Chapitre_1_Grafcet

5/13/2018 Chapitre_1_Grafcet - slidepdf.com

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ات ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ سـاردلل ة ـ مـا ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ عـلا ةرادإلا جولونكتلا ة ـي ي ـ ـ ـ ـ لـ ـ ـ بـقب ة ـ يـجولو ـ ـ نـكتلا تا ـ ـ ـ ـ سـاردلل يلاعلا د ـ ـ ـ ـ هـ ـ عـملا Direc t ion Généra le des Ét udes Techn o log iqu es

I ns t i t u t Supé r ieu r des Étu des Techno log iques de Kéb i l i

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE

2ième Année Génie Électrique – Semestre 2

Cours

AA uuttoommaattiissmmeess I I nndduussttrriieellss EEtt

T T eecchhnnoollooggiieess D D ee C C oommmmaannddee

Élaboré par : Ben Mekk i Houc ine .

Dernier mise à jour : Février 2011

Année Universitaire : 2010 – 2011

© I SET Kéb i l i



Cours : Au tom a t i smes I ndus t r i e l s e t Techno log ies de comm ande . Ben Mekk i H .

Somma i re .

S o m m a i r e Chap i t r e 1 : Gra fce t e t Au tom a t i smes I ndus t r i e l s ……………………………………

1 . Introduction………………………………………………………………………………………………………………………………

2 . Le Grafcet………………………………………………………………………………………………………………………………….

2.1 . Définition…………………………………………………………………………………………………………………

2.2 . Éléments de base d’un Grafcet………………………………………………………………………………

2.2 .1 . Conditions de représentation et d’utilisation d’un Grafcet………………………

2.2 .2 . Exemple d’un Grafcet…………………………………………………………………………………

2.3 . Règles d’évolution d’un Grafcet………………………………………………………………………………

2.4 . Différents structures d’un Grafcet………………………………………………………………………….

2.4 .1 . Grafcet à séquence unique…………………………………………………………………………

2.4 .2 . Grafcet à séquences multiples……………………………………………………………………2.4 .2 .1 . Divergence en « OU » et en « ET »……………………………………..

2.4 .2 .2 . Convergence en « OU » et en « ET »………………………………….

2.4 .2 .3 . Saut d’étapes et reprise de séquence………………………………….

2.4 .2 .4 . Liaison de deux Grafcet………………………………………………………..

2.4 .2 .5 . Synchronisation de deux Grafcet…………………………………………

2.4 .3 . Grafcet avec macroétape……………………………………………………………………………

2.5 . Différents points de vue d’un Grafcet…………………………………………………………………….

2.5 .1 . Grafcet d’un point de vue système…………………………………………………………….2.5 .2 . Grafcet d’un point de vue Partie Opérative……………………………………………….

2.5 .3 . Grafcet d’un point de vue Partie Commande…………………………………………….

3 . Exemple d’application : Unité de perçage automatique………………………………………………………….

4 . Mise en équation d’un Grafcet………………………………………………………………………………………………….

4.1 . Règle générale…………………………………………………………………………………………………………

4.2 . Cas générale…………………………………………………………………………………………………………….

4.3 . Différents cas de mise en équation…………………………………………………………………………

4.3 .1 . Grafcet avec convergence en « OU »…………………………………………………………4.3 .2 . Grafcet avec divergence en « OU »……………………………………………………………

4.3 .3 . Grafcet avec convergence en « ET »…………………………………………………………

4.3 .4 . Grafcet avec divergence en « ET »……………………………………………………………

4.4 . Exemple……………………………………………………………………………………………………………………

4.4 .1 . Mise en équation des étapes………………………………………………………………………

4.4 .2 . Mise en équation des sorties………………………………………………………………………

Bib l i og raph ie …………………………………………………………………………………………………………………………

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2

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© I SET Kéb i l i 2010 – 201 1. Page 1

Chapitre 1

G G rraaf f cceett eett AA uuttoommaattiissmmeess I I nndduussttrriieellss




Chap i t r e 1 : Gra fcet e t au tom a t i smes I ndus t r i e l s . Page 2

Gr a fce t Et Au t om a t i sm es I ndu st r i e ls 1 . I n t r o d u ct i o n :

Un système automatisé se compose de deux parties principales.

◊ Une Pa r t i e Com m ande : C’est la partie qui traite les informations et

élabore les ordres de fonctionnement aux différents éléments d’un système

automatisé.

◊ Une Par t ie Opéra t ive : C’est la partie qui reçoit les ordres de la partie

commande et exécute les modifications sur les matières d’œuvres.

Pour étudier un tel système on fait appel à des outils de description de

fonctionnement. Parmi ces outils, on trouve :

◊ Le c h ro n o g ra m m e .

◊ L ’ o rg a n i g ra m m e .

◊ Le Graf cet . (C’est le sujet de ce chapitre)

2 . Le Gr afcet :

2 .1 . Dé f in i t i on :

Gr a phe F onctionnel de C ommande par É tapes et T ransitions.

Le Grafcet est un ou t i l de desc r ip t i on g r aph ique du fonct i onn em en t

d’un automatisme séquentiel à partir d’un cahier des charges littéral (textuel).

2.2 . Élém ent s de base d ’un Gra f ce t :

Le Grafcet est une représentation graphique alternée d’étapes et des

transitions : Une étape

Une transition

Une étape, etc.





2 .2 .1 . Cond i t i on s de rep résen ta t i on e t d ’u t i l i sa t i on d ’un Gra fcet :

Dans un Grafcet :

◊ Il doit y avoir une é tape in i t i a le qui indique la s i tua t i on i n i t i a le du

système automatisé avant de démarrer le cycle de fonctionnement.◊ A chaqu e é tape on assoc ie une ou p lus ieur s ac t ion s , mais on

peut rencontrer une même action associée à plusieurs étapes d’un

même Grafcet.

◊ A chaque t r ans i t i on on associe une r écep t i v i t é , qui est une

information provenant soit :

D’une intervention de l’opérateur : Pu p i t r e d e c o m m a n d e .

De la partie Opérative : Éta t s des cap teur s . D’un autre système : Dialogue en t r e systèm es .

◊ Pour faire intervenir l e t e m p s dans un Grafcet, il suffit d’associer à

une réceptivité la va r iab le boo léenne (t / i / T ), qui prend la

va leu r l og ique 1 à la fin de la durée de temporisation.

Avec :

i : Le repère de l’étape d’activation du temporisateur.

t : Détection de la fin de temporisation démarrée à l’étape i .

T : La durée de temporisation.





◊ Les liaisons sont no rm a lem en t o r ien tées de hau t ve rs l e bas , dans

le cas contraire elle est ob l i ga to i re de p lace r u ne f l èche sur la

liaison.

2.2 .2 . Exem ple d ’un Gra fce t :

Étape Actions Associées

1 0 Actions d’initialisations.

Un appui sur m démarre le système.

1 1 Actionner un contacteur KM1

Passer à l’étape 12 si CH est vraie

1 2 Allumer L, 100 secondes

Passer à l’étape 13 après 100 s

1 3 Actionner un contacteur KM2

Passer à l’étape 10 si CB est vraie

2.3 . Règ les d ’évo lu t ion d ’un Gra fce t :

Dans cette partie on étudie les conditions d’évolution d’un Grafcet , ce sont

les Conditions de passage d’une étape vers une autre.

◊ Règ le 1 : I n i t i a l i sat i on .

Une étape initiale est obligatoirement active au démarrage du

fonctionnement : C’est la situation initiale de l’automatisme pour qu’il

puisse démarre.

◊ Règle 2 : Franch issemen t d ’une t r ans it i on .Une t r a n s i t i o n ne peut être f ranch ie que, lorsqu’elle est va l idée et

sa récep t i v i té associée devienne v ra ie .

La t r a n s i t i o n est dite va l idée lorsque t ou t es l es é tapes

im m éd ia temen t p r écéden tes son t act i ves .

◊ Règle 3 :

Le franchissement d’une transition entraîne simultanément :

L ’ac t iva t ion de t o u t e s les étapes i m m é d i a t e m e n t

su i van tes .





La désac t iva t ion de t o u t e s les étapes i m m é d i a t e m e n t

p récéden tes .

Les règ les 2 e t 3 sont expliquées sur les figures suivantes :

Lorsque l’ é tape 2 n’est pas act ive la t r a n si t i o n T 2 - 3 est

non v a l i dée , elle ne sera pas f ranch ie , quelque soit sa

récep t i v i t é R 2 - 3 vraie ou fausse.

Lorsque l’ é tape 2 est ac t i ve la t r a n si t i o n T 2 - 3 est va l idée ,

elle sera f ranch ie lorsque sa récep t i v i té R 2 - 3 devienne v ra ie .

La t r a n si t i o n T 2 - 3 est f ranch ie , car elle est va l idée (é tape 2

est ac t i ve ) et sa récep t i v i t é R 2 - 3 est v ra ie .

La t r a n si t i o n T 2 3 - 4 5 est f ranch ie , car elle est va l idée (é tapes

2 et 3 sont ac t ives ) et sa récep t i v i t é R 2 3 - 4 5 est v ra ie .

◊ Règle 4 :

Plusieurs transitions simultanément franchissables doivent êtres

simultanément franchies.





L’évolution du Gra fce t ( 1 ) nécessite que l ’ é tape 10 du

Gra fce t ( 2 ) soit ac t i ve (x 1 0 capteur associé à la mémoire

étape X 1 0 : x 1 0 = X 1 0 ).

L’évolution du Gra fce t ( 2 ) nécessite que l ’ é tape 7 du Grafcet

( 1 ) soit ac t i ve (x 7 capteur associé à la mémoire étape X 7 : x 7

= X 7 ).

◊ Règle 5 :

Au cours du fonctionnement d’un

automatisme, il arrive qu’une mêmeétape doit être désactivée et activée à la

fois, e l le res te ac t ivée .

2 .4 . D i f fé ren ts st r uc tu r es d ’un Gra fce t :

Une séquence d’un Grafcet est une suite d’étapes à exécuter l’une après

l’autre.2.4 .1 . Gra fce t à séquence un ique :

C’est un Grafcet ayant un seul chemin

d’évolution (le système suit un seul chemin de

son départ à son arrêt)





2.4 .2 . Gra f ce t à séquences m u l t ip les :

Il existe deux types de Grafcet à séquences multiples :

Grafcet avec divergence de séquences.

Grafcet avec convergence de séquences.

2.4 .2 .1 . D iv e rg e n ce en « OU » e t e n « ET » :

Dive rgence en « OU » : ( Sé lec t i on )

C’est un Grafcet à sé lec t ion de séquence :

Lorsque l’ é tape 6 est ac t i ve :

L ’étape 7 devient ac t i ve si t 6 - 7

devient v ra ie .

L ’étape 8 devient ac t i ve si t 6 - 8 devient v ra ie .

D i v erg e n ce e n « ET » : ( D i st r i b u t i o n )

C’est un Grafcet à act i va t i on s im u l tanée de séquences .

Les é tapes 11 e t 12 deviennent

simultanément ac t ives si l ’ é tape

1 0 étant ac t i ve et la réceptivité

associée à t 1 0 devienne v ra ie .

2.4 .2 .2 . Co n v e rg en c e e n « OU » e t e n « ET » :

Co n v e rg en c e e n « OU » : ( A t t r i b u t i o n )

L’ étape 4 sera ac t ive :

Si l ’ é tape 2 est ac t i ve et t 2 - 4

devienne v ra ie .

OU

Si l ’ é tape 3 est ac t i ve et t 3 - 4

devienne v ra ie .





Conve rgence en « ET » : ( Jonc t ion )

L’ é tape 7 sera act iv e lorsque les

é tapes 5 e t 6 sont tous les deux

ac t ives et la réceptivité associée à

t 7 devienne v ra ie .

2.4 .2 .3 . Saut d ’é tap es et repr ise de séquence :

Le saut d’étapes et la reprise de séquence sont deux cas

pa r t i cu l i e rs de convergence et de d ive rgence en « Ou » ou bien

en « ET ». Le sau t des é tapes sera nécessaire l o rsqu e les ac t ions

associées à ces étapes son t i nu t i l es à réaliser.

{Exemple : Gra fce t ( 1 ) }

La repr ise de séquence ( ou bou c le ) permet d e

re p re n d re une ou plusieurs fois, un e séquence si elle

est nécessaire. {Exemple : Gra fce t ( 2 ) }

◊ Gra f ce t ( 1 ) :

Lorsque l’ é tape 5 est ac t i ve le Gra fce t ( 1 ) évo lue vers :

o L’ é tape 6 si R 5 - 6 dev ienne v ra ie .

o L’ é tape 8 si R 5 - 8 dev ienne v ra ie .

◊ Gra f ce t ( 2 ) :

Lorsque l’ é tape 04 est ac t i ve le Gra fce t ( 2 ) évo lue vers :





o t v r a ie .

nt à rendre l’évolution de l’un

eut être

o L’ é tape 05 si R 0 4 - 0 5 dev ien t v ra ie .

L’ é tape 03 si R 0 4 - 0 3 dev ien

2 .4 .2 .4 . L ia ison d e deux Gra fce t :

Pr inc ipe : Lier deux Grafcet reviedépend de l’évolution de l’autre.

Méth ode : Chaqu e é tape d’un Grafcet possède u n e m é m o i r e

lui permettant de fournir à la sortie un signal (X ), qui p

utilisé comme réceptivité (x ) pour un au t r e Gra fce t .

u l t anée l ’évo lu t i on des deux

Grafce ts

2 .4 .2 .5 . Synchr on isa t ion d e deux Gra f cet :

La synchronisation deux Grafce ts est un cas particulier de la liaison

des Grafcets. C’est à dire rend r e s im

à partir d’un point donné.

Quelque soit l’évolution de chacun des deux Grafcets les étapes 6

e t 40 ne peuven t ê t r es act i vées qu ’en m êm e temp s , comm

s ’ag i t d’une convergence et d ive rgence en « ET ». Car les

e s’ i l

é tapes 6 e t 40 ne seron t pas act ivées que s i les é tapes 5 e t





30 son t act i ves . (La réceptivité a= x 5 .x 3 0 = 1 si les étapes 5 et 3 0

sont ac t ives ).

2.4 .3 . Gra f cet avec m acroé tape :

Une macroétape est représentée par un car r é pa r tagé en 3 pa r t i es par

d e u x t r a i t s h o r i zo n ta u x .

M30 : Référence de l’expansion de la macroétape.

E30 : Repère de l’étape d’entrée de la macroétape.

S30 : Repère de l’étape de sortie de la macroétape.

Une macroétape et son expansion répondent aux règles suivantes :

Une expansion de macroétape n ’a qu ’une é tape d ’en t rée

(n o té e E ) et qu ’une é tape de so r t i e (no t ée S ).

Tout f ranch issem en t d ’une t rans i t i on en amon t (avan t ) de

la macroétape, ac t ive l ’é tape d ’en t rée de son expan s ion .

L’ é tape de sor t i e de l’expansion de la macroétape participe à la

va l i da t i on des t r ans i t i ons en ava l (ap rès ), conformément à

la structure du Grafcet contenant cette macroétape.

Il n’existe aucune liaison orientée qui arrive sur l’expansion de la

macroétape ou qui en parte.





2 .5 . D i f fé ren ts po in ts de vue d ’un Gra fce t :

La description du fonctionnement d’un système automatisé par un Grafcet

prend en compte le « p o in t d e v u e » selon lequel l’observateur s’implique au

fonctionnement de ce système, On distingue trois points de vue :

Grafcet d’un point de vue Sys tème .

Grafcet d’un point de vue Par t i e Opé ra t i ve (PO ).

Grafcet d’un point de vue Par t i e Com m ande (PC ).

2 .5 .1 . Gra fce t d ’un po in t de vue sys tèm e :

C’est un Grafcet qui décrit le fonctionnement global du système. Il traduit

le cahier de charge sans préciser la technologie utilisée dans le système.

(Décrit l’évolution de la matière d’œuvre de l’entrée vers la sortie).Le Grafcet de ce point de vue permet de dialoguer avec des personnes

non spécialistes :(Fournisseurs, Utilisateurs...).

2 .5 .2 . Gra fce t d ’un po in t de vue Par t i e Opé ra t i ve ( PO) :

Dans ce type de Grafcet on spécifie la technologie des éléments de la

P artie O pérative ainsi que le type des i n fo rma t ions reçues (o rd re s ) et

envoyées (co m p te – r e n d u s où bien informations sur l’état des

éléments de la P artie O pérative).L’observateur de ce point de vue étant spécialiste de la P artie O pérative,

la P artie C ommande ne l’intéresse que par ses effets.

2 .5 .3 . Gra fce t d ’un po in t de vue Par t i e Com m ande (PC) :

Ce Grafcet est établi en spécifiant les technologies des éléments de la

P artie C ommande ainsi les éléments de dialogue :

Entre P.C et P.O

Entre P.C et Opéra teu r .

Entre P.C et Au t r es Sys tèm es .

C’est un Grafcet établi par un spécialiste, c’est la version qui permet

d’établir les équations du fonctionnement et éventuellement les schémas

de réalisation (Pneumatique, électrique et électronique, ...).





3 . Exem p le d ’app l i ca t i on : Un i té de Pe rçage Au tom a t ique .

Cons t i tu t i on d u sys tème :

V : Vérin double effet assurant le serrage et le desserrage de la pièce.

M : Distributeur pneumatique assurant la commande du vérin V .

MB : Moteur pour la rotation de la broche (R_MB) , commandé par un

contacteur (KMB ).

MA : Moteur, à deux sens et à deux vitesses de rotation, pour entraîner

la descente et la montée du support porte broche ; Ce moteur est

commandé par trois contacteurs :

KMDR : R otation R apide du MA sens D escente (R_R_D ).





KMDL : R otation Lente du MA sens D escente (R_L_D ).

KMMR : R otation R apide du MA sens M ontée (R_R_M ).

m : Bouton poussoir du départ de cycle.

S1 , S2 , S3 et S4 : Sont des capteurs de position contrôlant la position

de la forêt. (S2 , S3 : sont réglables)

S5 , S6 : Sont deux capteurs de position de la tige du vérin.

S7 : Capteur contrôlant la présence d’une pièce.

S0 : Un sélecteur permettant le choix du cycle.

S0 = 0 (Position Gauche) : Cycle avec débourrage.

S0 = 1 (Position Droite) : Cycle sans débourrage

Cyc les du f onc t i onnem en t : La pièce doit être serrée au démarrage et desserrée à la fin, du cycle de

fonctionnement.

Cyc le sans débour rage :

◊ Descente rapide de la forêt jusqu’à S2 .

◊ Descente lente pour perçage jusqu’à S4 .

◊ Montée rapide jusqu’à S1 .

Cyc le avec débour rage : ◊ Descente rapide de la forêt jusqu’à S2 .

◊ Descente lente jusqu’à S3 .


◊ Descente rapide jusqu’à S3 .

◊ Descente lente jusqu’à S4 .






Grafce ts des d i f fé ren t s po in ts de vue :

Gra fce t d ’un po in t de vue Sys tèm e :

Gr afcet s des po in t s de vu e PO et PC :

2 0 S .S 2 0 S .S





4 . Mise en équat ion d ’u n Gra f ce t :

4.1 . Règ le génér a le :

Pour qu’une étape soit activée il faut que :

◊ Les étapes i m m é d ia te m e n t p ré cé d en te s soient ac t ives .

◊ La réceptivité i m m é d ia te m e n t p r é cé d en te soit v ra ie .

◊ Les étapes i m m é d ia te m e n t s u i v an te s soient non ac t i ves .

Après activation l’étape mémorise son état.

4 .2 . Cas génér a l :

Considérons l’étape n et X n la mémoire à

marche prioritaire, associée.

◊ L’équation d’ ac t i va t i on est :

n n - 1 nA = X . R

◊ L’équation de désac t iva t ion est :

n nD = X +1

◊ L’équation de la m é m o i re d e l ’ ét a p e est :

n n n n

n n-1 n n nX = A + x . DX = X . R + x . X +1

Les équations des actions associées aux étapes sont :

◊ A ct i o n s ( n - 1 ) = X n - 1.

◊ A ct i o n s ( n ) = X n .

◊ A ct i on s ( n + 1 ) = X n + 1 .





4.3 . D i f fé r en t s cas de m ise en équa t ion :

4 .3 .1 . Gra fce t avec conve rgence en « OU » :

Étap e 11 :

11 10 10

11 4

11 11 11 11 10 10 11 4

A = X .RD = X

X = A + x .D = X .R + x .X

Étap e 4 :

4 11 11 21 21 31 31

4 5

4 4 4 4 11 11 21 21 31 31 4 5

A = X .R + X .R + X .R

D = X

X = A + x .D = X .R + X .R + X .R + x .X

4 .3 .2 . Gra fce t avec d i ve rg ence en « OU » :

Ét ape 2 :

2 1 2

2 41 42 43

2 2 2 2 1 2 2 41 42

A = X .R

D = X + X + X

43X = A + x .D = X .R + x .X + X + X

Étape 4 1 :

41 2 41

41 51

41 41 41 41 2 41 41 51

A = X .R

D = X

X = A + x .D = X .R + x .X

4 .3 .3 . Gra fce t avec conve rgen ce en « ET » :

Étape 3 1 : 31 30 3

31 4

31 31 31 31 30 3 31 4

A = X .R

D = X

X = A + x .D = X .R + x .X

Ét ape 4 :

( )

( )

4 11 21 31 4

4 5

4 4 4 4 11 21 31 4 4 5

A = X .X .X .R

D = X

X = A + x .D = X .X .X .R + x .X





4.3 .4 . Gra f ce t avec d ive r gence en « ET » :

Ét ape 2 :

( )

2 1 2

2 10 20 30

2 2 2 2 1 2 2 10 20 3

A = X .R

D = X .X .X

X = A + x .D = X .R + x . X .X .X 0

Ét ape 30 :

30 2 3

30 31

30 30 30 30 2 3 30 31

A = X .R

D = X

X = A + x .D = X .R + x .X

4 .4 . Exem ple :

Reprenons l’exemple du paragraphe : 3 . Exem p le d ’app l i ca t ion : Un i té de

pe rçage au tom a t ique .

4 .4 .1 . Mise en équat ion des é tapes :

Déterminons la transformation du Gr afcet PC en un ensemble

d’équations :

◊ D’activation : A

n

◊ D’étape : X n

n

◊ De désactivation : D





Étap e 0 :

0 8 5

0 1

0 8 5 0 1

Étap e 1 :

1 0 1 5 7

1 2

1 0 1 5 7 1 2

Étap e 2 :

2 1 6

2 3 6

2 1 6 2 3 6

Étap e 3 :

3 2 2 0

3 4

3 2 2 0 3 4

Étap e 4 :

4 3 3

4 5

4 3 3 4 5

A = X . SD = X

X = X . S + x . X

Ét ape 5 :

Ét ape 6 :

Ét ape 7 :

Ét ape 8 :

A = X . S

D = X

X = X . S + x . X

5 4 2

5 6

5 4 2 5 6

A = X . S

D = X

X = X . S + x . X

A = X .m .S .S .S

D = X

X = X .m .S .S .S + x .X

6 2 2 0 5 3

6 7

6 2 2 0 5 3 6 7

A = X .S .S + X .S

D = X

X = X .S .S + X .S + x .X

A = X .S

D = X + X

X = X .S + x .X + X

7 6 4

7 8

7 6 4 7 8

A = X . S

D = X

X = X . S + x . X

8 7 1

8 0

8 7 1 8 0

A = X . S

D = X

X = X . S + x . X

A = X . S .S

D = X

X = X . S .S + x .X

4.4 .2 . Mise en équat ion des sor t ies :

Déterminons les équations des sorties du système :

1 2 3 4 5 6

1

8

2 5

3 6

4 7

K M B = X + X + X + X + X + X + X

1 4 M = X1 4 M = X

K M D R = X + X

K M D L = X + X

K M M R = X + X

7




© I SET Kéb i l i 2010 – 201 1. Page 74

Bib l i og raph ie




B ib l iograph ie . Page 75

B ib l i og raph ie

1 . René Dav id e t Hassane Al la :

« Du Gra fce t aux réseaux de Pet r i »

2 i èm e Ed i t i on r evue e t augm en tée

Ed i t i on 1992 « He rmès »

2 . Bernard Reeb :

« Développem en t des Gra fce t »

« Cours & Exerc ices Cor r ig és »

Ed i t i on 199 9 « e l l ip ses »

3 . Moham ed BEN HAMI DA, Fred j JAZI e t Fred j BEL KHERI A :

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