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Medición de parámetrosMedición de parámetros
de la señal alterna.de la señal alterna.
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2
LA ONDA SINUSOIDALLA ONDA SINUSOIDAL•Algunos tipos de ondas periódicas tienen el inconveniente de no
tener definida su expresión matemática, por lo que no se puedeoperar analíticamente con ellas. Por el contrario, la onda senoidal no
tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes
ventajas:
•La función seno está perfectamente definida mediante su expresiónanalítica y gráfica.
•e pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores
elevados para facilitar el transporte de la energía el!ctrica.
•u transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue
con facilidad mediante la utili"ación de transformadores.
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ONDA SINUSOIDALONDA SINUSOIDAL
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• #na se$al sinusoidal, a%t&, tensión, v%t&, o
corriente, i%t&, se puede expresar
matemáticamente seg'n sus parámetros
característicos %figura (&, como una función
del tiempo por medio de la siguiente ecuación:
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•A0 es la amplitud o magnitud en voltios oamperios %tam)i!n llamado valor máximo o de
pico&,
•ω la velocidad angular en radianes*segundo%velocidad de rotación o de despla"amiento de
un ángulo en una circunferencia&
•
t el tiempo en segundos, y• β el ángulo de fase inicial en radianes %tam)i!n
se denomina con la letra griega φ &
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• +ado que la velocidad angular es más interesante
para matemáticos que para profesiones del áreael!ctrica, la fórmula anterior se suele expresar como:
• +onde:
f es la frecuencia en ercios %-"& y equivale a la
inversa del período %f/*0&.
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ONDA SINUSOIDALONDA SINUSOIDAL
• Fase
• La onda senoidal se puede extraer de la circulación de
un punto so)re un circulo de 1234. #n ciclo de la
se$al senoidal a)arca los 1234.
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• 5uando se comparan dos se$ales senoidales de la
misma frecuencia puede ocurrir que am)as no est!n
en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de am)as se$ales. 6n
este caso se dice que am)as se$ales están desfasadas.
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• Valor instantáneo %a(t)&: 6s el que toma la
ordenada en un instante, t, determinado.
• Valor pico a pico %A pp&: +iferencia entre su
pico o máximo positivo y su pico negativo. 6s
la diferencia entre el valor máximo y el valor
mínimo de una se$al. 6n otras pala)ras el
valor pico a pico es el do)le de la amplitud ovalor máximo.
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• Valor medio %Amed&: es el promedio de todos
los valores de una se$al tomados en un ciclo.
Para se$ales sim!tricas como la senoidal, el
valor medio es nulo.
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•
Valor eficaz %A&: u importancia se de)e a queeste valor es el que produce el mismo efecto
calorífico que su equivalente en corriente
contin'a. 6n la literatura inglesa este valor se
conoce como 7.8.. %root mean square, valor
cuadrático medio&. 8atemáticamente se
demuestra que para una corriente alterna senoidal
el valor efica" viene dado por la expresión:
VALOR RMSVALOR RMS
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8atemáticamente se demuestra que para una
corriente alterna senoidal el valor efica" viene
dado por la expresión:
VALOR RMSVALOR RMS
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Valor RMSValor RMS
• 0am)i!n lo podemos descri)ir como la
comparación energ!tica de una se$al alterna y
una continua.
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SEAL RE!"AN#ULAR $SEAL RE!"AN#ULAR $
!UADRADA!UADRADALa se$al rectangular es muy utili"ada parareali"ar determinadas mediciones, e implementar
controles en sistemas de conmutación. ecaracteri"a por tener solamente dos valores
posibles. e le puede definir amplitud, período,
frecuencia y desfasaje.
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!ON!E%"OS DE SEAL!ON!E%"OS DE SEAL
Tensin
Tiempo
O!"AO!"A
Se#al $%e se repite a lo lar&o del
tiempo
FORMA "' O!"AFORMA "' O!"A
Representacin &ráfica de
%na se#al $%e m%estra el
tiempo sobre el e(e )orizontal
* la tensin sobre el e(e
vertical
+,+LO "' O!"A+,+LO "' O!"A
-orcin de onda $%e se repite
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&ORMAS MAS !OMUNES DE&ORMAS MAS !OMUNES DEONDASONDAS
• Hay distintos tipos de formas de onda. La denición hacereferencia a la forma o característica que tiene cada una deellas:
• 1. Onda senoidal•
'. Onda en diente de sierra• (. Onda c)adrada• *. %)lso• +. Onda senoidal amorti,)ada• -. Onda trian,)lar• . Escalón• /. &orma de onda comple0a
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&ORMAS MAS !OMUNES DE&ORMAS MAS !OMUNES DEONDASONDAS
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&ORMAS MAS !OMUNES DE&ORMAS MAS !OMUNES DEONDASONDAS
O!"A S'!O,"ALO!"A S'!O,"AL::
6s la tensión de la red el!ctrica de uso domestico, la creada
por un alternador antes de ser rectificada o por una sonda
Lam)da.
Onda Senoidal Onda Senoidal Amorti&%ada
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&ORMAS MAS !OMUNES DE&ORMAS MAS !OMUNES DEONDASONDASO!"A +.A"RA"A:
6s la forma de se$al que se puede generar por un oscilador.
V
t
9nda generada por un
oscilador.
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&ORMAS MAS !OMUNES DE&ORMAS MAS !OMUNES DEONDASONDASO!"A +OM-L'/A:
on las que pueden ser una com)inación de varias, ya sea de
audio, movimientos de resortes, etc.
V
t
9nda generada por
acción de amortiguador.
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!ON!E%"OS1 %ERIODO!ON!E%"OS1 %ERIODO 6l Periodo de una se$al, es el tiempo que tarda una onda en
reali"ar un ciclo completo.
-'R,O"O
0 mse& 1 2 divisiones 3 20 mse&
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EJERCICIO 1EJERCICIO 1
;ndicar el periodo de las siguientes formas de
onda
4 divisiones
5 divisiones
6 ms 1 4 divisiones 3 7 ms 5 ms 1 5 divisiones 3 65 ms
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!ON!E%"OS1
&RE!UEN!IA&RE!UEN!IA La Frec%encia es el n8mero de ciclos de onda $%e tienen
l%&ar en %n tiempo dado9 &eneralmente en se&%ndo:
P67;9+9
/3 mseg x < divisiones
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UNIDADES DE &RE!UEN!IAUNIDADES DE &RE!UEN!IA
La unidad de =recuencia es el -ert"io %-"&.
#n -ert"io equivale a un ciclo por segundo %/ciclo*seg&.
6l -ert"io tiene a su ve" m'ltiplos y su)m'ltiplos, siendo los
multiplos de mayor utili"ación el >iloert"io %>-"& y el
8egaert"io %8-"&.
@?z 3 :000 ?z @?z 3 :000 ?z
M?z 3 :000:000 ?z M?z 3 :000:000 ?z
?z 3 0:00 @?z ?z 3 0:00 @?z
?z 3 0:00000 M?z ?z 3 0:00000 M?z
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EJERCICIO 2EJERCICIO 2
5alcular la frecuencia de las siguientes formas de onda
4 divisiones
5 divisiones
-eriodo 36 ms 1 4 div 3 7 ms -eriodo 3 5 ms 1 5 div 3 65 ms
Frec%encia 3 ;0:007se& 3 77:7 ?zFrec%encia 3 ;0:065se& 3 20 ?z
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UNIDADES DE &RE!UEN!IA
?as observado$%B::::::C
• +el Periodo en segundos, resulta la
frecuencia en -ert"ios
• +el Periodo en milisegundos, resulta lafrecuencia en >iloert"ios
• +el Periodo en microsegundos, resulta lafrecuencia en 8egaert"ios
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EJERCICIO 3EJERCICIO 3
• +i)uja la forma de onda de la pantalla de la i"quierda, en el de la
dereca, teniendo en cuenta la )ase de tiempos
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!ON!E%"OS1 AM%LI"UDAM%LI"UD
2I32I3 La Amplitud de una se$al es la altura o distancia quetenga la forma de onda con respecto a la linea de cero dereferencia.
Amplit%d>
6 voltios 1 7 divisiones 3 6 Voltios
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!ON!E%"OS1 AM%LI"UDAM%LI"UD
2II32II3
La Amplitud de una onda senoidal suele darse como su valor efica",
que es igual aproximadamente al ?3,?@ del valor de pic máximo.
2
4
6
: Tensin -ic to -ic
/3 voltios x 2 div 70 V
6: Tensin -ic Má1imo/3 voltios x 1 div 40 V
4: Tensin -ic MDnimo
/3 voltios x 1 div 40 V
2: Tensin 'ficaz
13 voltios x 3,?3? 696 V
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EL OS!ILOS!O%IOEL OS!ILOS!O%IO
#n 0ester, ya sea de tipo analógico o digital, informa'nicamente de los valores medios o eficaces, ya que su forma
de tra)ajo le impide seguir punto a punto la se$al que se le
aplique.
6l 9sciloscopio permite visuali"ar las formas y
variaciones en el tiempo de las se$ales que se apliquen a
sus entradas.
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EL OS!ILOS!O%IOEL OS!ILOS!O%IO
6l osciloscopio es un instrumento de medidaque presenta en una pantalla una imagen grafica
de una se$al electrica. 6sta imagen muestra
como cam)ia la se$al a medida que transcurre
el tiempo.
La imagen es tra"ada so)re una pantalla en
la que se reproduce un eje de coordenadas
%0ensión*tiempo&.
6sto permite determinar los valores de
tiempo y tensión de una se$al, asi como la
frecuencia, tipos de impulso, ciclos de
tra)ajo %+6LL, 759 o dusty cicle&, etc.
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"I%OS DE OS!ILOS!O%IO"I%OS DE OS!ILOS!O%IO
OS+,LOS+O-,O A!ALOE,+O>
=unciona mediante la aplicación directa de
la tensión que se mide a un a" de
electrones que recorre la pantalla.
OS+,LOS+O-,O ",E,TAL>
0oma muestras de la se$al a intervalos discretos de
tiempo, almacenandolas en su memoria como
puntos de la forma de onda. 8ediante esta
información el osciloscopio reconstruye la forma de
onda en la pantalla.
9sciloscopio de la)oratorio
9sciloscopio +igital
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LOS !ON"ROLESLOS !ON"ROLES #na serie de controles situados en el panel frontal permiten
ajustar el tama$o de la imagen, controlar su despla"amiento y
medir su valor
ase de Tiempos. Act'an
so)re la velocidad de
)arrido del punto luminoso
so)re la pantalla.
+O!TROL ?OR,GO!TAL
Ajustan la escala de
tensión, es decir, la
sensi)ilidad de entrada.
Atenuar o amplificar la se$al y modificar el tama$o de la imagen
para que pueda adaptarse a la pantalla y sea perfectamente visi)le.
+O!TROL V'RT,+AL
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LA %AN"ALLALA %AN"ALLA
-antalla
+%adric%larForma de Onda
Linea +ero de
Referencia
Tensin por
"ivisin
Tiempo por
"ivisin
La pantalla o display es un area de cristal liquido %L5+& que forma una matri"
de centenares de puntos %pixels& que al ser polari"ados de)idamente cam)ian su
transparenciaB el contraste entre opacos y transparentes constituyen el tra"ado
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LAS SONDASLAS SONDAS .na sonda es %na p%nta de pr%ebas de alta calidad9 dise#ada para
transmitir %na se#al sin captar r%ido ni interferencias:
uelen ser ca)les )lindados con malla metálica y están compensados
internamente con una )aja capacidad, ya que de lo contrario distorsionarían
las medidas de se$ales de alta frecuencia. 6xisten sondas atenuadoras que reducen la tensión de entrada por un
factor /3, /33 ó /333 veces, de modo que el osciloscopio pueda registrar
tensiones muy superiores a las que directamente puede medir.
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!ONE4IONES DE EN"RADA %ARA!ONE4IONES DE EN"RADA %ARAUN OS!ILOS!O%IO DI#I"ALUN OS!ILOS!O%IO DI#I"ALLos osciloscopios, normalmente,
proporcionan dos entradas %canales& de
seguridad para clavija apantallada de < mm%entrada A roja y entrada C gris& y una entrada
de seguridad para clavija )anana de < mm
com'n %598&.-anel de cone1ionado de las sondas
Entrada A: iempre se puede utili"ar la
entrada A roja para todas mediciones deentradas 'nicas que son posi)les con el
instrumento de medida.
Entrada B: Para reali"ar mediciones en dos
se$ales diferentes se puede utili"ar la
entrada C gris junto con la entrada A roja.COM: e puede utili"ar el terminal negro
598 como masa 'nica para mediciones de
)aja frecuencia y para mediciones de
continuidad, capacidad y diodos.
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LAS SONDASLAS SONDAS
Para evitar descargas el!ctricas oincendios, utili"ar 'nicamente una
conexión 598 %com'n&, o
asegurarse de que todas las
conexiones al 598 están al mismo potencial %referencia a la misma
masa&
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OS!ILOS!O%IO ANALO#OOS!ILOS!O%IO ANALO#O
=unciona mediante la aplicación directa de la tensión que semide a un a" de electrones que recorre la pantalla.
#n osciloscopio es un instrumento de representacin &ráfica,
que posee una pantalla en la que se representan se$alesel!ctricas %corriente, voltaje, potencia& en relación con el
tiempo.
6sta pantalla %0u)o de rayos catódicos& tiene dos ejesB uno
ori"ontal %x& en el que se representa el tiempo, y uno vertical%y& en el que se representa la amplitud %voltaje& de la se$al.
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OS!ILOS!O%IO ANALO#OOS!ILOS!O%IO ANALO#O6stos ejes están divididos en secciones de más o menos
un 5m, llamadas divisiones:
6l eje ori"ontal %x& suele tener /3 divisiones, mientras
que el eje vertical %y& tiene D divisiones, lo que da lugar
a una pantalla más anca que larga, de unos DE/3 5m
%FG&
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OS!ILOS!O%IO ANALO#OOS!ILOS!O%IO ANALO#O
• Principales controles
• 0odo osciloscopio, ya sea analógico o digital
posee como mínimo ( controles:
• Time;"ivB elecciona el tiempo que representa
cada división de la pantalla %en el eje
ori"ontal&
!ON"ROL "IME5DIV
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!ON"ROL "IME5DIV
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AM%5DIV
•Amp;"ivB elecciona la amplitud %voltaje&que representa cada división de la pantalla%en el eje vertical&
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O"ROS !ON"ROLESO"ROS !ON"ROLES
• Los osciloscopios tienen otros controles, cuya
finalidad es la de mejorar la representación de
la onda, o acer más fácil la lectura de los
parámetros.
• 6stos controles son:
• 'ncendido: 6nciende la unidad.
• rillo: Ajusta el )rillo de la onda representada
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6RILLO $ EN&O7UE6RILLO $ EN&O7UEAjusta el )rillo de la onda representada
6nfoca la onda representada.
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-osicin *: Ajusta la posición vertical.
-osicin H: Ajusta la posición ori"ontal.
SELE!"OR DE !ANALSELE!"OR DE !ANAL
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• Selector de canal: 6n los osciloscopios con más de
un canal %que pueden ver varias ondas al mismotiempo& se selecciona que canales se desean
representar, y que m!todo de representación se va a
utili"ar.
SELE!"OR DE !ANALSELE!"OR DE !ANAL
SELE!"OR DE !ANALSELE!"OR DE !ANAL
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SELE!"OR DE !ANALSELE!"OR DE !ANAL
• Al seleccionar canel / solo se vera la onda
captada por el canal /
• Al seleccionar canel ( solo se vera la onda
captada por el canal (
• Al seleccionar +#AL usted vera %seg'n
corresponda& las dos ondas captadas.
• Al seleccionar A++ se sumaran los dos
canales.
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EJERCICIO 4EJERCICIO 4
,ndicar en la si&%iente forma de onda s%s distintos parámetros:
AM-L,T."
6 voltios 1 7 div: 3 6 voltios
FR'+.'!+,A
-eriodo 3 0 mse&
f3;p I f 3 ;0900 se&
f 3 00 ?z
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EJERCICIO 5EJERCICIO 5
• Indicar en la siguiente forma de onda sus distintos parámetros.
Tensin -ic to -ic
Tensin -ic má1imo
Tensin -ic mDnimo
Tensin 'ficaz
Frec%encia
( voltios x 2 div. 6 voltios
( voltios x 1 div. 7 voltios
( voltios x 1 div. 7 voltios
2 voltios x 3.?3? 2:6 voltios
f /*p /*3,33
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EJERCICIO 6EJERCICIO 6
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOCONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIO
6l circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento
de /mseg, es decir, el interruptor cam)ia de posición en ese intervalo de
tiempo.
+i)uja la se$al que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica el
di)ujo. +etermina la escala de tensión y tiempo, para poder o)servar la se$al
con exactitud.
EJERCICIO 7EJERCICIO 7
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EJERCICIO 7EJERCICIO 7
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOCONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIO
6l circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento de
/ mseg, es decir, el interruptor cam)ia de posición en ese intervalo de tiempo.
+i)uja la se$al que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica el
di)ujo. +etermina la escala de tensión y tiempo, para poder o)servar la se$al
con exactitud
EJERCICIO 8EJERCICIO 8
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EJERCICIO 8EJERCICIO 8
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOCONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIO
6l circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento de /
mseg, es decir, el interruptor cam)ia de posición en ese intervalo de tiempo.
+i)uja la se$al que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica el
di)ujo. +etermina la escala de tensión y tiempo, para poder o)servar la se$al con
exactitud.
EJERCICIO 9EJERCICIO 9
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EJERCICIO 9EJERCICIO 9
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOCONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIO
6l circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento de /
mseg, es decir, el interruptor cam)ia de posición en ese intervalo de tiempo.
+i)uja la se$al que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica el
di)ujo. +etermina la escala de tensión y tiempo, para poder o)servar la se$al con
exactitud.
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!ON!E%"OS1 %ULSO!ON!E%"OS1 %ULSO e produce cuando se detecta la activación momentánea de
un elemento, por ejemplo, el destello de una lámpara 8ucos actuadores en el automóvil reci)en un tren de
impulsos a frecuencia fija, para modular su funcionamiento.
La modulación se o)tiene variando el ciclo de tra)ajo
%+6LL& de una se$al a frecuencia fija, es decir, modificando
el tiempo de activación y desactivación dentro del periodo.
/(H
3H
V
t;ms
70J 20J
/3 ms (3 ms
-eriodo 3 00J
f 3 ;pf 3 ;p
f 3 ;090 se&f 3 ;090 se&
f 3 00 ?zf 3 00 ?z
EJERCICIO 10EJERCICIO 10
8/18/2019 Clase Presencial 3
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EJERCICIO 10EJERCICIO 10
J "
J "
65
K5
J "
J "
20
70
6n la siguiente forma de onda indica que 5iclo de 0ra)ajo,
+Iell, o 75A tienen.
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