ES2306143T3 - Mecanismo de accionamiento que puede utilizarse en un dispositivo de exploracion. - Google Patents
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Abstract
Mecanismo de accionamiento que puede utilizarse en un dispositivo de exploración, comprendiendo este mecanismo un dispositivo de conversión de un movimiento de rotación generado por una unidad motora en un movimiento rectilíneo alternativo, haciendo intervenir este dispositivo de conversión una unidad (10) giratoria planetaria accionada en rotación por el árbol (9) de salida de la unidad (8) motora, un piñón (15) satélite montado de manera pivotante sobre la unidad (10) planetaria y que se engrana con una corona (14) de ánima dentada coaxial con dicho árbol (9) y una unidad (19) de accionamiento de un elemento (5) transductor llevado por un soporte (18) solidario del piñón (15), caracterizado porque: - un manguito tubular solidario del cuerpo del motor lleva la corona dentada, - la unidad de accionamiento comprende medios (23, 24) de acoplamiento magnético que actúan sobre medios correspondientes que garantizan el accionamiento del transductor, - el elemento transductor y la unidad de accionamiento están dispuestos en dos compartimientos separados por un tabique estanco a través del que se realiza el acoplamiento.
Description
Mecanismo de accionamiento que puede utilizarse
en un dispositivo de exploración.
La presente invención se refiere a un mecanismo
de accionamiento que puede utilizarse en un dispositivo de
exploración.
Se aplica especialmente, pero no exclusivamente,
a la realización de una sonda ecográfica que hace intervenir un
elemento transductor móvil según un trayecto predeterminado por
ejemplo rectilíneo o incluso en forma de arco con curvatura fija o
variable. Un movimiento sectorial es también posible.
Se sabe que en numerosos campos de aplicación,
es necesario utilizar sondas ecográficas que presentan dimensiones
cada vez más reducidas, debiendo estas ondas hacer intervenir
necesariamente un transductor montado en un mecanismo más o menos
complejo accionado generalmente por un motorreductor eléctrico.
Estas sondas presentan generalmente un cuerpo tubular, de forma
sensiblemente cilíndrica, cuyo diámetro interior corresponde
sensiblemente al diámetro del motorreductor. El mecanismo de
accionamiento del transductor debe entonces entrar en un volumen
cilíndrico cuyo diámetro es tan próximo como sea posible, o incluso
inferior al del motor. Debido a la miniaturización de los motores y
a las exigencias impuestas por el modo de aplicación de la sonda, el
volumen dedicado a estos mecanismos se hace cada vez más pequeño.
Ahora bien, estos mecanismos presentan a menudo cinemáticas
relativamente complejas. Su realización se hace entonces difícil,
hasta incluso problemática.
Por otro lado, el nivel de precisión demandado
por estos mecanismos así como por los sensores asociados a los
mismos con fines de servomecanismo es habitualmente muy elevado.
Aquí también, la reducción del volumen disponible tiende a aumentar
la dificultad que se encuentra para alcanzar los niveles de
precisión.
Así, por ejemplo, estos mecanismos hacen
intervenir generalmente cinemáticas que permiten convertir el
movimiento de rotación del motor en un movimiento rectilíneo
alternativo que puede utilizarse para el accionamiento del elemento
transductor. No obstante, la mayoría de estos dispositivos tales
como, por ejemplo, el sistema biela/manivela, presentan dimensiones
relativamente importantes y no son muy convenientes por tanto en el
caso en el que el movimiento rectilíneo debe realizarse en un plano
radial de la sonda.
Además, la miniaturización de los sistemas deja
cada vez menos espacio a los elementos de articulación, tales como
cojinetes o rodamientos, utilizados en tales sistemas.
El documento US 5.333.612 A da a conocer un
mecanismo de accionamiento tal como se describe en el preámbulo de
la reivindicación 1.
La invención tiene por tanto más particularmente
como objetivo eliminar estos inconvenientes.
Con ese fin, proporciona un mecanismo de
accionamiento que hace intervenir una placa giratoria planetaria
accionada en rotación por el árbol de salida de una motorización, un
piñón satélite montado de manera pivotante sobre la placa y que se
engrana con una corona con ánima dentada coaxial a dicho árbol y
solidaria del cuerpo del motor y una unidad de accionamiento axial
llevada por un soporte solidario del piñón, siendo el diámetro del
piñón igual a la mitad del diámetro del ánima de la corona y estando
la unidad de accionamiento dispuesta de modo que, durante la
rotación de la placa, dicha unidad realiza una trayectoria
rectilínea que une dos puntos diametralmente opuestos de la
corona.
Mediante estas disposiciones, se consigue un
mecanismo de accionamiento que ocupa un volumen cilíndrico plano
coaxial al motor y sensiblemente del mismo diámetro. El movimiento
de la unidad de accionamiento, de tipo sinusoidal, se consigue con
una fricción mínima, con un bajo deterioro y un juego muy
reducido.
Se constata que este mecanismo es perfectamente
adecuado para un sistema con servomando.
Ventajosamente en el caso en que este mecanismo
se utiliza en una sonda para desplazar el elemento transductor según
un trayecto lineal, la unidad de accionamiento podrá acoplarse con
una pieza de soporte del transductor, pudiendo esta pieza de soporte
montarse de manera deslizante a lo largo de una corredera solidaria
del cuerpo de la sonda. Este acoplamiento podrá realizarse o en toma
directa, o a distancia, por ejemplo mediante un acoplamiento
magnético.
Asimismo, este mecanismo podrá integrarse en una
cadena cinemática más compleja que permita por ejemplo convertir un
movimiento rectilíneo alternativo en un movimiento en forma de
arco.
La presente invención, en base al mecanismo de
exploración presentado anteriormente y descrito a continuación,
permite, añadiendo una etapa de exploración, obtener cualquier
movimiento, permitiendo por ejemplo guiar un elemento piezoeléctrico
sencillamente, colocándose en las mejores condiciones posibles para
obtener una imagen.
Modos de ejecución de la invención se
describirán a continuación, a modo de ejemplos no limitativos, con
referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:
Las figuras 1 y 2 son cortes axiales de dos
variantes de una sonda ecográfica con movimiento lineal;
Las figuras 3 y 4 son cortes axiales a 90º entre
sí de una sonda ecográfica con movimiento en forma de arco.
En los ejemplos representados en las figuras 1 y
2, la sonda comprende un cuerpo 1 tubular dividido en dos
compartimientos 2, 3 mediante un tabique 4 transversal. El
compartimiento 3 anterior aloja un elemento 5 transductor montado
sobre una pieza 6 de soporte móvil en traslación sobre el tabique 4.
Este transductor 5 está diseñado para emitir una radiación
ultrasonora focalizada a través de la pared 7 anterior de la
sonda.
En el ejemplo representado en la figura 2, este
compartimiento 3 anterior es estanco y puede estar lleno con un
líquido que permite garantizar una buena transmisión de las ondas
ultrasonoras.
El compartimiento 2 posterior contiene un
motorreductor así como un mecanismo de conversión del movimiento
rotativo del árbol 9 de salida de este motor 8 en un movimiento
alternativo rectilíneo.
Este mecanismo hace intervenir una pieza 10 de
accionamiento cilíndrica montada de manera rotativa coaxialmente al
árbol 9 de salida del motor 8 mediante dos cojinetes 11, 12 (o
rodamientos de bolas) axialmente desplazados llevados por un
manguito 13 tubular solidario del cuerpo del motor 8.
Este manguito 13 tubular comprende, en su
extremo anterior, un dentado interno (corona 14 dentada) en el que
engrana un piñón 15 satélite montado de manera pivotante en la pieza
10 de accionamiento mediante un árbol 16 que se engancha en una
perforación 17 cilíndrica de la pieza 10 de accionamiento, orientado
paralelamente al eje 9 del motor 8, a una distancia predeterminada
de éste. El montaje rotativo del árbol 16 en la perforación 17 se
garantiza por medio de un cojinete (o de un rodamiento de bolas)
previsto entre dicho árbol 16 y la pared de dicha perforación
17.
El piñón 15 lleva en su cara superior una pieza
18 de soporte de una unidad de accionamiento de la pieza 6 de
soporte del elemento 5 transductor.
En el ejemplo representado en la figura 1, la
unidad de accionamiento consiste en un husillo 19 axial que se
engancha en la cavidad de una pieza 20 de deslizamiento móvil a lo
largo de una hendidura 2 1 prevista en el tabique 4 y que está
fijada en la pieza 6 de soporte.
Así, durante la rotación del motor 8, el piñón
15 llevado por la pieza 18 de accionamiento gira según un trayecto
circular coaxial. A lo largo de este trayecto, engrana sobre el
dentado 14 del manguito 13 tubular girando sobre sí mismo alrededor
de un eje paralelo al árbol 9 del motor 8.
El movimiento del husillo 19 que corresponde al
producto de la doble rotación (planetaria/satélite) es un movimiento
alternativo rectilíneo. El tabique 4 se dispone de modo que el
trayecto del husillo sigue el trayecto de la hendidura 21 y que así,
el propio elemento transductor realiza un desplazamiento alternativo
rectilíneo.
Ventajosamente, la cavidad de la pieza 20 de
deslizamiento destinada a alojar el husillo 19 será oblonga, para
tolerar las diferencias de alineación.
En el ejemplo representado en la figura 2, el
tabique 4 comprende en lugar de una hendidura, una garganta 21
cerrada por un fondo 22. La pieza 6 de soporte presenta una forma en
T cuyo brazo vertical se engancha y se guía en la garganta 21. Este
brazo vertical cuyo ancho corresponde al de la garganta 21 comprende
una cavidad central que aloja un primer imán 23 permanente.
La unidad de accionamiento consiste aquí en un
segundo imán 24 permanente de polaridad inversa con respecto al
primero, fijado en la cara superior de la pieza 18 se soporte. Este
imán 24 es por tanto móvil según un trayecto rectilíneo
paralelamente y en la proximidad del tabique 4.
Se obtiene así, un acoplamiento magnético de los
dos imanes 23, 24 permanentes y un accionamiento sin contacto del
imán 23 por el imán 24 a lo largo de la garganta 21.
Por supuesto, la invención no se limita a una
forma particular de desplazamiento.
Así, el mecanismo según la invención puede
utilizarse en el accionamiento de una cinemática de conversión,
movimiento rectilíneo/movimiento en forma de arco.
Las figuras 3 y 4 ilustran un modo de ejecución
de tal aplicación.
Estas figuras representan una sonda de ecografía
ocular con movimiento en forma de arco que utiliza un mecanismo de
accionamiento con movimiento rectilíneo similar al que se utiliza en
la sonda representada en las figuras 1 y 2.
Se recuerda que este tipo de sonda tiene la
particularidad de tener en cuenta el hecho de que la córnea no es
verdaderamente esférica sino que presenta variaciones importantes
entre su centro y la periferia: de hecho, el plano de base de la
córnea presenta una forma elíptica de gran diámetro D del orden de
12 mm y de pequeño diámetro del orden de 11 mm, debiéndose la
diferencia de diámetro a la apertura y el cierre de los
párpados.
Por otra parte, se admite que la córnea presenta
dos zonas, una zona central que es esférica y una zona periférica en
la que el rayo de curvatura aumenta progresivamente hacia el limbo.
Parece por tanto que la córnea es una bóveda esférica y asimétrica,
que se aplasta progresivamente hacia la periferia. Debido a los
diferentes radios de curvatura entre la córnea y la esclerótica, la
unión de la córnea y de la esclerótica presenta un sulcus aparente
al nivel del ángulo iridocorneal.
La ventaja del exploración en forma de arco es
permitir a la sonda seguir una trayectoria cuyo radio de curvatura
es fijo y sensiblemente igual al radio de curvatura medio de la
córnea, manteniendo el eje del haz ultrasonoro ortogonal con
respecto a gran parte de la superficie de la córnea y/o de, la
retina, con vistas a mejorar la calidad de la señal ecográfica
recibida por la sonda evitando que ésta se acerque a la esclerótica
con el riesgo de dañarla.
La sonda que se ilustra en las figuras 3 y 4
tiene por tanto como objetivo lograr estos resultados, por medio de
un mecanismo que permita reducir considerablemente las dimensiones
de la sonda conservando niveles de precisión y de rendimiento
elevados.
Esta sonda comprende una estructura 25 de
soporte tubular que contiene en su parte inferior un motor 26 cuyo
árbol 27 de salida acciona una pieza 26' cilíndrica en la que se
monta de manera rotativa un piñón 28 mediante une eje 29 que se
engancha en un guiado compuesto por cojinete y por rodamientos de
bolas montado en una perforación 30 realizada en la cara anterior de
la pieza cilíndrica, paralelamente al eje del árbol 27 y a una
distancia predeterminada de éste.
Este piñón 28 engrana con el dentado de una
corona 31 dentada llevada por un manguito 32 tubular solidario del
cuerpo del motor 26. Soporta aquí una pieza 33 de accionamiento
dotada de un dedo 34 de accionamiento axial que, durante la rotación
del motor 26, realiza un desplazamiento rectilíneo a lo largo de un
diámetro del manguito 32 tubular.
Este dedo 34 se engancha en el elemento
posterior de una pieza 35 de deslizamiento tubular que pasa a través
de una hendidura 36 realizada en un tabique 37 transversal solidario
del manguito 32 tubular.
Esta pieza 35 de deslizamiento se realiza
mediante ensamblaje de dos elementos tubulares con rebordes
anterior/posterior, rebordes que retornan sobre el tabique 37. Esta
pieza de deslizamiento puede por tanto desplazarse a o largo de la
hendidura 36 estando retenido axialmente en los dos sentidos por los
rebordes.
El dedo 34 comprende un ánima coaxial que se
extiende en la prolongación de un ánima 38 del elemento anterior de
la pieza 35 de deslizamiento para constituir con ésta un cojinete
cilíndrico.
En este cojinete se monta axialmente de manera
deslizante una pieza 39 de soporte cilíndrica cuya parte 40 inferior
se engancha en el cojinete cilíndrico y cuya parte 41 superior de
mayor diámetro sirve, por un lado, de soporte a un brazo 42 que
lleva el elemento 43 transductor de la sonda, y por otro, como
articulación para un sistema de bielas.
De manera más precisa, la parte superior de la
pieza 39 comprende un ánima coaxial en la que se engancha y se fija
mediante una chaveta una varilla cuyo extremo anterior en forma de
horquilla constituye una articulación 44 de horquilla. Esta
articulación 44 comprende dos perforaciones coaxiales transversales
en las cuales se montan, sobre rodamientos de bolas, dos pasadores
45, 46 coaxiales solidarios el elemento 43 transductor.
Por otra parte, la pieza 39 comprende una
perforación transversal en la que se monta, de manera pivotante,
sobre rodamiento de bolas, un eje 47 transversal, cuyos dos extremos
que sobresalen de la pieza son respectivamente solidarios de los
extremos de dos bielas 48, 49 longitudinales paralelas que
constituyen el sistema de bielas mencionado anteriormente.
Los extremos de esta dos bielas 48, 49, opuestas
al eje 47, están dotados de dos pasadores 50, 51 respectivos
coaxiales orientados paralelamente al eje 47, que se enganchan y
están montados de manera pivotante en dos cojinetes respectivos
situados en un plano axial perpendicular con respecto a la
hendidura. Estos cojinetes están dispuestos en alojamientos 52, 53
previstos en la estructura 25 tubular, en la proximidad de su
abertura anterior.
Los extremos del eje 47 que sobresalen de la
pieza 39 comprenden dos poleas 54, 55 estriadas respectivas situadas
a la derecha de dos poleas 56, 57 correspondientes previstas sobre
los pasadores 45, 46 del elemento 43 transductor.
Las parejas de poleas enfrentadas se unen
mediante dos correas 58, 59 estriadas respectivas.
Gracias a estas disposiciones, cuando se acciona
el motor 26, el dedo 34 realiza un desplazamiento alternativo lineal
a lo largo de la garganta 36 de la manera indicada respecto a la
figura 1.
Durante este desplazamiento, genera un
desplazamiento en traslación de la pieza 35 de deslizamiento y un
basculamiento de las dos bielas 48, 49 alrededor del eje de los
pasadores 50, 51. La pieza 39 que se ve accionada en traslación por
la pieza de deslizamiento bajo el efecto del desplazamiento circular
del eje 47 realiza un desplazamiento axial al deslizar en el
cojinete del ánima 38.
En consecuencia, el eje de los pasadores 45, 46
describe un trayecto en forma de arco que es el producto del
desplazamiento en traslación generado por la pieza 35 de
deslizamiento y del desplazamiento axial generado por la bielas 48,
49.
Durante este desplazamiento, gracias a la acción
de la correas 58, 59 estriadas, la orientación del elemento 43
transductor varía en función de la orientación de las bielas 48, 49
y por tanto de la posición de la pieza 35 de deslizamiento,
dependiendo la naturaleza de esta variación de la relación de los
diámetros de las poleas 54-55 y
56-57 estriadas.
Este resultado se debe especialmente al hecho de
que los medios de accionamiento en rotación del elemento 43
transductor en función de la posición angular de al menos una de las
bielas (48-49) hace intervenir al menos:
- una primera polea (54, 55) solidaria de la
biela (48-49) y montada coaxialmente al eje de
pivotado de la biela (48-49) sobre la pieza (39) de
soporte,
- una segunda polea (56, 57) solidaria del
elemento transductor y montada coaxialmente al eje de pivotado del
elemento transductor sobre la pieza (39) de soporte,
- una correa (58, 59) de accionamiento que pasa
sobre las dos poleas (55, 57-54, 56).
De hecho, en el ejemplo ilustrado en las figuras
3 y 4, el mecanismo de accionamiento comprende:
- dos bielas (48, 49) paralelas de manera
pivotante por uno de sus extremos sobre una estructura (25)
solidaria del cuerpo del motor en dos emplazamientos diametralmente
opuestos y por sus otros extremos sobre la anteriormente mencionada
pieza (39) de soporte alrededor de un eje (47) transversal
común.
- dos poleas (54, 55) primarias respectivamente
solidarias de dichas bielas (48, 49) y montadas coaxialmente a dicho
aje (47) transversal común,
- dos poleas (56, 57) secundarias solidarias de
dicho elemento transductor y montadas coaxialmente al eje de
pivotado del elemento transductor, constituyendo estas dos poleas
(56, 57) secundarias con las dos poleas (54, 55) primarias dos
parejas de poleas enfrentadas (55, 57-54, 56) y dos
correas (58, 59) de accionamiento que pasan respectivamente
alrededor de las dos parejas de poleas (55, 57-54,
56) enfrentadas.
Se deduce claramente con el examen de las
figuras 3 y 4 que una ventaja importante de la solución
anteriormente descrita es resultado de su compacidad y de su
adecuación para la miniaturización.
Por supuesto, la invención no se limita al modo
de ejecución anteriormente descrito. Así, por ejemplo, si en una
realización particular el transductor se encuentra fijado sobre el
eje 50-51 de rotación, el movimiento obtenido será
de tipo sectorial con un ángulo que estará en función de la longitud
de las bielas 48-49.
Claims (10)
-
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1. Mecanismo de accionamiento que puede utilizarse en un dispositivo de exploración, comprendiendo este mecanismo un dispositivo de conversión de un movimiento de rotación generado por una unidad motora en un movimiento rectilíneo alternativo, haciendo intervenir este dispositivo de conversión una unidad (10) giratoria planetaria accionada en rotación por el árbol (9) de salida de la unidad (8) motora, un piñón (15) satélite montado de manera pivotante sobre la unidad (10) planetaria y que se engrana con una corona (14) de ánima dentada coaxial con dicho árbol (9) y una unidad (19) de accionamiento de un elemento (5) transductor llevado por un soporte (18) solidario del piñón (15),caracterizado porque:- -
- un manguito tubular solidario del cuerpo del motor lleva la corona dentada,
- -
- la unidad de accionamiento comprende medios (23, 24) de acoplamiento magnético que actúan sobre medios correspondientes que garantizan el accionamiento del transductor,
- -
- el elemento transductor y la unidad de accionamiento están dispuestos en dos compartimientos separados por un tabique estanco a través del que se realiza el acoplamiento.
- 2. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro del piñón (15) es igual a la mitad del diámetro del ánima (14) dentada y la unidad de accionamiento está dispuesta de modo que, durante la rotación de la unidad (10) planetaria, dicha unidad (19) realiza una trayectoria rectilínea que une dos puntos diametralmente opuestos de la corona.
- 3. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 1, que sirve para desplazar un elemento (5) transductor según un trayecto lineal,caracterizado porque la unidad (19) de accionamiento está acoplada con una pieza (6) de soporte del transductor (5) guiada según un trayecto lineal.
- 4. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el acoplamiento entre la pieza (6) de soporte y la unidad (19) de accionamiento se realiza en toma directa por un medio de acoplamiento tal como un dedo (19) de accionamiento o sin contacto por un medio de acoplamiento tal como medios (23, 24) magnéticos.
- 5. Mecanismo de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porque la unidad planetaria consiste en una pieza (10) de accionamiento cilíndrica montada de manera rotativa coaxialmente al árbol (9) de salida del motor mediante al menos un cojinete llevado por un manguito (13) tubular solidario del cuerpo del motor, comprendiendo este manguito tubular una dentadura interna que constituye la anteriormente citada corona dentada.
- 6. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de accionamiento anteriormente citada está acoplada con medios de conversión movimiento rectilíneo/ movimiento en forma de arco.
- 7. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de conversión anteriormente citados hacen intervenir:
- -
- una pieza (35) de deslizamiento desplazada por la unidad (34) de accionamiento para realizar un trayecto lineal en un plano perpendicular al eje del motor (26),
- -
- una pieza (39) de soporte orientada paralelamente a dicho eje y montada axialmente de manera deslizante sobre la pieza (35) de deslizamiento, y
- -
- al menos una biela (48-49) de la que un extremo está montado de manera pivotante sobre una estructura (52) solidaria del cuerpo del motor alrededor de un eje de rotación situado en un plano axial perpendicular al trayecto de la pieza (35) de deslizamiento y de la que el otro extremo está montado de manera pivotante sobre la pieza (39) soporte,
el desplazamiento en forma de arco de un punto de la pieza (39) de soporte resultante del producto de su deslizamiento bajo la acción de la biela (48-49) y de su traslación generada por la pieza (35) de deslizamiento. - 8. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 7, utilizado en un dispositivo de exploración de una sonda que comprende un elemento transductor llevado por una pieza (43) de soporte móvil según un trayecto en forma de arco,caracterizado porque dicho elemento transductor está montado de manera rotativa sobre dicha pieza de soporte, y porque comprende medios de accionamiento en rotación de dicho elemento (43) transductor en función de la posición angular de la biela (48-49) anteriormente citada.
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- 9. Mecanismo de accionamiento según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de accionamiento anteriormente citados hacen intervenir al menos:
- -
- una primera polea (54, 55) solidaria de la biela (48-49) y montada coaxialmente al eje de pivotado de la biela (48, 49) sobre la pieza (39) de soporte,
- -
- una segunda polea (56, 57) solidaria del elemento transductor y montada coaxialmente al eje de pivotado del elemento transductor sobre la pieza (39) de soporte,
- -
- una correa (58, 59) de accionamiento que pasa sobre las dos poleas (55, 57-54, 56).
- 10. Mecanismo de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porque comprende:
- -
- dos bielas (48, 49) paralelas montadas de manera pivotante por uno de sus extremos sobre una estructura (25) solidaria del cuerpo del motor en dos emplazamiento diametralmente opuestos y por sus otros extremos sobre la anteriormente mencionada pieza (39) de soporte alrededor de un eje (47) transversal común.
- -
- dos poleas (54, 55) primarias respectivamente solidarias de dichas bielas (48, 49) y montadas coaxialmente a dicho aje (47) transversal común,
- -
- dos poleas (56, 57) secundarias solidarias de dicho elemento transductor y montadas coaxialmente al eje de pivotado del elemento transductor, constituyendo estas dos poleas (56, 57) secundarias con las dos poleas (54, 55) primarias dos parejas de poleas enfrentadas (55, 57-54, 56) y dos coreas (58, 59) de accionamiento que pasan respectivamente alrededor de las dos.
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