Control del cracking de la cereza Avances en el conocimiento y aplicación de nuevas estrategias
Fabián Guillén y Manuel J. Serradilla Universidad Miguel Hernández (UMH) Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (CICYTEX)
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2021
Control del cracking de la cereza Avances en el conocimiento y aplicación de nuevas estrategias
Fabián Guillén 1 y Manuel J. Serradilla 2 fabian.guillen@umh.es manuel.serradilla@juntaex.es 1
Depto. Tecnología Agroalimentaria. EPSO, Universidad Miguel Hernández Área de postcosecha, Instituto Tecnológico Agroalimentario de Extremadura (INTAEX), Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (CICYTEX), Junta de Extremadura
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Índice 1. Estructura de la piel................................................................................................................... 1 2. ¿Cómo ocurre el rajado? ........................................................................................................... 1 3. Susceptibilidad al cracking y evaluación ................................................................................... 2 4. Compuestos metabólicos asociados al cracking ....................................................................... 3 5. Influencia de los factores climáticos y agronómicos ................................................................. 4 6. Estado de maduración............................................................................................................... 4 7. El experimento .......................................................................................................................... 4 7.1. Efecto del jasmonato de metilo y ácido oxálico sobre el agrietado de las cerezas ........... 5 7.2. Conclusiones....................................................................................................................... 8
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Fruta de hueso, Poscosecha
Las cerezas son unas de las frutas más apreciadas en los mercados por los consumidores debido sus características organolépticas. Sin embargo, debido a su periodo de producción, especialmente en los meses de abril y mayo cuando se concentran las principales lluvias de primavera, se desencadena uno de los principales problemas en la producción de cereza que es el rajado o cracking inducido por lluvia, aunque también se puede producir un estallado o splitting durante el procesado de la cereza en la central por exceso de humedad (Michailidis et al., 2020; Pereira et al., 2020). Según Correira et al. (2018), las predicciones sobre el cambio climático (Stocker et al., 2013) apuntan a un aumento de la frecuencia de las precipitaciones excesivas, lo que probablemente incrementará la incidencia del rajado de las cerezas.
1. Estructura de la piel La piel de la cereza puede dividirse en tres partes: cutícula, una fina epidermis de aproximadamente 1 μm de grosor y por hasta ocho capas de células hipodérmicas con un grosor de 4,5 μm (Bargel et al., 2004). Esta epidermis se caracteriza por la presencia de sustancias hidrofóbicas externas y por una capa interna de sustancias hidrofílicas, principalmente poliurinas y glucanos, y con una capa única de celulosa. También decir que la densidad de estomas en el fruto está alrededor de 85-200 por cm2, siendo este número inferior al mostrados por las hojas, pero suficiente para mostrar gran permeabilidad al agua (Weichert et al., 2006). Además de esta permeabilidad, se sabe que tiene lugar una reprogramación metabólica temprana en el fruto antes de que se produzca el agrietamiento.
2. ¿Cómo ocurre el rajado? El mecanismo por el que se produce dicho agrietamiento en la piel de la cereza no está completamente dilucidado, aunque se sabe que ocurre un rápido aumento de la absorción de agua por parte del fruto, ya sea por absorción directa a través de la piel del fruto o por absorción a través del sistema vascular del árbol (Knoche et al., 2015). Este desorden fisiológicoconduce a unas graves pérdidas económicas (Correira et al., 2019), especialmente en cultivares tempranos como ‘Burlat’. El tipo de grieta va a depender de las diferentes formas de absorción de agua (Measham et al., 2011). Se pueden clasificar en macrogrietas (que se extienden hasta las capas celulares epidérmicas e hipodérmicas y son visibles a simple vista) y microgrietas (inducidas por el agua y no detectadas por la inspección visual). Sin embargo, las microgrietas comprometen la función de barrera de la cutícula, lo que podría permitir la infección por hongos durante la vida útil (Børve et al., 2000). Además, durante el envasado, estas microgrietas aumentan la permeabilidad de la piel, la tasa de absorción de agua y la transpiración. Esto puede conducir a la pérdida de firmeza de la fruta y aumentar su deterioro (Knoche y Peschel, 2006). Respecto a las macrogrietas, cuyo origen pueden ser por un aumento de las microgrietas por captación de agua, pueden aparecer en tres zonas diferenciadas del fruto: en la región que rodea al pedúnculo, por su carácter cóncavo se produce la acumulación de agua, en las mejillas o cachetes (grietas laterales) y en la zona basal o cicatriz del estilo (Balbontín et al., 2013). La zona basal y la cavidad del pedúnculo pueden ser las principales zonas en las que aparecen el agrietamiento (Peschel y Knoche, 2005), y posteriormente afectan a la región de la mejilla por elongación de grietas preexistentes (Correira et al., 2018).
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3. Susceptibilidad al cracking y evaluación La presencia de cracking está influenciada por el genotipo, condiciones de cultivo, patrón, tamaño, potencial osmótico de la pulpa, características de la cutícula y estado de maduración, así como por la duración y distribución de las lluvias, temperatura y concentración mineral del agua de lluvia (Michailidis et al., 2020; Pereira et al., 2020). Sin embargo, no se conocen bien los factores fisiológicos, bioquímicos, ambientales, culturales, anatómicos y genéticos, incluyendo las estrategias de gestión para mitigar el agrietamiento de las cerezas inducido por la lluvia. En función del genotipo, los cultivares se clasifican en sensibles, moderados y resistentes al cracking. Así, cultivares como ‘Regina’ se caracterizan por ser unos de los cultivares más tolerantes al cracking, mientras que otros como ‘Lapins’, considerados como uno de los principales cultivares tardíos empleados, se caracteriza por ser semitolerante al rajado junto con ‘Kordia’ y ‘Heldelfingen’. Finalmente, los cultivares ‘Bing’, ‘Brooks’ y ‘Skeena’ están considerados como muy susceptibles al rajado (Balbontín et al., 2013; Correira et al., 2018). Por otro lado, Pereira et al. (2020) pudo comprobar que cultivares tempranos como ‘Early Bigi’ mostraban una incidencia de rajado inducido de alrededor del 86%, mientras que en ‘Lapins’ esta incidencia alcanzó hasta un 96% en la zona basal. Esto se debe a que esta zona presenta una elevada concentración osmótica de soluto por lo que es más fácil la absorción de agua a través de la piel y como consecuencia la aparición de grietas. Sin embargo, la inducción del cracking por inmersión en agua destilada durante un tiempo determinado o método Christensen no refleja las condiciones reales de campo, en donde toda la superficie del fruto no recibe la misma presión de agua, como en cambio sí ocurre en el método Christensen. Así, recientemente, Michailidis et al. (2020) propusieron para evaluar la predisposición a cracking de los diferentes cultivares el método de cascada o “Waterfall”, en dónde las cerezas no se sumergen en agua destilada y, por tanto, no se altera su equilibrio iónico ni su permeabilidad de la superficie de la piel, sino que las cerezas son mojadas continuamente con agua destilada (Figura 1). Bajo estas condiciones, se simula con mayor precisión la presión del agua en la superficie de la fruta, así como la absorción de agua por la piel de la cereza durante la lluvia. Dependiendo del método usado para evaluar la susceptibilidad a cracking, Michailidis et al. (2020) pudieron observar que según el método de inmersion o Christensen cultivares como ‘Early Star’, ‘Blaze Star’, ‘Aida’, ‘Ferrovia’, ‘Skeena’ y ‘Lapins’ se agrupan como relativamente susceptibles a cracking mientras que según el método de cascada las clasificas como relativamente resistentes a cracking. Sin embargo, estos mismos autores proponen que llevar a cabo los dos métodos proporcionaría una información más robusta y precisa.
Figura 1. Figura adaptada del artículo publicado por Michailidis et al. (2020)
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Sí que es verdad, que la incidencia de grietas en las diferentes partes del fruto mencionadas anteriormente está muy determinada por el cultivar, por ejemplo, los cultivares tempranos como ‘Early Star’ y ‘Early Bigi’ son más propenso a la aparición de grietas en la zona de las mejillas, mientras que ‘Lapins’ se caracteriza por mostrar grietas en la zona del pedicelo. Entre las posibles zonas de aparición de gritas, las presentes en las zonas de las mejillas crean más rechazo en los consumidores que las que aparecen el resto de zonas propensas (Pereira et al., 2020).
4. Compuestos metabólicos asociados al cracking El análisis de metabolitos de la piel ha permitido comprobar que la concentración de trehalosa está relacionada con la susceptibilidad a cracking, mostrando los cultivares con menor concentración de este disacárido mayor susceptibilidad. Se sabe que este metabolito está relacionado con la resistencia de las plantas a condiciones de estrés, incluido el hídrico. Se ha visto que la trehalosa tiene capacidad proteger las membranas y las proteínas de la degradación, así como puede regular el agrietamiento mediando la diafonía con compuestos relacionados con el osmoprotector como los azúcares (Oliver et al., 2005). Tanto sacarosa, como glucosa y fructosa, están relacionados negativamente con el agrietamiento. La acumulación de estos azúcares en la piel del fruto desempeña un papel osmorregulador y disminuyen la permeabilidad del fruto, permitiendo así una menor entrada de agua cuando se expone a condiciones de estrés. Además, también se ha visto que azúcares neutros como la xilosa y arabinosa y alcoholes solubles como el glicerol, manitol e inositol muestran una correlación negativa con la incidencia de cracking (Michailidis et al., 2020). Los cultivares más resistentes al rajado se caracterizan también por presentar un alto nivel de galacturonato. La acumulación de galacturonato en la piel podría estar asociada con la activación de la β-galactosidasa y la solubilización de la pectina, contribuyendo a una mayor flexibilidad y elasticidad de la piel y a un menor agrietamiento. En este sentido, los cultivares susceptibles al cracking se caracterizan por liberar un mayor nivel de pectinas solubles durante el hidroenfriamiento y, por tanto, ser más susceptibles al estallado o splitting durante el almacenamiento (Wang et al., 2015). En paralelo, la fucosa, que también participa en la estructura de la pectina, ha mostrado una fuerte correlación positiva con la incidencia de agrietamiento, lo que indica que el metabolismo de la pectina está muy relacionado con este fenómeno (Atmodjo et al., 2013; Anderson et al., 2012). Finalmente, también se ha visto una correlación positiva entre la taxifolina (3,5,7,3,4-pentahidroxiflavanona o dihidroquercetina) y la incidencia de cracking, lo que puede indicar que este compuesto puede ser usado como biomarcador del cracking (Michailidis et al., 2020). Este flavanonol posee una fuerte actividad antioxidante y antirradical en varios sistemas celulares y es un intermediario común en la vía de los flavonoides/antocianinas y sólo se detecta en una concentración menor. Dado que la excesiva absorción de agua en la fruta durante el proceso de agrietamiento induce la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) (Xi et al., 2017), este estudio podría sugerir que la taxofolina, así como otros compuestos polifenólicos encontrados aquí, tienen el potencial de disminuir los niveles de agrietamiento en la piel de las cerezas, posiblemente eliminando las ROS.
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5. Influencia de los factores climáticos y agronómicos Los factores climáticos y agronómicos juegan un papel importante en la incidencia e intensidad del cracking. Las lluvias y la alta humedad durante el periodo de cosecha aumentan la prevalencia del rajado del fruto (Simon, 2006). Las altas temperaturas aumentan la incidencia del rajado del fruto debido a que provocan un aumento de la tasa de absorción de agua y la transpiración del fruto (Richardson, 1998; Yamaguchi et al., 2002; Simon, 2006). La selección del patrón es uno de los factores más relevantes en el control del porte del árbol, así como en la calidad de la cereza, pero también puede interferir en la absorción de agua (Simon et al., 2004). La carga del árbol debe ser una consideración importante en las prácticas agronómicas para limitar el agrietamiento de la fruta (Correira et al., 2018). Los niveles de humedad del suelo y el riego tienen un papel en la gestión del cracking. La gestión del riego y el uso de cubiertas de suelo ayudan a reducir el agrietamiento de la fruta, debido a la menor absorción de agua por parte de las raíces (Edin et al., 1997).
6. Estado de maduración El impacto del estado de maduración sobre la aparición de cracking es fundamental. Durante la fase II del desarrollo del fruto, los niveles de ceras y cutina permanecen inalterables, mientras que durante la fase III no se incrementa el tamaño de membrana cuticular pero sí que se produce un aumento de tamaño de fruto y de la superficie de la epidermis. Según Yamaguchi et al. (2003), los cultivares más tolerantes al agrietamiento tienen periodos más largos de división celular que dan lugar a un mesocarpo más grande. También se ha estudiado la correlación entre las características de calidad y el impacto del cracking en un cultivar temprano ‘Early Bigi’ y uno tardío como ‘Lapins’. Se ha podido observar que las cerezas del cultivar ‘Lapins’ con un mayor tamaño, firmeza, más madura y un menor contenido en ceras mostraron una correlación positiva con la presencia de cracking inducido por el método Christensen, mientras que el cultivar ‘Early Bigi’ con cerezas de menor tamaño, más blandas, menos madura y con un mayor contenido de ceras mostró una menor presencia de cracking. Este artículo se centra en estrategias de gestión para mitigar el impacto del cracking inducido por la lluvia en cereza, mediante la aplicación de pulverizaciones de tratamientos innovadores con elicitores.
7. El experimento A continuación, presentamos un estudio experimental llevado a cabo durante los ciclos de producción de 2019 y 2020 en fincas de cerezas bajo la Indicación Geográfica Protegida “Cerezas de la montaña de Alicante” situadas en Patró, Planes y Alcoi (Alicante). Estas zonas de producción están sujetas a una alta incidencia de lluvias que ponen en peligro las producciones de cereza año tras año. En este experimento hemos tratado de dilucidar el impacto en la reducción del rajado de las cerezas tras aplicar tratamientos precosecha con algunos compuestos que se encuentran presentes de forma natural en los propios órganos de la planta. Así, aplicamos soluciones con jasmonato de metilo (JaMe) dada la amplia información existente sobre los destacados efectos en precosecha y postcosecha de este compuesto en cereza y
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diferentes frutos. Además, se probaron aplicaciones con ácido oxálico, también presente de forma natural en las cerezas. Ambos tratamientos se estudiaron de forma independiente y a concentraciones muy bajas. Mediante pulverización foliar se aplicó jasmonato de metilo 0.5 mM en cerezas Prunus avium L. sobre los cultivares Prime Giant, Early Lory, Sweet Heart y Staccato. Además, también se evaluó el efecto de aplicaciones con ácido oxálico (AO) 2mM en un cultivar de cereza (variedad 4-84). Estas dosis fueron seleccionadas en estudios previos. Las aplicaciones foliares (3 L/árbol), se realizaron en dos momentos clave del desarrollo del fruto en 10 árboles tratados, seleccionándose otros 10 árboles controles por tratamiento de cada cultivar. Así, los distintos lotes de árboles recibieron una primera aplicación con estos compuestos coincidiendo con el endurecimiento del hueso. Posteriormente, se realizó una segunda aplicación coincidente con el inicio de los cambios de color. El número de aplicaciones necesarias para conseguir un efecto positivo en la reducción del agrietado de los frutos con estos compuestos fue determinado con anterioridad y fueron descritas por Lorente et al., (2020) para algunos de los cultivares estudiados en 2019 por lo que en este estudio se presentan los resultados obtenidos tras realizar dos aplicaciones en todos los cultivares estudiadas. El agrietado de los frutos durante el periodo precosecha 2019 en los cultivares Early Lory, Prime Giant y 4-84, se evaluó mediante el conteo y evaluación del rajado en 20 frutos por árbol, en ramas representativas localizadas y marcadas alrededor del perímetro de los árboles antes de las lluvias causantes del agrietado al inicio del experimento. En el segundo año de estudio (2020), las circunstancias de pandemia impidieron realizar el estudio con cultivares de recolección temprana, por lo que se evaluaron cultivares más tardías. Por ello en 2020 se estudió el rajado en precosecha con 50 frutos por árbol en los cultivares Sweet Heart y Staccato. Los conteos se realizaron desde la base de la rama hasta el final de esta. Además, justo en el momento de la cosecha se evaluó el índice de agrietado que fue inducido de forma artificial en los frutos mediante inmersiones en agua destilada. De esta forma se evaluaron 50x2 frutos sin agrietar de cada tratamiento aplicado en los cultivares Early Lory, Prime Giant y 4-84. Posteriormente en 2020, el índice de agrietado inducido se evaluó en 50x4 frutos de cada tratamiento en los cultivares Sweet Heart y Staccato. Para ello se siguió la metodología tradicional de inmersión de frutos que se puede encontrar descrita en detalle por Knoche y Winkler, (2017). 7.1. Efecto del jasmonato de metilo y ácido oxálico sobre el agrietado de las cerezas En los cultivares de recolección más temprana (Early Lory y Prime Giant) la aparición de lluvias en cantidad e intensidad fue elevada. Por el contrario, los cultivares de recolección más tardía en la zona (Sweet Heart, 4-84 y Staccato) no estuvieron sometidas a combinaciones de factores meteorológicos de importancia coincidentes con estadios de desarrollo avanzados en las parcelas estudiadas y que por tanto indujeran el agrietado de los frutos. Este tipo de experimentos necesita de lluvias intensas en momentos concretos del desarrollo, pero no se puede controlar cuando aparecerá una situación de riesgo para el cerezo por este fenómeno. Por esta razón les presentamos el agrietado en precosecha de los 3 cultivares estudiados en 2019, evaluado tras las lluvias que, afectando a los tres cultivares, causaron el agrietado de casi la totalidad de las cerezas ‘Prime Giant’ del estudio y del resto de árboles de la parcela de este cultivar (Figura 2). Pudimos comprobar como las aplicaciones con JaMe redujeron en más de un 30% el agrietado de las cerezas ‘Prime Giant’ tras las primeras lluvias intensas, aunque no afectó
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a las cerezas ‘Early lory’. Asimismo, en el momento de la recolección comercial, se realizó la inducción del agrietado mediante inmersión de las cerezas sin agrietar y recién recolectadas de todos los cultivares, observando un efecto similar al estudiado durante la precosecha. Por otro lado, el cultivar de recolección tardía ‘4-84’ se encontraba en un estado fenológico anterior a la pérdida total de clorofilas del fruto y no resultó afectada por el rajado. pero la posterior inducción al agrietado en la cosecha aventuró, que si se hubieran dado lluvias importantes en el momento de la recolección el ácido oxálico podría haber reducido la incidencia del rajado (Figura 3). El estado de madurez coincidente con las lluvias es determinante en la incidencia y desarrollo de este desorden fisiológico en las cerezas (Giné-Bordonada et al., 2017). El JaMe fue capaz de retrasar la maduración de ‘Prime Giant’ en el mismo ciclo productivo casi dos semanas (Lorente et al., 2020) por lo que este efecto podría ser uno de los factores que contribuyeron a la reducción del agrietado.
Figura 2. Incidencia del rajado en el árbol (% frutos rajados) de cerezas controles y tratadas en precosecha con dos aplicaciones de JaMe 0,5mM (variedades Early Lory, Prime Giant) o con ácido oxálico 2mM (variedad 4-84) en 2019.
Figura 3. Indice de agrietado inducido por inmersión (%) en cerezas controles y tratadas en precosecha con dos aplicaciones de JaMe 0,5mM (variedades Early Lory, Prime Giant,) o con ácido oxálico 2mM (variedad 4-84) en 2019
Durante el ciclo productivo de 2020, en los cultivares de recolección tardía Sweet Heart y Staccato no observamos una importante incidencia del rajado. Probablemente la causa fue la
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ausencia de fuertes lluvias que coincidieran con estados de desarrollo susceptibles de provocar el agrietado en estos cultivares. Sin embargo, ‘Sweet Heart’ fue ligeramente más resistente al agrietado en precosecha en cerezos tratados con JaMe (Figura 4). Por otro lado, en el momento de la cosecha y para evaluar la resistencia al rajado de estos frutos si hubieran aparecido lluvias intensas el día de la recolección, observamos que la resistencia al agrietado de los frutos evaluados fue superior tras dos aplicaciones de JaMe en los dos cultivares estudiados.
Figura 4. Incidencia del rajado en el árbol (% frutos rajados) de cerezas controles y tratadas en precosecha con dos aplicaciones de JaMe 0,5mM en las variedades Sweet Heart y Staccato en 2020
Recientemente, se ha demostrado que el agrietado o rajado de las cerezas, se produce principalmente por el tiempo en el que la superficie de la cereza está mojada o expuesta a una humedad alta, en mayor proporción que por un incremento en la afluencia del agua a través del sistema vascular del cerezo (Figura 5). Por ello el sistema de inmersión nos aproximaría a la susceptibilidad al rajado de las cerezas de cada cultivar en el caso de la aparición de las temidas lluvias intensas o persistentes, aunque arrojando índices superiores en general a los observados en campo. Esto puede ocurrir cuando el estado fenológico del fruto en el que se realiza la inducción es similar al estudiado en el árbol cuando recibe las lluvias (Winkler et al., 2020).
Figura 5. Índice de agrietado inducido por inmersión (%) en cerezas controles y tratadas en precosecha con dos aplicaciones de JaMe 0,5mM en las variedades Sweet Heart y Staccato en 2020
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El JaMe y el ácido oxálico de forma general mantuvieron la firmeza de los cultivares y afectaron a la actividad antioxidante de los frutos al retrasar la madurez (datos no mostrados). Este efecto se ha observado en cereza y otros frutos en estudios anteriores (Martínez-Esplá et al., 2014; Balbotín et al., 2018; Lorente et al., 2020). Son múltiples los parámetros que pueden estar relacionados con el rajado de las cerezas. Además, es imposible estandarizar la susceptibilidad futura al agrietado de cada cultivar para un momento concreto ya que los cerezos están expuestos a distintas condiciones climáticas que no podemos controlar. Sin embargo, estos resultados indicarían que, pese al azar en la aparición e intensidad de los distintos elementos climáticos y por tanto la incidencia en el rajado y su impacto en las producciones en la cosecha, el sistema de inmersión de frutos nos podría permitir estimar la reducción del daño por la aplicación precosecha de JaMe y ácido oxálico en un momento concreto del desarrollo. Por tanto y aunque se presentan estudios preliminares, estos compuestos naturales podrían ser prometedores como herramientas precosecha para reducir este importante problema en las cerezas. 7.2. Conclusiones La capacidad de los compuestos de origen natural incrementando los mecanismos de resistencia al rajado en las cerezas podría ser una herramienta eficaz y sostenible en el manejo del agrietado, aunque su potencial podría ser dependiente de factores varietales y ambientales. El efecto de estos compuestos naturales sobre la reducción del agrietado de las cerezas varía dependiendo del estado de madurez en el que cada cultivar se enfrente a la aparición de meteorología adversa. Por tanto, son necesarios más estudios que concreten la potencial susceptibilidad al rajado de los cultivares de cereza con respecto al estado de desarrollo en el momento de exposición a las lluvias y el efecto potencial de estos compuestos. De esta forma los productores de cereza podrían beneficiarse de las menores pérdidas por el agrietado que distintos compuestos naturales aplicados en precosecha pudieran ocasionar.
Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado por la Generalitat Valenciana (GVA) a través de la Conselleria de Agricultura, Desarrollo Rural, Emergencia Climática y Transición Ecológica de la Generalitat Valenciana (2019/VALORA/VSC/010; 2020/VALORA/VSC/022), por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural (FEADER) 2014-2020 y el Grupo Operativo Supraautonómico “CHERRYCARE” (2018ES06RDEI7355_Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación). Además, agradecemos el apoyo y colaboración del Consejo Regulador de la IGP "Cerezas de la Montaña de Alicante" que ha permitido la realización de este estudio.
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