techno scope

techno
scope
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«La source de toute réalisation technique est la
divine curiosité alliée au
penchant ludique du
chercheur bricoleur-interrogateur et à la fantaisie
constructive du technicien-inventeur.»
Albert Einstein
Des fabricants de frigos étaient intéressés, soit à utiliser ces
brevets (comme Citogel à Hambourg ou AEG à Berlin), soit
à les acheter (comme Electrolux en Suède) pour que personne
ne puisse les utiliser et devenir un concurrent dangereux. ◆
Einstein et Szilard avaient ainsi suivi la voie royale de
l'inventeur:
■ De quoi a-t-on besoin? (étude de marché)
● J'invente quelque chose de nouveau! (innovation)
▲ Je me protège (brevet)
◆ Je trouve qui va fabriquer mon invention (partenaires
industriels)
La fin de l’histoire est surprenante : ces brevets trouvèrent
certes de l’intérêt et rapportèrent de coquettes sommes aux
deux inventeurs, mais AUCUN ne marcha comme espéré !
Celui qui marcha bien fut un quatrième, qui concernait une
pompe électrodynamique, non pas pour les frigos, mais pour
les réacteurs nucléaires, un domaine nouveau qu’Einstein et
Szilard connaissaient à fond.
Morale de cette aventure : La chance sourit aux audacieux,
mais pas toujours là où on l'attend !
Einstein:
brevets au frigo !
Si le grand Albert est célèbre, ce n'est pas grâce aux
brevets. Pourtant, ce sont eux qui l'ont fait vivre durant
plusieurs années. Voici, dévoilée par le Technoscope nouveau, une face cachée de la vie du savant.
Après avoir étudié au Poly de Zurich, le jeune Einstein a
galéré quelques mois avant de devenir fonctionnaire à
l’Office Fédéral des Brevets, à Berne (voir p.5)
Dans cette edition:
• Einstein:
brevets au frigo !
• Comment faire de la
glace avec une bougie?
• La technique dans la vie
de tous les jours:
le réfrigérateur
• Un jour dans la vie de
Sarah Schmid
• SMS & WIN!
A l'époque, les frigos utilisaient un gaz toxique. Touché par
la mort d'une famille entière asphyxiée dans son sommeil,
Einstein se dit qu'il y avait là quelque chose à inventer! ■
Il s'associa avec l'un de ses élèves: Leo Szilard, un Hongrois
de 22 ans, bien plus bricoleur que lui! Ensemble ils
inventèrent trois nouvelles manières de fabriquer un frigo. ●
Fiers de leurs résultats, ils posèrent trois brevets pour protéger chacune de leurs inventions. ▲
Albert Einstein a travaillé durant
7 ans (de 1902 à 1909) à l'Office
Fédéral de la Propriété Intellectuelle à Berne. C'est durant ces
années qu'il va révolutionner la
physique en rédigeant cinq travaux majeurs (dont la célèbre
formule E = mc2.
(photo: Lucien Chavan)
S AT W
Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften
Académie suisse des sciences techniques
Accademia svizzera delle scienze tecniche
Swiss Academy of Engineering Sciences
La technique pour les jeunes Une action de la SATW
La tecnica per la gioventù Un impegno della SATW
www.satw.ch/technoscope
Comment faire de la
glace avec une bougie?
Einstein a breveté l'idée et Andy Delano, un étudiant de
«Georgia Institute of Technology» aux USA l'a réalisée.
L'histoire ne date pas d'hier, puisque c'est en 1930
qu'Albert Einstein et Leo Szilard ont déposé leurs brevets
(voir p.1). Ceux-ci portaient sur trois manières nouvelles
de fabriquer des réfrigérateurs.
Immédiatement, des industries s'intéressèrent à deux de ces
principes révolutionnaires. Plusieurs prototypes furent
même réalisés. Malheureusement, l'Europe traversait une
grave crise économique et les entreprises n'osaient plus
miser sur de nouvelles technologies.
Le brevet N°1'781'541-US tomba plus ou moins dans l'oubli
jusqu'à ce qu'Andy Delano ne s'y intéresse. Séduit, il fit des
recherches et se rendit compte que personne n'avait jamais
essayé de réaliser le principe décrit sur le brevet de 1930.
Le frigo breveté par Einstein et
construit par Andy Delano 70
ans plus tard. L'ingénieux mécanisme ne requiert pas de pompe
comme dans un réfrigérateur
normal. (photo Georgia Tech
Alumni Magazine)
Contrairement à un réfrigérateur habituel, celui breveté par
Einstein et Szilard n'a pas besoin de pompe pour fonction- De plus, comme il n'y a ni compresseur ni pièce mécanique
ner. Le système réfrigérant est constitué d'une série de tuy- en mouvement, le système décrit par le brevet est très silencieux et ne s'use jamais. Toutes ces qualités alliées à un coût
aux remplis d'ammoniac, de butane et d'eau.
de fabrication peu élevé en font un frigo idéal pour les pays
Selon un ingénieux principe d'absorption de chaleur, lors- émergents ou les lieux très reculés.
que l'on chauffe une extrémité du système, l'autre extrémité
se refroidit. Ce frigo peut donc fonctionner sans électricité. Décidé à en savoir plus, Andy Delano convainc un professeur
Il suffit d'une bougie, du soleil ou d'un brûleur à gaz pour de l'Université de Géorgie à Atlanta de le prendre comme
doctorant. Son premier travail consiste à modéliser le prinfabriquer du froid.
cipe sur ordinateur afin de vérifier les calculs réalisés 60 ans
plus tôt par les deux savants. Comme tout semble fonctionner, Andy Delano se met à fabriquer un prototype. N'ayant
trouvé aucune entreprise qui le subventionne, il finance luimême son projet et réalise un prototype fonctionnel.
Alors ce frigo, est-il une révolution? «Pas vraiment» répond
Andy Delano, «Après plusieurs mois de travail, j'ai obtenu
un système capable de refroidir à –2°C. C'est un beau résultat, cependant, je ne pense pas que ce frigo va changer le
monde. La présence d'ammoniac, même dans un système
hermétiquement fermé, est un risque pour les personnes et
l'environnement.»
Intéressé à breveter à son tour certaines améliorations qu'il
a apportées au cours de sa thèse, le doctorant ne pense pas
pour autant devenir riche grâce à ce principe de réfrigération.
Voici la première page du brevet déposé en 1930 par Albert
Einstein et Leo Szilard (signatures en bas à droite). Le n°36
représente la source de chaleur
qui va induire un refroidissement du tube n°5. Le principe
est simple: on chauffe d'un
côté, ça refroidit de l'autre.
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www.satw.ch/technoscope
La technique dans la vie de
tous les jours:
le réfrigérateur
On ne demande pas grand chose à un réfrigérateur. On veut
juste qu'il soit froid, et si possible ne fasse pas de bruit! Et
tant qu'il fonctionne, on ne s'intéresse généralement pas à
lui. Jusqu'au jour où il tombe en panne (évidemment au mauvais moment) et là on se rend compte à quel point on en a
besoin. Mais regardons de plus près ces armoires étranges qui
peuplent nos cuisines. Comment s'y prennent-elles pour fabriquer de la glace alors que dehors il fait 35°C?
La plupart des réfrigérateurs d'aujourd'hui sont des modèles à
compresseur. Le principe est simple : pour s'évaporer, un liquide a besoin de chaleur. Lors de l'opération inverse (la condensation), un gaz se transforme en liquide en restituant cette chaleur. C'est grâce à ce phénomène que nos aliments restent frais
plus longtemps.
Ecoutez attentivement votre réfrigérateur. A l'inverse de nous,
c'est lorsqu'il travaille qu'il émet un léger ronflement. Ce bruit
provient du compresseur relié à un système de tubes visibles à
l'arrière de l'appareil. Ces tubes contiennent un liquide qui bout
à basse température (–25°C). Ce liquide, pour s'évaporer, prend
la chaleur à l'intérieur du réfrigérateur. Même si l'intérieur du
réfrigérateur est déjà froid, le liquide peut encore s'évaporer
(4°C pour ce liquide correspond à 130°C pour l'eau).
C'est alors qu'entre en jeu le compresseur: il aspire le gaz et le
comprime, ce qui a pour effet de le transformer à nouveau en
liquide. Les tuyaux du circuit contiennent un liquide de refroidissement, dont le point d’ébullition varie avec la pression.
Quand la pression est basse, le liquide s’évapore, et ce faisant
absorbe la chaleur de l’environnement. Il refroidit donc l’intérieur du réfrigérateur. C’est le même phénomène qu’on connaît, lorsque une petite quantité d’alcool sur la surface de notre
main s’évapore en refroidissant la main, ou lorsque nous nous
tenons debout mouillés dans le vent en sortant de la piscine.
Le liquide évaporé, autrement dit le gaz, est ensuite pompé
dans le compresseur où la pression monte. Le gaz va donc condenser dans les tuyaux au dos du réfrigérateur. Lors de sa condensation, le gaz dégage ainsi de la chaleur et l’arrière du réfrigérateur devient chaud. Arrivé vers le haut du réfrigérateur, le
gaz passe par une valve d’expansion où la pression diminue. Le
liquide s’évapore en absorbant de la chaleur, le cycle peut
recommencer.
Dans les années 20, Einstein a déposé trois brevets proposant
de nouvelles manières de fabriquer du froid. Le premier brevet
a été acheté par l'entreprise suédoise Electrolux – mais l'invention d'Einstein n'a jamais été utilisée dans un appareil commercial. L'acheteur du deuxième brevet (principe d'évaporation) rencontra des problèmes financiers et abandonna. Le
troisième brevet (principe d'absorption) devint la propriété de
l'entreprise AEG qui fut rachetée en 1994 par Electrolux. C'est
sur cette technologie que sont construits les frigos de campings ou d'hôtels. Ils sont plus robustes mais plus bruyants et
plus gourmands en énergie.
échangeur de chaleur
Gaz à basse
pression
(vaporisation)
Valve
d’expansion
Echangeur
de chaleur
(condensation)
thermostat
Gaz sous
pression
Pompe
Compresseur
Electricité
Comment fonctionne un réfrigérateur ? La pompe (au pied du réfrigérateur)
conduit la vapeur du liquide de refroidissement dans le compresseur où le
gaz est comprimé. Le gaz sous pression passe dans les tuyaux du condensateur et du fait de la haute pression se condense et dégage de la chaleur. Le
gaz condensé passe ensuite par la valve d’expansion (en haut sur l’image)
où la pression diminue. Le liquide passe sous forme gazeuse et ce faisant,
absorbe de la chaleur ce qui refroidit l’intérieur du réfrigérateur. Le gaz est
ensuite remis sous pression dans le compresseur, le cycle peut recommencer.
appareils de cuisine, de nettoyage ou de jardinage. Des clients
dans 150 pays du monde achètent chaque année plus de 55
millions de produits Electrolux. Que ce soient des réfrigérateurs,
des machines à laver, des aspirateurs, des scies électriques ou
des tondeuses, tous ont en commun le fait qu'on en a besoin,
mais qu'on se soucie peu de savoir comment ils fonctionnent.
Les chercheurs d'Electrolux travaillent toujours afin de proposer de nouveaux produits de meilleure qualité, mais également
moins chers, plus simples d'utilisation, plus sûrs et moins gourmands en énergie.
Electrolux sponsorise le petit
réfrigérateur que tu peux
gagner en page 4. Ce modèle
(contenance 35 l, hauteur
58, largeur 42, profondeur
45 cm)fonctionne comme un
Aujourd'hui, Electrolux est le plus grand fabriquant mondial minibar.
d'appareils électroménagers. On y fabrique également des
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senseur thermique
www.satw.ch/technoscope
La page interactive
A toi de jouer!
SMS & WIN!
Gagne un frigo!
Rassemble les lettres correspondantes aux réponses exactes et tu découvriras un mot. Envoie ta réponse
par SMS au numéro 079 281 01 62 et tu participeras au
tirage au sort pour gagner ce magnifique mini frigo
Electrolux.
Petite galerie de brevets obscurs
Fournisseur d'air frais
Touché par le sort de victimes asphyxiées lors d'incendies, William Holmes a
inventé un système de survie simple et bon marché.
En cas de feu, il suffit de
glisser un tuyau dans la
cuvette des WC pour pouvoir respirer l'air frais des
égouts.
1. Qu'est-ce qui fait du bruit dans un frigo?
f) les vibrations du compresseur
y) le gaz dans la valve d’expansion
a) les micro-ondes
2.
w)
r)
i)
273 K (degrés Kelvin) c'est:
l'eau qui bout (100°C) au niveau de la mer
l'eau qui gèle (0°C)
le corps humain (37°C)
3.
s)
p)
e)
En quelle année Albert Einstein est-il né?
1798
1978
1879
4. La formule la plus célèbre du monde, découverte
par Einstein, c'est:
e) E = mc2
2
t) E = mc
b) E = m2c
Etui à banane
Marre de retrouver ta banane tout écrasée au fonds de
ton sac? Qu'à cela ne tienne! David Agulnik a trouvé
la solution: il a breveté un
étui à banane. Renforcé et
muni de coussinets amortisseurs, il protège efficacement le fruit (et le contenu du sac).
5. Lequel de ces brevets a-t-il réellement été déposé?
m) le short pour saumon
z) l'étui à banane
g) la recette de l'eau salée
6.
r)
x)
e)
Le mot brevet vient de:
béret
brave
bref
Expérience:
Evaporer refroidit,
comprimer chauffe.
Enigme
L'image mystérieuse:
a) une boîte à musique
b) un dessiccateur à
viande des Grisons
c) un garde fromage pour
tommes d'alpage
d) un piège à mouches
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Protection pour oreilles
canines
Rien de plus désagréable
que les oreilles du chien
qui traînent dans sa gamelle pendant son repas. Voici un ingénieux système de
protection breveté par
James Williams. En espérant que le ridicule ne tue
pas non plus les animaux!
Quelques gouttes d'alcool
sur le dos de la main suffisent pour se rendre
compte de ce qui se passe
dans un frigo. Alors que le
liquide s'évapore, nous
sentons notre peau se
refroidir. Au contraire, si
l'on touche le fond d'une
pompe à vélo juste après
avoir gonflé un pneu, on
sent la chaleur due à la
compression de l'air.
Tapoteur
Censé aider les enfants à
s'endormir, ce dispositif
tapote à intervalles réguliers sur les fesses. Thomas
Zelenka, son inventeur, ne
précise pas si l'on peut
augmenter la cadence pour
l'utiliser comme distributeur de fessée...
www.satw.ch/technoscope
Un jour dans la vie de
Sarah Schmid
Tu as inventé quelque chose de révolutionnaire et tu désires protéger ton invention? Tu devras alors t'adresser à
l’Institut fédéral de la Propriété Intellectuelle (IPI)
Einsteinstrasse 2 à Berne. Ton envoi sera réceptionné par
Sarah Schmid, apprentie fribourgeoise de 19 ans. Son
travail consiste à répondre au courrier ou à l'aiguiller vers
les différents collaborateurs spécialisés dans chaque
domaine. Chaque six mois, elle assume de nouvelles responsabilités.
Son travail actuel lui plaît tout particulièrement car elle est
en contact avec les personnes qui désirent protéger leur
création. Le matin, elle trie et répond au courrier et l'aprèsmidi elle règle les demandes encore en suspens et classe les
dossiers. Elle a choisi cette place d'apprentissage afin
d'avoir une vue d'ensemble de tous les secteurs: comptabilité, ressources humaines, secrétariat de direction, divisions
spécialisées. Ainsi, à la fin de son apprentissage, elle saura
comment orienter sa carrière professionnelle. Grâce à la
maturité professionnelle, plusieurs voies lui sont ouvertes.
AHA
Sarah au pupitre d’Einstein
en 2005
(Photo: Andreas Greber)
Par exemple, une Rolex peut prétendre plusieurs types de
protection: Le nom Rolex est une marque, la forme de la montre
est du domaine du design et le mécanisme est breveté.
Les horaires de travail lui laissent le temps de s'adonner à
ses loisirs: «Je fais partie d'un groupement de jeunesse et
aime bien danser».
L'institut de Berne est principalement responsable de la propriété intellectuelle en Suisse. Pour l'Europe, c'est l'EPA à
Munich ainsi que l'HABM à Alicante et c'est à l'OMPI à GenèUn côté particulièrement intéressant de sa profession est la ve que se traitent les demandes mondiales.
répartition des requêtes pour la protection de marque, de
brevet, de design ou de droit d'auteurs.
Pour plus d'information, tu peux te connecter sur: www.ipi.ch:
le site de l’Institut Fédéral de la Propriété Intellectuelle.
Domaines de protection
« Marques »®,™
« Brevets »
« Designs »
« Droits d’auteur »
Pour protéger quoi ?
Logos, marques
Inventions, solutions
techniques
Contours d’objets
Œuvres d’artistes,
d’informaticiens©
Conditions minimales
d’acceptation
Respect de l’ordre public Nouveauté avec
et des mœurs
application industrielle
Forme originale et
permanente
Création unique
et originale
Par exemple :
La marque Coca Cola
Une partie du mécanisme La forme d'un téléphone
portable
d'une
montre
Roman, jeux électronique, émission
de radio
Taxe
Fr. 700 (dépôt)
Fr. 700 + Fr. 420 de
taxe annuelle dès 5 ans
Fr. 200
gratuit
Durée
10 ans (extensibles)
Max. 20 ans
5 à 25 ans max.
50 ou 70 ans après la
mort de l’auteur
Ne peuvent PAS être
protégés
(quelques exemples)
Descriptions
armoiries
Races végétales et aniIdées théoriques,
males, méthodes, décou- concepts généraux
verte de lois naturelles
Documents officiels, lois,
moyens de paiement
A réception de chaque lettre ou colis, Sarah va donc se demander, selon les deux premières lignes de ce tableau, comment
l’aiguiller vers les spécialistes des différents types de protection intellectuelle.
Les trois dernières lignes lui servent à répondre aux questions
qu’on lui pose en général au téléphone.
Bien évidemment, les choses ne se passent pas toujours simplement. Chaque cas est particulier et demande réflexion. Photos aimablement mises à disposition par IPI, Berne.
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Pourquoi la langue
colle-t-elle sur les
bâtons de ski?
On se souvient avec
douleur de la fois où,
voulant lécher un morceau de neige sur le
bâton de ski, notre langue est restée collée
dessus. Il semble que la
seule solution soit
d'arracher un morceau
de la langue!
Pourtant, si l'on lèche le
gant, rien de si désagréable ne se passe. C'est
que le métal du bâton
conduit beaucoup mieux
la chaleur que le tissu
du gant. La salive sur la
langue est donc très
rapidement refroidie et
gèle presque instantanément.
Il se forme un pont de
glace entre la langue et
le bâton. Pour s'en
débarrasser, il faut:
arracher la peau de la
langue ou … chauffer le
bâton.
www.satw.ch/technoscope
Agenda
Chemin Einstein
Dès le mois d'avril, un chemin «Einstein» verra le jour en
ville de Berne. Le visiteur intéressé peut parcourir le 19 stations représentant les lieux que le grand savant fréquentait
durant ses années bernoises (1902–1909). Un guide ainsi
que des panneaux comprenant photos et illustrations nous
fait découvrir la vie quotidienne d'Albert Einstein.
Ouverture en Avril 2005
Livre accompagnant le chemin: «Albert Einstein: Jene glücklichen Berner Jahre» (Ann M. Hentschel / Gerd Grasshof.
Avec contribution de l'Institut Fédéral de la Proprieté Intellectuelle par Karl Wolfgang Graff)
Parution en avril 2005
Infos: www.einstein2005.ch
Musée historique de Berne
Grande exposition temporaire ALBERT EINSTEIN
16 juin 05 – 17 avril 06
Parc d'expérimentation
physique:
16 juin – 17 octobre 2005
Energie en spectacle:
6 – 14 août 2005
Nuit de la physique:
9 juillet 2005
Livre d'accompagnement très
bien documenté: «Albert
Einstein: Privat und ganz
persönlich.»
Technorama Winterthur
Mein Gott, Einstein!
Exposition temporaire du 25
février 2005 au 12 mars
2006.
Selon Albert Einstein, les
premiers cours de physique
doivent montrer ce qui est
intéressant à observer au travers d'expériences concrètes.
Une expérience est plus parlante que vingt formules.
Informations: www.technorama.ch
Des liens
intéressants
www.einstein2005.ch
Site trilingue sur l’année Einstein à Berne. Biographie, calendrier des manifestations, Infos
pour enseignants.
http://129.199.115.254
Un site de l’ONU en français,
bourré d’information sur l’année
de la physique, où les femmes
scientifiques ont leur place !
www.einstein-bern.ch
http://www.cite-sciences.fr/
francais/ala_cite/college/0405/conferences/01-05-einstein/index.htm
Site bien documenté de la cité
des sciences en l'honneur d'Einstein. Beaucoup de références
www.einsteingalerie.de
Les côtés humains d’Einstein
http://www.sjf.ch
sans oublier le site : la science
appelle les jeunes
www.ethbib.ethz.ch/etharchiv/einstein
Site de la bibliothèque de l’ETHZ en allemand. Biographie d’Einstein avec images et liens
menant aux divers documents.
Solution de l’enigme de la
page 4: Réponse juste : d)
Vendu et breveté (!) sous
l'appellation «Muscamor»,
ce boîtier est un piège à
mouches qui fonctionne
mécaniquement, sans autre produit «toxique» que la confiture dont on enduit le tambour à quatre faces visible au
premier plan.
Le mouvement mécanique à ressort dans la partie droite du
boîtier, fait tourner le tambour et entraîne les mouches, qui
sucent la confiture, à l'intérieur du boîtier où elles se retrouvent prisonnières de la cage grillagée située à l'arrière.
Cette question vous a été proposée par le «Centre Nature
Les Cerlatez», à Saignelégier. Elle fait partie du parcours
Alph@ que vous pourrez voir dès le mois de mai à Yverdon
et Vevey. Plus d’informations: www.rezoscience.ch
technoscope 1/05
page 6
http://de.Wikipedia.org/wiki/
Albert_Einstein
Infos détaillées en allemand
auprès de l’encyclopédie libre
avec liens.
http://www.karlsruhe.de/Schu
len/Friedrich-List-Schule/
Atom/page2.html
Un site original bilingue français-allemand
150 ans ETH-Zürich
Les organisations et institutions techniques fêtent en
cette année 2005 l’année nationale de la technique .
L’ETH-Zürich fête également son 150ème anniversaire. Les
festivités commenceront le 21 avril dans le hall du bâtiment principal. Du 22 avril au 4 mai, se succèderont lors
de réunions en mi-journée, des invités des milieux scientifiques, politiques et sociaux. Chaque jour à partir de
14h30, les enfants seront à l’honneur avec un programme d’ateliers, de jeux et autres amusements (programme complet sous www.150jahre.ethz.ch/program).
L'année mondiale de la
physique: A la recherche
de têtes originales
talentsearch2005
As-tu envie de combiner
des thèmes de la physique
avec des idées originales et
drôles – par exemple sous
forme de jeu, d’un film
vidéo ou d’une expérience?
Alors, le Talent Search
2005 est bien ce que tu
cherches: Durant l'année
mondiale de la physique
2005, un concours pour
des jeunes entre 10 et 18
ans est mis en oeuvre dans
de nombreux pays – dont
en Suisse. Informations:
www.talentsearch2005.
ch/pts2005
Nous remercions:
Dr. Ing. Karl Wolfgan Graff,
Ludwigsburg (D) pour la mise
à disposition de la documentation concernant les brevets
berlinois d’Einstein
Electrolux, Zurich, pour le
support professionel et
financier ainsi que le prix du
concours
IPI Berne pour les indications
concernant la propriété intellectuelle.
Impressum
www.satw.ch/technoscope
Contact
[email protected]
Concept et rédaction
Regula Zellweger, Senarclens,
Leu + Partner AG, Zürich;
Romain Roduit, www.espacedes-inventions.ch, Lausanne;
Dr Gabriel Minder, SATW
Collaborateurs rédactionnels
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Giovanni Zamboni, SATW
Graphisme
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techniques
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fax 044 226 50 20