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Lampe éclair pour appareil photographique.
La présente invention se rapporte aux lampes éclair pour appareil photographique et concerne plus spécialement des lampes éclair ayant une ampoule en matière plastique et une ma- tière produisant de la lumière actinique utilisée avec des lampes éclair.
La lampe éclair habituelle comporte une ampoule hermétique en verre contenant une atmosphère d'oxygène et une matière com- bustible, comme du zirconium , du magnésium ou de l'aluminium, découpée en lanières. Une petite quantité de matière d'amorçage, par exemple un mélange de zirconium en poudre et de perchlorate de potassium, est allumée au moyen d'un filament alimenté élec- triquement. La combustion qui en résulte fait réagir la
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matière en lanière avec l'atmosphère d'oxygène de manière à pro- duire l'éclair de lumière désiré.
Une telle lampe est protégée par une couche de vernis organique soit sur la surface extérieure, soit sur les faces intérieure et extérieure de l'ampoule, afin d'empêcher le bris de l'ampoule en verre au moment de l'alluma- ge de la lampe.
Du point de vue du prix de revient et de la sécurité des personnes, il serait hautement désirable de supprimer l'am- poule en verre et de pourvoir la lampe éclair d'une ampoule en une matière plastique transmettant la lumière, d'une épaisseur de paroi assez importante. De telles lampes ont déjà été propo- sées mais n'ont jamais remporté de succès commercial, parce qu'une ampoule en matière plastique ne peut, par elle-même , con- tenir une atmosphère d'oxygène pendant une période de stockage prolongée. L'oxygène diffuse au travers de l'ampoule ou matière plastique et laisse de l'air à la pression atmosphérique, de sorte que la réaction actinique qui se produit lorsque la matière en lanière s'allume ne produit que peu de lumière.
D'autres lampes éclair avec ampoule en matière plastique ont été proposées, dont l'ampoule en matière plastique est con- çue de façon à lâcher les gaz sous pression au moment de l'allu- mage de la lampe. Mais le produit ainsi obtenu n'est pas accep- table commercialement à cause du bruit et de l'odeur dégagée par les gaz qui s'échappent sous la réaction actinique produisant l'éclair.
L'invention a pour buts de procurer - une lampe éclair pour appareil photographique perfection- née qui utilise une ampoule en matière plastique et puisse être fabriquée très économiquement ; - une lampe éclair pour appareil photographique à ampoule en matière plastique qui fonctionne avec une grande mar- ge de sécurité et ne produise ni bruit ni odeur appré- ciables lors de l'allumage ;
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- une lampe éclair pour appareil photographique qui utilise une enveloppe plastique et n'exige pas un remplissage gazeux spécial ; - des détails de construction d'une lampe éclair pour appareil photographique à ampoule en matière plastique ; - une lampe éclair pour appareil photographique ayant un débit lumineux dont le spectre puisse être modifié sans recourir à des couches de vernis spéciales absor- bant la lumière ;
- une lampe éclair pour appareil photographique dans la- quelle les matières produisant l'éclair soient disposées de manière à produire un éclair de lumière avec un bon rendement ; - des matières déterminées pour la production de l'éclair destinées à être utilisées avec des lampes éclair pour appareil photographique.
Ces buts de l'invention et d'autres encore, qui ressorti- ront clairement de la description donnée ci-après, sont atteints en produisant une lampe éclair pour appareil photographique ayant une ampoule en matière plastique organique ayant une forte ré- sistance à la traction, un bon pouvoir de transmission de la lumière, et une épaisseur de paroi relativement importante, l'ampoule contenant un volume déterminé d'air à la pression atmos- phérique. Cette ampoule en matière plastique est fermée herméti- quement et résiste à la rupture à chaud et sous pression. Des conducteurs métalliques pénètrent à l'intérieur de l'ampoule et portent un dispositif d'allumage qui peut être mis à feu pou produire une réaction de combustion limitée.
L'ampoule contient une matière produisant une lumière actinique ou un éclair,qui consiste principalement en un mélange d'une quantité déterminée d'une substance solide finement divisée libérant de l'oxygène et d'une quantité déterminée d'une substance métallique fineme divisée. Quand ce mélange est mis à feu, la réaction résultant
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se produit à une vitesse déterminée sous des conditions de haute pression de manière à produire un éclair de lumière. Le mélange produisant l'éclair est en substance physiquement isolé du dis- positif de mise à feu et des supports métalliques. Quand le dis- positif d'allumage est mis à feu, la combustion qui s'ensuit sert à allumer la matière produisant l'éclair.
L'invention pro- cure aussi une matière déterminée qui produit un puissant éclair de lumière sans provoquer des pressions explosives lorsque la réaction actinique a lieu dans un volume fermé relativement res- treint. L'invention procure encore une lampe éclair pour appa- reil photographique dans laquelle les matières produisant l'é- clair sont disposées de façon à produire de la lumière aveo un bon rendement.
Pour bien faire comprendre la présente invention , on se référera ci-après aux dessins annexés, dans lesquels : la Figure 1 est une vue en élévation, partie en coupe d'une lampe éclair fabriquée suivant l'invention et pourvue d'un culot en matière plastique moulée.
La figure 2 est une vue en plan de la lampe représentée à la figure 1 montrant l'emplacement de la matière produisant l'éclair sur la calotte de l'ampoule de la lampe.
La figure 3 est une vue en élévation, partie en coupe, montrant une forme d'exécution modifiée de la lampe représentée à la figure 1, dans laquelle la matière produisait l'éclair est portée partiellement par la paroi latérale de l'ampoule tandis que la lampe est pourvue d'un culot du type dit M-2.
La figure 4 est une vue en plan, partie en coupe, de la forme d'exécution représentée à la figure 3, montrant plus en détail l'emplacement de la matière produisant l'éclair sur la calotte et les parois latérales de l'ampoule de la lampe.
La figure 5 est une vue en coupe et en élévation, fragmen- taire et à plus grande échelle, du culot de la lampe représentée aux figures 3 et 4.
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La figure 6 est une vue en élévation, partie en coupe, montrant une autre variante de la forme d'exécution représentée à la figure 3, dans laquelle la matière produisant l'éclair est en poudre et la lampe est horizontale en position normale de mise à feu.
La figure 7 est une vue en élévation, partie en coupe, montrant encore une autre variante de la forme d'exécution repré- sentée à la figure 3, dans laquelle la matière produisant l'é- clair con liste en perles ou grains, et la lampe est horizontale en position normale de mise à feu.
La figure 8 est une vue en élévation, partie en coupe, d'une lampe éclair pour appareil photographique à ampoule en verre, modifiée de façon à incorporer la matière perfectionnée suivant l'invention produisant l'éclair.
La figure 9 est une vue en élévation,partie en coupe, d'une, lampe éclair pour appareil photographique du type tubulaire cons- truite suivant la présente invention.
La figure 10 est une vue en plan de la lampe représentée à la figure 9, et la figure 11 est une vue en élévation, partie en coupe, d'une lampe tubulaire semblable dans l'ensemble à la forme d'exé- cution représentée à la figure 9 mais modifiée de façon qu'une seule extrémité de l'enveloppe tubulaire doive être scellée en cours de fabrication.
La présente invention est particulièrement applicable aux lampes éclair pour appareil photographique de petite dimension ainsi qu'aux typa:; qui ont été représentés et qui sont décritsci- après . Il va de soi cependant que les principes de la présente invention peuvent être appliqués à des lampes éclair de toute dimension.
La lampe 20 de la figure 1 comporte une ampoule en matière plastique 22 ayant une calotte 24 et un col 26. L'ampoule en matière plastique est obturée du côté du col de façon à être
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effectivement scellée contre toute rupture dans les conditions de chaleur et de pression rencontrées. Deux conducteurs élec- triques métalliques d'amenée de courant 28 pénètrent dans l'ampou- le 22 et portent un filament d'allumage 30 fixé à leur extrémités intérieures. Une perle distanceuse 32 en verre ou en matière plas- tique sert à espacer et à fixer les conducteurs d'amenée de cou- rant 28. Une petite quantité de matière d'amorçage 34 repose sur les extrémités intérieures des conducteurs d'amenée de courant 28 et se trouve aussi en contact avec le filament d'allumage 30.
Le mélange produisant l'éclair consiste en une mince couche 36 recouvrant intérieurement la calotte 24 de l'ampoule 22.
Les conducteurs d'amenée de courant 28 sortent de la lampe et suivent la forme du culot moulé 38 de la lampe 20 de manière à former des contacts électriques facilitant l'alimenta- tion du filament 30. Un tel culot de lampe est décrit d'une façon générale dans le brevet américain n 3.016.727, sauf que le présent culot 38 est moulé en une matière plastique.
A titre d'exemple déterminé, l'ampoule 22 contient 7,3 cm3 d'air à la pression atmosphérique. Elle est en acétate propriona- te de cellulose et a une épaisseur de paroi de 1 mm. De préfé- rence, la matière plastique de l'ampoule 22 contient juste le plastifiant nécessaire pour permettre le moulage, par exemple 15 parties en poids de plastifiant pour 100 parties en poids de pro- ,pionate. Le filament d'allumage 30 est classique et est en tungstè -ne . La matière d'amorçage 34 est présente en une quantité de six milligrammes,et consiste, de préférence, en un mélange de zirconium finement divisé et de perchlorate de potassium en proportions telles que tout l'oxygène du perchlorate réagisse avec tout le zirconium lors de la mise à feu.
La couche 36 de matière produisant l'éclair représente 90 milligrammes et consiste en un mélange de zirconium finement divisé et de nitrate de baryum, de nitrate de strontium ou chlorate de potassium finement divisé, ou des mélanges de ceux-ci. Le rapport molaire entre le
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zirconium combustible et la matière oxydante est 3 : 1. Quoique l'ampoule soit, de préférence, en acétate proprionate de cellu- lose, d'autres matières plastiques appropriées peuvent être uti- lisées, par exemple, l'acétate butyrate de cellulose.
Dans le cas de la lampe 20 de la figure 1, le mélange produisant l'éclair est entièrement isolé du filament d'allumage 30 et des conducteurs d'amenée de courant 28. Lorsque la lampe est mise à feu par l'allumage de la matière d'amorçage 34. la matière en combustion frappe la couche 36 de matière produisant l'éclair afin de produire l'éclair de lumière désiré. Quand on utilise le nitrate de strontium comme oxydant , la lampe repré- sentée à la figure 1 a un débit lumineux d'environ 5. 000 lumens seconde avec une durée moyenne de l'émission lumineuse de 24 millisecondes. Le temps nécessaire pour que la lumière atteigne son intensité de pointe après mise à feu est d'environ 8 à 12 millisecondes. Ce temps dit "temps d'intensité de pointe" peut être réglé de façon très précise.
Le débit lumineux total de la lampe considérée est légèrement moindre que celui obtenu norma - lement avec la lampe éclair dite M-2 ou avec la lampe éclair dite AG-1. Cependant, comme des photographies réellement effec- tuées le démontrent, le débit lumineux effectif des lampes de la présente invention est équivalent à celui obtenu avec la lampe AG-1 car cette dernière lampe émet de la lumière pendant un temps beaucoup plus long dont la dernière partie est cou- pée en raison de la vitesse de l'obturateur de la caméra.
La lampe 40 représentée aux figures 3 et 4 est modifiée en ce qui concerne le culot 42 et l'emplacement de la couche 44 de matière produisant l'éclair, cette dernière recouvrant aussi une partie de la paroi latérale de l'ampoule 46. Pour le reste, cette lampe 40 est dans l'ensemble semblable à la lampe 20 de la figure 1, la quantité totale de matière produisant l'éclair étant la même. Le culot de la lampe 40 est représenté plus en détail à la figure 5, où on voit que le col 48 de l'ampoule est pourvu d'un culot métallique proprement dit 50 collé à l'ampoule
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au moyen de résine époxy. Un des conducteurs d'amenée de courant 52 traverse axialement le culot 50 et fait contact avec un oeillet conducteur 54 auquel il est soudé.
L'autre conducteur d'amenée de courant 56 est incurvé le long du col de l'ampoule 48 et raccordé électriquement au culot 50. Le culot 50 est iso- lé de l'oeillet 54 par une pièce rapportée en verre 58. Afin de maintenir les conducteurs d'amenée de courant en place et de consolider le culot de la lampe , la majeure partie de l'intérieur du culot 50 est remplie de résine époxy 60.
La lampe 62 représentée à la figure 6 correspond à la forme d'exécution des figures 3 à 5 sauf que la matière produi- sant l'éclair consiste en une poudre 64, la quantité totale de matière produisant l'éclair étant la même que précédemment. En outre, les extrémités intérieures des conducteurs d'amenée de courant 66 sont coudées.
La lampe 68 représentée à la figure 7 correspond dans l'ensemble à la lampe représentée aux figures 3à 5, sauf que la matière produisant l'éclair consiste en des grains ou perles 70 dont la quantité équivaut à celle utilisée lorsque cette matière consistait en une mince couche. Si les lampes 62 et 68 des figures 6 et 7, respectivement, sont allumées en position verticale avec le culot en bas, la poudre 64 ou les perles 70 produisant l'éclair descendent dans le col de l'ampoule et une très petite partie de la poudre ou des grains vient en contact avec les conducteurs métalliques d'amenée de courant. Ceci di- minue un peu le débit lumineux, mais la poudre ou les perles restent cependant en substance physiquement isolées des conduc- teurs d'amenée de courant.
La matière produisant 1-*éclair suivant la présente inven- tion doit être spécialement choisie pour que, lorsqu'elle est allumée, elle produise un violent éclair de lumière sous forte pression. Il y a de nombreuses matières de production d'éclair qui produisent un éclair de lumière très violent lorsque la réac-
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tion n'est pas confinée, maie les caractéristiques de production d'éclair de la plupart des mélanges sont fortement diminuées lorsque la réaction est entièrement confinée.
Certains mélanges produisent un éclair de lumière relativement brillant lorsqu'ils sont enfermés, par exemple un mélange de zirconium, et de per- chlorate de potassium, mais, en présence d'airatmosphérique, la réaction est si violente qu'elle produit des pressions destruo- trices marne dans le cas d'une ampoule de matière plastique à paroi très épaisse.
Suivant la présente invention, la matière produisant l'éclair comprend un mélange d'une substance métallique finement divisée et d'une substance solide finement divisée libérant de l'oxygène. La substance métallique finement divisée est du zir- conium qui a, de préférence, un diamètre moyen de particule compris environ entre 1,6 et 2,1 microns, le diamètre moyen op- timum de particule étant d'environ 1,8 micron. La substance finement divisée libérant l'oxygène est de préférence, du nitra- te de strontium ou de baryum, mais du chlorate de potassium peut être utilisé si on peut sacrifier le débit lumineux. La matière oxydante a, de préférence, un diamètre moyen de particule compris entre environ 1 micron et environ 8,5 microns, le dia- mètre moyen optimum de particule de l'oxydant étant compris entre 4 et 5,5 microns.
De préférence, on ajoute du bioxyde de sili- cium très finement divisé en une quantité d'environ 1% en poids du mélange produisant l'éclair afin de rendre le mélange plus coulant et de faciliter le mélange et les manipulations.
Les proportions préférées en moles de zirconium combustible et d'oxydant sont, dans la matière produisant l'éclair considérée, comprises entre 2 : 1 et 4 :1, les proportions optima étant com- prises entre 2,4 : 1 et 3,15 : 1 . La matière produisant l'éclair est contenue,de préférence, dans l'ampoule de la lampe en une quantité comprise entre 7,5 et 19 milligrammes par cm3 de volume intérieur de l'ampoule, et l'expérience a montré que la quantité optimum de matière produisant 1' éclair est comprise entre 10 et
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13 milligrammes par cm3 de volume intérieur de l'ampoule de la lampe.
De très nombreuses matières différentes ont été essayées en atmosphère confinée pour étudier leurs caractéristiques de production d'éclair. La seule matière combustible pratiquement utilisable est du zirconium finement divisé, cornue précité.
Parmi les trois matières précitées libérant de l'oxygène, le ni- trate de strontium est le plus efficace du point de vue débit lumineux maximum, quoique le nitrate de baryum s'avère assez bon.
Le nitrate de baryum est à préférer au nitrate de strontium si les lampes doivent être stockées dans des conditions extrêmes d'humidité et de température. Dans le cas de chlorate de potas- sium comme oxydant, le débit lumineux est diminué d'environ 40% comparativement à un mélange équivalent utilisant du nitrate de strontium.
Le mélange précité de production d'éclair peut être ré- glé de façon à obtenir des spectres lumineux différents. On a constaté qu'avec une plus grande quantité d'oxygène disponible, le spectre de l'éclair se décale vers les longueurs d'onde plus courtes. Une plus petite quantité d'oxygène disponible décale le spectre de la lumière débitée vers les longueurs d'onde plus longues. En outre, plus la dimension moyenne de la particule d'oxydant est grande, plus la lumière semble bleue. Par consé- quent, en réglant les proportions molaires relatives combustible- oxydant et en faisant varier la dimension des particules de l'oxydant, on peut faire varier le spectre lumineux de la lampe en fonction de son utilisation.
La matière d'allumage a aussi une influence sur la répartition spectrale et, si cette matière ne ponte pas le filament, le spectre de l'éclair est légèrement décalé vers le bleu, probablement à cause d'un taux de combustion différent du mélange produisant l'éclair. Ceci est intéressant perce que la lampe éclair habituellement utilisée en photographie doit être pourvue, sur son ampoule , d'une couche de vernis bleu
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afin d'adapter son utilisation à certains types de filme. Une telle couche de vernis bleu diminue le débit lumineux total.
Cette absorption de lumière inutile est facilement évitée avec le mélange de la présente invention.
Le rendement de combustion du mélange de l'invention est d'environ 55 lumens seconde par milligramme de matière, et de meilleurs rendements ont été obtenus. Il faut comparer ceci à la lampe courant de type -SM utilisant un mélange de zirconium et de perchlorate de potassium posé directement ourles supports d'amenée de courant dans le voisinage du filament. Même dans le cas d'un remplissage d'oxygène gazeux dans une ampoule en verre de grand volume, le rendement de la lampe SM n'est qu'en- viron 55 lumens seconde par milligramme de combustible. Grâce au bon rendement de combustion du mélange de la présente inven- tion, cette matière peut être utilisée avec une lampe éclair pour appareil photographique plus courante. Une telle lampe 72 est représentée à la figure 8.
Cette lampe est semblables dans l'ensemble à la lampe éclair ordinaire ; elle comprend une am- poule en verre 74, une couche extérieure de vernis de protection 76, un filament d'allumage 78 et un dispositif de mise à feu 80.
La lampe est cependant modifiée en ce qu'une couche 82 de nitro- cellulose ou d'éthylcellulose recouvre avantageusement la paroi intérieure de la calotte en verre de l'ampoule 74. La couche 84 de matière produisant l'éclair de la présente invention est dé- posée sur cette couche de cellulose 82. Avec un remplissage d'oxy, gène gazeux, la proportion en moles d'oxygène disponible dans cette matière peut être un peu réduite et une telle lampe consti- tue un générateur de lumière très efficace.
La couche 82 de nitro-cellulose ou d'éthylcellulose séparant l'ampoule en verre 74 de la couche de matière produi- sant l'éclair 84 dans le cas de la lampe 72 s'est avérée renfor- cer le débit lumineux. Une telle couche intermédiaire est infères santé aussi avec certains types de matières plastiques, comme l'acétate de cellulose, pour augmenter le débit lumineux d'une
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lampe utilisant une ampoule en matière plastique ou un remplis- sage d'air.
En raison de son bas prix de revient, il est préférable d'utiliser une ampoule en matière plastique contenant de l'air à la pression atmosphérique. Il a été constaté que plus le che- min parcouru par le mélange en combustion est long, plus la réac- tion est efficace.
Les figures 9 et 10 représentent une lampe 86 dont l'amoou- le 88 est un tube en matière plastique. Les deux extrémités de l'ampoule tubulaire 88 sont soellées à chaud et la matière produisant l'éclair est déposée, en une couche 90, à une extré- mité scellée du tube 88, tandis que le filament d'allumage 92 et l'amorce 94 se trouvent à l'autre extrémité du tube 88, Cette lampe 86 est semblable à celles représentées aux figures 1 et 2 en ce qui concerne les quantités de matière d'allumage et de matière de production d'éclair sauf que le volume intérieur total de l'ampoule tubulaire 88 est de 4,4cm3. du fait du che- min plus long à parcourir par les matières actiniques en combus- tion, le débit lumineux est équivalent à celui de la lampe 20 de la figure 1.
Dans le cas de la lampe 96 représentée à la figure 11, l'ampoule tubulaire 98 est pré-fabriquée avec une extrémité fermée afin qu'on ne doive sceller à chaud qu'une extrémité en cours de fabrication de la lampe. Pour le reste, cette forme d'exécution est semblable à celle représentée aux figures 9 et
10.
Les lampes constituant les formes d'exécution précitées peuvent encore subir d'autres modifications. Par exemple, on a constaté qu'il est souhaitable de recouvrir les conducteurs d'a- menée de courant de n'importe laquelle de ces lampes d'une mince pellicule de nitro-cellulose ou d'éthyl-cellulose. Ceci a pour effet d'augmenter légèrement le débit lumineux total obtenu.
Dans toutes les lampes de la présente invention, la couche de matière produisant l'éclair peut être appliquée sur la paroi inté-
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rieure de l'ampoule en mélangeant 9 grammes du mélange produisant l'éclair à 2,5 cm3 d'acétate d'amyle comme manière véhiculaire et 19,5% en poids de nitro-cellulose constituant liant, calculé par rapport au poids de la matière produisant l'éclair. La sus- pension ainsi obtenue est appliquée au pinceau ou autrement en couche mince sur la paroi intérieure de l'ampoule, de manière déposer la quantité totale dévirée.
Le solvant est ensuite évaporé, on introduit les conducteurs d'amenée de courant, l'amor- ce et le filament à l'intérieur de l'ampoule par le col ouvert, et on scelle à chaud le col en matière plastique autour des condre teuis d'amenée de courant. Le culot de lampe peut être moulé en même temps. Ou bien, un culot séparé peut être appliqué pour achever la fabrication de la lampe. Comme on peut le constater, la fabrication de la lampe à ampoule en matière plastique de la présente invention n'implique que quelques opérations qui peuvent toutes être effectuées au moyen de machines automatiques. La matière produisant l'éclair peut aussi être appliquée sur un support séparé, une bande de papier par exemple.
On introduit ensuite le papier revêtu de cette matière dans l'ampoule avant de la sceller, ou bien on le colle sur la paroi de l'ampoule avant scellement.
Dans toutes les formes d'exécution de lampes représentées et décrites ci-dessus, le mélange produisant l'éclair est en substance physiquement séparé du dispositif d'allumage de la lam- pe, du filament et des supports métalliques ou conducteurs d'ainenée de courant. Si la matière produisant l'éclair devait être déposée sur ces conducteurs d'amenée de courant comme dans le cas de la lampe type-SM courante, le débit lumineux serait considérablement réduit car ces supports métalliques absorberaient une grande quantité de chaleur provenant de la réaction produisant l'éclair.
Coûte précité, les lampes de la présente invention pré- sentent certains avantages techniques en ce que la couleur de la lumière émise peut être modifiée sans recourir à des couches
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de vernis spéciales .En outre, l'utilisation d'une paroi en ma- tière plastique très épaisse réduit au minimum le danger d'une explosion violente. Cependant, l'avantage principal des lampée à ampoule en matière plastique, au moins du point de vue pra- tique, est le prix de revient qui est approximativement égal à la noitié de celui de la lampe éclair pour appareil photographi- que courante d'une dimension comparable.
Ce qui précède montre que les buts de l'invention ont été atteints en procurant une larape éclair pour appareil photo- graphique perfectionnée utilisant une ampoule en matière plasti- que et pouvant être fabriquée très économiquement. En outre, cette lampe peut fonctionner avec une grande marge de sécurité et ne produit ni bruit ni odeurs notables lors de l'allumage.
L'invention procure aussi une matière de production d'éclair déterminée destinée aux lampes éclair pour appareils photographi- ques, ainsi qu'une lampe éclair pour appareil photographique dans laquelle les matières produisant l'éclair sont disposées de façon à produire un éclair de lumière avec un bon rendement.
Quoique les meilleures formes d'exécution de l'invention aient été représentées et décrites ci-dessus, il va de soi que l'invention n'y est aucunement limitée.
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