Catalogue spécial n° VI des pompes moléculaires du Docteur Gaede

- - Catalogue spécial No. VI
  - Pompes moléculaires
  - du Docteur Gaede, pour la production du vide élevé.
  - Fig. 4.
  - E. LEYBOLD’S NACHFOLGER,
  - COLOGNE (Allemagne).
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  - E.'Leybold’s Nachfolger, Cologne.
  - La pompe moléculaire du docteur Gaede.
  - Le principe de la pompe peut être expliqué au moyen de la figure 1. Sur cette figure, A est un cylindre mobile autour de l'arbre a, entouré du bâti B. Dans le bâti B on a ménagé une entaille allant de n à m. Si le cylindre tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, l'air contenu dans l’entaille se trouve entraîné de n en m, par l'effet de la viscosité des gaz. Aussi, il y aura entre n et m une différence de pression, qu’on observera aisément en réunissant les ouvertures n et m à un manomètre, au moyen des tubes de caoutchouc. Le mercure montera dans le tube de gauche du manomètre jusqu’à p, il descendra jusqu’en o dans le tube de droite. Cette différence de pression est d’autant plus grande que le cylindre tourne plus vite et que la viscosité du gaz employé est plus grande. La théorie cinétique des gaz explique le frottement intérieur (viscosité) des gaz par les chocs entre les molécules de gaz. Maxwell avait démontré que la viscosité d'un gaz donné est indépendante de la pression. On peut démontrer cette loi d'une manière suggestive au moyen du dispositif de la figure 1. Si l’on réunit l’espace intérieur de B à une pompe à vide, on constate que la dénivellation du manomètre reste constante, malgré les progrès de. la raréfaction. Cette expérience a une importance pratique. En effet si la différence de pression correspond à une colonne de mercure o p de 10 mm, on aura en n une pression de 750 mm, lorsqu’il y aura en m la pression atmosphérique = 760 mm. Si on diminue la pression en m jusqu’à 200 mm, la pression en n tombera à 190 mm. S'il y a 50 mm en m, il y aura 40 mm en n. Réalisons en m une pression de 10 mm. La pression en n devrait alors être nulle, si la loi de Maxwell était toujours valable; le dispositif de la fig. 1 fonctionnerait comme une pompe parfaite, faisant un vide absolu. Mais en réalité la loi de Maxwell ne s’applique plus à des pressions très basses. Dans un vide très avancé ce n'est plus la différence mais le rapport des pressions, qui prend une valeur fixe, indépendante du dégré de raréfaction ultérieure.
  - Les molécules d’un gaz se meuvent avec de très grandes vitesses, dans tous les sens, dans un désordre absolu, et se choquent mutuellement. Entre deux chocs les molécules vont en ligne droite, de manière que leurs trajectoires sont des ziguezagues irréguliers. Dans un vide très avancé les chocs entre les molécules deviennent très rares, à cause de la grande raréfaction du milieu, il n’y a plus, pratiquement, que les chocs entre les molécules et les parois du récipient qui subsistent. Les parois
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  - réfléchissent les molécules irrégulièrement dans tous les sens. L'angle de réflexion est complètement indépendant de l’angle d'incidence. Pour obtenir une représentation imagée de cette réflexion des molécules, on pourrait se figurer, que la surface du cylindre est couverte d’un grand nombre de petits canons qui envoient les molécules dans tous les sens possibles, avec une grande vitesse qui est la vitesse de l'agitation thermique. Donnons à la surface du cylindre une vitesse supérieure à cette vitesse moléculaire; dans l'espace m n les canons vont se diriger à droite avec une vitesse plus grande que ne l'est la vitesse des molécules «tirées" vers la gauche; il en résultera que toutes les molécules, même celles «tirées" vers n vont se diriger dans le sens de la flèche. Ainsi le cylindre ne réfléchira plus des molécules dans le sens de ti\ nous obtiendrons dans n une région d’appauvrissement en molécules, un vide. On reconnaît aisément que ce dispositif qui ne fonctionnera pas du tout à la pression atmosphérique comme pompe à vide, doit donner de très bons résultats, si on parvient à réaliser dans l’appareil une pression basse à l’aide d’une pompe auxiliaire. Ainsi la nouvelle pompe constitue une application industrielle du mécanisme moléculaire des gaz — c'est bien une «pompe à vide moléculaire". En pratique la vitesse du cylindre est pour des raisons d’ordre technique, inférieure à la vitesse moléculaire. Les encoches où se produit l’aspiration ont la forme dessinée fig. 2 et 3. Le cylindre A tourne dans le bâti B, autour de l’arbre a qui traverse les disques E vissés sur le bâti et appliqués d’une manière étanche. Sur les cylindres se trouvent les encoches D. Dans ces encoches pénètrent les lamelles C fixées sur le bâti. On voit sur la figure les réservoirs d'huile F\ et un dispositif O, destiné à empêcher le frottement des lamelles C contre les parois des encoches, pendant la rotation du cylindre. On met la courroie sur la roue fi. Lorsque le cylindre A tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, le gaz se trouve raréfié en n. L'ajutage K est fixé sur le bâti B d'une manière étanche. Le tube large S par lequel on fait le vide avancé, est réuni à n comme le montre la fig. 2, qui représente l’encoche D se trouvant dans le milieu du cylindre A. La région m de chaque encoche, dans laquelle viennent s’amasser les molécules aspirées communique avec la région d'aspiration n de l'encoche voisine, par des canaux pratiqués dans l’ajutage K De cette manière les actions de toutes les encoches s'ajoutent. C’est dans l’encoche du milieu que la pression est la plus basse, la pression remonte régulièrement vers les deux extrémités du cylindre où règne le vide que la pompe auxiliaire produit à l’intérieur du bâti. On fait communiquer l’appareil avec la pompe auxiliaire au moyen d’un tube de caoutchouc qu'on fixe sur le tube T.
  - Les extrémités de l’arbre plongent dans l'huile, ce qui empêche des fuites d'air le long de l’arbre. Pour éviter que de l'huile n’entre dans l'appareil, on a- découpé sur l’arbre des entailles
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  - hélicoïdales N, qui repoussent pendant la rotation l'huile, par un effet dynamique faisant face à la pression atmosphérique extérieure. Ce dispositif très simple s’est montré excellent à l’usage continu. L’entaille hélicoïdale ne peut exercer d’action que si l’arbre tourne rapidement. Il en résulte la règle suivante essentielle pour l'usage de la pompe: il faut toujours commencer par mettre la pompe en rotation, et de la mettre ensuite en communication avec la pompe auxiliaire. A l'arrêt il faut d'abord laisser entrer de l'air dans la pompe et arrêter ensuite le moteur qui actionne la pompe.
  - Fig. 6, p. 9 représente un modèle de la pompe moléculaire où la pompe est montée sur une planche avec un moteur électrique de V3 de cheval et de 3000 tours par minute. La pompe est actionnée par une transmission à courroie et fait 8000 tours par minute. Le rhéostat de démarrage du moteur est muni d’un-dispositif automatique qui rend impossible une erreur dans l’ordre des opérations pendant la mise en marche et à l'arrêt. La fig. 4 montre un modèle de la pompe sans moteur (voir la page de couverture).
  - Pour étudier l’efficacité de la nouvelle pompe à vide on a fixé sur le rodage du tube d’aspiration large une ampoule à rayons X de 1 litre env. de capacité. A partir de l'instant où la pression dans l'ampoule fut réduite à 5 mm, il a suffi de faire le vide pendant 10 secondes pour rendre le tube équivalent à 15 cm d’étincelle. Rapellons-nous que pour obtenir le même résultat avec la pompe à mercure de Gaede, il faut 100 secondes environ si toutefois on a eu soin de bien dessécher l'ampoule. On voit donc que la nouvelle pompe est extrêmement efficace. Le principe de cette pompe est basé sur un influencement direct du mouvement des molécules; aussi on pouvait s’attendre à ce qu’elle aspirât non seulement des gaz mais aussi des vapeurs, ce que les autres pompes ne font pas. C'est ce qui se vérifie si bien qu’on n'a pas à employer avec notre pompe de l’anhydride phosphorique. L’expérience citée plus haut a été faite sans intervention d'aucun desséchant. On peut même remplir l’ampoule préalablement de vapeur d’eau; la pompe moléculaire y fera néanmoins en quelques secondes un vide avancé.
  - Les expériences de M. M. v. Dechend et Hammer*) démontrent également la haute efficacité de la pompe moléculaire. Ces physiciens s'occupaient de réaliser dans ,,1'espace d'observation" d’un tube à ràyons canaux un vide extrême, tel qu'on en a besoin pour la détermination directe de la vitesse des rayons canaux. Un tel vide peut être obtenu en 10 minutes à l’aide de la pompe moléculaire, sans qu'on ait. à employer l'air liquide, ou un desséchant quelconque, ce qui facilite énormément les expériences. Le vide fait par la pompe moléculaire était tel que les rayons canaux devenaient parfaitement invisibles; néanmoins ces rayons formaient au bout d'un trajet de 70 cm une tache de fluorescence à bords parfaitement nets; dans les expériences de déviation magnétique et électrique, les phénomènes de recombinaison et de changement du signe de la charge, découverts par W. WIEN, étaient presque insignifiants. On peut donc, dans ce dispositif, obtenir à l’aide de la pompe moléculaire, un vide tout aussi bon sinon meilleur, que ceux qu'on n’a pu obtenir jusqu'ici que en se servant de la pompe à mercure de Gaede, et du refroidissement par l’air liquide, ce qui compliquait beaucoup les expériences.
  - Le tableau I donne la relation entre n, le nombre de tours par minute de la pompe moléculaire, pit la pression réalisée par la pompe, et pu la pression régnant à l’intérieur de l'appareil, obtenue au moyen d'une pompe à enveloppe de Gaede. Les pressions inférieures à 1 mm ont été mesurées au moyen des jauges de Mac Leod.
  - Tableau I.
  - fl Px P% Tl Px P%
  - 8200 0,1 0,000002 6200 10 0,002
  - 8200 1 0,00002 6200 20 0,8
  - 8200 10 0,0005 4000 0,1 0,00003
  - 8200 20 0,005 4000 1 0,0003
  - 6200 0,1 0,00001 4000 10 0,08
  - 6200 1 0,00005 4000 20 3
  - *) V. Dechend et Hammer, Berichte der Heidelberger Akademie 1910, diss. 21, Jahrbuch der Radio-aktivitàt und Elektrotechnik 8, 35, 1911; Hammer, Phys. Zeitschr. 12, 1077, 1911.
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  - Ce tableau montre que le vide réalisé par la pompe moléculaire est d’autant plus elevé que la pression donnée par la pompe auxiliaire est plus basse et que le nombre de tours est plus élevé. Ceci est en accord avec le raisonnement donné plus haut, d’après lequel le nombre de molécules qui retournent à l'ouverture d'aspiration ti, après la réflexion sur le cylindre en rotation, est d’autant plus grand que la vitesse de la surface du cylindre, transportant les canons moléculaires fictifs, est plus petite par rapport à la vitesse moléculaire.
  - Pour étudier d'une manière précise le débit de la pompe, on laissait en communication avec la pompe à travers un robinet à large voie, et pendant un temps déterminé, un ballon de verre de 8 litres de capacité. On mesurait avant et après l'action de la pompe, la pression dans le ballon, au moyen d’une jauge de Mac Leod. Appelons 5 le débit c. à. d. le volume du gaz enlevé par seconde par la pompe, p la pression, v le volume, V la capacité du ballon, t le temps, nous aurons d'après la définition S = ou encore par la loi de Boyle-Mariotte, S =
  - d'où par intégration 5 = -r~. Ig. nat. —, si p1 représente la pression avant l’intervalle considéré, 1 P 2
  - p2 la pression après cet intervalle. Si S était indépendant de la pression, la courbe p =/ (t) devrait être une courbe logarithmique. Or cette relation n’est satisfaite dans aucune pompe à vide. Au voisinage du vide limite donné par la pompe S tend évidemment vers zéro. On ne peut admettre la constance de 5 que pour un intervalle de pressions étroit. Dans le dispositif décrit plus haut, le robinet ne restait ouvert que pendant un temps de 10—15 secondes, et de la relation des pressions avant et après ce temps la valeur de S fut calculée d’après la formule donnée plus haut. La courbe A de la fig. 5 montre les valeurs de 5 ainsi obtenues; sur cette courbe on a porté en abscisses les logarithmes des pressions, et en ordonnées les valeurs de S.
  - cbcm/
  - /sec
  - A des pressions de l'ordre de 1 mm, c'est le frottement intérieur qui détermine conformément aux raisonnements donnés plus haut la différence des pressions produite, et la pompe travaille d'autant mieux que la pression est plus basse. A la pression de 0,01 mm le chemin libre des molécules est de même ordre de grandeur que les dimensions des entailles; la courbe A montre que le débit de la pompe atteint pour cette pression un maximum. Pour des pressions plus basses encore, l’influence du frottement extérieur se fait sentir, et le débit baisse rapidement à mesure qu'on s'approche du vide limite. Le vide extrême serait de 10-5 mm, d’après l’aspect de la courbe A. Toutefois des mesures directes ont montré qu’on peut atteindre des pressions inférieures à 10-5 mm. Cette discordance est due à l'emploi du robinet et de la graisse à robinets; en effet lorsqu’on
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  - tourne le robinet une petite quantité d’air entre dans l'appareil de sorte qu'on ne peut pas abaisser la pression au-dessous de 10-5 mm en laissant la pompe agir pendant 15 secondes. C'est pourquoi la chute finale de la courbe A est trop rapide; c’est la ligne ponctuée qui représenterait sans doute mieux les valeurs réelles de 5. Pour la comparaison on construit également la courbe B qui représente le débit de la pompe à mercure de Gaede. Sur cette courbe les valeurs de 5 sont des moyennes, obtenues par l’étude du fonctionnement d'un grand nombre de ces pompes. On voit que la pompe moléculaire travaille à des pressions basses plus de 10 fois plus vite que la pompe à mercure.
  - Pour qu’on puisse utiliser pleinement le grand débit de la pompe moléculaire, il est nécessaire d’employer des tubes de communication et des robinets très larges. On peut se rendre facilement compte du rôle du diamètre du tube dans les canalisations à vide élevé. Appelons W = la résistance du tube, où l est la longueur du tube, en mètres, r — son rayon en millimètres. La valeur inverse de la résistance IjW où la conductibilité caractérise alors l’efficacité du tube. En effet si le tube communique par un bout avec un espace indéfini complètement vide, il entrera par l’autre bout 1/W ccm par seconde. Si le tube se compose de plusieurs parties, on calcule la «résistance" totale, comme on calcule la résistance ohmique des fils. Pour un tube de 1 m de longueur, et 12 mm de diamètre, nous avons une conductibilité de —j— = 216 ccm par seconde. Ainsi le tube ne peut enlever que 216 ccm par seconde tout au plus. Pour que la pompe soit utilisée dans de bonnes conditions, il faut que la conductibilité du tube soit plus grande que le débit de la pompe. D'après la fig. 5, à une pression de 0,001 mm, le débit de la pompe à mercure est de 80 cm par seconde, celui de la pompe moléculaire de 1330 ccm par seconde. Le tube de 12 mm de diamètre convient donc bien pour la pompe à mercure, mais il est beaucoup trop étroit pour la pompe moléculaire. Pour que cette dernière soit bien utilisée, il faut prendre un tube ayant plus de 22 mm de diamètre.
  - Afin de permettre une comparaison commode des rendements de la pompe à mercure et de la nouvelle pompe moléculaire, nous donnons ci-dessous les valeurs moyennes des vides obtenus dans un grand nombre d'essais. Dans les deux cas il s’agit de l’évacuation d'un récipient de 6 1, pris à une pression de 10 mm; la pompe à enveloppe de Gaede a été employée comme pompe auxiliaire. Les essais des pompes à mercure ont été faits avec l’emploi des desséchants, les essais des pompes moléculaires ont été faits sans desséchants.
  - Pompe à mercure de Gaede
  - La pression en mm Hg Au bout de 5 minutes 0,009
  - « h h 10 h 0,0003
  - n i> n 15 n 0.00001
  - Pompe moléculaire de Gaede
  - La pression en mm Hg Au bout de 2 minutes 0,0003
  - « « « 3 « 0,00001
  - « « « 4 « 0,000002
  - On voit donc que tandis qu’il faut 15 minutes eh moyenne pour obtenir avec la pompe à mercure de Gaede un vide de 0,00001 mm; on atteint ce même vide avec la pompe moléculaire, en 3 minutes, sans employer de desséchants d’aucune sorte.
  - Dans tous les systèmes des pompes à vide élevé connus jusqu’ici — pompes à piston, pompes rotatives, pompes à huile, et à mercure — on met en oeuvre sous différentes formes l’idée fondamentale de Otto v. Guericke qui consiste à séparer du récipient à vider, au moyen d'un piston solide ou liquide une certaine quantité de gaz qu’on refoulera ensuite dans l’atmosphère ou dans l’espace à vide préliminaire par le mouvement du piston. Il est alors nécessaire que l'appareil soit absolument étanche, car autrement les pressions pourraient s'égaliser après chaque coup de piston, et on ne pourrait jamais atteindre un vide élevé. Au contraire il n'y a aucun piston dans la pompe moléculaire, le récipient devant être vidé communique constamment avec le vide auxiliaire par les entailles du bâti et du cylindre; il n'est enfermé à aucun moment, pas même partiellement. Par suite de la rotation du cylindre, le mouvement des molécules dans l'entaille se trouve modifié; à l’ouverture «d’aspiration" se produit une région d’appauvrissement, un vide. Ce nouveau principe se montre hautement efficace pour la production du vide élevé, ainsi qu'on le voit par la nouvelle pompe moléculaire qui présente sur toutes les pompes connues jusqu’ici les avantages suivants: 1) Elle pompe beaucoup plus vite et réalise un vide bien plus élevé; 2) elle donne un vide sans aucune espèce de vapeurs.
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  - Essais de pompes moléculaires.
  - L’essai de pompes moléculaires consiste d’abord dans un contrôle de leur construction mécanique; on mesure ensuite leur débit; enfin on les soumet à l’observation de leur fonctionnement à l'usage continu. Pour mesurer le débit on se sert de jauges de Mac Leod de 500 ccm de capacité, mises en communication avec un récipient de 6 litres. Dans ces essais on emploie comme pompe auxiliaire la pompe à enveloppe de Gaede. On inscrit les résultats de ces mesures dans des bulletins de contrôle spéciaux; on joint à chaque pompe la copie de son bulletin de contrôle.
  - Instruction pour l’emploi de la pompe moléculaire.
  - On doit installer la pompe de manière à éviter toutes secousses en raison du nombre de tours élevé. Le mieux sera de poser la planche de l’appareil sur un socle en pierre, ou de la visser sur une table très stable. La pompe se conserve d'autant mieux que son installation est meilleure. Il faut surtout faire bien attention à ce que l’axe ne reçoive jamais de choc latéral.
  - Avant la mise en marche, il faut mettre de l’huile dans les graisseurs du moteur et de la pompe. Pour le graissage de la pompe on ne peut employer que de l’huile de vaseline extra-fine. On en versera dans les récipients, se trouvant dans le prolongement de l’arbre, qu'on ouvrira en dévissant les petits capuchons; l’huile doit arriver jusqu’au milieu des fenêtres en mica. Il convient de temps en temps de vérifier au moyen de ces fenêtres le niveau et la qualité de l’huile et d’ajouter de l’huile s’il y a lieu. L’huile employée doit être parfaitement claire,
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  - On règle la tension de la courroie, en déplaçant le moteur (pour cela il faut dévisser les 4 vis à oreilles) de manière que la courroie ne vibre pas à la marche. D’autre part il faut éviter de la tendre trop fort, car cela pourrait amener un fléchissement de Taxe de la pompe. 11 convient de détendre la courroie, lorsque la pompe ne travaille pas, ou même de l’enlever, pour éviter une tension unilatérale permanente exercée sur Taxe.
  - On réunit l’ajutage large fixé sur le couvercle au récipient à vider, par l’intermédiaire d’un tube de verre aussi large que possible; on réunit l’ajutage étroit à la pompe auxiliaire, au moyen d’un tube de caoutchouc. Nous recommandons comme pompe auxiliaire, lorsqu’il s’agit d’obtenir un vide très élevé, la pompe rotative à enveloppe de Gaede (catalogue spécial à la demande) ou une autre pompe à grand débit, pouvant donner un vide de 0 mm 01. Dans les cas où on ne cherche pas à atteindre un vide extrêmement avancé, on pourra aussi employer d’autres pompes auxiliaires qui ne donnent pas d’aussi bons vides.
  - Si le disque de cuir de l’ajutage conduisant au vide préparatoire venait à prendre un peu de jeu, il convient de le resserrer.
  - La précaution suivante est essentielle pour l’emploi de la pompe. Il ne faut jamais faire le vide dans la pompe lorsqu’elle est en repos, car on aspire alors facilement de l’huile se trouvant sur les paliers dans l’intérieur de l’appareil. C’est pourquoi il faut commencer par mettre la pompe moléculaire en marche, on se servira pour cela du rhéostat de démarrage et en augmentant progressivement la vitesse du moteur. Ensuite on procédera à l’évacuation de la pompe par la pompe auxiliaire. Lorsque la pompe est en marche, l’huile ne peut pas pénétrer dans l’appareil, grâce à un dispositif spécial décrit plus haut. Avant l’arrêt de la pompe moléculaire, il faut d’abord y laisser entrer de l’air, de préférence par le robinet à trois voies se trouvant entre la pompe auxiliaire et la pompe moléculaire — ou bien encore du côté du récipient à vider.
  - Dans le modèle C, une fausse manoeuvre dans cette opération se trouve évitée par une coordination automatique des mouvements du robinet et de la manette du rhéostat.
  - Le rhéostat de démarrage du moteur n’est pas destiné à une charge permanente. Aussi si l’on veut que la pompe marche avec une vitesse réduite, il ne faut pas se servir de ces résistances. Dans ce cas, il convient d’intercaler une résistance spéciale.
  - Dans les cas où on cherche à atteindre les limites extrêmes du vide il convient d’éviter les raccords par rodages graissés et de réunir les parties métalliques et les parties en verre exclusivement par des masticages ou des soudures.
  - S’il arrive par méprise de salir l’intérieur de la pompe par de l’huile ou par une autre substance, il faut laver la pompe. Pour cela on se servira de préférence de benzine. (L'alcool peut endommager la pompe.) On verse de la benzine par l'ouverture à vide élevé, on la laisse écouler, en dévissant la vis rouge se trouvant en-dessous d’un des récipients d'huile. Cette vis rouge est la seule à laquelle on peut toucher; toutes les autres vis sont mastiquées. On ne doit procéder au lavage de la pompe qu’en cas de réelle nécessité. Généralement lorsque la pompe a servi pendant un temps très long, l’arbre vient a prendre un peu de jeu, ce qu’on remarque par la vibration pendant la marche de la roue portant la courroie. 11 est nécessaire de supprimer ce jeu. Pour cela on dévisse le récipient de l’huile, se trouvant du côté de la roue, après l’avoir préalablement vidé. On aperçoit alors l’arbre. L'arbre porte un écrou M qui est vissé à l’arbre par les petites vis S1 et S2. On défait un tout petit peu les vis S1 et S2 et on tourne l'écrou un peu à droite (il suffit de 1 à 2 mm) en se servant d’une pointe, jusqu'à ce que le jeu de l’arbre devienne insignifiant. Il convient d’ailleurs de laisser un tout petit jeu, car autrement on risque de serrer l’arbre et de produire Réchauffement à la marche. Après ce réglage on vissera à nouveau à fond les petites vis Si et S2, et on remettra le récipient d’huile sur l’anneau intermédiaire en papier. On le vissera ensuite au moyen des 3 vis, et on le remplira d’huile.
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  - Fig. 6.
  - Prix des pompes moléculaires du Dr. Graede.
  - 14001. Pompe moléculaire à vide seule (Fig. 4, page de couverture), Désignation: Sorsavamo, devant être actionnée par un moteur électrique faisant 3000 tours. Il faut fixer sur l’arbre une roue de 135 mm, pour la courroie plate, la roue peut être en bois. Nous joignons à la pompe une courroie convenable............................................ . Prix frs. 820.—
  - 14002. Roue en fer, devant être fixée sur le moteur de la pompe No. 14001 . „ » 6.25
  - Pompe moléculaire à vide avec moteur électrique à courant continu, le tout monté sur une planche commune. (Fig. 6.) La pompe est réunie au moteur par une transmission à courroie. Le moteur fait 3000 tours que la transmission transforme en 8000 tours; il a une puissance de ‘/s de cheval vapeur env. Avec un dispositif spécial, par lequel on évite des fausses manoeuvres pendant la mise en marche ou à l’arrêt de la pompe.
  - No. 14003. 14004. 14005.
  - 65 110 220 volts
  - Désignation: Sorsavate Sorsiate Sortance
  - Frs. 1250.- 1250.— 1250.—
  - No. 14006. 14007.
  - Courant alternatif 120 220 volts
  - Désignation: Sorteada Sortfar
  - Frs. 1320.— 1320.-
  - No. 14008. 14009.
  - Courant triphasé 120 220 volts
  - Désignation: Sorteyo Sortiere
  - Frs. 1350.- 1350.—
  - Il convient d’indiquer dans les commandes la fréquence, lorsqu’il s’agit du courant alternatif
  - ou triphasé.
  - 14010. Huile pour la pompe moléculaire..........................................le kg Frs. 2.50
  - 14011. Courroie pour la pompe moléculaire.......................................pièce „ 4.40
  - 14012. Plomb de sûreté pour 6 ampères . .......................................» » —.40
  - 14013. Rodage large pouvant être mis sur le rodage conique de la pompe moléculaire » 12.50
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  - Fig. 7.
  - .:
  - Pompe auxiliaire,
  - On peut employer comme pompe auxiliaire toute pompe donnant un vide de 0,01 mm Hg au moins. Nous recommandons spécialement la pompe à enveloppe de Gaede dont nous avons déjà livré plus de 600 exemplaires à des Instituts du monde entier.
  - Description de la pompe rotative à enveloppe du Dr. Gaede.
  - La fig. 7 représente une coupe perpendiculaire à l’axe de rotation, la fig. 8 une coupe parallèle à l’axe. L’arbre B porte le cylindre A dans lequel peuvent se mouvoir radialement deux plaques en acier trempé 5. Ces plaques sont repoussées l’une de l’autre par la force d’un ressort, de manière à s’appliquer sur la paroi intérieure du bâti G en cuivre rouge. L’intérieur de la pompe est fermé d’une manière étanche par une plaque rodée en cuivre rouge (sans joint intermédiaire). Cette plaque est vissée à la collerette du bâti G par 7 vis, sa position est definie par des pointes de repère. Le bâti G est fixé par 2 vis e sur un socle en fonte E. Le compartiment o sert à la fois du récipient d’huile et de la chambre à air comprimé; il est vissé au bâti G au moyen de l’écrou g. Le récipient est rempli d’huile jusqu’en m\ l’anneau n sert à graisser l’arbre. La fenêtre en verre F permet de vérifier le remplissage d’huile, b est un presse-étoupe qui empêche l’air comprimé de s'échapper de O. La poulie H est fixée sur l’arbre B, elle est réunie par une courroie au moteur monté sur le même socle en fonte.
  - Lorsque le cylindre A tourne dans le sens indiqué par la flèche (fig. 7), l’air se trouve aspiré en C et refoulé dans l'espace o, par la soupape D et le canal K Dans le tube C se trouve un tamis / à mailles serrées, qui arrête toutes les parcelles solides, p. ex. des petits morceaux de caoutchouc qui auraient pu se détacher de vieux tubes de caoutchouc, des gouttes de mercure, etc., de manière que la pompe fonctionne d’une manière très régulière, même lorsqu’on la traite avec assez peu de ménagement. Si l’on veut se servir de la pompe pour souffler et pour comprimer l'air, on mettra un tube de caoutchouc en J. La soupape est constituée par la bille a que le ressort / maintient pressée contre la fente de la soupape. Pour la commande mécanique, un moteur de Vs de cheval vapeur suffit. Aussi n’emploie-t-on pas de rhéostats de démarrage; pour mettre le moteur en marche il suffit de tourner un commutateur à lampe à incandescence monté sur le socle E. La pompe aspire 110 ccm par tour. Le débit de la pompe dépend de la vitesse de la rotation, et par conséquent de la puissance du moteur employé. Actionnée par un moteur de Vs de cheval, la pompe à enveloppe a été réunie dans un essai à un récipient de 6 litres par un simple tube de caoutchouc à vide. L’évacuation a commencé à partir de la pression atmosphérique. Au bout d'une minute, la pression dans le récipient était de 3 mm, au bout de 2 minutes de 0,4 mm, au bout de 3 minutes de 0,15 mm, au bout de 8 minutes de 0,035 mm, au bout de 10 minutes de 0,012 mm, au bout de 15 minutes de 0,006 mm. Les pressions ont été mesurées à la jauge de Mac Leod. L'essai a été fait sans desséchant.
  - Employée pour comprimer l'air, la pompe donne une pression de 1 atm. environ. La pompe avec le moteur et le socle pèse env. 42 kg.
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  - Instruction pour l’emploi de la pompe rotative à enveloppe.
  - On expédie la pompe à enveloppe toute prête à fonctionner. Il faut que le récipient soit rempli d’huile jusqu’au bord supérieur de la fenêtre — on peut employer de l’huile à machines ordinaire —. L’anneau graisseur doit avoir la position indiquée sur la fig. 8. Pour verser de l’huile, il faut dévisser la tuyère J\ on réglera la position de l’anneau au moyen d'un crochet, si cet anneau s’est déplacé par suite des secousses du transport.
  - Les tubes de caoutchouc reliant la pompe au récipient à vider doivent avoir au moins 5 mm de diamètre intérieur, en raison de la grande quantité d’air débitée par la pompe. Il est très bon d'employer des tubes de communication larges en verre et ou en métal, réunis par des petits bouts de caoutchouc. Si l’on veut que le récipient conserve le vide après l’arrêt de la pompe, il faut intercaler un robinet entre la pompe et le récipient; car la pompe au repos fuit lentement. Si l’on emploie la pompe très souvent, il convient de dévisser de temps en temps l’ajutage S, enlever le tamis C et le nettoyer.
  - On a prévu pour la pompe à enveloppe, tout comme pour la pompe à mercure, et pour des raisons analogues, un démontage très facile. On dévisse les 8 vis placées sur le pourtour de la plaque P en cuivre rouge (Fig. 8) et on retire les pointes p (Fig. 7.) On peut alors enlever facilement la plaque. Si l’on veut enlever
  - également le cylindre A, on défait la vis du [moyeu de H, et la vis se trouvant à l’extrémité de l’arbre et on
  - éloigne les roues H et JT; l’arbre sort alors si on le pousse en avant; il convient de maintenir les plaques en acier pressées l’une contre l’autre, afin qu’elles ne soient pas projetées par la force du ressort lorsque le cylindre A sort du bâti G. Lorsqu’on aura à remonter la pompe, on fera bien attention à ce que les plaques en acier, le cylindre A et les surfaces intérieures du bâti et de la plaque de cuivre soient très propres, de manière à ne pas y laisser des grains de sable, poussières métalliques, ou fibres provenant du torchon. On
  - introduira l’arbre dans l’appareil, et on vérifiera la position de l’anneau graisseur. Pour fixer la plaque P, on
  - commencera par introduire les pointes de repérage qui donnent à la plaque sa position exacte; on appliquera la. plaque fortement contre la collerette du bâti, et on vissera à fond les 8 vis. Pour enfoncer les pointes de repérage, ou pour les faire sortir, on les frappera d'un coup sec avec un morceau de bois. Il ne faut jamais frapper sur ces pointes avec un marteau La borne se trouvant sur le socle permet de mettre la pompe à la terre.
  - Prix de la pompe à enveloppe avec electromoteur pour l’usage permanent,
  - sur un socle commun.
  - Pour le courant continu.
  - No. 14014. 65
  - Désignation: Ruivaca Frs. 815.—
  - 14015.
  - 110
  - Ruividao
  - 815.—
  - 14016.
  - 220 volts Ruivo 815.—
  - Pour le courant alternatif. La pompe est munie d’un dispositif d'embrayage spécial, qui permet de ne pas donner au moteur sa charge avant qu’il n’ait atteint sa vitesse de régime.
  - No. 14017. 14018.
  - 120 220 volts
  - Désignation: Rujada Rukken
  - Frs. 875.— 875.—
  - Pour le courant triphasé, avec un commutateur et fiche à contacts triples.
  - En réunissant à la ligne le câble triple, on vérifiera le sens de rotation du moteur. Il faut essayer le moteur, avant de mettre la courroie. Si le moteur tourne dans le mauvais sens on n’a qu'à changer deux des trois câbles.
  - No. 14019. 14020.
  - 120 220 volts
  - Désignation: Rukking Rukwind
  - ~ Frs. 815.— 815.—
  - On est prié d’indiquer dans les commandes la fréquence du courant alternatif ou triphasé.
  - 14021. Huile pour le graissage de la pompe à enveloppe .....................le kg Frs. 2.50
  - 14022. Tube de caoutchouc à vide de 8 mm de diamètre intérieur, de 20 mm de
  - diamètre extérieur........................................................le m Frs. 7.50
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  - 14023.
  - Appareils pour les expériences nécessitant un vide très élevé, pouvant être faites avec la pompe moléculaire de G-aede.
  - La pompe moléculaire possède sur toutes les pompes connues jusqu’ici l’avantage essentiel de donner un vide exempt de vapeurs, de manière que dans le récipient vidé c’est la pression totale qui est extrêmement faible, et non pas seulement la pression partielle de l’air. Pour obtenir un tel vide avec la pompe à mercure, on est obligé d’avoir recours à des artifices spéciaux, qui ont pour objet d’absorber ou de congeler les vapeurs (anhydride phosphorique, acide carbonique solide, air liquide, etc.) La pompe moléculaire facilite donc énormément les travaux scientifiques nécessitant un vide très élevé, non seulement à cause de la simplicité du processus d’évacuation, mais aussi parce qu’elle permet • d’éviter les pertubations qui pourraient résulter de l’emploi des substances qui absorbent ou qui condensent les vapeurs.
  - 14023. Appareil permettant de montrer l’indépendance du frottement intérieur des gaz de la pression. L'appareil se compose de deux manomètres montés sur la même planche, dont l’un indique la pression à l’intérieur de l’appareil tandis que l’autre montre la différence de potentiel constante due au frottement intérieur. L’appareil se complète par des tubes de verre et de caoutchouc, au moyen desquels on met l'appareil en communication avec la pompe moléculaire et la pompe à enveloppe...................................Frs. 56.50
  - On remplit chacun des manomètres de mercure jusqu’à moitié et on établit les communications, comme le montre la figure ci-dessus. On laisse d’abord le robinet ouvert. On met la pompe moléculaire en marche — on observe alors au petit manomètre une dénivellation qui est produite par la viscosité de l’air. Ensuite on met en marche la pompe à enveloppe et on ferme progressivement le robinet; on voit alors la pression dans l’appareil baisser progressivement, comme le montrera le grand manomètre. Cependant la dénivellation du petit manomètre reste sensiblement constante. Ce n’est qu’aux pressions très basses que le frottement extérieur se manifestera par une diminution
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  - 14024-14026.
  - de différence de niveau. On peut aussi observer le phénomène évoluant en sens contraire, en admettant progressivement de l’air dans l’appareil. La grande vitesse de rotation entraîne une petite irrégularité dans le phénomène, car les tourbillons augmentent l’effet de la viscosité. Si l’on veut obtenir une meilleure précision, on intercalera une résistance, de manière à ce que la pompe moléculaire ne fasse que 2 à 3000 tours, et on remplira d’huile le petit manomètre. On obtient alors au petit manomètre une constance de dénivellation presque absolue. Les petits récipients en verre se trouvant sur l’appareil, ne servent qu’à éviter que les liquides manométriques‘ne soient entraînés dans les pompes.
  - Tube à décharge avec petit récipient auxiliaire, muni d'un rodage normal large.
  - No. 14024. 14025. 14026.
  - longueur 1 Vk 2 m
  - Frs. 19.— 22.50 25.-
  - Ce tube permet de montrer avec quelle vitesse fait le vide la pompe moléculaire, à partir d’une pression de quelques millimètres jusqu'à un vide extrêmement élevé. De plus on peut facilement montrer avec ce tube, les phénomènes de décharge électrique dans les vapeurs et dans les gaz autres que l’air.
  - Pour obtenir la fluorescence verte, il faut faire le vide pendant 25 secondes dans le tube de 1 m de longueur, 70 secondes dans le tube de 2 m, en admettant qu’on parte de la pression atmosphérique et que le vide préliminaire soit fait par notre pompe à enveloppe.
  - Le tube a l'aspect ordinaire des tubes à décharge; au tube latéral portant le rodage on a soudé un petit récipient accessoire sphérique qu’on peut mettre en communication par des robinets soit avec l’espace intérieur du tube, soit avec l'atmosphère.
  - On met le tube sur le rodage de la pompe et on fait le vide, les robinets étant fermés, jusqu’à l’apparition de la fluorescence verte. On met ensuite le petit récipient en communication avec le tube à décharge, en ouvrant un des robinets; on réalise ainsi dans le tube une pression de quelques millimètres. On peut alors se rendre facilement compte du temps nécessaire à l’évacuation. On peut remplir le petit récipient d'autres gaz; en répétant l’expérience on montrera les phénomènes de décharge caractéristiques de chaque gaz. On peut aussi introduire avant l’expérience dans le petit récipient un peu de liquide tel que l’eau ou l’alcool. Si l’on ouvre le robinet, le liquide se vaporise rapidement, la vapeur pénètre dans le tube à décharge, et on peut observer facilement la décharge dans la vapeur. Le deuxième robinet permet d’introduire de l’air dans le petit récipient ou dans le tube à décharge.
  - 14027. Tube à rayons X avec grand rodage normal et récipient auxiliaire; de 1,5 litres de capacité
  - Frs. 27.50
  - Ce tube, tout comme le tube à décharge No. 14024—14026, est muni d'un petit récipient auxiliaire qui peut communiquer soit avec l’atmosphère, soit avec l’intérieur du tube. On fait le vide dans le tube, en laissant les robinets fermés, jusqu’à ce que les rayons X apparaissent (au bout de 30 secondes). On ouvre alors le robinet établissant la communication entre le petit récipient et le tube, ce qui a pour effet de produire dans le tube une pression de quelques mm Hg. On ’ voit alors facilement, qu’à partir de cette pression il suffit de 8 secondes pour que les rayons X réapparaissent. Le deuxième robinet permet d'introduire de l’air ou d’autres gaz.
  - 14028. Pièce de raccord entre un rodage normal large et un rodage normal étroit, permettant de monter sur la pompe moléculaire des tubes à décharge destinés pour la pompe à mercure de Gaede (Catalogue spécial à la demande).........................................Frs. 7.50
  - 14029. — avec robinet, permettant d’isoler les tubes de la pompe, et ainsi observer de plus près un aspect de décharge correspondant à un vide donné.......................................Frs. 11.50
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  - 14027.
  - 14030.
  - Les pièces de raccord permettent d’utiliser tous les tubes adaptés à la pompe à mercure de Gaede (Catalogue spécial à la demande). Lorsqu’on se sert de la pompe à mercure, on est obligé de dessécher au préalable ces tubes très soigneusement (pendant un jour au moins). Cette précaution fastidieuse devient tout à fait superflue lorsqu’on emploie la pompe moléculaire. On obtient immédiatement saris longs'préparatifs le résultat désiré.
  - 14030. Récipient à vide élevé du Dr. Gaede. Le récipient à vide élevé permet de montrer à un grand auditoire les phénomènes qui accompagnent les décharges électriques dans les gaz raréfiés, phénomènes dans le genre „de l’oeuf de Lehmann" ou autres. Le récipient à vide élevé est extrêmement avantageux pour les expériences de cours, car le montage du dispositif expérimental et la réalisation du vide dont on a besoin pour montrer tel phénomène de décharge, ne prend en tout que quelques minutes.
  - L’appareil se compose d’une platine de machine pneumatique qui est montée sur la pompe à l’aide d’un rodage. Sur la platine tout prêt de son bord se trouve un sillon circulaire, qui communique avec un tube traversant la platine. Le bord rodé de la cloche de verre a un diamètre égal à celui du sillon. La cloche porte à sa partie supérieure un rodage sur lequel on peut placer différentes pièces portant des électrodes.
  - Le récipient se complète par les pièces accessoires suivantes: 1 toile métallique, 1 électrode en aluminium en forme de crochet (II), 1 écran, 1 tube à rayons cathodiques (Ilia), 1 tube avec un condensateur à plateaux (IIIb).................................. Frs. 113.—
  - On graisse le rodage de la pompe et on y fixe la platine. On pose sur la platine la cloche, après l’avoir soigneusement graissée. On réunit ensuite la pompe auxiliaire à l’ajutage correspondant de la pompe moléculaire et au tube conduisant au sillon de la platine. Le sillon est disposé de manière à réaliser une fermeture étanche de la cloche, dès que la pression dans le tube devient suffisamment basse; c« dispositif permet d’obtenir rapidement dans le récipient un vide élevé.
  - A l'aide du récipient à vide élevé on peut réaliser les expériences suivantes:
  - I. Décharge électrique à différentes pressions.
  - On pose sur le rodage supérieure de la cloche le bouchon portant l’électrode sphérique. Cette sphère reste suspendue au milieu de la cloche; elle doit servir de cathode; la platine du récipient, réunie à la terre doit servir d’anode. A mesure que la raréfaction progresse, on peut observer avec une grande facilité les différents aspects de la décharge: étincelle, bande instable, espace cathodique sombre. Ces phénomènes de décharge se présentent d’une manière particulièrement éclatante, à cause de la forme sphérique de la cathode qui devient le centre de la décharge, épanouissant dans tous les sens; la stratification de la lumière s'étend en anneaux concentriques, l’espace sombre également.
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  - II. Rayons cathodiques et rayons canaux.
  - On pose sur la platine la toile métallique de manière que les 3 pieds soient en contact avec la partie métallique de la platine. Dans la partie supérieure de la cloche, on introduit le rodage portant l’électrode en aluminium. On réunit cette électrode au pôle positif: la platine du récipient au pôle négatif d’une bobine d’induction. On assure l’étanchéité des rodages par un graissage convenable, puis on fait le vide comme dans I. On peut très bien voir les deux sortes de rayons, lorsque la pression est telle que l’espace sombre a une longueur de 2 cm. Toute la partie supérieure du récipient au-dessus de l’espace sombre de Hittorf est alors remplie de lumière bleue, alors que la partie inférieure sous la toile est remplie de lumière intense rouge-jaunâtre. Lorsque la pression tombe au-dessous de la valeur indiquée, l’intensité de deux rayonnements diminue considérablement. Il convient de remarquer qu’on peut facilement montrer la relation qui existe entre les rayons canaux et les rayons cathodiques, en recouvrant les différentes régions de la toile avec des feuilles de mica; on verra que les rayons canaux ne se forment qu’aux endroits d’où partent les rayons cathodiques. En isolant l’appareil de la pompe à enveloppe, on peut observer les rayons pendant un certain temps.
  - III. Déviation des rayons cathodiques.
  - a) Déviation magnétique.
  - On place sous la cloche un écran enduit de matière fluorescente, on introduit dans le rodage le petit tube à rayons cathodiques. On fait le vide dans le récipient comme dans I en réunissant la cathode au pôle négatif, l'anode au pôle positif de la bobine d'induction. Les rayons cathodiques produisent sur l’écran une tâche de fluorescence qui se déplace lorsqu’on approche un aimant du tube cathodique. On peut facilement montrer le phénomène à un grand auditoire, grâce à la position inclinée de l’écran.
  - b) Déviation électrique.
  - On dispose à la place du tube cathodique utilisé dans l’expérience Ilia un autre tube semblable, muni d’un condensateur à plateaux. La tâche de fluorescence se déplace, lorsqu’on établit un champ électrique entre les plateaux du condensateur.
  - IV. Autres expériences.
  - Le grand récipient utilisé comme dans les expériences III permet de montrer l’action des rayons cathodiques sur des appareils entiers placés dans le vide. On peut ainsi montrer la fluorescence de certains corps, excitée par les rayons cathodiques ou la charge négative que prend un électroscope sur lequel tombent ces rayons.
  - 14031. Robinet à vide pour la pompe moléculaire. Ce robinet est construit spécialement pour la pompe moléculaire; la surface du rodage est petite; malgré une ouverture relativement faible (8 mm), ce robinet présente une résistance très faible. La résistance du robinet avec celle de ses deux tubes équivaut à celle d’un tube de 70 mm de longueur et de
  - 27 mm de diamètre intérieur.........................................................Frs. 10.—
  - Les considérations suivantes sont utiles lorsqu’il s’agit d'intercaler des robinets ou des tubes de communication entre la pompe et les récipients à vider.
  - Lorsqu’on réunit à la pompe un récipient, on observe que la vitesse de raréfaction est en général inférieure à celle indiquée sur la fig. 5. Ceci tient à ce que les tubes de communication offrent au courant gazeux une résistance que nous appellerons W. La quantité d’air passant par
  - seconde et égale à ; si Pi—p% est la différence des pressions aux deux extrémités du tube.
  - Le volume du gaz enlevé par seconde est ce que nous avons appelé le débit S. Appelons /S'p le débit tout près de l’ouverture de la pompe, par Sr le débit à l’autre bout du tube, là où ce tube communique avec le récipient Nous aurons alors évidemment la relation
  - Sr X px = Sv x P2 = d’où
  - Si la longueur du tube l est exprimée en mètres, le rayon r du tube en millimètres, — on a pour l’air à des pressions inférieures à 0,01 mm la relation très simple W = Cette relation
  - n’est valable que pour l’air, à la température ordinaire; pour d’autres gaz ou d’autres températures il convient de multiplier l’expression de W par des facteurs numériques différents de l’unité. Si la conduite totale se compose de plusieurs parties il convient d’ajouter les résistances partielles, comme on le fait pour la résistance électrique. Ainsi un petit robinet de 2 mm d’ouverture et de 0,02 m de longueur, intercalé dans la conduite, possède une résistance W — 0.02 A cause de la présence de ce
  - l ccm
  - robinet, le débit ne pourra pas être supérieur à = 50 —, alors que sans ce robinet, le débit
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  - ccm
  - sec.
  - Il convient donc d’éviter des
  - de la pompe serait à la pression de 0,001 m égal à Sp = 1300
  - étranglements autant que possible; là où on ne peut plus les éviter, on s'efforcera de leur donner la plus petite longueur possible. Considérons l’exemple suivant. L’ouverture du robinet a un rayon r = 6 mm, sa longueur est de l — 0,03 m, les tubes de communication ont une longueur de 1 m avec un rayon
  - r — 12 mm. La résistance des tubes est alors égale à Wx — — 0,00058. La résistance du robinet
  - sera W2 =
  - 0,03
  - 63
  - 0,00014. La résistance totale de la conduite sera W = Wi + W2 = 0.00072.
  - >8L =
  - ccm
  - A la pression de 0,001 mm on a Sp — 1300 le débit effectif sera donc égal à
  - 1
  - = 680
  - ccm
  - On voit donc que le débit a été diminué de moitié par l’inter-
  - 0,00072+0,00077 sec.
  - position d'un tube de 24 mm de diamètre. La résistance du robinet n'a pas dans cet exemple de très grande importance car W2 est plus petit que Wv Cette même conduite nous paraîtra beaucoup plus avantageuse lorsqu’il s’agira d’obtenir d’une manière permanente une pression de 0,0001 mm, car à cette pression le débit Sp de la pompe est beaucoup plus petit qu’à la pression de 0,001 mm.
  - Cet exemple montre qu’il est de haute importance dans les travaux du vide élevé, de calculer la résistance de la conduite du vide, afin de se rendre compte du débit qu’on peut obtenir. Les formules données ici permettent d'effectuer facilement ce calcul.
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