Le lave glace - Académie de Clermont-Ferrand
Elaborer un protocole de dilution d'une solution mère de colorant « acid blue 1 »
(20 min conseillées). ... Analyser un spectre RMN. ... 2. Particularités du sujet,
conseils de mise en ?uvre. Le lave glace de marque « casino » 1er prix -15°C
qui est ... Le candidat doit restituer ce document avant de sortir de la salle d'
examen.
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BACCALAURÉAT SÉRIE S
Épreuve de PHYSIQUE CHIMIE
Entrainement à lévaluation des compétences expérimentales
Sommaire
TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc342132044" I. DESCRIPTIF DU SUJET DESTINÉ AUX PROFESSEURS PAGEREF _Toc342132044 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc342132045" II. LISTE DE MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS ET AU PERSONNEL DE LABORATOIRE PAGEREF _Toc342132045 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc342132046" 1. Pour chaque poste PAGEREF _Toc342132046 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc342132047" 2. Particularités du sujet, conseils de mise en uvre PAGEREF _Toc342132047 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc342132048" III. ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT PAGEREF _Toc342132048 \h 4
HYPERLINK \l "_Toc342132049" 1. Elaborer un protocole de dilution dune solution mère de colorant « acid blue 1 » (20 min conseillées). PAGEREF _Toc342132049 \h 7
HYPERLINK \l "_Toc342132053" 2. Déterminer la concentration en colorant dans le lave-glace. (10 min conseillées) PAGEREF _Toc342132053 \h 7
HYPERLINK \l "_Toc342132056" 3. Interpréter le spectre RMN. (10 min conseillées) PAGEREF _Toc342132056 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc342132057" 4. Comment distinguer les deux lave-glaces ? (10 min conseillées) PAGEREF _Toc342132057 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc342132058" IV. REPÈRES POUR LÉVALUATION PAGEREF _Toc342132058 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc342132059" 1. Elaborer un protocole de dilution dune solution mère de colorant bleu acide brillant. PAGEREF _Toc342132059 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc342132063" 2. Déterminer la concentration en colorant dans le lave-glace. PAGEREF _Toc342132063 \h 10
HYPERLINK \l "_Toc342132065" 3. Interpréter le spectre RMN. PAGEREF _Toc342132065 \h 12
HYPERLINK \l "_Toc342132066" 4. Comment distinguer les deux lave-glaces ? PAGEREF _Toc342132066 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc342132067" V. GRILLE DÉVALUATION PAGEREF _Toc342132067 \h 14
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/
DESCRIPTIF DU SUJET DESTINÉ AUX PROFESSEURS
Tâches à réaliser par le candidatDans ce sujet on demande au candidat de :
Proposer un protocole de dilution.
Réaliser une dilution et une mesure dabsorbance.
Calculer une concentration à laide dun dosage spectrophotométrique.
Analyser un spectre RMN.Compétences évaluées
Coefficients respectifsCette épreuve permet d'évaluer les compétences :
Analyser (ANA) ; coefficient 1
Réaliser (REA) ; coefficient 2,5
Valider (VAL) ; coefficient 1
Approprier (APP) ; coefficient 0,5
Communiquer (COM) ; coefficient 1Préparation du poste de travailPrécaution de sécurité : tous les appareils qui doivent être connectés au secteur le sont avant l'arrivée du candidat.
Les spectrophotomètres doivent être allumés et réglés sur 400 nm (à remettre après chaque passage de candidats)
Prévoir :
Une solution fille pour les candidats qui narrivent pas à faire la dilution.
Limpression du protocole de dilution pour les élèves en grande difficulté.Déroulement de lépreuve.
Gestion des différents appels.
Minutage conseillé :
- dilution dune solution mère (16 min conseillées)
- mesure dabsorbance (8 min)
- déterminer une concentration (8 min)
- interpréter un spectre RMN (8 min)
- proposer une façon de distinguer les deux lave-glace (8 min)
Il est prévu deux appels obligatoires de la part du candidat.
Lors de lappel 1, lexaminateur vérifie le protocole de dilution.
Lors de lappel 2, lexaminateur vérifie la mesure dabsorbance.
Le professeur observe le candidat en continu. Dans la partie « réaliser » le professeur est attentif sur la façon dont le candidat évolue dans lenvironnement du laboratoire, organise son poste de travail, utilise le matériel avec pertinence, respecte les procédures et les règles de sécurité.
RemarquesLes fiches n° II, III et IV sont à adapter en fonction du matériel utilisé par les candidats au cours de lannée.
Pour limiter le nombre de photocopies, les pages 4,5 et 6 sont données sous plastique. Lélève ne peut écrire que sur les pages 7 et 8.
LISTE DE MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS ET AU PERSONNEL DE LABORATOIRE
La version .rtf de lÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT jointe à la version .pdf vous permet dadapter le sujet à votre matériel.
Cette adaptation ne doit entraîner EN AUCUN CAS de modifications dans le déroulement de lévaluation
Pour chaque poste
Flacon avec environ 20mL de solution de bleu patenté V à 100mg/L (si cest le sel de calcium, sinon, 50mg/L pour le sel de sodium) {suffisant pour le passage de 4 élèves normalement}
Etiqueté « solution mère de colorant à 100 mg/L »
Flacon avec environ 20mL de lave glace étiqueté « lave glace »
Lunettes
Pipettes jaugées (1 -2 -5 -10 mL) mais seule la 2mL devrait être utilisée
Pipettes graduées de 10 et 20 mL
Poire à pipeter ou propipette
Fiole jaugée de 20 50 et 100 mL (seule celle de 20mL devrait être utilisée) + bouchon
Eprouvettes 10 et 25 mL
2 béchers de 100mL + 1 étiqueté « déchet »
3 cuves spectro
Pissette deau distillée
Spectrophotomètre ou colorimètre pouvant travailler vers 640 nm (4 dans la salle peuvent suffire)
Particularités du sujet, conseils de mise en uvre
Le lave glace de marque « casino » 1er prix -15°C qui est coloré avec du bleu patenté (appelé ici acid blue I, comme sur les documents « casino »).
Le lave glace marque repère lest également. Daprès mes essais, il semblerait que ce soit exactement le même !
Doc utilisés :
HYPERLINK "http://www.produits-casino.fr/IMG/pdf/229573_Fiches_technique_LAVE_GLACE_ETE_1er_PRIX_5L_LG0520-2.pdf" http://www.produits-casino.fr/IMG/pdf/229573_Fiches_technique_LAVE_GLACE_ETE_1er_PRIX_5L_LG0520-2.pdf
HYPERLINK "http://www.produits-casino.fr/IMG/pdf/fiche_ingredient_LAVE_GLACE_-15_C_1er_PRIX_5L_LG0413.pdf" http://www.produits-casino.fr/IMG/pdf/fiche_ingredient_LAVE_GLACE_-15_C_1er_PRIX_5L_LG0413.pdf
ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT
Ce sujet comporte 5 feuilles individuelles sur lesquelles le candidat doit consigner ses réponses.
Le candidat doit restituer ce document avant de sortir de la salle d'examen.
Le candidat doit agir en autonomie et faire preuve dinitiative tout au long de lépreuve.
En cas de difficulté, le candidat peut solliciter lexaminateur afin de lui permettre de continuer la tâche.
Lexaminateur peut intervenir à tout moment sur le montage, sil le juge utile.
CONTEXTE DU SUJET
On dispose de deux liquides lave-glaces bleus pour voiture. Lun est destiné à un usage dit « été », lautre dit « hiver » peut être utilisé jusquà une température extérieure de -15°C.
Dans un premier temps, on souhaite déterminer la concentration en colorant bleu dans ces liquides.
On souhaite ensuite trouver une méthode pour distinguer ces deux liquides bleus.
DOCUMENTS MIS A DISPOSITION DU CANDIDAT
Document 1.
Composition du lave-glace « été » telle quelle est donnée par le revendeur.
Nom chimique commun ou nom UICPA(1) des composantsNuméro CAS des composantsDénomination INCI(2) des composants (si ils sont disponibles)Eau7732-18-5EauMéthanol67-56-1Alcool méthylique1-Décanamine, N-N-diméthyl-N-oxide2605-79-01-Décanamine, N-N-diméthyl-N-oxideAmmoniaque1336-21-6AmmoniaqueEthylène glycol107-21-1Ethan-1,2-diolBenzoate de dénatonium3734-33-6Benzoate de dénatoniumColorant bleu acide brillant 6J50129-17-9Acid blue 1
(1) UICPA : Union internationale de chimie pure et appliquée
(2) INCI : International Nomenclature Cosmetic Ingredient
Document 2.
Composition du lave-glace « hiver » telle quelle est donnée par le revendeur.
Nom chimique commun(1) ou nom UICPA des composantsNuméro CAS des composantsDénomination INCI(2) des composants (si ils sont disponibles)Eau7732-18-5EauMéthanol67-56-1Alcool méthyliqueEthanol64-17-5Alcool éthyliqueEthylène glycol107-21-1Ethan-1,2-diollimonène5989-27-5LimonèneAmyl Cinnamal122-40-7Amyl CinnamalLinalol78-70-6LinalolCitral5392-40-5CitralBenzyl alcohol100-51-6Benzyl AlcoholBenzoate de dénatonium3734-33-6Benzoate de dénatoniumEmulsion siliconemélangeColorant bleu acide brillant 6J50129-17-9Acid blue 1
(1) UICPA : Union internationale de chimie pure et appliquée
(2) INCI : International Nomenclature Cosmetic Ingredient
Document 3. Spectre visible du colorant « acid blue 1 »
Document 4. Courbe détalonnage du colorant du lave glace (acid blue 1)
Document 5. Spectre RMN
Document 6. Table relative à la spectroscopie RMN
hydrogèneCH3CCH3COCCH2CROHCCH2O´ (ppm)0,91,41,30,7 5,53,6
NOM :
Prénom :
TRAVAIL A EFFECTUER
Elaborer un protocole de dilution d une solution mère de colorant « acid blue 1 » (20 min conseillées).
Proposer un protocole.
On souhaite obtenir un volume Vf = 20,0 mL de solution fille à la concentration Cf = 10,0 mg.L-1.
Proposer un protocole pour réaliser la dilution dune solution mère de colorant à laide du matériel mis à votre disposition. La solution mère est à la concentration Cm = 100,0 mg.L-1.
Préparer le matériel nécessaire.
APPEL N°1
SHAPE \* MERGEFORMAT
Appeler le professeur afin de lui présenter le protocole ou en cas de difficulté
Réaliser la dilution.
Attention :
Normalement, cette solution sert à réaliser léchelle de teinte permettant de tracer la courbe donnée sur le document 4. Par manque de temps, vous ne réaliserez pas cette échelle de teinte, mais vous pouvez, le cas échéant, vous servir de ce document comme si vous laviez tracé vous-même.
Déterminer la concentration en colorant dans le lave-glace. (10 min conseillées)
Choix de la longueur donde.
À quelle longueur donde doit-on se placer pour réaliser la mesure de labsorbance du lave-glace ? Préciser pourquoi.
APPEL N°2
SHAPE \* MERGEFORMAT
Appeler le professeur afin de mesurer labsorbance du lave-glace
ou en cas de difficultéRésultat de la mesure : A =
Calcul de la concentration du colorant dans le lave-glace.
Déterminer la concentration en colorant dans le lave-glace mis à votre disposition. Détailler votre méthode.
Interpréter le spectre RMN. (10 min conseillées)
Le document 5 présente le spectre RMN dun des constituants de lun des deux lave-glaces. Indiquer, en expliquant votre démarche ce qui permet daffirmer que ce spectre est bien celui de léthanol.
Comment distinguer les deux lave-glaces ? (10 min conseillées)
Un élève de TS est en stage dans un laboratoire de chimie où l'on dispose d'un équipement permettant de séparer les différents constituants d'un mélange ainsi que des techniques de mesure qu'il a étudiées au lycée.
Proposer à cet élève une méthode à mettre en uvre pour vérifier que le lave-glace dont on dispose est bien un lave glace "hiver".
Ranger la paillasse avant de quitter la salle.
REPÈRES POUR LÉVALUATION
Le candidat est en situation dévaluation, lexaminateur ne doit pas fournir dexplicitation des erreurs ni de la démarche à conduire. Ses interventions sont précises, elles servent de relance pour faire réagir le candidat ou bien pour lui permettre davancer pour être évalué sur dautres compétences.
Les erreurs détectées par le professeur en continu ou lors dun appel sont forcément suivies dun questionnement ou dun apport de solution si ces erreurs conduisent lélève à une impasse.
Elaborer un protocole de dilution dune solution mère de colorant bleu acide brillant.
Proposer un protocole.
Préparer le matériel nécessaire.
La compétence ANALYSER est évaluée lors de lappel 1.
Le critère retenu pour lévaluation de la compétence ANALYSER est le suivant :
concevoir un protocole expérimental.
L'examinateur évalue globalement ce que lui présente le candidat. Il attend de la part de celui-ci : quil propose un protocole expérimental pertinent, réalisable au laboratoire pour faire une dilution précise.
Ainsi, le protocole devra indiquer :
- le prélèvement de la solution mère dans un bécher intermédiaire.
- le choix du matériel (pipette jaugée de 2,0 mL et fiole jaugée de 20 mL)
- le lavage de la pipette et de la fiole à leau distillée.
- le lavage de la pipette avec la solution mère.
- le complément au trait de jauge avec de leau dans la fiole.
- lhomogénéisation.
On demande à ce que lélève réunisse le matériel nécessaire afin de sassurer que celui-ci corresponde à ce quil a indiqué sur son protocole. Lexaminateur pourra également ainsi aider un élève qui ne se souviendrais plus du nom de certains matériels.
Si certains points du protocole sont flous ou non présents, lexaminateur pourra les faire préciser au candidat à l'aide de questions ouvertes.
L'examinateur attend que le candidat sache corriger seul une maladresse ou apporte seul un complément au protocole lors des appels. Si le candidat y parvient le niveau acquis pour ANA est le niveau A.
Si malgré le questionnement ouvert de lexaminateur, le protocole est toujours incomplet, lexaminateur fournit au candidat une solution partielle adaptée en fonction des besoins du candidat. Le niveau acquis est alors le niveau B. Le niveau acquis est C si lexaminateur doit apporter au candidat des réponses partielles pour parvenir à terminer la tâche demandée. Si le candidat ne parvient pas à établir le protocole demandé à partir des solutions partielles, lexaminateur lui donne la solution totale. Le niveau acquis est le niveau D.
Exemples de solutions partielles
Solution partielle 1
Il faut utiliser du matériel jaugé.
Solution partielle 2
Il faut rincer la pipette avec la solution mère
Exemple de solution totale
- verser un peu de solution mère dans un bécher.
- rincer la pipette jaugée de 2,0 mL et la fiole jaugée de 20,0 mL avec de leau distillée
- rincer la pipette jaugée avec la solution mère
- prélever 2,0 mL de solution mère et les mettre dans la fiole.
- compléter avec de leau distillée au trait de jauge
- homogénéiser
Réaliser la dilution.
La compétence REALISER est mobilisée et évaluée à deux moments de lépreuve :
Lors de la réalisation de la dilution (partie 1.)
Lors de la mesure dabsorbance (appel n°2.)
Une première partie de la compétence REALISER est évaluée après lappel n°1.
Lexaminateur attend que les deux tâches aient été réalisées avant dassocier un niveau à la compétence REA. Cest-à-dire lors de lappel 2.
Les critères retenus pour lévaluation de la compétence REALISER dans la partie 1. sont les suivants :
- suivre un protocole,
- respecter les règles de sécurité,
- utiliser le matériel de manière adaptée,
Le candidat doit être capable :
de suivre le protocole qui a été établi, c'est-à-dire :
de réaliser correctement la dilution
dutiliser de manière adaptée le matériel à disposition, c'est-à-dire :
dutiliser correctement une pipette jaugée
dutiliser correctement une fiole jaugée
Lexaminateur observe en continu les candidats pendant la mise en uvre du protocole. Si nécessaire, il intervient oralement (sous forme de questions) et de façon très ponctuelle pour réguler leur mise en uvre, lutilisation adaptée du matériel, les candidats ne sont pas pénalisés. De la même façon, un candidat demandant une aide très ciblée et bien explicitée ne lest pas non plus. Dans tous ces cas le niveau A pour le domaine de compétences RÉA est obtenu pour le moment.
Si malgré les questions ouvertes le candidat ne parvient pas à mettre en uvre le protocole proposé, lexaminateur laide. Le niveau acquis est le niveau B pour le moment.
Exemples de solution partielle
Solution partielle
Il faut faire attention au nombre de trait de jauge sur la pipette
Exemple de solution totale
Le professeur explique en détail comment utiliser une pipette et une fiole.
Déterminer la concentration en colorant dans le lave-glace.
Choix de la longueur donde.
La compétence APPROPRIER est évaluée dans la partie 2.1.
Le critère retenu pour lévaluation de la compétence APPROPRIER est le suivant :
rechercher, extraire et organiser linformation en lien avec une situation.
L'examinateur évalue globalement la méthode utilisée par le candidat pour trouver la longueur donde de travail.
Si certains points du protocole sont flous ou non présents, lexaminateur pourra les faire préciser au candidat à l'aide de questions ouvertes.
Si le candidat trouve seul une longueur d onde » = 635 ± 5 nm avec une justification correcte, il obtient le niveau A pour le domaine de compétences APP.
Si, malgré une démarche correcte, le candidat indique une longueur d onde en dehors de » = 635 ± 5 nm, il obtient le niveau B pour le domaine de compétences APP. Le candidat obtient le niveau C pour le domaine de compétences APP sil indique une longueur donde correcte, mais sans savoir la justifier. Si le candidat ne parvient pas à trouver la longueur donde correcte malgré laide de lexaminateur, celui-ci lui donne la solution. Le niveau acquis est le niveau D.
Exemple de solution partielle
Solution partielle
Il faut analyser le document 3.
Exemple de solution totale
Le professeur indique quil faut travailler à » = 635 nm.
La deuxième partie de la compétence REALISER est évaluée lors de l appel n°2 et du calcul suivant.
Les critères retenus pour l évaluation de la compétence REALISER dans la partie 2. sont les suivants :
- effectuer des mesures avec précision,
- reporter un point sur une courbe,
- effectuer un calcul simple.
Lexaminateur observe en continu les candidats pendant la mise en uvre du protocole. Si nécessaire, il intervient oralement (sous forme de questions) et de façon très ponctuelle pour réguler leur mise en uvre, lutilisation adaptée du matériel, les candidats ne sont pas pénalisés. De la même façon, un candidat demandant une aide très ciblée et bien explicitée ne lest pas non plus. Dans tous ces cas :
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau A, il conserve le niveau A pour le domaine de compétences RÉA.
si, à lissue de lévaluation de la dilution dans la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau B, il conserve le niveau B pour le domaine de compétences RÉA.
si, à lissue de lévaluation de la dilution dans la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau C, il conserve le niveau C pour le domaine de compétences RÉA.
Si malgré les questions ouvertes le candidat ne parvient pas à mesurer labsorbance du lave-glace ou à calculer la concentration en colorant dans le lave-glace, alors :
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau A, il passe au niveau B pour le domaine de compétences RÉA.
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau B, il passe au niveau C pour le domaine de compétences RÉA.
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau C, il passe au niveau D pour le domaine de compétences RÉA.
Si malgré les questions ouvertes le candidat ne parvient pas à mesurer labsorbance du lave-glace ni à calculer la concentration en colorant dans le lave-glace, alors :
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau A, il passe au niveau C pour le domaine de compétences RÉA.
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau B, il passe au niveau D pour le domaine de compétences RÉA.
si, à lissue de lévaluation de la partie 1., le candidat avait obtenu le niveau C, il passe au niveau D pour le domaine de compétences RÉA.
Les 2 tâches ayant alors été réalisées, lexaminateur peut associer un niveau à la compétence REA.
Exemples de solutions partielles
Solution partielle 1
Il faut mesurer labsorbance du lave-glace.
Solution partielle 2
Il faut utiliser le document 4.
Exemple de solution totale
Le professeur indique que la concentration dans le lave-glace est C = 4,0 mg/L.
Interpréter le spectre RMN.
La compétence VALIDER est évaluée lors de la partie 3.
Les critères retenus pour lévaluation de la compétence VALIDER sont les suivants :
- exploiter et interpréter des résultats
- valider la présence déthanol
L'examinateur évalue globalement la façon dont le candidat exploite les données recueillies à partir du spectre RMN. Il attend (critères) que celui-ci soit capable :
- dexploiter et dinterpréter le spectre RMN
- de valider la présence déthanol grâce au spectre RMN
Si le candidat a réalisé l'ensemble des exploitations demandées de manière satisfaisante selon les critères précisés ci-dessus avec éventuellement une intervention de lexaminateur, concernant une difficulté identifiée et explicitée par le candidat et à laquelle il apporte une réponse quasiment de lui-même le niveau acquis est A
Si le candidat a réalisé l'ensemble de lexploitation demandée de manière satisfaisante mais avec quelques interventions de lexaminateur concernant une difficulté ou erreur non identifiée au départ par le candidat mais résolue ensuite par celui-ci après un questionnement, le niveau acquis est B.
Le candidat reste bloqué dans lanalyse du spectre RMN, malgré les questions posées par lexaminateur. Des éléments de solutions lui sont apportés, ce qui lui permet de poursuivre la tâche. Le niveau acquis est C.
Le candidat a été incapable de faire lexploitation du spectre RMN malgré le questionnement de lexaminateur. Le niveau acquis est D.
Exemple de solution partielle
Proposition partielle 1
Rappel de la « règle » du (n+1)uplet.
Proposition partielle 2
Le singulet à 2,6 ppm correspond à lhydrogène de groupe hydroxyle OH.
Exemple de solution totale
Le professeur indique que le triplet à 1,2 ppm correspond à CH3, le quadruplet à 3,7 correspond au CH2 et le singulet à 2,6 ppm correspond à lhydrogène de groupe hydroxyle OH.
Comment distinguer les deux lave-glaces ?
La compétence COMMUNIQUER est évaluée lors de la partie 4.
Les critères retenus pour lévaluation de la compétence COMMUNIQUER sont les suivants :
- utiliser le vocabulaire scientifique adapté,
- formuler une proposition de manière cohérente complète et compréhensible.
La réponse attendue ici, en lien avec ce qui a été fait précédemment, est de proposer de chercher la présence déthanol qui nest pas présent dans le lave-glace « été ».
Cependant, toute autre solution cohérente est acceptée.
Si le texte proposé par le candidat répond de manière satisfaisante aux critères précisés ci-dessus avec éventuellement une intervention de lexaminateur, concernant une difficulté identifiée et explicitée par le candidat et à laquelle il apporte une réponse quasiment de lui-même le niveau acquis est A
Si le texte proposé par le candidat répond de manière satisfaisante aux critères précisés ci-dessus mais avec quelques interventions de lexaminateur concernant une difficulté ou erreur non identifiée au départ par le candidat mais résolue ensuite par celui-ci après un questionnement, le niveau acquis est B.
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Le candidat a été incapable de faire une proposition malgré le questionnement de lexaminateur. Le niveau acquis est D.
Exemple de solution partielle
Proposition partielle 1
Il faut analyser les documents 1 et 2 en tenant compte de la réponse à la partie 4.
GRILLE DÉVALUATION
Sujet n°1 spécifiqueLe lave-glace23/11/2012
Académie de BesançonLycée Raoul Follereau P.RPage PAGE 1 sur NUMPAGES 14
