CA1250009A - Interrupteur electrique a ecran - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
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Abstract
PRECIS DE DIVULGATION
Interrupteur électrique à écran dans lequel celui-ci est intro-duit à grande vitesse entre les contacts et où un volet mobile ayant une surface d'étanchéité sensiblement fixe par rapport au boîtier entraîne cet écran avec une rapidité qui est fonction de l'énergie de l'arc. Cet interrupteur est applicable aux appareils de coupure devant interrompre la croissance de cou-rants de courts-circuits où le niveau établi de courants nomi-naux importants.
Interrupteur électrique à écran dans lequel celui-ci est intro-duit à grande vitesse entre les contacts et où un volet mobile ayant une surface d'étanchéité sensiblement fixe par rapport au boîtier entraîne cet écran avec une rapidité qui est fonction de l'énergie de l'arc. Cet interrupteur est applicable aux appareils de coupure devant interrompre la croissance de cou-rants de courts-circuits où le niveau établi de courants nomi-naux importants.
Description
~2Si~
L'invention concerne un interrupteur électrique à écran compre-nant dans un boltier deux contacts mobiles l'un par rapport à
l'autre, des moyens de commande de l'ouverture de cet interrup-teur, un écran mobile et des moyens de propulsion qui deplacent rapidement un bord de cet écran entre les contacts de façon à
cisailler, entre ce bord et une paroi isolante contenue dans le boltier, l'arc apparaissant entre ces contacts au moment de leur séparation~
10 Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à des appa-reils de coupures aptes à interrompre dans une ligne où ils sont placés en série, soit des courants transitoires, par exem-ple, consécutifs à l'apparition de courts-circuits, soit des courants permanents dont l'intensité nominale est élevée~
On connaît déjà de tels interrupteurs, par exemple par la -- 0~ J'~
demande de brevet Canadien No 446,397 du 31 Janvierl984 de la Demanderesse. Si les moyens gui sont mis en oeuvre pour provo-quer le déplacement de l'écran ne répondent pas à la vitesse de 20 croissance ou au seuil de l'intensité du courant à interrompre, on risque de ne pas obtenir la meme qualité de coupure dans chacune des situations où une telle interruption est nécessai-re.
Le but que se propose l'invention est, par suite, d'apporter à
de tels interrupteurs connus des moyens qui seront susceptibles d'adapter la vitesse de déplacement de l'écran, à l'énergie qui est dégagée par l'arc au moment où celui-ci s'établit entre les contacts.
Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que l'écran pourvu d'une ouverture à travers laquelle passe un des contacts de l'interrupteur, et un volet mobile isolant auquel il est relié, se déplacent ~n meme temps dans une cavité du corps de façon à contenir entre eux et des surfaces de cette cavité, un espace de volume variable qui contient l'un des 10 contacts qui augmente rapidement de volume lorsque la chaleur de l'arc apparaissant à l'ouverture est communiquée aux gaz contenus dans ce volume, et qui est relié à l'atmosphère pour une position particulière de cet écran où l'ouverture n'est plus en regard du contact.
D'autres résultats complémentaires tels qu'une diminution de la masse du système mobile lié à l'écran pour un volume donné de la cavité dans laquelle apparait cet arc, ainsi que divers - modes de réalisation auxquels se prete l'invention seront mieux 20 compris à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent, et parmi lesquelles :
La figure 1 représente, dans une vue en élévation coupée par un plan moyen JJ', un premier mode de réalisation de l'invention ;
~2~
La figure 2 montre une vue de côté de l'appareil selon la figure 1 coupé par un plan W ' ;
La figure 3 illustre dans une vue en élévation coupée par le plan HH' un second mode de réalisation de l'invention ;
La figure 4 montre une vue de côté de l'appareil selon la figure 3 coupé par le plan brlsé ~' ; et La figure 5 représente, dans une vue en élévation partielle, une chambre de coupure d'appareil interrup-teur selon l'invention faisant appel à une variante de celle représentée à la figure 3O
Dans l'ensemble des moyens qui seront décrits ci-dessous, la pression des gaz développée au moment où appara;t l'arc est appliquée à un volet mobile isolant d'~ntra1nement qui est relié à un écran mobile et qui forme à ce moment la, avec des 20 parois du boitier, un volume ou espace sensiblement étanche.
Dans les modes de réalisation représentés, où le contact mobile de l'interrupteur est placé dans cet espace, il est nécessaire de donner à celui-ci des dimensions suffisantes pour que le déplacement de ce contact mobile atteigne une amplitude suffi-sante. L'une des facons de réduire l'importance des masses en mouvement est donc de circonscrire ce~ espace par des parois ayant des déplacements et des masses aussi réduits que possi-ble ; une telle réduction est avantageusement obtenue en rendant sensiblement fixe une région de la paroi servant de volet d'entrainement, notamment grâce à la mise en oeuvre de moyens d'étanchéité rotatifs ; une intéressante réduction des frottements peut également être ainsi obtenue.
Un mode de réalisation dans lequel le volume variable n'est pas compris entre des parois appartenant à un étui ayant une confi-10 guration creuse ou tubulaire est visible aux figures 3 et 4, oùun écran plat isolant 219 présentant une ouverture 220, peut coulisser le long d'une surface 221 appartenant à une cavité
222 d'un boltier isolant 223 ; des bords latéraux 224, 225, voir figure 4, ainsi qu'une portion arrière 226 de l'écran sont engagés avec un jeu fonctionnel dans des rainures 227, 228, 229 de la cavité pour assurer, lorsque l'écran est déplacé vers le haut de la figure 3, un isolement électrique total entre la cavité, où se trouve placé un levier de contact mobile 230 dont la pastille de contact 232 traverse l'ouverture, et un contact 20 fixe 231 qui est placé en retrait de la surface 221.
Une région d'extrémité 233 de l'écran, dirigée vers la cavité
présente des moyens d'accouplement 234 aptes à coopérer avec une extrémité 235 d'un volet 236 qui pivote à l'autre extrémité
autour d'un axe 237. Cette extrémitél ce point de pivotement, ainsi que les bords latéraux 247, 248 du volet, coopèrent avec les parois de la cavité et, respectivement, avec llécran d'une ~o~
façon suffisamment étanche pour qu'un arc électrique, apparais-sant entre les contacts au moment de leur séparation, produise, dans le volume variable 238 de la cavité où se trouve le contact mobile, une élévation suffisamment rapide de la pres-sion pour que l'écran soit très rapidement entrainé par le volet vers le haut de la figure et effectue un cisaillement de cet arc entre l'ouverture 220 et un bord 239 de la surface 221.
Un évent 240 traversant le boîtier jusqu'à la cavité, permet 10 d'opérer la purge du volume variable pour une certaine position du volet. Des bornes 241, 242 et une tresse souple 243 permet-tent de raccorder l'interrupteur 244 à un circuit d'utilisa-tion. Un ressort de pression de contact 245, ainsi qu'un dispo-sitif 246 réagissant à une surintensité (par exemple, une piece magnétisable en U), exercent par exemple des efforts antagonis-tes sur le levier de contact mobile, et lorsque survient cette surintensité, le levier de contact est brusquement déplacé en sens horaire, ce qui donne naissance à un arc.
20 Dans une variante, visible à la figure 5, l'écran 250 et le volet 251 pourraient être moulés en une seule pièce isolante 256, le volume variable 252 étant contenu ici entre des parois rigides d'écran 253 et respectivement 254, 254', 254" du bo].tier, et une paroi déformable du volet 255 se trouvant encastrée à une extrémité dans le boltier pour former un axe de pivotement apparent 257.
Il est clair qu'un appareil interrupteur pourrait aussi être obtenu par une association symétrique par rapport au plan TT' de la figure 3, de deux leviers de contact mobiles qui seraien-t appuyés l'un sur l'autre et se sépareraient de la même manière.
Dans le mode d'exécution qui vient d'être décrit aux figures 3, 4, 5, on peut craindre que la pression des gaz exercée sur l'écran ne plaque exagérément celui-ci sur la surface voisine, ce qui aurait pour effet de freiner ou de ralentir le mouve-10 ment.
Un tel inconvénient peut être écarté en donnant à l'écran la forme d'une portion de cylindre qui est supportée et pivotée à
l'aide du volet ainsi que cela est visible aux figures 1 et 2, où un corps de boItier isolant 260 comporte une cavité 261 ayant une surface cylindrique 262 en regard de laquelle se déplace angulairement avec un très faible jeu un écran de même courbure 263 qui est pourvu d'une ouverture 264 pour laisser passer, dans sa position de repos, un contact mobile 265 coopé-20 rant avec le contact fixe 266 placé en regard.
Cet écran rigide est solidaire d'un volet radial 267 qui est articulé sur un pivot transversal 268 placé au centre de cour-bure de la surface 262 et qui présente avec les autres parois 269, 270, 271 de la cavité 261, grâce à des joues 272, 273 et à
un moyeu 274, voir figure 2, une étanchéité suffisamment bonne pour que les gaz, don~ la pression s'élève dans l'espace de ~L25~
volume variable 288 à l'apparition d'un arc résultant de l'ouv~rture de l'interrupteur 275, chassent le volet dans le sens horaire ; ici encore, des ouvertures de décompression telles que 276 dans une ]oue du volet viennent en regard d'un évent 277 de la cavité du hoItier pour une position particuliè-re de l'écran.
Comme dans le mode de réalisation précédent, des bornes 278, 279, une tresse 280, un ressort de pression 281 et des moyens 10 d'ouverture automatique tels que 282. sont associés au levier de contact 283 ; par ailleurs, l'étanchéité de l'écran est amélio-rée grâce à des bords tangentiels 284, 285 qui circulent dans des rainures 286, 287 du boltier.
Il est cla.ir que des moyens, non représentés pour plus de clarté, permettent de redonner aux écrans 263, 219, 250, après une ouverture, une position identique à celle qui est représen-tée et qu'un chemin d'échappement est offert aux gaz qui, autrement, se trouveraient emprisonnés entre les écrans et les 20 régions où sont placés les contacts fixes. Il est de même nécessaire de disposer, sur la portion de cavité placée devant l'écran telle que 289, une ouverture de purge vers l'atmosphare pour éviter un freinage du mouvement.
Dans les exemples de réalisation qui viennent d'être illustrés, le mouvement initial des leviers de contact mobiles, qui précè-de de peu le mouvement du volet et de l'écran, de fa~on à faire ~z~ )9 apparaltre l'arc dont l'énergie est exploitée, est supposé être provoqué par une structure magnétisable 246, respectivement 282, dont l'efficacité est réelle lorsque les intensités des courants circulant dans le levier sont très élevees et que d'autres moyens magnétiques de déplacement sont alors sujets à
une saturation.
Lorsque les intensités sont importantes sans toutefois attein-dre les niveaux précédents, des bobinages places en série et 10 associés à des noyaux, ou palettes mobiles rapides peuvent être mis en oeuvre pour que les mouvements de ces pièces communiquent des ouvertures initiales aux divers contacts mobiles.
Pour des régimes d'ouverture d'interrupteur sous un courant nominal destinés par exemple à établir un isolement de la ligne, on peut s'arranger pour que l'écran soit ou ne soit pas déplacé selon que l'énergie dissipée par l'arc et la qualité de la coupure le rendent ou non nécessaire.
L'invention concerne un interrupteur électrique à écran compre-nant dans un boltier deux contacts mobiles l'un par rapport à
l'autre, des moyens de commande de l'ouverture de cet interrup-teur, un écran mobile et des moyens de propulsion qui deplacent rapidement un bord de cet écran entre les contacts de façon à
cisailler, entre ce bord et une paroi isolante contenue dans le boltier, l'arc apparaissant entre ces contacts au moment de leur séparation~
10 Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à des appa-reils de coupures aptes à interrompre dans une ligne où ils sont placés en série, soit des courants transitoires, par exem-ple, consécutifs à l'apparition de courts-circuits, soit des courants permanents dont l'intensité nominale est élevée~
On connaît déjà de tels interrupteurs, par exemple par la -- 0~ J'~
demande de brevet Canadien No 446,397 du 31 Janvierl984 de la Demanderesse. Si les moyens gui sont mis en oeuvre pour provo-quer le déplacement de l'écran ne répondent pas à la vitesse de 20 croissance ou au seuil de l'intensité du courant à interrompre, on risque de ne pas obtenir la meme qualité de coupure dans chacune des situations où une telle interruption est nécessai-re.
Le but que se propose l'invention est, par suite, d'apporter à
de tels interrupteurs connus des moyens qui seront susceptibles d'adapter la vitesse de déplacement de l'écran, à l'énergie qui est dégagée par l'arc au moment où celui-ci s'établit entre les contacts.
Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que l'écran pourvu d'une ouverture à travers laquelle passe un des contacts de l'interrupteur, et un volet mobile isolant auquel il est relié, se déplacent ~n meme temps dans une cavité du corps de façon à contenir entre eux et des surfaces de cette cavité, un espace de volume variable qui contient l'un des 10 contacts qui augmente rapidement de volume lorsque la chaleur de l'arc apparaissant à l'ouverture est communiquée aux gaz contenus dans ce volume, et qui est relié à l'atmosphère pour une position particulière de cet écran où l'ouverture n'est plus en regard du contact.
D'autres résultats complémentaires tels qu'une diminution de la masse du système mobile lié à l'écran pour un volume donné de la cavité dans laquelle apparait cet arc, ainsi que divers - modes de réalisation auxquels se prete l'invention seront mieux 20 compris à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent, et parmi lesquelles :
La figure 1 représente, dans une vue en élévation coupée par un plan moyen JJ', un premier mode de réalisation de l'invention ;
~2~
La figure 2 montre une vue de côté de l'appareil selon la figure 1 coupé par un plan W ' ;
La figure 3 illustre dans une vue en élévation coupée par le plan HH' un second mode de réalisation de l'invention ;
La figure 4 montre une vue de côté de l'appareil selon la figure 3 coupé par le plan brlsé ~' ; et La figure 5 représente, dans une vue en élévation partielle, une chambre de coupure d'appareil interrup-teur selon l'invention faisant appel à une variante de celle représentée à la figure 3O
Dans l'ensemble des moyens qui seront décrits ci-dessous, la pression des gaz développée au moment où appara;t l'arc est appliquée à un volet mobile isolant d'~ntra1nement qui est relié à un écran mobile et qui forme à ce moment la, avec des 20 parois du boitier, un volume ou espace sensiblement étanche.
Dans les modes de réalisation représentés, où le contact mobile de l'interrupteur est placé dans cet espace, il est nécessaire de donner à celui-ci des dimensions suffisantes pour que le déplacement de ce contact mobile atteigne une amplitude suffi-sante. L'une des facons de réduire l'importance des masses en mouvement est donc de circonscrire ce~ espace par des parois ayant des déplacements et des masses aussi réduits que possi-ble ; une telle réduction est avantageusement obtenue en rendant sensiblement fixe une région de la paroi servant de volet d'entrainement, notamment grâce à la mise en oeuvre de moyens d'étanchéité rotatifs ; une intéressante réduction des frottements peut également être ainsi obtenue.
Un mode de réalisation dans lequel le volume variable n'est pas compris entre des parois appartenant à un étui ayant une confi-10 guration creuse ou tubulaire est visible aux figures 3 et 4, oùun écran plat isolant 219 présentant une ouverture 220, peut coulisser le long d'une surface 221 appartenant à une cavité
222 d'un boltier isolant 223 ; des bords latéraux 224, 225, voir figure 4, ainsi qu'une portion arrière 226 de l'écran sont engagés avec un jeu fonctionnel dans des rainures 227, 228, 229 de la cavité pour assurer, lorsque l'écran est déplacé vers le haut de la figure 3, un isolement électrique total entre la cavité, où se trouve placé un levier de contact mobile 230 dont la pastille de contact 232 traverse l'ouverture, et un contact 20 fixe 231 qui est placé en retrait de la surface 221.
Une région d'extrémité 233 de l'écran, dirigée vers la cavité
présente des moyens d'accouplement 234 aptes à coopérer avec une extrémité 235 d'un volet 236 qui pivote à l'autre extrémité
autour d'un axe 237. Cette extrémitél ce point de pivotement, ainsi que les bords latéraux 247, 248 du volet, coopèrent avec les parois de la cavité et, respectivement, avec llécran d'une ~o~
façon suffisamment étanche pour qu'un arc électrique, apparais-sant entre les contacts au moment de leur séparation, produise, dans le volume variable 238 de la cavité où se trouve le contact mobile, une élévation suffisamment rapide de la pres-sion pour que l'écran soit très rapidement entrainé par le volet vers le haut de la figure et effectue un cisaillement de cet arc entre l'ouverture 220 et un bord 239 de la surface 221.
Un évent 240 traversant le boîtier jusqu'à la cavité, permet 10 d'opérer la purge du volume variable pour une certaine position du volet. Des bornes 241, 242 et une tresse souple 243 permet-tent de raccorder l'interrupteur 244 à un circuit d'utilisa-tion. Un ressort de pression de contact 245, ainsi qu'un dispo-sitif 246 réagissant à une surintensité (par exemple, une piece magnétisable en U), exercent par exemple des efforts antagonis-tes sur le levier de contact mobile, et lorsque survient cette surintensité, le levier de contact est brusquement déplacé en sens horaire, ce qui donne naissance à un arc.
20 Dans une variante, visible à la figure 5, l'écran 250 et le volet 251 pourraient être moulés en une seule pièce isolante 256, le volume variable 252 étant contenu ici entre des parois rigides d'écran 253 et respectivement 254, 254', 254" du bo].tier, et une paroi déformable du volet 255 se trouvant encastrée à une extrémité dans le boltier pour former un axe de pivotement apparent 257.
Il est clair qu'un appareil interrupteur pourrait aussi être obtenu par une association symétrique par rapport au plan TT' de la figure 3, de deux leviers de contact mobiles qui seraien-t appuyés l'un sur l'autre et se sépareraient de la même manière.
Dans le mode d'exécution qui vient d'être décrit aux figures 3, 4, 5, on peut craindre que la pression des gaz exercée sur l'écran ne plaque exagérément celui-ci sur la surface voisine, ce qui aurait pour effet de freiner ou de ralentir le mouve-10 ment.
Un tel inconvénient peut être écarté en donnant à l'écran la forme d'une portion de cylindre qui est supportée et pivotée à
l'aide du volet ainsi que cela est visible aux figures 1 et 2, où un corps de boItier isolant 260 comporte une cavité 261 ayant une surface cylindrique 262 en regard de laquelle se déplace angulairement avec un très faible jeu un écran de même courbure 263 qui est pourvu d'une ouverture 264 pour laisser passer, dans sa position de repos, un contact mobile 265 coopé-20 rant avec le contact fixe 266 placé en regard.
Cet écran rigide est solidaire d'un volet radial 267 qui est articulé sur un pivot transversal 268 placé au centre de cour-bure de la surface 262 et qui présente avec les autres parois 269, 270, 271 de la cavité 261, grâce à des joues 272, 273 et à
un moyeu 274, voir figure 2, une étanchéité suffisamment bonne pour que les gaz, don~ la pression s'élève dans l'espace de ~L25~
volume variable 288 à l'apparition d'un arc résultant de l'ouv~rture de l'interrupteur 275, chassent le volet dans le sens horaire ; ici encore, des ouvertures de décompression telles que 276 dans une ]oue du volet viennent en regard d'un évent 277 de la cavité du hoItier pour une position particuliè-re de l'écran.
Comme dans le mode de réalisation précédent, des bornes 278, 279, une tresse 280, un ressort de pression 281 et des moyens 10 d'ouverture automatique tels que 282. sont associés au levier de contact 283 ; par ailleurs, l'étanchéité de l'écran est amélio-rée grâce à des bords tangentiels 284, 285 qui circulent dans des rainures 286, 287 du boltier.
Il est cla.ir que des moyens, non représentés pour plus de clarté, permettent de redonner aux écrans 263, 219, 250, après une ouverture, une position identique à celle qui est représen-tée et qu'un chemin d'échappement est offert aux gaz qui, autrement, se trouveraient emprisonnés entre les écrans et les 20 régions où sont placés les contacts fixes. Il est de même nécessaire de disposer, sur la portion de cavité placée devant l'écran telle que 289, une ouverture de purge vers l'atmosphare pour éviter un freinage du mouvement.
Dans les exemples de réalisation qui viennent d'être illustrés, le mouvement initial des leviers de contact mobiles, qui précè-de de peu le mouvement du volet et de l'écran, de fa~on à faire ~z~ )9 apparaltre l'arc dont l'énergie est exploitée, est supposé être provoqué par une structure magnétisable 246, respectivement 282, dont l'efficacité est réelle lorsque les intensités des courants circulant dans le levier sont très élevees et que d'autres moyens magnétiques de déplacement sont alors sujets à
une saturation.
Lorsque les intensités sont importantes sans toutefois attein-dre les niveaux précédents, des bobinages places en série et 10 associés à des noyaux, ou palettes mobiles rapides peuvent être mis en oeuvre pour que les mouvements de ces pièces communiquent des ouvertures initiales aux divers contacts mobiles.
Pour des régimes d'ouverture d'interrupteur sous un courant nominal destinés par exemple à établir un isolement de la ligne, on peut s'arranger pour que l'écran soit ou ne soit pas déplacé selon que l'énergie dissipée par l'arc et la qualité de la coupure le rendent ou non nécessaire.
Claims (5)
1. Interrupteur comprenant dans un boîtier deux contacts mobiles l'un par rapport à l'autre, des moyens de commande de l'ouverture de cet interrupteur, un écran mobile et des moyens de propulsion qui déplacent rapidement un bord de cet écran entre les contacts de façon à cisailler, entre ce bord et une paroi isolante contenue dans le boîtier, l'arc apparaissant entre ces contacts au moment de leur séparation, caractérisé en ce que l'écran (263) pourvu d'une ouverture (264) à travers laquelle passe un des contacts (265) de l'interrupteur, et un volet mobile isolant (267) auquel il est relié, se déplacent en même temps dans une cavité (262) du corps (260) de façon à contenir entre eux et des surfaces (270, 271) de cette cavité, un espace de volume variable qui contient l'un des contacts (265, 283), qui augmente rapidement de volume lorsque l'énergie de l'arc apparaissant à la séparation des contacts est communiquée aux gaz contenus dans ce volume, et qui est relié à l'atmosphère pour une position particulière de cet écran où l'ouverture n'est plus en regard du contact.
2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran (263) et le volet (267) font partie d'une seule et même pièce isolante.
3. Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que cet écran isolant (219, 250) se déplace d'un mouvement rectiligne et limite l'espace variable (238, 252).
4. Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette pièce isolante se déplace d'un mouvement pivotant et comporte un volet (257) dont une extrémi-té (274) oscille de façon étanche autour d'un pivot (268) dans la cavité (262).
5. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran qui se déplace de façon recti-ligne (219, 250) et le volet (251, 236) qui se déplace angulai-rement sont reliés par un moyen d'accouplement étanche (235, 234) respectivement (255).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8417964 | 1984-11-26 | ||
| FR8417964A FR2573914B1 (fr) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | Interrupteur electrique a ecran |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1250009A true CA1250009A (fr) | 1989-02-14 |
Family
ID=9309926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000496136A Expired CA1250009A (fr) | 1984-11-26 | 1985-11-25 | Interrupteur electrique a ecran |
Country Status (14)
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| BR (1) | BR8505921A (fr) |
| CA (1) | CA1250009A (fr) |
| CH (1) | CH664847A5 (fr) |
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