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Un grupo testeado por los profesionales, con la tecnología más puntera, llega a los practicantes del ciclismo. Con una ergonomía mejorada y distintas opciones de cambio tanto en mecánico como Di2.El diseño de la biela, similar a la del Dura-Ace 9100, presenta una estructura de 4 brazos Hollowtech ll, que proporciona mayor rigidez y transferencia de potencia.También cambia la posición de la biela respecto al cassette, aumentando la distancia entre los dientes y el cuadro, mejorando el rendimiento en el cambio para bicis con frenos de disco. Las opciones de biela disponibles son 50-34, 52-36 y 53-39, y para ciclocross 46-36. Los sistemas de cambio Ultegra  son rápidos, suaves y precisos. Tanto en mecánicos como electrónicos, y con opciones de freno de disco hidráulico. Ambos adoptan el perfil bajo del cambio Shadow Dura-Ace, para acoplarse idóneamente bajo el cassette, libre de peligros. Disponibilidad en caja corta, que acepta desarrollos desde 11-25 a 11-30, y caja larga, desde 11-28 a 11-34.  El desviador (FD) ha sido diseñado para lograr un cambio suave y rápido a la vez incluso en situaciones de estrés. En combinación con las nuevas bielas, el desviador funciona en un rango de marchas más amplio sin sacrificar efectividad en el mismo.El cambio Di2 (RD-8050) o mecánico (RD-R8000) adopta el perfil bajo del cambio Shimano Shadow Dura-Ace, para acoplarse perfectamente bajo el cassette, libre de cualquier peligro. El cambio está disponible en caja corta (SS) para cubrir desarrollos 11-25 hasta 11-30, y caja larga (GS) para cubrir desde 11-28 hasta 11-34. Tanto el cambio como el desviador Di2 se comunican perfectamente el uno con el otro para funcionar en modo full o semi Synchro-Shift, permitiendo al usuario concentrarse en lo más importante: la carretera y pedalear. Las manetas de cambio mecánicas están disponibles en versión de freno de disco hidráulico (ST-R8020) o de freno de llanta (ST-R8000), incluyendo cables de polímero para una acción de cambio increíblemente suave.