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Correspondance diamètre lunette-Newton

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Bonsoir.
Je crois qu'il existe une certaine façon de comparer les diamètres respectifs de ces deux instruments. Si j'ai bien compris, dans le cas d'un Newton, il faut tenir compte de la présence du miroir secondaire. (taux d'obstruction mais aussi altération de l'image)
Comment évalue t'on ce rapport, pour choisir quelle lunette aura la même efficacité d'un Newton plus gros.
JPierre.

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J'ai lu dans l'historique du forum qu'en terme de lumière collectée, tu prends la surface de collecte, 1-(d/D)^2 (primaire=D, secondaire=d)

Pour la résolution optique, on va plutôt regarder le ratio du diamètre.
Du genre pour des optiques commerciales 30% d'obstruction -> 1-0,3 = 0,7 diamètre du primaire.

Je crois que c'est moins vrai pour les optiques qui sont au delà de diffraction limited, elles sont moins pénalisées.
"obstruction" dans l'outil recherche

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 15-02-2017).]

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Que veux tu comparer :

Le pouvoir collecteur ?

La résolution ?

résolution
----------

la résolution max ne dépend que du diamètre. Il faut le même diamètre.


Pouvoir collecteur :
--------------------
comme indiqué ci dessus, tu prends la surface du primaire, tu soustrais la surface du secondaire.
Ensuite tu applique les coefficients de réflexion des deux miroirs, typiquement x0.94 pour chaque, donc 0.94² = 0.88 (88%) puis tu fais la racine carrée et tu retrouve le diamètre d'une lunette équivalente à 100% de transmission.

En fait une lunette transmet un peu moins de 100%, entre 97% et 99%

(0.91 min 0.96 max voir 0.89 pour une aluminure non protégée classique large bande)

Exemple : le N130PDS

diamètre primaire D 130mm
petit axe secondaire S 47mm

surface collectrice = Pi (D/2)² - Pi (S/2)² = 3.14 (130²/4 - 47²/4) = 11532 mm²

on applique les coefs de réflexion de 0.94 pour chaque miroir

surface équivalente d'une lunette parfaite = 46130x0.94x0.94 = 10190mm²

surface équivalente d'une lunette à 98% de transmission =
40760/0.98 = 10398 mm²

On en déduit le diamètre en divisant par Pi/4 et en faisant la racine carrée et on trouve le diamètre équivalent d'une lunette

d = racine de (4/PI x 10398) = 115mm

Mais évidement, Pi/4 étant une constante que tu peux factoriser, pas besoin de s'embêter avec dans le calcul. C'est juste pour expliquer le principe, après tu fais le calcul avec les carrés des diamètres seulement, c'est proportionnel.

en pratique tu fera juste : racine de ( (130²-47²) x0.94 x0.94 / 0.98)

Donc au final, le Skywatcher 130PDS 130/650 est équivalent à une lunette de 115/650 pour ce qui est de la surface collectrice du moins.

Après il y a d'autres différences bien sur : aigrettes, chromatisme, sphérochromatisme, tube fermé ou ouvert, champ de pleine lumière, champ exploitable avec le correcteur, effets de l'obstuction sur le contraste en visuel, impact du secondaire en solaire...

[Ce message a été modifié par olivdeso (Édité le 16-02-2017).]

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Bonsoir lyl, c'est un peu plus plus compliqué que ça, je conseille la lecture attentive de l'excellent et désormais célèbre article de l'ami Thierry Legault qui traite de ce sujet de façon très claire:
http://www.astrophoto.fr/obstruction_fr.html

[Ce message a été modifié par astrovicking (Édité le 16-02-2017).]

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Merci.
Avec les différents renvois, je peux me faire une idée maintenant.
JPierre.

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Merci Astrovicking, c'est ce que je cherchais pour étayer mon baratin, il y avait avant une référence à la page perso de Thierry qui est off chez SFR, je ne connaissais pas ce lien là.
Sinon c'est exact, me suis gourrée, au sens théorique strict.

Je fais mes calculs de MTF° avec OSLO°° d'habitude et je confonds un peu trop vite la résolution absolue et les MTF-50, MTF-09 des trains optiques.
Ceci dit, comme conclut T.Legault, en utilisation visuelle si ton optique mange le contraste, la "résolution" perçue en prends un méchant coup.
M'enfin bon, je vais pas ressortir un débat là dessus.

Je conclue moi, sur les données constructeur en particulier, que le fameux critère "diffraction limited" est tellement pourri que tu ne peux voir avec ça qu'il peut y avoir une sacrée différence entre deux optiques labellisée "DL".
L'une plafonnant à l'usage à 20x/inch et l'autre 50x/inch. *sifflotte*
Il faut d'autres critères.

Je souhaitais restituer le tableau final de la conclusion de Thierry avec une formule "AstroPratique".

Pour info et illustration, avec le dob203 qui était dans la frange basse, j'ai pu tirer du 160x sur du faible contraste et j'ai pu monter à 353x sur le terminateur de la Lune.

Allez, je sors, je vérifierai ma théorie sur mon scope en construction cet été.
---------------
°MTF : transmission des contrastes par le train optique, très utilisé pour les objectifs photo.

Le_contraste_et_la_vision_(optique_medicale)

°°OSLO : logiciel de Ray-Tracing, d'aide à la conception de train optique.

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 16-02-2017).]

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Oui,
un instrument avec une obstruction de 30 pourcent, ne perd pas 30 pourcent de résolution, heureusement !
C'est le contraste qui diminue essentiellement.
Avec une obstruction de 25 pourcent on estime que cette perte de contraste est assez modérée même en visuel.
La qualité de l'optique est souvent plus importante que l'obstruction sauf pour des formules optiques spécifiques à forte obstruction et pour un usage surtout photographique.

Lucien

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Il y a trois caractéristiques :
- la capacité à capter de la lumière ("luminosité", mais je n'aime pas ce terme) ;
- le pouvoir de résolution ;
- le contraste.

Tous dépendent en premier lieu du diamètre (ou de son carré pour la première).

On oublie souvent la troisième, mais c'est elle qui est concernée par l'obstruction. L'obtruction ne modifie presque pas la "luminosité" (je pense qu'elle a moins d'influence que le traitement des surfaces optiques, par exemple).

Il existe une formule empirique (mais je ne sais pas ce qu'elle vaut) : un instrument de diamètre D et d'obstruction centrale de diamètre d donnera le même contraste qu'un instrument non obstrué de diamètre D-d.

Exemple : considérons un télescope de 200 mm avec un primaire de 60 mm (obstruction de 30 %, c'est assez élevé).
- En terme de "luminosité", il est équivalent à un instrument non obstrué de 191 mm (toutes choses étant égales par ailleurs, notamment le traitement des surfaces).
- En terme de pouvoir de résolution, il est équivalent à un instrument non obstrué de 200 mm (toutes choses etc., notamment la qualité optique).
- En terme de contraste, il est équivalent (si on suit la règle empirique) à un instrument non obstrué de 140 mm.

-----
Comme il est question de lunettes dans le titre, je précise que si on compare un télescope avec une lunette, c'est souvent le taux de transmission des optiques qui fait toute la différence.

Les lentilles perdent en général de l'ordre de 1 % (les meilleurs oculaires à 7 ou 8 lentilles ont un taux de transmission qui reste supérieur à 90 %). Pour les miroirs, le taux de transmission est nettement plus bas, typiquement un peu moins de 90 %, sauf en cas de traitement particulier (ça peut alors monter à 95 %). De plus ce taux est donné (par les constructeurs) pour la longueur d'onde qui transmet le plus, mais la courbe de transmission descend sur les côtés, de sorte que le "vrai" taux de transmission (calculé sur tout le spectre) est encore plus faible (sur le bas de gamme, je ne serais pas surpris qu'on soit à 80 % par miroir).

Prenons un Newton de 200 mm avec un primaire à 90 % et un secondaire à 90 %. Il ne capte que 81 % de la lumière totale, comme un 180 mm qui aurait un taux de transmission de 100 %. S'il a une obstruction de 25 %, on descend à un 174 mm (on voit que l'obstruction a une influence moindre). Une lunette de 178 mm avec deux lentilles à 99 % serait équivalente à un instrument non obstrué transmettant 100 % de 176 mm.

Tout ça, ce sont juste des calculs, mais il me semble qu'ils sont compatibles avec l'expérience.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 16-02-2017).]

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Salut.
On a eu des discussions épiques il y a quelques années et je t'encourage à taper dans google : "que voit-on dans une grande apo ?" et tu retrouveras ces longues discussions.

J'avais dit à l'époque, après avoir longuement comparé ma FS 152 avec un bon 200 obstrué à 25%, qu'on pouvait assez raisonnablement conclure qu'une bonne apo équivalait à un télescope 1,4 à 1,5 fois supérieur. Et cela y compris en ciel profond. Ma lulu en montrait en effet un tout petit peu plus en CP que le 200 et elle claquait plus en planétaire. Par contre, elle ne faisait pas le poids contre un 250. On était à peu près tous tombés d'accord là-dessus.

Mais finalement cela rejoint assez le D-d qui a été évoqué plus haut. C'est une règle empirique mais qui marche pas mal.
Le problème, c'est qu'un newton présente l'avantage du rapport d'ouverture facilement inférieur à 6 et qu'une lulu avec un rapport d'ouverture inférieur à 6 commence à chiffrer en prix. Et en imagerie, la perte de contraste apportée par l'obstruction est largement compensée par le diamètre facilement plus gros (en raison du prix) sur un newton.

Certains diront qu'en visuel c'est pareil et c'est évident. En visuel planétaire, la qualité intrinsèque des lunette ce sont ces images ciselées et très contrastées et non bruitées. Un télescope de diamètre supérieur à 1,5x la lunette, montrera toujours plus de détails, quelle que soit la turbulence. Mais ces détails seront noyés dans un bruit général, rendant l'image moins esthétique aux yeux de beaucoup.

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En terme de détection et de résolution mon expérience est la suivante ;
une lunette APO (assez renommée) de 115mm ne montrait rien de plus en planétaire que mon mak 127, un poil plus gros c'est vrai mais de naissance plus prolétaire et légèrement obstrué (sous un ciel correct sans plus). Par contre la luminosité était visiblement meilleure dans la lunette que dans le mak donc je distinguait mieux certaines nuances de couleur (test sur Saturne il y a quelques années).

Ce qui rejoint ce qui est dit plus haut c'est qu'en terme de résolution c'est le diamètre qui parle le plus, l'obstruction ne fait que baisser le contraste (insensible sous les 25%). Attention le contraste c'est pénalisant en visuel surtout (ceux qui ont observé dans un astrographe à 40~50% sauront de quoi je veux parler) mais pas en photo. Ramené à des pixels, le contraste c'est la pente d'un histogramme et il n'y a pas grand chose de plus simple à corriger qu'un histogramme. Evidemment plus l'instrument sera obstrué plus il faudra corriger "fort" le contraste et donc disposer de plus de dynamique (donc d'images capturées) pour cette correction. On pourra donc parfaitement faire du planétaire avec un Taka Epsilon (obstruction de >48%) mais au prix d'un plus gros travail de post-traitement.

Après en terme de flux, il faut comparer à Gr équivalent évidemment. Là les calculs sont certainement bons si on considère les coefficients de réflexion et de transmission respectifs. Et mon mak n'était clairement pas avantagé sur l'exercice (ménisque épais plus deux miroirs).

Mais in fine c'est la qualité optique qui va jouer le plus et dans qualité optique il faut lire RMS, et certainement pas le PtV qui n'intervient quasiment pas dans la qualité d'image !


Marc

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Ok,

C'est tout à fait ça. Mais le calcul D-d c'est pour le contraste pas pour la résolution.
Parfois il y a confusion sur ce point.

Lucien

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Salut

D-d c'est pour le contraste
Donc un télescope à miroir de 200 avec un secondaire de 50 aura le même contraste qu'une lunette de 150
Mais il aura plus de résolution car la résolution ne dépend que du diamètre.

Il faut bien entendu que le Newton ai la même qualité que la lunette (souvant on compare des apos "de la mort qui tue" avec des Newtons d'entrées de gamme) soit parfaitement collimaté et mis à température et que les conditions de turbulence permettent facilement l'exploitation du télescope.

D'où dans la plupart des cas avec un instru mal réglé, de qualité bof et sous un ciel turbulant, les résultats ne seront pas super en comparaison avec une lulu plus petite.

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Une petite remarque supplémentaire, je chipote. (edit du 18/02/2017 : c'est pour étendre le propos de T.Legault pour l'effet de l'obstruction sur les grossissements intermédiaires)

Dans le domaine médical et autre, on considère que la visibilité à l’œil d'un détail est assez fidèle au critère MTF-09 (9%), ce qui est similaire au critère de Rayleigh. (on peut googler là-dessus "MTF-09 + rayleigh")

Je me permets un petit bémol sur la courbe que donne Thierry Legault pour l'obstruction sur les détails fins
( http://www.astrophoto.fr/mtf_obstruction_fr.gif )
La valeur qu'il donne est valable dans la zone angulaire centrale et ensuite ça se dégrade.

-> Mais c'est quoi la zone centrale ?

En observant la surface lunaire par exemple sans être au maximum de grossissement, il faut relativiser, les bords peuvent être dégradés. (Un euphémisme si déjà on considère le problème de l'oculaire.)

Je prends exemple sur un Mak-Newt (arbitraire) censé être bien corrigé.
C'est pour un MN7" f6 (D=180mm/f=1080mm/ obstruction 20%)
Les graphes suivants vont illustrer la dégradation hors d'axe pour une optique parfaitement polie.
Les courbes ne sont pas 100% fidèle car ce sont des estimations d'après documentation, mais au moins ça a l'avantage de montrer l'adage que j'avais entendu chez Clavé :

"centrer, centrer" ... (l'image)

Premier graphe, exemple pour la Lune ~= 1/2° de champ soit presque plein cadre.
Si je me trompe pas, c'est la dégradation de l'objectif qu'on calcule en simulant une caméra à petit champ type planétaire ou un oculaire 'parfait' d'environ 10 mm de focale et 55° de champ

On voit bien la forme de la MTF au centre champ évoquée par Thierry : baisse de contraste sur le début de courbe mais maintien vers la théorie sur les détails fins.
La courbe théorique sans obstruction est une droite sur ce graphique

Deuxième graphe, celui-là pour simuler le rendu sur imageur 15mm de diagonale ou un faible grossissement (par ex. oculaire 20mm+, et objet décentré) :
tracer un trait à 9% sur l'ordonnée, c'est déjà certain avant même la traversée de l’œil que l'on verra moins de détail hors d'axe à cause d'une aberration qui augmente.

Je pousse le bouchon, c'est sur, mais il y a des optiques nettement moins bonne que ça.
Le champ optimal est nettement plus petit. (ex Newton très ouvert sans correcteur)
Demandez à l'équipe de choc de Télévue (Nagler fils et Paul.D), ils ne sortent jamais sans leur Paracorr.

Il est important de connaitre l'angle dans lequel le champ de l'instrument est bien corrigé et par conséquent à partir de quel grossissement tu peux te fier à disons "50% du champ de vision oculaire." par exemple sur un oculaire planétaire moderne à 58/62°

Ici sur le Mak-Newt tu peux dire qu'à partir de x60 (G=D/3, oculaire 18mm), il n'y a pas à s'inquiéter... le grossissement est tellement faible que l’œil ne peut même pas discriminer ce niveau de détail.

Comme critère secondaire : l'angle central du champ bien corrigé ou l'équivalent en diagonale photo serait utile.
Avec correcteur le cas échéant (coma, flattener).

Certains constructeurs réputés le communiquent volontiers et cela sert comme argument de vente en face du silence pour d'autres produits moins cher. Là aussi attention à la différence entre calcul théorique et mesure réelle.

----------------------------------------------------
(Oeil normal 10/10 : ~ 35 cycles/mm, détail de 70um au foyer sur la rétine pour 17mm de focale)

Pour les newtons on peut faire des estimations du champ utile avec le logiciel de Serge Bertorello qui fonctionne encore sous win10 (à choisir à l'installation en mode de compatibilité) http://serge.bertorello.free.fr/correct/correct.html

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 16-02-2017).]
----------------------------------------------------

*** Les grossissements intermédiaires et le contraste ***
- le champ lunaire environ 1/2°

Ajouts : simulation Newton photo 150f4 sans correcteur, à comparer avec le premier graphique (même champ), le deuxième est un 150f5 sans correcteur, avec la même taille de secondaire 63mm.
Bon je sais que je compare du 180 et du 150, je vais peut-être rectifier, mais la forme de la dégradation serait similaire.


Entre la coma et l'obstruction, c'est cumulatif, on constate bien la dégradation théorique de la netteté dés qu'on s'écarte du centre. On doit être a des grossissements ~110x : focales oculaires de 5,5 et 7 mm là.
Correcteur de Ross : ne sert à rien (provoque de la dégradation du centre)
Correcteur 3 lentilles Wynne : ça peut doubler le prix de l'instrument pour rattraper la forme centrale (bleu violet) de la courbe.
Remarque générale (edit 19/02/2017) : il faut relativiser les MTFs, le cercle image étant plus grand à f/5 (3.468mm rayon) qu'à f/4 (2.775mm) le même détail n'est pas à la même échelle (j'ai changé le max frequentiel du f/5 en fonction). Le GSO f5 obstrué identique à un secondaire sur-dimensionné pour un champ 100% illuminé un peu plus large et probablement une meilleure correction possible sur la totalité du champ grâce au f5, par contre moins lumineux en photo.

A cette échelle (vers 20x/inch) l'obstruction a de l'effet sur le contraste image global, accentué par les aberrations de la formule optique.

Au delà en grossissement (de 20x/inch), c'est la qualité optique (polissage, mise en température, bafflage) qui va faire la différence : car on resserre le champ vers la zone ou la formule optique est bien corrigé.
->> Voir le lien de Thierry Legault pour ce cas pour l'effet sur la résolution maximale.

En espérant avoir enrichi un peu le sujet.

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 18-02-2017).]

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 19-02-2017).]

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En ce qui concerne la "luminosité", il y a quelques années Bruno Salque (je me permet de le citer, il me corrigera au besoin) avait pu comparer une lunette 90/1000 avec un newton 114/900, et n'avait pas constaté de différence de magnitude limite. C'est en accord avec ce qu'on peut calculer, et çà donne une idée pour répondre à la question.

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Tout à fait, et je me souviens encore de cette soirée. Les deux instruments étaient de même marque (Meade). On avait pointé M11, je crois, qu'on résolvait partiellement. Impossible de dire lequel montrait le plus d'étoiles. Donc match nul parfait.

(La lunette était une 90/900, donc même focale que le 114/900, ce qui est pratique pour comparer à grossissement égal.)

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 17-02-2017).]

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Comparer une lunette et un réflecteur, c'est bien.
Tout ce qui est dit ici n'est pas faux, sauf que la pratique, on met en œuvre des optiques qui ne sont pas parfaites, lunette ou réflecteur.
Le D-d ne vaut que pour des contrastes disons supérieurs à 50%, après cela ouvre des discussions légitimes.
On a vu des 200mm obstrués à42% faisant mieux qu'une lunette aussi bonne soit-elle par des possessants de bonne foi, des sct, newton et autres.
Il y aurait un global à réaliser:
- strehl véritable de l'optique, seeing nul,
- obstruction réelle,
- aberrations optiques, achromatisme, etc...
- hauteur de l'optique par rapport au sol,
- etc...,
Ce global peut se faire pour des scopes placés dans le vide, cad sans l'influence du seeing.
C'est déjà une étape, après le seeing fera son boulot négatif plus ou moins selon le type de tube, optique plus ou moins proche du sol aussi.
Le site d'observation viendra après en terme de qualité d'image.
De vielles questions qui reviennent, cependant il y a un excellent site depuis qui permet de réaliser ce global:
telecope-optics.net de Wladimir Sacek aux US.
Stanislas.

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"Mais in fine c'est la qualité optique qui va jouer le plus et dans qualité optique il faut lire RMS, et certainement pas le PtV qui n'intervient quasiment pas dans la qualité d'image !"

ben voyons...

Pour la résoluton, il serait bien que les astronomes apprennent un jour la lire une MTF.

Une obstruction centrale se comporte à peu près comme une aberration sphérique dans le premier tiers dans les basses fréquence.
Et dans le dernier quart, elle permet de passer au dessus d'une optique non obstruée.

Comme les basses fréquences ne sont pas un problème en imagerie, je serai tenté de dire que l'obstruction est un léger inconvenient en visuel, mais un avantage en imagerie HR.

De toute façon comme on n'a quasiment pas de lunette de plus de 200, la messe est dite.

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Bah, ayant vu Jupiter dans un bon RC 12"...

quote:
De toute façon comme on n'a quasiment pas de lunette de plus de 200, la messe est dite.

Amen.

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Lol Christian
tu images encore en dessous de 200mm ?

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Oups, j'avais loupé cette série sur ton site.
Je me rattrape... ça va être long.

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On peut éventuellement comparer les MTF (instrument obstrué ou pas) en photo car le capteur compense la perte de lumière mais pas en visuel parce que la capacité de détection de l'oeil dépend aussi de la luminosité.

J'ai résumé ici (et courbes SCF = MTF normées avec luminosité)
http://www.astrosurf.com/laurent/magnitude.htm

Enfin, en pratique, à qualité égale, la vraie différence c'est l'ergonomie... car un poil de plus ou de moins de capacité collectrice ou de résolution, cela n'est pas si fondamental sur l'observation.

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Laurent, je ne comprends pas tes courbes SCF.
Comment est-il possible de transmettre moins de 100% de contraste pour une fréquence linéaire proche de 0
Voilà ce que tu illustres avec les SCF "pour la transmission des gros détails"

Telescopes SCT et NEWTON

Lunettes APO

Il faut bien faire attention également à considérer ce qu'on prend de l'image au foyer de l'instrument (la zone image que l'oculaire magnifie ou que la caméra enregistre)
Un détail image de 35lp/mm (28,5um) au foyer d'une apo 130f7,7 1m de focale, ce n'est pas le même sur le foyer d'un SCT 8"f10 2m de focale.
Pour mémoire MTF-09 (9%) est lié au Critere_de_Rayleigh

[Ce message a été modifié par lyl (Édité le 19-02-2017).]

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Quand je vois ces dessins, je comprends qu'une APO est nettement moins bonne qu'un SC ou un NEWTON !

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