FR2518677A1 - IC-engine drive shaft to cam shaft coupling - is pin jointed parallelogram linkage guided in closed track to give periodic variation in relative shaft velocity - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte aux dispositifs permettant de réaliser une liaison d'entrainement non homocinétique entre un arbre menant et un arbre mené. Un exemple d'application d'un tel dispositif peut être trouvé dans un mécanisme dedistribu- tion variable pour moteur à combustion interne. The present invention relates to devices making it possible to produce a non-homokinetic drive link between a driving shaft and a driven shaft. An example of application of such a device can be found in a variable distribution mechanism for an internal combustion engine.
Un tel dispositif est donc du type comprenant un arbre menant et un arbre mené coaxiaux reliés par des moyens qui permettent de faire varier de façon périodique à chaque tour entre une valeur haute et une valeur basse, l'écart de calage angulaire entre les deux arbres et donc leur vitesse relative instantanée, leurs vitesses moyennes sur un tour demeurant égales. Such a device is therefore of the type comprising a driving shaft and a coaxial driven shaft connected by means which make it possible to vary periodically at each turn between a high value and a low value, the angular setting difference between the two trees and therefore their instantaneous relative speed, their average speeds over one revolution remaining equal.
On connaft en particulier de tels dispositifs utilisés pour la commande des soupapes d'un mqteur à combustion interne, dans lesquels l'arbre menant est entraidé à partir du vilebrequin du moteur et l'arbre mené, coaxial à l'arbre menant, comporte au moins une came pour la commande d'une soupape,la liaison cinématique entre les deux arbres menant et mené étant assurée par un organe rotatif intermédiaire à excentricité variable par rapport à l'axe commun des deux arbres. Cet organe rotatif comporte des rainures radiales dans lesquelles glissent deux éléments de liaison solidaires respectivement, l'un de l'arbre menant,l'autre de l'arbre mené.En réglant l'excentricité de 11 organe rotatif, on introduit dans la liaison cinématique entre l'arbre menant et l'arbre mené la variation périodique souhaitée de la vitesse angulaire de l'arbre mené par rapport à celle de l'arbre menant. Cependant, un tel agencement offre des inconvénients sérieux : l'existence d'un contact glissant entre les éléments de liaison et l'organe intermédiaire entrai- ne après un certain temps d'utilisation une usure préjudiciable au, bon fonctionnement du dispositif; son encombrement est relativement important et de plus, il n'autorise qu'une variation limitée de la loi d'entrainement de l'arbre mené par l'arbre menant. We know in particular such devices used for controlling the valves of an internal combustion engine, in which the driving shaft is supported from the engine crankshaft and the driven shaft, coaxial with the driving shaft, comprises at at least one cam for controlling a valve, the kinematic connection between the two driving and driven shafts being ensured by an intermediate rotary member with variable eccentricity with respect to the common axis of the two shafts. This rotary member has radial grooves in which slide two integral connecting elements respectively, one of the driving shaft, the other of the driven shaft. By adjusting the eccentricity of the 11 rotating member, one introduces into the connection kinematics between the driving shaft and the driven shaft the desired periodic variation of the angular speed of the driven shaft compared to that of the driving shaft. However, such an arrangement offers serious drawbacks: the existence of sliding contact between the connecting elements and the intermediate member causes wear that is detrimental to the proper functioning of the device after a certain period of use; its size is relatively large and moreover, it allows only a limited variation of the drive law of the shaft driven by the driving shaft.
Le but de cette invention est de remédier à ces divers inconvénients et de proposer un dispositif qui ne comporte pas d'organe à mouvement excentré et qui élimine de la liaison cinématique tout élément- à contact glissant. The object of this invention is to remedy these various drawbacks and to propose a device which does not include an eccentric movement member and which eliminates from the kinematic connection any element with sliding contact.
A cet effet, l'invention a pour objet
- un dispositif de liaison entre deux arbres coaxiaux respectivement menant et mené, adapté pour produire une variation périodique de la vitesse de rotation de l'arbre mené par rapport à celle de l'arbre menant, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux biellettes disposées dans un plan orthogonal à l'axe commun des deux arbres, articulées entre elles à une de leurs extrémités et reliées l'une à l'arbre menant3 lt.autre à l'arbre mené, des moyens étant prévus pour guider les extrémités de ces biellettes le long d'une courbe fermée.To this end, the subject of the invention is
- A connecting device between two coaxial shafts respectively driving and driven, adapted to produce a periodic variation of the speed of rotation of the driven shaft compared to that of the driving shaft, characterized in that it comprises at least two rods arranged in a plane orthogonal to the common axis of the two shafts, articulated together at one of their ends and connected one to the driving shaft 3 lt. the other to the driven shaft, means being provided for guiding the ends of these links along a closed curve.
Suivant d'autres caractéristiques:
- il est prévu quatre biellettes formant un quadrilate- re articulé dont les deux couples due cotés opposés sont reliés respectivement, lsun à l'arbre menant et l'autre à l'arbre mené, des moyens étant prévus pour guider les sommets de ce quadrilatère le long d'une courbe fermée;
- le quadrilatère est un losange dont les- sommets sont guidés le long d'une courbe fermée présentant une symétriepar rapport à un point situé. sur l'axe commun des deux arbres.According to other characteristics:
- Four rods are provided forming an articulated quadrilateral whose two pairs due opposite sides are connected respectively, one to the driving shaft and the other to the driven shaft, means being provided to guide the vertices of this quadrilateral along a closed curve;
- the quadrilateral is a rhombus whose vertices are guided along a closed curve presenting a symmetry with respect to a point located. on the common axis of the two trees.
- chaque arbre est relié au milieu de la ou chaque biellette à laquelle il est associé
- les moyens de guidage des extrémités des biellettes sont constitués par une came.- each tree is connected to the middle of the or each link with which it is associated
- The means for guiding the ends of the links consist of a cam.
L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels
- la Fig. 1 est une vue schématique en perspective partiellement éclatée d'un dispositif suivant l'invention;
- la Fig. 2 est une représentation schématique du dispositif composé de biellettes articulées formant un losange portant à ses sommets quatre galets
- les Fig. 3; 4 et 5 sont des schémas destinés à expliquer le fonctionnement du dispositif;
- la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation appliqué à la commande d'un arbre à cames de moteur à combustion interne;
- la Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6;;
- les Fig. 8 à 10 sont des vues en coupe suivant les lignes 8-8,9-9,10-10 de la Fig. 7 ;
- la Fig. 11 est une vue en coupe schématique d'une variante de réalisation de la came , et
- la Fig. 12 montre différents profils de la came représen
tée à la Fig. 11.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings given solely by way of example and in which
- Fig. 1 is a schematic partially exploded perspective view of a device according to the invention;
- Fig. 2 is a schematic representation of the device composed of articulated links forming a rhombus carrying at its vertices four rollers
- Figs. 3; 4 and 5 are diagrams intended to explain the operation of the device;
- Fig. 6 is a view in longitudinal section of an embodiment applied to the control of an internal combustion engine camshaft;
- Fig. 7 is a sectional view along line 7-7 of FIG. 6 ;;
- Figs. 8 to 10 are sectional views along lines 8-8,9-9,10-10 of FIG. 7;
- Fig. 11 is a schematic sectional view of an alternative embodiment of the cam, and
- Fig. 12 shows different profiles of the cam represented
shown in Fig. 11.
On voit sur la Fig. 1 un arbre menant et un arbre mené 2
d'axe commun X-X, reliés par un dispositif suivant l'invention.We see in Fig. 1 a leading tree and a driven tree 2
of common axis XX, connected by a device according to the invention.
Ce dispositif comprend un losange articulé formé de quatre biel
lettes 3, 4, 5, 6 dont les sommets portent quatre galets 7, 8,9, 10.This device comprises an articulated rhombus formed by four biel
lettes 3, 4, 5, 6, the vertices of which carry four rollers 7, 8, 9, 10.
Un premier couple de côtés opposés 3, 5 de ce losange est relié
à l'arbre menant 1 par exemple par une barrette 11 qui matéria
lise une première médiane du losange. De même, l'autre couple de
côtés opposés 4,6 du losange est relié à l'arbre mené 2,par exem-
ple par une barrette 12 qui matérialise la deuxième médiane de ce
losange.A first pair of opposite sides 3, 5 of this rhombus is connected
to the shaft leading 1 for example by a bar 11 which materializes
read a first median of the rhombus. Similarly, the other couple of
opposite sides 4,6 of the rhombus is connected to the driven shaft 2, for example
ple by a bar 12 which materializes the second median of this
diamond.
Les quatre galets portés par les sommets du losange sont
guidés par une came 13.The four pebbles carried by the tops of the rhombus are
guided by a cam 13.
Sur la Fig. 2,le point O désigne la trace de l'axe X-X des
deux arbres et le centre du losange. Les sommets de ce losange sont désignés par les références A, B, C, D et les médianes par les segments M1, N1 et M2, N2. La came 13 qui comporte un profil intérieur est parallèle à la courbe S décrite par les sommets du losange et pourrait d'ailleurs être remplacée par une came parallèle à profil extérieur telle que représentée en trait mixte sur la Fig. 2.In Fig. 2, point O designates the trace of the axis XX of the
two trees and the center of the diamond. The vertices of this rhombus are designated by the references A, B, C, D and the medians by the segments M1, N1 and M2, N2. The cam 13 which has an inner profile is parallel to the curve S described by the vertices of the rhombus and could moreover be replaced by a parallel cam with an outer profile as shown in phantom in FIG. 2.
Quant aux points M1,N1, M2,N2 ils décrivent un cercle de centre
O et de rayon L/2, L étant la longueur du côté du losange.As for the points M1, N1, M2, N2 they describe a center circle
O and of radius L / 2, L being the length of the side of the rhombus.
La courbe S est définie en coordonnées polaires par une fonctiqn p = f ( ii ) qui doit satisfaire aux deux conditions suivantes
-f(#4)=f(# + n #) et
+f(#)+f(#+#/2) = L
- En prenant un axe de symétrie pour origine de l'angle polaire 43 (par exemple le grand axe de la courbe (S) la fonc-tion ci-dessus peut s'écrire
ou K est une constante positive ou négative représentative de llapla- tissement de la courbe et T une fonction périodique de période # et telle que ( O ) = - # e + 2
A titre d'exemple, la fonction # peut être #(β ;)= cos2 (2n+1)#
L'équation de la courbe en coordonnées polaires devient alors:
ifle particulier sl : n=O
The curve S is defined in polar coordinates by a function p = f (ii) which must satisfy the following two conditions
-f (# 4) = f (# + n #) and
+ f (#) + f (# + # / 2) = L
- By taking an axis of symmetry for origin of the polar angle 43 (for example the long axis of the curve (S) the above function can be written
where K is a positive or negative constant representative of the flattening of the curve and T is a periodic function of period # and such that (O) = - # e + 2
As an example, the function # can be # (β;) = cos2 (2n + 1) #
The equation of the curve in polar coordinates then becomes:
particular ifle sl: n = O
La forme de la courbe diffère suivant la valeur de
K qui peut varier entre - 0, 5 et + 0, 5. Cette courbe a son grand axe horizontal ou vertical selon que K est positif ou négatif. The shape of the curve differs according to the value of
K which can vary between - 0, 5 and + 0, 5. This curve has its major horizontal or vertical axis depending on whether K is positive or negative.
Si K = O la courbe est un cercle de rayon
. If K = O the curve is a circle of radius
.
Si l'on considère l'angle formé entre les médianes du losange pour plusieurs positions de ce losange, on constate que cet angle est égal à 90" pour la position dans laquelle le losange devient un carré et qu'il varie de façon continue entre deux valeurs minimale et maximale. Dans l'exemple choisi où K = 0, 1, la valeur minimale est égale à 796 et la valeur maximale égale à 101 . Si lton désigne par e l'écart entre la rotation de la médiane menante et celle de la médiane menée (Fig. 3), c'est à dire
e t2 t1 = f on obtient une courbe telle que représentée à la partie supérieure des Fig. 4 et 5, les valeurs de e = o correspondant aux positions pour lesquelles le losange devient un carré.If we consider the angle formed between the medians of the rhombus for several positions of this rhombus, we see that this angle is equal to 90 "for the position in which the rhombus becomes a square and that it varies continuously between two minimum and maximum values. In the example chosen where K = 0, 1, the minimum value is equal to 796 and the maximum value equal to 101. If lton denotes by e the difference between the rotation of the leading median and that of the median conducted (Fig. 3), i.e.
e t2 t1 = f we obtain a curve as shown in the upper part of Figs. 4 and 5, the values of e = o corresponding to the positions for which the rhombus becomes a square.
Si l'arbre mené porte au moins une came produisant en l'absence du dispositif suivant l'invention une levée correspondant à la courbe représentée en trait plein à la partie inférieure des Fig. If the driven shaft carries at least one cam producing in the absence of the device according to the invention a lift corresponding to the curve shown in solid lines at the lower part of FIGS.
4 et 5, la présence du dispositif suivant l'invention introduit une variation de cette loi de levée.4 and 5, the presence of the device according to the invention introduces a variation of this lifting law.
Si la came portée par l'arbre mené est positionnée comme représenté sur la Fig. 4, cette came subit un élargissement apparent (courbe en trait interrompu). If the cam carried by the driven shaft is positioned as shown in FIG. 4, this cam undergoes an apparent enlargement (curve in broken lines).
Au contraire, si la came portée par l'arbre mené est décalée et positionnée comme représenté sur la Fig 5 , le décalage angulaire introduit lors de l'entrainement de l'arbre mené se traduit par un rétrécissement apparent de cette came (courbe en trait interrompu). On the contrary, if the cam carried by the driven shaft is offset and positioned as shown in Fig 5, the angular offset introduced during the drive of the driven shaft results in an apparent narrowing of this cam (curve in line interrupted).
Pour des positions intermédiaires de la came on ohtient une modification apparente du profil comportant un décalage du point de levée maximal et une loi de levée dissymétrique. For intermediate positions of the cam, an apparent modification of the profile is obtained, comprising a shift in the maximum lifting point and an asymmetrical lifting law.
On voit donc que le dispositif suivant l'invention permet gr ce à un choix convenable. du profil de la came 13 de guidage des sommets du losange et par un déplacement angulaire de cette came autour de l'axe X-X d'obtenir une variation contrôlée de la vifesse instantanée de l'arbre mené par rapport à celle l'arbre menant. It can therefore be seen that the device according to the invention allows a suitable choice. of the profile of the cam 13 for guiding the vertices of the rhombus and by an angular displacement of this cam around the axis X-X to obtain a controlled variation of the instantaneous speed of the driven shaft relative to that of the driving shaft.
Un tel déplacement angulaire de la came 13 équivaut à une modifi- cation du coefficient K : c'est ainsi qu'une rotation de 90" à partir de la position des Fig. 2 et 3 fait passer le coefficient K de + 0, 1 à
- 0, l et permet d'obtenir une variation apparente du pro-fil de la came portée par l'arbre mené, dont les deux extrêmes sont représentés aux Fig. 4 et 5.Such an angular displacement of the cam 13 is equivalent to a modification of the coefficient K: thus a rotation of 90 "from the position of Figs. 2 and 3 causes the coefficient K to pass from + 0, 1 at
- 0.1, and makes it possible to obtain an apparent variation of the profile of the cam carried by the driven shaft, the two extremes of which are shown in FIGS. 4 and 5.
Un exemple de réalisation concret va être décrit ci-dessous en se référant aux Fig. 6 à 10 qui représentent un dispositif de commande des soupapes d'un moteur à deux cylindres opposés et arbre à cames central. An example of a concrete embodiment will be described below with reference to FIGS. 6 to 10 which represent a device for controlling the valves of an engine with two opposite cylinders and central camshaft.
Ce dispositif comprend deux arbres à cames coaxiaux 21, 22 d'axe X-X. L'arbre à cames 21 est muni de deux cames 23 et 24 commandant les soupapes d'échappement du premier et du deuxième cylindres du moteur. L'arbre à cames 22 est muni de deux cames 25 et 26 commandant les soupapes d'admission du premier et du deuxième cylindres. Un prolongement 27 de l'arbre à cames 22 traverse de part en part un perçage axial-28 de l'arbre à cames 21 et les deux arbres sont montés à rotation l'un dans l'autre par des paliers 29 et 30 situés à chaque extrémité de ce prolongement. L'ensemble des deux arbres est par ailleurs monté à rotation dans le carter moteur 31 par des paliers 32 et 33 sur. les - quels portent respectivement l'arbre 21 et l'arbre 22. This device comprises two coaxial camshafts 21, 22 of axis X-X. The camshaft 21 is provided with two cams 23 and 24 controlling the exhaust valves of the first and second cylinders of the engine. The camshaft 22 is provided with two cams 25 and 26 controlling the intake valves of the first and second cylinders. An extension 27 of the camshaft 22 passes right through an axial bore-28 of the camshaft 21 and the two shafts are mounted for rotation one inside the other by bearings 29 and 30 located at each end of this extension. The assembly of the two shafts is also mounted for rotation in the motor housing 31 by bearings 32 and 33 on. the - which bear the shaft 21 and the shaft 22 respectively.
L'arbre à cames 21 est entrainé à une vitesse égale à la moitié de celle du vilebrequin 34 du moteur par un couple de pignons 35,36. Cet arbre 21 constitue-l'arbre menant, tandis que arbre 22 constitue l'arbre mené. The camshaft 21 is driven at a speed equal to half that of the crankshaft 34 of the engine by a pair of pinions 35,36. This tree 21 constitutes the driving tree, while tree 22 constitutes the driven tree.
Ces deux arbres sont reliés cinématiquement par un dispositif suivant l'invention qui comprend un losange articulé 40 déformable dans un plan perpendiculaire à l'axe X-X. Ce losange est constitué de quatre biellettes 41 à 44 de longueurs égales- articulées à leurs extrémités par des paliers d'axes parallèles à l'axe
X-X et supportant des galets 45 à 48 assujettis à rouler sur une came 49 à profil intérieur. L'arbre 21 est lié en rotation aux biellettes 41 et 43 qui constituent un couple de côtés opposés du losange, par une bride 50 formée sur le moyeu du pignon d'entrafnement 36. La liaison entre cette bride et les deux biellettes 41, 43 est constituée par des articulations 51, 52.De même,l'arbre mené 22 est lié en rotation aux biellettes 42, 44 par une bride 53 en forme de chape disposée à l'extrémité du prolongement 27 sortant du perçage axial 28, par l'intermédiaire de deux articulations 54 et 55.These two shafts are kinematically connected by a device according to the invention which comprises an articulated diamond 40 deformable in a plane perpendicular to the axis XX. This diamond consists of four links 41 to 44 of equal length articulated at their ends by bearings of axes parallel to the axis
XX and supporting rollers 45 to 48 subject to roll on a cam 49 with internal profile. The shaft 21 is linked in rotation to the links 41 and 43 which constitute a pair of opposite sides of the rhombus, by a flange 50 formed on the hub of the drive pinion 36. The connection between this flange and the two links 41, 43 is formed by joints 51, 52. Similarly, the driven shaft 22 is linked in rotation to the rods 42, 44 by a flange 53 in the form of a yoke disposed at the end of the extension 27 leaving the axial bore 28, by l 'through two joints 54 and 55.
La came 49 est montée à rotation dans un palier 56 du carter moteur. Elle est solidaire d'un disque. 57 dont la position angulaire peut être réglée par tout moyen convenable, par exemple en utilisant un moteur pas à pas (non représenté)commandé comme connu en soi, en fonction d'un certain nombre de paramètres de fonctionnement du moteur, par exemple par un dispositif centrifuge ou un piston commandé par une pression d'huile. The cam 49 is rotatably mounted in a bearing 56 of the crankcase. It is attached to a disc. 57, the angular position of which can be adjusted by any suitable means, for example by using a stepping motor (not shown) controlled as known per se, as a function of a certain number of operating parameters of the motor, for example by a centrifugal device or a piston controlled by oil pressure.
On retrouve dans ce dispositif les différents éléments déjà décrits précédemment et son fonctionnement correspond donc très exactement à celui analysé à propos des Fig. 1 à 5, la variation du décalage angulaire entre l'arbre mené 22 et l'arbre menant 21, étant obtenue très simplement en modifiant la position angulaire de la came 49. We find in this device the various elements already described above and its operation therefore corresponds very exactly to that analyzed in connection with FIGS. 1 to 5, the variation of the angular offset between the driven shaft 22 and the driving shaft 21, being obtained very simply by modifying the angular position of the cam 49.
Dans une variante représentée schématiquement aux
Fig. 11 et 12, cette variation peut être obtenue par le décalage axial d'une came 49a à profil variable constituée par une surface complexe.In a variant shown schematically in
Fig. 11 and 12, this variation can be obtained by the axial offset of a cam 49a with variable profile constituted by a complex surface.
Là Fig. 12 représente le profil de cette came dans -les cinq sections désignées sur la Fig. 1 1 par les références Ig II, III, IV, V. Etant donné que dans ce mode de réalisation la position des axes de symétrie des profils de came reste fixe, on ne peut faire varier que l'élargissement ou le rétrécissement apparent de la (ou chaque) came portée par l'arbre mené.There Fig. 12 shows the profile of this cam in the five sections designated in FIG. 1 1 by the references Ig II, III, IV, V. Since in this embodiment the position of the axes of symmetry of the cam profiles remains fixed, it is only possible to vary the apparent widening or shrinking of the (or each) cam carried by the driven shaft.
Les objectifs recherchés sont bien atteints grace au dispositif suivant l'invention. En effet, tout mouvement de glissement est éliminé; le dispositif est symétrique par rapport à l'axe commun des deux arbres menant et mené ; de plus, il èst d'un encombrement particulièrement faible et sa commande peut être réalisée par des moyens très simples et très fiables. The desired objectives are well achieved thanks to the device according to the invention. In fact, any sliding movement is eliminated; the device is symmetrical with respect to the common axis of the two driving and driven shafts; moreover, it is of a particularly small bulk and its control can be carried out by very simple and very reliable means.
On ajoutera qu'un tel dispositif permet une variation importante du décalage angulaire périodique de l'arbre mené par rapport à l'arbre menant. It will be added that such a device allows a significant variation in the periodic angular offset of the driven shaft relative to the driving shaft.
De nombreuses applications peuvent être envisagées;. Many applications can be envisaged.
dehors de celle correspondant au mode de réalisation ci-dessus, on peut par exemple indiquer qu'un tel dispositif peut être utilisé pour rendre uniforme le mouvement de rotation d'un organe mené entravé à partir d'un organe menant dont la vitesse angulaire n'est pas uniforme. Une telle situation se rencontre par exemple dans' l'entraXement d'un volant moteur à partir du vilebrequin. apart from that corresponding to the above embodiment, one can for example indicate that such a device can be used to make uniform the rotational movement of a driven member hampered from a driving member whose angular speed n is not uniform. Such a situation is encountered, for example, in the drive of a flywheel from the crankshaft.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8124122A FR2518677A1 (en) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | IC-engine drive shaft to cam shaft coupling - is pin jointed parallelogram linkage guided in closed track to give periodic variation in relative shaft velocity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8124122A FR2518677A1 (en) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | IC-engine drive shaft to cam shaft coupling - is pin jointed parallelogram linkage guided in closed track to give periodic variation in relative shaft velocity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR2518677A1 true FR2518677A1 (en) | 1983-06-24 |
Family
ID=9265343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8124122A Withdrawn FR2518677A1 (en) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | IC-engine drive shaft to cam shaft coupling - is pin jointed parallelogram linkage guided in closed track to give periodic variation in relative shaft velocity |
Country Status (1)
Country | Link |
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FR (1) | FR2518677A1 (en) |
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