Browsing by Author "Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro"

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    A model for thermal gradient and heat flow in central Chile : The role of thermal properties
    (2019) Valdenegro, Pablo; Muñoz, Mauricio; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Parada, Miguel A.; Morata Céspedes, Diego
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    Advances in the western Andean front aquifers characterization by gravimetric and electrical surveys (Central Chile - 32°50’S).
    (2020) Figueroa González, Ronny Javier; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Arancibia Hernández, Gloria Cecilia; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En regiones áridas, las aguas subterráneas desempeñan un papel fundamental para el desarrollo de las actividades socioeconómicas y humanas. Las zonas montañosas proporcionan una gran parte del agua subterránea a través de diferentes mecanismos a las cuencas, donde las poblaciones se concentran mayoritariamente. Las zonas de falla condicionan la circulación del agua subterránea, debido a la modificación de la permeabilidad intrínseca de la roca fresca, en particular cuando se encuentra en la transición entre los frentes de montaña y las cuencas. Esta investigación se centra en la influencia de los límites y la geometría de las zonas de falla, en el flujo de agua subterránea de las áreas montañosas aledañas a la cuenca sedimentaria. Como caso de estudio, se estudió la Zona de Falla de Pocuro (PFZ), ubicada en la zona central de Chile (32.5S). Para llevar a cabo este objetivo, se usó una aproximación geofísica utilizando mediciones de gravedad y resistividad constreñida por datos geológicos e hidrogeológicos. Los resultados muestran variaciones significativas de la anomalía de la gravedad a lo largo de los perfiles: con (i) una anomalía nula en la parte alta de los cerros, debido a la fractura de las rocas, (ii) una anomalía negativa asimétrica al oeste del trazo de la falla, debido a un depocentro (alrededor de 150 - 200 m) de depósitos aluviales no consolidados en la cuenca, y (iii) variabilidad en los depósitos aluviales en la cuenca que sugiere una segmentación a lo largo de la zona PFZ. Las mediciones de resistividad eléctrica y las características de las aguas subterráneas (profundidad de la napa freática, conductividad eléctrica y ubicación de los manantiales) permiten definir tres posibles dominios hidrogeológicos: roca fracturada (de diferente intensidad), sedimentos y bandas subverticales de baja resistividad. Además, estas bandas subverticales, corroboradas con estudios geológicos, permiten un mapeo de fallas en profundidad. Finalmente, se propone un modelo conceptual para la Cuenca del Aconcagua en el borde de la PFZ, donde esta zona de falla es heterogénea y segmentada, por lo que la permeabilidad es variable a lo largo de la falla. El núcleo de falla es impermeable, debido a la presencia de salbanda rica en arcilla, mientras que las zonas de daño permiten el almacenamiento y el flujo del agua subterránea. Aunque este estudio se enfocó en la PFZ, la relación entre fallas y manantiales en otras partes de Chile sugiere que estas conclusiones pueden ser extrapoladas a otras zonas de fallas.
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    Amenaza sísmica en Mejillones mediante una aproximación geofísica : análisis dinámico y amplificación sísmica asociada.
    (2017) Maringue Canales, José Ignacio; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La Península de Mejillones, ubicada en el norte de Chile, representa un sitio de interés en términos de peligro sísmico debido a una ‘laguna’ sísmica de aproximadamente 100 años en la zona, los grandes efectos de sitio potenciales, y la presencia del puerto más importante en la región de Antofagasta. Además, el borde oeste de la Pampa de Mejillones está limitado por la Falla de Mejillones, la cual controla el desarrollo de la Cuenca del mismo nombre hacia el este. En este trabajo, se realizó una caracterización dinámica de la porción norte de la cuenca usando una modelación integrada de observaciones geofísicas. Estas observaciones fueron: método gravimétrico, método magnetotelúrico (MT), y análisis de dispersión de ondas superficiales. Los resultados de la campaña geofísica muestran espesores de suelo de hasta 750 metros en la zona más profunda, con pendientes más fuertes hacia el Oeste, y variaciones más suaves hacia el Este, en concordancia con una geometría de cuenca del tipo hemi-graben asociada a una falla normal. El estrato sedimentario está caracterizado por velocidades de onda de corte entre 300 y 700 m/s, resistividades eléctricas extremadamente bajas (inferiores a 1 ohm-m) y densidades de entre 1.4 a 1.8 gr/cm3. La interpretación integrada permitió generar un modelo espacial y petrofísico de la cuenca de Mejillones, a partir del cual se estudia el comportamiento sísmico del lugar. Resultados preliminares del análisis dinámico inelástico (mediante el método de Elementos Espectrales) muestran aceleraciones en superficie de hasta un 100% superior a la solicitación, evidenciando posibles amplificaciones significativas en superficie ante movimientos sísmicos. Estos efectos se hacen más importantes en la porción centro-oeste (zona más profunda). Hacia los extremos, las amplitudes disminuyen junto con la disminución de la columna de suelo.
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    Analysis of seismic coupling in rupture zones of the andean subduction margin and its relationship with the seismo-tectonic context
    (2025) Becerra Carreño, Valeria Camila; Crempien de la Carrera, Jorge; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    In Chile, a highly seismic country, it is essential to understand the processes that generate earthquakes due to their impact to society. To achieve this, co-seismic slip and interseismic coupling models are commonly analyzed using instrumental observations such as seismometers and GPS receivers. Due to the distance and distribution between the seismic source and the data, inversion methods are used to estimate models consistent with fault mechanics. The seismic potential of the region is assessed using multiple simultaneous approaches such as the coupling analysis on the main fault. This work proposes to integrate seismic cycle knowledge and geodetic data into an advanced inversion methodology to improve seismic coupling estimation and better characterize earthquake hazards in regions of interest. We use an approach based on the analysis of both slip deficit and accumulated energy at the plate interface, which are directly related to the physics of rupture processes. A Bayesian inversion method is developed which incorporates spatial correlations of kinematic (backslip) and mechanical coupling models (stress rates) and the quantification of uncertainties. Both methods are validated with synthetic tests and applied to two regions of Chile: the central zone, characterized by the 2010 Mw 8.8 Maule and 2015 Mw 8.4 Illapel earthquakes, and the north-central zone, a high-potential seismic gap. The models obtained show strong correlations with seismic and gravity anomaly observations, allowing a better understanding of the relationship between subduction processes and earthquake generation. These results are essential to understand potential seismictectonic segmentation and for estimating the seismic and tsunamigenic risk in the Andean region.
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    Assessing Structural Geological Controls on Groundwater Processes in Mountain Settings: Insights From Three‐Dimensional Numerical Modeling
    (2025) Marti, Etienne; Leray, Sarah; Roques, Clément; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Poblete, Fernando; Abhervé, Ronan; Tapia, Felipe; Villela, Daniela; Butikofer, Pol
    Mountains play a critical role in the hydrological cycle by transferring heavy precipitation to lowland aquifers. However, their complexity and remoteness limit our understanding of groundwater flow, particularly the influence of faults. To fill the gap, semi-idealized 3D numerical models calibrated using the mountain river network and the lowland piezometric gradient were developed. The impact of faults on groundwater flow was explored by varying their hydraulic conductivity, position, orientation, and length. The metrics evaluated were flow partitioning, seepage area, flow path lengths, and residence times. It was found that the hydraulic conductivity contrast between a fault and the pervasive rock controls recharge partitioning as much as the overall transmissivity of the pervasive rock. Regional conductive faults parallel to the orogen promote mountain-block recharge over surface flow, as significantly as thick systems do, and vice versa. Local-scale faults can exert as much influence as regional faults when crossing the catchment outlet, highlighting the importance of local heterogeneity in regional flow dynamics. Intercatchment flow is primarily governed by lithology and topography and is modulated by the fault position relative to major topographic features. Faults influence seepage areas within a multi-kilometer distance in characteristic patterns useful for segregating their effective role. By lowering the water table, conductive faults systematically reduce the seepage areas. Meanwhile, barriers decrease seepage areas downstream of their trace and increase them upstream, without affecting the extent of seepage. Finally, the distributions of flow path lengths and residence times are uncorrelated, highlighting the importance of numerical modeling for groundwater dating.
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    Changes in the conceptual model of the Pampa del Tamarugal Aquifer : Implications for Central Depression water resources
    (2019) Viguier, Benoit; Daniele, Linda; Jourde, H.; Léonardi, Véronique; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro
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    Combining active and passive multi-channel analysis of surface waves to improve reliability of V-S,V- 30 estimation using standard equipment
    (2015) Humire, Francisco; Sáez Robert, Esteban; Leyton, Felipe; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro
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    Crustal Faults in The Chilean Andes : Geological Constraints and Seismic Potential
    (2019) Santibáñez Boric, Isabel V.; Cembrano, José; García Pérez, Tiaren; Costa, Carlos; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Marquardt R., Carlos; Arancibia Hernández, Gloria Cecilia; González López, Gabriel Armando
    The Chilean Andes, as a characteristic tectonic and geomorphological region, is a perfect location to unravel the geologic nature of seismic hazards. The Chilean segment of the Nazca-South American subduction zone has experienced mega-earthquakes with Moment Magnitudes (Mw) >8.5 (e.g., Mw 9.5 Valdivia, 1960; Mw 8.8 Maule, 2010) and many large earthquakes with Mw >7.5, both with recurrence times of tens to hundreds of years. By contrast, crustal faults within the overriding South American plate commonly have longer recurrence times (thousands of years) and are known to produce earthquakes with maximum Mw of 7.0 to 7.5. Subduction-type earthquakes are considered the principal seismic hazard in Chile, with the potential to cause significant damage to its population and economy. However crustal (non-subduction) earthquakes can also cause great destruction at a local scale, because of their shallower hypocentral depth. Nevertheless, the nature, timing and slip rates of crustal seismic sources in the Chilean Andes remain poorly constrained. This work aims to address the seismic potential of the crustal faults in Chile, contributing to the estimation of key fault parameters for the seismic hazard assessment. We have examined the main parameters involved in the magnitude of an earthquake, including length, width and mean displacement of some case studies crustal faults and their morphotectonic settings, exposing the parametrical similarities in longitudinal domains (N-S stripes) and disparity from W to E, across latitudinal domains. The maximum hypocentral depths for crustal earthquakes vary across margin parallel tectonic domains aligned parallel, from 25-30 km in the outer forearc to 8-12 km in the volcanic arc, thus allowing for a first-order approach for seismic potential assessment. Current structural, paleoseismological and geodetic data, although sparse and limited, suggest that slip rates of Chilean crustal faults range from 0.2 mm/yr (in the forearc region) to up to 7.0 mm/yr (in the intra-arc region). The different tectonic modes for crustal fault reactivation and their wide range of slip rates complicates the estimation of seismic hazard. A rigorous seismic hazard assessment must therefore consider the different tectonic settings, timing and slip rates of Andean crustal faults. Understanding the nature of these faults will allow a better evaluation of the associated seismic hazard, and better constraints to be placed on their relationship with the subduction seismic cycle.
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    Dynamic characterization of the Mejillones Basin in northern Chile, using combined geophysical field measurements
    (2018) Maringue, José; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Sáez Robert, Esteban; Podestá, Luis; Figueroa, Ronny; Estay, Nicolás P.; Lira, Elías
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    Effects of topography and basins on seismic wave amplification : the northern Chile coastal cliff and intra-mountainous basins
    (2020) García Pérez, Tiaren; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Durante la ocurrencia de terremotos, el daño a las estructuras esta frecuentemente relacionado a las condiciones del suelo de fundación. Luego del terremoto de Iquique del 01 de abril con magnitud de momento Mw 8,1 ocurrido en el Norte de Chile, daños a las infraestructuras fueron reportados en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio y claras evidencias de amplificación sísmica fueron observadas en los registros de estaciones sismológicas del área. En este estudio, se investigan las causas de los efectos de sitio en la región de Iquique mediante el análisis de los efectos de la topografía y cuencas en las formas de ondas sintéticas, para rangos de frecuencias entre 0,1 y 3.5 Hz, utilizando el método de elementos espectrales. Los resultados de esta investigación muestran que la topografía produce cambios en la amplitud de las ondas sísmicas registradas por estaciones ubicadas en áreas con altas pendientes, tales como el acantilado costero, un importante rasgo geomorfológico de aproximadamente 1 km de altura que corre de norte a sur paralelo a la costa del norte de Chile. Los resultados de la modelación también muestran que ondas secundarias—probablemente relacionadas a ondas reflejadas generadas por el acantilado costero—se propagan hacia ambos lados del acantilado costero, aumentando la duración del movimiento del suelo y la energía de las formas de ondas hasta tres veces. Adicionalmente, los resultados muestran que las cuencas sedimentarias tienen un efecto considerable en la amplificación del movimiento del suelo para las estaciones ubicadas en la superficie de estas y en áreas adyacentes. Este efecto de amplificación puede ser atribuido a la generación de múltiples ondas reflejas en los bordes de las cuencas, las cuales aumentan tanto la amplitud como la duración del movimiento del suelo, con factores de amplificación de hasta 3,9 veces para rangos de frecuencias entre 2 y 3,5 Hz. La comparación entre formas de ondas reales y sintéticas muestra buena concordancia para rangos de frecuencias entre 0,1 y 0,5 Hz. Sin embargo, para frecuencias por sobre 1 Hz, el ajuste entre las formas de ondas reales y sintéticas se deteriora progresivamente, especialmente para aquellas estaciones ubicadas en o cerca de topografías pronunciadas o cuencas. La pobre correspondencia entre los datos sintéticos y reales para altas frecuencias se debe, posiblemente, a heterogeneidades 3D en las velocidades de propagación de onda a pequeñas escalas, las cuales aún no son resueltas por estudios sísmicos en la región de estudios. Finalmente, en este trabajo se concluye que la interacción entre topografía y cuencas locales produce importante amplificación sísmica y que podría ser la causa de los efectos de sitios observados en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio durante el terremoto de magnitud de momento Mw 8,1 ocurrido el 01 de Abril de 2014.
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    Extension of Duplexed Single-Ended Distributed Temperature Sensing Calibration Algorithms and Their Application in Geothermal Systems
    (MDPI, 2022) Lillo Briceño, Matías; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Hausner, Mark B.; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Veloso Espinosa, Eugenio Andrés; CEDEUS (Chile)
    Fiber-optic distributed temperature sensing (DTS) has been widely used since the end of the 20th century, with various industrial, Earth sciences, and research applications. To obtain precise thermal measurements, it is important to extend the currently available DTS calibration methods, considering that environmental and deployment factors can strongly impact these measurements. In this work, a laboratory experiment was performed to assess a currently available duplexed single-ended DTS calibration algorithm and to extend it in case no temperature information is available at the end of the cables, which is extremely important in geothermal applications. The extended calibration algorithms were tested in different boreholes located in the Atacama Desert and in the Central Andes Mountains to estimate the geothermal gradient in these regions. The best algorithm found achieved a root mean square error of 0.31 +/- 0.07 degrees C at the far end of a similar to 1.1-km cable, which is much smaller than that obtained using the manufacturer algorithm (2.17 +/- 0.35 degrees C). Moreover, temperature differences between single- and double-ended measurements were less than 0.3 degrees C at the far end of the cable, which results in differences of similar to 0.5 degrees C km(-1) when determining the geothermal gradient. This improvement in the geothermal gradient is relevant, as it can reduce the drilling depth by at least 700 m in the study area. Future work should investigate new extensions of the algorithms for other DTS configurations and determining the flow rate of the Central Andes Mountains artesian well using the geothermal profile provided by the DTS measurements and the available data of the borehole
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    Geophysical Study and 3-D Modeling of Site Effects in Vina del Mar, Chile
    (2019) Podesta, L.; Sáez Robert, Esteban; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Leyton Soto, Felipe Arturo
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    Insights on the structural control of a Neogene forearc basin in Northern Chile: a geophysical approach
    (2018) García Pérez, Tiaren; Marquardt R., Carlos; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Cembrano, José; Gomila, Rodrigo; Santibañez, Isabel; Maringue, José
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    Integration of near surface complementary geophysical techniques for the study of ancient archaeological areas in the Atacama Desert case study : Iluga Archaeological site, Northern Chile
    (2022) Gallegos Poch, Fernanda Andrea; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La geofísica somera ha demostrado ser una herramienta de gran utilidad para la caracterización de sitios arqueológicos debido a su capacidad de cubrir grandes superficies en cortos períodos de tiempo obteniendo datos de alta resolución para mapear objetos y estructuras en profundidad. Esto permite caracterizar diversas propiedades del subsuelo y definir zonas anómalas claves para las excavaciones, limitando así la destrucción del sitio. En ambientes hiper áridos, las técnicas utilizadas para la caracterización de sitios arqueológicos se ven afectadas por el bajo contenido de humedad del subsuelo complejizando el estudio de estos. El presente estudio propone la integración de 3 equipos geofísicos: ‘Ground Penetrating Radar’ (GPR), un equipo electromagnético de inducción (EMI) y un equipo de tomografía sísmica de alta resolución (HRST), para la caracterización de estructuras circulares alineadas en dirección EW que atraviesan al sitio arqueológico de Pampa Iluga, ubicado en la Pampa del Tamarugal (Desierto de atacama). El GPR fue capaz de reconocer depósitos aluviales y el relleno eólico de las estructuras circulares, alrededor de las cuales se encontraron raíces reconocidas como hipérbolas en la señal. Por otro lado, para el caso del equipo EMI, la componente de in-phase, normalmente desestimada, pudo identificar la presencia de cenizas y zonas quemadas asociadas a un alto local de susceptibilidad magnética. Finalmente, la HRST reconoció el relleno eólico como un bajo de velocidad de la onda sísmica y anomalías puntuales de alta velocidad que se asocian a las raíces en profundidad. De acuerdo a lo anterior y corroborado por la excavación realizada en el sitio, las estructuras circulares son el resultado de un extenso proceso de deforestación ocurrido en la Pampa del Tamarugal, donde se extrajo tanto del tronco como de las raíces de algarrobos (Prosopis chilensis) o tamarugos (Prosopis tamarugo) probablemente para la producción de carbón. La metodología geofísica propuesta, entrega resultados prometedores para estudios de sitios arqueológicos en ambientes hiper áridos. Finalmente, una vez reconocida la presencia de árboles en el sitio, se estimaron sus tasas de evapotranspiración mensuales y anuales para determinar la necesidad aproximada de agua de los árboles que habitaron el sitio. Eventos pluviométricos ocurridos en los últimos 18,000 años, habrían generado las condiciones climáticas e hidrológicas que permitieron el desarrollo de los árboles en el sitio, lugar que hoy es hostil y no permitiría su desarrollo debido a la ausencia de agua en superficie y la profundidad de la napa subterránea. física, GPR, EM38, Desierto de Atacama, Zona hiper árida, deforestación.
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    Multidisciplinary study for the assessment of the geometry, boundaries and preferential recharge zones of an overexploited aquifer in the Atacama Desert (Pampa del Tamarugal, Northern Chile)
    (2018) Viguier, Benoît; Jourde, Hervé; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Lira Martínez, Elías Sebastián; Leonardi, Véronique; Moya, Claudio E.; García-Pérez, Tiaren; Maringue, José; Lictevout, Elisabeth
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    Peligro sísmico asociado a fallas corticales : caso de estudio Falla San Ramón (33.2°-33.7° S)
    (2016) Pérez Estay, Nicolás Andrés; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En el mundo se han registrado numerosos eventos sísmicos, muchos de los cuales han generado daños importantes, como muertes y viviendas destruidas. Esto ha motivado a distintas áreas de la ciencia e ingeniería a estudiar este problema para comprender sus efectos, y crear medidas de mitigación que disminuyan los daños. Las fallas corticales son una de las fuentes sismogénicas que han sido poco estudiado hasta el momento. Estas son capaces de generan eventos de magnitud Mw < 7.5 con recurrencias de 1.000 a 10.000 años. A pesar de ser eventos de baja magnitud, pueden ser catastróficos ya que si se producen cerca de centros poblados, la corta distancia no permite que la energía liberada en el sismo se disipe. Estos eventos han afectado incluso a países con grandes normas antisísmicas como Japón o Estados Unidos (eg. Terremoto de Niigata, 2004, Mw=6.6, dejó 48 muertos y 5.000 viviendas destruidas). En esta tesis se pretende observar los posibles daños que puede generar un evento cortical, tomando como caso de estudio la Falla San Ramón, por encontrarse en Santiago la ciudad más poblada de Chile (>6.000.000 habitantes). Para esto se caracterizaron los segmentos de ruptura más importantes de la falla mediante el uso de las metodologías geomorfológicas Stream Gradient Index, Indice de Sinuosidad, y el análisis de perfiles gravimétricos.Se definieron 4 segmentos principales con un largo 10 km. Además mediante un estudio de micro-sismicidad por un año, se encontraron 5 eventos relacionable con la Falla San Ramón. Por lo tanto es probable que se encuentre activa, e implica un peligro geológico real. En base a los segmentos definidos se estimó el peligro sísmico utilizando la Ley de Atenuación desarrollada por NGA Pacific Earthquake Engeniering Research Center. En los resultados se observa una mayor amplificación de la aceleración en el bloque colgante; y en los suelos blandos (Vs30 450 ) con respecto a los suelos rígidos (Vs30 750 ). Los valores de aceleración esperada mayores a los definidos por la norma (0.3g), se encuentran a menos de 4-7km de los segmentos de ruptura. Los valores máximos son cercanos a 0.8g, y están a menos de 3km de la fuente, específicamente en los bloques colgantes rellenos con sedimentos. En base a estos resultados, si ocurre un evento en la falla puede generar el colapso de estructuras. Las zonas con mayor peligro son los mencionados bloques colgantes rellenos con sedimentos y la zona donde la falla puede romper en superficie.
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    Permanent fore-arc extension and seismic segmentation : Insights from the 2010 Maule earthquake, Chile
    (2013) Aron, Felipe; Allmendinger, Richard W.; Cembrano, José; González, Gabriel; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro
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