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UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP CAMPUS ANCHIETA
CARRINHO ELTRICO
ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA - APS
ENGENHARIA CIVIL 3 SEMESTRE
Daiane Rodrigues de Oliveira T353DJ-1
Eduardo Alves Pereira B86651-9 Evelyn Souza Rodrigues Lopes T12242-2
Jfferson Bastos Nunes B6189D-8 Jos Carlos Ortega T10302-9
Letcia Francischeti da Silva B80116-6 Lilian Anto Raymundo T205BF-5
Maicon Diogo Alves Monteiro T352GF-4 Willian Santos de Lima B8010G-6
Turma EC3S39
So Paulo SP 2014
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UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP CAMPUS ANCHIETA
CARRINHO ELTRICO
ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA - APS
ENGENHARIA CIVIL 3 SEMESTRE
Daiane Rodrigues de Oliveira
Eduardo Alves Pereira Evelyn Souza Rodrigues Lopes
Jfferson Bastos Nunes Jos Carlos Ortega
Letcia Francischeti da Silva Lilian Anto Raymundo
Maicon Diogo Alves Monteiro Willian Santos de Lima
Trabalho de Atividade Prtica
Supervisionada, referente ao estudo e
execuo de um carrinho eltrico, com a
finalidade de trabalhar a
interdisciplinaridade e inserir o contexto
prtico das diciplinas apresentadas no
terceiro mdulo do curso de engenharia
civil.
So Paulo SP 2014
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RESUMO
Os primeiros modelos de carrinhos de controle remoto surgiram nos Estados
Unidos na metade da dcada de 60 e no Brasil conheceram uma exploso comercial
nos anos 80, com vrios modelos lanados pelos maiores fabricantes do pas. At
os dias de hoje o brinquedo fabricado e preferido por adultos tambm. Seu
funcionamento relativamente fcil, sendo ele movido a propulso eltrica, sendo
composto por um pequeno circutio eltrico com controle remoto comandado
manualmente por botes.
Este trabalho tem a metodologia de construir e projetar um prottipo desse
tipo de carrinho o qual movido por uma fonte de energia eltrica, com controle
remoto com fio para direcion-lo, fazendo-o percorrer uma pista de dimenses e
percurso pr-estabelecidos, o qual seu sistema adaptado pode ser utilizado em
demais equipamentos que utilizem o mesmo tipo de atividade automatizada.
E sua finalidade mostrar a importncia de se trabalhar a interdisciplinaridade
e inserir o contexto prtico das diciplinas apresentadas no terceiro mdulo do curso
de engenharia civil.
Palavras-chave: Carrinho eltrico; Circuito Eltrico; Controle Remoto.
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SUMRIO
1. INTRODUO Pg. 05
1.1 Objetivos Pg. 05
1.2 Normas de Construo
Pg. 05
2. REVISO BIBLIOGRFICA Pg. 06
2.1 Histria do carrinho eltrico Pg. 06
2.1.1 Seu contexto no Brasil Pg. 07
2.2 Carros eltricos
2.2.1 Vantagens do carro eltrico
2.2.2 Desvantagens do carro eltrico
Pg. 08
Pg. 09
Pg.09
3. ESTUDO DE CASO
3.1 Escolha dos materiais a serem utilizados Pg. 10
3.2 Materiais Utilizados e etapas da construo Pg. 12
3.3 Tabela de custos Pg. 17
4. DISCUSO E RESULTADO
Pg. 18
5. CONCLUSO
Pg. 19
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Pg. 20
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1. INTRODUO
1.1. Objetivos
Projetar e construir um prottipo de um carro movido a energia eltrica (pilhas
ou bateria), com controle remoto (com ou sem fio) para direcion-lo, fazendo-o
percorrer uma pista de dimenses e percurso pr-estabelecidos.
1.2. Normas de construo
O prottipo do carro a ser construdo dever contemplar os itens descritos a
seguir:
Peso total no poder ultrapassar 2,0 kg;
Chassi construdo em acrlico, compensado ou alumnio;
Farol;
4 rodas do qualquer material ou tamanho;
Design de livre escolha.
Dimenses mximas permitidas:
Comprimento mximo 300 mm;
Largura mxima 200 mm;
Altura de livre escolha.
Dimenses da pista de prova:
O carro dever ser capaz de percorrer uma pista de 1,0 m de largura, com
20,0 m de comprimento em circuito misto (curvas e retas) em no mximo 5 minutos.
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2. REVISO BIBLIOGRFICA
2.1. Histria do carro eltrico
Segundo o autor Luiz Artur Pecorelli Peres, os veculos eltricos surgiram
ainda no sculo XIX e antecederam a inveno do motor de propulso a gasolina, na
Alemanha em 1885. Antes que esta tecnologia se impusesse at os nossos dias,
eram relativamente prsperas as manufaturas de veculos eltricos e at
mesmo linhas de nibus eltricos ganhavam espaos nas ruas de Londres por volta
de 1886. Estes progressos se tornaram possveis custa das pesquisas de G.
Trouv, na Frana, em 1881, que vieram permitir a recarga das baterias. O mpeto
desta trajetria inicial dos veculos eltricos ainda perduraria por um bom tempo,
com avanos notveis, como a construo do Jamais Contente pelo engenheiro
belga Camille Jenatzy, em 1899, um carro eltrico que alcanou a incrvel
velocidade, para poca, de 100 km / h, porem suas limitaes no tempo de recarga
fez com que ele no fosse utilizado e s foi ressurgir muitos anos depois.
A histria moderna dos veculos eltricos pode-se dizer iniciou em 1960, em
Phoenix, nos EUA, onde ocorreu o primeiro simpsio internacional dedicado
exclusivamente a este assunto. Nesta poca, j eram sensveis os efeitos da
poluio do ar causada por veculos de combusto interna, nos grandes centros
urbanos. As crises que se sucederam na dcada de 70, ao dispararem os preos do
barril do petrleo, somaram argumentos questo da poluio atmosfrica em favor
da opo veicular eltrica com o objetivo de diminuir o consumo deste combustvel.
Contudo, medidas de racionalizao e substituio do petrleo em vrios
cantos do mundo, foram eficazes sucedendo-se o declnio dos preos do petrleo,
antes que os carros eltricos, em qualquer parte, pudessem firmar a sua utilizao
junto ao pblico.
O incio da dcada de 90 foi marcado por inmeras questes de ordem
ambiental e energtica cujos desdobramentos se tornariam irreversveis em
decorrncia das repercusses de carter global.
Uma das iniciativas que se tornaram famosas neste perodo, refere-se ao Ato
da Cmara de Recursos do Ar na Califrnia determinando que a partir de 1998 uma
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porcentagem crescente de vendas futuras daquele estado americano fosse de
emisso nula.
O atendimento ao enorme mercado oferecido por esta norma e outras
similares tem como candidato natural os veculos eltricos como tecnologia capaz de
no provocar emisses ao menos no local onde atuam.
Este novo ressurgimento dos veculos eltricos passou a entrar em cena aps
reunir intensos esforos de fabricantes, centros de pesquisa, universidades e
organizaes no governamentais.
A partir dos anos 90 inmeros carros eltricos, como o EV1 da GM (1996), o
Toyota Prius (1997) e muitos outros foram lanados. Em 2008 a GM comeou a
popularizar uma nova onda de carros eltricos com a fabricao do Volt. Em 2009
Barack Obama anunciou subsdios para fabricar nos Estados Unidos pelo menos 1
milho de carros eltricos at 2015.
2.1.1. Contexo no Brasil
A primeira apario de veculos eltrico no Brasil foi em 1918, na cidade do
Rio de Janeiro foi inaugurada uma linha de nibus eltricos, jornais da poca
referiam-se a esta novidade como confortveis nibus de trao eltrica movidos a
bateria, com rodas de borracha macia, sem barulho, sem vibrao, fumaa e os
inconvenientes da gasolina.
Nos anos 90 passaram a fazer parte das primeiras pginas dos jornais
assuntos ligados s mudanas climticas, os desequilbrios sobre o efeito estufa e
as implicaes devastadoras sobre a sade dos seres vivos em consequncia da
poluio do ar. Nas grandes cidades o problema agravado pelas emisses dos
veculos a combusto interna, pois repercutiam de forma majoritria.
Temas desta ordem foram amplamente debatidos no Rio de Janeiro, na
Conferncia das Naes Unidas para o Meio Ambiente e Desenvolvimento, a ECO
92 como ficou conhecida e na qual participaram 126 chefes de estado que
assinaram diversas convenes, inclusive a Agenda XXI, uma carta compromisso
para aes futuras.
A iniciativa teve incio com a assinatura de um acordo internacional de
cooperao tcnica, firmado pela Itaipu e pela Kraftwerke Oberhasli (KWO),
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controladora de hidreltricas suas em 15 maio de 2006. Desde ento, rene
parcerias com a montadora Fiat, alm de empresas de tecnologia, concessionrias
de energia eltrica e instituies de pesquisa do Brasil, Paraguai e Sua.
Utilizando a energia limpa e renovvel de usinas hidreltricas, o VE no emite
poluente. Por isso, podem ser considerados 100% ecolgicos, com forte
compromisso ambiental, em consonncia com a misso institucional da Itaipu, que
gerar energia eltrica de qualidade, com responsabilidade social e ambiental,
impulsionando o desenvolvimento econmico, turstico e tecnolgico, sustentvel, no
Brasil e Paraguai.
Em 11 de Junho de 2012 a cidade de So Paulo recebeu os dois primeiros
txis eltricos do Brasil. Trata-se do modelo Leaf da Nissan. Estes esto disponveis
para passageiros, sem tarifa diferenciada, no cruzamento da Av. Paulista com a Rua
da Consolao. At o final de 2012 sero dez txis eltricos neste ponto 4 . Antes
desta iniciativa veculos eltricos j poderiam ser vistos na Universidade de So
Paulo. A USP recebeu a doao de quinze Scooters eltricas que esto distribudas
pelos Campi da Universidade.
2.2. Carros eltricos
Basicamente o funcionamento dos carros eltricos depende da combinao
de:
Motor eltrico;
Regulador do motor;
Baterias.
O regulador recebe energia das baterias e a repassa ao motor. O pedal do
acelerador est ligado a um par de potencimetros. Eles fornecem o sinal que avisa
ao regulador quanta energia deve ser entregue. O regulador pode passar energia
zero (carro parado), energia total (o motorista pisa fundo no acelerador) ou
quaisquer nveis intermedirios de energia. Sendo assim, o regulador pulsa o motor
para o motorista, lendo a situao do pedal do acelerador atravs dos
potencimetros e regulando a energia adequadamente. Digamos que o acelerador
esteja pressionado at a metade, o regulador l esta posio atravs do
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potencimetro e rapidamente liga e desliga a energia para motor, de forma que ele
fique ligado metade do tempo e desligado na outra metade. Se o acelerador estiver
pressionado a 25%, o regulador pulsa a energia de forma que o motor permanea
ligado em 25% e desligado em 75% do tempo.
A maioria dos reguladores pulsa mais de 15 mil vezes por segundo, de
maneira a manter a pulsao fora dos limites da audio humana. A corrente
pulsante faz com que a carcaa do motor vibre na mesma frequncia, assim, ao
pulsar a mais de 15 mil ciclos por segundo, o regulador e o motor tornam-se
silenciosos ao ouvido humano.
2.2.1. Vantagens do carro eltrico
Diminuio da poluio ambiental: Por exemplo, o monxido de carbono que
existente na combusto de um veculo convencional que emitido pelo escape
desses veculos, altamente nocivo para a sade humana Os veculos eltricos no
emitem quaisquer gases em sua locomoo, sendo assim denominadas Zero-
Emisses. As nicas emisses de gases so no ato da fabricao dos veculos e
das respectivas baterias.
Diminuio da poluio sonora: O rudo ou poluio sonora, que frequente
nas metrpoles, tambm causador de diversos danos para a sade humana. Os
veculos eltricos no emitem praticamente rudo, sendo extremamente silenciosos
quando comparados com os veculos convencionais com motor de combusto.
Custo Beneficio: O carro eltrico tem um gasto de energia por espao
percorrido menor que um veculo convencional, sendo assim bem mais econmico.
2.2.2. Desvantagens do carro eltrico
Preo: Os carros eltricos na atualidade ainda tm um preo elevado quando
comparados com os de combusto interna.
Autonomia: A autonomia dos carros eltricos situa-se normalmente entre os
100 km e os 200 km, o que em certas situaes imprprio.
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Espao: O carro eltrico no resolve uma das questes fundamentais da
qualidade do espao pblico em meios urbanos, pois ambos os modelos possuem
as mesmas dimenses.
3. ESTUDO DE CASO
3.1. Escolha dos materiais a serem utilizados
Escolher os materiais que o grupo utilizou no foi fcil. Primeiramente,
ningum tinha muito conhecimento de como montar um carrinho e do que iramos
precisar, depois, com um pouco mais de pesquisa, alguns materiais foram definidos:
Lista das primeiras peas escolhidas:
Dois motores;
Duas rodas mdias e duas rodas grandes com eixo;
Abraadeira plstica;
Solda eltrica;
Quatro botes de campainha;
Suporte de tomada para quatro botes;
Trs metros de fio;
Quatro baterias;
Duas super bonders;
Dois leds;
Uma pilha.
Nesta primeira etapa, havia sido decidido que o chassi seria feito de
alumnio, j que um dos membros do grupo tinha facilidade de conseguir o material.
E a ideia inicial era fazer um chassi com formato de um carro de frmula 1, conforme
mostra a figura abaixo, do projeto executado pelo grupo.
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Figura 1 - Planta Baixa do chassi em formato de carro de formula 1.
Projeto e desenho: Maicon Diogo Alves Monteiro
Figura 2 Corte com detalhamento de dobra do alumnio.
Projeto e desenho: Maicon Diogo Alves Monteiro
Figura 3
Vista Frontal e Perspectiva do chassi.
Projeto e desenho: Maicon Diogo Alves Monteiro
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Mas, como toda primeira fase de um projeto, nossas escolhas no deram
certo. Na hora em que o carrinho iria comear a ser montado descobrimos que nada
do que foi comprado tinha conexo e a configurao geral do chassi nos mostrou
certa insegurana sobre estabilidade.
3.2. Materiais utilizados e etapas de construo
Com tempo e oramentos curtos, tivemos que comprar novas materiais e
simplificar o projeto. Foi definido ento que o chassi seria em acrlico, pela facilidade
de corte montagem.
E assim gerou-se uma nova lista de materiais utilizados no projeto:
Um motor 6 V - Caractersticas tcnicas: velocidade: 14000 rpm,
corrente: 0,3 A, potencia: 5,6 watts, torque Max. 0,05 Kgf/cm;
Duas placas de acrlico;
Sucatas de carrinho compradas no orfanato;
Sucatas eletrnicas para retirada de engrenagens;
Chave bipolar dupla paralela com mola;
Chave bipolar dupla sem mola;
Led;
Parafusos;
Conectores;
O sistema de direo do carrinho foi uma adaptao de uma carcaa de um
mecanismo mecnico de aparelho de DVD antigo misturado com engrenagens e
uma polia em conjunto com uma barra de direo adaptada de uma sucata de
carrinho de brinquedo para a finalidade de dar direo ao carrinho. Quanto ao chassi
foi projetado e teve suas dimenses e o desenho modificados por diversas vezes
visando a melhor relao entre peso e potncia.
O sistema de propulso do carrinho utilizado foi um sistema misto de polias
adaptadas ao motor com transmisso direta para as rodas (sistema de propulso
parecido com as correias transmitindo torque para as rodas das motocicletas BMW)
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Com essas peas foi possvel montar o primeiro carrinho para testes. Nosso
primeiro carrinho ainda no era o projeto final, j que notamos que o motor no tinha
capacidade suficiente para fazer com que o carrinho andasse todo o percurso.
Neste primeiro momento o carrinho era ligado na tomada, para evitar gastos
excessivos com pilhas ou baterias.
Seguem algumas imagens:
Figura 4 Vista geral do carrinho em fase de testes iniciais.
Fonte: Arquivo pessoal
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Figura 5 Motor 6V, engrenagem e eixo
Fonte: Arquivo pessoal
Figura 6 Controle Remoto com fio
Fonte: Arquivo pessoal
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Como no primeiro motor de 6V o torque no suportou o peso inicial
do carrinho, foram necessrios alguns ajustes finais, e a troca do motor para 12V:
Velocidade: 12500 rpm
Corrente Max.: 0,22
Potencia: 6,36 watts
Torque: 322 g.cm
Trocamos tambm o eltrico (antes era ligado na tomada) para seis baterias
alcalinas de 9V, as baterias de 9 V tiveram uma adaptao para 12V com uma
ligao em srie e paralelo com 2 pilhas de 1,5 volts perfazendo o total de (12V -
ddp diferena de potencial) necessria para a locomoo do carrinho.
Segue fotos do projeto final, apresentado no dia 14/05/2014:
Figura 7 Vista geral do carrinho em fase final.
Fonte: Arquivo pessoal
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Figura 8 Ligaes do controle
Fonte: Arquivo pessoal
Figura 9 Vista da parte inferior do carrinho motor e ligaes
Fonte: Arquivo pessoal
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3.3. Tabela de custos
EQUIPAMENTO QUANTIDADE PREO
UNITRIO (R$)
PREO
TOTAL (R$)
MOTOR 6 V 1 13, 99 13,99
MOTOR 12V 2 23,50 47,00
PLACAS DE ACRLICO 2 28,00 56,00
SUCATAS DE CARRINHO PEAS 28,00 28,00
SUCATAS ELETRONICAS
(ENGRENAGENS) PEAS 30,00 30,00
CHAVE BIPOLAR DUPLA
(PARALELO COM MOLA) 1 29,00 29,00
CHAVE BIPOLAR DUPLA (SEM
MOLA) 1 23,95 23,95
LED BRNCO 2 0,26 0,52
LED VERMELHO 2 0,12 0,24
BATERIA ALCALINA 9V 6 14,89 89,34
PILHAS AA 2 6,89 13,78
ABRAADEIRA PLASTICA 1 4,00 4,00
RODA STREET 2 PARES 22,80 45,60
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EIXO DE AO 2 4,40 8,80
CLIPS DE BATERIA 2 0,73 1,46
INTERRUPTOR *** 4 3,90 15,60
FIO BICOLOR 5 0,40 2,00
MOTOR PARA DVD *** 2 2,62 5,24
TOTAL 414,52
*** Itens no utilizados no produto final
O custo total foi de 414,52 reais, divididos igualmente pelo grupo,
quantificando assim 46,09 reais para cada um.
4. DISCUSSES E RESULTADOS
O grupo obteve vrias anlises diferentes sobre os primeiros passos a serem
tomados, primeiramente houve uma grande busca de conhecimento sobre o
assunto, em vdeos na internet e matrias sobre carrinho eltrico.
Inicialmente tomamos como base um vdeo de montagem, analisamos nossas
possibilidades e compramos os primeiros materiais, porem na montagem, ficamos
inseguros quanto ao chassi de alumnio, referente sua estabilidade e, devido ao
no conhecimento, as peas que foram compradas no se conectavam, e no
obtivemos sucesso.
Como no teramos mais tempo hbil, resolvemos mudar para um chassi de
acrlico, por ser mais fcil de modelar, desenvolvemos outros modelos de chassis,
para ter o melhor rendimento no peso potncia, e compramos mais uma lista de
materiais, auxiliados com um profissional da rea de eltrica, para que no
ocorresse o mesmo erro inicial.
Assim, conseguimos projetar e construir um prottipo de um carro movido
energia eltrica, com controle remoto com fio para direcion-lo, dentro dos padres
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estabelecidos, porem ele no conseguiu realizar todo o percurso da pista no tempo
estabelecido de cinco minutos.
O resultado obtido se deve ao esforo do grupo, porem para que o resultado
fosse totalmente satisfatrio seriam necessrias mais informaes e contedo sobre
o carrinho e uma superviso de algum que pudesse nos dar um suporte adequado
logo de inicio da execuo evitando assim perca do tempo e custo excessivo.
5. CONCLUSO
Os carrinhos de brinquedos surgiram nos primeiros anos do sculo 20. J o
autorama foi inventado na Inglaterra, em 1956 e lanado no Brasil nos anos 70,
fazendo muito sucesso. Os primeiros modelos de carrinhos de controle remoto
surgiram nos Estados Unidos na metade da dcada de 60 e aqui no Brasil
conheceram uma exploso comercial nos anos 80. At os dias de hoje o brinquedo
fabricado e preferido por muitas crianas e adultos.
Mas saber o que est por trs desse pequeno brinquedo, o que o
desenvolvimento dessa Atividade Prtica Supervisionada, nos proporciona.
O aprendizado obtido nos permite desenvolver vrias reas, onde colocamos
em prtica os conhecimentos adquiridos sobre circuitos eltricos, diferena de
potencial, ondas eletromagnticas, amperagem, condutividade e corrente eltrica.
Podemos no s concluir que aprendemos que um circuito eltrico um
conjunto de passagem de corrente eltrica e se tudo no est conectado
corretamente, no funciona, a eltrica no permite erros, mas que a atividade
desenvolvida nos convida a abrir as portas da imaginao, na questo desenvolver e
criar isso a arte inicial de tudo, e o fundamental a importncia do desenvolvimento
do trabalho em grupo, a relao que temos que gerenciar com cada indivduo para
que tornemos uma equipe.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Peres, Luiz Artur Pecorelli. Impactos Energticos e Ambientais da Introduo
de Veculos Eltricos, 2000 Rio de janeiro UERJ;
Veculos com Eficincia Energtica: veculos 100% eltricos matria obtida
em: http://www.planetseed.com/pt-br/node/102394, acesso em: 23 de abril de
2014;
Baran, Renato. Legey, Luiz Fernando Loureiro. Veculos eltricos: histria e
perspectivas no Brasil. BNDES Setorial 33, p. 207-224;
Castro de, B. H. R. Ferreira. Veculos eltricos: aspectos bsicos,
perspectivas e oportunidades. BNDES Setorial, Rio de Janeiro, n. 32;
Associao Brasileira do Veculo Eltrico. matria obtida em:
http://www.abve.org.br/downloads.asp, acesso em: 28 de abril de 2014;
Circuito Eltrico Simples matria obtida em:
http://www.alunosonline.com.br/fisica/circuito-eletrico-simples.html, acesso
em: 28 de abril de 2014;
Motor Eltrico matria obtida em:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico#Funcionamento, acesso em
28 de abril de 2014;
Vdeos
http://www.youtube.com/watch?v=FEtIc-CuSLY
http://www.youtube.com/watch?v=VDt7tFgwoGU
http://www.youtube.com/watch?v=i0-fDLZrN38
http://www.youtube.com/watch?v=8Vc-FgjjBnE
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