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DÉCRYPTAGE R&DDÉCRYPTAGE R&D

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l I N NOVAT ION RE V I E W l l I N NOVAT ION RE V I E W l HS COMPÉ T I T I V I T É INDUS TR I E L L E HS COMPÉ T I T I V I T É INDUS TR I E L L E

L ’électricien compte bien rester un industriel majeur dans le domaine de la production d’élec-tricité nucléaire, comme

en témoigne l’importance de ses investissements dans le secteur. « 50 % de notre activité R&D sont consa-crés à la production », rappelle Bernard Salha, directeur R&D du groupe. Ces dernières années, EDF a toutefois accéléré ses investisse-ments dans d’autres technologies, comme en témoigne la montée en puissance de sa filiale EDF Energies nouvelles. Les dépenses recherche et développement de l’élecricien dans les énergies renouvelables ont déjà augmenté de 30 à 40 % depuis 2010. Elles représentent désor-mais un quart de ses dépenses de recherche. C’est supérieur à ce que dépense le groupe dans la recherche sur le nucléaire. Et en se fixant pour objectif d’augmenter de 80 % ses capacités de production propres d’ici à 2030, le groupe a donné la preuve que le secteur était bien un axe cen-tral de sa R&D. L’énergéticien innove d’abord sur l’énergie renouvelable qu’il connaît le mieux, l’énergie hydraulique. Le groupe a par exemple mis au point, grâce à un partenariat noué avec la société MJ2 Technologies, des micro-centrales hydrauliques. Ces centrales ont l’avantage de fonctionner sur de très basses chutes d’eau, et d’être ainsi capables de récupérer l’énergie flu-viale. La technologie est déjà utilisée sur le Drac, un affluent de l’Isère, près de Grenoble, où trois centrales dotées de turbines VLH (Very Low Head) ont été installées. Le groupe a également axé sa R&D sur l’énergie solaire, à travers sa filiale Photowatt, ou avec le CNRS et Chimie ParisTech au sein de l’Irdep (Institut de recherche et

développement sur l’énergie pho-tovoltaïque). L’Irdep devrait bientôt intégrer l’Institut de recherche sur le photovoltaïque que le groupe crée actuellement sur le plateau de Saclay avec Total et Air Liquide. Après avoir misé sur la technologie des panneaux couches minces, le groupe est finale-

ment revenu à la technologie silicium, dont il essaie désormais d’améliorer les rendements. « Quand on a com-mencé, en 2007, le rendement était de 13 %. Aujourd’hui on est à 16-19 % », rappelle Pierre-Guy Thérond, direc-teur des nouvelles technologies d’EDF EN. EDF s’est également lancé dans le solaire à concentration, qu’il déve-loppe en partenariat avec plusieurs partenaires chinois, comme l’univer-sité de Tsinghua.

❚ DEUX PAS EN AVANT : UN EN GUYANE FRANÇAISE, ET UN AUX ÉTATS-UNISDans le sillage des technologies solaires, l’électricien a également commencé à développer des techno-logies de stockage électrique. Comme souvent, c’est dans les territoires iso-lés que la technologie a été installée pour être testée. Ainsi, début 2015, le groupe a inauguré en Guyane fran-çaise une centrale solaire unique. La centrale du Toucan, d’une puissance de 5 MW, associe des panneaux pho-tovoltaïques et des capacités de stoc-kage. En premier lieu, le stockage per-met notamment d’emmagasiner un tiers de l’énergie produite pendant

trois heures et de la restituer lorsque la demande est là. L’autre innovation, majeure testée avec le projet Toucan, concerne l’installation d’un logiciel de pilotage à distance. Le logiciel, mis au point par la start-up du groupe EDF Store & Forecast et par la R&D d’EDF, permet de prévoir la météo du lendemain, et d’adapter ainsi l’ins-tallation aux conditions météorolo-giques à venir. Un autre pas en avant a notamment été fait avec la mise en service en février de cette année d’un système de stockage d’éner-gie combinant batteries de lithium-ion et logiciel de conduite informa-tisée à McHenry, dans l’Illinois, aux Etats-Unis. Conscient que la transition énergé-tique fait déjà apparaître de nou-veaux concurrents sur les marchés de l’énergie, l’électricien a même décidé d’utiliser ses compétences dans le stockage d’électricité pour se déve-lopper sur le marché de la mobilité électrique. Ainsi, le groupe a signé dès 2014 un partenariat avec la FIA (Fédération internationale de l’au-tomobile) sur la question des batte-ries électriques. En avril dernier, EDF était ainsi un partenaire important

EDF La montée en puissance de la transition énergétique

EDF évolue aujourd’hui dans un environnement marqué par la transition énergétique. Devenue réalité en France, celle-ci se concrétise par des politiques bas carbone, l’essor de nouvelles énergies et l’arrivée de nouveaux défis technologiques. Décidée à rester au cœur du mix énergétique, EDF a mis les énergies renouvelables et le numérique au cœur de sa nouvelle stratégie d’innovation. Décryptage. TEXTE : FLORENT DETROY.

DÉCRYPTAGE R&D I EDF

Bernard Salha, directeur R&D du groupe EDF.

AVEC POUR OBJECTIF D’AUGMENTER DE 80 % SES CAPACITÉS

DE PRODUCTION PROPRES D’ICI À 2030, EDF

A DONNÉ LA PREUVE QUE LES ÉNERGIES RENOUVELABLES

ÉTAIENT BIEN UN AXE CENTRAL DE SA R&D.

Système de stockage d’énergie combinant batteries de lithium-ion et logiciel de conduite informatisée, à McHenry, dans l’Illinois(Etats-Unis).©

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nouveaux services, le numérique est également en train de devenir essen-tiel pour la cybersécurité. « On inves-tit aussi Sentryo sur la cybersécurité. Ils sont sur des sujets super straté-giques », souligne Bernard Salha.

❚ LE NUMÉRIQUE : UN INSTRUMENT DE COMPÉTITIVITÉ POUR EDFMalgré ses efforts, le groupe n’est toutefois pas certain d’être capable de résister à l’arrivée des géants du numérique sur le secteur de l’énergie. Le numérique est enfi n un instrument de compétitivité pour EDF. Le groupe l’intègre de plus en plus dans son orga-nisation. La branche open innovation, par exemple, a créé une direction numérique, une branche transverse, afi n de mieux diffuser ces outils. EDF utilise également de plus en plus le numérique pour des activités de for-mation. « Nous travaillons beaucoup sur les outils 3D, explique Bernard Salha. Nous numérisons actuellement tous nos bâtiments de réacteurs de façon à pouvoir former nos nouveaux salariés. » Le groupe a également investi dans uns société spécialiste de la visualisation 3D, Kevveo, capable de

créer des plans 3D de site nucléaire. A la tête de sept laboratoires de recherche et partenaire de douze laboratoires communs, le groupe est déjà un acteur très innovant. Afi n d’innover plus et plus vite, il a toute-fois mis en place depuis 2014 une poli-tique d’open innovation dirigée prin-cipalement vers les petits acteurs de l’énergie. L’électricien s’est d’abord rapproché des petites et moyennes entreprises en multipliant ses parte-nariats. « Nous visons notamment les PME suffi samment développées pour avoir des activités de R&D, et suffi -samment petites pour être agiles. Au total, nous travaillons avec près de 2 000 PME au sein d’EDF EN, explique Pierre-Guy Therond. Nous avons créé une sorte de Mittelstand. » L’objectif de cette politique d’open innovation, c’est d’accélérer la mise sur le marché des innovations de ces acteurs en leur apportant notamment la discipline d’une vraie gestion de projet.Cette politique se développe progres-sivement. « Au début, nous réalisions autour de 10 POC (proof of concept, ou petits contrats de démonstration) pour chaque métier. Aujourd’hui,

de l’événement Formula E organisé à Paris, ce qui lui a permis notamment de tester ses installations de recharge en conditions extrêmes.

❚ DÉVELOPPER DES RÉSEAUX « INTELLIGENTS » Après les ENR, le numérique est la deuxième innovation de rupture qui va transformer le groupe. D’abord, les compétences numériques vont deve-nir essentielles afi n de mieux intégrer les ENR sur les réseaux électriques. Déjà observée sur le projet Toucan, l’introduction des énergies solaires et éoliennes sur les réseaux doit être pilotée afi n de mieux équilibrer le réseau. Cette compétence demande de développer des réseaux « intel-ligents » et des logiciels de pilotage. C’est le travail de plusieurs de ses centres de recherche, dont celui basé en Angleterre, chargé de travailler sur les synergies autour du nucléaire, de l’éolien et aux compteurs intelli-gents, ou de son centre chinois, spé-cialisé sur les ENR et les smart grid. EDF teste également ces technologies en France, dans des quartiers de Lyon et de Nice notamment.

Le groupe teste également ses techno-logies sur une plateforme expérimen-tale de réseau intelligent située sur son site démonstrateur des Renardières, en Seine-et-Marne. Ce concept grid, qui relie plusieurs centres de consom-mation et de production - dont des éoliennes, des panneaux solaires, des voitures électriques, des maisons

et des machines à laver -, permet à l’énergéticien de mener une série d’ex-périences sur la résistance des réseaux électriques ou encore sur ses offres d’effacement. Le groupe développe également des technologies de réseau adaptées aux sites isolés. « Nous com-mençons à explorer les fonctions des micro-réseaux capables de fonction-ner tout en étant déconnectés du réseau national », explique Bernard Declerck. Le développement du numérique devrait également aider à affi ner son offre auprès de ses clients, et ainsi à développer son activité de service. « Nous avons notamment besoin de développer de nouvelles offres d’ef-fi cacité énergétique pour nos gros clients », confi rme Bernard Declerck. Dans les années à venir, l’électricien veut intégrer de plus en plus de tech-nologies numériques afi n de déve-lopper ces offres. Ainsi, EDF tra-vaille déjà avec Telecom PartisTech sur les technologies de l’Internet des objets (IOT). « Avec l’IOT, les coûts de la data baissent. On travaille notam-ment avec Dalkia sur ces sujets », explique Bernard Declercq. En plus de

PHILIPPE RINGENBACH,

DIRECTEUR D’ELECTRANOVA CAPITAL

3 questions à…

> QUELLE EST L’IDENTITÉ D’ELECTRANOVA CAPITAL ?Electranova est un fonds international d’investissement doté de 90 millions d’euros. Notre premier objectif, c’est d’investir dans les technologies propres, comme les EMR [énergies marines renouvelables], les smart grid, les villes durables ou encore l’effi cacité énergétique. Nous investissons dans de jeunes entreprises, comme des start-up, répondant à des problématiques clés de la transition énergétique. Notre but est de se placer au cœur de l’écosystème.

> QUELLES SONT LES TECHNOLOGIES DANS LESQUELLES ELECTRANOVA INVESTIT EN PRIORITÉ ?Nous nous intéressons par exemple à l’énergie distribuée et à l’optimisation de la consommation, en ciblant les technologies de stockage ou des logiciels. Au total, nous avons réalisé près de dix investissements depuis 2012.

> QUE RECHERCHE EDFÀ TRAVERS CE FONDS ?EDF ne décide pas des investissements, il est un partenaire comme la BPI et Allianz. Le fonds peut décider de revendre la start-up à n’importe qui. EDF permet par contre de développer plus rapidement la start-up.

Projet Toucan, en Guyane.

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DÉCRYPTAGE R&D I EDF

Chiffres clés R&D d’EDF

EFFECTIFS

2 100 employés et

150 doctorants

CENTRES DE RECHERCHE

14 laboratoires communs de recherche, dont 2 avec le CNRS

BUDGET

555 millions d’euros

EN CHIFFRES

LA CENTRALE DU TOUCAN,

D’UNE PUISSANCE DE

5 MW, ASSOCIE PANNEAUX

PHOTOVOLTAÏQUES ET

CAPACITÉS DE STOCKAGE,

LEQUEL PERMET DE

RESTITUER L’ÉNERGIE À

LA DEMANDE. AUTRE

INNOVATION, UN LOGICIEL

DE PILOTAGE

À DISTANCE PERMET DE

PRÉVOIR

LA MÉTÉO DU LENDEMAIN

ET D’ADAPTER

L’INSTALLATION AUX

CONDITIONS À VENIR.

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l I N NOVAT ION RE V I E W l l I N NOVAT ION RE V I E W ll I N NOVAT ION RE V I E W l HS COMPÉ T I T I V I T É INDUS TR I E L L E HS COMPÉ T I T I V I T É INDUS TR I E L L E l I N NOVAT ION RE V I E W l

nous réalisons 40 POC par métier », explique Bernard Declerck. Mais ces POC ont déjà permis à EDF d’acquérir des technologies particu-lièrement innovantes. Le groupe a par exemple noué un partenariat avec la PME Cornis. Sa technologie d’inspec-tion de pales d’éoliennes était un bon moyen pour réduire le risque et le coût des inspections des installations. La petite société est ainsi devenue un partenaire majeur d’EDF. S’il ne signe pas de POC avec toutes, le groupe fait toutefois entrer entre 300 et 350 PME par an dans ses fi chiers. « Le dia-logue est désormais installé avec les PME. On peut même conseiller à des collègues dont on connaît les besoins de s’adresser à telles ou telles d’entre elles », détaille Bernard Declerck. La plus grande fl uidité des échanges avec ces acteurs permet même à EDF de confi er le développement d’une technologie à une PME s’il ne sou-haite pas la développer lui-même. Ce fut le cas avec la mise au point d’une technologie de défl outage des vidéos dans l’eau, mise au point par la recherche d’EDF, qui pouvait être utilisée pour des opérations de main-tenance. La technologie a été trans-férée à une PME, et accompagnée d’un contrat de licence. « L’enjeu à venir, ce sera de développer l’innova-tion avec ces PME », précise Bernard Declerck. Le groupe réalise un travail similaire avec les start-up. « Ces dernières

sont de nouveaux “animaux“ dans le monde de la R&D. Pour l’instant, nous pêchons avec un grand fi let sans expression de besoin. Mais nous ciblons de plus en plus », explique Bernard Declerck. Une fois repé-rée, EDF peut la tester, la racheter, ou encore proposer à son fonds d’in-vestissements spécialisé sur les clean-techs d’investir dedans. Au côté de son fonds de capital d’investissement Edev, consacré notamment aux tech-nologies du nucléaire, EDF s’est effec-tivement associée à IdInvest Partners pour créer en 2012 Electranova Capital, fonds consacré aux start-up des cleantech. Doté de 90 mil-lions d’euros, dont 30 apportés par EDF, Electranova permet au groupe de soutenir une innovation sans être obligé de l’acquérir. Electranova a par exemple investi en 2015 dans la start-up Seatower, spécialiste des fondations gravitaires pour éoliennes offshore. « Il n’y avait pas de concur-rence sur ce marché. Notre intérêt, c’était que cette technologie sorte un jour sur le marché », souligne Bernard Declerck. En réussissant pour l’instant à se diversifi er progressivement, contrai-rement à plusieurs de ses homolo-gues européens obligés de se scinder en plusieurs entités, EDF est parve-nue à rester au cœur du mix énergé-tique français. Reste que le géant doit encore gagner en agilité pour éviter de se faire disrupter par les nouveaux acteurs de l’énergie que la transfor-mation numérique ne manquera pas de faire émerger.

LE FLIDAR,

UNE INNOVATION EN DEVENIR

Dans l’éolien offshore, EDF a iden-

tifi é un acteur ayant développé une

technologie particulièrement inno-

vante : le LiDAR (Light Detection And

Ranging) « fl ottant », ou FLiDAR.

Basé sur le même principe qu’un

radar, le FLiDAR utilise un laser

afi n de déterminer la vitesse des

particules dans l’air et d’en déduire

la vitesse du vent. « Il s’est avéré

que sur l’éolien, la mesure du vent

coûte cher. Mettre un mât au milieu

de la mer coûte aussi cher qu’une

éolienne », explique Pierre-Guy The-

rond. Le FLiDAR recueille ainsi des

données en amont sur la vitesse du

vent. Autre avantage, il fonctionne

quelles que soient les conditions

météorologique et à des profondeurs

jusqu’à 100 m, alors qu’un mât de

mesure classique ne peut fonction-

ner à plus de 50 m de profondeur.

Le FLiDAR peut également aider à

rendre les éoliennes plus effi caces.

Installées au niveau de la nacelle, le

FLiDAR peut anticiper de quelques

secondes la puissance du vent et

amener les pales à se positionner de

manière optimale. Il peut aussi arrê-

ter l’éolienne si le vent est trop fort.

Le FLiDAR est actuellement installé

sur le site de Courseulles-sur-Mer

après avoir été testé sur le parc de

Fécamp.

…LiDAR fl ottant.

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DÉCRYPTAGE R&D I EDF

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Pierre Guy Therond, vice-président des nouvellestechnologies du groupe.

l I N NOVAT ION RE V I E W l l I N NOVAT ION RE V I E W l

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l I N NOVAT ION RE V I E W l HS COMPÉ T I T I V I T É INDUS TR I E L L E

ENQUÊTE

56 l I N NOVAT ION RE V I E W l M A I 2016 I N°94

Depuis plusieurs années, MEDEE, pôle de Recherche en Génie électrique, est une passerelle entre le monde industriel et

celui de la recherche. Basé à Lille, MEDEE s’appuie sur la communauté scientifique de la région Hauts de France ; il a une vocation nationale et européenne. S’appuyant sur des compétences reconnues dans le domaine de la modélisation/simulation, les partenaires académiques privilégient une approche attentive aux besoins des industriels, basée sur la validation expérimentale des résultats obtenus.MEDEE porte le projet Powergrid Lille, l’un des 41 campus labellisés mi-2015, constituant

ensemble une plateforme nationale de recherche, innovation et formation pour la filière économique des REI (Réseaux Electriques Intelligents). Le Campus lillois est concentré sur les Réseaux de Transport Intelligents et les défis à relever : Intégration des énergies renouvelables, réseaux HVDC et la prise en compte de l’électronique de puissance, les interactions Transport/Distribution. L’outil expérimental de référence est la plateforme EPM LAb, à Lille, outil de simulation temps réel des réseaux de puissance : Il convient de repenser les modèles de comportements des réseaux afin d’en simuler les comportements

dans un contexte nouveau prenant en compte la multiplicité des sources (de natures différentes) et les contraintes de la distribution. Powergrid rassemble les acteurs majeurs du secteur et des PME. Le Campus s’adresse à tout industriel souhaitant innover, valider et/ou caractériser ses innovations : En intégrant des groupements de R&D collaborative ou sous forme de prestations assurées par les équipes des laboratoires partenaires.

Un Campus dédié aux réseaux de transport d’électricitéu POLE MEDEEGénie Électrique. Composants et chaines électriques courants forts

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1 - Les 3 autres campus : SGC Auvergne Rhône Alpes, Nice Sophia Antipolis et Live Grid Saclay

Plateforme EPMLab (Lille)

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Intégration de l’éolien Simuler le comportement des machines

uGROUPE DE PHYSIQUE DES MATÉRIAUX - NORMANDIE UNIVERSITÉ

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L’objectif principal de ce laboratoire est de développer l’analyse expérimentale à l’échelle atomique des matériaux des

installations électronucléaires (cuve, struc-tures internes, gainage). Ces études ont pour but de lever des verrous technologiques dans l’analyse des dégradations dues à l’irradiation par des neutrons des matériaux. Les résultats permettent de mieux comprendre les phéno-mènes à l’échelle atomique et améliorer les modélisations et simulations notamment sur le vieillissement des composants des sys-tèmes nucléaires. La plateforme GENESIS Rouennaise est instal-lée au cœur du laboratoire GPM (Groupe de Physique des Matériaux) dans un nouveau bâtiment spécifique (surface utile 500m2) optimisé pour l’accueil des techniques de très hautes résolutions les plus sophistiquées. Ainsi, dans un seul et même lieu sont réu-nis les chercheurs et ingénieurs spécialistes des techniques et des thématiques liées aux vieillissements des matériaux des centrales nucléaires. La plateforme est constituée de : i) deux Sondes Atomiques LEAP 4000HR et 4000 X HR qui permettent de caractériser les matériaux à l’échelle atomique. L’échantillon est évaporé atome par atome, couche ato-mique par couche atomique. La position cristalline et la nature chimique de chaque atome sont identifiées. Le volume analysé est ensuite reconstruit en 3 dimensions à l’échelle atomique. La sonde Atomique per-met ainsi de caractériser un matériau à l’échelle atomique et les effets de l’irradiation ou de quelconques traitements (thermique, mécanique, corrosion…), ii) un microscope électronique en transmission (Jeol ARM 200F double corrigé) dédié à la microscopie analy-tique à haute résolution spatiale, équipé entre

autre pour la tomographie électronique, pour l’étude des transformations in situ en tem-pérature et aussi pour l’étude des déforma-tions in situ, iii) une station DualBeam (Zeiss XB 540) équipée de détecteurs analytiques (diffraction des électrons rétrodiffusés et ana-lyse dispersive en énergie) et ses accessoires pour la nano-préparation d’échantillons (pour sonde atomique ou microscopie électronique en transmission), iv) de deux salles (sèche et humide) de préparation des échantillons (enrobage, polissage, électrochimie…) équi-pées de 4 boites à gants pour la manipulation, v) de deux salles avec 4 châteaux de plomb pour le stockage de la matière (réception des échantillons) et des déchets (pour élimina-tion) et vi) de tous les équipements de radio-protection nécessaires requis par l’ASN.Cette plateforme unique de recherche a pour vocation à être ouverte à toutes collabora-tions nationales et internationales avec des acteurs industriels ou académiques. Elle a pour objectif d’être un espace de rassemble-ment où des chercheurs, ingénieurs, natio-naux ou internationaux, spécialistes des

effets d’irradiations ou de vieillissement en milieux extrêmes peuvent unir leurs compé-tences expérimentales et de modélisations autour des techniques les plus sophistiquées. Les spécialistes du domaine extérieurs au laboratoire peuvent également venir travail-ler sur site sur les différentes techniques.Cette plateforme est une partie d’un consor-tium de trois laboratoires (GPM Rouen, CIMAP Caen et CEA Saclay), piloté par le GPM de Rouen et dont la motivation est d’optimiser la recherche française sur le vieillissement et le développement des matériaux de struc-tures pour les réacteurs électronucléaires de générations actuelles ou futures.

GENESIS (Groupe d’Etudes et de Nanoanalyses des EffetS d’IrradiationS), un équipement d’excellence : la nouvelle et unique plateforme académique de recherche de l’Université de Rouen Normandie, à vocation nationale et internationale pour l’étude à très fine échelle des matériaux radioactifs est aujourd’hui opérationnelle.

GENESIS : une plateforme pour étudierles matériaux radioactifs

CONTACT [email protected] Directeur : Pr. Philippe Pareige

GROUPE DE PHYSIQUE DES MATÉRIAUX Normandie Université, Faculté des Sciences et Technologies, Université de Rouen Normandie - 76000 RouenTél. : 06 430 431 87http://gpm.labos.univ-rouen.fr/

u GENESIS un espace où des chercheurs, ingénieurs, nationaux ou internationaux, spécialistes des effets d’irradiations ou du vieillissement en milieux extrêmes peuvent unir leurs compétences expérimentales et de modélisations autour des techniques les plus sophistiquées.

N°94 I M A I 2016 l I N N OVAT IO N RE V I E W l 57

Laboratoire de Recherche en Sciences des Matériaux et Instrumentation Scientifique

1 - La Sonde Atomique LEAP 4000 X HR2 - Laboratoire GENESIS3 - Salle de préparation des échantillons - Boîtes à gants4 - Image par Sonde Atomique de ségrégations et amas d’atomes de Mn, Si, Cu, P, Ni le long de dislocations dans un acier bainitique irradié aux neutrons (3,4x1023 n.cm-² à 290 °C) (GPM-EDF, Auriane Etienne)

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150 nm

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