ES2624545T3 - Amortiguador de choques - Google Patents
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Abstract
Amortiguador de choques para apoyar un objeto dentro o en un vehículo, en particular un vehículo acuático o subacuático, con por lo menos una parte amortiguadora de vibraciones entre una parte de fundamento en el lado del vehículo (2) y una parte en el lado del apoyo (4) del objeto que hay que apoyar con amortiguación de vibraciones, en donde la parte amortiguadora de vibraciones está hecha por lo menos parcialmente de un material con memoria de forma, y en donde la parte del amortiguador de choques por lo menos parcialmente hecho de material con memoria de forma forma un elemento de tracción (6), caracterizado porque la parte en el lado del apoyo (4) se encuentra sujetada entre dos elementos de tracción (6) puestos en contacto con la misma, que están sujetados en dos secciones de la parte del fundamento mutuamente distanciadas (10, 10'), de tal manera que se pueden absorber fuerzas de choque que actúan en dos direcciones diametralmente opuestas.
Description
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DESCRIPCION
Amortiguador de choques
La presente invencion se refiere a un amortiguador de choques para apoyar un objeto dentro o en un vetnculo con las caractensticas indicadas de acuerdo con el concepto general de la reivindicacion 1.
En los vetnculos de uso militar, ya sean vetnculos terrestres, aereos o acuaticos, es ventajoso apoyar aparatos, dispositivos o incluso secciones enteras de la estructura del vehnculo de forma elastica, para protegerlos asf de las cargas de choque causadas, por ejemplo, por una explosion. Para esto, hasta ahora se han empleado amortiguadores de choque con elementos elasticamente flexibles de metal o elementos elasticamente flexibles elastomericos. Sin embargo, estos elementos elasticamente flexibles presentan la desventaja de que ceden incluso bajo reducidas cargas, es decir, cargas que se producen sustancialmente por debajo de la carga de choque, lo que normalmente requiere construcciones de elevado coste con elementos elasticamente flexibles pretensados, para prevenir por lo menos en gran medida que estos amortiguadores de choque cedan bajo cargas normales.
Adicionalmente, es conocido apoyar objetos sobre estribos de compresion para protegerlos de una carga de choque, lo que bajo condiciones normales permite un apoyo practicamente ngido de estos objetos. Una desventaja en el uso de estribos de compresion es, sin embargo, que al excederse un lfmite de carga bajo una carga de choque, los mismos no se deforman elasticamente, sino plasticamente, es decir, de manera irreversible, por lo que solo ofrecen proteccion bajo una unica carga de choque y despues se tienen que sustituir.
Adicionalmente, en el documento WO 96/27055 A1 se describen dispositivos amortiguadores, cuyos elementos amortiguadores incluyen aleaciones con memoria de forma.
Ante este trasfondo, el objetivo de la presente invencion consiste en crear un amortiguador de choques para apoyar un objeto dentro o en un vehnculo, el que en condiciones de operacion normal del vehnculo asegure un apoyo sustancialmente ngido del objeto y que bajo una carga de choque proporcione un efecto suficiente de amortiguacion de choques, sin perder posteriormente su capacidad de funcionamiento.
Este objetivo se resuelve a traves de un amortiguador de choques con las caractensticas indicadas en la reivindicacion 1. Desarrollos ventajosos de este amortiguador de choques se derivan de las reivindicaciones subordinadas, asf como de la siguiente descripcion y del dibujo.
Ademas del uso en aviones y vetnculos terrestres, el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion tambien esta previsto en particular para el uso en vetnculos acuaticos y subacuaticos. El mismo presenta por lo menos una pieza amortiguadora de vibraciones, que se dispone entre una pieza de fundamento en el lado del vehnculo y una pieza en el lado de apoyo de un objeto a ser apoyado de manera amortiguada contra vibraciones. En la pieza de fundamento se puede tratar de una parte del vehnculo o una parte del amortiguador de choques. La pieza en el lado de apoyo puede ser el mismo objeto a ser apoyado, o igualmente una parte del amortiguador de choques, que se provee para el alojamiento y/o la sujecion del objeto a ser apoyado. Preferentemente, tanto la pieza de fundamento como tambien la pieza en el lado de apoyo son partes componentes del amortiguador de choques.
La idea basica de la presente invencion consiste en realizar la parte amortiguadora de vibraciones del amortiguador de choques, es decir, la parte que cede bajo una carga de choque y que asf transforma la energfa del choque en energfa cinetica, por lo menos parcialmente de un material con memoria de forma, debido a las muy buenas propiedades de amortiguacion de choques asociadas con esto.
Los materiales con memoria de forma empleados en el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion tambien se conocen bajo la denominacion de “materiales memory”. Una caractenstica de estos materiales es la asf llamada “pseudoelasticidad”, por lo que se ha de entender la propiedad de no deformarse de manera elasticamente lineal bajo el efecto de una fuerza exterior, por una parte, y, por otra parte, la propiedad de volver a adoptar la forma original despues de aliviarse completamente la fuerza actuante, tal como lo hacen los materiales que presentan un comportamiento elasticamente lineal. Esta propiedad hace que los materiales con memoria de forma sean particularmente apropiados para la absorcion de choques. Mientras que en los amortiguadores de choque actualmente usados la carrera de flexibilidad elastica o de choque del amortiguador es proporcional a la carga de fuerza que actua sobre el amortiguador, el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion, con un diseno correspondiente, puede liberar su carrera de choque con una fuerza de reaccion constante, debido al uso del material con memoria de forma. Debido a esto, de manera ventajosa se permite una limitacion de la fuerza y la aceleracion que actua sobre el objeto a ser apoyado. Adicionalmente, los materiales con memoria de forma presentan propiedades de amortiguacion sustancialmente mejores que los materiales elasticamente flexibles empleados hasta ahora en los amortiguadores de choques. Esto lleva a que el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion, en comparacion con los amortiguadores de choque conocidos hasta ahora, presenta una oscilacion residual sustancialmente menor despues de una carga de choque. Otra ventaja adicional del material pseudoelastico con memoria de forma usado de acuerdo con la presente invencion consiste en que el mismo primero se comporta de manera elasticamente lineal hasta un determinado lfmite de carga y solo despues de exceder dicho lfmite de carga se deforma de la manera requerida para la absorcion del choque, sin absorber carga adicional. A este respecto, el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion, con un diseno
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correspondiente y bajo condiciones de carga normal, es dedr, con una carga menor que la carga de choque, puede presentar la rigidez de un metal y asegurar asf un apoyo sustancialmente libre de vibraciones de un objeto. Solo cuando se presenta una carga de choque el amortiguador de choques cede, para posteriormente regresar a su estado original inmediatamente despues de someterse al choque.
En principio, en el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion se pueden usar todos los tipos de materiales pseudoelasticos con memoria de forma, si producen un efecto suficiente de amortiguacion de la carga de choque. Asf, ademas de las aleaciones metalicas con memoria de forma, si presentan propiedades de material apropiadas, dado el caso tambien se pueden usar polfmeros con memoria de forma y combinaciones de diferentes materiales con memoria de forma. Preferentemente, sin embargo, el amortiguador de choques esta formado por lo menos parcialmente por una aleacion con memoria de forma y, mas preferentemente, una aleacion de mquel-titanio.
La forma de construccion de la parte del amortiguador de choques que cede bajo una carga de choque opcionalmente puede ser tal que absorbe la carga de choque como una fuerza de traccion, fuerza de presion, o en forma de un momento de torsion o de flexion que actua sobre la misma. Sin embargo, es preferente una forma de realizacion en la que la carga de choque produce una fuerza de traccion en la parte cedente del amortiguador de choques y, por lo tanto, la amortiguacion. De esta manera, la parte del amortiguador de choques que esta hecha por lo menos parcialmente de material con memoria de forma representa preferentemente un elemento de traccion, en lo que bajo un elemento de traccion en el sentido de la presente invencion se han de entender una o varias piezas que a causa de una carga de choque se expanden en la direccion de la carga con una fuerza de reaccion sustancialmente constante y que luego vuelven a adoptar su forma original despues de aliviarse la fuerza.
La configuracion constructiva del elemento de traccion en principio puede ser cualquiera que se desee. No obstante, preferentemente el elemento de traccion esta formado por uno o varios alambres hechos de material con memoria de forma. Si son varios los alambres que forman el elemento de traccion, los mismos pueden disponerse de manera mutuamente distanciada y/o en forma de un haz de alambres.
El uso de alambres como elemento de traccion es ventajoso en el sentido de que los alambres hechos de aleaciones con memoria de forma estan disponibles comercialmente como producto semiacabado a precios comparativamente favorables y en el mejor de los casos simplemente tienen que ser recortados a la longitud deseada, sin necesidad de un tratamiento adicional. Mediante la seleccion apropiada del diametro de alambre y/o el numero de alambres, el elemento de traccion puede adaptarse de manera sencilla a diferentes aplicaciones de amortiguacion. Adicionalmente, los alambres tambien presentan la ventaja que de manera transversal a su extension longitudinal presentan una cierta flexibilidad y, por lo tanto, tambien pueden ser cargados con una fuerza de manera transversal u oblicua a su extension longitudinal, sin que esto dane o destruya el elemento de traccion.
En el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion, la parte correspondiente al lado de apoyo se encuentra tensada entre dos elementos de traccion puestos en contacto con la misma, en lo que cada uno de estos elementos de traccion esta sujetado en una de dos secciones mutuamente distanciadas de la parte del fundamento. A este respecto, normalmente respectivamente una de estas secciones de la parte del fundamento esta dispuesta en uno de los lados mutuamente opuestos de la parte correspondiente al lado de apoyo, en lo que en cada uno de estos lados mutuamente opuestos de la parte correspondiente al lado del apoyo se encuentra sujetado por lo menos un elemento de traccion, que conecta la parte correspondiente al lado del apoyo con una de las secciones del fundamento. Realizado de esta manera, el amortiguador de choques no solo puede absorber fuerzas de choque que actuan en una determinada direccion, sino tambien es capaz de absorber por lo menos aquellas fuerzas de choque que actuan en dos direcciones diametralmente opuestas. Adicionalmente, con esta configuracion, un amortiguador de choques, en particular cuando se usan elementos de traccion formados por uno o varios alambres, puede prevenir un movimiento de la parte correspondiente al lado del apoyo o, respectivamente, del objeto a ser apoyado, de manera transversal a la direccion de la fuerza de gravedad.
En cuanto a la sujecion de la parte correspondiente al lado del apoyo entre dos elementos de traccion, en una forma de realizacion preferente adicional esta previsto que los dos elementos de traccion estan formados respectivamente por cuatro alambres o grupos de alambres mutuamente opuestos en pares y uniformemente distanciados entre sf en la parte correspondiente al lado del apoyo. Estos alambres o grupos de alambres preferentemente estan orientados respectivamente de manera transversal con respecto a un eje central del amortiguador de choques, de tal manera que sus puntos de sujecion en la parte correspondiente al lado del apoyo presentan una mayor distancia desde el eje central del amortiguador de choques que en las secciones de la parte del fundamento. Correspondientemente, en este desarrollo adicional del amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion, los alambres o grupos de alambres de un elemento de traccion, conjuntamente con la parte correspondiente al lado del apoyo y una seccion de la parte del fundamento, sujetan una piramide y preferentemente una piramide truncada. La orientacion oblicua de los alambres o grupos de alambres hace que el amortiguador de choques sea capaz de absorber componentes de fuerza de choque que actuan en todas las tres coordenadas espaciales, de tal manera que con el amortiguador de choques se pueden absorber cargas de choque orientadas en cualquier direccion. Adicionalmente, mediante el ajuste de la orientacion angular de los alambres o grupos de alambres con respecto al eje central del amortiguador de choques, las rigideces individuales en la direccion de las tres coordenadas espaciales se pueden adaptar a las respectivas situaciones de carga que cabe esperar.
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Ventajosamente, los elementos de traccion estan pretensados, cuando la parte correspondiente al lado del apoyo del amortiguador de choques esta suspendido entre por lo menos dos elementos de traccion. Con esta medida se incrementa la rigidez elasticamente flexible del amortiguador de choques, de tal manera que se previenen los movimientos accidentales de la parte correspondiente al lado del apoyo durante la operacion normal del amortiguador de choques y los movimientos de compensacion de la mencionada parte solo se producen bajo una carga de choque.
Una forma de construccion particularmente compacta del amortiguador de choques se puede lograr, si, tal como esta previsto preferentemente, la parte correspondiente al lado del apoyo presenta una abertura, a traves de la que pasa la parte del fundamento. En particular cuando el amortiguador de choques deba absorber cargas de choque transversales u oblicuas al eje central de la parte del fundamento, la parte del fundamento ventajosamente se grna con distancia libre a traves de la abertura de la parte correspondiente al lado del apoyo. De acuerdo con esto, en esta forma de realizacion, la seccion transversal de la abertura formada en la parte correspondiente al lado del apoyo es mayor que la seccion transversal de la seccion de la parte del fundamento que se hace pasar a traves de la abertura, de tal manera que tambien son posibles los movimientos de compensacion de la parte correspondiente al lado del apoyo condicionados por una carga de choque en un plano perpendicular o transversal al eje central de la parte del fundamento.
Preferentemente, respectivamente uno o varios alambres arrollados en forma de lazo forman los elementos de traccion. A este respecto, tanto en la parte correspondiente al lado del apoyo como tambien en la parte del fundamento se proveen medios de sujecion para los alambres, alrededor de los que respectivamente se arrolla un alambre o varios alambres. Preferentemente, en la parte correspondiente al lado del apoyo y las secciones de la parte del fundamento previstas para la sujecion se proveen respectivamente pernos, que normalmente estan orientados de manera substancialmente transversal a la direccion de las fuerzas de traccion que actuan sobre los lazos, en lo que los alambres para la union de la parte correspondiente al lado del apoyo con la parte del fundamento estan arrollados alrededor de estos pernos.
La sujecion de los alambres en los pernos puede efectuarse mediante la fijacion directa de los extremos de alambre en uno o en dos pernos dispuestos dentro de un lazo. Adicionalmente, de manera ventajosa, tambien se pueden unir entre sf los dos extremos de alambre para formar un lazo cerrado, de tal manera que los alambres se sujetan en los medios de sujecion por medio de los lazos.
Como se ha mencionado previamente, el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion esta previsto para el uso en un vehfculo. Un vehfculo de este tipo, en particular un vehfculo acuatico, tambien forma parte de la invencion. Asf, por ejemplo, en un vehmulo acuatico se pueden apoyar cualesquiera objetos o instalaciones, dado el caso tambien partes de la estructura del barco, tales como cubiertas, por medio de uno o varios amortiguadores de choque de acuerdo con la presente invencion, protegiendo asf a estos elementos contra las cargas de choque.
A continuacion, la presente invencion se explica mas detalladamente en base a un ejemplo de realizacion representado en el dibujo. La figura del dibujo muestra en una representacion en perspectiva, de manera esquematicamente simplificada, un amortiguador de choques.
Componentes esenciales del amortiguador de choques representado sonda parte del fundamento 2 y una parte correspondiente al lado del apoyo 4, que estan unidas entre sf mediante elementos de traccion 6 en forma de alambres 6. Los alambres 6 estan hechos de una aleacion de Ni-Ti. La parte del fundamento 2 presenta una seccion de parte de fundamento cilmdrica 8, en cuyos dos extremos se encuentra dispuesta respectivamente una seccion de la parte de fundamento con forma de placa rectangular 10 y 10', en lo que las secciones de la parte del fundamento es y 10' se extienden mas alla de la seccion transversal de la seccion de la parte del fundamento 8. Las secciones de la parte del fundamento 10 y 10' sirven para la sujecion de la parte correspondiente al lado del apoyo 4 por medio de los alambres 6.
La parte correspondiente al lado del apoyo 4 tambien esta realizada con una forma de placa rectangular y presenta en el centro una abertura 12 orientada de manera perpendicular a los lados planos de la parte 4. A traves de la abertura 12 pasa la seccion cilmdrica de la parte del fundamento 8, en lo que el borde interior de la abertura 12, debido a un mayor diametro interior de la abertura 12 en comparacion con el diametro exterior de la seccion de la parte del fundamento 8, se encuentra distanciado de la seccion de la parte del fundamento 8 a lo largo de toda la circunferencia.
En las secciones de la parte del fundamento 10 y 10' se proveen respectivamente cuatro aberturas 14 y en la parte 4 se proveen respectivamente cuatro aberturas 16. Tanto las aberturas 14 como tambien las aberturas 16 se encuentran dispuestas de manera desplazada por respectivamente 90°, referido a un eje central A del amortiguador de choques, en las secciones de la parte del fundamento 10 y 10', asf como en la parte 4, y se extienden en la direccion del eje central A a traves de las secciones de la parte del fundamento 10, 10' y a traves de la parte 4. En cada una de las aberturas 14 y 16 se dispone respectivamente un perno, no representado en el dibujo, cuyo eje central se extiende de manera paralela a los lados planos de las placas 10, 10' y de la parte 4.
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Para la sujecion de la parte correspondiente al lado del apoyo 4 en la parte del fundamento 2, respectivamente un alambre 6 se arrolla varias veces en forma de lazos mutuamente cruzados alrededor de un perno de la seccion de la parte del fundamento 10' y alrededor de un perno dispuesto correspondientemente de la parte 4, y de manera similar, o respectivamente un alambre 6 adicional tambien se arrolla en varios lazos mutuamente cruzados alrededor de un perno de la seccion de la parte del fundamento 10 y alrededor de un perno de la parte 4. De esta manera, la parte 4 en el lado del apoyo, referido al eje central A del amortiguador de choques, se suspende de forma tensada y sustancialmente centrada entre las secciones de la parte del fundamento 10 y 10' de la parte del fundamento 2. A este respecto, los alambres 6 estan pretensados. Los alambres 6 arrollados en forma de lazos estan orientados de manera transversal al eje central A del amortiguador de choques, ya que los pernos dispuestos en las aberturas 16 de la parte correspondiente al lado del apoyo 4 estan mas distanciados del eje central A que los pernos dispuestos en las aberturas 14 de las secciones de la parte del fundamento 10 y 10'.
La seccion de la parte del fundamento 10 sirve para sujetar el amortiguador de choques en un vehnculo. Para esto, la seccion de la parte del fundamento 10 presenta cuatro agujeros 18 que se extienden de manera paralela al eje central A del amortiguador de choques, que respectivamente estan provistos para alojar un tornillo de sujecion. Sobre la parte 4 se apoya un objeto en un vehnculo de forma amortiguada frente a las vibraciones, y el mismo puede ser atornillado directa o indirectamente en la parte 4. Para esto, en la parte 4 se proveen cuatro agujeros 20, por las que se pueden hacer pasar los tornillos de sujecion.
El modo de funcionamiento del amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion es como sigue:
Si una carga de choque actua, por ejemplo, de manera perpendicular sobre el lado plano de la parte 4 orientada hacia la seccion de la parte del fundamento 10', los alambres 6 que conectan a la parte 4 con la seccion de la parte del fundamento 10' se someten a una carga de traccion y se estiran. Este estiramiento se produce a causa de las propiedades pseudoelasticas del material con memoria de forma empleado en los alambres 6 con una fuerza que actua de manera constante sobre los alambres 6, por lo que se limita la fuerza y aceleracion que actua sobre la parte correspondiente al lado del apoyo 4, y por ende sobre el objeto apoyado en la misma, con una elevada amortiguacion interior. Despues de la carga de choque, los alambres 6 vuelven a adoptar su forma original, de tal manera que la parte correspondiente al lado del apoyo 4 y el objeto allf apoyado nuevamente ocupan la posicion que habfan ocupado antes de la carga de choque. Debido a la orientacion oblicua, referido al eje central A del amortiguador de choques, de todos los elementos de traccion 6 formados por los alambres 6, el amortiguador de choques de acuerdo con la presente invencion tiene la capacidad de absorber y amortiguar cargas de choque provenientes de cualquier direccion, en lo que el diametro interior de la abertura 12, claramente mayor en comparacion con el diametro exterior de la seccion de la parte del fundamento 8, tambien permite movimientos de compensacion de la parte correspondiente al lado del apoyo 4, los que se producen en un plano perpendicular al eje central A del amortiguador de choques. Adicionalmente, la realizacion constructiva del amortiguador de choques durante el funcionamiento normal, es decir, sin que el amortiguador de choques se someta a una carga de choque, permite un apoyo de objetos practicamente libre de vibraciones.
Lista de caracteres de referencia
- 2
- - Parte correspondiente al fundamento
- 4
- - Parte correspondiente al lado del apoyo
- 6
- - Elemento de traccion, alambre
- 8
- - Seccion de la parte del fundamento
- 10, 10'
- - Seccion de la parte del fundamento
- 12
- - Abertura
- 14
- - Abertura
- 16
- - Abertura
- 18
- - Agujero
- 20
- - Agujero
- A
- - Eje central
Claims (9)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Amortiguador de choques para apoyar un objeto dentro o en un vehnculo, en particular un vehnculo acuatico o subacuatico, con por lo menos una parte amortiguadora de vibraciones entre una parte de fundamento en el lado del vehnculo (2) y una parte en el lado del apoyo (4) del objeto que hay que apoyar con amortiguacion de vibraciones, en donde la parte amortiguadora de vibraciones esta hecha por lo menos parcialmente de un material con memoria de forma, y en donde la parte del amortiguador de choques por lo menos parcialmente hecho de material con memoria de forma forma un elemento de traccion (6), caracterizado porque la parte en el lado del apoyo (4) se encuentra sujetada entre dos elementos de traccion (6) puestos en contacto con la misma, que estan sujetados en dos secciones de la parte del fundamento mutuamente distanciadas (10, 10'), de tal manera que se pueden absorber fuerzas de choque que actuan en dos direcciones diametralmente opuestas.
- 2. Amortiguador de choques de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la parte amortiguadora de vibraciones esta hecha por lo menos parcialmente de una aleacion con memoria de forma, preferentemente una aleacion de mquel-titanio.
- 3. Amortiguador de choques de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el elemento de traccion (6) esta formado por uno o varios alambres (6) hechos de un material con memoria de forma.
- 4. Amortiguador de choques de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de traccion (6) estan formados en cada caso por cuatro alambres (6) o grupos de alambres (6) uniformemente distanciados entre sf y dispuestos de manera mutuamente opuesta en pares en la parte correspondiente al lado del apoyo (4), en donde los alambres (6) o los grupos de alambres (6) respectivamente estan orientados de manera oblicua con respecto a un eje central (A) del amortiguador de choques, de tal manera que sus puntos de sujecion en la parte correspondiente al lado del apoyo (4) presentan una mayor distancia desde el eje central (A) del amortiguador de choques que las secciones de la parte del fundamento (10, 10').
- 5. Amortiguador de choques de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de traccion (6) estan pretensados.
- 6. Amortiguador de choques de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte en el lado del apoyo (4) presenta una abertura (12), a traves de la que pasa la parte del fundamento (2) preferentemente con juego libre.
- 7. Amortiguador de choques de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque tanto en la parte correspondiente al lado del apoyo (4) como tambien en la parte del fundamento (2) estan configurados medios de sujecion para los alambres (6), alrededor de los que por lo menos un alambre (6) se arrolla formando un lazo cerrado.
- 8. Amortiguador de choques de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado porque los alambres (6) se sujetan en los medios de sujecion por medio de los lazos.
- 9. Vehnculo, en particular un vehnculo acuatico, caracterizado porque presenta un amortiguador de choques de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
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