FR3100987A1 - Outil d’inertage et de nettoyage pour dispositif de filtration, dispositif de filtration et procédé de nettoyage associés - Google Patents
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Abstract
TITRE : OUTIL DE NETTOYAGE ET D’INERTAGE POUR DISPOSITIF DE FILTRATION , DISPOSITIF DE FILTRATION ET PROC É D É DE NETTOYAGE ET D’INERTAGE ASSOCIÉS
L’invention se rapporte à un outil de nettoyage et d’inertage (50) configuré pour nettoyer et inerter un dispositif de filtration (100), l’outil de nettoyage et d’inertage (50) comportant des moyens de pulvérisation de liquide orientés en direction d’une partie supérieure (51) de l’outil de nettoyage et d’inertage (50).
Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3a
Description
Le domaine technique de l’invention est celui de la fabrication additive.
La présente invention concerne un outil de nettoyage et d’inertage pour un dispositif de filtration d’un flux gazeux chargé de particules solides provenant d’une machine de fusion sur lit de poudre.
L’invention concerne également un dispositif de filtration comportant l’outil nettoyage et d’inertage ainsi qu’un procédé de nettoyage du dispositif de filtration au moyen de l’outil de nettoyage.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
La fabrication additive est un procédé de fabrication d’objet physique réalisé par empilement de couches successives de matière sous contrôle d’un ordinateur et à partir d’un fichier 3D.
Parmi les procédés de fabrication additive, la fusion sur lit de poudre consiste à créer une pièce couche par couche grâce à la fusion des particules de poudre. Cette technique est particulièrement utilisée pour la fabrication de pièces complexes.
À la fin du procédé de fabrication additive, une quantité non négligeable de suies métalliques chargées en énergies non fusionnées, appelées scories, sont évacuées de l’enceinte de fabrication par un flux gazeux, généralement de l’argon ou de l’azote, vers un dispositif de filtration.
La figure 1 illustre un exemple de dispositif de filtration 10 utilisé pour capter les particules de suies métalliques.
En référence à la figure 1, le dispositif de filtration 10 comprend une entrée 11 ménagée dans un couvercle 12 en forme de cloche, par laquelle le flux gazeux chargé de suies métalliques est introduit dans le dispositif de filtration 10. Le couvercle 12 est monté sur une unité de filtration 13 comprenant un filtre 14 disposé dans la trajectoire du flux gazeux afin de séparer les suies métalliques du flux gazeux.
Le filtre 14, qui se charge de fines particules métalliques au fur et à mesure des opérations de fusion, doit être remplacé régulièrement, en moyenne toutes les 400 heures d’utilisation. Or, lors de son remplacement, le filtre 14 doit être inerté car le milieu devient sous atmosphère explosive. Il est ainsi préconisé de procéder comme suit lors du remplacement du filtre 14 :
- séparer le couvercle 12 de l’unité de filtration 13, comme c’est le cas dans la figure 1,
- pulvériser de l’eau sur la surface interne du couvercle 12,
- aspirer les particules volatiles,
- pulvériser de l’eau sur le filtre 14 pour l’inerter,
- remplacer l’unité de filtration 13 usagée par une nouvelle unité de filtration,
- nettoyer le couvercle 12 ainsi que les outils utilisés.
Toutefois, un tel processus de remplacement est long et contraignant. De plus, la pulvérisation de l’eau sur la surface interne du couvercle 12 entraine des projections de boues métalliques et met en suspension les particules les plus volatiles ce qui représente un danger pour l’opérateur qui assure les opérations de pulvérisation et d’aspiration.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, qui permet de simplifier et sécuriser l’opération de remplacement de filtres chargés en particules métalliques.
Un premier aspect de l’invention concerne un outil de nettoyage et d’inertage configuré pour nettoyer et inerter un dispositif de filtration, l’outil de nettoyage et d’inertage comportant des moyens de pulvérisation de liquide orientés en direction d’une partie supérieure de l’outil de nettoyage et d’inertage.
En plaçant l’outil de nettoyage et d’inertage dans le dispositif de filtration, entre le couvercle et l’unité de filtration, l’outil de nettoyage selon l’invention permet d’assurer simultanément et de manière autonome le nettoyage du couvercle et l’inertage de l’unité de filtration. En effet, les moyens de pulvérisation, orientés en direction de la partie supérieure de l’outil de nettoyage et d’inertage, permettent de pulvériser le liquide en direction du couvercle ce qui permet d’assurer son nettoyage. En outre, une fois le liquide pulvérisé sur le couvercle, celui-ci retombe par gravité en direction de la partie inférieure de l’outil de nettoyage et d’inertage puis sur l’unité de filtration ce qui permet de l’inerter.
Par conséquent, la durée nécessaire pour assurer la maintenance du dispositif de filtration est réduite. En outre, dans la mesure où l’inertage est assuré par l’outil de nettoyage et d’inertage et non plus par l’opérateur lui-même, ce dernier n’est plus exposé aux particules de suies métalliques volatiles ou encore aux projections de boues métalliques. De plus, cela permet d’optimiser les conditions de travail (propreté) de l’opérateur.
De plus, l’outil de nettoyage et d’inertage selon l’invention peut être intégré dans des dispositif de filtration existants sans qu’il soit nécessaire de les modifier.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, l’outil de nettoyage et d’inertage selon le premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles suivantes.
Selon un mode de réalisation, l’outil de nettoyage et d’inertage se présente sous la forme d’un caisson ouvert au niveau de sa partie supérieure et au niveau de sa partie inférieure, lesdites parties inférieure et supérieure étant reliées entre elles par une paroi périphérique étanche.
Selon un mode de réalisation, les moyens de pulvérisation comportent au moins une buse de pulvérisation raccordée à un conduit de distribution de liquide.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le conduit de distribution s’étend au moins en partie suivant une trajectoire oblique.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les moyens de pulvérisation comportent au moins une buse de pulvérisation configurée pour projeter le liquide suivant une trajectoire verticale.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les moyens de pulvérisation comportent au moins une buse de pulvérisation configurée pour projeter le liquide suivant une trajectoire oblique.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les moyens de pulvérisation comportent une première buse de pulvérisation et une deuxième buse de pulvérisation agencées à des hauteurs différentes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’outil de nettoyage et d’inertage comporte des moyens de préhension permettant de faciliter la manutention de l’outil de nettoyage et d’inertage.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un dispositif de filtration d’un flux gazeux chargé de particules solides comprenant :
- une unité de filtration comprenant des moyens de filtration adaptés pour piéger les particules solides présentes dans le flux gazeux,
- un couvercle muni d’une entrée pour recevoir le flux gazeux à filtrer.
En outre, le dispositif de filtration comprend un outil de nettoyage et d’inertage selon le premier aspect, qui est fixé de manière amovible entre le couvercle et l’unité de filtration de sorte que les moyens de pulvérisation soient orientés en direction du couvercle.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent le dispositif de filtration selon le deuxième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles suivantes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif de filtration comprend des moyens de déplacement configurés pour déplacer le couvercle et/ou l’unité de filtration afin de les éloigner ou de les rapprocher l’un de l’autre.
Par ailleurs, un troisième aspect de l’invention concerne un procédé de nettoyage d’un dispositif de filtration au moyen de l’outil de nettoyage et d’inertage selon le premier aspect, le dispositif de filtration comprenant une unité de filtration et un couvercle monté sur ladite unité de filtration, le procédé de nettoyage comportant les étapes suivantes :
- déplacer le couvercle ou l’unité de filtration afin de les éloigner l’un de l’autre,
- fixer la partie inférieure de l’outil de nettoyage et d’inertage sur l’unité de filtration,
- rapprocher le couvercle de l’outil de nettoyage et d’inertage jusqu’à ce que le couvercle vienne en appui contre la partie supérieure de l’outil de nettoyage et d’inertage,
- fixer le couvercle sur la partie supérieure de l’outil de nettoyage et d’inertage,
- pulvériser un liquide en direction du couvercle pour assurer le nettoyage du couvercle et pour assurer l’inertage de l’unité de filtration lorsque le liquide pulvérisé retombe en direction de l’unité de filtration sous l’effet de la gravité.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
L’invention se rapporte à un outil de nettoyage et d’inertage 50 destiné à être intégré dans un dispositif de filtration 100 utilisé pour piéger des particules solides présentes dans un flux gazeux. Selon un mode de réalisation préférentiel, les particules solides sont des suies métalliques, appelées scories, provenant d’une machine de fusion sur lit de poudre.
Dans la suite de la description, l’adjectif « supérieur » est utilisé pour désigner la partie, la paroi ou encore la portion d’une pièce située la plus éloignée du sol lorsque la pièce est en utilisation. Par opposition, l’adjectif « inférieur », est utilisé pour désigner la partie, la paroi ou encore la portion d’une pièce située la plus proche du sol lorsque la pièce est en utilisation.
Les figures 2a et 2b illustrent, respectivement, une vue en perspective et une vue de face d’un dispositif de filtration 100 selon un mode de réalisation de l’invention, lors d’une opération de maintenance. Par « maintenance », on entend notamment le nettoyage du dispositif de filtration 100 et le remplacement de certaines pièces.
En référence aux figures 2a et 2b, le dispositif de filtration 100 comporte :
- un couvercle 120,
- un outil de nettoyage et d’inertage 50,
- une unité de filtration 110.
Le couvercle 120 est monté sur l’outil de nettoyage et d’inertage 50, lequel est monté sur l’unité de filtration 110 de sorte que le dispositif de filtration 100 forme une enceinte étanche/hermétique.
Le couvercle 120 et l’unité de filtration 110 du dispositif de filtration 100 sont identiques à ceux de l’art antérieur.
Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 2a, le couvercle 120 forme une cloche. En particulier, la cloche comporte ici une portion supérieure 122 en forme de prisme droit à base rectangulaire et une portion inférieure 121 en forme de pyramide irrégulière à base rectangulaire.
En outre, le couvercle 120 présente une partie inférieure 125 qui est fixée de manière amovible sur une partie supérieure 51 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50, par des moyens de couplage 124, ici de type sauterelle de bridage. Avantageusement, la périphérie de la partie inférieure 125 du couvercle 120 présente sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que la périphérie de la partie supérieure 51 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50.
Il est à noter que lors des opérations de filtration du flux gazeux, le couvercle 120 est fixé de manière amovible sur l’unité de filtration 110. En effet, l’outil de nettoyage et d’inertage 50 n’est pas intégré dans le dispositif de filtration 100 lors des opérations de filtration.
En outre, comme on peut le voir sur la figure 2a, le couvercle 120 comprend une entrée 123 ménagée dans sa portion supérieure 122 destinée à recevoir le flux gazeux chargé de particules métalliques provenant de la machine de fusion sur lit de poudre lors des opérations de filtration. Avantageusement, l’entrée 123 ménagée dans le couvercle 120 est obturée lors de la maintenance du dispositif de filtration 100.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 2a et 2b, l’unité de filtration 110 se présente sous la forme d’un caisson de forme globalement rectangulaire délimité par une partie supérieure 111 et une partie inférieure 112 fermée. La partie supérieure 111 et la partie inférieure 112 sont reliées entre elles par une paroi périphérique 113 étanche.
En outre, l’unité de filtration 110 comporte des moyens de filtration 114 formant la partie supérieure 111 de l’unité de filtration 110. Avantageusement, les moyens de filtration 114 se présentent sous la forme d’une plaque dans laquelle sont ménagés des pores de diamètre inférieur à 0.5 µm. Les moyens de filtration 114 sont par exemple formés par un filtre haute efficacité classé F9 selon la norme EN 779-2012, pour la filtration de gaz et plus particulièrement l'air. En effet, on rappelle que lors des opérations de filtration, l’unité de filtration 110 assure le piégeage des particules métalliques présentes dans le flux gazeux traversant les moyens de filtration 114.
Avantageusement, l’unité de filtration 110 comprend une sortie (non illustrée) ménagée dans sa paroi inférieure 112 ou sa paroi périphérique 113, afin d’évacuer le flux gazeux filtré à l’extérieur du dispositif de filtration 100.
Par ailleurs, l’outil de nettoyage et d’inertage 50, illustré de manière plus distinctive sur les figures 3a et 3b, est placé entre l’unité de filtration 110 et le couvercle 120 du dispositif de filtration 100.
L’outil de nettoyage et d’inertage 50 se présente sous la forme d’un caisson de forme globalement rectangulaire qui s’étend entre une partie supérieure 51 et une partie inférieure 52 ouvertes. Les parties supérieure 51 et inférieure 52 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 sont reliées entre elles par une paroi périphérique 53.
La partie inférieure 52 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 est fixée de manière amovible à la partie supérieure 111 de l’unité de filtration 110. Avantageusement, la périphérie de la partie inférieure 52 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 présente sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que la périphérie de la partie supérieure 111 de l’unité de filtration 110. En outre, la paroi périphérique 53 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 est avantageusement réalisée dans un matériau étanche et transparent, par exemple de type polycarbonate, afin que l’opérateur puisse suivre l’opération de nettoyage et d’inertage, en particulier afin de pouvoir vérifier que les moyens de filtration 114 sont bien saturés en eau.
À l’intérieur du caisson, sont disposés des moyens de pulvérisation qui permettent d’assurer le nettoyage du couvercle 120 et l’inertage des moyens de filtration 114.
Pour ce faire, les moyens de pulvérisation sont orientés en direction de la partie supérieure 51 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50. En particulier, les moyens de pulvérisation comportent une pluralité de buses de pulvérisation 58, 59 qui sont raccordées à des conduits de distribution 55 par lesquelles l’eau est acheminée dans l’outil de nettoyage et d’inertage 50. Selon le mode de réalisation illustré aux figures 3a et 2b, les moyens de pulvérisation comportent trois conduits de distribution 55 identiques qui sont raccordés à des moyens d’alimentation 140 en eau. Avantageusement, le débit de l’eau circulant dans les conduits de distribution 55 est compris entre 2 et 4 litres par minute. En outre, les conduits de distribution 55 sont fixés sur la paroi périphérique 53 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50, à l’intérieur de celui-ci et sont disposés parallèlement les uns par rapport aux autres. De plus, les conduits de distribution 55 sont fixés les uns aux autres au moyen d’un élément de renfort 57 qui s’étend globalement selon un axe perpendiculaire aux conduits de distribution 55 et qui est également fixé sur la paroi périphérique 53 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50. L’élément de rendort 57 permet de renforcer la solidité des moyens de pulvérisation.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 3a, les premiers moyens de pulvérisation comportent une première série de buses de pulvérisation 58 et une deuxième série de buses de pulvérisation 59 qui assurent une projection uniforme de l’eau sur toute la surface interne du couvercle 120. En effet, la première série de buses de pulvérisation 58 assure la projection d’eau dans la portion supérieure 122 du couvercle 120 tandis que la deuxième série de buses de pulvérisation 59 assure la projection d’eau dans la portion inférieure 121 du couvercle 120.
Selon le mode de réalisation des figures 3a et 3b, la première série de buses de pulvérisation 58 est formée par trois buses, une par conduit de distribution 55, qui sont disposées en face de la portion supérieure 122 du couvercle 120, à proximité de la paroi périphérique 53. Les buses de la première série de buses de pulvérisation 58 sont orientées verticalement de manière à projeter de l’eau dans la portion supérieure 122 du couvercle 12, suivant une trajectoire verticale.
En outre, la deuxième série de buses de pulvérisation 59 est formée ici par six buses, deux par conduit de distribution 55, qui sont disposées en face de la portion inférieure 121 du couvercle 120, au centre de l’outil de nettoyage et d’inertage 50. Les buses de la deuxième série de buses de pulvérisation 58 sont orientées suivant une direction oblique adaptée aux parois du couvercle 120 dans la portion inférieure 121.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur les figures 3a et 3b, chaque conduit de distribution 55 est équipé d’une buse de pulvérisation de la première série de buses de pulvérisation 58 et de deux buses de pulvérisation de la deuxième série de buses de pulvérisation 59 qui sont réparties le long du conduit de distribution 55. En outre, les conduits de distribution 55 comportent une portion qui s’étend suivant une direction inclinée de sorte que les buses de la première série de buses de pulvérisation 58 sont disposées à une hauteur plus importante que les buses de la deuxième série de buses de pulvérisation 59. Cela permet de rapprocher la première série de buses de pulvérisation 58 de la portion supérieure 122 du couvercle 120 de sorte que l’eau pulvérisée par la première série de buses de pulvérisation 58 puisse atteindre la portion supérieure 122 du couvercle 120.
De manière avantageuse, l’outil de nettoyage et d’inertage 50 est équipé de moyens de préhension 54 fixés sur sa paroi périphérique 53 de manière à faciliter la préhension de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 par un opérateur, en particulier lors du montage ou du démontage de l’outil de nettoyage et d’inertage 50.
Par ailleurs, le dispositif de filtration 100 comprend des moyens de déplacement 130 permettant de déplacer le couvercle 120 ou l’unité de filtration 110 afin de les éloigner ou au contraire de les rapprocher l’un de l’autre. En effet, lors des opérations de filtration, les moyens de déplacement 130 sont utilisés pour rapprocher le couvercle 120 de l’unité de filtration 110. Lors des opérations de maintenance, les moyens de déplacement 130 sont utilisés pour éloigner le couvercle 120 de l’unité de filtration 110 afin de pouvoir intégrer l’outil de nettoyage et d’inertage 50 dans le dispositif de filtration 100, puis pour rapprocher le couvercle 120 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50. Avantageusement, les moyens de déplacement 130 sont formés un chariot de manutention, par exemple de type Hovmand 200®.
La figure 5 est un schéma en blocs illustrant les étapes du procédé de nettoyage et d’inertage 200 du dispositif de filtration 100 selon un mode de réalisation de l’invention.
Dans une étape 201, le couvercle 120 est déplacé de manière à l’éloigner de l’unité de filtration 110.
Dans une étape 202, la partie inférieure 52 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 est placée entre le couvercle 120 et l’unité de filtration 110 puis fixée sur la partie supérieure 111 de l’unité de filtration 110.
Dans une étape 203, le couvercle 120 est rapproché de l’outil de nettoyage et d’inertage 50 jusqu’à venir en appui contre la partie supérieure 51 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50.
Dans une étape 204, le couvercle 120 est fixé sur la partie supérieure 51 de l’outil de nettoyage et d’inertage 50.
Dans une étape 205, de l’eau est pulvérisée sur le couvercle 120 ce qui assure le nettoyage du couvercle 120 ainsi que l’inertage de l’unité de filtration 110 car l’eau pulvérisée sur le couvercle 120 va ensuite retomber en direction de l’unité de filtration 110 sous l’effet de la gravité. Avantageusement, l’étape de pulvérisation 205 est réalisée pendant une durée comprise entre 30 secondes et 1 minute.
Dans une étape 206, l’unité de filtration 110 est remplacée par une nouvelle unité de filtration 110.
Claims (11)
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) configuré pour nettoyer et inerter un dispositif de filtration (100), caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de pulvérisation de liquide orientés en direction d’une partie supérieure (51) de l’outil de nettoyage et d’inertage (50).
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il se présente sous la forme d’un caisson ouvert au niveau de sa partie supérieure (51) et au niveau de sa partie inférieure (52), lesdites parties inférieure (52) et supérieure (51) étant reliées entre elles par une paroi périphérique (53) étanche.
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé que les moyens de pulvérisation comportent au moins une buse de pulvérisation (58, 59) raccordée à un conduit de distribution (55) de liquide.
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit de distribution (55) s’étend au moins en partie suivant une trajectoire oblique.
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de pulvérisation comportent au moins une buse de pulvérisation (59) configurée pour projeter le liquide suivant une trajectoire verticale.
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de pulvérisation comportent au moins une buse de pulvérisation (58) configurée pour projeter le liquide suivant une trajectoire oblique.
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé que les moyens de pulvérisation comportent une première buse de pulvérisation et une deuxième buse de pulvérisation agencées à des hauteurs différentes.
- Outil de nettoyage et d’inertage (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu’il comporte des moyens de préhension (54) permettant de faciliter la manutention dudit outil de nettoyage et d’inertage (50).
- Dispositif de filtration (100) d’un flux gazeux chargé de particules solides comprenant :
- une unité de filtration (110) comprenant des moyens de filtration (114) adaptés pour piéger les particules solides présentes dans le flux gazeux,
- un couvercle (120) muni d’une entrée (123) pour recevoir le flux gazeux à filtrer,
- Dispositif de filtration (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de déplacement (130) configurés pour déplacer le couvercle (120) et/ou l’unité de filtration (110) afin de les éloigner ou de les rapprocher l’un de l’autre.
- Procédé de nettoyage et d’inertage (200) d’un dispositif de filtration (100) au moyen de l’outil de nettoyage et d’inertage (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le dispositif de filtration (100) comprenant une unité de filtration (110) et un couvercle (120) monté sur ladite unité de filtration (110), le procédé de nettoyage (200) étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
- déplacer (201) le couvercle (120) ou l’unité de filtration (110) afin de les éloigner l’un de l’autre,
- fixer (202) la partie inférieure (52) de l’outil de nettoyage et d’inertage (50) sur l’unité de filtration (110),
- rapprocher (203) le couvercle (120) de l’outil de nettoyage et d’inertage (50) jusqu’à ce que le couvercle (120) vienne en appui contre la partie supérieure (51) de l’outil de nettoyage et d’inertage (50),
- fixer (204) le couvercle (120) sur la partie supérieure (51) de l’outil de nettoyage et d’inertage (50),
- pulvériser (205) un liquide sur le couvercle (120) pour assurer le nettoyage du couvercle (120) et pour assurer l’inertage de l’unité de filtration (110) lorsque le liquide pulvérisé retombe en direction de l’unité de filtration (110) sous l’effet de la gravité.
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- 2019-09-23 FR FR1910447A patent/FR3100987B1/fr active Active
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