Cuando la llegada de los militares golpistas al Palacio de la Moneda era inminente, Salvador Allende decidió realizar un último discurso a través de Radio Magallanes. En este mensaje, señala su disposición de luchar hasta el final y llama al pueblo a defenderse. Pocos minutos después, Allende fue encontrado muerto en su despacho. La versión del gobierno señala que se suicidó con un fusil de asalto AK-47, que le había regalado Fidel Castro. Así lo ratificaron los jueces de la Corte Suprema en el año 2014.
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Los tribunales chilenos desecharon la opción del asesinato, al «no haber ningún testigo que pueda avalar la tesis del enfrentamiento». La máxima instancia judicial de dicho país afirmó las sentencias de dos instancias anteriores. En la primera, las investigaciones del juez Mario Carroza concluyeron que que el expresidente se suicidó. La misma versión se sostuvo en la Corte de Apelaciones. En ese sentido, el fallo de la Suprema representaría la finalización definitiva de esta causa, postergada por más de 40 años. Allende se habría sentado en su sofá e instalado el fusil entre sus piernas para accionarlo.
De acuerdo con la Corte, la muerte de Salvador Allende se habría producido por una «lesión perforante de la cabeza por proyectil de arma de fuego de alta velocidad a contacto». El cuerpo de de Allende había sido exhumado en mayo del 2011. Sin embargo, uno de los jueces supremos, Hugo Dolmestch; mantuvo su postura a favor de un sobreseimiento temporal y no definitivo del proceso. Esto debido a ciertas opiniones contrapuestas de los peritos, específicamente sobre un orificio de salida de una bala que no coincidía con la trayectoria del proyectil que ingresó a la cabeza del expresidente.
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En el 2008, el libro intitulado «Yo no me rendiré», de Luis Ravanal Zepeda y Francisco Marín Castro da nuevas luces sobre este enigmático caso. El doctor Ravanal plantea que el disparo con fusil necesariamente tuvo que haberse realizado después del disparo con arma corta «puesto que, de lo contrario, este no habría dejado orificio de salida». De este modo, defensores de los derechos humanos decidieron judicializar el caso. En enero de 2011 se abrió el proceso Rol 77-2011, «Caso Allende». El juez a cargo, Mario Carroza, solicitó una opinión al Servicio Médico Legal (SML), con el fin de determinar si era necesaria una nueva necropsia (tras la primera de hace veintisiete años).
Consecuentemente, el 4 de abril de 2011, el SML ratificó la versión del doctor Ravanal. Antes de este escenario, el magistrado Carroza determinó una nueva exhumación del cadáver, la que se realizó el 23 de mayo del 2011. En esta nueva pericia, no se encontró el segmento de la parte posterior del cráneo en el que estaba contenido el citado orificio de bala, pues la mitad de los huesos del cráneo no estaban. Pese a esta observación insoslayable, el juez decidió cerrar la causa el 13 de setiembre del 2013, señalando que: «voluntariamente [Allende] se quita la vida y no hay intervención de terceros, ya sea para su cometido como para su auxilio».
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También se cuestionó que el magistrado no utilizara todas las fotografías del rollo que contenía «37 cuadros impresionados [negativos] correspondientes a la fijación del S.S. [Sitio del Suceso] de la muerte» de Allende. Solo figura 25 copias de las 37 que le fueron entregadas, y la calidad que muestran sobre el cadáver y el lugar de los hechos son bastante defectuosas, tal como señala Julián Aceitero Gómez en sus investigaciones sobre el caso. A esto se suma que en una entrevista realizada a Robinson Guerrero, contara que conoció a René Riveros Valderrama, un joven teniente que afirmó haber sido el victimario de Salvador Allende.
