ES2286766T3 - Arandela y fijador provisto de dicha arandela. - Google Patents
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Abstract
Arandela (1), que comprende un cuerpo (2) que tiene un eje (A1) y que está provista de una primera superficie de apoyo (3) situada en un lado axial y adaptada para cooperar con una tuerca (10), una segunda superficie de apoyo (4) situada en un lado axial opuesto y adaptada para cooperar con un objeto (19'') a ensamblar o desmontar, y al menos una superficie adicional resistente a la rotación (5) adaptada para cooperar con un perno (12), cual superficie adicional resistente a la rotación (5) de dicho cuerpo (2) está formada como una superficie de fricción que proporciona una fricción entre dicho cuerpo y el perno (12) para impedir por fricción que el perno gire, y al mismo tiempo permitir que el perno (12) sea desplazado en una dirección axial cuando la tuerca (10) sea girada, estando formada dicha segunda superficie de apoyo (4) de dicho cuerpo (2) para aumentar la fricción de dicha segunda superficie de apoyo (4) de manera que aumente la fricción entre dicho cuerpo y el objeto (19'') y por consiguiente para impedir la rotación de dicho cuerpo (2), caracterizada porque dicha primera superficie de apoyo (3) de dicho cuerpo está formada para reducir la fricción de dicha primera superficie de apoyo (3) a fin de reducir la fricción entre dicho cuerpo (2) y la tuerca (10) para reducir por lo menos el arrastre en rotación de dicho cuerpo por la tuerca que gira (10).
Description
Arandela y fijador provisto de dicha
arandela.
La presente invención se refiere a una arandela
y a un fijador provisto de una arandela.
Es conocido fijar objetos entre sí mediante
herramientas motorizadas que utilizan fijadores que tienen una
tuerca de sustitución multi-parte, que incluyen, por
ejemplo, un manguito interior, un manguito exterior, y una
arandela. Tal tuerca de sustitución está descrita por ejemplo, en
US-A-5.341.560. Otra tuerca de
sustitución está descrita en el documento
US-A-6.254.323, en el cual un perno
tiene una ranura debajo de su rosca superior, a la cual está
conectada una arandela de forma no giratoria, y el perno tiene
también medios de engrane para aplicar una fuerza de reacción,
mientras que una fuerza activa de la misma herramienta hace girar la
tuerca sobre la rosca del perno y sobre la cara de la arandela. En
el fijador descrito en las dos patentes antes mencionadas, las
características comunes son el uso de la fuerza de acción y de
reacción de una herramienta, la eliminación de los brazos de
reacción sobre las herramientas motorizadas, la conversión del par
de torsión en estiramiento del perno sin torsión, y la obtención
por primera vez de la carga residual deseada de perno, en lugar de
una torsión que se calcula basándose en fricciones estimadas en
lugar de basarse en fricciones reales o en una tensión basada en el
aflojamiento estimado de perno cuando la fuerza se transmite desde
el perno alargado a la tuerca apretada manualmente.
En esta solicitud, el término "perno" se
utiliza en un sentido muy amplio para designar cualquier elemento
de fijación que esté provisto de rosca, tal como un perno, un
espárrago, un tornillo, un vástago roscado, un perno de extensión,
un perno pasante, un perno ciego, etc.
Algunas soluciones están descritas en US
2003-0183045 A1, US 2003-0106396 A1,
US 2003-0198533 A1 y US 6.609.868 B2.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una arandela y también un fijador con la arandela, que
aportan otras soluciones a los problemas mencionados arriba.
De acuerdo con un aspecto, la presente invención
proporciona una arandela según la reivindicación 1. Las
características preferidas u opcionales de la arandela están
descritas en las reivindicaciones 2 a 8.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un fijador según la reivindicación 9.
Cuando la arandela y el fijador están diseñados
según la presente invención, el perno, que convencionalmente tiende
a girar junto con la tuerca, es detenido en su rotación por la
fricción proporcionada por al menos una superficie adicional
resistente a la rotación, del cuerpo de la arandela que coopera con
el perno, y el cuerpo de la arandela es detenido en su rotación por
la fricción proporcionada por la segunda superficie de apoyo de la
arandela que coopera con el objeto, y simultáneamente la tuerca,
durante su rotación, experimenta una resistencia a la fricción lo
más baja posible desde la primera superficie de apoyo del cuerpo de
la arandela y por consiguiente no engrana con el cuerpo de la
arandela durante su proceso de giro, de modo que la fricción entre
la segunda superficie de apoyo de la arandela y el objeto detiene de
modo aún más fiable la rotación de la arandela, y la fricción entre
la superficie resistente a la rotación del cuerpo de la arandela y
el objeto impiden de forma aún más fiable que el perno gire junto
con la tuerca.
La invención, tanto en lo que se refiere a su
construcción como a su método de funcionamiento, junto con otros
objetivos y ventajas de la misma, se comprenderá mejor a partir de
la siguiente descripción de unas realizaciones específicas, dadas a
título de ejemplo únicamente, cuando sean leídas en relación con los
dibujos anexos, en los cuales:
la Figura 1 es una vista que muestra la arandela
según la presente invención;
la Figura 2 es una vista que muestra un fijador
con una arandela y una herramienta aplicada sobre el fijador, y un
método de fijación según la presente invención;
la Figura 3 es una vista que muestra otra
realización de la arandela según la presente invención;
la Figura 4 muestra otra realización más de la
arandela según la presente invención;
la Figura 5 muestra una realización adicional de
la arandela según la presente invención; y
la Figura 6 muestra otra realización más de la
arandela según la presente invención.
La Figura 1 muestra una arandela según la
presente invención, que está identificada globalmente con el número
de referencia 1. La arandela 1 tiene un cuerpo que está identificado
con el número de referencia 2. El cuerpo 2 de la arandela 1 tiene
un eje A1, una primera superficie de apoyo superior 3 adaptada para
cooperar con una tuerca, una segunda superficie de apoyo inferior 4
adaptada para cooperar con un objeto que puede estar formado como
dos partes a ensamblar entre sí, y al menos una superficie adicional
resistente al giro, identificada con el número de referencia 5.
Las primera y segunda superficies de apoyo 3 y 4
están separadas una de la otra en una dirección axial o en otras
palabras en una dirección del eje A1. La por lo menos una superficie
adicional resistente al giro 5 está situada radialmente hacia el
interior del cuerpo 2 de la arandela 1. La superficie 5 está formada
de tal modo que interactúa por fricción con un perno para impedir
que gire el perno cuando se gira la tuerca y el perno es empujado
para girar junto con la tuerca. La superficie resistente al giro 5
puede estar formada de tal modo que engrane o se calce en una rosca
del perno, por ejemplo, proporcionando una rosca correspondiente 6
sobre la superficie 5.
Como se puede ver en la Figura 1, el cuerpo 2 de
la arandela 1 está compuesto de dos partes 7 y 8 situadas
sustancialmente radialmente adyacentes entre sí, de manera que la
parte 7 está posicionada radialmente hacia el interior de la parte
8. La superficie 5 con la rosca 6 que impide la rotación del perno
está posicionada radialmente hacia dentro de la parte 7. La parte 8
tiene un resalte 9 que está situado encima de la parte 7 e impide
un desplazamiento axial hacia arriba de la parte 7. El resalte 9 de
la parte 8 forma un punto de resistencia, el cual, en esta
realización, está formado como un punto de ruptura. En particular,
el resalte 9 está diseñado de tal modo que pueda romperse bajo la
acción de una cierta fuerza que actúe en una dirección axial, hacia
arriba.
Mientras que la superficie 5 del cuerpo 2 de la
arandela está formada para impedir el giro del perno durante el
giro de la tuerca, el cuerpo 2 de la arandela está también formado
de manera que se impida su giro en este proceso. En particular, la
superficie de apoyo inferior 4 del cuerpo 2 está formada como una
superficie de fricción que tiene una fricción importante para
cooperar por fricción con el objeto, de tal modo que cuando la
tuerca sea girada y empujada para hacer girar el perno, el cual a su
vez es empujado para hacer girar la arandela, el cuerpo de la
arandela no gire sustancialmente, o sea detenido en su rotación a
causa de la cooperación por fricción entre la segunda superficie de
apoyo 4 y el objeto. Es posible tomar medidas para aumentar la
característica friccional de la superficie de apoyo inferior 4 del
cuerpo de la arandela. A fin de proporcionar un aumento de fricción
de la superficie 4 del cuerpo 2 de la arandela, la superficie de
apoyo inferior 4 podría ser además desbastada, provista de una capa
aumentadora de fricción, etc.
Por otra parte, la superficie de apoyo superior
3, la cual coopera con la tuerca, está formada de tal modo que
tiene una fricción más pequeña que la superficie de apoyo inferior 4
que coopera con el objeto. En particular, puede estar formada de
manera que proporcione la fricción más pequeña posible entre el
cuerpo 2 de la arandela y la tuerca, de manera que cuando la tuerca
sea girada, no implique sustancialmente (no arrastre) el cuerpo 2
de la arandela en el proceso de giro, ya que la arandela debe
mantenerse no giratoria para impedir el giro del perno. Para ello,
se puede mecanizar la superficie de apoyo superior 3 de la arandela
para que tenga una rugosidad muy pequeña y altas propiedades
deslizantes, se la puede recubrir de una capa reductora de fricción,
etc. También es posible fabricar el cuerpo de la arandela de manera
que su superficie de apoyo superior 3 sea mecanizada para reducir
la fricción mientras que su superficie de apoyo inferior no se
mecaniza y es rugosa.
La Figura 2 muestra un fijador provisto de la
arandela, y una herramienta aplicada sobre el fijador. El fijador
tiene una tuerca 10 que tiene una rosca interior 11. El fijador
tiene también un perno 12 provisto de una rosca exterior 13, y que
tiene un eje A2. La tuerca 10 tiene una superficie de apoyo inferior
14 que está adaptada para ser posicionada sobre la superficie de
apoyo superior 3 del cuerpo 2 de la arandela 1. La rosca exterior
13 del perno 12 engrana con la rosca interior 11 de la tuerca 10, y
engrana también con la rosca interior 6 del cuerpo 2 de la arandela
1.
Una herramienta motorizada a utilizar con la
arandela de la presente invención está identificada con el número
de referencia 15. La herramienta motorizada tiene una caja, que se
identifica con el número de referencia 20 y un elemento motor que
se identifica con el número de referencia 21. El elemento motor está
formado por ejemplo como una unidad de
cilindro-pistón que incluye un cilindro 24 y un
pistón 25 que se puede desplazar dentro del cilindro y que está
provisto de una varilla de pistón 26. El movimiento en vaivén de la
varilla 26 de pistón con el pistón 25 se convierte en un movimiento
rotativo de un dispositivo dentado 28 a través de al menos una
placa de arrastre 27 provista de un trinquete no ilustrado,
engranable con los dientes del dispositivo dentado 28. Un elemento
motor 16 está conectado con el dispositivo dentado rotativo 28 por
un lado, y engrana la tuerca 10, por otro lado. Para proporcionar
tal engrane, la superficie interior del elemento motor 16 puede
estar provista de medios de conexión, formados por ejemplo como una
superficie interior poligonal, etc.
La herramienta motorizada tiene además un
elemento no rotativo 17 que está conectado a la caja inamovible 20
para absorber una reacción creada durante la rotación del elemento
motor. El elemento no rotativo 17 engrana el cuerpo 2 de la
arandela 1 para impedir su rotación alrededor de los ejes A1 y A2
que coinciden uno con el otro cuando el fijador está ensamblado.
Para engranar la arandela, el elemento no rotativo 17 puede estar
provisto de medios de conexión formados por ejemplo como una
superficie interior poligonal que coopere con una superficie
periférica poligonal del cuerpo 2 de la arandela 1.
Se proporciona el fijador con la arandela para
fijar un objeto que está identificado con el número de referencia
18, por ejemplo para ensamblar entre sí partes 19 y 19' del objeto
18.
Cuando, tal como se ve en la Figura 2, la
herramienta motorizada 15 es colocada sobre el fijador para apretar
o aflojar la tuerca, el elemento rotativo 16 que está conectado a la
tuerca 10 hace girar la tuerca para superar una fricción de rosca
con el perno 12 y la fricción facial con la arandela 1 (la cual,
según la presente invención, puede ser muy pequeña) para hacer
girar la tuerca, y el elemento no rotativo 17 sujeta la arandela 1
para absorber la fuerza de reacción debida a la fricción facial de
la arandela 1 con la tuerca 10 (la cual, según la presente
invención, puede ser muy pequeña), su fricción facial con un lado de
la parte 19', y su fricción rotativa con el perno 12, de manera que
la arandela 1 no gira sino que absorbe la fuerza de reacción de la
herramienta motorizada. Inicialmente, cuando la tuerca 10 gira, el
perno 12 gira junto con la tuerca; sin embargo, la arandela fija 1
aprieta la parte fija 7 dentro de la rosca 13 de perno, de modo que
el perno deja de girar debido al interacoplamiento de su rosca
exterior 13 con la rosca 6 de la arandela 1. Por consiguiente, el
perno 12 se detiene, y una fuerza axial es aplicada sobre la
arandela 1, en particular sobre su parte 7 en una dirección axial
hacia arriba cuando el perno 12 es alargado por la tuerca 10 que
gira. Bajo la acción de esta fuerza axial hacia arriba, el punto de
resistencia de la arandela es superado y en particular el resalte 9
de la parte 8 de la arandela 1 se rompe y la parte 8 de la arandela
1 es estirada hacia arriba.
La Figura 3 muestra otra realización de la
arandela según la presente invención. Aquí, la arandela, que está
identificada con el número de referencia 1', tiene un cuerpo 2' que
está formado como un elemento integrado de una sola pieza, con una
separación 31 y una ranura 32 destinada a reducir el grosor de la
separación y hacer que sea rompible.
El funcionamiento de la arandela 1' según la
segunda realización de la presente invención es similar al
funcionamiento de la arandela 1 de la realización mostrada en la
Figura 1. Cuando la tuerca 10 es girada por el elemento motor 16 de
la herramienta motorizada, el perno 12 tiende a girar junto con la
tuerca. Como la arandela 1' y por consiguiente la parte interior 7'
se mantienen fijos, el perno se vuelve fijo debido al
interacoplamiento de su rosca exterior 13 con la rosca interior 6'
del cuerpo 2' de la arandela 1, pero se alarga en la dirección
axial. Una fuerza axial que se genera durante el alargamiento del
perno 12 se aplica axialmente hacia arriba sobre la parte
radialmente interior 7' de la arandela 1', intentando desplazar la
parte interior 7', tras lo cual rompe finalmente la separación 31
que constituye el punto de resistencia, y desplaza la parte interior
7' de la arandela 1', axialmente hacia arriba con respecto a la
parte exterior 8'.
La Figura 4 muestra otra realización de la
arandela según la presente invención. Aquí, la arandela que está
identificada con el número de referencia 1'' tiene un cuerpo 2''. El
cuerpo 2'' de la arandela 1'' tiene una primera superficie de apoyo
3'' adaptada para cooperar con la tuerca, una segunda superficie de
apoyo inferior 4'' adaptada para cooperar con un objeto, y la
superficie resistente al giro se identifica con el número de
referencia 5''. La superficie resistente al giro 5'' está situada
radialmente hacia dentro y está formada para engranar como una cuña
en una rosca del perno, por ejemplo, proporcionando una rosca
correspondiente 6'' sobre la superficie resistente al giro 5''. El
cuerpo 2'' de la arandela 1'' está compuesta por dos partes 7'' y
8'' situadas sustancialmente radialmente adyacentes entre sí, de
modo que la parte 7'' está situada radialmente hacia dentro de la
parte 8''. La superficie resistente al giro 5'' con la rosca 6''
está dispuesta radialmente hacia dentro sobre la parte 7''.
La parte 7'' tiene una porción 33 en forma de
faldón, que es recibida en una porción inferior 34 de forma
correspondiente de una abertura de la parte 8''. Las formaciones 33,
34 forman un punto de resistencia de la arandela. Cuando la parte
7'' es estirada hacia arriba después de detener la rotación del
perno, la porción en forma de faldón 33 de la parte 7'' se deforma
ligera y permanentemente para adaptarse al tamaño de la porción
recta de la abertura interior de la parte 8'', para permitir el
deslizamiento posterior hacia arriba de la parte 7'' a medida que
el perno se alarga.
La Figura 5 es una vista que muestra otra
realización de la presente invención. La arandela está identificada
con el número de referencia 1''' y tiene un cuerpo 2'''. El cuerpo
2''' de la arandela 1''' tiene una primera superficie superior 3'''
adaptada para cooperar con la tuerca, una segunda superior de apoyo
inferior 4''' adaptada para cooperar con un objeto, y una
superficie resistente al giro identificada con el número de
referencia 5'''. La superficie resistente al giro 5''' está situada
radialmente hacia dentro y está formada para engranar como una cuña
en una rosca del perno, por ejemplo, proporcionando una rosca
correspondiente 6''' sobre la superficie resistente al giro 5'''.
El cuerpo 2''' de la arandela 1''' está compuesto de dos partes 7'''
y 8''' situadas sustancialmente radialmente adyacentes entre sí, de
manera que la parte 7''' está situada radialmente hacia dentro de
la parte 8'''. La superficie resistente al giro 5''' con la rosca
6''' está dispuesta radialmente hacia dentro sobre la parte
7'''.
En la realización mostrada en la Figura 5, la
parte 7''' está provista en su porción inferior de una porción
exterior en forma de moleta 35, que es recibida en una porción
inferior 36 de forma correspondiente, de una abertura de la parte
8'''. La porción en forma de moleta 35 de la parte 7''' es encajada
a presión en la porción inferior 36 de la abertura de la parte
8'''. Durante la operación, cuando el perno se detiene y se alarga,
la porción en forma de moleta 35 es aplastada, pero deja suficiente
fricción para permitir un movimiento hacia arriba de la parte 7'''
con respecto a la parte 8''' sin girar.
En la realización mostrada en la Figura 6, la
arandela está identificada con el número de referencia 1'''' y
tiene un cuerpo identificado como 2''''. El cuerpo 2'''' de la
arandela 1'''' tiene una primera superficie de apoyo superior 3''''
adaptada para cooperar con la tuerca, una segunda superficie de
apoyo inferior 4'''' adaptada para cooperar con un objeto, y una
superficie resistente al giro identificada con el número de
referencia 5''''. La superficie resistente al giro 5'''' está
situada radialmente hacia dentro y está formada para engranar como
una cuña en una rosca del perno, por ejemplo, proporcionando una
rosca correspondiente 6'''' sobre la superficie resistente al giro
5''''. El cuerpo 2'''' de la arandela 1'''' está compuesto por dos
partes 7'''' y 8'''' situadas sustancialmente radialmente
adyacentes entre sí, de manera que la parte 7'''' está situada
radialmente hacia dentro de la parte 8''''. La superficie resistente
al giro 5'''' con la rosca 6'''' está situada radialmente hacia
dentro sobre la parte 7''''.
En la realización de la Figura 6, el diámetro de
una superficie exterior 37 de la parte 7'''' y el diámetro de una
superficie interior 38 de una abertura en la parte 8'''' se escogen
de tal manera que la superficie interior 38 de la abertura de la
parte 8'''' sea encajada a presión sobre la superficie exterior 37
de la parte 7''''. Las superficies 37 y 38 forman un punto de
resistencia de la arandela. Se escoge el encaje a presión de tal
manera que después de que el perno haya sido detenido y una fuerza
axial haya sido aplicada sobre la arandela 1'''' en una dirección
axial, cuando el perno 12 se ha alargado, el encaje a presión de
las superficies 37 y 38 es superado y la parte 7'''' puede
deslizarse axialmente con respecto a la parte 8''.
En las realizaciones mostradas en las Figuras
3-6, de modo similar a la realización mostrada en la
Figura 1, la superficie de apoyo superior del cuerpo 2', 2'', 2''',
2'''' de la arandela 1', 1'', 1''', 1'''' tiene una característica
baja de fricción, mientras que la superficie de apoyo inferior del
cuerpo de la arandela tiene una alta característica de fricción,
que puede obtenerse con los mismos medios que los descritos en
relación con la realización mostrada en la Figura 1.
Se comprenderá que cada uno de los elementos
descritos anteriormente, o dos o más juntos, pueden encontrar
también una aplicación útil en otros tipos de construcciones
diferentes de los tipos descritos anteriormente.
Si bien la invención ha sido ilustrada y
descrita para realizar una arandela y un fijador provisto de dicha
arandela, no se pretende limitarla a los detalles mostrados, sino
que se pueden realizar modificaciones y cambios estructurales
siempre que no se aparten de forma alguna del ámbito de la presente
invención, tal como está definida en las reivindicaciones
anexas.
Claims (9)
1. Arandela (1), que comprende un cuerpo (2) que
tiene un eje (A1) y que está provista de una primera superficie de
apoyo (3) situada en un lado axial y adaptada para cooperar con una
tuerca (10), una segunda superficie de apoyo (4) situada en un lado
axial opuesto y adaptada para cooperar con un objeto (19') a
ensamblar o desmontar, y al menos una superficie adicional
resistente a la rotación (5) adaptada para cooperar con un perno
(12), cual superficie adicional resistente a la rotación (5) de
dicho cuerpo (2) está formada como una superficie de fricción que
proporciona una fricción entre dicho cuerpo y el perno (12) para
impedir por fricción que el perno gire, y al mismo tiempo permitir
que el perno (12) sea desplazado en una dirección axial cuando la
tuerca (10) sea girada, estando formada dicha segunda superficie de
apoyo (4) de dicho cuerpo (2) para aumentar la fricción de dicha
segunda superficie de apoyo (4) de manera que aumente la fricción
entre dicho cuerpo y el objeto (19') y por consiguiente para
impedir la rotación de dicho cuerpo (2), caracterizada porque
dicha primera superficie de apoyo (3) de dicho cuerpo está formada
para reducir la fricción de dicha primera superficie de apoyo (3) a
fin de reducir la fricción entre dicho cuerpo (2) y la tuerca (10)
para reducir por lo menos el arrastre en rotación de dicho cuerpo
por la tuerca que gira (10).
2. Arandela según está definida en la
reivindicación 1, en la cual dicho cuerpo (2') está formado como un
único elemento provisto de dicha superficie adicional resistente a
la rotación.
3. Arandela según está definida en la
reivindicación 1, en la cual dicho cuerpo (2, 2'', 2''', 2'''') está
compuesto de por lo menos dos porciones (7, 7'', 7''', 7'''', 8,
8'', 8''', 8''''), de las cuales una (7, 7'', 7''', 7'''') está
provista de dicha superficie adicional resistente a la rotación.
4. Arandela según está definida en la
reivindicación 1, 2 ó 3, en la cual dicha superficie adicional
resistente a la rotación de dicho cuerpo (2) está formada para ser
conectable con una rosca (13) del perno (12).
5. Arandela según está definida en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual dicho
cuerpo (2) tiene una porción (7) provista de dicha superficie
adicional resistente a la rotación (5) y desplazable en la
dirección axial.
6. Arandela según está definida en la
reivindicación 1, en la cual dicho cuerpo (2) tiene una porción (7)
provista de dicha superficie adicional resistente a la rotación (5),
y otra porción (8) que está conectada por fricción con dicha una
porción (7) y provista de dicha segunda superficie de apoyo (4) que
está adaptada para cooperar por fricción con el objeto (19').
7. Arandela según está definida en la
reivindicación 1, en la cual dicho cuerpo (2') tiene una porción
(7') provista de dicha superficie adicional resistente a la
rotación y otra porción (8') que está conectada con dicha una
porción (7') por medio de un punto de ruptura (31) que se rompe
cuando dicha una porción de dicho cuerpo (2') se desplaza junto con
el perno (12) en la dirección axial.
8. Arandela según está definida en la
reivindicación 1, en la cual dicho cuerpo (2, 2'', 2''') tiene por
lo menos un punto de resistencia (9, 34, 36) que está formado de
tal modo que cuando la tuerca (10) es girada y dicha superficie
adicional resistente a la rotación detiene la rotación del perno
(12), una tracción sobre el perno creada por la tuerca y que alarga
el perno (12), aplica sobre dicho cuerpo (2, 2'', 2''') una fuerza
axial que supera dicho por lo menos un punto de resistencia (9, 34,
36) de tal modo que una porción (7, 7'', 7''') de dicho cuerpo
pueda ser estirada axialmente cuando el perno (12) se alarga.
9. Fijador, que comprende un perno (12); una
tuerca (10); y una arandela (1) situada sobre dicho perno entre
dicha tuerca y un objeto (19, 19') a ensamblar o desmontar, estando
definida la arandela (1) según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores.
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