1 Introducción a la tecnologia de las matrices, metalmecanica

FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGIC SEMINARIO SOBRE TECNOLOGÍA DE MATRICES 2

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INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGIADE LAS MATRICES

1


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TIPOLOGÍA DE LAS PIEZAS DE CHAPA

TIPOS DE MATRICES

ELEMENTOS DE LAS MATRICES

TIPOS DE TRANSFORMACIÓN

CALCULOS DE APLICACIÓN EN LAS MATRICES

CONSTRUCCIÓN DE MATRICES

ANÁLISIS DE COSTES

TEMARIO:


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TIPOLOGÍA DE LAS PIEZAS DE CHAPA

Tamaño

Geometría

Materiales

Tolerancias

Transformación


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CAMPOS DE APLICACIÓN

Industria de Automoción

Aeronáutica

Naval

Ferroviaria

Eléctrica

Electrónica

Informática

...


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¿QUÉ ES LA MATRICERÍA?

ÚTILES PARA LA TRANSFORMACIÓN DE PIEZAS DE CHAPA

Matriz

Troquel

Estampa

Molde


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MONTAJE Y FUNCIONAMIENTO


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FFFFFAAAAACTCTCTCTCTORES DE INFLORES DE INFLORES DE INFLORES DE INFLORES DE INFLUENCIA EN LA ELECCIÓNUENCIA EN LA ELECCIÓNUENCIA EN LA ELECCIÓNUENCIA EN LA ELECCIÓNUENCIA EN LA ELECCIÓN

Geometría de la pieza a fabricar

Tamaño de la pieza

Características del material a transformar

Producción a realizar

Tolerancias de acabado

Características de la prensa

Nivel de presupuesto


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CLASIFICACIÓN DE LAS MATRICES

Proceso de transformación

Manual

Semiautomática

Automática

Características constructivas

De puente

Con pisador

Coaxial o doble efecto

Progresiva

Ciclos de producción

De pruebas

De prototipos

De producción


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MATRIZ DE PUENTE

1. ESPIGA

2. BASE S.

3. P. PUNZONES

4. PUNZÓN

5. P. PUENTE

6. CHAPA

7. BASE I.

8. P. MATRIZ

9. REGLAS GUÍA

10. COLUMNAS GUÍA


10

MATRIZ CON PISADOR

1. BASE INFERIOR

2. SUFRIDERA INFERIOR

3. PLACA MATRIZ

4. REGLAS GUÍA DE BANDA

5. PISADOR

6. PORTA PUNZONES

7. SUFRIDERA SUPERIOR

8. BASE SUPERIOR

9. PUNZÓN DE CORTE

10. RESORTE

11. CASQUILLO GUÍA

12. COLUMNA GUÍA


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MATRIZ CON PISADOR

Matriz progresiva con pisador

Planta inferior

Planta superior

Matriz progresiva con pisador


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Matriz de embutir 1

MATRICES DE 2ª OPERACIONES

Matriz de embutir 2

Pieza obtenida


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MATRIZ COAXIAL O DOBLE EFECTO

Recomendable para piezas que requieran

una gran concentricidad entre diferentes

punzonados.


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MATRIZ PROGRESIVA

FINALIDAD

Transformar la banda, hasta dejar la pieza acabada.


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TRANSFORMACIONES

CorCorCorCorCortartartartartar DoblarDoblarDoblarDoblarDoblar EmbutirEmbutirEmbutirEmbutirEmbutir

RRRRRecorecorecorecorecortartartartartar EngEngEngEngEngrrrrraaaaaparparparparpar BorBorBorBorBordonardonardonardonardonar

ArArArArArrrrrrollarollarollarollarollar RRRRReeeeepulsarpulsarpulsarpulsarpulsar ExtrExtrExtrExtrExtrusionarusionarusionarusionarusionar

AcuñarAcuñarAcuñarAcuñarAcuñar PPPPPerferferferferfilarilarilarilarilar


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CORTAR

Separación completa de una parte del material por medio de una herramienta.

POSIBLES ANOMALIAS EN PIEZAS

Rebabas

Desgarros

Roturas de material


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CAUSAS QUE LOS ORIGINAN

Materiales o tratamientos defectuososMontaje incorrecto de la matrizAjustes inadecuadosTécnicas de construcción deficientesMantenimiento inapropiadoChapa de mala calidad...........

DEFECTOS CON TOLERANCIA INADECUADA

Rebabas en la piezaArranque de materialDesgaste excesivo de la matriz y punzónMedidas incorrectasPerfil poco definido............


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DOBLAR

FFFFFAAAAACTCTCTCTCTORES ORES ORES ORES ORES A A A A A TENER EN CUENTTENER EN CUENTTENER EN CUENTTENER EN CUENTTENER EN CUENTAAAAA

La pieza no debe sufrir ningún movimiento durante el doblado.

Los radios de doblado serán como mínimo igual al espesor de la chapa.

Las superficies en contacto con la chapa estarán lisas y pulidas.


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EMBUTIR

Transformación de una chapa plana en un objeto hueco.

FORMAS

CilíndricaRectangularCuadradaIrregular

TIPOS DE EMBUTICIONES

Simple efectoDoble efectoTriple efecto


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FACTORES A TENER EN CUENTA EN LAS EMBUTICIONES

La calidad y el espesor del material deben ser constantes

Los radios del punzón y la matriz los adecuados

Los diámetros y profundidades de las embuticiones proporcionales

La fuerza del pisador sobre la chapa la correcta

La velocidad de embutición la mas idónea

La lubricación de la chapa la mas apropiada


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ENGRAPAR

APLICACIONES

BidonesLatasRecipientesEnsamblaje de componentes

FORMAS

RedondaCuadradaRectangularOvaladaIrregular

MATERIALES

Buen límite elásticoBajos espesores


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BORDONAR

Dar forma de rizo en el borde exterior de un recipiente.

EFECTO

Dar más rigidezReducir la deformación

APLICACIÓNES

Recipientes de todo tipo

MEDIOS

MatricesMáquinas especiales

TIPOS DE MATERIALES

Bajo espesor


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ARROLLAR

Formar un ojal o rizo en el extremo de una chapa plana.

Relación: di = 1,5 · e

Siendo:

di = diámetro interior del arrollado

e = espesor de la chapa

APLICACIONES

Bisagras

Perfiles acanalados

Elementos giratorios


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REPULSAR

VENTAJAS

Sin matrizBajo costeBaja inversiónÚtiles sencillos

APLICACIÓNES

Producciones pequeñasPiezas de MenajePiezas de DecoraciónLámparasEquipos de iluminación

MATERIALES

HierroAluminioLatónCobreEspesores < 2 mm.


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EXTRUSIONARExtraer fuera de la matriz, el material blando de un disco inicial.

Altura obtenible:

h = 8 · ∅ ∅ ∅ ∅ ∅ D (para piezas de ∅ 8 a ∅ 60 mm)h = 3 · ∅ ∅ ∅ ∅ ∅ D (para piezas de ∅ 60 a ∅ 100 mm)

Siendo:

D = Diámetro exterior del objetoh = Altura máxima obtenible

MATERIALES

Gran plasticidadBlandosDúctilesAluminio, plomo, estaño, etc.

APLICACIÓN

TubosCápsulasBotellasEmbases


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PERFILARFormación sucesiva de un perfil en una tira chapa.

Espesores entre 0,4 y 3 mm.

VENTAJAS

Anulación de retales.

Rapidez de producción.

Simplicidad de útiles.

Poca mano de obra.


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Principales Componentes de las matrices

Base Superior e Inferior

Sufridera Superior e Inferior

Placa matriz o Matrices

Reglas de guiado de chapa

Pisador o Prensa chapas

Porta Punzones

Punzones

Centradores

...........


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BASE SUPERIOR E INFERIOR

CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO

Buen guiado.

Medidas adecuadas para su fijación en prensa.

Espacio suficiente para acceder a todos los elementos.

Espesor y resistencia.

Facilidad de montaje de los portapunzones

Alineación con el bloque inferior de la matriz

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Fundición

Acero

Hierro


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SUFRIDERA O PLACA DE CHOQUE

Su misión es impedir que las cabezas de los punzones se claven en las bases.


Ac. F-522 Temp. y Rev. HRc. 56 ÷÷÷÷÷ 58

Ac. F-114 Temp. y Rev. HRc. 50 ÷÷÷÷÷ 52

CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

Buen tratamiento térmico.

Espesor adecuado.

Resistencia a la rotura.


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MATRICES Y PUNZONES


Acabados de calidad

Ajustes de precisión

Tratamientos adecuados

Max. precisión punzón-matriz


Materiales tenaces

Resistencia al desgaste


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REGLAS GUÍA

MISIÓN

Guiar la banda dentro de la matriz.


Resistencia al desgaste.

Anchura de guiado suficiente.

Altura según banda y pieza a transformar.

Facilidad de construcción y mantenimiento.

Acabados de calidad media.


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PISADOR O PRENSA CHAPAS

MISIÓN

Mantener la chapa plana antes,

durante y después del corte.

ESPESOR RECOMENDADO

e = 0.4 · h

e = espesor de la placa

h = altura de punzones

CARACTERÍSTICAS

Máx. Perpendicularidad de la cara de apoyo y los alojamientos de punzones

Ajuste de calidad H7

Buena Fuerza extracción (aprox. 10% de corte)


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PORTAPUNZONES

ESPESOR RECOMENDADO

e = 0.33 · L

e = espesor de placa

L = longitud de punzón

CARACTERÍSTICAS

Perpendicularidad entre la cara de apoyo y los alojamientos de los punzones

Buen ajuste de los punzones

Facilidad de mantenimiento


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PILOTOS CENTRADORES

MISIÓN

Centrar la banda (o la pieza) para garantizar una correcta transformación.


Precisión de centraje (0.05 < que alojamiento)

Superficies rectificadas

Tratamientos y acabados de calidad


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CÁLCULOS TÉCNICOS

Fuerza de corte

Fuerza de extracción

Tolerancia de corte

Fuerza de doblado

Factor de retorno del material

Cálculo de la fibra neutra

Desarrollos de cuerpos embutidos

Número de embuticiones

Presión del prensa-chapas


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FUERZA DE CORTE

Esfuerzo F para el corte de chapa:

Fórmula: F = P · e · Rst.

Siendo:

P = Perímetro de corte en mm.

e = Espesor de la chapa en mm.

Rst. = Resistencia del material a la cortadura en Kgf/mm2. (Ver tabla)


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RESISTENCIA A LA ROTURA Y AL CORTE DE LOS MATERIALES LAMINADOS MÁS CORRIENTES

Resistencia a la Resistencial alMATERIALES rotura en Kg/mm2 corte en Kg/mm2 Peso

específicoen Kg/dm3

Recocido Crudo Recocido Crudo

Acero laminado con 0,1% de C. 31 40 25 32




Acero laminado con 0,6% de C. 70 90 56 72 7.8 - 7.9


Acero laminado con 1.0% de C. 100 130 80 105

Acero laminado Inoxidable 65 75 52 60

Acero laminado al sicilio 56 70 45 56

Aluminio 7.5 - 9 16 - 18 6 - 7 13 - 15 2,7

Anticorodal 11 - 13 32 - 36 9 - 10 25 - 29 2,8

Avional (Duraluminio) 16 - 20 38 - 45 13 - 16 30 - 36 2,8

Aluminio en aleación (Siluminio) 12 - 15 25 10 - 12 20 2,7

Alpaca laminada 35 - 45 56 - 58 28 - 36 45 - 46 8.3 - 8.45

Bronce 40 - 50 50 - 75 32 - 75 40 - 60 8.4 - 8.9

Cinc 15 25 12 20 7.1 - 7.2

Cobre 22 - 27 31 - 37 18 - 22 25 - 30 8.9 - 9

Estaño 4 - 5 3 - 4 7,4

Fibra 17

Latón 28 - 37 44 - 50 22 - 30 35 - 40 8.5 - 8.6

Oro 18 30 19.3 - 19.35

Plata laminada 29 29 23,5 23,5 10,5

Plomo 2,5 - 4 2 - 3 11,4


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FUERZA DE EXTRACCIÓN

Fuerza de extracción:

Fórmula: Fex = 0.10 · Fc.

Siendo:

Fc = Fuerza de corte


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TOLERANCIA DE CORTE

La tolerancia vendrá determinada por dos factores:

El espesor del material.

La resistencia al corte del propio material (Kg. mm2)


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¿DÓNDE DEBE APLICARSE LA TOLERANCIA DE CORTE?

¿PUNZÓN O MATRIZ?


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DOBLADO EN FORMA DE «V»

s2 · b · Kd

Fórmula = P = =

3 · I

Siendo:

P = Fuerza necesaria para el doblado

b = Ancho del material a doblar

l = Distancia entre apoyos

s = Espesor de la chapa

Kt = Coeficiente de rotura a la tracción en Kg/mm2.

Kd= Solicitud a la flexión en Kg/mm2 (Kd=2·Kt)


42

DOBLADO EN FORMA DE «L»

s · b · Kd

Fórmula = P = =

6

Siendo:






Kd = Solicitud a la flexión en Kg/mm2 (Kd=2·Kt)


43

DOBLADO EN FORMA DE «U»

s · b · Kd

Fórmula = P = · 2 =

6

Siendo:






Kd= Solicitud a la flexión en Kg/mm2 (Kd=2·Kt)


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FACTOR DE RETORNO

Valor que la chapa tiende a recuperar después de la acción del punzón.

FACTORES DE INFLUENCIA

El ángulo de doblado

La resistencia del material

El espesor de la chapa

El radio de plegado


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FIBRA NEUTRA

Zona del material que no está sujeta ni a tracción ni a compresión.

Cálculo necesario para conocer el desarrollo de las piezas dobladas.


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CÁLCULO DE EMBUTICIONESDeterminación de las dimensiones de la chapa antes de embutir el objeto.

FINALIDAD

Economía de material

Facilidad de embutición

Reducción del número de útiles

Capacidad de embutición

Número de transformaciones

OPERATIVA

Calcular el diámetro inicial del objeto a embutir

Calcular las medidas del primer diámetro y primera altura a obtener

Aplicar las sucesivas reducciones posteriores


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PRESIÓN DEL PRENSACHAPAS

Para chapa de Aluminio: Entre 8 ¸ 10 Kg./cm2

Presiones específicas: Para chapa de Hierro: Aprox. 15 Kg./cm2

Para chapa de Acero Dulce: Aprox. 20 Kg./cm2

Presión del pisador: Pp = 0.785 · ( D - d ) · p

D = Diámetro inicial del disco de chapa

d = Diámetro final de la pieza embutida

p = Presión específica s/ tabla


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PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO DE UNA MATRIZ

FASES DE REALIZACIÓN

Estudios y análisis previos al proyecto

Creación del «método plan»

Anteproyecto

Proyecto


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FASES DEL PROYECTO

DEFINICIÓN

Matriz completaMecanismos adicionalesPostizos / AccesoriosNormalizadosLista de materialesNormas Cliente

Características de la pieza

Características de la producción

Características de la prensa

DEFINICIÓN

Tipo de matrizConsumo de mat. primaSistem. de alimentaciónSistema de expulsiónProducción horariaDimensiones generalesCliente

Cliente

Estampador

Estampador

Área de calidad

Área de taller

Dto. CAD-CAM

CREACIÓN DEL METODO PLAN

ANTEPROYECTO

APROBACIÓN

PROYECTO COMPLETO

CONSTRUCCIÓN DE MATRIZ

APROBACIÓN


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ESTUDIOS PREVIOS AL DISEÑO DE LA MATRIZ

VALORACIONES

Planos y documentación de la pieza

Características del material

Tolerancias, recubrimientos, tratamientos térmicos, etc

Plazo de entrega de las primeras muestras o prototipos

Plazo de entrega de la matriz

Producción anual


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«MÉTODO PLAN»

VALORACIONES

Tipo de matriz a construir (manual o progresiva)Número de matrices necesariasTamaño aproximado de las matricesConsumos de materia primaProducciones aproximadas realizablesSentido de las rebabas en la piezaProducción de una o más piezas por golpeTipo de prensa necesariaMedios auxiliares


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ANTEPROYECTO

VALORACIONES

Aplicación de los datos aprobados en el estudio y el método plan

Cálculos técnicos

Paso y ancho definitivos

Dimensionado general

Situación de particiones de placas y postizos

Embridaje de la matriz

Situación de columnas y casquillos guía

Alimentación de la chapa y evacuación de piezas

Previsión de normalizados


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PROYECTO

VALORACIONES

Aplicación de los datos aprobados en el anteproyectoNormas del clienteProducciones a realizarMateriales de construcción a realizarTratamientos térmicosNormalizadosTolerancias de corte, doblado o embuticiónEvacuación de piezas y retalesCasquillos o punzones de cambio rápidoPlacas o casquillos autolubricantesDetectores de avance y salida de piezaTroceadores de retalLimadores de cierre y de almacenajeProtecciones de seguridadPlacas de insonorizaciónEtc.


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PROYECTO FINAL

VALORACIONES

Número de fases y descripción de la transformaciónEspesor del materialTipo de prensa destinadaCarrera aproximada de trabajoAlimentación y evacuación de piezaIndicaciones adicionalesTipo de material a transformarAncho de bandaPaso de la matrizCálculos técnicos


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CÁLCULO DE COSTES

MÉTODO PRECISIÓN GASTO IMPLANTACIÓN

ESTIMATIVO BAJA BAJO BAJO

ANALÍTICO ALTA ALTO BAJO

ANALÓGICO MODERADA BAJO ALTO

DE ACTIVIDAD ALTA MODERADO ALTO

ESTADÍSTICO MODERADA BAJO ALTO

CONOCIMIENTOS ALTA MODERADO MODERADO


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VALORACIÓN DE COSTES

Estudios CAE de la piezaEstudio del proceso de transformación de la piezaNúmero de utillajes necesarios para su fabricaciónRealización del proyecto en CAD de la matrizRealización gráfica del despiece y planos auxiliaresTamaño de las matricesComponentes a mecanizarCantidad y calidad de materiales y tratamientos térmicosElementos normalizados a utilizarProgramas y herramientas CAM necesariasTiempos de trabajoHoras de mecanizado en fresadora, torno, taladros, erosión, C.N.C., etc.Montaje y ajuste de matrizPruebas y puesta a punto de la herramientaHomologación y transporte final de la matriz


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VALORACIÓN DE COSTES

Materiales y aceros de construcciónTratamientos térmicos y recubrimientosElementos normalizadosMáquinas herramienta y sus capacidades de producciónTiempos y características de los mecanizadosLas dificultades de mecanizadoLos errores humanosLa fatigaEl estado de las máquinasLas habilidades del personalLas herramientasLos conocimientos del trabajo, etc.


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MÁQUINAS HERRAMIENTA

Erosiones ........................Erosión de penetración

Erosión de hilo

Rectificadoras.................Rectificadora universal

Rectificadora tangencial

Rectificadora de perfiles

Punteadoras ...................Punteadora universal


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MÁQUINAS HERRAMIENTA

Fresadoras ......................Fresadora universal

Fresadora de copiar

Fresadora de Control Numérico

Tornos .............................Torno de cilindrar

Torno de repulsar

Torno de control numérico

Taladros ..................... Manual

Radial


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LÍNEAS DE PRODUCCIÓN


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