En un comunicado la Alianza Atlántica subrayó que "no reconoce" las elecciones del 11 de noviembre en la RPD y la RPL.
"Son contrarias a la letra y al espíritu de los acuerdos de Minsk y socavan los esfuerzos por una solución pacífica del conflicto", dice la nota.
Además la Alianza llamó a Rusia "a retirar sus fuerzas" y "cesar el apoyo a las milicias de las regiones de Donetsk y Lugansk en Ucrania".
Rusia en reiteradas ocasiones destacó que no es parte del conflicto en el este de Ucrania y que está interesado en que la nación vecina supere lo más pronto posible la crisis que está viviendo desde 2014.
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Cinco candidatos, entre ellos el actual dirigente interino de la RPD, Denís Pushilin disputan este domingo la dirección de la república autoproclamada, además se elegirán 100 miembros del Consejo Popular (Parlamento).
Los colegios electorales abrieron a las 8.00 hora local (5.00 GMT) y cerrarán a las 20.00 (17.00 GMT).
Kiev ya había manifestado su inconformidad con la celebración de esos comicios y dicho que no reconocería sus resultados.
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El Kremlin, entretanto, sostiene que esas elecciones no contradicen a los acuerdos de Minsk.