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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une Demando d'un BREVET D'INVENTION en BELGIQUE "Nouveau procédé de fabrication des étuis métalliques à partir d'un tronçon de tube ". la présente invention a pour objet un nouveau pro- cédé qui permet la fabrication des étuis métalliques en général) et en particulier les douilles de cartouche, les détonateurs et autres, à partir d'un tronçon de tube étirée de préférence sans soudure
On sait que le procédé courant de fabrication des étuis de cartouche consiste à partir d'un flan métallique en général en cuivre ou en laiton ,à l'emboutir et à l'étirer par passes successives,
En particulier dans le cas des cartouches de guerre ces passes sont au nombre d'environ une dizaine jus- qu'à l'obtention d'une première forme d'étui cylindrique de lon-
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gueur égale à celle de la douille à obtenir et comportant les mêmes épaisseurs de paroi, ces passes d'étirage nécessitant plu- sieurs recuits intermédiaires.
Le culot de cette première forme dtétui est modifié ensuite par des opérations de matriçage pour prendre sa forme définitive comprenant le logement de l'amorce, L'étui subit ensuite vers l'extrémité ouverte un rétreint pour former le collet de sertissage de la balle , en même temps que le corps est ramené de la forme cylindrique à la forme légères ment oonique du corps de la douille , Celle-ci est enfin termi- née par un décolletage pour finition du culot (saignée du char- geurt etc*) et par le perçage des trous d'évent.
Ce procédé par le nombre d'opérations qu'il comporte, nécessite un matériel mécanique fort important et une installa- tion de fours à recuire, Par l'étirage extrêmement long subi par le métal il entraîne un pourcentage de pièces de rebut considérable, déchet qui est encore aggravé par les difficultés d'estampage du culot , Enfin ce procédé n'a permis pratiquement jusqu'ici que l'obtention des douilles en laiton
Le procédé faisant l'objet de l'invention considéré dans son application à la fabrication de tels étuis, est très différent :
il consiste essentiellement à partir non d'un flan de métal mais d'un tronçon de tube étiré sans soudure , Dans une première phase comportant un nombre très réduit d'opéra- tions une partie de ce tronçon de tube subit un tréfilage de façon ). prendre une forme correspondant au corps de l'étui otest à dire même longueur ,mêmes épaisseurs de paroi et même forme extérieure. Dans une deuxième phase comportant une seule opération , la partie non tréfilée du tube est fermée de façon à former le clot qui est obtenu avec ses épaisseurs, ses faces intérieure et extérieure terminées, y compris par conséquent le logement de l'amorce dans le cas d'exécution d'une douille de cartouche.
Celle-ci est ensuite terminée suivant le processus !
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ordinaire ; finition du culot par déoolletage , rétreint du collet et perçage des évehts # par comparaison avec le procédé ordinaire le nouveau procédé permet l'obtention de l'étui en un nombre plus restreint d'opérations, il nécessite donc un matériel bien moindre, il supprime l'emploi des fours à recuire ;
d'autre part, le tréfi- lage du métal étant beaucoup moins important que dans le procède normal et le matriçage du culot étantisupprimé le déchet @ sera très réduit Toutes ces raisons réductions du nombre des opérations réduction du matériel nécessaire, réduction des pièces de rebut font ressortir en faveur du nouveau procédé un prix de revient nettement Inférieur . Enfin un autre avantage extrêmement intéressant du nouveau procédé est qu'il peut s'ap- pliquer aussi bien au laiton qu'à certains autres métaux ou alliages t en particulier à l'aluminium et à certains de ses alliages légers.
Le nouveau procédé comprend essentiellement dans le cas particulier ci-dessus deux phases d'opérations :
1 - Une phase de tréfilage,
2 - Une phase de fermeture ,
Il comprend accessoirement et éventuellement une troi- sième phase de finition par des procédés connus .
Le procédé objet de l'invention va être décrit maints- nant en détail dans son applioation à titre d'exemple, à la fabrication d'une douille de cartouche du.type "Mauser", en regard des dessins annexés, donnés également à titre d'exemple; dans lesquels :
Les fig. 1 à 6 montrent en coupe longitudinale les transformations subies par le tube dans la première phase [4
La fig, 7 est une coupe longitudinale d'une pressa utilisé. pour effectuer cette première phase dans sa position
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de repos '.
'La fig, 8 est une coupe semblable montrant la butte- extracteur dans sa position extrême gauche
La fig, 9 montre le poinçon en fin de course avant à droite ,
La fig, 10 est une coupe longitudinale semblable mon- trant les organes en position d'attente pour le tréfilage .
La fig, 11 montre le poinçon en fin de course avant . en fin de tréfilage ,
La fig, 18'montre le dégagement du tube en fin de tréfilage .6
Les fige 13 à 15 montrent les transformations du tube pendant la deuxième phase
La fig. 16 montré en coupe longitudinale. au repos ltappareillage utilisé pour la deuxième phase ,
Les fig, 17, 18, 19, 80 et 21 montrent semblable ment les positions de fonctionnement des organes de cet appa- reillage pendant la deuxième phase
Les fig.
22 à 24 montrent en coupe longitudinale , les transformations de l'étui pendant la phase de finition ,
La première phase du procédé a pour objet de transfor- mer le tronçon du tube initial, de telle façon que celui-ci se présente sous la forme indiquée à la fige 6, Cette forme com- prend une partie cylindrique 14 composée du métal qui sera ulté- rieurement repoussé dans le cours de la deuxième phase pour cons- tituer le culot de la douille et une autre partie 15 présentant exactement les cotes du corps de la douille a obtenir ainsi que ses épaisseurs de paroi
Les fig, 1,2,3,4,5 et 6 indiquent les transformations subies par le tronçon de tube depuis l'état initial (fig. 1) jusque 1'état inal (fig. 6).
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L'appareil utilisé est essentiellement une presse méoanique , La fig, 7 et les figures suivantes montrent schéma- tiquement et dans leurs diverses positions relatives les élé- ments essentiels de l'appareillage monté sur cette presse. Cet appareillage comprend ,montas sur le même axe général ; :
1 - Un poinçon 1 monté sur le porte poinçon 2.
2 Une lunette-guide 3 ,
3 - Une matrioe 4 ,
4 - Une butée-extracteur 5 ,
Le poinçon 1 est formé de deux parties cylindriques la partie avant de plus petit diamètre est au diamètre intérieur du tube initial la partie arrière de plus grand diamètre est sensiblement au diamètre intérieur de la douille terminée La face avant du poinçon présente une surface sphérique concave 6 ; les fig. 7 et 8 montrent le poinçon à sa position arriérera gauche ;la fige 9 le montre en fin de course avant ,à droite,
La lunette-guide 3 comprend un passage cylindrique 7' au diamètre le plus grand du poinçon , Ce passage s'élargit du côté du poinçon , à gauche en 8 pour laisser pénétrer le collet du poinçon à sa position avant .
Il s'élargit aussi du côté opposé en 9 de façon à présenter un diamètre supérieur de quel- ques dixièmes de millimètre au diamètre maximum de la matrice.
La lunette-guide comporte d'autre part un trou cylindrique 10 d'axe normal au passage 7 et de même diamètre , La lunette- guide est fixe par rapport au bâti de la presse.
La matrioe 4 comporte une partie conique 11 dont le plus grand diamètre est du côté de la lunette-guide, à gauche sur la figure., Cette partie conique est aux cotes extérieures de la partie conique du corps de la douille à obtenir et sur la même longueur. La matrice est ensuite cylindrique jusqu'à son autre extrémité à droite.
La matrice peut coulisser de façon à prendre deux positions .'la position de gauche qui est celle indiquée par la fig. 7 et dans laquelle la matrice peut être
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calée et la position de droite qui est représentée à la fig, la*
La butée-extracteur 5, formée d'une partie massive la prolongée du cotématrice par une queue cylindrique 13,est ,centrée sur l'axe général de coulissement* Le diamètre extérieur de cette queue est égal au diamètre extérieur du tronçon de tube initial, L'ensemble est percé d'un trou cylindrique de même aze au diamètre intérieur du tube initial , Comme la matrice la butée-extracteur 5 peut coulisser de façon à occuper deux pool- tions :
la position de gauche dans laquelle elle peut être calée. position qui est représentée à la fig. 8, et la position de dé- gagement à droite représentée à la fig, 7
Le processus des opérations est alors le suivant t
Le cycle complet comprend cinq opérations caractéri- sées chacune par une course aller et retour du poinçon , Le tube utilisé pour Inexécution des douilles de cartouche usuelles (Calibres de 7,5 à 8 mm. environ) est un tube cylindrique étiré sans soudure de 1 mm, d'épaisseur de paroi son diamètre exté- rieur est de quelques dixièmes de millimètre plus faible que le plus petit diamètre extérieur du corps de la douille à obtenir (non compris le collet de sertissage de la balle);
sa longueur est conditionnée par la quantité de métal nécessaire , aveo un léger excès, Par la première opération le tube prend la forme représentée à la fig, 2. La fig. 7 montre la position de char- gement : le poinçon est à sa position arrière c'est à dire à gauche sur la figure !la matrice 4 est à sa position à gauche et la butée- extracteur 5 à droite.
Dans ces conditions le tube initial 16 peut être introduit dans la matrice de la droite à la gauche dans le sens de la flèche 22.,, La butée-extracteur 5 est alors ramenée à sa position de gauche comme l'indique la fig. 8 .Dans ce mouvement la partie tubulaire 13 pénètre Sans la matrice et repousse le tube 16 vers la gauche jusqu'à ce que
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oe dernier , ayant pénétré dans l'évidement 9 de la lunette- guide , se trouve arrête par l'épaulement dû au ohangement de diamètre entre 7 et 9 . Le poinçon entre alors en aotion et en fin de course à droite occupe la position indiquée par la fig.9.
Sa partie avant de plus faible diamètre a ainsi passé dans le tube 16 sans lui faire subir de modification ,puis a pénétré dans le logement de la butée -extracteur, Le tube 16 se trouve de cette façon buté vers la droite par la butée-extracteur et centré sur l'axe par la partie avant du poinçon.
La partie arriè- re du poinçon agissant jusqu'à l'entrée de la matrice force alors le tube à un diamètre supérieur dans la partie 17 à l'exté- rieur de la matrice Le diamètre extérieur de la partie 17 ainsi forcée devient sensiblement égal au diamètre du logement 9 de la lunette-guide, c'est à dire supérieur au plus grand diamètre de la matrice de quelques dixièmes de millimètre, En fin d'opéra- tion le poinçon se dégage à gauche tandis que la butée-extrac- teur est ramenée à sa position à droite Les positions relati- vos sont alors celles indiquées par la fig,. 10.
Au début de la deuxième opération , les positions étant celles de la fig, 10. une bille d'acier 18 est introduite par le trou 10 de la lunette- guide dans le sens de la flèche 19 et tient tomber dans l'évide- ment 7 . Cette bille a un diamètre supérieur de quelques dixiè- mes de millimètre au diamètre intérieur du tube initial Le poinçon agissant alors force la bille à l'intérieur du tube.
Celui-ci est retenu à l'entrée de la matrice par sa partie rén- flée 17 et la partie à l'intérieur de la matrice est élargie, foroée contre les parois et subit un premier tréfilage de façon à prendre la forme représentée à la fig. 3. En fin de course du poinçon la bille se trouve éjeotée hors de la matrice, comme l'indique la fig. 11, dans le sens de la flèche 20 et en fin d'o-
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pration le poinçon se dégage à gauche .
Les troisième ,quatriè- me et cinquième opérations sont identiques à la deuxième : le poinçon étant à sa position arrière à gauche , une nouvelle bille est introduite en 7 par le trou 10 ; dans son mouvement en avant le poinçon force la bille dans le tube ,la bille étant éjectée oomme le montre la fig. 11 en fin de course du poinçon Les billes utilisées dans ces opérations successives ont des diamé- tres progressivement croissants de 2/10 en 2/10 de mm, environ de telle façon que la bille de la dernière opération soit du diamètre Intérieur de la douille à obtenir,, par le forçage suc- oessif de ces billes le tube est progressivement tréfilé de façon à prendre successivement les formes représentées aux fige 4 et 5 et enfin la forme déjà décrite et représentée à la fig.6.
La fig, 11 montre le poinçon en fin de course, pendant la cin- quième opération ,le tréfilage du tube étant à ce moment ter- miné La fig. la montre la fin de la cinquième opération le poinçon est revenu à sa position arrière à gauche* la matrice est repoussée à sa position à droite en entraînant avec elle dans ce mouvement le tube . En fin de course de la matrice, la partie tubulaire 13 de la butée-extracteur fonctionne en extracteur pour repousser hors de la matrice le tube qui est alors retiré suivant le sens de la flèche 21.
La matrice étant ensuite ramenée et immobilisée à sa position à gauchele cycle des opérations est terminé et la matrice est prête à re- cevoir un nouveau tube
Une variante de cette phase permet de limiter le nombre des opérations à deux Elle consiste à bloquer les deuxième troisième , quatrième et cinquième tpératione en une ! seule 4 Les actions successives des billes sont remplacées par Inaction d'un poinçon spécial comportant plusieurs renflements de diamètres croissants et correspondante a ceux des billes.
La
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distance entre ces renflements sur le poinçon est telle que cha- cun d'eux n'a-gis@ que lorsque le précédent a terminé son tra- vail de tréfilage Le poinçon ainsi constitué est relativement long et doit être monté sur une presse de course suffisante , La matrice est identique à oelledéorite et de cette façon Inaction de tréfilage du poinçon est identique à celle des billes '.
Dans la deuxième phase du procède , l'ébauche obtenue en fin de la première phase , et qui est représentée à la fig.13, est fermée du coté de la partie cylindrique renflée et non tré- filée 14 de façon à se présenter sous la forme de ltétui montré à la fig, 15. Cet.étui comprend un corps 15 provenant de la for- me primitive de la fig, 13, sans modification , et correspon- dant par conséquent , comme il a été dit , au corps de la douille à obtenir. D'autre part la fermeture réalisée constitue un culot 23 identique à celui de la Veuille, avec des faces intérieure et extérieure 24 et 25 entièrement terminées y compris le loge- ment de l'amorce 26.Ce culot présente un léger excès de métal sur sa périphérie en 27.
La description de l'appareillage utilisé pour l'obten- tion de cette fermeture du tube est donné ci-après,ainsi que le détail du procédé.
L'appareillage utilisé est représenté aux fig, 16, 17, 18 19, 80 et 21 dans ses diverses positions . L'ensemble de cet appareillage est monté sur les deux têtes 28 et 29 d'un bâti de machine 30 très ..buste . Les organes essentiels en sont t
1 - Une matrice tournante , 31 ,
2 - Un poinçon 32 avec son guide 33.
3 - Un mandrin extérieur 34.
4 - Un contre-poinçon 35 ,,
La matrice tournante 31 est un disque en acier rapide de 6 à 8 mm, d'épaisseur environ. percé en son centre d'un trou cylindrique 36 de diamètre égal au diamètre extérieur de la par-.
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tie 14 de l'ébauche obtenue à la première phase du procédé , Cette matrice est animée d'un mouvement de rotation d'environ 1500 tours par minute autour de l'axe général 37 , Ce mouvement de rotation lui est communiqué par un système d'entrafnement dont elle est solidaire ,
par exemple toi un pignon 38 à denture extérieure pour recevoir son mouvement d'un engrenage non re- présenté sur la figure %'ensemble matrice et pignon d'entraî- nement est monté sur la'tête 28 au moyen de deux roulements à billes dont l'un 39 comporte un roulement de butée pour les efforts tendant à presser la matrice vers la tête 28 dn bâti , o'est à dire à droite sur la figure
Le poinçon 38 également constitua en acier rapide est cylindrique , Il passe dans un guide 33 fixé sur la tête 28, le diamètre du poinçon et le diamètre intérieur du guide étant égaux au diamètre du trou 36 de la matrice % La face avant 40 du poinçon présente une forme inverse de celle de la face arriè- re du culot de la douille , de façon à Imprimer cette dernière forme au métal ,
Ce poinçon est représenté sur la fig.16 à sa position arrière à droite ;il peut être animé d'un mouvement d'avance vers la gauche de façon à venir occuper la position* représentée à la fig, 19 et d'un mouvement de rappel en arriè- re de façon à reprendre la position primitive , Le mouvement d'avance commandé soit par une presse à vis ,soit par une presse hydraulique ou toute autre , doit avoir une puissance largement suffisante pour écraser la section de métal offerte par la partie 14 du tube à fermer .
Enfin le poinçon doit être claveté de manière à ne pas tourner sur son axe , La face avant 41 du guide est ajustée pour que la matrice porté sur elle à frottement doux;
Le mandrin extérieur 34 présente un-évidement 42 identique à celui de la matrice 4 de l'appareillage décrit pour la première pase ; ceci permet d'y emboîter exactement la par- tie conique 15 du tube Ce mandrin est fixé à l'extrémité d'un
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ooulisseau 43 qui lui permet de prendre deux positions t une position arrière représentée sur la fig, 16 et une position avant représentée sur la fig. 17.
Le coulisseau porte sur sa face avant un roulement 4 butée 44 , L'ensemble est ajusté de façon à ce que la position avant du coulisseau 43 amène la matrice tournante 31 à être serrée entre les deux roulements à butée 39 et 44 , et que d'autre part la faoe avant 45 du man- drin 34 vienne porter à frottement doux sur la face extérieure de la matrice tournante.
Le contre-poinçon 35 est une pièce cylindrique en acier rapide , de diamètre égal à la cote intérieure du culot de la douille avec un léger jeu * Sa faoe avant 46 présente une forme inverse de oelle de la face intérieure du culot de la douille Ce contre-poinçon peut ocouper plusieurs positions : 1 Une position arrière représentée à la fig.16. 2 Une posi- tion avant représentée aux fige 18 et 19 , dans laquelle l'ex- trémité du contre-poinçon vient affleurer le plan de la face extérieure du mandrin 34 le coulisseau étant à ce moment à sa position avant , 3 Une position intermédiaire représentée aux fig. 20 et 21 et qui est prise pendant le mouvement de rap- pel de la position avant à la position arrière \.
Enfin l'espaoe 48 compris entre les deux têtes 28 et 89 du bâti est établi de açon à former cuvette ;de lthuile est maintenue à un niveau un peu inférieur à celui de l'axe des mécanismes , On obtient ainsi la lubrification et le refroidis- sèment de ces mécanismes , en particulier de la matrice tour- nante .
L'échauffement de l'huile est combattu par une mise en circulation dans un circuit de réfrigération , Un cartel de protection , non représenta sur la figure est disposé autour des pièces en rotation pour éviter les projections d'huile ,
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Le processus de l'opération est alors le suivant S
La fig, 16 montre la position de chargement t le cou- lisseau 43 est revenu à sa position arrière, c'est à dire IL gau- che, ainsi que le contre-poinçon 35 ;
le poinçon 38 cet égale. ment à sa position arrière à droite Le tube obtenu à la pre- mière phase est alors présente de façon que son axe coïocide avec l'axe général de l'appareil entre les têtes 88 et 89. la partie renflée 14 étant côté matrice tournante et la partie tréfilée 15 étant coté mandrin extérieur 34.Le coulisseau se porte alors à sa position avant vers la droite comme le montre la fig, 17 le contre-poinçon 35 suivant exactement ce mouve- ment De ce fait , la partie renflée 14 du tube se trouve em- boîtée dans le logement ménagé par l'alésage de la matrice tour- nante 31 et du guide 33 du poinçon 32,
tandis que la partie tréfilée 15 s'emboîte exactement dans le logement du mandrin extérieur 34 ,
Le coulisseau s'étant immobilisé à sa position avant. le contre-poinçon 35 poursuit sa course en passant dans le tube pour prendre également sa position avant comme le montre la fig. 18 , La phase de travail commence :
le poinçon !8 se perte à sa position avant à gauche pour venir en fin de course COCU-' per la position représentée à la fig, 19 de telle façon que l'espace compris entre lui-même et lé contre-poinçon présente exactement la forme du culot de la douille 6 Le mouvement dn poinçon est relativement lent - une à deux secondes par exem- ple , Il provoque le refoulement et l'écrasement du métal du tube , mais sous l'action de la matrice tournante et de l'é- chauffement table qui se produit du fait du frottement sur les parois du tube ,le métal de ce dernier se conduit dans la zone de la matrice comme une matière plastique t un bourrelet se forme dans cette zone et s'épaissit en gagnant vers le con-
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tre à mesure que le poinçon avance.
Le bord intérieur de oe
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bourrelet finit par et referme? eur l'axe le mét4 ae soudant à lui-même en retrouvant sur cette ligne de fermeture tonte sa
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cohésion moléoulZ'e . En même temps que se produit oette fer- meture le métal se trouve modelé entre le poinçon et le contre- poinçon de façon à prendre la forme du culot de la douille. La fig. 14 montre en 47 le bourrelet de métal avant la fermeture
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pendant le coure 40 l'opérat1on .
La ig, 16 àé jà décrite mon- tre l'étui tel qu'il est obtenu en fin de coupe* du poinçon Celui-ci est ensuite rappelé en arrière * De son cote l'ensem-
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ble ooulisseau et aontre-poingou eat aussi rappela en arrière et lorsqu'il @et arrive & la position repr6.tn'" . la fige 80 le contre-poinçon sl,maabi.ise * cette position intermédiaire tandis que le coulisseau continue son mouvement de rappel pour reprendre sa position arrière comme le montre la fig. 21.
Dans
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cette partie du mouvement du coulteacau 10 contZ"4ItpoinçÓn extrait lt étu, hors du m=crtn # Le contre poinçon reprend. alors son mouvement de rappel pour atteindre sa position arriè- re. pendant ce mouvement l'étui sera :facilement extrait* Le
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v3c.e complet de l'opération est terminé et I$a 4re:tllàge go trouve dans la position du début.
Dans une variante de réalisation on voudra la matrice
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31 fise, et on fera tourner 'A..m'b1e 1. OOP:1.W..,ôie90 315 et le oorpw de l"t111, Po tout moyen a9propS< k
La troisième phase consiste en la finition de l'étui: celui-ci représenté à la fig. 22 tel qu'il provient de la deu- xième phase du procédé subit un décolletage pour finition du culot * Ce décolletage enlève l'excès de métal qui se trouve normalement on 49 ainsi que le métal qui peut avoir giclé en
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50 et 51 il ferme également la saignée fi8 du chargour e le chanfrein 53.
L'étui ce présente après cette opération sous la¯
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forme repr6gentde à la fige la # Il ont enewite i.s! oo llexdaution da rétreint dw eellét 54 te ilortiteffl de la M par les prea<d4a habittalti ta fig.24 montre la dewâlla ex plètment ttralcét ltar 1 a confection à'wn étui eoenq- qnalawo, à oupe oyundriqxe 0, Il va te soi que la première jMtM it inutile* le proc d éla Unité à la temièm ou !w< de fer-
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