FR2572152A1 - Self-locked mechanical differential - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un différentiel mécanique autobloqué. The invention relates to a self-locking mechanical differential.
Elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à la répartition entre les roues motrices de la puissance fournie par un moteur de véhicule automobile. It applies more particularly but not exclusively to the distribution between the driving wheels of the power supplied by a motor vehicle engine.
Afin que ce véhicule puisse aborder et négocier un virage dans des conditions d'adhérence normale alors même que les roues extér eures à la courbe parcourent un plus long chemin que les roues intérieures, ces roues extérieures doivent nécessairement tourner plus vite et c'est là le but essentiel du différentiel classique. In order for this vehicle to be able to approach and negotiate a turn under normal grip conditions even when the exterior wheels on the curve travel a longer distance than the interior wheels, these exterior wheels must necessarily turn faster and this is where the essential aim of the classic differential.
Cette différence de vitesse doit toujours rester telle que, dans le virage, la demi-somme des de chacune des roues reste égale à la vitesse uniforme qu'elles auraient si elles parcouraient une ligne droite. This difference in speed must always remain such that, in the turn, the half-sum of each of the wheels remains equal to the uniform speed they would have if they were traveling a straight line.
De ce fait, lorsqu'en abordant un virage, la roue qui rencontre une plus faible résistance à son mouvement et tend à accélérer est la roue extérieure à la courbe qui, par le biais du différentiel, communique à la roue interne une décélération de même proportion et vice versa. Therefore, when approaching a turn, the wheel which encounters less resistance to its movement and tends to accelerate is the wheel outside the curve which, by means of the differential, communicates to the internal wheel a deceleration of the same proportion and vice versa.
Toutefois, lorsque le véhicule prend un virage à grande vitesse, la roue motrice intérieure se trouve délestée d'une partie de sa charge et, de ce fait, présente une moindre adhérence au sol et donc une moindre résistance à l'avancement du véhicule et c'est donc elle qui accélère alors qu'elle devrait ralentir. However, when the vehicle takes a turn at high speed, the internal drive wheel is relieved of part of its load and, therefore, has less grip on the ground and therefore less resistance to the advancement of the vehicle and it is therefore it which accelerates when it should slow down.
Par ailleurs, si cela convient parfaitement pour les virages pris à vitesse réduite, ce système ne convient pas lorsqu'une des roues motrices vient à rencontrer une moindre résistance telle celle opposée par un sol glissant car alors c'est celle-ci qui est moins freinée voire même accélèrée jusqu'à interdire tout mouvement de l'autre roue qui bénéficie d'un meilleur sol si cet incident survient lors d'un démarrage. Furthermore, if this is perfectly suited for turns taken at reduced speed, this system is not suitable when one of the drive wheels comes to meet less resistance such as that opposed by a slippery ground because then it is this which is less braked or even accelerated to prohibit any movement of the other wheel which benefits from better soil if this incident occurs during a start.
Afin de remédier à ce dernier inconvénient, il est connu de recourir à des dispositions complémentaires qui consistent soit en des prises à griffes dits à crabots qui solidarisent les arbres des roues intérieure ou extérieure et qui de ce fait créeraient des problèmes dans les virages et ne peuvent donc être utilisés que sporadiquement et notamment au démarrage lors d'un manque d'adhérence sous une roue, soit en des dispositifs à freins asservis qui limitent les libertés de rotation entre les arbres des roues et qui sont sujets à usure. In order to remedy this last drawback, it is known to resort to additional provisions which consist either of grips with so-called claw grips which secure the shafts of the inner or outer wheels and which would therefore create problems when cornering and do not can therefore be used only sporadically and in particular at start-up when there is a lack of grip under a wheel, or in servo-brake devices which limit the freedom of rotation between the shafts of the wheels and which are subject to wear.
A déjà été imaginé (brevets US-A-2.859.641,
FR-A-2.192.669 et 2.193.448) un différentiel qui n'accepte une différence de vitesse entre deux roues motrices d'un même train limité à la nécessité des virages.Has already been imagined (US patents-2,859,641,
FR-A-2.192.669 and 2.193.448) a differential which does not accept a difference in speed between two driving wheels of the same train limited to the need for turns.
Dans ce type de différentiel, chaque demi-essieu de roue motrice porte, sur un même axe, une vis sans fin. In this type of differential, each driving wheel half-axle carries, on the same axis, a worm.
Ce différentiel supporte deux roues dentées d'axe orthogonal à l'axe commun aux deux vis sans fin et qui sont en prise avec ces vis sans fin et reliées entre elles ; ce support est lui-même entraîné en rotation par une couronne extérieure classique, et tend à faire circuler autour des vis les axes des roues dentées qui, par leur vis sans fin, tendent à leur tour à tourner autour de leur axe. This differential supports two gears of axis orthogonal to the axis common to the two worms and which are engaged with these worms and connected together; this support is itself driven in rotation by a conventional outer ring, and tends to circulate around the screws the axes of the toothed wheels which, by their worm, in turn tend to rotate around their axis.
Pour leur liaison entre elles, ces roues dentées de dentures hélicoldales identiques, ne peuvent coopérer directement et font alors appel à deux autres pignons, chacun porté par un axe solidaire d'une des roues dentées et engrenant entre eux. For their connection with one another, these toothed wheels with identical helical teeth cannot cooperate directly and therefore call upon two other pinions, each carried by an axis integral with one of the toothed wheels and meshing with each other.
Ces pignons étant reliés entre eux par engrénement direct, ils ne peuvent tourner qu'en sens inverses l'un par rapport à l'autre alors que les vis sans fin sont de même sens et tendent donc à faire tourner les roues dentées et donc les pignons dans un même sens. These pinions being connected to each other by direct engagement, they can only rotate in opposite directions with respect to each other while the worms are in the same direction and therefore tend to rotate the toothed wheels and therefore the gables in the same direction.
Aussi, on obtient un autoblocage propre à la transmission du couple qui laisse néanmoins une certaine rotation d'un demi-essieu par rapport à l'autre. Also, there is a self-locking proper to the transmission of the torque which nevertheless leaves a certain rotation of a half-axle relative to the other.
Si cette disposition permet de résoudre les problèmes engendrés par le différentiel classique, malheureusement, pour-loger les pignons mais aussi et surtout pour résister à la résultante des réactions latérales engendrées par les vis sans fin, le bolier de ce nouveau type de différentiel doit être très robuste et de ce fait, il acquiert un poids et un encombrement incompatibles avec la charge et la place offertes dans ces véhicules classiques. If this arrangement solves the problems caused by the conventional differential, unfortunately, to accommodate the pinions but also and above all to resist the result of the side reactions generated by the worms, the bolier of this new type of differential must be very robust and therefore it acquires a weight and bulk incompatible with the load and space offered in these classic vehicles.
Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dispositif du type précité dans lequel les efforts dus à l'autoblocage du différentiel ne se répercutent pas directement sur les demi-arbres et qui ne necessitent donc pas un boîtier de poids et d'encombrement supérieur à celui d'un différentiel classique. A result which the invention aims to obtain is a device of the aforementioned type in which the forces due to the self-locking of the differential do not have a direct impact on the half-shafts and which therefore do not require a housing of weight and size. higher than that of a conventional differential.
Un autre but de la présente invention est de proposer un différentiel autobloque qui soit plus simple et plus économique que les dispositifs existants. Another object of the present invention is to provide an autoblock differential which is simpler and more economical than existing devices.
Il est donc compatible avec la charge et la place offertes dans les véhicules classiques. It is therefore compatible with the load and the space offered in conventional vehicles.
A cet effet, elle a pour objet un différentiel du type précité notamment caractérisé en ce que le mécanisme de transmission du couple moteur aux demi-arbres comprend au moins un ensemble de deux roues à vis sans fin de même pas montées avec les filets en prise l'un dans l'autre, sur deux axes parallèles orthogonaux à l'axe commun des demi-arbres, entraînées dans le mouvement de rotation du boltier autour de l'axe commun des demi-arbres et des moyens de transmission du mouvement combiné de rotation de chaque vis sans fin autour de l'axe des demi-arbres et de son mouvement propre de rotation autour de son axe à chaque demi-arbre, qui tendent à faire tourner les vis sans fin dans un sens de rotation inverse lorsque les roues tournent à la même vitesse et dans le même sens. To this end, it relates to a differential of the aforementioned type, in particular characterized in that the mechanism for transmitting the engine torque to the half-shafts comprises at least one set of two worm wheels of the same type not mounted with the threads engaged. one inside the other, on two parallel axes orthogonal to the common axis of the half-shafts, driven in the rotational movement of the boltier around the common axis of the half-shafts and means for transmitting the combined movement of rotation of each worm screw around the axis of the half-shafts and its own rotational movement around its axis with each half-shaft, which tend to rotate the worms in a reverse direction of rotation when the wheels rotate at the same speed and in the same direction.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement
- figure 1: le mécanisme de l'invention vu de côté, en coupe,
- figure 2: le mécanisme de la figure 1 en vue de dessus et en coupe AA.The invention will be better understood with the aid of the description given below, by way of nonlimiting example, with reference to the attached drawing which schematically represents
- Figure 1: the mechanism of the invention seen from the side, in section,
- Figure 2: the mechanism of Figure 1 in top view and in section AA.
- figure 3: une variante de réalisation. - Figure 3: an alternative embodiment.
Les figures représentent à titre d'illustration de l'invention, un différentiel autobloqué 1, qui transmet le mouvement de rotation d'un arbre moteur 2 à deux demi-arbres 3, 4 en direction des roues motrices notamment d'un véhicule. The figures show by way of illustration of the invention, a self-locking differential 1, which transmits the rotational movement of a motor shaft 2 to two half-shafts 3, 4 in the direction of the driving wheels, in particular of a vehicle.
Les deux demi-arbres 3, 4 sont dans 11 alignement l'un de l'autre, présentent un axe commun 5. The two half-shafts 3, 4 are in alignment with each other, have a common axis 5.
Le différentiel comprend un boîtier 7, à l'intérieur duquel pénètrent les deux demi-arbres 3, 4 et qui présente sur sa périphérie une couronne dentée 8 dont il constitue le moyeu et qui est centré sur l'axe commun 5 des demi-arbres 3, 4;
La couronne dentée 8 et un pignon 9 situé à l'extrémité de l'arbre 2 qui présente une denture complémentaire de celle de la couronne 8 transforment le mouvement de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe 6 en mouvement de rotation du bottier 7 autour de l'axe commun 5 des deux demi-arbres.The differential comprises a housing 7, inside which the two half-shafts 3, 4 penetrate and which has on its periphery a toothed ring 8 of which it constitutes the hub and which is centered on the common axis 5 of the half-shafts 3, 4;
The toothed crown 8 and a pinion 9 situated at the end of the shaft 2 which has a toothing complementary to that of the crown 8 transforms the rotational movement of the motor shaft 2 around its axis 6 into the rotational movement of the shoemaker 7 around the common axis 5 of the two half-shafts.
Selon une caractéristique de l'invention, à l'intérieur du boîtier, sont situées deux pignons à vis sans fin 10, 11 de diamètre égal de même sens et de même pas. According to a characteristic of the invention, inside the housing, are located two worm gears 10, 11 of equal diameter in the same direction and the same pitch.
Les axes 12, 13 des vis sans fin 10, 11 sont parallèles, orthogonaux à l'axe commun 5 des deux demi-arbres 3, 4, et leur distance est déterminée de manière à ce que les filets des vis 10, 11 soient en prise l'un dans l'autre. The axes 12, 13 of the worms 10, 11 are parallel, orthogonal to the common axis 5 of the two half-shafts 3, 4, and their distance is determined so that the threads of the screws 10, 11 are in taken one in the other.
Les vis sans fin 10; 11 ne présentent pas de degré de liberté en translation parallèlement aux axes 12 et 13. Worms 10; 11 do not have a degree of freedom in translation parallel to the axes 12 and 13.
L'inclinaison de la denture hélicoidale des vis sans fin 10, 11 ainsi que son profil sont déterminés de manière à provoquer un blocage des deux dentures l'une dans l'autre lorsque les vis sont sollicitées en rotation l'une relativement à l'autre à des vitesses différentes ou des sens différents, et autoriser un glissement des deux dentures l'une dans l'autre lorsque les vis sont sollicitées en rotation dans le même sens et à une même vitesse. The inclination of the helical toothing of the endless screws 10, 11 as well as its profile are determined so as to cause a blocking of the two toothing one inside the other when the screws are subjected to rotationally rotating one relative to the other at different speeds or different directions, and allow sliding of the two teeth one in the other when the screws are rotated in the same direction and at the same speed.
En d'autres termes, l'inclinaison et le profil des dentures hélicoidales sont déterminés de manière qu'il ne puisse y avoir une transmission du mouvement de rotation de l'une des vis sans fin 10 ou 11 sur son axe 12 ou 13 à l'autre vis. In other words, the inclination and the profile of the helical teeth are determined so that there can be no transmission of the rotational movement of one of the worms 10 or 11 on its axis 12 or 13 to the other screw.
Les vis sans fin 10, 11 sont entraînées en rotation autour de l'axe 5 par le mouvement de rotation du boîtier 7 autour de cet axe. The worms 10, 11 are rotated about the axis 5 by the rotational movement of the housing 7 around this axis.
De préférence, l'entraînement est réalisé au moyen des axes 14, 15 qui portent les vis sans fin 10, 11, et qui sont eux-même portés au niveau de leurs extrémités par la paroi du bottier 7, dans le même plan que l'axe 5 des demi-arbres 3, 4. Preferably, the drive is carried out by means of the axes 14, 15 which carry the endless screws 10, 11, and which are themselves carried at their ends by the wall of the shoemaker 7, in the same plane as the axis 5 of the half-shafts 3, 4.
La liaison entre les extrémités des axes 14, 15 et la paroi du bottier 7 se fait par tout moyen approprié à la portée de l'homme de l'art et notamment au moyen de roulement non représenté, les vis sans fin 10, 11 étant respectivement solidaires de leur axe 14, 15. The connection between the ends of the axes 14, 15 and the wall of the shoemaker 7 is made by any means suitable for those skilled in the art and in particular by means of bearing not shown, the worms 10, 11 being respectively secured to their axis 14, 15.
Le mécanisme de transmission du mouvement de l'arbre moteur 2 aux demi-arbres 3, 4 comprend, par ailleurs, des moyens de transmission du mouvement de rotation de chaque vis sans fin 10, 11 autour de l'axe 5 commun aux deux demi-arbres 3, 4 combiné au mouvement de rotation de chaque vis sans fin 10, 11 autour de son propre axe de rotation 12, 13. The mechanism for transmitting the movement of the motor shaft 2 to the half-shafts 3, 4 also comprises means for transmitting the rotational movement of each worm 10, 11 around the axis 5 common to the two half -shafts 3, 4 combined with the rotational movement of each worm 10, 11 around its own axis of rotation 12, 13.
Ainsi, en se reportant à la figure, l'axe 14 qui porte la vis sans fin 10, transmet son mouvement de rotation combiné au demi-arbre 3 qui est situé de son côté au moyen de deux roues dentées à renvoi d'angle 16, 17, respectivement solidaires de la vis sans fin 10 ou de l'axe 14 qui la porte et du demi-arbre 3. Thus, referring to the figure, the axis 14 which carries the worm 10, transmits its rotational movement combined with the half-shaft 3 which is located on its side by means of two toothed wheels with bevel gear 16 , 17, respectively integral with the endless screw 10 or the axis 14 which carries it and the half-shaft 3.
De même, la transmission du mouvement combiné de rotation de l'axe 15 se transmet au demi-arbre 4 au moyen de deux engrenages à renvoi d'angle 18, I9. Likewise, the transmission of the combined movement of rotation of the axis 15 is transmitted to the half-shaft 4 by means of two bevel gears 18, I9.
Dans le mode de réalisation représentée en figures 1 et 2, les roues dentées 16, 18 qui sont respectivement portées par les axes 14, 15 des vis sans fin 10, 11, présentent respectivement un diamètre supérieur au diamètre des vis sans fin 10, 11, et sont décalées l'une relativement à l'autre de manière à ne pas se gêner dans leur mouvement de rotation respectif. In the embodiment shown in Figures 1 and 2, the toothed wheels 16, 18 which are respectively carried by the axes 14, 15 of the worms 10, 11, respectively have a diameter greater than the diameter of the worms 10, 11 , and are offset relative to each other so as not to interfere with their respective rotational movement.
Les roues dentées 17, 19 présentent elles aussi de ce fait un diamètre différent mais, tel que cela est connu, le rapport entre le nombre de dents des roues 16, 17 d'une part et des roues 18, 19 d'autre part est égal. The toothed wheels 17, 19 also therefore have a different diameter but, as is known, the ratio between the number of teeth of the wheels 16, 17 on the one hand and of the wheels 18, 19 on the other hand is equal.
Ceci n'est pas limitatif et on pourrait imaginer une transmission plus complexee entre le mouvement de rotation des axes 14, 15 et des mouvements des demi-arbres 3, 4 notamment au moyen d'un ou plusieurs trains d'engrenage complémentaires ou une transmission avec des roues dentées 16 à 19 de diamètre relativement réduit notamment des roues 15 et 18 de diamètre inférieur à celui des vis sans fin et des vis sans fin 10 et 11 décalées latéralement par rapport aux roues 17. This is not limiting and one could imagine a more complex transmission between the rotational movement of the axes 14, 15 and the movements of the half-shafts 3, 4 in particular by means of one or more complementary gear trains or a transmission. with toothed wheels 16 to 19 of relatively reduced diameter, in particular wheels 15 and 18 of diameter smaller than that of the worms and worms 10 and 11 offset laterally relative to the wheels 17.
Une telle disposition est représentée à titre d'illustration en figure 3, où les roues dentées 17 et 19, 15 et 18 sont identiques et disposées de manière semblable. Such an arrangement is shown by way of illustration in FIG. 3, where the toothed wheels 17 and 19, 15 and 18 are identical and arranged in a similar manner.
Il faut cependant remarquer qu'en supposant le boîtier 7 fixe, une rotation des demi-arbres 3, 4 dans le même sens tendant à faire avancer les roues motrices à la même vitesse se traduit par une rotation des vis sans fin dans un sens de rotation inverse quelle que soit la transmission adoptée. It should be noted, however, that assuming the fixed housing 7, a rotation of the half-shafts 3, 4 in the same direction tending to advance the drive wheels at the same speed results in a rotation of the worms in a direction of reverse rotation whatever the transmission adopted.
Dans le cas de la figure 1, ceci est obtenu en mettant les roues dentées 16, 18 du même côté par rapport aux vis sans fin 10, 11. In the case of FIG. 1, this is obtained by putting the toothed wheels 16, 18 on the same side with respect to the worms 10, 11.
Si l'on suppose maintenant que les demi-arbres 3, 4 sont immobiles, une rotation de l'arbre moteur 2 se transforme en une rotation du boltier 7 autour de l'axe commun 5 aux demi-arbres 3, 4. If we now assume that the half-shafts 3, 4 are stationary, a rotation of the drive shaft 2 is transformed into a rotation of the boltier 7 around the common axis 5 of the half-shafts 3, 4.
Ceci se traduit par une rotation en sens inverse des vis sans fin 10, 11, qui bloque les deux vis 10, 11 l'une par rapport à l'autre au niveau de leur denture respective. This results in an opposite rotation of the endless screws 10, 11, which blocks the two screws 10, 11 relative to each other at their respective toothing.
Ceci provoque ensuite la rotation des demi-arbres 3, 4 à une même vitesse et le différentiel se trouve à l'état autobloqué qui correspond à une circulation en ligne droite du véhicule. This then causes the rotation of the half-shafts 3, 4 at the same speed and the differential is in the self-locked state which corresponds to a straight line circulation of the vehicle.
Dans un virage, la roue intérieure a tendance à tourner moins vite que la roue extérieure, et en mouvement relatif, le différentiel remplit effectivement sa fonction par une rotation relative des deux vis sans fin 10, 11 dans le même sens à une même vitesse, c'est à dire le glissement des dentures l'une sur l'autre, ce qui autorise effectivement les roues à tourner à des vitesses différentes. In a bend, the inner wheel tends to turn slower than the outer wheel, and in relative movement, the differential effectively fulfills its function by a relative rotation of the two worms 10, 11 in the same direction at the same speed, that is to say the sliding of the teeth on one another, which effectively allows the wheels to turn at different speeds.
I1 est important de remarquer que la rptation des deux roues motrices à des vitesses différentes nécessite de manière impérative la rotation de l'arbre moteur et que cette rotation différentielle ne pourrait pas être obtenue comme dans le cas du différentiel classique uniquement à partir de la rotation d'une roue. It is important to note that the rotation of the two driving wheels at different speeds imperatively requires the rotation of the motor shaft and that this differential rotation could not be obtained as in the case of the conventional differential only from the rotation of a wheel.
Lorsque l'une des roues motrices se trouve sur une surface glissante ou bien dans le vide, la rotation de l'arbre moteur tend à se transmettre directement à cette roue, par exemple par l'intermédiaire du demi-arbre 49 étant donné qu'elle présente moins d'adhérence
Ceci provoque la rotation de la vis sans fin 11 qui est associée
Les filets des deux vis sans fin 10, 11 sont bloqués l'un contre l'autre, ce qui provoque l'autoblocage du mécanisme différentiel et donc l'entraînement des deux demi-arbres 3, 4 à une même vitesse de rotation
Le diférentiel selon 1invention permet donc de transmettre le couple moteur aux deux roues motrices même si l'une d'entre elles présente une adhérence faible ou nulle.When one of the drive wheels is on a slippery surface or else in a vacuum, the rotation of the drive shaft tends to be transmitted directly to this wheel, for example via the half-shaft 49 since it has less grip
This causes the rotation of the endless screw 11 which is associated
The threads of the two worms 10, 11 are locked against each other, which causes the differential mechanism to self-lock and therefore drive the two half-shafts 3, 4 at the same speed of rotation.
The differential according to the invention therefore makes it possible to transmit the engine torque to the two drive wheels even if one of them has little or no grip.
M outre, le différentiel est du type autobloqué mécaniquement c'est à dire que son blocage ne nécessite aucun mécanisme extérieur tel que des disques de friction, des crabots . b . Furthermore, the differential is of the mechanically self-locked type, that is to say that its blocking does not require any external mechanism such as friction discs, dogs. b.
Naturellement, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Naturally, the present description is given for information only, and other implementations of the invention could be adopted without departing from the scope thereof.
En particulier, on pourrait imaginer des dispositions particulières de manière à équilibrer le différentiel et son boîtier 7 dans le mouvement de rotation autour de l'axe 5 ainsi que la mise en oeuvre de deux ou plus ensembles de vis sans fin tels que les vis 10, 11, agissant conjointement pour le blocage ou le déblocage du différentiel, les deux vis de chaque ensemble étant reliées à chaque demi-arbre. In particular, one could imagine special arrangements so as to balance the differential and its housing 7 in the rotational movement around the axis 5 as well as the implementation of two or more sets of worms such as screws 10 , 11, acting jointly for blocking or unblocking the differential, the two screws of each assembly being connected to each half-shaft.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8416456A FR2572152A1 (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Self-locked mechanical differential |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8416456A FR2572152A1 (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Self-locked mechanical differential |
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FR2572152A1 true FR2572152A1 (en) | 1986-04-25 |
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Family Applications (1)
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FR8416456A Pending FR2572152A1 (en) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Self-locked mechanical differential |
Country Status (1)
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FR (1) | FR2572152A1 (en) |
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