LE MONDE SELON LA PHYSIQUE /PHYSICS WORLD /MARCH 2017 SUITE 3
Vous allez
apprendre comment fonctionne votre doigt sur l’écran du Smartphone !
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Un revêtement de
polymère stabilise le silicium ultrafin
Polymer coating stabilizes ultrathin silicon
Photographie d'une spirale extrudée en nanocellules de
silicium revêtues de polymères
Lumière tordue: une spirale de silicium revêtue de polymère
Une nouvelle façon de stabiliser des feuilles de silicium
d'un seul atome d'épaisseur a été développée par des chercheurs de l'Université
technique de Munich. Comme il a été isolé pour la première fois en 2004, le
graphène a montré qu'il existe un certain nombre de propriétés électroniques
uniques et potentiellement utiles. Beaucoup d'entre eux découlent du fait que
le matériau a également un seul atome d'épaisseur et, par conséquent, les
physiciens sont désireux de créer d'autres matériaux ultra-minces possédant des
propriétés potentiellement utiles. Le silicium est un candidat intrigant car il est déjà
largement utilisé dans les appareils électroniques, et les feuilles du matériau ont des propriétés
optoélectroniques prometteuses. Malheureusement, les feuilles ultrafines de
silicium sont extrêmement délicates et se désintègrent lorsqu'elles sont
exposées à une lumière ultraviolette (UV). , Tobias Helbich, Bernhard Rieger et
ses collègues ont intégré des nanofeuilles de silicium dans un polymère pour
les protéger de la désintégration. «Ce qui rend notre nanocomposite spécial,
c'est qu'il combine les propriétés positives de ses deux composants», déclare
Helbich. "La matrice polymère absorbe la lumière dans le domaine UV,
stabilise les nanofeuilles et donne au matériau les propriétés du polymère tout
en conservant les propriétés optoélectroniques remarquables ". L'équipe a
également créé un photodétecteur en assemblant plusieurs feuilles de silicium
revêtues sur une surface de dioxyde de silicium recouverte de contacts en or.
La recherche est décrite dans Journal of Physics D: Applied Physics.
MON COMMENTAIRE / Quel polymère est-il utilisé ?
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La technologie de la course spatiale a été relancée pour
générer une énergie plus verte
Space-race technology revived to generate greener energy
Mar 13, 2017 2 comments
Photographie du prototype de convertisseur d'énergie
thermionique
Hot stuff: le prototype de convertisseur d'énergie thermo ionique
en action
La conversion de l'énergie thermodynamique - une technologie
développée pour la première fois dans les années 1950 pour alimenter le
vaisseau spatial - pourrait bientôt être considérablement plus efficace, grâce
à deux innovations clés faites par des chercheurs aux États-Unis. Le travail
est à un stade précoce, mais les chercheurs croient que la technologie pourrait
éventuellement produire de l'électricité dans des situations où une turbine à
vapeur traditionnelle ne serait pas réalisable. En plus de rendre plus
efficaces les centrales électriques conventionnelles, la conversion de
l'énergie pourrait également conduire à des sources d'énergie électrique plus
respectueuses de l'environnement.
Au 19ème siècle, les physiciens ont remarqué qu'un filament
chaud chargé négativement tend à se décharger sous vide, alors qu'un filament
positif chaud ne le fera pas. Après la découverte par J J Thomson de l'électron
en 1897, le physicien britannique Owen Richardson a remporté le Prix Nobel de
Physique de 1928 pour avoir montré que les électrons avec suffisamment
d'énergie pour échapper à l'électrode négative chaude traverseront un videjusqu’
à une électrode positive. Cela peut fonctionner sans potentiel appliqué: les
électrons échappant à l'électrode chaude (l'émetteur) se déplacent de manière
aléatoire dans le vide jusqu'à ce qu'ils soient absorbés par l'électrode froide
(le collecteur), ce qui crée une différence de potentiel entre eux. De cette
façon, un dispositif peut convertir une différence de température en énergie
électrique. Cet effet a été utilisé dans les années 1950 pour développer de
petits "convertisseurs d'énergie thermo ionique" sans pièces mobiles,
pour utilisation à bord d'un engin spatial. Cependant, l'efficacité des
appareils était trop faible pour des applications pratiques sur Terre et la
technologie est tombée en désuétude.
Dans la nouvelle recherche, Roger Howe et ses collègues de
l'Université de Stanford en Californie ont abordé deux problèmes d'efficacité
qui avaient limité l'utilisation des convertisseurs d'énergie thermo ionique.
Tout d'abord, ils ont réduit la fonction de travail du collecteur - qui est
l'énergie nécessaire pour transférer un électron d'un matériau à l'aspirateur
qui l'entoure. Par conséquent, un électron entrant dans le matériau à partir du
vide entre électrodes perd de l'énergie sur le réseau atomique en tant que
chaleur. La fonction de travail du matériau collecteur traditionnel, le
tungstène, dans la même configuration expérimentale est de 2,15 eV. Cela réduit
considérablement l'efficacité de l'appareil. Les chercheurs ont utilisé le fait
que, contrairement aux métaux, la fonction de travail du graphène peut être accordée
en y appliquant une tension par rapport à un conducteur. Ils ont déposé une
couche diélectrique de 20 nm au-dessus d'une porte de silicium dopé, avant de
la recouvrir avec du monomère graphène. En appliquant une tension à la porte,
les chercheurs ont augmenté la densité d'électrons dans le graphène, réduisant
ainsi sa fonction de travail à 1,69 eV.
Deuxièmement, les chercheurs ont minimisé l'effet de charge
spatiale, grâce à quoi les électrons dans l'espace entre les électrodes se
repoussent, poussant les électrons vers l'émetteur. Pour réduire cela, les
chercheurs ont utilisé des techniques de nanofabrication pour réduire l'écart
inter-électrode à 17 μm, en garantissant que les électrons ont atteint le
collecteur le plus rapidement possible, où ils ont été extraits dans le circuit
externe. En bonus, il a permis à une couche atomique d'atomes de baryum de
s'évaporer du revêtement de l'émetteur de tungstène et de couvrir le
collecteur, en fournissant de puissants dipôles de surface qui ont encore réduit
la fonction de travail du collecteur.
Les chercheurs estiment que jusqu'à 9,8% de la chaleur
rayonnée de l'émetteur au collecteur à une différence de température de 800 ° C
est convertie en électricité, soit une amélioration presque sept fois
supérieure aux technologies précédentes. D'autres dispositifs ont signalé une
efficacité accrue (10-20%), mais seulement en utilisant des différences de
température beaucoup plus élevées, ce qui peut être difficile à supporter dans
un appareil réel. Les chercheurs travaillent actuellement à accroître
l'efficacité en réduisant davantage la fonction de travail des collecteurs et
l'espacement inter-électrodes, tout en améliorant la stabilité générale des
appareils.
MON COMMENTAIRE
/Superbes ces raffinements de recherches
technologiques !
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Étoile en orbite serrée autour du trou noir
Star in tight orbit around black hole
Appel rapproché: impression de l'artiste par X9
Les astronomes ont repéré ce qu'ils pensent être une étoile
dans l'orbite connue la plus proche autour d'un trou noir - juste 2,5 fois la
séparation entre la Terre et la Lune. Situé dans la grappe globulaire de 47
Tucanae, à environ 14 800 années-lumière, on observe une oscillation de la naine
blanche dans la luminosité des rayons X avec une durée d'environ 28 min - ce
que les astronomes croient correspondre à son orbite autour d'un trou noir.
L'observation a été faite à l'aide de l'Observatoire des rayons X de Chandra de
la NASA et du télescope NuStar, ainsi que de l'Australia Telescope Compact
Array. "Cette naine blanche est si proche du trou noir que sa matière est éloignée de l'étoile et jetée sur un
disque de matière autour du trou noir avant de tomber", explique le membre
de l'équipe, Arash Bahramian, de l'Université de l'Alberta au Canada et
Michigan State University aux États-Unis. L'équipe croit que le système
pourrait avoir été formé lorsqu'un trou noir s'est écrasé dans une étoile
géante rouge. Le gaz du géant rouge a été éjecté pendant la collision, créant
le nain blanc, qui a été rapproché du trou noir au fil du temps. Le système
binaire s'appelle X9 et sera décrit dans les avis mensuels de la Royal
Astronomical Society et sur arXiv.
MON COMMENTAIRE / Cette reconstitution du passé
d’un grand jeu de billard spatial
n est selon moi qu’une hypothèse de plus !!
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La règle de Born prévaut dans l'interféromètrie à cinq
voies
Schéma de l'interféromètre à cinq voies
Born's rule prevails in five-path interferometer
Cinq façons: l'interféromètre confirme la règle de Born
Un principe important de la mécanique quantique est que
l'interférence se produit toujours entre les paires de chemins dans un
interféromètre - et que les effets d'interférence d'ordre supérieur entre plus
de deux chemins ne se produisent pas. Ceci est le résultat de la règle de Born,
qui a été développé par Max Born en 1926 et définit comment le résultat d'une
mesure sur un système quantique est lié à sa fonction d'onde. Tout écart par
rapport à la règle de Born identifiera un défaut important dans la théorie
quantique et sera donc très intéressant pour les physiciens.,Thomas Kauten et
ses collègues de l'Université d'Innsbruck et de l'Université de Vienne en
Autriche ont mis la règle de Born à l'épreuve dans un interféromètre à cinq
voies. En mettant en œuvre la détection d'un seul photon, l'équipe a pu »
maniper » l'interféromètre dans le
"régime quantique" avec un photon à la fois en le traversant. Les
chercheurs ont pu exclure l'existence d'effets d'interférence d'ordre supérieur
dans ce régime quantique à une incertitude de 2 × 10-3, ce qui, selon eux, est
beaucoup mieux que les tentatives précédentes. La recherche est décrite dans
New Journal of Physics.
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CMS complète les mises à niveau de traceurs de particules
Photographie du nouveau pixel tracker installé
CMS completes particle-tracker upgrades
Les scientifiques du Large Hadron Collider du CERN (LHC) ont
complété une mise à niveau majeure du Solenoïde Compact Muon (CMS) - l'un des
quatre détecteurs principaux de l'installation. Le travail a porté sur le
système de suivi des particules de CMS - constitué par le suivi des pixels et
le traceur - qui détermine les trajectoires des particules chargées. La mise à
niveau permettra à CMS de profiter de nombreuses mises à niveau continues vers
le LHC. La majeure partie du travail impliquait de supprimer le piste de pixels
d'origine - qui constitue la partie la plus profonde du CMS - et de le
remplacer par un tout nouveau système. Le nouveau pixel tracker est un appareil
à quatre couches doté de 124 millions de pixels en silicium, alors que le
périphérique qu'il a remplacé ne comportait que trois couches. La couche
supplémentaire est conçue pour faire face aux taux de collision plus élevés
prévus pour les courses à venir du LHC. Les mises à niveau augmenteront la
capacité de CMS à effectuer des mesures précises sur les propriétés du boson de
Higgs et aident à la recherche de la physique
au-delà du modèle standard. Les ingénieurs ont commencé la mise à niveau en
décembre lorsque le LHC a été fermé pour l'hiver. Le LHC devrait commencer les
collisions en avril 17
MON COMMENTAIRE / C
EST EVIDENT ! Plus d’énergie de chocs injectée = trajectoires plus
longues !.
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Les premières galaxies ont évité la matière noire
L'obscurité ou la lumière: les premières galaxies évitaient-elles
la matière noire?
La matière noire a eu moins d'influence dans les galaxies il
y a 10 milliards d'années qu'aujourd'hui, selon les observations du Very Large
Telescope de l'Observatoire européen austral (VLT).
Dans l'univers moderne, les étoiles à la périphérie des
galaxies tournent aussi vite que celles des noyaux galactiques denses. Ceci est
surprenant parce que la colle gravitationnelle de la matière visible dans une
galaxie n'est pas assez forte pour empêcher par ces valeurs aberrantes d'être jetées dans
l'espace. On dit que de telles galaxies ont des "courbes de rotation
plates" et le fait que la vitesse de rotation ne baisse pas à grande
distance du noyau a été attribuée à la gravité supplémentaire fournie par la
matière noire autrement invisible.
Les astronomes dirigés par Reinhard Genzel de l'Institut Max
Planck pour la physique extraterrestre en Allemagne ont montré que les galaxies
dans l'univers primitif ne semblaient pas jouer selon les mêmes règles. Au lieu
de courbes à rotation plate, ces jeunes galaxies avaient des courbes de
rotation avec un fort creusement vers le bas, causé par les étoiles et le gaz
en orbite autour des galaxies plus lentement à la périphérie que dans le
centre. L'implication est qu'il n'y avait pas autant de matière noire dans les
disques de ces galaxies que dans les galaxies aujourd'hui. A la place , ces
premières galaxies semblent être dominées par une matière
"baryonique" normale et visible.
Pour faire la découverte, l'équipe de Genzel a mesuré la
vitesse de rotation des régions brillantes formant des étoiles dans des
galaxies lointaines en utilisant les spectrographes KMOS et SINFONI sur le VLT.
En sélectionnant les six meilleures galaxies à partir d'un ensemble de données
plus grand, ils ont constaté que tous les six avaient le creux vers le bas dans
leur courbe de rotation. Pour s'assurer que ces six n'étaient pas simplement
des hasards, les chercheurs ont ensuite
empilé et calculé en moyenne les courbes de rotation de 97 autres galaxies dans
leur ensemble de données et ont constaté que les creux descendants étaient une
tendance commune.
Les observations montrent les galaxies à une époque où la
formation d'étoiles et de galaxies dans l'univers était à leur apogée. Au cours
de cette période, "les galaxies étaient des bêtes indisciplinées", a
déclaré Genzel à physicsworld.com. Ils ont affiché des taux de gaz
exceptionnellement élevés, ainsi que des apports puissants des supernovae, des vents stellaires
et des trous noirs qui soufflent les matériaux de ces galaxies.
Les divers processus d'accrétion et de rétroaction qui
affligent les galaxies dans l'univers primitif pouvaient leur jeter beaucoup
d'énergie, ce qui entraîne une grande disparité dans les vitesses de rotation
autour d'une galaxie. Cette dispersion de vitesse augmenterait avec le rayon, ce
qui entraînerait une rotation plus lente des parties les plus externes du
disque d'une galaxie.
De même, pendant les premiers temps de l'univers, le gaz et
la matière noire ont été mélangés, mais le gaz a pu se séparer de la matière
noire en perdant de l'énergie plus rapidement grâce à des interactions avec
d'autres matières baryoniques. Si le gaz découplé a formé un disque galactique
assez rapidement, "alors les régions centrales des galaxies pourraient
devenir dominées par les baryons", affirme Mark Swinbank de l'Université
de Durham, qui n'a pas participé à la recherche. Les taux élevés d'accumulation
de gaz s'écoulant Les galaxies renforceraient alors l'écoulement de la matière
baryonique.
Cependant, le découplage de la matière ainsi que les
dispersions de vitesse peuvent ne pas suffire à expliquer les données, explique
Genzel.les astrophysiciens devront peut-être aussi se pencher sur l'obscurité
de la situation.
Bien que les physiciens ont très peu de compréhension de ce
qui est sombre, plusieurs théories ont été développées pour essayer de décrire
la substance mystérieuse. Selon la théorie de la matière sombre froide, les
galaxies sont nichées dans des halos géants de matière noire. Ces halos aident
la croissance des galaxies en leur apportant du gaz de la «toile cosmique» de
la matière qui couvre le cosmos.
«Le paradigme de la matière sombre et froide fait faire un très bon travail dans la cartographie de ce
que nous avons appris sur le temps cosmique sur la structure à grande échelle
et la distribution des galaxies, mais peut-être que l'histoire sur des échelles
plus petites est fausse», explique Genzel.
Étant donné que les galaxies se formaient encore pendant
cette époque précoce, il est possible que leurs
contenus de matière sombre soient
encore en flux et ne s'étaient pas encore installés dans un état d'équilibre où
la gravité de la matière sombre pourrait affecter les courbes de rotation. Il
est également possible que les processus de rétroaction puissent traîner la
matière noire, réorganiser sa distribution dans le halo par rapport aux disques
des galaxies. Si cela est vrai, l'interaction pourrait fournir des contraintes
sur les propriétés de la matière noire.
Les astrophysiciens se déversent maintenant sur ces données
pour voir si elles peuvent être expliquées en utilisant les modèles actuels de
formation de galaxies ou si de nouvelles idées seront nécessaires. Les modèles
actuels sont en accord raisonnable avec les observations, affirme Simon White,
directeur de l'Institut Max Planck pour l'astrophysique en Allemagne,
"mais ils exigeraient un réglage précis en termes de formation d'étoiles
et de processus de rétroaction pour obtenir un accord précis".
MON COMMENTAIRE / Cette
reconstitution de l’ historique de
l’évolution du rapport Matière
noire/Matière visible baryonique est
le résultat d’une telle accumulation d’hypothèses que je renvoie mes lecteurs vers le forum
anglais COPIEUX sur PHYSICS WORLD !!!! Dans la mesure où l’on
ne possède pas la moindre idée de ses propriétés (hors sa sensibilité a la gravité) la matière noire ne doit etre traitée que comme une des hypothèses possibles ( Matière baryonique ?Matière
non baryonique ? Tachyons ?
Oscars ? etc )
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27LHCb détecte cinq nouvelles résonances de baryon
LHCb spots five new baryon resonances
Illustration de l'expérience LHCb au CERN
Baryon bonanza: l'expérience LHCb
Cinq nouvelles résonances de baryon Ωc0 ont été détectées
par l'expérience LHCb sur le grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN.Les baryons Ωc0comprennent un quark charmé et deux
quarks étranges, et parce qu'ils sont des particules composites, ils peuvent
exister dans un certain nombre d'états d'énergie différents - ou des
résonances. Deux états à faible énergie des baryons sont déjà connus,
maisrecemment les physiciens travaillant sur le LHCb ont observé cinq
résonances Ωc0 à plus haute énergie avec des masses de 3000 MeV / C2, 3050 MeV
/ C2, 3066 MeV / C2, 3090 MeV / C2 et 3119 MeV / C2. La découverte pourrait
fournir aux physiciens des idées supplémentaires sur la chromodynamique
quantique, qui est la théorie qui décrit comment les quarks interagissent les
uns avec les autres. La découverte est décrite dans une préimpression sur
arXiv.
Mon commentaire : les résultats des enregistrements
sont nets !
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Un flux
turbulent peut être prévisible
La turbulence à venir: la vorticité du flux de fluide
La turbulence se caractérise par des changements chaotiques
dans le flux et la pression d'un fluide, et il est donc très difficile de
prévoir l'évolution du temps des systèmes turbulents. Récemment, cependant, les
physiciens ont remarqué que des "structures cohérentes exactes" non
chaotiques semblent exister dans des flux turbulents et que ces ECS se répètent
dans l'espace et le temps.,Michael Schatz et ses collègues de l'Institut de
technologie de Géorgie aux États-Unis ont fait des études théoriques et
expérimentales d'un système faiblement turbulent qui confirme l'existence de
ECS et le rôle important qu'ils jouent dans les turbulences. Ils ont également
montré que l'évolution de la durée du flux turbulent peut être calculée en
utilisant la connaissance des ECS concernés. La recherche pourrait conduire à
de nouvelles façons de prédire l'évolution du flux turbulent et est décrit dans
Physical Review Letters.
MON COMMENTAIRE / Très utile pour ceux qui ( comme moi) ont eu des flux non laminaires à maitriser !
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Le capteur tactile flexible n'est pas trompé par l’étirement
qu on lui impose
Flexible touch sensor is not fooled by stretching
Mar 16, 2017
Photographie de John Madden et Mirza Saquib Sarwar avec leur
capteur
En contact: John Madden (à gauche) et Mirza Saquib Sarwar
avec leur capteur
Un capteur tactile flexible qui peut distinguer entre le fait d etre touché et d être étiré a été développé par des
chercheurs au Canada. Les appareils pourraient être intégrés dans les vêtements
et pourraient même être utilisés pour créer une "peau" pour les
robots.
Les capteurs tactiles sont omniprésents et sont utilisés
dans une gamme de technologies, depuis les écrans de téléphones intelligents
jusqu'aux membres robotisés. Les chercheurs envisagent maintenant à créer
des capteurs flexibles et étirables qui pourraient être utilisés lorsque les
capteurs traditionnels ne conviennent pas. Cela soulève un problème difficile:
si un capteur tactile est déformable, comment sait-il s'il est seulement touché ou étiré? Mirza Saquib Sarwar, John
Madden et ses collègues de l'Université de la Colombie-Britannique (UBC)
pensent maintenant avoir une réponse, avec un capteur avec une capacité qui
augmente lorsque vous l'étirez et diminue lorsque vous le touchez.
Les capteurs tactiles capacitifs sont utilisés sur des
applications comme les écrans de téléphones intelligents pour plusieurs
raisons. Ils sont très sensibles, nécessitant une touche délicate plutôt qu'une
pression difficile. Ils peuvent détecter plusieurs doigts touchant l'écran dans
différents endroits - essentiels pour de nombreuses fonctions des smartphones,
par exemple en permettant à l'utilisateur de zoomer en écartant les deux
doigts. Les capteurs comprennent généralement une grille de condensateurs
gravés sur du verre. Apporter un doigt - ou un stylet conducteur - près d'un
des condensateurs déforme le champ électrique environnant, en réduisant la
capacité.
Plusieurs groupes ont produit des versions déformables du
capteur tactile capacitif. En 2011, par exemple, les chercheurs de l'Université
de Stanford en Californie ont développé un polymère sensible à la pression
intégré à deux réseaux de nanotubes de carbone. En appuyant sur l'appareil, les
réseaux se rapprochent, augmentant la capacité. Cependant, l'étirement de
l'appareil fait de même, de sorte que ces appareils ont de la difficulté à
distinguer l'étirement du simple contact.
Dans la nouvelle recherche, l'équipe de l'UBC a utilisé deux
feuilles du polymère diélectrique et élastique PDMS intégré avec des canaux
d'hydrogel parallèles l'un à l'autre mais perpendiculaires aux canaux de
l'autre feuille. Ils ont fait de l'hydrogel à partir d'eau salée, ce qui lui
permet de conduire l'électricité par le flux d'ions. Cela leur permet de créer
des électrodes flexibles et transparentes dans chaque feuille. Entre les deux
feuilles, les chercheurs intègrent une troisième couche de PDMS simple. Ceci
isole électriquement les feuilles et crée une grille de condensateurs où les
électrodes se croisent. Tenir les couches supérieure et inférieure à différents
potentiels établit un champ électrique entre eux.
La charge se développe sur votre doigt car elle commence à
agir comme une troisième électrode
Mirza Saquib Sarwar, UBC
Les conceptions précédentes pour les capteurs tactiles
élastiques ont permis aux voies conductrices de passer directement l'une sur
l'autre, créant efficacement une grille de condensateurs à plaques parallèles.
Cependant, dans la nouvelle recherche, l'équipe entretient les canaux dans une
feuille avec des disques et ceux dans l'autre avec des boucles. Vu d'en haut,
les disques s'insèrent dans les boucles, de sorte que les couches conductrices
ne sont pas directement l'une sur l'autre. Par conséquent, au lieu de passer
verticalement à travers la couche diélectrique entre les feuilles, le champ
électrique se répand beaucoup plus largement et s'échappe dans l'air au-dessus
du capteur. Quand un doigt s'approche, il perturbe le champ électrique,
réduisant la capacité entre les plaques: "La charge se développe sur votre
doigt car elle commence à agir comme une troisième électrode", explique
Sarwar, "Donc maintenant vous avez trois condensateurs - une entre les
deux électrodes Et un entre chaque électrode et votre doigt. "
Mon commentaire :Il
est enthousiaste bien sur ! Maintenant que la moitiè de la planète est sur
smartphote je veux bien parier que la majorité des gens ignore quelles sont les propriétés
mystérieuses de votre doigt pour pouvoir
actionner telle ou telle fonction par tel ou tel mouvement , pression ou sensibilité ! Eh
bien l’article vous l’apprend !
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QUEL PLAISIR DE RETROUVER SES COMMENTATEURS DU NOUVEL OBS
RépondreSupprimerMERCI ! cela me donne le courage de continuer