esquema 2

No esquema 2, vemos uma fonte de 12 volts, fios de ligao (conexo) a uma resistncia de

1.000 , na figura identificada por 1 K, e fios de retorna da resistncia fonte. O smbolo

deve-se ler Omega. O circuito no nos mostra o valor da corrente.

Calculemos ento a corrente usando a lei de ohm.

I=U/R I=12/1000 I= 0,012 A ou 12 mA

As correntes em eletrnica so relativamente baixas, usualmente miliamperes (mA) ou

microamperes (A).

Usando a lei de ohm, podemos ver que a corrente varia em proporo direta com a tenso e

inversamente com a resistncia.

Uma vez que a resistncia controla a corrente, esta (a resistncia) usa energia da fonte. Voc no

v trabalho sendo executado, no entanto ele existe. A energia dissipada sobe a forma de calor.

As resistncias aquecem, umas mais que outras. A energia ou potncia em eletricidade e

eletrnica medida em Watts, nome em honra do engenheiro Escocs James Watt. Em adio ao

valor em ohms, resistncias so classificadas de acordo com a sua habilidade de dissipar energia.

O tamanho fsico da resistncia determina a habilidade desta dissipar a energia sobre a forma de

calor. A quantidade de energia usada pela resistncia calculada pela formula:

P=UxI P=U2/R P=I2/R

Calculemos agora a potncia da resistncia do esquema 2.

P=U2/R P=122/1000 P=0,144W => 144mW

Voc se pergunta; Se as resistncias no fazem nada a no ser produzir calor, porque as usamos?

- As resistncias so usadas para dividir a voltagem e entregar voltagens diferentes a diferentes

componentes.

- As resistncias so usadas para limitar a quantidade de corrente a ser entregue a outros


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componentes.

- As resistncias so usadas para descarregar a voltagem armazenada em alguns componentes

depois que a corrente cortada.

Figura 3

Considere uma corrente (esquema 3) movendo-se do terminal negativo para o positivo atravs de

uma resistncia e depois atravs da outra. A corrente tem que fluir atravs de 2 para atingir o

plo positivo da bateria. Quando os componentes esto conectados desta forma, em srie, o

circuito chamado de circuito em srie. A resistncia total o somatrio de todas as resistncias.

Pode observar isto atravs da lei de ohm. Neste circuito a corrente que passa numa resistncia a

mesma que passa pela outra. Usando a lei de ohm verificamos que o somatrio da voltagem de

cada resistncia iguala a voltagem da bateria.

Qual a quantidade de corrente que atravessa as resistncias?

I=U/R I=12/2000 I=6mA

Esquema 4

Use o esquema 4 e calcule a corrente:

I=U/RT I=35/4000 I=8,75mA

Qual a voltagem em cada resistncia? Outra vez usamos a lei de ohm.

UR2,2=R2,2xI = 2,2K x 8,75mA = 19,25V

UR1,8=R1,8xI = 1,8K x 8,75mA = 15,75V


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Os componentes deste circuito esto em srie. A mesma corrente que passa por uma resistncia

passa pela outra. O somatrio da tenso em cada resistncia d-nos a tenso total da bateria.

Figura 11

A corrente no circuito da figura 11 que o mesmo do esquema 3 6 mA como havamos

calculado em cima. A lei de ohm mostra-nos que h 6 mA atravs da resistncia de 1 K e que amesma requer 6 volts pontos A e B. Os mesmos valores so encontrados entre os pontos B e C. A

voltagem dividida entre as duas resistncias. H portanto uma queda de 6 volts atravs de cada

resistncia.

Esquema 5

Use a lei de Ohm para encontrar a queda de voltagem atravs de cada resistncia.

- A voltagem em R1 3 volts

- A voltagem em R2 9 volts

- R1 do total da resistncia e tambm da queda voltagem atravs dela- R2 so do total da resistncia e tambm da queda voltagem atravs dela

A queda de voltagem est em proporo direta ao valor da resistncia. Isto nos d uma forma

simples de calcular a voltagem atravs de qualquer resistncia em um circuito em srie.

Expressando o relacionamento obtemos o seguinte:

VRX=UAxRX/RT

Onde:

- VRX a voltagem atravs de RX

- UA a voltagem aplicada

- RT o valor total das resistncias no circuito

Voc pode substituir qualquer resistncia no circuito em srie por RX.


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Esquema 6

Calcule a queda de voltagem atravs de cada resistncia?

Note:- A queda individual de voltagem est em proporo direta com a medida das resistncias.

- A soma individual das quedas de tenso das resistncias iguala a voltagem da fonte.Porqu estudar a queda de voltagem em um circuito?Para alm de ajudar a entender como o circuito trabalha, necessrio para pesquisar por avariasem um circuito. No faz sentido medir a voltagem se voc no entende o porque. A maior parte deproblemas em detectar avarias comparar a voltagem medida com a voltagem esperada. Quandoelas no so as mesmas, voc faz probabilidades de qual ser a causa disso. As deciso que vocfizer leva-o ao problema do componente e sua reposio.

Qual a corrente que flui no circuito?

Note:

A lei de Watt funciona igual quer seja calculada cada resistncia individualmente, quer seja

calculada como um todo.

As potncias das resistncias so fixadas desde 1/8 W at 25 W. Uma prtica comum usar uma

resistncia que tenha o dobro da potncia calculada. Assim se o calculo deu 1/8 W ento

usaremos uma com W. A dissipao de energia por parte das resistncias pode ser

considervel. Excessivo calor tende a encurtar a vida das resistncias e de outros componentes no


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circuito. Usando uma resistncia com o dobro da potncia ajuda o tempo de vida da mesma e

arrefece mais.

Resistncias fixas existem com vrias valores desde fraes de ohms at alguns megaohms. As

tolerncias variam entre 1% a 10%. Alguns valores so fabricados em grandes quantidades.

Essas resistncias so chamados de resistncias de valores preferenciais. Resistncias com 10%de tolerncia so aviveis em: 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 e mltiplos decimais

de cada uma delas. As resistncias de 3,3 ohms e 68.000 ohms so 10% valores preferidos. Uma

resistncia de 47 ohms com 10 % de tolerncia pode ter valores entre 42,3 ohms e 51,7 ohms.

Estas resistncias tm valores muito acima e muito abaixo do pretendido e s vezes esses valores

so indesejveis. Hoje existem resistncias com 1 % de tolerncia, preferencialmente para

circuitos de preciso. Os valores das resistncias so escritos em seus corpos. Outras resistncias

pequenas tm umas barras de cor que identifica os seus valores em ohms.

A resistncia da figura 10 tem 270 K. Pode ver isso pela tabela em baixo.

Olhando a resistncia ela tem:

- o primeiro anel vermelho que corresponde a 2

- o segundo anel violeta que corresponde a 7

- o terceiro anel amarelo que multiplica por 10,000

- o quarto anel vermelho equivale a 2% de tolerncia

No total temos 270,000 ohms ou seja 270 K com 2% de tolerncia.Para medir a voltagem atravs de uma resistncia, colocamos o voltmetro em paralelo com a

resistncia e medimos os seus valores. Se quisermos medir a corrente que passa no circuito no

podemos fazer isso, temos que interromper o circuito e colocar o ampermetro em srie com o

circuito, neste caso o ampermetro faz parte do circuito.

Vejas a figura 12.


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Figura 12

O ohmimetro possui internamente a sua fonte de alimentao por isso para medir os valores das

resistncias basta ligar os cabos do ohmimetro que este j induz corrente resistncia a ser

medida. Para isso temos que desconectar a bateria como mostra a figura 13. se deixarmos a

bateria conectada poderemos estar a medir a resistncia interna da bateria e no da resistncia.

Figura 13

Como falamos em cima, existem 3 tipos de resistncias; fixas, semi-variveis e variveis.

Na figura 14 pode ver os outros tipos de resistncias e suas simbologias.

A resistncia da esquerda formada por um fio resistivo enrolado a toda a volta. A da direita

semi-varivel e pode ter 2 ou 3 terminais de ligao. Se tiver 2 terminais chamada de reostato e

conectado em srio, se tiver 3 terminais chamado de potencimetro e serve para controlar a

voltagem como no volume de som.

Figura 14

a. smbolo do reostato

b. potencimetro conectado como reostato


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c. smbolo do potencimetro

A figura 15 mostra os valores de voltagem em um potencimetro.

Figura 15

Em a temos o potencimetro quase aberto logo a queda de tenso baixa. Em b temos o

potencimetro quase fechado logo a voltagem mais alta.

Figura 16

Na figura 16 voc v um potencimetro conectado como reostato. Colocado em srio o reostato

pode controlar a corrente no circuito. Se subirmos o brao do reostato, a corrente diminui, se

baixarmos o brao do reostato a corrente aumenta.

Vimos como a corrente pode ser controlada com resistncias. Outra forma de controlar

resistncias com o uso de botes. Quando o boto est aberto no flui corrente mas quando se

fecha o boto a corrente flui livremente. Veja a figura 17.

Figura 17

Botes so descritos pelo nmero de seus plos e pelo nmero de caminhos que ele controla. Os

plos indicam o nmero de fios que vo para o boto, os caminhos descrevem o nmero de

caminhos a que pode ser conduzida.


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Figura 18

- SPST single pole single throw switch - conecta um condutor a um local

- SPDT single pole double throw switch - conecta um condutor a qualquer um de 2 locais

- DPST double pole single throw switch - conecta 2 condutores a um s local- DPDT double pole double throw switch - conecta um condutor a um local

Figura 19

Um boto SPDT providencia uma escolha de caminhos. O caminho do meio possui menos

resistividade que o superior.

Figura 20

Na figura 20 vemos um boto rotativo com 6 caminhos possveis, este boto do tipo SPST single pole six (6) throw switchCalcule as correntes nas posies A, B, C, D, E e F?

A = 1,23 mA B = 1,84 mA C = 2,43 mA D = 3,03 mA E = 3,03 mA F = 0 AVimos que a corrente representada por uma nica unidade de transporte movendo-se atravs deum caminho. Agora vamos colocar a corrente em perspectiva. A unidade de carga chamada de


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Coulomb. Coulomb unidade de carga eltrica do Sistema Internacional de Unidades. Umcoulomb medido como a quantidade de carga que flui num condutor quando um ampere decorrente est presente por um segundo. O smbolo para Coulomb Q para representar a suaquantidade. Um coulomb com carga negativo uma quantidade de 6,25 x 10^18 eltrons. erropensar-se que corrente o movimento de alguns eltrons ao longo de um caminho. Em termos defluxo eletrnico, mesmo a corrente de um microampere, um milionsimo do ampere, consiste em6.250.000.000.000 eltrons movendo-se em um nico sitio durante 1 segundo.

A parte 1 deste curso est completa.Agora voc pode:- reconhecer um circuito em srie- calcular a corrente de um circuito- calcular a queda de tenso em resistncias em srie- calcular a resistncia total num circuito em srie- calcular a potncia ou energia dissipada numa resistncia ou num circuito- reconhecer o valor de uma resistncia a partir das suas bandas de cor- medir a voltagem atravs de uma resistncia ou um circuito- medir a corrente atravs de uma resistncia ou de um circuito

Como um complemente a esta lio sobre resistncias, aqui deixo um programa do nosso colega

diiogofernandes. Coloco aqui o programa com autorizao do autor.

Snapshot do programa para calcular resistncias
http://www.electronicapt.com/forum/index.php?action=dlattach;topic=1003.0;attach=320http://www.electronicapt.com/forum/index.php?action=profile;u=2290http://www.electronicapt.com/forum/index.php?action=profile;u=2290http://www.electronicapt.com/forum/index.php?action=dlattach;topic=1003.0;attach=320http://www.electronicapt.com/forum/index.php?action=profile;u=2290


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