Este Blog foi criado para compartilhar materiais didáticos, de QUÍMICA e BIOLOGIA, Bem como, realização de debates sobre temas que envolvam Ciência, Tecnologia, Música de Qualidade, Atualidades, Política e Esportes..
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Monóxido de Carbono
O monóxido de carbono (CO) é um gás inodoro,
incolor, insípido produzido por queima incompleta de combustíveis que contém
átomos de carbono. Sua toxicidade foi uma das primeiras a ser intensamente
investigada e, portanto, é muito bem conhecida.
Essencialmente, trata-se de uma substância que
prejudica a oxigenação dos tecidos e, por isso, é classificada como um asfixiante sistêmico. Vejamos este
mecanismo:
A substância que carrega oxigênio aos tecidos é a
hemoglobina que está dentro dos glóbulos vermelhos do sangue (também chamados
de hemácias ou eritrócitos). Ao nível dos capilares pulmonares, a hemoglobina
recebe oxigênio (O2) do ar que está nos alvéolos e, depois,
continua pelos vasos sangüíneos para levar este elemento vital a todos os
tecidos. O O2 é entregue a cada setor do organismo conforme sua
necessidade e a hemoglobina recebe o CO2 lá existente, e que é o
produto resultante do metabolismo celular do qual os tecidos precisam se
livrar. Repetindo:
nos pulmões a hemoglobina troca CO2
por O2
nos tecidos a troca é inversa: O2 por CO2
A reação acima é possível porque a combinação
desses gases com a hemoglobina formam compostos instáveis,
facilmente liberando O2 ou CO2.
Esse é um processo essencial à vida. Se parar, as
células deixam de receber oxigênio e entram em anóxia,
ocorre asfixia geral.
A periculosidade do CO resulta da estabilidade do complexo CO + hemoglobina
(carboxihemoglobina), de modo que o mecanismo de troca fica prejudicado: a
hemoglobina não se consegue livrar do CO, não pode trocá-lo por O2
e, conseqüentemente, oxigenar o organismo. É por isso que o CO é um
asfixiante sistêmico.
Se 20% a 30% da hemoglobina ficarem saturados com
CO, aparecem os sintomas e sinais de hipóxia
(falta de oxigenação do organismo); acima de
60% de saturação, ocorrem perda da consciência e morte.
A hipóxia é um fenômeno biológico complexo e suas
manifestações clínicas são complicadas. Todos os órgãos necessitam de O2,
no entanto alguns em maior quantidade do que outros. Assim, o sistema nervoso
central é o maior consumidor desse gás e é muito sensível à sua falta.
Portanto, confusão mental, inconsciência e
parada das funções cerebrais caracterizam as intoxicações graves
pelo CO. Nos envenenamentos crônicos, há perturbações
mentais, cardíacas, renais e hepáticas, principalmente.
Entretanto, é importante saber que nas intoxicações agudas ou crônicas, se a
vítima não mais respirar CO e, desse modo, a concentração de
carboxihemoglobina se mantiver estável, a hemoglobina lentamente se livra
desse gás tóxico, o sistema sangüíneo reage produzindo novos glóbulos
vermelhos prontos para a troca vital de gases e, após vários dias,
restabelece-se o ciclo normal da oxigenação celular. A absoluta maioria dos
pacientes tem recuperação completa e sem seqüelas.
Óxidos de Nitrogênio
Dois NOx são importantes na poluição do ar: o
monóxido de nitrogênio (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2). Esses
poluentes são formados, principalmente, nas câmaras de combustão de motores
de veículos onde, além do combustível, há ar que contém grandes quantidades
de nitrogênio e oxigênio que, devido à altíssima temperatura existente,
combinam formando os NOx.
(Esclarecimento:
a composição do ar normal é: 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de
argônio. Existem outros elementos, porém em quantidades ínfimas.)
O NO, se permanecesse puro, seria um gás
praticamente inofensivo e não representaria perigos à saúde. Entretanto, ele
se oxida facilmente para NO2 que é um gás invisível, de odor
característico e muito irritante. A pessoa atingida sente imediatamente ardência nos olhos, no nariz e nas mucosas
em geral. Como veremos há vários outros gases irritantes que causam os mesmos
sintomas.
O NO2 reage com todas as partes do
corpo expostas ao ar, pele e mucosas, e provoca lesões
celulares. Os epitélios (revestimentos celulares) que mais sofrem
são aqueles das vias respiratórias, por serem mais sensíveis do que a pele ou
os epitélios da boca e da farínge, e, portanto, ocorrem degenerações
celulares e inflamações no sistema respiratório, desde o nariz até à
profundidade dos alvéolos pulmonares.
Em caso de intoxicação grave, instalam-se edema pulmonar, hemorragias alveolares e insuficiência
respiratória, causando morte. Se a exposição for aguda, porém não
fatal, ou houver inalação crônica de doses nocivas, teremos doenças
respiratórias de vários tipos, dependendo da intensidade e duração da
exposição. A mais branda será uma inflamação
passageira das mucosas das vias respiratórias. Seguindo em ordem crescente de
gravidade aparecerão: traqueites e bronquites
crônicas, enfisema pulmonar (dilatação anormal dos alvéolos), espessamento da barreira alvéolo-capilar (dificuldades
nas trocas gasosas que ocorrem nos pulmões: CO2 por O2)
e broncopneumonias químicas ou infecciosas.
As broncopneumonias químicas são inflamações dos
pulmões e vias respiratórias causadas por substâncias químicas. (Inflamação
nada mais é do que uma das muitas formas com que os tecidos reagem perante
irritantes químicos ou físicos, ou a microroganismos. Certamente, você já
teve uma reação inflamatória : por exemplo, nos olhos em conseqüência à
poluição ou nos dedos ao sofrer uma queimadura.) Já as broncopneumonias
infecciosas são causadas por microorganismos patogênicos. Durante a
respiração, as bactérias que existem no ar normalmente penetram nos pulmões,
no entanto, as defesas do sistema respiratório evitam que elas provoquem
doenças. Porém, quando um agente irrita e inflama os tecidos, como no caso do
NO2, estas defesas ficam prejudicadas, as capacidades bactericidas
do sistema respiratório falham e rompe-se o equilíbrio entre as bactérias e o
organismo. Desta forma, instalam-se as
broncopneumonias infecciosas que têm de ser tratadas com antibióticos.
Assim, uma vez que houver um dano permanente ao
sistema de defesa respiratória, o indivíduo estará sempre sujeito a infecções das vias respiratórias e dos pulmões.
O NO2, tal como os gases irritantes
em geral, é capaz de induzir alterações permamentes ao organismo,
especialmente ao sistema respiratório.
Dióxido de Enxofre
No ar de São Paulo há, relativamente, pouco
dióxido de enxofre (SO2). Felizmente! Trata-se de um gás
amarelado, com o odor característico do enxofre e terrivelmente irritante.
Porquê? O problema é que, em contato com superfícies úmidas, transforma-se em
ácido sulfúrico. A reação é simples:
SO2 + H2O ---> H2SO3
(ácido sulfuroso)
para chegar a ácido sulfúrico só falta um átomo
de oxigênio, que é facilmente obtida da atmosfera, pois nela não faltam
substâncias oxidantes e, nem mesmo, oxigênio livre. A reação continua assim:
HO2SO3 + O ---> H2SO4
(ácido sulfúrico)
A intoxicação aguda e fatal por SO2
simplesmente queima as vias respiratórias, desde a boca e o nariz até aos
alvéolos. A destruição é marcada por inflamação, hemorragia e necrose dos
tecidos. Esta situação dramática não ocorre, nem mesmo quando se queima o
pior tipo de óleo diesel com os mais altos teores de enxofre, pois a
quantidade de SO2 é pequena.
As quantidades de SO2 lançados no ar,
sobretudo pelos canos de escapamentos de ônibus e caminhões, provocam
irritações discretas mas importantes ao longo prazo. Se o nível do gás for
alto, como quando a CETESB decreta atenção, as pessoas sentem ardência nos
olhos, nariz e garganta e, por vezes, tossem. (E' evidente que na situação
real há uma somatória de efeitos com outros gases mas, agora, por razões de
clareza, ignoraremos esse fato.) Nas situações habituais do centro de São
Paulo (!), em que o ar é apenas inadequado, não há sintomas, porém as
quantidades ínfimas de SO2 liberadas pelos milhares de escapamentos
vão minando as defesas respiratórias.
Como?
A mucosa respiratória que atapeta o nariz, a
traquéia e os brônquios, enfim a região chamada de vias aéreas superiores, é
muito engenhosa. Possui uma camada celular com vários tipos de células, dos
quais apenas dois interessam agora: as células mucosas e as células ciliadas.
As primeiras secretam muco recobrindo com uma camada fina as vias aéreas
superiores; as outras movimentam seus cílios de tal modo que a camada de muco
é continuamente deslocado de dentro para fora, dos pulmões para à boca. O
muco é pegajoso e próprio, portanto, para prender partículas de todo tipo que
entram pelas vias aéreas durante a respiração. Graças ao trabalho das células
ciliadas, as partículas ou mesmo bactérias coladas ao muco não chegam à
intimidade dos pulmões mas são expulsas para a boca e imperceptivelmente
deglutidas. Uma vez no estômago, o ácido clorídrico e o restante do tubo
digestivo se encarregam delas. Este sistema de defesa é chamado de aparelho mucociliar.
O gás SO2 é muito solúvel e ao chegar
na mucosa respiratória, sabidamente úmida, encontra água. Assim transforma-se
em ácido sulfuroso e/ou sulfúrico que, mesmo em quantidades muito pequenas,
ao longo do tempo lesam o aparelho muco-ciliar e, em conseqüência, uma das defesas
importantes do pulmão. A doença que provoca é a tráqueo-bronquite crônica
que, depois de certo tempo é irreversível, pois as defesas foram
definitivamente comprometidas. Deste modo teremos uma afecção inflamatória
crônica das vias aéreas superiores, cujo portador fica predisposto a
frequentes infecções respiratórias,
por exemplo broncopneumonias,
porque o ar que respiramos contém, na mais das vezes, bactérias e virus.
Hidrocarbonetos
Os HCs constituem uma grande família de substâncias
orgânicas compostas de hidrogênio e carbono. Os combustíveis fósseis, a
gasolina e o óleo diesel, têm centenas de HCs alguns formados por longas
cadeias de carbono.
Na queima dos combustíveis fósseis a situação
persiste: os gases de emissão da gasolina e do óleo diesel contém muitos HCs
distintos, entre eles uma família especial, a dos hidrocarbonetos policíclico
aromáticos (HPAs). Dá-se o nome de aromáticos a todos os compostos orgânicos
que têm núcleo benzênico (benzeno) na molécula. Chamam-se de cíclicos aqueles
compostos que apresentam mais de um anel em sua estrutura, por exemplo o
antraceno, que tem 3 anéis.
HPAs são, pois, compostos orgânicos de carbono e
hidrogênio que possuem mais de uma estrutura em anel e, pelo menos, um núcleo
benzênico.
Muitos HCs não têm efeitos sobre a saúde, a não
ser em concentrações altíssimas que nunca ocorrem nas poluições atmosféricas.
Entretanto, existem HCs que são perigosos por serem irritantes, por agirem sobre a medula óssea
provocando anemia e leucopenia, isto é, diminuindo o número de
glóbulos vermelhos e brancos, e, sobretudo, por provocarem câncer. Os mais ativos são os HPAs e suas
potencialidades neoplásicas ou carcinogênicas - a capacidade de induzirem
câncer - foram e são intensamente investigadas.
Na indústria petroquímica existe o risco das leucemias (câncer do sangue) e, por isso, os
níveis dos HCs perigosos são constantemente controlados. Nas poluições
atmosféricas por automóveis, a correlação entre os níveis de HPAs, densidade
de tráfego e incidência de câncer pulmonar foi demonstrada e, em
conseqüência, foram desenvolvidos os catalizadores que reduzem a quantidade
de HPAs emitida pela queima de gasolina e óleo diesel. No Brasil esses
catalizadores já são utilizados.
Aldeídos
Aldeídos são compostos químicos resultantes da
oxidação parcial dos álcoois. Assim, o álcool metanol ao perder um átomo de
hidrogênio (a perda de hidrogênio aumenta a proporção de oxigênio e, por
isso, fala-se em oxidação dos álcoois) dá origem ao aldeído fórmico e o etanol,
ao acético:
HO3C-OH (metanol) ---> HO3C=O
(aldeído fórmico)
HO3C-HO3C-OH (etanol) ---> HO3C-HO3C=O (aldeído acético)
Na temperatura ambiente o aldeído fórmico (AF) é
um gás incolor e de cheiro muito agressivo. O que se encontra como formol no
comércio é a solução aquosa de AF. Na Medicina é usado como desinfectante de
salas cirúrgicas ou outras, e pelos anatomistas e patologistas para
preservarem tecidos, órgãos ou cadáveres. O AF também é muito consumido na
indústria da madeira, de plásticos e de vernizes.
O aldeído acético (AA) é um líquido a 21oC ,
acima desta temperatura transforma-se em gás. É explosivo, incolor e de
cheiro característico, desagradável quando em altas concentrações. E'
extensivamente utilizado na indústria química para a preparação de outros
produtos como cloral, ácido tricloroacético, inseticidas, etc...
No contexto da poluição do ar de São Paulo, os
aldeídos interessam por causa do combustível álcool usado em automóveis.
Os aldeídos emitidos pelos carros são o AF e o
AA. O AF é componenete dos gases de escapamento e é emitido em quantidades
muito pequenas, tanto no caso da gasolina como no do álcool. O que polui o ar
em quantidades maiores é o AA e isso só ocorre com o automóvel a álcool.
Conforme já explicado, o etanol é parcialmente oxidado em AA que nas
temperaturas do motor transforma-se em gás, e é emitido junto com todas as
outras substâncias. Sua permanência na atmosfera é curta porque é
extremamente reativo, transformando-se em outros compostos. Por essa razão é
muito difícil obter altas concentrações de AA no ar, de forma estável e por
longo tempo.
Para efeitos biológicos, o AA é classificado como
irritante e narcótico. Em altas doses e se injetado no
organismo, este solvente também se mostra cancerígeno. Contudo, na prática,
ninguém é injetado com AA e, conseqüentemente, seu potencial neoplásico é,
até prova em contrário, apenas experimental. Sua neurotoxicidade
é comprovada e altas concentrações na atmosfera, obtidas em laboratório,
causam vertígens, convulsões, coma e morte a ratos. A autópsia evidencia
graves lesões no sistema nervoso central dos animais. Concentrações menores
irritam as mucosas dos olhos, do nariz e das vias respiratórias em geral, e
provocam constrição dos brônquios, ou seja, uma crise
asmática.
É muito interessante que, no caso das bebidas
alcóolicas, o organismo livra-se de grande parte do álcool ingerido por meio
de uma série de transformações químicas realizadas no fígado que terminam
decompondo-no em água e dióxido de carbono, substâncias essas facilmente
elimináveis pelos rins e pulmões. A reação é complicada e nem nós interessa a
não ser num aspecto: o seu primeiro passo é oxidar o álcool em aldeído, sendo
álcool etílico em aldeído acético. Isto significa que, frequentemente, uma
certa quantidade de AA é fabricada pelo próprio organismo que, no caso dos
alcóolatras ou os assim chamados "bebedores sociais", pode alcançar
níveis indesejáveis, tendo efeitos sobre o psiquismo e as próprias células
hepáticas. Assim, salvo algum acidente extraordinário, a maior quantidade de
AA que atinge o organismo é fabricada por ele mesmo a partir do álcool
etílico. Certamente, nenhuma poluição por gases de escapamento de carros a
álcool se quer se aproxima dos níveis de AA fornecidos por uma dose dupla de
cachaça ou de uísque!
Material Particulado
As fábricas e todos os veículos a motor enchem a
atmosfera com material particulado (MP). Os caminhões e ônibus a diesel
lançam ao ar gases e MP; esse constitui a maior parte da massa da exaustão de
seus motores. 80% da MP é fuligem, a fumaça negra que se vê saindo pelos
canos de escapamento. A MP não é uma substância mas, sim, um complexo muito
grande de elementos que se agregam em partículas. No caso da fuligem, a maior
parte da partícula é constituida por carvão, que não causaria por si grandes
danos ao organismo; contudo, acontece que há uma tendência das outras
substâncias existentes no ar a se aderirem à partícula, e aí que começa o
problema do sistema respiratório.
Na atmosfera, em qualquer ar por mais limpo que
seja, existe poeira. São partículas de diversos tamanhos: se muito grandes
caiem logo ao solo pela força da gravidade, se menores flutuam no ar e podem
ser inalados pelos seres vivos. No
homem essas são retidas nas vias respiratórias superiores pelo aparelho
mucociliar já descrito, porém, algumas partículas muito pequenas (menores do
que 10 micra), penetram até a intimidade do pulmão e depositam-se nos
alvéolos.
O tecido pulmonar possui um sistema de defesas
eficiente que remove a poeira que nele penetra. Células especializadas, os macrófagos, procuram fagocitar as partículas
e o sistema linfático drena àquelas
que escaparam dessas células a filtros apropriados, chamados de linfonodos. Enquanto que o aparelho
mucociliar retira rapidamente do organismo as partículas que nele ficaram
presas, os macrófagos e o sistema linfático mantém por um tempo longo as
sujeiras nos pulmões e tecidos adjacentes.
A fuligem é composta de partículas suficentemente
pequenas para penetrarem nos alvéolos pulmonares e carregam consigo todas as
substâncias adsorvidas a elas. Este é o problema ! No ar há poluentes de
todos os tipos, irritantes, tóxicos e cancerígenos, cuja ação é facilitada
pelo MP porque, além de levá-los ao tecido pulmonar, como explicamos acima,
mantém-nos por longo tempo junto às células, permitindo que pequenas
quantidades de tóxicos causem danos graças à sua prolongada permanência.
Portanto, o MP é simplesmente o
mais eficiente transportador de poluentes atmosféricos para a intimidade do
organismo.
Chumbo
O Pb é um metal pesado que se adiciona à gasolina
em forma de tetra-etila ou tetrametila de Pb, a fim de aumentar a octanagem
desse combustível. Até há poucos anos, a cada litro de gasolina
acrescentava-se em torno de 1g de Pb e os gases de escapamento liberavam
praticamente toda essa quantidade de Pb no ar. Na década dos 70, estimou-se
nos USA em 200.000 toneladas o Pb emitido anualmente pelos carros. Mais
recentemente, em 1982, verificou-se que na cidade do México caía 2,3
toneladas de Pb sobre cada km². Como se trata de um metal pesado, ao ser
lançado na atmosfera pelo escapamento, uma pequena parte pode ser respirada
por seres vivos, porém todo o resto precipita-se rapidamente ao solo. Aí, na
terra, o Pb contamina águas, alimentos, pastagens, enfim tudo que existe.
Desta forma, além de entrar no organismo por inalação, o Pb também penetra
por ingestão de alimentos contaminados. Já se calculou que um cidadão de uma
grande cidade, onde circulam automóveis a gasolina com Pb, ingere
aproximadamente três vezes mais Pb do que um indivíduo de área rural, longe
de tráfego intenso.
A intoxicação pelo Pb é conhecido há longa data e
a doença que provoca é chamada de saturnismo.
Existem alguns historiadores que atribuem a decadência do Império Romano ao
saturnismo, visto que o encanamento hidráulico, que apenas servia ao elite,
era de chumbo. Esse metal afeta principalmente o sangue, o sistema nervoso,
os rins e o aparelho gastrintestinal. No sangue
causa anemia e uma degeneração das hemácias. No sistema
nervoso verificam-se neurites nos adultos e encefalopatias nas
crianças. Lesões dos túbulos proximais caracterizam o acometimento renal e, finalmente, a
sintomatologia da intoxicação por Pb do aparelho
digestivo é expressa por dores violentas em cólica.
Os problemas renais, neurites e cólicas
abdominais só aparecem com doses altas de Pb e, geralmente, são conseqüentes
a acidentes ou intoxicações industriais. Portanto, afeta mais a população
adulta. No caso das poluições de ar urbano, a quantidade de Pb jamais atinge
níveis dramáticos, contudo, assim mesmo preocupa as autoridades santitárias.
Acontece que o Pb absorvido, seja pelos pulmões, seja por via digestiva, é cumulativo. Isto quer dizer que o organismo
tem dificuldades em se livrar desse metal e há uma tendência de acumulá-lo
nos dentes e nos ossos. Com o correr do tempo, mais e mais Pb é juntado no
organismo e a sua taxa no sangue vai aumentando.
Os níveis de Pb no sangue podem ser medidos e
aceita-se como normal 25ug de Pb por dl de
sangue, no entanto há indícios de que esse nível é alto demais e,
muito provavelmente, haverá um consenso internacional para corrigi-lo. Acima
de 25ug começam disfunções do sistema nervoso central que são bem evidentes
quando a concentração de Pb atinge 40ug. Ao chegar a 60ug começam anemias,
nefropatias, desordens gastrintestinais, além da encefalopatia. A observação
de que a taxa de Pb estava aumentando no sangue de pessoas que trabalhavam no
tráfego ou com motores de carros: policiais, mecânicos, manobristas e outras,
assim como em crianças que viviam próximas a grandes rodovias, chegando a
atingir níveis preocupantes, levou alguns países a tomarem medidas no sentido
de diminuir o teor de Pb na gasolina e mesmo de eliminá-lo completamente, com
substitutivos que elevassem a octanagem como, por exemplo, os álcoois.
No Brasil a gasolina vendida nos postos não
contém Pb porque o etanol o substitui (a gasolina vendida nos postos contém
22% de etanol), e está bem demonstrado que os níveis atmosféricos deste metal
diminuíram na cidade de São Paulo nos últimos anos. Isto não quer dizer
ausência absoluta de Pb no combustível, pois durante a produção,
armazenamento e distribuição ocorre contaminação da gasolina pelo metal. Essa
quantidade de chumbo por contaminação acidental não ameaça a saúde da
população, porém é um estorvo sério à utilização de catalisadores nos
automóveis que se pretende implantar brevemente em nosso país.
Oxidantes Fotoquímicos
A luz solar causa uma série de reações entre as
substâncias existentes na atmosfera que, muito apropriadamente, são chamadas
de reações fotoquímicas. Os produtos que resultam dessas reações são milhares
e são divididos em categorias. Aqueles compostos que são resultantes da ação
do luz solar e de oxidações químicas foram denominados de oxidantes fotoquímicos
(OFs). Os principais são: ozônio, aldeídos, cetonas e peróxidos.
As reações foto-oxidantes são complexas e,
geralmente, têm várias etapas. Antes de dar alguns exemplos, vejamos de modo
simplificado:
Substância A + Substância B + Luz Solar = Substância
C
A substância C é o OF e quase sempre é instável,
de forma que gera novos OFs:
Substância C + Substância D + Luz Solar --->
Substância E
e assim por diante.
O ozônio
forma-se deste modo:
NO2 + Luz Solar ---> NO + O
O + O2 + Luz Solar ---> O3 (ozônio)
O ozônio é considerado o oxidante
fotoquímico mais importante e é muito irritante.
Vejamos um famoso OF, o peroxiacetil nitrato (PAN):
HCs + O2 + Luz Solar ---> separa o
radical livre dos HCs
Radical Livre + NO2 ---> nitratos de peroxila, entre eles o PAN.
Os aldeídos também produzem oxidantes
fotoquímicos:
H2C=O (aldeído fórmico) + Luz Solar
---> H + HCO
HCO + O + Luz Solar ---> CO + HO2 (hidroperóxido)
ou, outra reação:
HO3C-H2C=O (aldeído
acético) + Luz Solar ---> H + HO3C-HCO
2 HO3C-HCO + O2 + Luz Solar ---> 2 H3C-CO + H2O2 (peróxido de hidrogênio)
PAN, O3, aldeídos e outros oxidantes
fotoquímicos formam o famoso "smog" fotoquímico, parte daquela
nuvem marrom-avermelhada em dia quente de inverno paulistano que irrita os
olhos e a garganta. ("smog" vem da contração das palavras inglesas
"smoke", fumaça, e "fog", neblina, e expressa uma
poluição atmosférica típica.) Sua ação tóxica deve-se, principalmente, à capacidade de oxidar proteínas, lipídios e
outras substâncias químicas integrantes das células, lesando ou matando as
mesmas, dependendo da concentração e do tempo de exposição.
Assim, os oxidantes fotoquímicos agravam a ação irritante dos outros
poluentes e intensificam as inflamações e infecções do sistema respiratório.
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Fonte: http://www.saudetotal.com.br/artigos/meioambiente/poluicao/spdoencpol.asp
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