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Le principe est d'intégrer la réponse type de la compression / pavillon à la conception du filtrage pour concevoir un filtrage dont la fréquence de répartition se rapproche de la coupure acoustique du pavillon.
Un nombre significatif de mesures convergent pour indiquer que cette coupure est fréquemment* du quatrième ordre, type TAD TH4001, Altec 805B ect
(*condition préalable à vérifier pour utiliser les filtres décrits ici)
Les fonctions de transfert sont à considérer comme des courbes cibles, plus faciles à atteindre par l'usage d'un filtre audio numérique via les délais et l'égalisation paramétrique.
Les courbes cibles peuvent être créées avec rePhase
aidé du tableau ( de Rascalito) rappelant que le Butt 3 est décomposable en un ordre 1 x ordre 2 avec Q = 1
puis importées dans Rew pour faciliter la comparaison avec les mesures, à réexporter au format txt pour la mise au point d'un filtrage passif avec Xsim
http://www.diyaudio.com/forums/software-tools/259865-xsim-free-crossover-designer.html
La fréquence de croisement visée est à 1,5 x la fréquence de coupure acoustique de l'ensemble pavillon / compression.
Cette coupure est approximée par un passe haut du quatrième ordre de type LR4.
Pour une coupure du pavillon à 400 Hz: ( Fpav)
Le passe bas cible : Butt 3 à 500 Hz ( 1,25 x Fpav )
Le passe haut cible : coupure pavillon + Butt 2 à 700 Hz ( 1,75 x Fpav )
Les HP sont alignés sur leurs plan émissifs et branchés sur la même polarité.
Le croisement des voies est à -6dB
réponse dans l'axe avec hp alignés ou avec une avance de 1 cm au boomer:
ondulation < 0,2 dB :
phase de la somme des voies :
temps de propagation de groupe :
phase tracking:
sim avec LTspice: réponse en coïncidence < 0,4 dB
E3 et E1 : filtres, E4 : réponse du pavillon
angle de phase entre voies à Fcroisement ≈ 602 Hz : 21°
variante avec un filtrage plus raide de la voie grave:
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se rapprocher de la coupure du pavillon :
pavillon approximé par un LR4 à 300 Hz,raccord visé à 1,4 x Fc comp
passe bas Butt3 à 350 Hz, passe haut électrique Butt2 à 444 Hz
+ léger recul 2,3 cm, hp de même polarité
group delay
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raccord visé à 386 Hz ( 1,287 x Fc comp ) condition limite où le filtre électrique de la compression est à le même fréquence que sa coupure acoustique
passe haut : pavillon/compression + Bess2 à Fc
passe bas : LR4 à 396 Hz ( 1,32 x Fc )
sans décalage, même polarité
group delay
phase tracking
-------------
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idem, avec un passe bas en Butt3 à 320 Hz, croisement à 381 Hz à -5,8 dB; hp sur la même polarité sans décalage
dans LTspice, où la courbe bleu/vert est la réponse en coïncidence
phase tracking:
group delay
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rodage des câbles secteur
votre commentaire
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les sites qu'il faut visiter
Francis Brooke :
https://sites.google.com/site/francisaudio69/
Jean-Marc Plantefeve:
http://jm.plantefeve.pagesperso-orange.fr/
Jipihorn:
https://jipihorn.wordpress.com/
Jean-Luc Ohl :
diy hp
Zaph
&Troels
http://www.troelsgravesen.dk/Diy_Loudspeaker_Projects.htm
microphones et prise de son , Pierre Voyard:
http://voyard.free.fr/textes_audio/pds_stereo.htm
textes et bouquins :
calibration acoustique:
http://www.taylormadesystem.com/PDF/IRCAM%202007.pdf
Audio transducers de Gedlee :
http://gedlee.azurewebsites.net/Books/AudioTransducers.aspx
wireless world articles
http://www.keith-snook.info/wireless-world-magazine/wireless-world-articles.html
Le problème du haut parleur:
http://cyrille.pinton.free.fr/electroac/lectures_utiles/tech_haut-parleurs/Le_HP_v1.3.pdf
http://www.wearedorothy.com/shop/electric-love-blueprint-original-open-edition
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critères retenus :
- déviation de phase maximum de 10° par bande de 100 Hz en dessous de 450 Hz, soit un retard de groupe constant limité à 0,28 ms .
- déviation de phase de 40° par octave au dessus de 450 Hz, soit un GD de 0,22 ms à 700 Hz , 0,157 ms à 1 kHz, 0,11 ms à 1,41 kHz, ... profil en 1/F .
critères : conférence Alain Roux
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Quelques filtres respectant* ces critères si Fc est égale
ou supérieure à 1 kHz.
(* : ou presque ! cible tenue en moyenne entre 1 et 2 kHz - 40° - mais localement dépassée autour de 1,4 kHz )
simulations avec :Télécharger « jmlc-GD-and-PHI-Standard.xls »
valeurs pour F (croisement) = 1kHz
en 2/2 : en Bessel2 ou LR2
avec léger recul de la voie haute
en 3/2
en 4/2
2/3
courbes du passe haut
Pour simuler ces filtres, entrer les coefs. dans la page des calculs.
Les colonnes des calculs ( ici A - AR - AQ pour fréquence - module - phase )
sont exportables vers une nouvelle page excel par copier - coller spécial texte colonne par colonne, puis sauvegardée au format texte, nettoyée, pour obtenir un fichier compatible txt/frd
utilisable comme courbe cible en overlay dans Rew, Xsim ...
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3/3
4/3
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votre commentaire
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http://www.analog.com/en/dsp-software/ss_sigst_02/sw.html
exemples de programmations
fréquence raccord visée 100 Hz, à mieux que -5dB au croisement, complémentaires en 18 dB/ octave francs.
les délai sont en samples pour Fs : 48 kHz
schéma de base:
ordre 3 au passe bas
ordre 4
ou encore :
ordre 5
ou
ordre 6
ordre 7
ordre 8
ou
extrait forum hcfr :
aux fréquences hautes et plus généralement en trois voies, il faut affiner les valeurs pour retomber sur des pentes constantes, quand le pas de délai n'est plus assez fin
autre option, en trois voies, mixer le filtrage soustractif aux voies grave médium avec du FIR
au médium aigu: exemple pentes du 5ème ordre à phase linéaire ( rePhase txt) avec 1001 taps/ Fc = 600 Hz
au final, en mixant soustractif délai ( LR4 à 100 Hz ) + fir à 600 Hz :
( ajouter à la voie grave un délai égal à la demi impulsion du fir pour alignement global )
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6 commentaires
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Les logiciels de mesure
Holm Impulse : pc . http://www.holmacoustics.com/holmimpulse.php
free, fonctions limitées mais pertinentes, va à l'essentiel
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Rew : pc / mac http://www.roomeqwizard.com/
free, ( donationware )
anciennes versions : http://roomeqwizard.com/installers/
http://www.hometheatershack.com/forums/
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Arta : pc : version démo free ou full ..€ http://www.artalabs.hr/download.htm
se décompose en trois programmes: arta, limp et step
une référence en analyses acoustiques
manuel :
http://www.artalabs.hr/AppNotes/ARTA%20Handbook%20Version%202.4%20English.pdf
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quelques liens :
measuring hp : J. Atkinson ( stéréophile )
http://www.troelsgravesen.dk/download/MeasuringLoudspeakers_JohnAtkinson.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=j77VKw9Kx6U
http://audioroundtable.com/misc/Mueller.pdf
audioxpress.com/files/dappolito1
audioxpress.com/files/dappolito2
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les microphones de mesure
omnidirectionnels
capsules électret
avec ou sans convertisseur intégré --> UMIK1 USB
bonne linéarité dans les basses fréquences, fichiers de calibration ( umik ches miniDSP )
performances médiocres en distorsion / bruit* : inaptes à faire des mesures de distorsion pertinentes avec les meilleurs haut-parleurs ( TAD ect )
*à niveau modéré, c'est le bruit propre du micro qui limite
la profondeur d'analyse en distorsion.
Une même mesure de tweeter, environ 87 dBspl, avec ECM8000 : seuil vers 0,1% lié au bruit du mic.
idem mais avec un micro de studio, seuil abaissé autour de 0,02 %
voir ici comparaison en disto. entre un Dayton EMM-6 et un Earthworks M30:
Cependant, les fichiers de calibration ne comportent pas toujours la phase.
Pour essayer d'en retrouver les valeurs, reproduire au mieux la courbe du micro dans rePhase, à phase minimum, puis exporter.
la fonction " invert" globale est intégrée pour cet usage
depuis rePhase 1.1.1:
Exemple avec un UMIK1 : le déphasage est égal ou supérieur à 50° aux extrémités de bande, approximation supposant des pentes d'ordre 2 en band pass.
calibration txt générique avec phase pour ECM 8000 :
Télécharger « txt calibration ecm8000.txt »
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http://jipihorn.free.fr/Enceintes_Thierry_Mesures.htm
ou en diy, utiliser l'excellente capsule Panasonic WM61A : dht < 0,1 % / 100 dB SPL
http://www.johncon.com/john/wm61a/
http://www.homecinema-fr.com/forum/ressources/file/149077
façon Linkwitz : http://www.linkwitzlab.com/sys_test.htm
setting de base en "single channel"
Tests préalables : carte son rebouclée, ici dans Holm.( en 44,1 kHz)
calibration de la carte : device & signal, make
ou dans Rew : préférences, soundcard
résultat : mesure boucle avec calibration activée
ajouter ensuite le fichier de calibration du microphone.
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conditions idéales pour les mesures : milieu anéchoïque
mais dans une pièce à vivre....
http://www.embedded.com/print/4015907
la mesure ne peut être que pseudo anéchoïque:
1 : - par le fenêtrage de la réponse impulsionnelle :
illustration : mesure initiale avec Rew ( trois voies filtre/égalisation fir )
interaction fenêtrage / réponse: observation de la même mesure avec Holm
première réflexion hors fenêtrage . Les bornes de la fenêtre se déplacent très simplement dans Holm en les faisant glisser à la souris
dans Holm : largeur de la fenêtre située à droite de T=0 : l'impulsion <=> longueur d'onde <=> fréquence du "gating"
ici vers 460 Hz : limite de validité des courbes
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un gating à 100 Hz:
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dans Arta : c'est la largeur totale de la fenêtre qui est considérée pour le calcul du gating, représenté par le trait jaune
ici fenêtre 6 ms <=> trait jaune à 170 Hz
Idem dans Rew, gating à la largeur totale de la fenêtre,( 6ms ) mais l'affichage de la courbe s’arrête ( ou se prolonge en pointillés) à la fréquence correspondante:
noter que la résolution effective à considérer est celle de la " right window"
correspondant ici à 200 Hz ( 5ms) et non comme l'annonce Rew à 166 Hz (6ms)
------
autour du gating : commentaires de J-L. Ohl :
" Si la fenêtre fait une milliseconde, seules les fréquences dont la période est plus courte que la fenêtre seront bien analysées : il faut que la fenêtre inclue au moins une période complète. Ce qui correspond à une fréquence supérieure à 1kHz. Mais pour avoir une résolution au 1/3 d'octave, il faut en réalité au moins 3 périodes de signal dans la fenêtre.
Une fenêtre de 160 échantillons à 48kHz correspond à 160/48000 = 3.3ms donc environ 3 périodes de 1kHz, donc une analyse correcte à 1/3 d'octave jusqu'à cette fréquence de 1kHz."-----------
avec une fenêtre plus large, intégrant la première réflexion ->
gating : 250 Hz
dégradation apparente de la réponse en amplitude dans la bande medium
analyse du contenu perturbateur : fenêtrage autour de la première réflexion avec Holm et comparaison de la courbe obtenue avec le profil à 3 ms du csd dans Arta :
la première réflexion agit comme un filtre en peigne dans la bande 700 Hz à 3 kHz sur la mesure quand le fenêtrage l'inclue.
http://www.jblpro.com/pub/manuals/pssdm_1.pdf
le csd ( cumulative spectral decay ) n'illustre donc pas ici un trainage du haut-parleur mais un retour d'ondes par réflexion sur le mur le plus proche.
en mode sonogram :
une fonction intéressante dans Holm : le complex smoothing : la largeur de la fenêtre d'analyse s'élargit en fonction de la longueur d'onde.
Cette fonction est introduite dans REW depuis la V5.14
Le "frequency dependent window" se règle en cycles, et permet des mesures cohérentes de la phase à plus grande distance:
L'accident à 200 Hz reste visible lequel correspond à une réflexion par le sol
en retard d'environ 85 cm sur son direct:
illustration S. Linkwitz
http://www.linkwitzlab.com/frontiers_5.htm#U
-----
Pour mettre en évidence le niveau des premières réflexions, avec l' etc
( energy time curve) dans Rew, overlays, ici avec une mesure au point d'écoute et micro omnidirectionnel:
le traitement acoustique passif doit viser un affaiblissement mini de -15dB des premières réflexions sur 20 ms selon les travaux de S. Olive et F. Toole:
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Une possibilité pour augmenter le rapport son direct / réfléchi est d'utiliser des micros directionnels électrostatiques, mais dont le prix devient vertigineux pour les meilleurs .Très faible bruit et distorsion propre négligeable, location : Tapages, DC Audiovisuel
L'affaiblissement de la réponse dans le grave sera compensée par fichier de calibration du microphone.
nb : Ne convient qu'aux mesures à distance (>1m ) pour s'affranchir de l'effet de proximité caractérisant les micros directionnels:
http://www.claudegabriel.be/Acoustique%20chapitre%205.pdf
aucune mesure ici présentée n'est calibrée en niveau dBspl réel.
ex . cardioïde type Neumann KM84
Schoeps MK41 hyper-cardioïde
En version abordable un T-Bone SC400 ou Behringer C1
(donné pour 1% de distorsion à 136 dB SPL !)
http://www.behringer.com/assets/C-1_P0226_M_FR.pdf
http://voyard.free.fr/textes_audio/le_microphone.htm
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------- snow art -----
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2: mesure en proximité
le champ indirect est négligeable, courbe de décroissance théorique :
mesure type sur sub :
near, free et far field :
http://www.artalabs.hr/AppNotes/AP4_FreeField-Rev03eng.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slaa641/slaa641.pdf
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http://www.linkwitzlab.com/Loudspeaker-Room/tests&measurements.htm
http://www.mh-audio.nl/Farfield.asp
http://www.artalabs.hr/AppNotes/AP4_FreeField-Rev03eng.pdf
http://www.excelsior-audio.com/Publications/Phase_Response_&_Receive_Delay.pdf
testing loudspeakers par J. D'Appolito
https://drive.google.com/file/d/0B8OXGyAB2MTMS21yd3VIMVdBM1k/view?usp=sharing
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sur le site de Denis ( SO-Audio) des articles à lire :
http://so.audio.free.fr/SO-Audio.Concept_1.html
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J-L. Ohl
http://www.ohl.to/audio/downloads/MMM-moving-mic-measurement.pdf
----
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La phase dans tous ses états:
une voie unique,
un haut-parleur seul, filtré ou pas, est un système dit à phase minimum, ses réponses en amplitude et en phase sont liées par la transformée de Hilbert.La réponse mesurée doit être proche de la phase minimum calculée par les logiciels. En pratique, l'écart varie selon les hp et conditions de mesure
http://www.bodziosoftware.com.au/Min_Phase_Appr_Deriveration.pdf
mesure brut d'un 17 cm à 80 cm :
phase mesure vert, phase minimum calcul : gris
il faut retoucher progressivement le calage de T=0 sur l'impulsion pour affiner la juxtaposition= minimiser l'"excess phase"
idem sur un tweeter phase mesure (prune) / minimum (gris)
le profil moins tourmenté permet de distinguer plus clairement les zones dominées:
- par le passe haut en avance de phase ( phase positive)
- puis par le passe bas en retard de phase ( phase négative )
Cette courbe passe donc nécessairement par 0 ° en pleine bande, ou par 180° si le haut parleur est branché en polarité inversée.
------
ll faut cependant relativiser la validité du calcul de la phase minimum par les logiciels : un passe bande LR4 200Hz + LR4 2kHz dont le résultat est connu :
phase minimum incorrecte dans rew en haut du spectre
pas mieux avec arta :
pour une fs = 44,1 kHz, l'erreur sera sensiblement plus faible en augmentant la fs de la mesure
commentaires de J. Kreskovsky en fin de page sur l'extraction de la phase minimum par les logiciels
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Pour une représentation plus justes, ces courbes de phase d'un passe-bande devraient être non repliées et calées de manière à conserver des valeurs positives sur la partie dominée par le passe-haut, et négatives pour la partie passe-bas, donnant des variations ici de +360° à -360°.
Pour un vrai retard, idem, la courbe devrait préférablement être représentée dépliée, par exemple un retard pur de 1 ms correspond à -360° à 1 kHz , et -720° à 2 kHz ect .
Le problème de la courbe de phase pour une enceinte multi-voies est différent lequel peut donner une courbe passant réellement plusieurs fois par 0°.
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phase et placement de T= 0 sur un dirac parfait :
retard pur et phase : importance de l'échelle des fréquences lin / log
http://www.albedoaudio.com/files/Fase%20Eng.pdf
retard en échelle log et replié
calage de t=0 et group delay :
phase et t=0 par Alka, sur le forum Dspiy :
http://www.dspiy.be/forum/viewtopic.php?f=2&t=151&p=3891&sid=caa4b2c3de6fc5d5560980319cdf0f4f#p3891
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Pour obtenir des courbes de phase calées sur l'impulsion dans Arta,
il est nécessaire d'obtenir la valeur du predelay,
cad le temps entre le début de la fenêtre et le sommet de l'impulsion:
exemple avec une impulsion théorique:
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wrap / unwrap
Le terme usuel en français de plier / déplier, lié au problème de la représentation plane, est moins pertinent que wrap qui peut se traduire par enrouler :
le phénomène de rotation de phase illustré en 3D:
http://www.techniquesduson.com/Phase.pdf
phase enroulée / 3D / 2D est ensuite dépliée ou pas.
La littérature autour du sujet présente volontiers le déphasage comme un phénomène assimilable à un retard.
On peut l'imaginer comme un retard complexe, décomposable en retard de phase et retard de groupe. Lorsque ces valeurs sont égales et constantes, alors retard de phase = retard de groupe = retard temporel.=> déphasage linéaire.
(Un peu comme l'impédance d'une enceinte, ce n'est que si elle est linéarisée qu'elle devient assimilable à une résistance )
Si tout retard peut être vu sous l'angle d'un déphasage équivalent, l'inverse est donc faux, ex : Pour un filtre d'ordre 1, chaque voie passe haut et passe bas voit sa phase tourner, présente donc un temps de propagation de groupe non nul, cependant il l'est pour la somme des voies.La phase ne crée pas le temps.
Décomposition voies : burst à Fc filtre premier ordre:
voies et somme:
ce qui suppose que les hp sont alignés:
trois types d'alignements
observés par le placement relatif des impulsions
deux voies, FC : 1kHZ
Les impulsions dans Rew apparaissent à amplitude normalisée à 100%.
En fait leur amplitude réelle est fonction de la largeur de bande en fréquence vue en échelle linéaire, et apparait ainsi dans Arta ou Holm, ce qui rend celle d'un grave ou bas médium très peu lisible.
Leur placement relatif peut être observé en utilisant la fonction loopback, un canal est rebouclé pour servir de référence temporelle
avec des impulsions théoriques :
1 : Avec un filtre LR4 iir
Type causal, à phase minimum pour chaque voie, la conséquence ne peut précéder la cause : l'impulsion de la voie haute est alignée sur le tout début de l'impulsion de la voie grave. Dans overlays / impulses :
Le bon placement se vérifie avec la fonction A+B,
conduisant à une réponse droite.
voir la vidéo de Magu ( Meyer Sound ) à partir de 54mn
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Filtrage LR4 FIR à phase linéaire:
non causal : les impulsions sont symétriques, toutes placées sur leurs sommets, leur somme donnant ici, sur impulsions de synthèse, un dirac parfait.
------------
Filtre IIR à décalage : type dit "quasi-optimal"
selon Jean-Michel Le Cléac'h :
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Rew et rePhase
Les dernières versions de REW ( depuis V5, 19 beta 5 ) offrent la possibilité
d'extraire l'excess phase d'une mesure pour faciliter l'égalisation par
convolution via rePhase pour une cible globale à phase minimum.
L'excess phase est la différence entre la phase mesurée et la phase minimum calculée par la transformée de Hilbert de la réponse en amplitude.
Démarche:
Soit la mesure initiale avec la phase, la phase minimum et l'excess phase:
dans "all spl ", controls, générer l'excess phase version:
exporter cette version au format txt et faire glisser dans le fenêtre de rePhase:
( cliquer sur les images pour agrandir ! )
linéariser totalement la courbe de phase avec les outils "filter linéarisation "
et" paragraphic phase eq "
puis effacer la mesure d'excess phase ( File, clear measurement ) ce qui laisse apparaitre maintenant l'excess phase inversé
pour faire glisser la mesure initiale exportée de Rew
l'égaliser en amplitude avec les fonctions " paragraphic gain EQ "
en MINIMUM PHASE
générer l'impulsion de correction dans rePhase, l'importer dans Rew et simuler la correction avec la fonction arithmetic
( all spl, controls ) AxB A : mesure , B : correction
phase et phase minimum se superposent intimement comme prévu
et la réponse transitoire ne montre quasi aucun pré ringing
------
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câblage pour mesure d'impédance avec Rew:
prendre 100 Ohms pour Res et le même schéma que Limp ( erreur sur le manuel de Rew ) :
sortie gauche direct vers entrée droite et entrée gauche après le pont diviseur
avec ampli de puissance:
combinaisons :
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