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Messieurs Laurent SEGUIN et Augustin BEGUIN Tachymètre stroboscopique
La présente invention a pour objet un appareil stroboscopique destiné à la mesure et au contrôle des vitesses. Cet appareil est remarquable en'ce qu'il oomprend en combinaison un dispositif stroboscopique capable de produire des éclairs à fréquence déterminée, un dispositif destiné à faire varier la fréquence de ces éclairs, et un indicateur enregistrant la fréquence des éclairs, c'est-à-dire la vitesse de l'objet dont on veut mesurer la vitesse.
Les différentes caractéristiques de l'appareil apparaîtront dans la description qui va suivre, en se référant au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple, un certain nombre de modes de réalisation de l'invention.
Au dessin annexé :
La figure 1 représente une vue d'ensemble schéma- tique d'un appareil conduit par un moteur électrique asynchrône par l'intermédiaire d'un changement de vitesses.
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La figure 2 est une coupe longitudinale du change- ment de vitesses.
La figure 3 en est une coupe transversale.
La figure 4 montre schématiquement le montage de la lampe, le synchroniseur étant vu en plan.
La figure 5 est une vue d'ensemble schématique dans laquelle le courant d'éclairage est fourni par une magnéto.
La figure 6 est une vue dTensemble d'une variante à petite échelle représentant, à titre d'exemple, un taohymètre stroboscopique suivant l'invention.
La figure 7 est une vue en élévation avec arrache- ments et coupe montrant l'ensemble d'un moteur et d'un dispositif de variabeur de vitesses.
La figure 8 est une vue en élévation montrant, à titre d'exemple, un autre mode d'exécution du varia- teur de vitesses, le dit variateur comportant des la- mes élastiques.
La figure 9 est une vue partielle représentant une variante- de variateur de la figure 8.
La figure 10 représente schématiquement un varia- teur dans lequel le contact est actionné au moyen d'un régulateur analogue à un taohymètre d'un type connu quelconque, par exemple chronométrique.
Les figures 11 et 12 représentent schématiquement deux circuits comportant un contact commandé par un des variateurs suivant l'invention.
La figure 13 est une variante du montage de la figure 4.
La figure 14 est une variante du montage de la figure 4, suivant laquelle on utilise deux lampes pour obtenir des éclairs stroboscopiques supplémentaires.
La figure 15 est une vue schématique duMontage d'un appareil à grand éclairage.
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La figure 16 représente le montage d'une lampe à mercure.
Les figures 17 à 20 montrent schématiquement des variantes du dispositif de la figure 14,
Sur un bâti 1 ( fig.1 et 2) sont montés : le mo- teur asynchrône 2, la génératrice de courant continu 3, .le changement de vitesse 4 avec son tachymètre 5, ses deux volants de manoeuvre 6 et 6a et son synchroniseur 7. Une boîte 8 renfermant les différents organes élec- triques : transformateurs, condensateurs, etc... dé- crits ci-après, est reliée d'une part aux bornes 9, 9 de la génératrice 3 et, d'autre part, aux électrodes du tube à gaz raréfié lo ( par exemple un tube à néon),
Le moteur 2 est asynohrône mais, étant donné le faible travail qu'il doit fournir par rapport à sa puissance, il tourne à une vitesse pratiquement cons- tante.
Bien entendu, on peut également utiliser un moteur synchrone.
Le changement de vitesse à friction 4 'est essen- tiellement constitué de la façon suivante :
Deux plateaux 32 et 33 ( fig. 2 et 3) montés fous sur un arbre fixe 31, sont pressés par deux ressorts 34 et 35 contre trois galets 15,16, 17. Les galets 16 et 17 sont entraînés par la rotation des arbres 12 et 13 et peuvent être déplacés radialement le long de ces arbres au moyen des volants de manoeuvre 6 et 6a et par l'intermédiaire d'un dispositif de commande ap- proprié, par exemple celui représenté qui comporte des tiges filetées 18 et 19, 'actionnées par les volants 6 et 6a et provoquant le déplacement d'écrous 20 et 21, guidés par des tiges 22 et 23. Des ergots 24 et 25 pénètrent dans des gorges 26 et 27 des galets 16 et 17.
Ltafbre 12 est commandé par le moteur 2, tandis que
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l'arbre 1.,3 commande le tachymètre 5 et le synchroni- seur 7. Le changement de la vitesse peut être obtenu. d'une façon continue et sur une grande échelle par la manoeuvre des volants 6 et 6a.
Le synchroniseur 7 ( fig. 2 et 4 ) secompose d' un flasque 7a portant en son centre un palier traver- sé par l'arbre 13. cet arbre 13 se termine par un ex-
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centrique 37 qui détermine l'oscillation d1 un collier ou levier double en matière isolante 38 portant deux plots 9 et 40 destinés à venir alterriativei.1--,,.It LU contact de deux plots 41 et 4w portés 11er des ie viers 43 et 44 respectivement. Les leviers 38, 43, 44 os- cillent autour d'un axe commun 45 porté par le flas- que 7a:et les leviers 43 et 44 sont rappelés par des ressorts 46, 47 contre des butées réglables 48, 49.
La borne 9 de la génératrice de courant continu
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est reliée au pl.:t 2 par l'intermédiaire de la borne ; la borne ga est reliée, d'une part, avec l'armatu- re d1 un condensateur 50 dont l'autre armature est re- liée aux deux plots 39 et 40 par 1 intermédiaire de la borne B et, d'autre part, à l'extrémité du primai- re 51 d'un transformateur dont l'autre extrémité est reliée au plot 41 par l'intermédiaire de la borne c.
Les deux extrémités du secondaire 52 de ce transforma- teur sont relié's aux bornes du tube à gaz raréfié lu.
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Le contact des plots 40, g2 provoque la charge du cor- dousaceur 50 par la génératrice de 'courant continu 5 et le contact des plots 39* 41t provoque la décharge de ce condensateur dans le primaire 51 du transforma- teur, ce qui donne naissance, dans le secondaire 52, à un courant induit qui illumine le tube10. On peut ob- tenir ainsi, en éclairant un objet en mouvement, les apparences connues de la stroboscopie et arriver au
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synchronisme désiré par la manoeuvre'des volants 6 et 6a.
Cet appareil permet tout spécialement, par la lecture du tachymètre 5, la mesure de la vitesse des mobiles avec lesquels le tachymètre stroboscopique est synchronisé. La constance de la vitesse du moteur 2 permet de conserver au synchroniseur aussi longtemps qu'on le désire une vitesse donnée, obtenue une fois pour toutes au moyen du changement de vitesse 4, et de contrôler ainsi le mouvement de mobiles qui doi- vent tourner à cette même vitesse, comme dans le cas des broches de filatures par exemple.
La génératrice 3 et le synchroniseur 7 peuvent être remplacés par une magnéto M ( fig. 5) montée à la place du synchroniseur 7 et commandée par le change- ment de vitesse 4. Le tube 10 est alors monté sur le secondaire de la magnéto qui détermine, comme il est connu, des éclairs dans le tube. Le tube peut être monté, soit avec un condensateur en shunt, un éclateur réglable en série, les deux combinés,, soit directement aux bornes de la magnéto. Dans ce dernier cas, l'image stroboscopiques est étalée, ce qui ne gêne en rien les mesures ou les contrôles de vitesses, et permet, par l'observation da l'étalement de l'image, de reconnaître si le synchroniseur tourne à la vitesse réelle du mobile ou si sa vitesse n'est qu'un sous-multiple n de cette vitesse réelle, suivant que l'étalement est plus ou moins grand.
Cet étalement de l'image peut être, dans ce but, artificiellement augmenté et réglé par l'interposition d'une self en série avec le tube. pour observer l'étalement de l'image; on peut la comparer avec l'image d'un repère tournant à la vitesse du syn- chroniseur et porté par un disque commandé par lui
On a supposé jusqu'à présent que le moteur 2 tour- ne à vitesse constante et qu'on règle la fréquence des
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éclairs au moyen d'un changement de vitesses 4.
Or, on peut également réaliser un tachymètre stroboscopique en utilisant un moteur à vitesse variable et un régula- teur automatique capable de fixer la vitesse du moteur à une valeur déterminée et réglable, régulateur qui se- ra désigné par la suite sous le nom de Il variateur de vitesses ".
Comme on le voit à la fig. 6, le tachymètre stro- boscopique.peut être constitué par un moteur universel
2, un variateur de vitesses R, ane magnéto 11 conduite par le moteur et dont le secondaire éclaire un tube au néon lo et un indicateur de vitesses quelconque b.
Bien entendu tout autre moyen de produire des éclairs tels que disques perforés, obturateurs de fais- ceaux lumineux, etc... commandés par l'arbre du moteur peuvent être employés dans la combinaison objet de la demande.
On comprend aisément qu'en réglant la variateur de vitesses R de faon-que le régulateur qui en cons- titue l'un des éléments impose au moteur 2 une vitesse constante, qu'on pourra lire sur l'indicateur de vites- ses b. on pourra régler et connaître la fréquence des éclairs stroboscopiques et, per suite, mesurer la vites- se du mobile à étudier.
L'invention concerne également un mode de réalisa- tion d'un variateur de vitesses particulièrement appli- cable à un tel tachymètre stroboscopique. En se référant à la fig. 7 le moteur électrique à régler 2, muni de son volant V, entraîne par l'intermédiaire de l'accouplement C le régulateur R. Ce dernier se compose d'un arbre 101 monté sur deux paliers à l'intérieur d'un bâti 102 repré- senté ouvert sur la figure. L'arbre 101 porte un volant 103 ( vu en coupe sur le dessin ) percé d'un certain nombre de trous 104 également répartie, inclines, et
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dans chacun desquels est logée une bille libre.
Une couronne 105 vient coiffer les orifices de ces trous de façon à empêcher les billes de sortir, Un levier 106 articulé en 107 et portant une ouverture pour lais- ser passer librement l'arbre 101 maintient la couronne 105 par l'intermédiaire de vis de butée 108 et d'une butée à billes 109. Un ressort 110 fixé d'une part sur le levier 106 et d'autre part sur une vis de réglage 111 assure le contact entre un plot isolé 112 fixé à l'extrémité du levier 106 et un plot fixe isolé 113 monté sur le bâti. Ces plots sont munis de radiateurs.
Le contact 112* 113 est intercalé* par exemple, sur la ligne d'alimentation du moteur.
Lorsque le moteur tourne, la force centrifuge tend à faire sortir les billes de leurs logements et les applique contre la couronne 105 dont elles assurent ainsi le centrage. Quand la vitesse du moteur dépasse une vitesse déterminée par le réglage du ressort llo au moyen de la vis 111, la pression des billes est suffi- sante pour faire déplacer légérement la couronne 105 parallèlement à lTarbre 101, ce qui pousse le levier 106 et ouvre le contact 112, 113 interrompant ainsi ou diminuant l'alimentation du moteur,
Un condensateur 114 peut être monté en shunt sur l'interrupteur 112,113, en particulier pour les moteurs à courant continu.
On peut monter également en shunt sur l'interrup- teur 112,113, une résistance par exemple une résistance réglable pour que le moteur 2 continue à être alimenté par une fraction du courant, même lorsque l'interrup- teur 112, 113 est ouvert.
La figure 8 montre un régulateur à lame flexible fixé sur le volant v du moteur, La lame flexible 120
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est montée isolée sur un support 121 et porte dans l' axe du volant un plot 122 et à son extrémité libre un plot 123. Le plot 123 est pressé contre un pl t 124 fixé sur le volant, par l'intermédiaire d'un .lot 125 qui vient appuyer contre le plot 122. ce plot 125 est monté en bout d'une vis 126 portée par un s apport isolé 126' fixé sur le bâti du régulateur, la dite vis permet- tant ainsi de régler la pression du plot 123 contre le plot 124 par la tension de la lame 120. Une masselette 127 est montée latéralement sur la lame 120, Le courant' d'alimentation du moteur passe par 125, 122, 123, 124, la masse et un bali 128 qui frotte contre le volant.
Lorsque le volant tourne, la force centrifuge agissant sur la masselotte 127 fait fléchir la lame 120 à partir d'une vitesse déterminée par le réglage de la vis 126 et ouvre le contact 123, 124, interrompant ainsi ou di- minuant l'alimentation du moteur.
Bien entendu, comme précédemment, le contact 123, 124 peut être shunté par un condensateur ou une résis- tance.
La figure 9 montre un autre dispositif de régula- teur à lame analogue au précédent.
Enfin la figure 10 montre schématiquement un régu- lateur R constitué par un tachymètre d'un type connu quelconque, par exemple chronométrique, et dans lequel un doigt 130 se déplace autour d'un axe 131 et occupe une position déterminée.pour une vitesse déterminée,,
Un contact 132, 133, par lequel passe, comme précé- demment, le courant d'alimentation du moteur, peut être déplacé autour de l'axe 131 et peut être ouvert par le doigt 130 lorsque celui-ci vient le rencontrer, on amè- ne alors le contact 132, 133 dans la position voulue pour que le doigt 130 vienne l'ouvrir quand la vitesse
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dépasse une valeur déterminée, coupant ou diminuant ainsi l'alimentation du moteur.
Ce mode de réglage est particulièrement intéres- sant dans le cas présent, c'est-à-dire pour le réglage de la vitesse des moteurs entraînant les synchroniseurs de stroboscopes et qui doivent présenter à la fois une grande souplesse, une grande rapidité et une grande facilité de manoeuvre et conserver rigoureusement la vitesse à laquelle ils ont été amenés.
Les figures 11 et 12 représentent schématiquement et à titre d'exemple plusisurs circuits électriques de moteurs dans chacun desquels est intercalé un contact commandé par un régulateur suivant l'invention.
Sur ces figures, C désigne le collecteur du mo- teur à régler, I son inducteur, P les arrivées de cou- rant d'alimentation, X l'interrupteur actionné par le régulateur.
La figure 11 montre l'interrupteur x coupant le courant d'alimentation au-dessus d'une vitesse donnée, déterminée par le réglage du variateur, pour un moteur série.
La figure 12 montre la même disposition pour un moteur shunt.
Bien entendu, dans tous les cas l'interrupteur peut être shunté par une résistance pour ne couper qu'une fraction déterminée du courant, ou par un con- densateur, ou par une résistance et un condensateur. avec -Pour faire/les tachymètres stroboscopiques ci-des- sus décrits le contrôle de la vitesse de mobiles tour- nant très rapidement, il peut être avantageux de faire tourner le synchroniseur ou la magnéto à une vitesse égale seulement à un sous-multiple de la vitesse à contrôler, pour pouvoir alors différencier un nubile
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tournant à la vitesse à contrôler d'un mobile tournant à une vitesse égale à un sous-multiple de cette vites- se à contrôler, supérieure toutefois à la vitesse du synchroniseur, et qui donnerait les mêmes apparences stroboscopiques,
on détermine un éclair stroboscopique supplémentaire. Si la vitesse du synchroniseur est le sous-multiple 1 de la vitesse à contrôler, on détermi- n ne un second éclair stroboscopique lorsque le synchro- hiseur a tourné de ( 1 )e de tour après avoir détermi- n né le premier éclair, Un repère marqué sur le mobile donnera lors une seule image fixe si ce mobile tourne à la vitesse à contrôler; il donnera au contraire plu- sieurs images fixes si sa vitesse est un sous-multiple de la vitesse à contrôler. pour provoquer cet éclair supplémentaire, ou peut évidemment utiliser un second synchroniseur 7 ou une seconde magnétol avec leurs circuits électriques com- plets indépendants, éclairant un second tube, ou enco- re éclairant le même tube, avec un secondaire 52 ( fig.
4) commun aux deux transformateurs des deux circuits.
On peut encore utiliser le montage de la fig. 13. Le primaire 51 est intercalé entre le condensateur 50 et la borne B, et un condensateur 50a est monté en déri- vation aux bornes 9. 9a de la génératrice. On voit qu'alors la charge et la décharge du condensateur 50 déterminent deux éclairs successifs dans le tube, l' angle dont a tourné le synchroniseur entre ces deux éclairs pouvant être réglé à volonté en ajustant les butées 48 et 49, vissées par exemple dans leur sup- port.
La figure 14 montre un montage avec deux tubes, un seul synchroniseur et un second transformateur, dont le primaire 5la est monté en série entre la borne
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9 et la borne A. On voit alors qu'il se produira un éclair dans le tube 10a au moment de la charge du condensateur 50 à travers le primaire 5la et un éclair dans le tube 10 à la décharge de ce condensateur à travers le primaire 51,
Lorsqu'on veut réaliser un tachymètre stroboscopique à très grande puissance d'éclairage, on emploie le dispositif représenté à la fig. 15. Les fils 60 et 61 qui servaient précédemment à l'éclairage du tube aboutissent aux électrodes du tube 10 par l'intermédiaire de un ou deux condensateurs
62, le courant qui les traverse servant seulement à l'amorçage du tube.
Le courant d'éclairage du tube est fourni par une batterie de condensateurs 63 qui est maintenue constamment chargée à tension convenable par la ligne LLa et dont les armatures sont reliées aux électrodes du tube par l'inter- médiaire d'un éclateur 64, réglé de telle façon que cette batterie ne puisse se décharger dans le tube à travers l'é- clateur que lorsque le tube est parcouru par le courant d'a- morçage. La batterie 63 peut, en particulier être maintenue cons tamment /chargée en partant d'un courant alternatif transformé à ten- sion convenable et redréssé par des Kénotrons.
Lorsqu'on emploie comme éolaireur un tube à vapeur de mercure ( fig. 16), les fils 60 et 61 aboutissent l'un à la cathode 65, l'autre à l'armature extérieure 66 du condensa- teur d'amorçage du tube, et le courant d'éclairage est fourni par une batterie de condensateurs 67 dont les pôles sont re- liés aux électrodes du tube; ces condensateurs sont maintenus constamment chargés par la ligne L La, par exemple par un courant alternatif transformé et redressé par un redresseur à mercure. par les mêmes dispositions que celles déjà décrites, on peut, par les fils 60 et 61, obtenir un amorçage supplémen- taire ;
de même qu'on obtenait un éclair supplémentaire dans le tube 10, on obtiendra ainsi des éclairs supplémentaires dans le cas des figures 15 et 16.
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un peut encore obtenir des éclairs supplémentaires avec deux tubes à mercure, soit avec un second synchroni- seur 7 avec son circuit électrique complet et ses fils d' amorçage 60a et 61a, soit avec un se ul synchroniseur et le dispositif déjà décrit fig. 14. chaque circuit d'amor- çage 60, 61 et 60a,61a, aboutit à la cathode et au conden- sateur d'amorçage de l'un des deux tubes, Dans le cas par- ticulier de la fig.
17, les deux tubes sont montés en série aux pôles de la batterie formée de deux condensateurs 67 et 67a eux-mêmes en série et maintenus, comme précédemment, constamment chargés par la ligne L La, Le point milieu 68 des tubes est relié au point milieu 69 de la batterie.
Chaque tube est alors éclairé au moment de son amorçage par la décharge de la demi-batterie 67 ou 67a.
La fgi. 18 montre une autre disposition dans laquelle la demi.batterie 67 est maintenue constamment chargée par la ligne L La, alors que la demi-batterie 67a est montée aux bornes du tube T'. Le tube T, au moment de son amorçage, s'éclaire, en permettant la charge de la demi-batterie 67a par la demi-batterie 67, puis le tube T', au moment de son amorçage, s'éclaire par la décharge de la demi-batterie 67a.
Comme on le voit sur les fig. la et 20, les disposi- tions utilisant deux tubes à mercure représentées aux fig.
17 et 18, s'appliquent également dans le cas de deux tubes à gaz, par exemple au néon, avec un montage tout-à-fait ana- logue à celui de la fig. 15, comportant des éclateurs 64, 64 et condensateurs 62, 62a.
Bien entendu, dans tous les cas où le courant détermi- né par le synchroniseur 7 sert à l'amorçage da tube, alors que le courant d'éclairage est fourni par une ligne L La maintenant constamment chargée une batterie de compensateurs ( fig. 15 à 20) on peut supprimer la génératrice 3 et, au lieu de prendre le courant d'amorçage aux bornes 9, 9a, le prendre aux bornes de la ligne L La. on peut encore, lorsque
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la batterie de condensateurs a un point milieu 69 ( fig.17 et 19) et que le dispositif fonctionne avec deux amorçages indépendants, prendre le courant de chacun de ces amorçages respectivement entre le point 69 et la ligne L et le point 69 et la ligne La.
Dans le cas où on utilise une magnéto, les éclairs stroboscopiques supplémentaires peuvent bien entendu être obtenussoit avec une magnéto à plusieurs ruptures, soit avec plusieurs magnétos.
La magnéto peut aussi être remplacée par un alterna- teur éclairant le tube, soit directement, soit avec un con- densateur en shunt, un éclateur réglable en série, les deux oombinés, comme dans le cas de la magnéto.
On peut employer une bobine d'induction pour éclairer le tube. Le synchroniseur est alors constitué par lTinter- rupteur de la bobine, muni dtune commande rotative et le tube est monté aux bornes du seoondaire avec ou sans con- densateur en shunt, éclateur réglable en série, combinaison des deux.
On peut avoir comme synchroniseur un disque à fente permettant d'obtenir, comme il est connu, les apparences stroboscopiques en occultant une source lumineuse placée derrière le disque et alimentée par exemple par la généra- trice 3.
Le synchroniseur peut encore être commandé par un mo- teur universel muni d'un volant, d'un rhéostat ppur faire varier la vitesse et d'un frein, sans avoir à utiliser de changement de vitesse. Ce synchroniseur peut aussi être com- mandé à la main, comme on l'a indiqué plus haut. on peut également réaliser un tachymètre stroboscopique suivant la présente invention dans le cas de synchroniseurs non rotatifs et notamment dans le cas de synchroniseurs con- duits par une corde vibrante.
Le tachymètre constamment sous
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la dépendance du synchroniseur pourra être d'un type quel- conque approprié, par exemple, un tachymètre de type oonnu
Index vibrants,
Bien entendu les détails de construction du change- de vitesses ment de vitesse du variateur/et du synchroniseur pourraient varier entre certaines limites sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. Le dit variateur peut comporter de nom- breuses modifications dans son exécution et son application n'est pas limitée nécessairement aux tachymètres strobosco- piques. un peut, d'une façon générale l'utiliser avec un mo- tour universel dans tous les cas où il est nécessaire de faire tourner ce moteur à différentes vitesses, déterminées et constantes.
REVENDICATIONS.
1 ) Un appsreil stroboscopique pour la mesure ou le contrôle des vitesses, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil pour produire périodiquement des éclairs, un dispo- sitif pour faire varier la fréquence de ces éclairs et un appareil indicateur destiné à enregistrer la fréquence de ces éclairs.
2 ) Un appareil suivant 1 caractérisé en ce que l'in- dicateur de vitesse est associé à un organe mobile ( syn- chroniseur, rupteur de magnéto ou autre ), contrôlant la fréquence des éclairs.
3 )Un appareil suivant 2 ,dans lequel le dit organe mobile est entraîna prr un moteur à vitesse sensiblement uniforme par exemple un moteur électrique synchrone, r l'intermédiaire d'un changement de vitesse, Le préférence un changement de vitesses continu.
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