CH688241A5 - Raccord pour tubes déformables. - Google Patents
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Description
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CH 688 241 A5
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Description
La présente invention est relative à un raccord pour tubes déformables, et notamment pour un tube composite formé d'une âme métallique, par exemple en aluminium, enrobée d'une première couche interne de matière synthétique et d'une seconde couche de matière synthétique externe.
De tels tubes sont particulièrement appréciés pour réaliser des réseaux dans de nombreux domaines tel que, par exemple, le chauffage de bâtiments, les installations sanitaires, la distribution technique dans les industries chimiques, pharmaceutiques, pétrolières. En effet, outre leur résistance mécanique, à la corrosion interne et externe, aux agents atmosphériques et au vieillissement, de tels tubes sont étanches, légers, formables manuellement, faciles à mettre en place, simples à raccorder sans soudure ni brasure.
Toutefois, les raccords utilisés pour relier ce type de tube doivent, tout en assurant un bon maintien mécanique et une étanchéité, ne pas endommager les couches plastiques soit par griffure ou pelage, ni mettre en contact la couche d'aluminium avec le laiton constituant usuellement le raccord, au risque de provoquer une attaque électrochimique.
Un raccord adapté pour ce type de tube est décrit dans le document EP 0 203 887. Ce raccord comprend une pièce interne de révolution se terminant par un collet radial sur laquelle le tube préalablement évasé vient s'appuyer, une bride intercalaire à surface interne lisse ainsi qu'un manchon mâle ou femelle. Lorsque le manchon est mâle fileté extérieurement, un écrou femelle entoure et recouvre complètement la bride et, en venant se visser sur le manchon, repousse cette bride par-dessus le tube qu'elle comprime contre la pièce interne. Lorsque le manchon est femelle fileté intérieurement et forme une pièce d'un seul tenant avec la pièce interne de révolution, la bride est solidaire à l'avant d'un écrou mâle, qui, en venant se visser dans le manchon, pousse cette bride par-dessus le tube qu'elle comprime. La surface extérieure de la pièce interne de révolution présente un joint d'étanchéité et un relief dans laquelle le tube se déforme en une ondulation.
Un autre raccord susceptible d'être utilisé sur de tels tubes composites est décrit dans le document EP 0 503 737. Dans ce raccord, on retrouve un manchon mâle prolongé d'un collet radial puis d'un appui interne droit cylindrique pour le tube, ainsi qu'un écrou femelle poussant une bride interne. Par contre, dans ce raccord, la bride passe par-dessus une bague intercalaire déformable enfilée préalablement à l'extrémité du tube. Initialement, la surface interne de la bague est lisse pour une facilité d'installation, alors que sa surface externe présente une succession de renflements annulaires induisant, lors de la venue de la bride par-dessus la bague, une déformation ondulée se répercutant sur la déformation du tube.
Utilisés avec satisfaction dans les domaines mentionnés précédemment, ces raccords doivent toutefois remplir des conditions supplémentaires pour la réalisation de réseaux de gaz.
En effet, pour une telle qualification, un raccord doit répondre à des critères supplémentaires. De préférence, pour faciliter l'installation, ce raccord ne doit pas nécessiter d'évasement préalable de l'extrémité du tube. Surtout, ce raccord ne doit pas entraîner le tube en rotation lors du serrage du raccord et doit empêcher le tube de tourner une fois le raccord serré. Ce raccord doit de plus avoir une tenue axiale supérieure à la force de rupture du tube. Dans le cas d'un tube composite, il doit aussi tenir compte des phénomènes de vieillissement des matières synthétiques. De plus, on souhaite que ce raccord puisse également résister à une pression d'éclatement statique supérieure à 80 bars, et, à une température de 95°C, résister à une pression supérieure à 45 bars pendant 1 heure, supérieure à 35 bars pendant 1000 heures et supérieure à 15 bars pendant l'équivalent de 50 ans, et finalement résister sans fuite à 5000 cycles 20-95°C en 3 mois.
Le document FR 2 650 051 décrit par ailleurs un raccord comprenant une bague de serrage pourvue d'un taraudage intérieur vissée autour de l'extrémité du tube et une pièce interne à collet complétée d'un appui interne tubulaire pourvu d'un filetage extérieur de telle sorte à être également vissée dans l'extrémité du tube serré dans la bague. Les bords amont et aval de la bague sont chanfreinés et coopèrent avec des portées tronconiques ménagées en vis-à-vis au niveau du collet et de l'écrou de fermeture pour centrer la bague dans le raccord et la maintenir contre le tube lors du serrage. Toutefois, ce raccord ne peut être utilisé pour des réseaux de tubes composites du fait que les filets de l'appui tubulaire et de la bague endommagent les couches synthétiques, du fait qu'il ne protège pas le tube d'une corrosion galvanique en son extrémité, et du fait que le niveau d'étanchéité n'est pas suffisant car trop dépendant de la précision des diamètres des tubes et des pièces du raccord.
Le but de la présente invention est un raccord pour tubes permettant de réaliser des canalisations remplissant au moins les critères d'homologation pour le gaz, notamment à partir de tubes composites appréciés pour leur facilité et sécurité d'emploi.
Ce but est réalisé grâce à un raccord pour tubes déformables, notamment pour tubes composites, comprenant une pièce interne de révolution sous la forme d'un collet radial prolongé par un appui tubulaire, une bague intercalaire prévue pour être en filée par-dessus l'extrémité du tube, et soit un manchon mâle fileté extérieurement se plaçant en aval de la pièce de révolution et par-dessus lequel se visse un écrou femelle recouvrant la bague, soit un manchon femelle fileté intérieurement et formant une pièce d'un seul tenant avec la pièce interne de révolution et à l'intérieur duquel se visse un écrou mâle, l'écrou mâle ou femelle poussant lors du vissage la bague contre le collet; les bords amont et aval de la bague chanfreinés coopérant avec des portées tronconiques ménagées en vis-à-vis respectivement dans l'écrou et dans le pourtour du collet, du fait que la bague a un diamètre interne initial supérieur au diamètre externe du tube, est rigide dans le sens longitudinal et fendue pour pré5
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senter une élasticité radiale; et du fait que la surface interne de la bague présente un ou plusieurs bourrelets annulaires longitudinalement décalés par rapport à une ou plusieurs rainures ménagées dans la surface externe de l'appui.
Ainsi, à l'inverse des brides connues agissant par coincement selon une géométrie finale inconnue, la fermeture de la bague sur le tube, le prenant en sandwich contre l'appui tubulaire interne, s'effectue en un mouvement légèrement en avant et principalement radial vers l'intérieur. La première composante du mouvement confirme la butée de la tranche de l'extrémité du tube contre un joint d'étanchéité, ainsi que l'assise de la bague dans la portée tronconique du pourtour du collet. La seconde composante du mouvement, la plus importante, permet d'imprimer à l'extrémité de ce tube une forme parfaitement prédéterminée donc efficace, sensiblement ondulée, entre les bourrelets de la bague et les rainures décalées de l'appui. Cette nouvelle forme ondulée peut notamment être définie de telle sorte que le maintien longitudinal ne soit pas affecté par un éventuel fluage de la matière plastique dans le temps.
Plus particulièrement, la fermeture de la bague s'effectuant par action des portées tronconiques de l'écrou et du manchon se rapprochant progressivement sur les deux bords chanfreinés de la bague, l'intensité de la fermeture élastique de la bague et de la compression du tube est directement propor-tionelle au couple de rotation appliqué entre cet écrou et ce manchon. L'emploi mesuré d'une clé, notamment dynamométrique, permet alors d'appliquer un serrage suffisant pour obtenir de manière fiable l'étanchéité et la tenue à la pression requise pour la qualification de canalisations, entre autres de gaz, et ce sans risque d'écraser de manière destructive l'une des couches plastiques d'enrobage du tube.
De préférence, l'angle au sommet de la portée tronconique du collet est inférieur à l'angle au sommet de la portée tronconique de l'écrou d'une valeur telle que les forces radiales au niveau du collet soit supérieures à 50%, voire 300%, à celles au niveau de l'écrou (60) de telle sorte que le couple de rotation engendré par les frictions au contact écrou/ bague soit toujours contre-balancées par les frictions au contact collet/bague/tube/appui tubulaire.
De préférence, l'angle au sommet a de la portée tronconique de l'écrou est compris entre 90 et 150 degrés (soit des angles de 45 à 75 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube). Un angle d'ouverture aussi large assure que la poussée initiale de l'écrou sur la bague au départ de l'arrondi de son chanfrein l'emmène d'abord contre le pourtour tronconique du collet de la pièce interne, et ce avant tout commencement de fermeture de la bague. Ceci est rendu possible du fait que les frottements initiaux bague/tube sont très faibles, nettement inférieurs à la composante longitudinale de la poussée.
De préférence, l'angle au sommet ß de la portée tronconique du collet est compris entre 20 et 60 degrés (soit des angles de 10 et 30 degrés par rapport à l'axe longitudinal du tube). Un angle d'ouverture aussi étroit fait que, pour une composante donnée de poussée longitudinale appliquée par l'écrou, le collet développe une composante radiale très importante, amplifiée, qui ferme immédiatement le bord correspondant de la bague sur le tube. Surtout, la résultante des forces longitudinale et radiale de contre-réaction au niveau du collet fixe devient très supérieure à la résultante des même forces d'action au niveau de l'écrou tournant, et il en est immédiatement de même des forces de friction écrou/bague et bague/collet. Notamment, le couple de contre-réaction apparaissant dans le contact en friction bague/collet reste toujours supérieur au couple d'entraînement en rotation de la bague au niveau du contact en friction écrou/bague. En d'autres termes, la bague et le tube ne peuvent plus être entraînés en rotation par rapport au manchon fixe lors du vissage ultérieur de l'écrou.
Le fait que la bague soit rigide assure le fonctionnement correct du raccord notamment en permettant de répartir comme souhaité les efforts de frictions. Par ailleurs, le fait que son diamètre soit inférieur à celui de l'écrou assure qu'il ne peut y avoir de frottements parasites par contact entre les faces cylindriques de l'écrou femelle et de la bague.
De préférence, la bague a un diamètre externe inférieur au diamètre interne de l'écrou ou du manchon femelle, est symétrique par rapport à son plan transversal médian, et les chanfreins des bords amont et aval de la bague sont arrondis, par exemple selon un arc d'angle au sommet de l'ordre de 50 degrés à partir de la surface latérale cylindrique.
En considérant l'ensemble d'un raccord monté sur un tube, on entend par «plan transversal» de cet ensemble celui dont la coupe avec la bague donne une couronne, à l'inverse du «plan longitudinal» donnant le profil de l'épaisseur de la bague. L'aspect symétrique de la bague facilite son installation sur le tube car l'utilisateur n'a pas à se préoccuper d'un quelconque sens de montage.
Avantageusement, les rainures ménagées dans la surface externe de l'appui présentent des parois latérales arrondies ou obliques tournées vers l'extérieur pour éviter qu'elles ne détériorent la couche plastique externe du tube.
Avantageusement, la zone de l'appui tubulaire située entre deux bourrelets annulaires de la bague présente une ou plusieurs séries de stries peu profondes parallèles orientées dans le sens longitudinal du tube, chaque série faisant, de préférence le pourtour de l'appui tubulaire. N'étant pas en regard d'un bourrelet, ces stries ne peuvent être destructives, mais elles empêchent efficacement une rotation ultérieure du tube sur lui-même une fois le raccord serré, et maintiennent cette caractéristique du raccord même après de nombreuses années de fonctionnement.
Utilement, les bords internes de la fente de la bague sont adoucis, par exemple par des chanfreins, afin que la bague ne puisse pas détériorer la couche externe lors de sa fermeture.
L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré en coupe partielle sur la figure unique annexée.
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Le raccord selon l'invention est prévu pour relier un tube composite 5 à un manchon fixe 10 pouvant appartenir, sur la droite de la figure, à une pièce de liaison droite, courbée, en T, ou à une sortie de collecteur ou toute autre pièce de canalisation non illustrée. En l'occurrence, ce manchon est mâle et comporte à l'extrémité de sa surface externe un filetage 12.
Ce raccord comprend d'abord une pièce interne de révolution 20 sous la forme d'un appui tubulaire central 24 complétée, en son extrémité droite, d'un collet 22 radial orienté vers l'extérieur.
La face avale de ce collet 22 est frustroconique d'un angle au sommet identique à la paroi de contact chanfreinée 14 de l'entrée du manchon 10 dans lequel il vient se loger de manière étanche grâce à la présence d'un joint d'étanchéité 23.
La partie interne de la face amont de ce collet 22 est droite pour constituer le siège d'un joint d'isolation 18 se présentant sous la forme d'une couronne plate. Ce joint isole la tranche du tube 5 notamment l'épaisseur d'aluminium, du contact du métal constituant cette pièce interne 20. La partie externe de cette face amont du collet 20 se présente sous la forme d'une portée tronconique 21 d'angle au sommet ß plutôt aigu, c'est-à-dire compris entre 20 et 60 degrés.
Dans la face cylindrique externe de l'appui tubulaire 24 sont usinées deux rainures transversales 25 et 25' aux bords latéraux adoucis soit par des chanfreins soit par un arrondi. A une distance médiane des deux rainures 25, 25' est usinée une troisième rainure 26 faisant office de siège pour un premier joint annulaire 29 d'étanchéité fabriqué en Néoprène ou tout autre matériau d'étanchéité adapté au fluide transporté. Un second joint annulaire identique est également logé dans une rainure usinée proche de l'extrémité amont de l'appui tubulaire 24.
De plus, une série de stries 28 parallèles équi-distantes orientées dans le sens longitudinal du tube 5 est ménagée dans les deux zones séparant le siège de joint 26 des deux rainures adoucies 25, 25'. Ces stries sont peu profondes de l'ordre de 2/10 à 5/10 de millimètre.
Le raccord comprend de plus une bague fendue 50 dont seule la section transversale est visible sur la figure. Cette bague fendue 50 est enfilée pardessus le tube 5 et est prévue pour se loger sensiblement en vis-à-vis des stries 28.
La face interne cylindrique de cette bague 50 présente deux bourrelets annulaires 52 de forme transversale en arc-de-cercle et disposés proches respectivement des bords amont et aval de la bague donc au-delà de la paire de stries 28.
La face externe de cette bague est sensiblement cylindrique hormis les bords circulaires amont et aval présentant tous deux un chanfrein arrondi 54, 54'. Plus particulièrement, selon l'invention, la pente de ces chanfreins augmente de l'intérieur jusqu'au bord extérieur. Par exemple, les chanfreins 54 peuvent être réalisés sous la forme d'un arc-de-cercle d'angle au sommet de l'ordre de 50 degrés en partant du plat cylindrique central. En alternative, ces chanfreins peuvent commencer par un méplat tronconique d'angle au sommet égal à ß et se terminer par un arc de cercle à faible rayon de courbure.
Le raccord comprend enfin un écrou 60 femelle enfilé par-dessus le tube 5 et dont le taraudage 62 se visse dans le filetage externe 12 du manchon 10. Plus particulièrement selon l'invention, le fond de l'écrou 60 se présente sous la forme d'une portée tronconique 64 d'angle au sommet a très large de l'ordre de 90 à 150 degrés.
Tel qu'illustré, lorsque l'écrou 60 est entièrement vissé dans le manchon 10, la bague 50 est prise entre cet écrou et le collet 22, plus précisément en étant serrée au niveau des chanfreins 54, 54' par les portées tronconiques 21 du collet et 64 de l'écrou. Le matériau et les dimensions de la bague sont tels que celle-ci est suffisamment rigide dans le sens longitudinal pour ne pas bomber; mais suffisamment élastique le long de son pourtour pour pouvoir se fermer radialement en diminuant d'autant l'écartement initial de la fente. La fente de la bague peut être orientée parallèlement au sens longitudinal du tube ou à l'oblique, l'important étant que l'écart initial soit suffisant pour lui permettre une réduction de diamètre d'au moins 5% et que les bords internes de cette fente soient chanfreinés pour ne pas risquer d'endommager la surface du tube 5.
Tel que décrit, le raccord selon l'invention est utilisé de la manière suivante.
On enfile d'abord l'écrou 60 puis la bague fendue 50 par-dessus le tube 5. Le diamètre interne d'entrée de l'écrou 60 ainsi que le diamètre initial interne de la bague étant supérieurs au diamètre du tube, cette opération ne pose aucun problème particulier. On insère ensuite l'appui tubulaire 24 de la pièce interne de révolution 20 à l'intérieur de l'extrémité du tube 5. Le diamètre extérieur de cet appui tubulaire 24 étant légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 5, cette insertion s'effectue également très aisément.
L'extrémité du tube 5 porte alors contre le joint plat 18.
La pièce interne avec son tube sont alors appliqués contre le manchon 10, et on engage alors le taraudage 62 de l'écrou 60 dans le filetage 12 du manchon 10. Après quelques tours, la portée tronconique 64 vient d'abord prendre appui contre le chanfrein arrondi amont 54 de la bague fendue 50. Du fait que l'angle u de la portée tronconique 54 est très large, l'avance de cet écrou se traduit sur la bague 50 principalement en une force de poussée dans le sens longitudinal. Cette force de poussée ne rencontre pratiquement aucune contre-réaction de frottement au niveau du léger contact entre la bague et le tube. Cette bague 50 avance donc avec l'écrou 60, en tournant éventuellement un peu avec celui-ci, mais sans aucun effet sur le tube.
Dès que le chanfrein aval 54' de la bague 50 se loge dans la portée tronconique 21 du collet 22, la poussée longitudinale de l'écrou rencontre une contre réaction de composante longitudinale d'égale valeur du collet, mais surtout, compte-tenu de l'angle ß aigu de cette portée tronconique de collet, développe une importante composante de contre-réaction radiale orientée vers l'intérieur qui serre la
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bague à ce niveau contre l'appui tubulaire 24. Ce serrage immédiat et puissant du tube entre deux parties fixes du raccord empêche ce tube d'être entraîné en rotation du fait que le couple de friction de contre-réaction apparaissant au niveau du collet 22 et de l'appui 24 fixes reste toujours largement supérieur au couple de rotation transmis par friction de l'écrou 60 à la bague 50.
Le vissage ultérieur de l'écrou 60 dans le manchon 10 augmente les efforts appliqués par les portées tronconiques 21 et 64 sur la bague 50, notamment les composantes radiales orientées vers l'intérieur, ce qui ferme que de plus cette bague 50 autour du tube 5. Au fur et à mesure que le diamètre externe de cette bague se réduit, elle continue également à avancer sous la portée tronconique aigu 21 du collet, ce qui presse la tranche du tube 5 encore plus fermement contre le joint plat 18.
Lors de cette compression radiale, l'extrémité du tube 5 située sous la bague prend une nouvelle forme ondulée comme illustré sur la figure, du fait du décalage entre les bourrelets 52 et les rainures 25.
De préférence, l'écrou 60 est serré à l'aide d'une clé dynamométrique de telle sorte que la fermeture de la bague fendue 50 soit limitée à une valeur suffisante pour imprimer à l'extrémité du tube une forme en plusieurs ondulations assurant une tenue longitudinale largement suffisante, sans toutefois risquer d'endommager le tube composite au point qu'un contact puisse s'établir entre l'âme centrale d'aluminium et la bague ou l'appui tubulaire.
Si l'invention a été décrite pour un manchon mâle et un écrou femelle, l'homme du métier peut parfaitement réaliser un raccord inverse dans lequel le manchon est femelle avec un écrou mâle dont le bord d'extrémité est réduit à la portée tronconique 64 poussant une bague fendue 50 à l'intérieur du manchon 10.
De nombreuses améliorations peuvent être apportées à ce raccord dans le cadre des revendications.
Claims (10)
1. Raccord pour tubes déformables notamment tubes composites, comprenant une pièce interne de révolution (20) sous la forme d'un collet radial (22) prolongé par un appui tubulaire (24) inséré dans l'extrémité du tube, une bague intercalaire (50) prévue pour être enfilée pardessus l'extrémité du tube, et soit un manchon mâle (10) fileté (12) extérieurement se plaçant en aval de la pièce de révolution (20) et par-dessus lequel se visse un écrou femelle (60) recouvrant la bague, soit un manchon femelle fileté intérieurement et formant une pièce d'un seul tenant avec la pièce interne de révolution et à l'intérieur duquel se visse un écrou mâle, l'écrou mâle ou femelle (60) poussant lors du vissage la bague (50) contre le collet (22), les bords amont et aval de la bague chanfreinés (54) coopérant avec des portées tronconiques (21, 64) ménagées en vis-à-vis respectivement dans l'écrou et dans le pourtour du collet, caractérisé en ce que la bague (50) a un diamètre interne initial supérieur au diamètre externe du tube (5), est rigide dans le sens longitudinal et fendue pour présenter une élasticité radiale, et en ce que la surface interne de la bague (50) présente un ou plusieurs bourrelets annulaires (52) longitudinalement décalés par rapport à une ou plusieurs rainures (25) ménagées dans la surface externe de l'appui (24).
2. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle au sommet (ß) de la portée tronconique (21) du collet (22) est inférieur à l'angle au sommet (a) de la portée tronconique (64) de l'écrou (60).
3. Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce l'angle au sommet (ß) de la portée tronconique (21) du collet (22) est inférieur à l'angle au sommet (a) de la portée tronconique (64) de l'écrou (60) d'une valeur telle que les forces radiales au niveau du collet (22) soient supérieures à 50% à celles au niveau de l'écrou (60) de telle sorte que le couple de rotation engendré par les frictions au contact écrou/bague soit toujours contrebalancées par les frictions au contact collet/bague/ tube/appui tubulaire.
4. Raccord selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle au sommet (a) de la portée tronconique (64) de l'écrou (60) est compris entre 90 et 150 degrés.
5. Raccord selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle au sommet (ß) de la portée tronconique (21) du collet (22) est compris entre 20 et 60 degrés.
6. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague est symétrique par rapport à son plan transversal médian, et en ce que les chanfreins des bords amont et aval de la bague sont arrondis.
7. Raccord selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chanfreins des bords amont et aval de la bague sont arrondis selon un arc-de-cercle d'angle au sommet de l'ordre de 50 degrés, et ce à partir de la surface latérale cylindrique de la bague.
8. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures (25) ménagées dans la surface externe de l'appui (24) présentent des parois latérales arrondies ou obliques tournées vers l'extérieur.
9. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de l'appui tubulaire (24) située entre deux bourrelets annulaires (52) de la bague (50) présente, une ou plusieurs séries de stries (28) peu profondes parallèles orientées dans le sens longitudinal du tube (5), chaque série faisant, si désiré, le pourtour de l'appui tubulaire.
10. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords internes de la fente de la bague (50) sont adoucis.
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02318/94A CH688241A5 (fr) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Raccord pour tubes déformables. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02318/94A CH688241A5 (fr) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Raccord pour tubes déformables. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH688241A5 true CH688241A5 (fr) | 1997-06-30 |
Family
ID=4231009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH02318/94A CH688241A5 (fr) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Raccord pour tubes déformables. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH688241A5 (fr) |
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