Diamant

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Diamant Catégorie I : Éléments natifs
Cristal de diamant jaune en forme d’octaèdre
Général
Formule brute	C
Identification
Masse moléculaire	12,02 g/mol
Couleur	Typiquement jaune, brun ou gris à incolore. Plus rarement, bleu, vert, noir, translucide, blanc, rose, violet, orange ou rouge
Système cristallin	Cubique
Réseau de Bravais	Cubique Faces Centrées (diamant)
Clivage	111 (parfait dans quatre directions)
Fracture	conchoïdale
Échelle de Mohs	10
Éclat	adamantin
Propriétés optiques
Indice de réfraction	2,407 à 2,451, selon la longueur d'onde de la lumière
Biréfringence	non
Dispersion	2vz ~ 0,044
Polychroïsme	non
Spectre d'absorption	pour les diamants jaune pâle, la raie 415,5 nm est typique. Les diamants irradiés ou chauffés montrent souvent une raie vers 594 nm lorsqu'ils sont refroidis aux basses températures
Transparence	transparent
Autres propriétés
Densité	3,517
Température de fusion	3546,85 °C
Solubilité	insoluble dans l'eau, les acides et les bases
Caractères distinctifs
Comportement chimique	se transforme en graphite dans la flamme
Principales variétés

Le diamant est un minéral composé de carbone, dont il représente l'allotrope de haute pression, qui cristallise dans le système cristallin cubique. C’est le plus dur (dureté Mohs de 10) de tous les matériaux naturels.

Sommaire 1 Étymologie 2 Histoire 3 Propriétés 3.1 Structure cristalline 3.2 Propriétés physiques 3.3 Propriétés optiques 4 Formation 4.1 Remontée en surface 5 Gisements 5.1 Pays producteurs 5.2 Exploitation minière 5.3 Diamants de synthèse 6 Utilisation 6.1 Industrie 6.2 Joaillerie 6.2.1 Taille 6.2.2 Couleur 6.2.3 Pureté 6.2.4 Diamantaires et gemmologues 6.2.5 Diamants célèbres 7 Découverte récente 8 Le plus gros diamant jamais vendu aux enchères 9 Symbolique 10 Voir aussi 10.1 Lien externe 11 Notes et références

[modifier] Étymologie

Le mot est dérivé du grec αδαμας (adamas : « indomptable », d'adamastos : « inflexible, inébranlable », qui a également donné adamantin et adamant, ancien nom du diamant), qui désignait initialement le métal le plus dur, puis toute matière très dure, comme la magnétite. Il a ainsi servi à désigner une grande variété de gemmes, telles que (toutes ces dénominations sont désormais interdites, sauf indication de la provenance d’un véritable diamant) :

• le corindon synthétique : diamant d’alumine ;
• l’hématite : diamant noir du Névada, diamant d’Alaska (hématite noire) ;
• l’obsidienne décolorée : diamant du Névada ;
• la pyrite : diamant alpin, diamant de Pennsylvanie ;
• le quartz :
  • diamant de Bohême, de Briançon, de Brighton, de Bristol, de Buxton, de Hawaii ; diamant irlandais, diamant mexicain, diamant occidental ;
  • diamant Marmorosch (variété de quartz) ;
  • diamant d’Alaska, diamant du Brésil (cristal de roche) ;
  • diamant d’Alençon, diamant allemand (quartz enfumé) ;
  • diamant d’Arkansas (quartz nommé également Horatio Diamond) ;
  • diamant du Colorado (quartz fumé transparent) ;
  • diamant du Dauphiné, diamant de Rennes (quartz hyalin) ;
• le zircon : diamant de Ceylan (incolore), diamant de Matura (zircon décoloré).

Il faut aussi noter qu’en France, l’usage commercial du terme diamant de culture (diamant synthétique) est interdit (cf. article gemme).

[modifier] Histoire

La découverte en 1793 de sa composition, du carbone pur, par Antoine Lavoisier, a marqué le début de l’épopée de sa synthèse. Cependant, il a fallu attendre le milieu du XX^e siècle pour qu’enfin des chimistes réussissent à le fabriquer. Dès lors, le diamant est devenu un matériau industriel dont la production annuelle atteint aujourd’hui plus de 400 millions de carats, soit 80 tonnes.

[modifier] Propriétés

Le diamant est une forme métastable du carbone dans les conditions de température et de pression normales. Il brûle dès 500°C dans un courant d’air, mais s’il est maintenu à 1 100°C sous atmosphère neutre, il se transforme en graphite.

[modifier] Structure cristalline

Dans son état naturel, le diamant possède une structure dérivée de la structure cubique à faces centrées, appelée structure type diamant où en plus des atomes au coins du cube et au centre de chaque face, quatre des huit sites tétraédrique sont occupés, ce qui donne finalement huit atomes par maille élémentaire (contre 4 pour une structure cfc classique), et fait que chaque atome de carbone a quatre voisins.

Cette structure est notée A4 en notation Strukturbericht. Son groupe d'espace est (n°227), son symbole de Pearson est cF8. Son paramètre de maille est :

a = 3,566 7 Å

Le volume d'une maille est de 45,37 ų, la densité théorique est de 3,517.

[modifier] Propriétés physiques

Sa masse molaire est de 12,02 g·mol^-1, sa masse volumique mesurée est de 3 520 kg/m³.

Dans l’édifice cristallin du diamant, les liaisons entre atomes de carbones résultent de la mise en commun des électrons de la couche périphérique afin de former des couches saturées. Chaque atome de carbone est ainsi associé de façon tétraédrique à ses quatre voisins les plus proches (hybridation sp³ du carbone), et complète ainsi sa couche extérieure. Ces liaisons covalentes, fortes et donc difficiles à casser, couvrent tout le cristal, d’où son incroyable dureté.

La conductivité électrique est basse, car les électrons ne se regroupent pas comme dans un métal : ils restent liés aux atomes et ne peuvent pas, par exemple sous l’action d’un champ électrique extérieur, former un nuage électronique qui transporterait le courant de façon continue. En d’autres termes, le diamant est un très bon isolant. Néanmoins, il fait l’objet d’études en tant que semi-conducteur à large bande pour l’électronique de puissance.

La conductivité thermique du diamant est exceptionnelle, ce qui explique pourquoi il paraît si froid au toucher. Ce minéral est, de loin, le meilleur conducteur connu de la chaleur. Dans un cristal isolant électrique comme le diamant, la conductivité thermique est assurée par les vibrations cohérentes des atomes du réseau. Des valeurs de 2 500 W/(m·K) ont été mesurées, que l’on peut comparer aux 401 W/(m·K) du cuivre et aux 429 W/(m·K) de l’argent. Cette propriété en fait un candidat comme substrat pour le refroidissement des semi-conducteurs.

Enfin, le coefficient de dilatation du diamant, lié aux propriétés des vibrations du réseau de ce matériau, est très faible. Pour le diamant pur, l’accroissement relatif de longueur par degré est d’environ un millionième à température ambiante, que l’on peut comparer aux 1,2 millionièmes de l’invar, alliage constitué de 64 % de fer et de 36 % de nickel, qui est réputé pour sa très faible dilatation. Le fer est très loin derrière, avec 11,7 millionièmes.

[modifier] Propriétés optiques

Le diamant est transparent ou translucide ; son indice de réfraction est particulièrement élevé, et varie en fonction de la longueur d’onde : ce sont ces propriétés qui lui donnent son éclat caractéristique, « adamantin ». Cet indice est de 2,407 pour la lumière rouge (687 nm), 2,418 pour la lumière jaune, et 2,451 pour la lumière bleue (431 nm).

[modifier] Formation

Les diamants sont constitués de carbone. Ils se forment lorsque ce dernier se trouve dans des conditions de température et de pression très élevées, entre 1 100 °C et 1 400 °C, ce qui correspond à des profondeurs d'environ 180 km dans le manteau terrestre. Les impuretés telles que l'azote, le soufre ou des métaux peuvent colorer le diamant.

On distingue deux grandes catégories de diamants en fonction de la nature de leur cortège d'inclusions, caractéristiques de l'environnement de cristallisation. Dans la plupart des cas, ces inclusions représentent une minéralogie de péridotite. Une seconde catégorie d'inclusions est caractéristiques d'association éclogitiques.

Les diamants naturels sont composés de carbone qui se trouvait dans le manteau depuis la formation de la Terre, mais certains sont constitués de carbone provenant d'organismes, tels que des algues. C'est ce que révèle la composition isotopique du carbone ^[1]. Ce carbone organique a été enfoui jusqu'au manteau terrestre par le mouvement des plaques tectoniques, dans les zones de subduction.

La nature minéralogique des inclusions, leur contenu en élement en trace et la composition isotopique (Carbone et Azote) des diamants eux-mêmes sont de précieux indices pour comprendre la genèse de ce minéral. Tout porte à croire que la croissance des diamants dans le manteau lithosphérique ne résulte pas d'une transformation directe à partir du graphite mais impliquerait plutôt l'entremise d'un fluide COH (fluide aqueux contenant du carbone dans une forme moléculaire non spécifiée : CH₄, CO, CO₂) ou d'un magma carbonaté (carbonatite). Le mode de cristallisation des diamants issus du manteau inférieur est bien moins contraint. Les caractéristiques en éléments en traces des inclusions de pérovskites calciques dans ces diamants suggèrent à certains auteurs une croissance associée à la présence de croûte océanique, dans une zone du manteau où elle pourrait effectivement s'accumuler.^[2]

[modifier] Remontée en surface

Les diamants d'Afrique du Sud ont été remontés par des éruptions volcaniques très puissantes. Elles ont occasionné la formation de brêches volcaniques, constituées de débris de roches à l'origine très profondes. Les diamants sont ainsi retrouvés en inclusion dans ces roches appelées kimberlites.

L'érosion peut ensuite les transporter et les incorporer dans des sédiments alluviaux.

[modifier] Gisements

La plupart des diamants sont extraits de la kimberlite présente dans les zones les plus anciennes de croûte continentale (au moins 1,5 milliard d'années)^[3]. Voir craton.

Jusqu'au XVI^e siècle, l'Inde et plus particulièrement la région de Golkonda (Golconde) était la seule zone de production de diamants au monde, avec la région de Bornéo. C'est en Inde qu'ont été extraits les plus célèbres diamants anciens. Puis les gisements du Brésil ont été découverts. Ils ont alimenté le marché occidental jusqu'à la fin du XIX^e siècle, date de la découverte des gisements sud-africains.

Depuis cette date, la plupart des diamants viennent d'Afrique (62,1 % en 1999). Cette situation a été l'origine de plusieurs guerres comme celle du Sierra Leone, où les objectifs stratégiques étaient le contrôle des principaux gisements du pays pour financer le conflit.

Dans les parties les plus internes des chaînes de collision tel que les Alpes, l'Himalaya ou la chaîne Hercynienne, on trouve des roches continentales contenant des microdiamants ^[4]. Ces diamants se forment au cours du métamorphisme dit de ultra haute pression en contexte subduction-collision : températures modérées de l'ordre de 800-900°C et pression de l'ordre de 4GPa. Les diamants obtenus sont de taille micrométrique et ne peuvent donc pas être concernés par l'exploitation minière. Cependant, ils offrent des objets uniques pour l'étude du comportement d'un système rocheux en profondeur.

[modifier] Pays producteurs

En 2005, la production mondiale de diamants était de 173,5 millions de carats et les quatre principaux producteurs sont la Russie, le Botswana, l'Australie et la République démocratique du Congo qui produisent à eux quatre un peu plus de 73 % de la production mondiale ^[5].

Production de diamants industriels naturels en 2005 ^[5]

Pays	Millions de carats	% du total
Russie	38	21,9
Botswana	31,89	18,4
Australie	30,678	17,7
République démocratique du Congo	27	15,6
Afrique du Sud	15,775	9,1
Canada	12,3	7,1
Angola	10	5,8
Namibie	1,902	1,1
Chine	1,19	0,7
Ghana	1,065	0,6

[modifier] Exploitation minière

Le processus d'extraction est très diversifié, puisqu'il dépend de la région dans laquelle le diamant est exploité. Mais, en général, les opérations se divisent en trois parties :

1. l'élimination des éléments stériles (terre et pierre qui couvre le sable diamantifère) ;
2. l'extraction ;
3. le lavage.

Du fait du coût de l'exploitation des mines (dix tonnes de minerai permettent d'extraire seulement un carat de diamant), seules les entreprises investissent dans ces zones qui leur garantissent une production importante : généralement, des kilomètres carrés de terrain sont excavés pour obtenir une gemme de taille appréciable, d'où le coût des diamants.

[modifier] Diamants de synthèse

Depuis que l'on sait que le diamant n'est qu'une forme particulière du carbone, les physiciens et chimistes ont essayé de le synthétiser. La première synthèse artificielle du diamant eut lieu en 1953 à Stockholm par l'inventeur Baltzar von Platen et le jeune ingénieur civil Anders Kämpe travaillant dans la compagnie suédoise ASEA.

En soumettant le carbone à une forte pression et à une haute température pendant plusieurs heures, il est possible de réaliser un diamant de synthèse. Mais en raison de leur petite taille, ces derniers ne sont utilisés que dans l'industrie.

[modifier] Utilisation

Outre la joaillerie, le diamant est utilisé dans l'industrie en raison de ses propriétés, notamment de dureté.

[modifier] Industrie

Tout d’abord, l’industrie utilise beaucoup le diamant en raison de sa dureté. Depuis les outils de coupe et d’usinage fondés sur les propriétés mécaniques du diamant, jusqu'aux enclumes à diamant permettant de recréer des pressions titanesques, les applications en sont multiples. Cette dureté intervient aussi dans la précision que l’on peut atteindre avec des outils en diamant. Notamment, les scalpels en diamant, permettent de créer des incisions ultraprécises (en ophtalmologie par exemple), car le moindre effleurement découpe la peau. N'étant par ailleurs pas réactif, il est biocompatible et ne génère pas de rejet ou de toxicité.

La chimie s’intéresse aussi fortement au diamant : il possède des propriétés qui le rendent tout à fait approprié pour des applications en électrochimie. D’une part, il est résistant aux acides et aux bases, ce qui permet une utilisation dans des milieux corrosifs. D’autre part, les électrodes de diamant plongées dans de l’eau pure ne subissent aucune réaction électrochimique ; elles sont donc très efficaces.

De nombreux dispositifs optiques utilisent la transparence du diamant, tandis que les dispositifs électroniques exploitent notamment ses propriétés thermiques.

En raison de sa faible conductivité électrique, le diamant peut être utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs lorsqu’il est dopé avec des impuretés de bore ou de phosphore.

Les diamants sont actuellement à l’étude pour une utilisation comme détecteurs :

• de rayonnements dans des installations de recherche scientifique. Le CERN devait recevoir plusieurs mètres carrés de détecteurs en diamants synthétiques. La technologie n’ayant pas avancé assez vite, ils seront en silicium ;
• de rayonnements dans les installations de radiothérapie. Le carbone du diamant est le même que celui du corps (carbone 12 normal) et permet donc des mesures de dose plus proche de la dose réellement reçue par les tissus ;
• de produits divers, par les méthodes de type SAW (Surface Acoustic Waves), car le diamant est un très bon transducteur, grâce à sa rigidité. Il est cependant nécessaire de déposer (par des méthodes de CVD-Magnétron, notamment) un film mince de nitrure d'aluminium, qui est un piézoélectrique, au contraire du diamant. La forme du dépôt influe sur les produits détectables.

En revanche, et malgré leur stabilité considérable, les diamants ne peuvent pas servir dans un cœur de centrale nucléaire, car le bombardement est bien trop important et le matériau serait détruit.

La production de diamant artificielle est principalement destinée à l’industrie.

[modifier] Joaillerie

Les qualités de certains diamants (comme leur pureté, leur taille importante et leur couleur) font du diamant, la plus célèbre des pierres précieuses en joaillerie.

La beauté de son brillant est due au fait qu’il possède un haut indice de réfraction de la lumière et un grand pouvoir dispersif : en pénétrant, les rayons de lumière sont réfléchis à l’intérieur de la pierre à l’infini et la lumière blanche se disperse, retourne à l’intérieur transformée en un éventail de couleurs. Les diamants (comme les gouttes d’eau) fonctionnent comme des prismes en freinant, plus ou moins en fonction des longueurs d'onde (violette au maximum, rouge au minimum) de façon que les couleurs soient dispersées sous forme d’arc-en-ciel.

Mais tous les diamants ne sont pas utilisés en bijouterie. Tout défaut peut leur ôter de la valeur et ils sont alors employés pour des applications industrielles. Généralement ceci arrive avec ceux qui présentent des bulles internes ou des particules étrangères, ou s’ils sont de forme irrégulière ou pauvrement colorés.

[modifier] Taille

La taille des diamants s'effectue surtout à Anvers (Belgique), à Tel-Aviv (Israël) et au Gujarat (Inde) par la communauté jaïn. En Thaïlande, ce sont les pierres précieuses (rubis et saphirs) qui sont taillées.

Le degré de la beauté de l'arc-en-ciel du diamant dépend, en grande partie, de la sculpture et du poli de la pierre. Bien que naturellement les diamants aient leurs éclats propres, ceux-ci peuvent être améliorés et multipliés par la taille experte d'un lapidaire.

Du fait de son extrême dureté, le diamant ne peut être usiné que par un autre diamant, c'est pourquoi la sculpture et le poli de la pierre en sont les éléments les plus importants.

Avant de le tailler, on examine la gemme pour déterminer ses plans de clivage. On trace ensuite sur elle une ligne qui marque le périmètre de ces plans. Sur celui-ci, on fait une petite cannelure avec une espèce de bois qui porte dans son extrémité un diamant. Par cette ouverture, on introduit une fine lame d'acier, on donne un coup sec et la pierre se divise en deux.

Il existe de nombreuses façons de tailler le diamant, mais la plus connue, celle qui met le mieux en valeur la beauté du diamant et qui est de ce fait la plus utilisée, est certainement la taille « brillant ». Cette technique perfectionnée permet de transformer les pierres brutes en véritables joyaux de lumière, en faisant apparaître 58 facettes (57 si l'on ne tient pas compte de la collette) : 33 sur la couronne et 24 sur la culasse, régulières et de tailles définies précisément, à la surface du diamant.

En effet, si les notions de pureté et de couleur paraissent familières, les proportions de taille le sont plus rarement. Pourtant, ces dernières sont un facteur de qualité essentiel. Elles conditionnent directement le rendu de brillance et le « feu » du dia­mant. À couleur identique, un dia­mant possédant de bonnes proportions sera bien plus éclatant qu'un diamant pur incorrectement taillé.

Depuis l'apparition de la taille Tolkovskyen (1919), les diamantaires n'ont cessé de chercher à optimiser le rendu de brillance du diamant. De toutes les tailles du diamant, c'est certainement la forme ronde brillant qui a été la plus étudiée et qui est la plus aboutie ; aujourd'hui, les proportions appliquées à cette taille résultent directement de la compréhension des lois optiques du matériau et de la maîtrise de la tech­nique de taille et du polissage.

Au Japon est très apprécié la taille flèche et cœurs, nommée ainsi à cause des formes des jeux de lumière.

Les apprentis tailleurs sont aujourd'hui très rares, la taille étant de plus en plus réalisé par des lasers à l'aide de systèmes informatiques.^{[réf. nécessaire]}

[modifier] Couleur

Les diamants sont aussi classés par couleur. La couleur la plus commune étant « le blanc » (ici, le blanc désigne plutôt l'absence de couleur : c’est-à-dire que le diamant est transparent). Ces couleurs sont notées grâce à un code utilisant les différentes lettres de l'alphabet :

Code	Couleur
D	Blanc exceptionnel +
E	Blanc exceptionnel
F	Blanc extra +
G	Blanc extra
H	Blanc
I et J	Blanc nuancé
K et L	Légèrement teinté
M à Z	Couleur teinté

[modifier] Pureté

Les diamants contiennent aussi une grande variété d'inclusions qui peuvent modifier son apparence. Une inclusion ou impureté était appelée en France un crapaud, mais cette appellation tend à disparaître dans le langage professionnel suite à la demande de la Confédération des Horlogers Bijoutiers Joailliers et Orfèvres (CHBJO)^{[réf. nécessaire]} de ne plus l'usiter. Les inclusions sont indiquées en utilisant les codes suivants :

Code	Signification
IF (Internally Flawless)	Absence d'inclusions avec un grossissement de 10 fois
VVS1-VVS2 (Very Very Small inclusions)	Minuscule(s) inclusion(s) très difficilement visible(s) à la loupe avec un grossissement de 10 fois
VS1-VS2 (Very Small inclusions)	Très petite(s) inclusion(s) difficilement visible(s) à la loupe avec un grossissement de 10 fois
SI1-SI2-SI3 (Small Inclusions)	Petite(s) inclusion(s) facilement visible(s) à la loupe avec un grossissement de 10 fois
I1-I2-I3 (Imperfect)	Grande(s) et/ou nombreuses inclusion(s) visible(s) à l'œil nu

[modifier] Diamantaires et gemmologues

Ce classement en catégories du diamant (les 4C)^{[réf. nécessaire]} est réalisé par des professionnels. On appelle les personnes chargées de ce travail les gemmologues. Il existe peu de laboratoires mondiaux de gemmologie, les plus connus sont :

• Gemological Institute of America (GIA) à New York
• Diamond High Council (HRD) à Anvers
• International Gemological Institute (IGI) à Anvers
• American Gem Society (AGS) à New York

Chaque diamant ainsi étudié et classé reçoit un certificat d'authenticité. Il s'agit d'un carte d'identité du diamant pour tous les échanges mondiaux qui suivront.

Le diamantaire a contrario du gemmologue n'étudie pas la pierre précieuse mais la négocie et réalise le cas échéant une monture pour la mettre en valeur. Il ne travaille que des pierres taillées mais pas de pierres brutes.

[modifier] Diamants célèbres

Liste de quelques diamants célèbres :

Couleur	Pierre brute				Pierre taillée
	Nom	Carats	Lieu de découverte	Année	Nom	Carats
incolore	Cullinan	3106	Afrique du Sud (mine Premier)	1905	Grande Étoile d’Afrique (Cullinan I)	530,20
					Petite Étoile d’Afrique (Cullinan II)	317,40
		787,50	Inde	XVIIe siècle	Orloff	194,75
		410	Inde	1698	Régent	140,50
					Koh-i Nor	108,93
	Excelsior	995,2	Afrique du Sud (Jagersfontein)	1893	Excelsior I	69,68
					Sancy	55,23
rose					Daria-e nour	182
					Hortensia	20
vert		119,50	Inde	1743	Dresde vert	40,70
bleu					Hope	44,50
noir					Orloff noir	67,50
					Tablet of Islam	160,18
jaune-marron		755	Afrique du Sud	1985	Golden Jubilee (couronne royale de Thaïlande)	545.67

[modifier] Découverte récente

Le plus gros diamant du monde a été découvert le 25 août 2007 dans une mine sud-africaine et pèserait le double du Cullinan qui pèse 3 106 carats. Le diamant a été transporté à Johannesbourg ^[6].

[modifier] Le plus gros diamant jamais vendu aux enchères

Le 15 novembre 2007, un diamant de 84,37 carats a été adjugé 16,2 millions de dollars (11 millions d'euros) au fondateur de la chaîne de vêtements Guess?, Georges Marciano, lors d'une vente aux enchères chez la maison Sotheby's à Genève. Il s'agit du plus gros diamant jamais vendu aux enchères. Son prix avait été évalué entre 13,3 millions et 17,8 millions de dollars (9,05 à 12,1 millions d'euros). Le diamant décroche ainsi la deuxième place au classement des pierres précieuses et bijoux ayant remporté les plus grosses sommes aux enchères. En mai 1995, un diamant de 100,1 carats avait été adjugé 16,5 millions de dollars lors d'une vente à la même branche de Sotheby's à Genève.

[modifier] Symbolique

• Les noces de diamant symbolisent les 60 ans de mariage dans le folklore français.
• Le diamant est le 13^e niveau dans la progression de la Sarbacane Sportive.

[modifier] Voir aussi

• Carbonado
• Diamite
• Moissanite
• Diamantaire
• Diamants de conflits
• le diamant et l'antidiamant en mathématique.

[modifier] Lien externe

• (fr) Diamants et pierres précieuses, reproduction d’un ouvrage de 1887 de Louis Dieulafait

[modifier] Notes et références

v · d · m Pierre et métaux de joaillerie
Métaux précieux	Or • Argent • Platine • Palladium
Pierres précieuses	Diamant • Rubis • Émeraude • Saphir
Pierres fines	Aigue-marine • Améthyste • Citrine • Cristal de roche • Cordiérite • Géode • Grenat • Péridot • Tanzanite • Topaze • Tourmaline • Zircon
Autres	Ambre • Perle

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