La Innovación sistemática y TRIZ en el diseño de productos de consumo

Las contradicciones forman parte de nuestra vida diaria y a veces resulta difícil resolver un problema debido a tres factores principales: desconocemos el problema real, desconocemos la causa raíz del problema real y finalmente no tenemos las herramientas adecuadas para resolver las contradicciones del problema.

Los japoneses en su tradición budista indican que se alcanza la sabiduría una vez que se tiene el conocimiento del problema, y luego se lo resuelve con experiencia y con herramientas adecuadas.

Los tres factores juntos se potencian y son indispensables para llegar a una solución optima.

Las contradicciones están en todas partes y son resueltas muchas veces sin que nos demos cuenta en profundidad de que existe.

Es útil detectar al resolver las contradicciones donde esta la zona operativa, cual es la contradicción principal y resolverla con TRIZ.

Por ejemplo las puertas corredizas de aeropuertos y supermercados son automáticas pero pueden lastimar a un chico que quiera jugar con ellas, entonces como la zona operativa donde ocurre el problema es en el borde donde aplasta a la mano, y allí es donde se coloca goma o un material blando que no lastime a la persona.

Otro ejemplo es en el tren de aterrizaje de aviones que es usado en el despegue pero es ocultado cuando ya el avión esta en pleno vuelo.

Otro ejemplo domestico es con los cepillos dentales que si son demasiado blandos no despegan las bacterias dentales y si son demasiado duros lastiman a las encías, entonces es común que existan zonas de cerdas blandas en los extremos y otras zonas de cerdas duras a usar en los lugares necesarios.

Este esquema básico planteado es la columna vertebral de TRIZ.

Hagamos un poco de historia. TRIZ es la innovación sistemática, y es el acrónimo en ruso de “Teorija Rezbenija Izobretatelskib Zadach” o dicho en castellano la Teoría de Resolución Innovativa de Problemas.

Esto nació en Rusia en los años 40 al final de la 2a Guerra Mundial de la mano de Genrich Altshuller.

Se conserva la denominación TRIZ porque empezó desde 1995 a ser reconocida bastante extensamente con estas siglas.

En los Estados Unidos y Europa, se empieza a hablar de Innovación Sistemática, terminología que resulta más atractiva desde el Marketing, pero recién a partir del 2000.

Aclaremos que las palabras: Problema, Creatividad, Invención e Innovación, están relacionadas pero tienen significados muy distintos.

Un problema para TRIZ es cuando se plantean una ó varias contradicciones en un proceso, mientras que crear es pensar algo nuevo, innovar es fabricar lo pensado e inventar es superar ampliamente todo lo conocido a lo pensado.

Intuitivamente sabemos lo que es un problema, se presenta fundamentalmente cuando se encuentran contradicciones, pero entonces, ¿cuál es la solución? Por lo general el objetivo del problema es el estado que deseamos alcanzar.

Altshuller clasificó los problemas en rutinarios y problemas inventivos. Estos últimos son aquellos cuya solución no es obvia y obliga a «investigar y pensar» al que lo intenta resolver. TRIZ es de aplicación eficiente para este tipo de problemas.

Por el contrario, los problemas rutinarios, se resuelven fácilmente con soluciones rutinarias y no dan lugar a la innovación.

Una invención no es sino el hallazgo de una solución creativa a un problema dado. Es importante destacar que sin problema no hay invención, puesto que no se puede hallar nada si no se está buscando.

A veces sin embargo se encuentra algo diferente a lo que se estaba buscando, y encontramos una solución novedosa a otro problema diferente.

Pero hasta ese momento la invención no deja de ser una idea. Solamente cuando esta idea se hace realidad a través de su implantación y aceptación a nivel masivo se consigue una innovación.

La industria solo está interesada en estas innovaciones, puesto que aquellas ideas creativas que sean difíciles de realizar quedarán descartadas y morirían en el olvido.

TRIZ es entonces una metodología de resolución de problemas, análisis y evolución de productos derivada del estudio de miles de patentes de uso mundial.

TRIZ en un principio sólo se ocupó de invenciones pero luego se ocupa de invenciones realizables que más tarde son innovaciones, sean radicales ó disruptivas.

Altshuller nació en Rusia en1926 y ya hizo su primera invención a los 14 años. Siempre estuvo apasionado por los inventos y desde pequeño empezó a crear su pequeña base de datos sobre invenciones.

Tras obtener el título de ingeniero mecánico naval, trabajó en la oficina de patentes de la marina rusa. Su trabajo consistía en ayudar a los ingenieros de la marina a resolver problemas técnicos buscando soluciones en la base de datos de patentes.

Es necesario constatar que la URSS y luego también en Japón, disponían de bases de datos de patentes más grandes del mundo en 1955 y era común que investigaran y copiaran diseños de los países occidentales. A partir de su trabajo de investigación nacen las primeras premisas del TRIZ en 1960.

Publicó 14 libros y trabajó como escritor de ciencia-ficción para poder sobrevivir, bajo el sobrenombre de Henry Altov. Todos sus libros recién se tradujeron al inglés en 1992 y desde 1995 se populariza en Japón, EEUU y Europa.

Altshuller analizo patentes, las clasifico y después estudio un método para ayudar a resolver problemas a los ingenieros de la marina rusa.

De aproximadamente unos dos millones de patentes eligió sólo unas 40 mil, no se sabe la cantidad exacta, que consideró verdaderamente inventivas.

Altshuller se hacía la siguiente pregunta: ¿Por qué algunas personas inventan y otras no?

En un principio pensaba que era algo psicológico, pero más tarde enfocó el tema de un modo científico. Él estaba convencido de que los inventores seguían un método aunque fuese de una manera intuitiva. Y se dio cuenta que la mayoría de los problemas a los que nos enfrentamos ya han sido resueltos con anterioridad en otra disciplina.

Analizar continuamente todas las patentes ayuda a encontrar soluciones a nuestros problemas, pero resulta tedioso, impráctico y requiere de una ardua tarea de investigación.

Hoy buscar patentes similares a problema que se analiza, es aún más difícil y además no sirven de mucho puesto que a mayoría de estas patentes están protegidas.

Esta es la razón que una buena parte de los desarrollos TRIZ sea confidenciales y protegidos por patentes.

Volviendo al tema de las contradicciones y su resolución por TRIZ hoy sabemos que la eliminación de contradicciones sin aceptar compromisos ó soluciones intermedias, es una de las herramientas básicas de TRIZ.

Además se definen tres tipos de contradicciones:

Administrativas : son problemas o situaciones que requieren una solución en tiempo y forma no aceptándose alternativas desventajosas.

-Se podrá incrementar la productividad de la empresa con mejor entrenamiento (positivo) pero los empleados no trabajaran mientras están entrenándose (negativo).

Técnicas : son las restricciones de problemas ingenieriles ó de diseño donde el resultado ideal final es prevenir con la solución encontrada de tener otros inconvenientes del sistema. Por lo general se tiene:

-Un contenedor puede soportar altas presiones (positivo) pero a costa de un mayor peso (negativo)

-Una computadora puede tener una pantalla con mas brillo (positivo) pero consumirá mas electricidad (negativo)

-Un avión ó un automóvil puede tomar mas velocidad (positivo) pero producirá mas ruido (negativo)

En el caso del contenedor se puede respetar al compromiso de la resistencia a mayor presión y no tener mucho peso si cambiamos de material del contenedor a aluminio ó plástico reforzado.

Físicas ó inherentes: son problemas ó situaciones donde el sistema tiene requisitos opuestos para el mismo parámetro ó atributo de diseño, por ejemplo:

-Una olla debe mantener la comida caliente (positivo) pero debe tener su parte exterior fría para prevenir de quemarse las manos

-una bicicleta debe ser grande por comodidad (positivo) pero no tanto que moleste cuando se guarda (negativo)

-el plástico será resistente (positivo) y económicas (positivo) pero también biodegradable (mayor costo negativo)

-las luminarias de la calle serán potentes (positivo) pero no ocasionarán polución lumínica (negativo)

En el caso de la bicicleta será grande pero podrá desarmarse y reducirse a dimensiones menores para su almacenado.

Con este escaso conocimiento de la historia de TRIZ y de las contradicciones que causan problemas sean administrativos, técnicos o físicos, veamos como han sido resueltas en el diseño de productos de consumo diario.

Vale aclarar que TRIZ se compone de mas de veinte herramientas dedicadas cada una a un uso especifico, entre las mas usadas están: la matriz de contradicciones, la causa raíz de problemas, los Operadores del sistema, los principios de separación, los principios inventivos, los Estándares de soluciones, ARIZ , los niveles de invención, Análisis de Recursos, Idealidad, los Efectos científicos y las Bases de datos, el Modelo Sustancia y Campo, las Herramientas para vencer la inercia mental, etc.

Pero antes veamos como se aplican los principios de separación y la evolución de productos como fuente inagotable de mejoras e innovaciones que son solicitadas y reconocidas ampliamente por el mercado.

La separación en el tiempo, la separación en el espacio, la separación entre las partes y el todo, y la separación en la condición, son cuatro estrategias simples de resolución de contradicciones molestas.

Existe un caso histórico interesante de una separación en el tiempo que fue usada con inteligencia por los españoles de la conquista y fue la expedición Balmis.

La Real Expedición Filantrópica de la Vacuna, conocida como Expedición Balmis en referencia al médico español Francisco Javier de Balmis, fue una expedición de carácter filantrópico que dio la vuelta al mundo y duró de 1803 hasta 1814.

Su objetivo era en principio que la vacuna de la viruela alcanzase todos los rincones del por entonces Imperio español, ya que la alta mortandad del virus estaba ocasionando la muerte de miles de niños. Se estimaba en un 40% de mortandad.

El Rey Carlos IV apoyó y sufragó con fondos públicos al médico de la corte Dr. Balmis en su idea de una vacunación masiva de niños a lo largo del imperio, ya que su propia hija la Infanta María Luisa había sufrido y muerto por esa enfermedad.

La expedición salió del puerto de La Coruña un 30 de noviembre de 1803 y esta es considerada la primera expedición sanitaria internacional en la historia.

Carlos V fue el único patrocinador de la expedición que trató de llevar la vacuna hasta México, por donde se supone que entró la enfermedad cobijada en algunos de los marineros que Hernán Cortés llevó en su camino hacia el oro Azteca.

El problema que conllevaba el trayecto era sencillo, si se inoculaba el virus de la viruela a una persona que estuviera vacunada, en el tiempo que durara el viaje desarrollaría la enfermedad pero también la superaría antes de llegar a puerto.

Por ello, el médico Javier Balmís tomó una decisión controvertida ya que usó una separación en el tiempo de la enfermedad. Embarcó a 22 niños expósitos e inoculó a dos de ellos el virus. Cuando este hacía su efecto en forma de notorias pústulas, unos niños se lo pasaban a otro de forma escalonada por contacto de sus cuerpos.

Dos se lo transmitían a otros niños, que hacían lo mismo a su vez con otros, hasta llegar hasta los 22. De ese modo, cuando el María Pita atracó en las costas de Puerto Rico, la vacuna, tomada de muestras de los 22 niños estaba lista para depositarla en manos de los médicos locales.

La expedición se dividió entonces en dos grupos que hicieron llegar la tan deseada vacuna a las costas de Venezuela, Cuba, México, Panamá, Colombia, Ecuador, Perú, Chile, Bolivia, Brasil, Guatemala y Argentina.

Luego veinte grupos partieron hacia Filipinas y China.

Así fue como 22 niños sin padres fueron los portadores de la esperanza de vida para un estimado de unos 10 millones de personas solo en los países Latinoamericanos.

Respecto de la evolución de los productos Altshuller estableció ocho patrones de evolución de los sistemas técnicos, a saber:

1. Ciclo de vida con nacimiento, adolescencia, madurez y muerte.

Ejemplo: Turbinas reemplazaron a calderas y estas reemplazaron a las velas y estas a los remos.

2. Tendencia a incrementar la Idealidad.

Ejemplo: Impresoras Láser reemplazaron a chorro a tinta y estas a bolillas.

3. Desarrollo desparejo de subsistemas resulta en contradicciones.

Ejemplo: las aero turbinas se desarrollaron más rápido que el diseño de alas.

4. Primero ensamble las partes y luego desensamble las partes(para sacar ventajas).

Ejemplo: Corta pluma con una hoja, muchas hojas, y luego tijera, destornillador, abre latas, corta uñas, destapador de botellas, lima, llavero, etc. (Corta plumas Suiza).

5. Incremento de la complejidad seguido de simplificación con integración.

Ejemplo: panel reforzado plástico de computadora con muchos componentes integrados.

6. Transición del macro sistema al micro sistema.

Ejemplo: Vidrio blindex del vidrio plano común. Los rodamientos de diámetro chico hacen un vidrio multicapa de mayor rigidez y seguridad.

7. La Tecnología incrementa dinamismo y controlabilidad.

Ejemplo: puntero de Madera, puntero telescópico y puntero Láser.

8. Decrecimiento de actividad humana e incremento de automatización

Ejemplo: Controles de los aviones, transatlánticos, plantas industriales y satélites

Veamos entonces algunas aplicaciones de triz en productos de consumo masivo.

1-El ingeniero diseñador israelí Kobi Levi fabrica sus propios zapatos, copiando a la naturaleza o a los elementos domésticos, eliminado la contradicción de equilibrio en cada caso particular, usando materiales de contrapesos y de alta adherencia al suelo.

Vea la pagina http://kobilevidesign.blogspot.com/search?updated-min=2010-01-01T00%3A00%3A00-08%3A00&updated-max=2011-01-01T00%3A00%3A00-08%3A00&max-results=9

2-El polietileno fue descubierto por DOW Co. y tiene excelentes propiedades contra el agua y polvo pero muy limitada resistencia al pasaje de oxigeno por sus densas fibras.

Fue Johnson & Jonson el que con un equipo de TRIZ selecciono este material,compro la patente a DOW y la forma que encontró para envasar sus productos para niños, fue envolver nueve bolsas plásticas dentro de una bolsa final, y de esa forma elimino posibilidades de contaminación en las nueve bolsas empaquetadas.

3-Por años las camisas han tenido adosado al cuello un segmento de tela o etiqueta indicando fabricante y tamaño pero recientemente varios fabricante indios y chinos han reemplazado esto por una impresión sobre la misma tela de la camisa llegando al resultado final ideal establecido por Altshuller.

Es decir que han eliminado la etiqueta, que ha veces es molesta al usuario, y han usado un componente del contexto, es decir la camisa misma.

4-Las nuevas PC portátiles de https://www.youtube.com/embed/7H0K1k54t6A

Y han aplicado varios conceptos TRIZ desde eliminar contradicciones a una mayor Idealidad y evolución de productos.

5-Desde hace mas de 3000 años los humanos hemos necesitado de cepillos de dientes.

Un resumen de mejoras comprobables de un cepillo dental puede verse en https://www.gestiopolis.com/tendencias-de-evolucion-de-un-producto-ejemplo-del-cepillo-dental/

Pero en la Feria de Bélgica 2011 se ha presentado el Philips Sonicare Diamond que es un cepillo dental eléctrico y especial para viajeros, que incluye un vaso de enjuague bucal que a la vez puede usarse como cargador de las baterías del cepillo eléctrico.

El enjuague con un producto caliente suele mejorar la solubilidad de los alimentos y optimiza el lavado dental.

La evolución del cepillado de una acción manual mecánica, a una acción química en el dentífrico a una acción electromagnética pulsante es un hecho comprobable hoy en día.

El vaso trabaja con cargas inductivas wireless y se conecta directamente al enchufe eléctrico, pero también pueden recargarse las baterías vía el puerto USB de una computadora, según http://www.gizmag.com/philips-sonicare-diamondclean-toothbrush/19533/?utm_source=Gizmag+Subscribers&utm_campaign=0cda2f8c92-UA-2235360-4&utm_medium=email

6-Recientemente se ha hecho un concurso del uso alternativo de los libros entre adolescentes y estos son los premiados

7-Incluso existen relojes personalizados como los de la pagina

8-Otro diseño de gran innovación se encuentra en los automóviles no solo en su exterior sino en su electrónica, como ser en el reconocimiento por la llave del usuario y el ajuste necesario de configuración del asiento y de los espejos, lo que implica una separación en la condición prexistente y el tiempo.

Incluso separación de temperatura del conductor de los pasajeros es una separación en el espacio.

Goodyear ha patentado neumáticos con capas de distintos colores que distinguen sobre el desgaste del neumático.

Y no solo se puede detectar la localización de un auto robado sino también en los motores inteligentes se encuentra rápido el diagnostico y la reparación a distancia.

Los parabrisas con superficie autolimpiante son comunes en Mercedes Benz y Honda haciendo innecesarios los limpia parabrisas.

Incluso Mercedes Benz incluye en autos de alta gama un radar que asiste a impedir las colisiones, cierra ventanillas abiertas y coloca los asientos en posición vertical. Si se mantienen los frenos apretados entonces el sistema provoca que todas las ruedas frenen a igual velocidad y ajusta la tensión de los cinturones de seguridad.

Pero en el caso de limpia parabrisas existen aquellos que se ajustan a la velocidad del móvil e inclusos a la cantidad de lluvia. Por otro lado la radio se ajusta a altas velocidades tapando el ruido externo.

Los autos híbridos son una realidad usando combinaciones de partes mecánicas, químicas y electromagnéticas en un solo sistema.

9-Eveready ha comercializado linternas, punteros y radios que fácilmente se adaptan a pilas de distinto tamaño.

10-Existen pelotas de golf que emiten señal electromagnética y por GPS detectan el lugar donde se encuentra perdida la pelota, incluso bajo agua. Esas mismas pelotas son de material biodegradable y en cuestión de días se convierten en alimento de peces.

11-Apple ha comercializado teclados smart touch que usa la energía generada por la presión sobre las teclas para recargar las baterías de la PC e incluso emitir una porción de luz sobre el teclado para áreas poco iluminadas.

3M comercializa sus Notebook Privacy screen donde solo la persona que esta operándola puede ver los caracteres y la visión en ángulo esta desfigurada según el principio de separación en el espacio.

12-La evolución de las comunicaciones ha pasado de un campo térmico con señales de humo, a un campo químico en las tintas de diarios y revistas, a los telex donde se combinan los campos químicos y mecánicos, al teléfono con campo eléctrico y llegando a nuestros días con campos electromagnéticos con los e mail y celulares.

Poco a poco los celulares híbridos con televisión e Internet ganan adeptos día a día.

13-En casas y oficinas la integración de componentes se siente no solo en las piscinas con contracorrientes de agua para ejercicio de los nadadores y profesionales sino en los equipos celulares, copiadoras, impresoras y hasta en los sistemas de incendio y alarmas.

La identificación por código de barras vía campos electromagnéticos ya es un hecho en todas las tiendas.

14-La integración de alimentos según gustos, calorías, contenidos de grasas y nutrientes ha ido hacia un nivel individual dejando de lado los productos masivos.

Existen infinidad de preguntas que se pueden hacer para detectar las preferencias de los consumidores como en la casa la necesidad de cocinar sin usar gas o electricidad o disponer de techos que se abran en función del tiempo en el exterior de la vivienda.

Otros fabricantes prefieren filmar las conductas de los clientes o los inconvenientes en el uso de sus productos, por ejemplo en los potes de mayonesa como graduar la aplicación de mayonesa a una comida o como graduar el uso de un detergente a un lavarropas.

Nota: Referente a los principios de separación puede el lector tratar de resolver estos ejercicios.

Vimos que una contradicción existe cuando, tratando de mejorar un atributo, “A”, de un sistema tecnológico, otro atributo “B”, del mismo sistema tecnológico, se deteriora.

Por ejemplo, si se quiere fabricar un producto más robusto y duradero (atributo deseado), automáticamente se hace más pesado y costoso por el material requerido para ello (atributo indeseable).

Los siguientes ejercicios muestran varias contradicciones tipo.

a-Cuando los bomberos enfrentan un gran incendio, en un inmueble, requieren aplicar grandes cantidades de agua, a muy alta presión, para sofocar el fuego (atributo deseable), pero al mismo tiempo, mucha agua provoca graves daños al inmueble, a los enseres domésticos y al equipo de oficina (atributo indeseable), en otras palabras el agua se necesita pero no se necesita, hay una contradicción física entre el agua y ella misma.

b-Al entrenar clavadistas de la plataforma de 10 metros de altura, un mal clavado, a un ángulo inadecuado, puede provocar graves daños al deportista debido a que la velocidad que alcanza, en la caída, es considerable. Se requiere tener agua en la pileta de natación para amortiguar un “buen” clavado (atributo deseable) pero no se requiere agua para un clavado mal ejecutado por el daño que puede provocar (atributo indeseable). La característica positiva del agua se ve enfrentada con su característica negativa, por lo que el agua debe estar presente y al mismo tiempo ausente.

c-En una fábrica de vidrio especial, un cliente solicita cientos de láminas de ese producto, que tengan un milímetro de espesor, con las esquinas redondeadas. Durante el corte y pulido de dichas esquinas se produce el rompimiento de gran número de láminas, con la pérdida monetaria para la empresa. La contradicción física es que las láminas deben ser delgadas como el cliente las requiere (atributo deseable) pero al mismo tiempo deben ser gruesas para no romperse (atributo indeseable).

d-Un conducto de hierro conduce pequeñas esferas de acero (balines), junto con aire, a una gran velocidad, para ser transportadas a otro departamento de la misma empresa. Los codos de la tubería sufren un alto grado de erosión, lo que provoca que se deban de cambiar tales codos hasta dos veces por semana, con la pérdida de tiempo y dinero que ello produce. Se sugiere instalar protectores de cerámica o de algún otro material resistente a los impactos de las esferas metálicas, sin embargo el costo de hacerlo es muy alto. La contradicción física es que: se requiere que los balines viajen a gran velocidad dentro del ducto (atributo deseable) pero al mismo tiempo eso produce un alto grado de erosión (atributo indeseable).

e-En cualquier restaurante es deseable tener muchos comensales (atributo deseable) sin embargo a mayor número de clientes se hace necesario contratar más meseros (atributo indeseable). La contradicción es tener muchos clientes pero al mismo tiempo no tenerlos.

¿Cómo resolverían Ustedes estos problemas?

Las contradicciones físicas son relativamente fáciles de resolver ya que se pueden enfrentar mediante uno de los siguientes Principios de Separación:

Separación en el espacio.

Separación en el tiempo.

Separación entre las partes y el todo.

Separación de acuerdo a una condición.

Para la aplicación de la TRIZ, definir las contradicciones que se pretenden eliminar es la pieza clave en cualquier problema de inventiva o innovación tecnológica.

Una vez identificadas estas, la solución es relativamente simple, sin embargo se requiere experiencia práctica que se gana con el tiempo.

La solución a los problemas planteados es:

a-Los bomberos emplean un aspersor de agua que produce gotas muy pequeñas, las cuales tienen un gran poder de cobertura pero no causan graves daños al inmueble y a otros objetos.

b-En el caso de la piscina, se inyecta aire en alta presión, mediante difusores, en el fondo de la piscina y entonces el aire reduce considerablemente la densidad del agua y así el daño que pudiera sufrir el clavadista es mínimo si cayese mal y a gran velocidad.

c-Las láminas de vidrio se apilan, incrementando su grosor y por lo tanto pueden cortarse y pulirse sin que se rompan o astillen.

d-El problema se resuelve mediante un imán, el cual se coloca en la parte exterior del codo, con lo que algunas esferas de acero son retenidas, momentáneamente, en el interior del ducto, sirviendo de amortiguadores y así evitando la erosión de la pared metálica. Si la velocidad de transporte es alta, entonces las esferas van rotando y por lo tanto no sufren daño permanente ni el codo tampoco.

e-En el caso del restaurante, los comensales se convierten en sus propios meseros durante el popular auto service buffet.

Le resuelto difícil entender los principios de separación. No .

Eso es lo interesante e importante de TRIZ, que es fácil, rápido y de gran aplicación a casos concretos.

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Isoba Oscar. (2011, agosto 31). La Innovación sistemática y TRIZ en el diseño de productos de consumo. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/innovacion-sistematica-triz-diseno-productos-consumo/
Isoba Oscar. "La Innovación sistemática y TRIZ en el diseño de productos de consumo". gestiopolis. 31 agosto 2011. Web. <https://www.gestiopolis.com/innovacion-sistematica-triz-diseno-productos-consumo/>.
Isoba Oscar. "La Innovación sistemática y TRIZ en el diseño de productos de consumo". gestiopolis. agosto 31, 2011. Consultado el . https://www.gestiopolis.com/innovacion-sistematica-triz-diseno-productos-consumo/.
Isoba Oscar. La Innovación sistemática y TRIZ en el diseño de productos de consumo [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/innovacion-sistematica-triz-diseno-productos-consumo/> [Citado el ].
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