Web de Dados: da Web de Documentos para a Web de Dados

LINKED DATA:
da Web de Documentos para
a Web de Dados
Danusa Ribeiro
Bernadette Lóscio
Damires Souza

V ERCEMAPI - Escola Regional de Computação Ceará, Maranhão e Piauí.

V ERCEMAPI - Escola Regional de Computação Ceará, Maranhão e Piauí. 2

como tudo Começou?


Os dados viviam isolados em ilhas de informação

<....>
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<....>
<....> <....>
<....>

Os dados eram guardados em arquivos e tinham
muitos problemas de redundância entre si.


Para solucionar esses problemas, os dados começaram
a se organizar em banco de dados.

projeto eng.
livro editora
dept

autor

prod venda

item


Com o passar do tempo, os bancos de dados foram se
organizando em grupos e daí surgiram os sistemas
de bancos de dados distribuídos e as federações
de bancos de dados.


... com o passar dos anos, eis que surgiu:

a World Wide Web

Criada por Tim Berners Lee.


“A ideia é que a máquina consiga
entender e interpretar os dados da Web de
forma a raciocinar sobre eles, inferindo
novos conhecimento e provendo
informações e serviços relevantes aos
usuários”

The World Wide Web: Past, Present and Future
Tim Berners-Lee
Agosto, 1996


A Web organiza as informações disponíveis na
Internet por meio de hipertexto e torna a
interação do usuário com a rede mundial
mais amigável.


a Web atual

Páginas direcionadas para pessoas e não para o
processamento

O principal foco é apresentação de
informações

O processo de interpretação é feito pelos usuários


... Daí, volume de dados digitais cresceu
imensamente e a Web tornou-se um espaço
global de informações.

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Páginas
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<....>
<....>
<....>
<....> HTML
<....> <....> <....>
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<....><....>
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<....> <....> <....>
<....>


a Web atual

Porque os computadores não conseguem
interpretar as informações?

...faltam informações sobre as Páginas =(


a Web atual...

é apenas Sintática.


web Sintática
mecanismos de busca baseados em
palavras-chave

Grande número de páginas com pouca precisão

Informações distribuídas em várias páginas e
integração manual


... mas
nem todos os dados podem ser encontrados por meio
dos mecanismos de busca

não é possível especificar consultas complexas sobre
os dados

assim como no tempo dos arquivos, os dados na Web
ainda vivem isolados uns dos outros


O que fazer para transformar a Web em um
verdadeiro espaço global de dados?

aumentar a estrutura do conteúdo da Web ?

prover significado para os dados ?

estabelecer padrões para a publicação de dados e
criação de links entre eles ?


Então, Tim Berners Lee teve mais uma
brilhante ideia...
“The Semantic Web is the extension of the
World Wide Web that enables people to share
content beyond the boundaries of applications
and websites. It has been described in rather
different ways: as a utopic vision, as a web of
data, or merely as a natural paradigm shift in
our daily use of the Web.”
semanticweb.org


Web Semântica
Representar o conteúdo da Web para facilitar o seu
processamento

Categorizar as informações para facilitar o acesso

os dados estão mais ricos, são associados a
vocabulários e possuem um significado


Aaaaaagora sim...
os dados não precisam mais viver isolados e
podem ser compartilhados por diversas
aplicações

os dados, agora chamados de recursos, são
únicos e possuem a sua própria identificação
na Web!


Tááá legal, mas onde entra Linked Data
nessa história?


Conjunto de melhores práticas para a publicação de
dados estruturados na Web.
“Linked Data is about using the Web to connect
related data that wasn't previously linked, or using
the Web to lower the barriers to linking data currently
linked using other methods.”
linkeddata.org

"a term used to describe a recommended best practice
for exposing, sharing, and connecting pieces of data,
information, and knowledge on the Semantic Web
using URIs and RDF.”
wikipedia


Arquitetura da Web Clássica
Máquinas
Navegadores de Busca

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<....> <....>
<....> <....>
<....> <....> <....>
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<....> <....> <....>
<....>
<....> <....>
<....>
<....> <....>
<....>
Hiperlinks

A B C


Web APIs e Mashups
1 APIs tem interface proprietárias

Mashups
2 Mashups são baseados em um
conjunto fixo de fontes de dados

3 Não se pode „linkar‟ item de dados de APIs
diferentes
<....> <....> <....>
<....> Web APIs <....>
Web APIs <....>
<....> <....> <....>

A B C


Reproduzido de www.economist.com (illustration by David Simonds)


Linked Data
RDF Link RDF

Link RDF RDF RDF
RDF
RDF
Link RDF RDF Link RDF

RDF RDF RDF


Contextualizando....
Web de Documentos Web de Dados

Navegadores HTML Navegadores RDF
(HyperText Markup (Resource Description
Language) Framework)

hiperlinks links RDF

URIs, HTTP, HTML URIs, HTTP, RDF,
SPARQL


Padrões Linked Data
• URIs – Uniform Resource Identifiers

URI é uma cadeia de caracteres compacta usada para
identificar ou denominar um recurso na Internet,
onde um recurso pode ser um documento html, uma
figura ou uma pessoa.

O principal propósito desta identificação é permitir a
interação com representações do recurso através
de uma rede, tipicamente a Web, usando protocolos
específicos.



URL URN

Identifica o Item Localiza o item

ISBN: 0-486-27557-4 file://home/Desktop/RomeoAndJuliet.pdf

Livro Romeu e Julieta



identificar objetos e conceitos

Por exemplo, a URI http://www.w3.org/People/Berners-
Lee/card#i

identifia o pesquisador Tim Bernes-Lee.


• HTTP – HyperText Transfer Protocol

responsável pelo tratamento de pedidos e respostas
entre cliente e servidor na Web

utilizado para a comunicação entre computadores
na Internet e a especificar como seriam realizadas as
transações entre clientes e servidores, através do uso de
regras básicas


• HTTP – HyperText Transfer Protocol

Servidor

PC rodando Mozila

PC rodando Chrome


HTTP – HyperText Transfer Protocol

[Redes de Computadores e a Internet - James F.
Kurose, Keith W. Ross]


• RDF – Resource Description Framework

“RDF is a standard model for data interchange on the
Web. RDF has features that facilitate data merging
even if the underlying schemas differ, and it
specifically supports the evolution of schemas over
time without requiring all the data consumers to be
changed.”

http://www.w3.org/RDF/


• RDF – Resource Description Framework

Como representar os dados dos bds ou das
páginas html para que os eles possam ser
compartilhados na Web?


id title professor year genre
01 FUP Berna Farias 2007 algoritmos
02 Programação Berna Farias 2009 algoritmos
03 BD I Berna Farias 2009 BD
04 SGBD Damires Souza 2010 BD
05 BDNC Berna Farias 2011 BD

Disciplinas computação


Os dados podem ser distribuídos em:

Linhas

Colunas

Células


1
2 04 SGBD Damires Souza 2010 BD

3 Berna Farias 2011 BD
05 BDNC

Distribuição por linha


eita... Cadê o esquema? Quem é o quê?
1
2 04 SGBD Damires Souza 2010 BD

3 Berna Farias 2011 BD
05 BDNC

Title


title 1 professor 2
FUP Berna Farias

Programação Berna Farias

BD I Berna Farias
SGBD 3 Damires Souza
Berna Farias
BDNC year genre
2007 algoritmos
2009 algoritmos
2009 BD
2010 BD
Distribuição por coluna 2011 BD


... e agora??? Quem é quem?
title 1 professor 2
Berna Farias
FUP Id
Programação Berna Farias

BD I Berna Farias
SGBD 3 Damires Souza
Berna Farias
BDNC year genre
2007 algoritmos
2009 algoritmos
2009 BD
2010 BD
2011 BD


title
2 professor
row 3 BD I
row 1 Berna Farias
genre
1
row 2 algoritmos

year genre
3 row 5 2011 row 1 algoritmo

Distribuição por célula


Iiiihhhhhhh... Agora complicou =(

Como eu vou saber “quem é o quê” e
“quem é quem” ?


Quer dizer então que eu preciso ter uma maneira
global para referenciar?

As linhas sujeito

As colunas predicado

E os valores objeto


Nós precisamos de triplas!

subject predicate object
Row 5 BD BDNC
Row 2 title Programação
Row 2 year 2009
Row 4 professor Damires Souza
Row 3 genre BD


Várias triplas podem fazer referência a uma
mesma entidade!

subject predicate object
Berna Farias leciona BDNC
Claudia é_irmã Berna Farias
Berna Farias mora_em Recife
Recife Is in Pernambuco
Pernambuco parte_de Brasil
Ceará Parte_de Brasil
Berna Farias leciona Programação


Triplas de diferentes fontes podem ser facilmente
combinadas para formar um único grafo

Além disso, é possível usar termos de diferentes
vocabulários para representar os dados.

O modelo RDF ainda permite a representação de
dados em diferentes níveis de estruturação, sendo
possível representar desde dados semiestruturados
a dados altamente estruturados.


• SPARQL

é a linguagem de consulta padrão recomendada pelo W3C para
recuperação de informações contidas em grafos RDF


• SPARQL

• Select: Especifica uma projeção sobre os dados como a ordem e
a quantidade de atributos e/ou instâncias que serão
retornados.
• From: Declara as fontes que serão consultadas. Esta cláusula
é opcional. Quando não especificada, assumimos que a busca
será feita em um documento RDF/RDFS particular.
• Where: Impões restrições na consulta. Os registros retornados
pela consulta deverão satisfazer as restrições impostas por esta
cláusula.


uma consulta
que retorna o
escritor que
escreveu o livro
King Lear e é
casado com
AnneHathaway


Princípios Linked Data
1 Usar URIs como nomes para recursos

Usar URIs HTTP para que as pessoas possam encontrar
2 esses nomes

Quando alguém procurar por uma URI, através dessa,
3 providenciar informações úteis, por meio de RDFs

4 Incluir sentenças RDF que ligam para outras URIs de
forma que eles possam descobrir mais recursos.

50


dados linkados
rdf: type
pd:cygr foaf:Person

foaf: name
Richard Cyganiak

foaf: based_near
dbpedia:Berlin

dbpedia:Berlin = http://dbpedia.org/resource/Berlin


dados linkados
rdf: type
pd:cygr
foaf:Person
foaf: name
Richard Cyganiak

foaf: based_near dp:population 3.405.259
dbpedia:Berlin

skos:subject
dp:Cities_in_Germany


rdf: type dados linkados
pd:cygr
foaf:Person
foaf: name
Richard Cyganiak

foaf: based_near dp:population 3.405.259
dbpedia:Berlin
dbpedia:Hamburg skos:subject
skos:subject
dp:Cities_in_Germany
dbpedia:Muenchen
skos:subject


poxa.... E isso já é realidade? Já existem dados na Web
de Dados?

Sim! Projeto Linking Open data

linkeddata.org

54


Fundado em janeiro de 2007 e apoiado pelo
W3C

“identificar conjuntos de dados disponíveis
sob licenças abertas e convertê-los para RDF
de acordo com os princípios Linked Data”

55


... e como eu posso publicar dados na Web de
Dados seguindo os princípios Linked Data?


Como publicar...Passo 1

Criação de URIs adequadas


• Usar URIs HTTP para tudo, tornando-as passíveis de serem
dereferenciadas.

• Evitar URIs com detalhes de implementação ou do
ambiente em que estão publicadas.

X
http://www.lia.ufc.br:8080/~danusarbc /index.php X


• Manter as URIs estáveis e persistentes

• usar algum tipo de chave primária dentro das URIs,
para se certificar de que cada uma delas é única.

Livros ISBN

Cool URIs for the Semantic Web
http://www.w3.org/TR/cooluris/



Usar URIs dereferenciáveis



É o processo de recuperar uma
representação de um recurso
identificado por uma URI, onde um
recurso pode ter várias representações
como documentos HTML, RDF, XML
entre outros.



A recuperação da representação mais
adequada para o usuário é feita por meio da
negociação de conteúdo.
Get, Head, Post, Put, Delete,
Trace, Options, Connection

Cliente

Servidor



Duas estratégias
303 URI e Hash URI



303 é um código de status de
redirecionamento no qual o servidor
pode dar a localização de um
documento que contém informações
sobre um recurso.


GET /resource/Berlin HTTP/1.1
Host: dbpedia.org 1
Accept: text/html;q=0.5, application/rdf+xml
HTTP/1.1 303 See Other
Location: http://dbpedia.org/data/Berlin
Vary: Accept 2
GET /data/Berlin HTTP/1.1
Host: dbpedia.org 3
Accept: text/html;q=0.5, application/rdf+xml
HTTP/1.1 200 OK
Como obter informações Content-Type: application/rdf+xml;charset=utf-
sobre a cidade de 8
Berlin 4
<?xml version="1.0"?>
fonte Dbpedia: http://dbpedia.org/ <rdf:RDF
xmlns:units="http://dbpedia.org/units/"
xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/"
xmlns:geonames="http://www.geonames.org/ontology#"
xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"
...


Hash URI
a URI contém um fragmento, uma parte
especial que é separada do resto da URI
pelo símbolo #. Quando um cliente deseja
recuperar uma hash URI, ele remove tudo
que vem após o símbolo # e envia o
restante da URI para o servidor. Como
resposta, o cliente recebe um documento
completo com o conteúdo solicitado.


GET /vocab/sme HTTP/1.1
Host: bidlynx.co.uk
Accept: application/rdf+xml
1
HTTP/1.1 200 OK
Vocabulário Content−Type: application/ rdf+xml ; charset=utf −8

http://biglynx.co.uk/vocab/s
<? xml version ="1.0"?>
me <rdf:RDF
xmlns:rdf=" http: //www.w3.org /1999/02/22 −
2
rdf−syntax−ns#"
xmlns:rdfs=" http: //www.w3.org /2000/01/ rdf−schema#">
me#SmallMediumEnterprise <rdf:Description
rdf:about="http: // biglynx .co .uk/ vocab
/sme#SmallMediumEnterprise ">
<rdf:type rdf:resource=" http: //www.w3.org /2000/01/
me#Team rdf−schema#Class " />

</ rdf:Description>
...



Criação de links RDF



devem ser criados links para outras
fontes, seja de forma manual ou
automatizada.



devem ser criados links para outras
fontes, seja de forma manual ou
automatizada

links RDF internos e externos


links RDF internos

conecta recursos dentro de uma única
fonte de dados Linked Data


links RDF externos

conectam recursos os quais são
provenientes de diferentes fontes de dados
Linked Data



Sujeito: http://www.w3.org/People/Berners-Lee/card#i
Predicado: http://www.w3.org/2002/07/owl#sameAs
Objeto: http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/dblp/resource/person/100007

Sujeito: http://dbpedia.org/resource/Tim_Berners-Lee
Predicado: http://www.w3.org/2002/07/owl#sameAs
Objeto: http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/dblp/resource/person/100007



Ao se criar links RDF é preciso estabelecer
relações entre os termos dos vocabulários
entre as fontes que estão sendo
interligadas


• Friend-of-a-Friend (FOAF)
• Semantically-Interlinked Online
Communities (SIOC)
• Simple Knowledge Organization
System (SKOS)
• Description of a Project (DOAP)
• Creative Commons (CC)
• Dublin Core (DC).



Explicitar formas de acesso adicional
aos dados



Para acessar os dados das fontes
Linked Data é preciso realizar
consultas SPARQL sobre as fontes.



SPARQL endpoint é um serviço Web com
suporte ao protocolo SPARQL.

possui uma URI especifica para receber
requisições HTTP com consultas SPARQL e
retornar os resultados dessas consultas em
diferentes formatos como XML, JSON, texto,
RDF/XML, NTriples, Turtle ou N3 e HTML


É preciso seguir algum padrão para
publicar dados Linked Data?


Sim!!! Publicando os dados em RDF...

Converter planilhas, arquivos
CSV, arquivos XML, dados
relacionais e outros documentos
para o formato RDF


Publicando os dados em RDF.... Conversão!!!
Após a geração do arquivo em formato RDF, os
dados podem ser carregados em um banco de
dados que armazena as triplas RDF, chamado
de RDF Store.


Publicando os dados em RDF.... Conversão!!!
Vantagem? Desvantagem?

melhoria de desempenho o armazenamento das
que pode ser obtida ao triplas requer espaço
usar formas de extra em relação aos
dados originais. Além
armazenamento disso, a conversão
especificamente demanda um certo
otimizadas para realizar tempo para ser realizada
a persistência de triplas e os dados em RDF
RDF podem ficar
desatualizados em
relação aos dados
originais.


Publicando os dados em RDF.... Visão!!!

fornecer uma visão RDF

através de um RDF Wrapper


Vantagem? Desvantagem?

a visão RDF não um desempenho
requer espaço de inferior à conversão
armazenamento de dados para RDF
extra e não corre o devido às traduções
risco de apresentar dinâmicas entre os
dados modelos que deve ser
desatualizados realizada a cada uso
da visão RDF


• O RDB-to-RDF Wrappers é uma solução que cria
visões RDF a partir de mapeamentos entre as
estruturas relacionais e os grafos RDF
http://www.w3.org/TR/r2rml/

• A plataforma D2RQ é um exemplo de RDB-to-RDF
Wrappers, que fornece toda a infraestrutura
necessária para acessar bancos de dados relacionais
como grafos RDF virtuais
• http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/spec/


E como fazemos isso?

Vamos ver?


Publicando os dados em RDF.... Validação!!!
Após gerar os dados no modelo RDF, é necessário
verificar se o resultado está de acordo com os princípios
Linked Data. Essa verificação pode ser feita através de
ferramentas de validação como, por exemplo, Sindice
Web Data Inspector, Eyeball e W3C Validation
Service.

http://inspector.sindice.com/
http://jena.sourceforge.net/Eyeball/
http://www.w3.org/RDF/Validator/


Após os dados serem publicados seguindo os
princípios RDF como eles são consumidos?


Consumo de dados ligados
Browsers

Motores de buscas

Aplicações para domínios específicos


Piggy Bank

Dipper
Tabulator
Browsers

URI Burner LinkSailor

Graphite RDF Browser


Marbles


Falcons

Swoogle Watson
Motores
de
Buscas
Sig.ma

Sindice


Revyu

LinkedDataBr
BBC Programmes
Aplicações
para
domínios
específicos
Talis Aspire

DBpedia Mobile


BBC
Programmes


DBpedia Mobile


Tarefa para casa...
• http://www.foaf-project.org/

• Criar seu arquivo RDF

• Colocar em sua página pessoal

• Inserir no Sindice, Sig.ma

• E ver o que acontece =)


Conclusões ...

árdua a tarefa de prover meios eficientes que
permitam aproveitar todo conteúdo na Web, que pode
ser composto tanto por dados estruturados, como os
dados provenientes de bancos de dados relacionais,
quanto por dados não estruturados, como textos e
dados multimídia


Conclusões ...

espera-se que o uso dos princípios do Linked Data
possibilite a transformação de uma Web na qual os
recursos são documentos HTML para uma Web de
Dados, onde os dados estarão interligados através de
metadados


Grande Desafio ...

Adoção dos Princípios Linked Data e dos
padrões para publicações de dados RDF


Obrigada!!!
Danusa Ribeiro
danusa.cunha@lsbd.ufc.br

Bernadette Lóscio
bfl@cin.ufpe.br

Damires Souza
damires@ifpb.edu.br


Referências
• [Allemang & Hendler 2008] Allemang, D., Hendler, D. (2008) Semantic Web for
the Working Ontologist, 1st edition. Morgan Kaufmann publ., Amsterdam,
Netherlands.
• [Auer et al. 2009] Auer, S., Dietzold, S., Lehmann, J., Hellmann, S., and
Aumueller, D. (2009) Triplify: Light-weight linked data publication from
relational databases. In Quemada, J., León, G., Maarek, Y. S., and Nejdl, W.,
editors, Proceedings of the 18th International Conference on World Wide Web,
WWW 2009, Madrid, Spain, April 20-24, 2009, pages 621–630. ACM.
• [Becker & Bizer 2008] Becker, C., Bizer, C. (2008) DBpedia Mobile: A Location-
Enabled Linked Data Browser. In Linked Data on the Web (LDOW2008).
• [Bizer & Cyganiak 2006] Bizer, C., Cyganiak, R. (2006) D2R Server –
Publishing Relational Databases on the Semantic Web. In 5th International
Semantic Web Conference.
• [Bizer et al 2009] Bizer C., Heath T., Berners-Lee T. (2009) Linked data - the
story so far. Int. J. Semantic Web Inf. Syst., 5(3):1–22, 2009.
• [Campos 2010] Campos M. L. (2010) GT-LinkedDataBR – Exposição,
compartilhamento e conexão de recursos de dados abertos na Web (Linked Open
Data). Disponível em http://www.rnp.br/pd/gts2010-2011/gt_linkeddatabr.html


Referências
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Approach, Implementation and Evaluation. International Journal on Semantic Web and
Information Systems, Special Issue on Linked Data.
• [Costa & Yamate 2009] Costa A., Yamate F. (2009) Semantic Lattes: uma ferramenta de
consulta baseada em ontologias. Trabalho de Grduação em Engenharia de Computação -
Escola Politécnica. IME/USP.
• [Erling & Mikhailov 2006] Erling, O., Mikhailov, I. (2006) Mapping Relational Data to
RDF in Virtuoso. http://virtuoso.openlinksw.com/dataspace/dav/wiki/ Main/VOSSQLRDF.
• [Filho & Lóscio 2009] Filho, F. W. B. H , Lóscio B. F. (2009) Web Semântica: Conceitos e
Tecnologias. In Anais do ERCEMAPI (Escola Regional de Computação Ceará – Maranhão –
Piauí).
• [Freitas 2003] Freitas, F. L. G. (2003) Ontologias e a Web Semântica. XXIII Congresso da
Sociedade Brasileira de Computação. JAI. Campinas, São Paulo, Junho de 2003.
• [Gruber 1995] Gruber T. (1995) Toward principles for the design of ontologies used for
knowledge sharing. 1995. International Journal Human-Computer Studies Vol. 43, Issues
5-6, November 1995, p.907-928.
• [Heath & Bizer 2011] Heath, T., Bizer, C. (2011) Linked Data: Evolving the Web into a
Global Data Space (1st edition). Synthesis Lectures on the Semantic Web: Theory and
Technology, 1:1, 1-136. Morgan & Claypool, 2011.


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Resource description
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http://www.w3.org/TR/rdf-concepts/
• [Lee et al 2006] Lee, B. T., Chen, Y., Chilton, L., Connolly, D., Dhanaraj, R., Hol-
lenbach, J., Lerer, A., and Sheets, D. (2006) Tabulator: Exploring and Analyzing
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• [Lee et al 2001] Lee, B. T., Hendler J., Lassilia O. (2001) The semantic web. Scientific
American, 284(5):34–44, Mai 2001.
http://dx.doi.org/10.1038/scientificamerican0501-34DOI:
10.1038/scientificamerican0501-34
• [Magalhães et al 2011] Magalhães, R. P., Macedo, J. A. F., Vidal, V. M. P. (2011)
Linked Data: Construindo um Espaço de Dados Global na Web. In Anais do XXIV
Simpósio Brasileiro de Banco de Dados. Outubro de 2011.
• [Oren et al 2008] Oren, E., Delbru, R., Catasta, M., Cyganiak, R., Stenzhorn, H., and
Tumma-rello, G. (2008) Sindice.com: a document-oriented lookup index for open
linked data. Int. J.Metadata Semant. Ontologies, 3:37–52.
• [Souza 2009] Souza D. (2009) Using Semantics to Enhance Query Reformulation in
Dynamic Distributed Environments. PhD Thesis, Federal University of Pernambuco
(UFPE), Recife, PE, Brazil.

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