FR2828760A1 - Ensemble a lames pour disjoncteur, et procede d'interruption de circuit - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'interruption de circuits.Elle se rapporte à un ensemble à lames qui comprend plusieurs lames (24), comprenant des paires de lames adjacentes placées côte à côte avec des surfaces coplanaires de contact et des surfaces coplanaires d'appui, un ensemble (60) de ressorts de lames ayant une extrémité en contact avec la surface d'appui de chaque lame d'une paire de lames, l'ensemble (60) de ressorts de lames comprenant un premier ressort (66) et un second ressort (68) de compression, le second ressort (68) de compression étant emboîté dans le premier ressort (66) de compression. Les premier et second ressorts (66, 68) de compression ont pratiquement la même longueur axiale.Application aux disjoncteurs.
Description
grande énergie en ce qui concerne l'unité d'information.
La présente invention concerne de façon générale le domaine des dispositifs destinés à ouvrir et fermer les
contacts électriques dans des conditions de tensions rela-
tivement élevees, et, plus précisément, elle concerne un perfectionnement apporté à un ensemble de transfert de
courant destiné à un disjoncteur.
Bien que l' invention ait d'autres applications, telles que les commutateurs, les contacteurs, les connecteurs et analogues, on la décrit dans la suite en référence à un
disjoncteur destiné à des applications à tensions relati-
vement élevées. Le disjoncteur spécifique décrit dans le présent mémoire est du type connu sous le nom de disjoncteur hybride ICL. Un tel disjoncteur est disponible sous la désignation "Proxima" C5 auprés de Schneider Electric/Square
D Company.
Dans ces disjoncteurs, un certain nombre de lames d'un ensemble à lames ou pôles mobiles sont disposées afin qu'elles ferment et ouvrent un contact avec un contact fixe permettant l'ouverture ou la fermeture d'un circuit entre deux bornes du disjoncteur. Pour qu'une bonne pression de contact soit assurce lors de la fermeture du disjoncteur, un ou plusieurs ressorts sont incorporés afin qu'ils compriment les contacts de l'ensemble à pôles mobiles contre le contact fixe. De facon générale, l'opération a été réalisee avec un ressort de compression associé à chacune des lames de l'ensemble à pôles ou contacts mobiles. Cependant, comme les
lames sont alignées sous forme parallèle et sont relati-
vement proches, l'espace disponible pour un ressort associé à chaque lame est limité. En conséquence, on a sélectionné
et utilisé jusqu'à présent des ressorts de dimensions rela-
tivement petites dans cette application. S' il était possible
d' augmenter la dimension (volume) des ressorts, des caracté-
ristiques élastiques plus souhaitables pourraient être obtenues, telles qu'une plus faible raideur, de plus faibles
facteurs de concentration de contraintes et analogues.
En outre, en présence de courts-circuits d'intensité élevée, une quantité relativement grande de métal fondu et/ou d'un plasma peut circuler à proximité des ressorts des
lames. Il est donc souhaitable d'incorporer un organe pro-
tecteur des ressorts qui les protoge, au moins partielle-
ment, contre ces matières dans ces conditions. En outre, en présence de courants de fermeture de grande intensité (pouvant atteindre douze fois l'intensité nominale du dis-
joncteur), la température des lames peut dépasser la tempé-
rature recommandée de travail du ressort. Ces conditions peuvent persister pendant quelques secondes. Il est donc souhaitable qu'un dispositif quelconque protege les ressorts contre le transfert de chaleur provenant des lames dans ces conditions. L' invention a donc pour objet de façon générale la mise
à disposition d'un ensemble disjoncteur ayant une configu-
ration de ressort de lame qui permet la solution des
problèmes précités.
Plu précisément, l' invention a pour objet la mise à disposition d'une réalisation de disjoncteur dans laquelle les ressorts des lames utilisés peuvent avoir une dimension accrue, permettant une augmentation du volume disponible,
avec utilisation d'une meilleure forme pour un ressort rela-
tivement grand ayant des caractéristiques, telles qu'une
plus faible raideur, de plus faibles facteurs de concen-
tration de contraintes, etc., qui sont souhaitables. En outre, les ressorts, lorsqu'ils sont relativement grands, peuvent suffis D ent fléchir pour créer une force indépen dante suffisante sur chaque lame de l'ensemble à plusieurs lames afin que les différences d'usure et les différences entre les variables et tolérances de fabrication existant
habituellement dans ces ensembles soient compensées.
L' invention a aussi pour objet un dispositif protecteur des ressorts des lames contre les matières qui peuvent être projetées en cas de courtcircuit de grande intensité ainsi que contre un transfert d'une quantité excessive de chaleur
dans les conditions de circulation de courants de fermeture.
L' invention concerne plus précisément un ensemble à lames destiné à être utilisé dans un disjoncteur et compre nant plusieurs lames, comprenant une ou plusieurs paires de lames adjacentes placées côte à côte avec des surfaces coplanaires de contact et des surfaces coplanaires d'appui, au moins un ensemble de ressorts de lames, chaque ensemble ayant une extrémité en contact avec la surface d'appui de chaque lame d'une paire de lames adjacentes placées côte à côte pendant le fonctionnement, ledit ensemble de ressorts
de lames au moins comprenant au moins un ressort de compres-
sion. Dans un autre mode de réalisation, un ensemble à lames destiné à être utilisé dans un disjoncteur comprend un dis positif destiné à diriger le courant dans plusieurs lames, comprenant une ou plusieurs paires de lames adjacentes placées côte à côte et ayant des surfaces coplanaires de
contact et des surfaces coplanaires d'appui, et un dispo-
sitif destiné à appliquer une force de rappel aux lames à l' aide d'au moins un ensemble de ressorts de lames, ayant chacun une extrémité au contact de la surface d'appui de chaque lame de la paire de lames adjacentes côte à côte pendant le fonctionnement, l'ensemble de ressorts de lames
au moins comprenant au moins un ressort de compression.
D'autres caractéristiques et avantages de l' invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui va
suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un ensemble à lames ou pôles de contacts mobiles selon l' invention; la figure 2 est une w e simplifiée avec des parties arrachées d'un ensemble disjoncteur dans lequel peut être utilisé l'ensemble à contacts mobiles; la figure 3 est une w e éclatée en perspective de l'ensemble à contacts mobiles de la figure 1; la figure 4 est une vue partielle agrandie et éclatée représentant la configuration de lames, d'un organe protec teur de ressort et de parties de ressort de lame dans un mode de réalisation de l' invention; la figure 5 est une we en élévation latérale de l'ensemble à contacts mobiles de la figure 1 lorsqu'il est assemblé; et la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la
figure 5.
On se référe aux dessins et en particulier à la figure 1 qui est une w e en perepective d'un ensemble 10 à contacts mobiles sous forme assemblée, dans un mode de réalisation de
l' invention. L'ensemble 10 comporte une borne 12 de trans-
formateur de courant couplée à plusieurs élément 14 de transfert de courant qui comprennent habituellement des tresses ou queues de cochon, c'est-a-dire des conducteurs de cuivre tressé . Ces conducteurs de cuivre sont fixés par brasage ou autrement à une première extrémité à des éléments pleins 16, 18 de borne de cuivre et/ou d'argent, brasés ou fixés d'une autre manière en contact conducteur avec un moulage qui constitue la borne 12 pour l'établissement d'un contact avec elle. Comme l'indique la figure 2, cette borne de transformateur de courant 12 est elle-même fermement fixée par boulonnage ou de toute autre manière à l'une des bornes principales 20 de transport de courant de l'ensemble disjoncteur 22 dont fait partie l'ensemble à contacts
mobiles 10.
Sur les figures 1 et 3, les extrémités opposées des tresses 14 ou éléments de transfert de courant sont fixées par brasage ou autrement aux lames respectives 24 qui sont formées d'un matériau à base de cuivre. Des contacts 26 d'argent sont fixés par frittage ou autrement à ces lames 24 de transfert de courant. Ces contacts 26 sont destinés à fermer ou ouvrir un circuit en étant au contact ou non d'un contact fixe aligné 30 (voir figure 2). Le contact fixe 30 est lui-méme couplé électriquement à l'autre borne 32 de transfert de courant du disjoncteur 22. Le disjoncteur
possede une chambre 37 d'arc adjacente aux contacts 26, 30.
Le disjoncteur 22 comporte en outre un carter ou cou-
vercle protecteur 34, une poignée 36 destinée à être commandée manuellement et un mécanisme associé à poignue 38 qui transforme le mouvement mécanique de la poignée 36 en force convenant à l'ouverture et à la fermeture manuelles du disjoncteur, c' est-a-dire au déplacement de l' ensemble à contacts mobiles 10 vers la position de contact électrique avec le contact fixe 30 et à partir de cette position. Le mécanisme ou ensemble mécanigue 38 est au si commandé par un dispositif de détection, tel qu'un transformateur de courant ou autre, destiné à déclencher le disjoncteur, c'est-a dire à déplacer 1'ensemble des contacts mobiles afin que les contacts 26 ne soient plus contre le contact fixe 30 dans des conditions prédéterminées de surintensité et analogues, telles que déterminées par la réalisation et les valeurs
nominales du disjancteur.
L' ensemble à contacts mobiles 10 est couplé mécani quement au mécanisme 38 par un ensemble de bielles 42, 44 et 46 couplées mécaniquement aux lames par une tige 48 de pivot. Cette tige 48 est aussi utilisée pour maintenir les lames 24 en coopération à l'état assemblé. Une seconde broche 50 de pivot de support de lames est alignée sur une gorge complémentaire ou délimitée par des parties pleines 16, 18 de contact des éléments de transfert de courant des conducteurs 14 et de la borne 12. Un organe métallique relativement rigide 52 de support de lames est couplé aux
broches 48 et 50 de pivot et délimite, à une première extré-
mité, un organe élargi 54 en forme de plaque qui constitue une surface d'appui contre les ressorts de lames 60 (voir
figures 3, 4 et 6) (non représentés sur la figure 1).
L'extrémité opposée de ces ressorts de lames, comme décrit maintenant, est en appui contre les lames 24. Enfin, un organe protecteur 56 d'un matériau non conducteur et un séparateur 58 de lames, formé d'un matériau non conducteur, par exemple de matière plastique ou diélectrique d'un autre type, sont destinés à protéger les conducteurs 14 et à maintenir les lames à distance et parallelement pour que
l'ensemble 10 soit complété.
On se référe maintenant aux figures 3 et 4 qui repré sentent d'autres détails de l' ensemble à contacts mobiles
dans le mode de réalisation considéré.
Sur les figures 3 et 4, les ressorts de lames, selon
un aspect de l' invention, portent la référence générale 60.
Ces ressorts ou ensembles de ressorts 60 sont disposés cha cun afin qu'il soit en appui contre deux lames adjacentes 24 ayant des surfaces 62 d'appui à cet effet qui sont placees contre une surface en regard 64 de chacun des ressorts ou
ensembles de ressorts 60. Ceci permet avantageusement l'uti-
lisation d'un ressort de diamétre accru et de plus grand volume, par rapport au cas de l'utilisation d'un ressort séparé pour chaque lame 24. En outre la disposition d'un ensemble 60 de ressorts de volume accru permet l'obtention d'une caractéristique supplémentaire, indiquee sur les figures 3 et 6, c'est-a-dire la présence d'une paire de ressorts emboités qui sont en appui contre chaque surface d'appui ou paires de surfaces d'appui 62. Ces ressorts emboîtés comprennent un premier ressort 66 de diamétre externe à peu prés égal à la dimension en coupe, mesurée transversalement, de deux lames adjacentes 24, et un dia métre interne, et un second ressort ou ressort interne 68 dont le diamétre externe est un peu inférieur au diamétre
interne du ressort 66 et qui s'emboîte dans le ressort 66.
Les ressorts 66 et 68 ont pratiquement la même longueur.
Cette caractéristique d'emboîtement permet une augmentation supplémentaire de la quantité de matériau de ressort dans un volume donné si bien que les deux ressorts emboîtés peuvent appliquer aux deux lames une force simultanee donnant les caractéristiques avantageuses décrites précèdemment, telle qu'une plus faible raideur, de plus faibles facteurs de concentration de contraintes, etc. Ceci facilite aussi l' augmentation de la résistance des ressorts à des tempé ratures excessives qui peuvent être appliquees aux lames dans les périodes de circulation d'un courant de fermeture
qui peut durer quelques secondes.
Dans un autre aspect de l' invention, chaque ensemble de ressorts possede un protecteur coopérant 70. Comme mieux représenté sur la figure 4, pour les deux lames adja centes 24-1, 24-2, le protecteur 70 a une partie allongee 72 d'arEre en saillie dont le diamétre externe est un peu inférieur au diamétre interne du ressort interne 68 afin qu'elle passe à l'intérieur et assure le maintien et l' alignement des ressorts par rapport aux surfaces d' appui 62. Une partie élargie de tête 74 du protecteur de ressort forme une surface 76 d'appui destinée à être placée direc tement contre le surfaces d'appui des lames 24-1 et 24-2 ayant les contacts 26-1, 26-2. Cette caractéristique assure une protection supplémentaire entre les ressorts 66, 68 et les lames 24-1, 24-2. Divers résultats sont ainsi obtenus, notamment la possibilité d' application de forces pratique ment égales par les deux ressorts 66, 68 aux surfaces d'appui 62 des deux lames adjacentes 24-1 et 24-2. Cette disposition est aussi avantageusement utilisoe comme organe protecteur du ressort qui empêche le passage d'un plasma, d'une matière fondue ou analogue existant en cas de court circuit d'intensité élevée, à proximité des ressorts. Cette diminution réduit et retarde aussi le transfert de chaleur aux ressorts des lames en présence d'un courant de fermeture
d'intensité élevée.
Dans le mode de réalisation représenté et comme mieux indiqué sur la figure 5, la paire centrale de lames 24c a une configuration un peu différente et une forme aussi différente, car ces lames sont un peu décalées par rapport aux autres lames 24 par leurs surfaces d'appui 22c et leurs
surfaces de contact 26c. Dans le mode de réalisation repré-
senté, un protecteur de ressort de forme un peu différente ayant une tête pratiquement carrée 72c est utilisé avec ces lames centrales, et l'ensemble de ressort des lames cen
trales ne comporte qu'un seul ressort 66c. Il s'agit cepen-
dant dune caractéristique du mode de réalisation représenté qui n'est pas nocessaire pour la mise en oeuvre de
l' invention.
Comme mieux représenté sur la figure 6, les extrémités opposées des ressorts sont en appui contre la plaque de support de lames 54 indiqué précédemment. Dans ce cas, les ressorts peuvent être partiellement comprimés lorsque le contact mobile 26 n'est pas appliqué contre le contact fixe , avec application de forces accrues de contact lorsque les contacts sont en coopération. Cette disposition provoque aussi le pivotement de l'organe 52 autour de la broche 48 afin que la broche 50 soit maintenue en place. Inversement, la broche 50 maintient la force voulue de compression sur les ressorts à l' aide de la plaque 54. A cet égard, la longueur des bras latéraux de l'organe 52 de support donne un effet de levier autour du pivot 48, si bien que la force
appliquée à la plaque 54 est conservée.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ensembles et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non
limitatif sans sortir du cadre de l' invention.
Claims (27)
1. Ensemble à lame destiné à être utilisé dans un disjancteur et caractérisé en ce qu'il comprend: plusieurs lames (24), comprenant une ou plusieurs paires (24-1, 24-2) de lames adjacentes placées côte à côte avec des surfaces coplanaire de contact et des surfaces coplanaires d'appui, au moins un ensemble (60) de ressorts de lames, chaque ensmhle ayant une extrémité en contact avec la surface d'appui de chaque lame d'une paire (24-1, 24-2) de lames adjacentes placces côte à côte pendant le fonctionnement, ledit ensemble (60) de ressorts de lames au moins comprenant au moins un ressort (66, 68) de compres sion.
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ensemble (60) de ressorts de lames comporte un premier ressort (66) de compression ayant un second diamétre interne et un second diamétre externe, et un second ressort (68) de compression ayant un premier diamétre interne et un premier diamétre externe inférieur au premier diamétre interne du premier ressort (66) de compression, le second ressort (68) de compression étant emboîté dans le premier
ressort (66) de compression.
3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et second ressorts (66, 68) de compres
sion ont pratiquement la même longueur axiale.
4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un protecteur (70) de ressorts placé entre chaque ensemble (60) de ressorts de lames et les surfaces d'appui contre lesquelles 1'ensemble (60) de ressorts est en
appui.
5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le protecteur (70) de ressorts comprend un corps cylindrique allongé dont le diamétre interne est inférieur au diamétre interne du second ressort et qui passe dans le second ressort, et une partie élargie de tête dont les dimensions en coupe sont supérieures au diamétre externe du premier ressort et délimitent des faces opposoes d'appui contre les surfaces d'appui des contacts (26) et la première
extrémité de 1'ensemble (60) de ressorts respectivement.
6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un cadre non conducteur de l'électricité destiné à maintenir plusieurs paires (24-1,
24-2) de lames alignees parallelement à distance.
7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en
ce qu'il comprend une plaque conductrice (54) couplee pen-
dant le fonctionnement aux lames et au cadre et en appui contre une extrémité opposée de chacun des ensembles (60) de ressorts afin que les ensembles (60) de ressorts soient
maintenus à un état partiellement comprimé.
8. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des paires (24-1, 24-2) de lames a des surfaces de contact et des surfaces d'appui disposees respectivement dans des plans paralleles et décalés par rapport aux surfaces respectives de contact et aux surfaces d'appui des
autres ensembles de lames.
9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite paire (24-1, 24-2) de lames est placee prati
quement au centre de 1'ensemble des lames.
10. Procèdé d' interruption d'un circuit, caractérisé en ce qu'il comprend: la direction d'un courant dans plusieurs lames, compre nant une ou plusieurs paires (24-1, 24-2) de lames adja centes côte à côte ayant des surfaces coplanaires de contact et des surfaces coplanaires d'appui, et l'application d'une force de rappel aux lames à l' aide d'au moins un ensemble (60) de ressorts de lames, ayant chacun une extrémité en contact avec la surface d'appui de chaque lame d'une paire (24-1, 24-2) de lames adjacentes placees côte à côte, ledit ensemble (60) de ressorts de lames au moins comprenant au moins un ressort (66, 68) de compression.
11. Procèdé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque ensemble (60) de ressorts de lames, l'emboîtement d'un ressort interne (68) de compres sion ayant un premier diamétre interne et un premier diamètre externe, dans un ressort externe (66) de compres sion ayant un second diamétre interne et le second diamétre interne est supérieur au premier diamétre externe du ressort
interne (68) de compression.
12. Procèdé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les premier et second ressorts (66, 68) de compres
sion ont pratiquement la même longueur axiale.
13. Procèdé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition d'un protecteur (70) de ressorts entre chaque ensemble (60) de ressorts de lames et les surfaces d'appui contre lesquelles 1'ensemble (60) de
ressorts est en appui.
14. Procèdé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la disposition d'un protecteur (70) de ressorts comprend l' insertion d'un corps cylindrique allongé dont le
diamétre interne est inférieur au diamétre interne du res-
sort interne et qui passe dans le ressort interne, la dispo-
sition d'une partie élargie de tête du protecteur (70) de res sorts dont l es dimens ions en coupe sont supéri eures au diamétre externe du premier ressort, et la délimitation de faces opposees d'appui contre les surfaces d'appui des contacts (26) et la première extrémité de 1'ensemble (60) de
ressorts respectivement.
15. Procèdé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le maintien de plusieurs paires (24-1, 24-2) de lames alignees parallèlement à distance à
l' aide d'un cadre non conducteur de l'électricité.
16. Procèdé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend l'accouplement, pendant le fonctionnement, d'une plaque conductrice (54) aux lames et au cadre, en appui contre une extrémité opposee de chacun des ensembles (60) de ressorts afin que les ensembles (60) de ressorts
soient maintenus à un état partiellement comprimé.
17. Procèdé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend aussi la direction d'un courant dans l'une des paires (24-1, 24-2) de lames ayant des surfaces de contact et des surfaces d'appui disposees respectivement dans des plans parallèles et décalées par rapport aux surfaces respectives de contact et aux surfaces d'appui des
autres ensembles de lames.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition de ladite paire (24-1, 24-2) de lames pratiquement au centre de 1'ensemble des lames.
19. Ensemble à lames destiné à être utilisé dans un disjoncteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif destiné à diriger le courant dans plu sieurs lames, comprenant une ou plusieurs paires (24-1, 24-2) de lames adjacentes placées côte à côte et ayant des surfaces coplanaires de contact et des surfaces coplanaires d'appui, et un dispositif destiné à appliquer une force de rappel aux lames à 1' aide d'au moins un ensemble (60) de ressorts
de lames, ayant chacun une extrémité au contact de la sur-
face d'appui de chaque lame de la paire (24-1, 24-2) de lames adjacentes côte à côte pendant le fonctionnement, 1'ensemble (60) de ressorts de lames au moins comprenant au
moins un ressort (66, 68) de compression.
20. Ensemble selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque ensemble (60) de ressorts de
lames, 1'emboîtement d'un ressort interne (68) de compres-
sion ayant un premier diamétre interne et un premier dia métre externe, dans un ressort externe (66) de compression ayant un second diamétre interne et le second diamétre interne est supérieur au premier diamétre externe du ressort
interne (68) de compression.
21. Ensemble selon la revendication 20, caractérisé en
ce que les premier et second ressorts (66, 68) de compres-
sion ont pratiquement la même longueur axiale.
22. Ensemble selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition d'un protecteur (70) de ressorts entre chaque ensemble (60) de ressorts de lames et les surfaces d'appui contre lesquelles 1'ensemble (60) de
ressorts est en appui.
23. Ensemble selon la revendication 22, caractérisé en ce que la disposition d'un protecteur (70) de ressorts comprend l' insertion d'un corps cylindrique allongé dont le
diamétre interne est inférieur au diamétre interne du res-
sort interne et qui passe dans le ressort interne, la disposition d'une partie élargie de tête du protecteur (70) de ressorts dont les dimensions en coupe sont supérieures au diamétre externe du premier ressort, et la délimitation de faces opposées d'appui contre les surfaces d'appui des contacts (26) et la première extrémité de 1'ensemble (60) de
ressorts respectivement.
24. Ensemble selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le maintien de plusieurs paires (24-1, 24-2) de lames alignées parallèlement à distance à
l' aide d'un cadre non conducteur de l'électricité.
25. Ensemble selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend l'accouplement, pendant le fonctionnement, d'une plaque conductrice (54) aux lames et au cadre, en appui contre une extrémité opposée de chacun des ensembles (60) de ressorts afin que les ensembles (60) de ressorts
soient maintenus à un état partiellement comprimé.
26. Ensemble selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend aussi la direction d'un courant dans l'une des paires (24-1, 24-2) de lames ayant des surfaces de contact et des surfaces d'appui disposées respectivement dans des plans parallèles et décalées par rapport aux sur faces respectives de contact et aux surfaces d'appui des
autres ensembles de lames.
27. Ensemble selon la revendication 26, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition de ladite paire (24-1, 24-2) de lames pratiquement au centre de 1'ensemble des
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