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Datation par les séries de l'Uranium des occupations moustériennes de la grotte de Teixoneres (Moia, Province de Barcelone, Espagne)

U-Series dating of the Mousterian occupations in the cave of Teixoneres (Moia, Province of Barcelone, Spain)
Hélène Tissoux, Christophe Falguères, Jean‑Jacques Bahain, Jordi Rosell I Ardèvol, Arthur Cebria, Eudald Carbonell et David Serrat
p. 27-33

Résumés

Une première chronologie des occupations moustériennes de la grotte des Teixoneres (province de Barcelone, Espagne) a été établie grâce à la datation uranium-thorium de deux planchers stalagmitiques encadrant les niveaux moustériens. Des âges compris entre 13 et 17 ka, après correction du 230Th détritique, ont été déterminés sur le plancher supérieur, indiquant que le dépôt de ces spéléothèmes pourrait alors correspondre à l’oscillation climatique Bølling-Allerød. Le plancher inférieur a pour sa part été attribué au stade isotopique 5.3.

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Texte intégral

Les auteurs tiennent à remercier Vincenzo Celiberti pour son aide lors de la campagne d’échantillonnage, Pierre Voinchet et Sébastien Hameau pour leur aide sur le terrain, comme au laboratoire et Jean‑Louis Reyss pour ses conseils et commentaires.

1 - Introduction

1La grotte des Teixoneres (“Blaireaux” en catalan) est une petite cavité située sur la commune de Moià, dans la province de Barcelone, en Catalogne (Espagne) (Fig. 1). Elle est creusée dans un calcaire éocène et se trouve sur la rive droite d’une petite rivière, le Torrent Mal, à deux mètres au-dessus du lit actuel.

2La grotte est composée de trois galeries indexées X, Y et Z. La galerie principale X, de petites dimensions (14 m × 8 m), fut fouillée en 1954 par Oller et Serra Rafols (Lumley de, 1971). Elle a livré une industrie moustérienne peu abondante (moins de dix pièces) dont un éclat Levallois atypique allongé et un racloir double convexe concave sur lame, ainsi que des restes fauniques (Lumley de, 1971). La grotte ne fit ensuite l’objet que d’études ponctuelles, notamment des restes fauniques (Castellvi, 1972), archéologiques (Lumley de, 1971) et de la stratigraphie (Serrat & Albert, 1973). Entre 1998 et 2001, plusieurs campagnes de terrain ont été effectuées sous la direction de Henry de Lumley et David Serrat, la grotte a alors fait l’objet d’une étude sédimentologique complète (Oujenha-Batalla, 2001). En octobre 2003, les fouilles ont été reprises par J. Rosell i Ardèvol et A. Cebrià sous la direction de David Serrat et Eudald Carbonell.

3Plusieurs sondages archéologiques (Fig. 2) ont permis à différents auteurs d’établir la stratigraphie générale du remplissage (Serrat & Albert, 1973 ; Rosell i

4Ardevol, comm. pers.) (Fig. 3). Celui-ci compte dix niveaux, numérotés du sommet à la base selon les auteurs de 0 à 9 (Serrat & Albert, 1973) ou de I à X (Rosell i Ardevol, comm. pers.), numérotation qui sera utilisée dans cet article. Une description détaillée de chaque coupe a également été proposée par S. Oujenha-Batalla en 2001. Les niveaux de la grotte des Teixoneres correspondent principalement à des couches de sédiments argilo-sableux plus ou moins riches en blocs calcaires et à des horizons carbonatés mal cristallisés. L’industrie moustérienne découverte lors des premières fouilles provenait du niveau III (Lumley de, 1971) ; les fouilles récentes ont permis d’en mettre au jour dans les niveaux III et II. La faune, recueillie dans plusieurs niveaux, est homogène sur toute la stratigraphie et est typique du Pléistocène moyen final ou du Pléistocène supérieur (Castellvi, 1972). Elle montre une prédominance des animaux de milieu ouvert, les bovidés étant relativement plus abondants que les équidés.

5L’ensemble des données stratigraphiques, paléontologiques et archéologiques actuellement disponibles est présenté dans le tableau 1.

Fig. 1 : Localisation géographique de la grotte des Teixoneres..

Fig. 1 : Localisation géographique de la grotte des Teixoneres..

Fig. 2 : Plan de la salle X de la grotte des Teixoneres avec la localisation des échantillons prélevés pour datation.

Fig. 2 : Plan de la salle X de la grotte des Teixoneres avec la localisation des échantillons prélevés pour datation.

Fig. 3 : Coupe B redessinée d’après Serrat et Albert, 1973 avec localisation des échantillons datés. La numérotation des niveaux entre parenthèse est celle proposée par Rosell I Ardevol (comm. pers).

Fig. 3 : Coupe B redessinée d’après Serrat et Albert, 1973 avec localisation des échantillons datés. La numérotation des niveaux entre parenthèse est celle proposée par Rosell I Ardevol (comm. pers).

Tab. 1 : Faune et industrie de la grotte des Teixoneres en regard de la stratigraphie du remplissage de Serrat et Albert (1973). : Castellvi, 1972 ; : Serrat et Albert, 1973 ; : Rosell I Ardevoll, com. pers.

Tab. 1 : Faune et industrie de la grotte des Teixoneres en regard de la stratigraphie du remplissage de Serrat et Albert (1973). : Castellvi, 1972 ; : Serrat et Albert, 1973 ; : Rosell I Ardevoll, com. pers.

2 - Échantillonnage

6Plusieurs planchers stalagmitiques ont été décrits dans la stratigraphie des Teixoneres. L’un au sommet du remplissage (couche I), occupait toute la surface de la grotte avant les premières fouilles ; un second, plus discontinu, a été observé dans le sondage B au sein de la couche IV. Dans cette même couche, un plancher stalagmitique a également été observé dans le sondage D.

7Plusieurs échantillons de ces deux planchers stalagmitiques ont été prélevés afin d’être datés par la méthode uranium-thorium par spectrométrie alpha (fig. 2 et 3).

8Les échantillons TX0301, TX0302 et TX0303 ont été prélevés dans la couche I, aujourd’hui très discontinue en raison des fouilles et travaux antérieurs. L’échantillon TX0301 provient d’une stalagmite initialement située au sommet de la coupe D, puis tombée dans le sondage à la suite du nettoyage de la coupe effectuée lors de la reprise de l’étude du site. Cet échantillon a été scindé en deux sous-échantillons analysés séparément, TX0301a et TX0301b, qui correspondent respectivement à la partie externe et à la partie interne de la stalagmite. Les échantillons TX0302 et TX0303 ont été prélevés dans un plancher stalagmitique de part et d’autre du sondage E. Ces trois échantillons n’étaient pas constitués de calcite pure et présentaient des intercalations de lits plus argileux.

9Trois prélèvements ont par ailleurs été réalisés dans une formation stalagmitique fine et discontinue présente au sein de la couche IV. Les échantillons TX0304 et TX0305 ont été prélevés dans le sondage B, l’échantillon TX0306 provient de la coupe D. Là encore, même s’il n’y a pas de stricte continuité stratigraphique entre les deux zones de prélèvements, on peut supposer que les échantillons sont contemporains au vu de la faible distance les séparant et de leur équivalence altimétrique. Des inclusions argileuses étaient également présentes dans ces trois prélèvements, mais elles étaient beaucoup plus rares et plus localisées que dans les échantillons du plancher sommital.

3 - Méthodologie et protocole expérimental

10Afin d’être analysés par uranium-thorium par spectrométrie alpha, les sept échantillons ont été préparés selon le protocole proposé par Ku et Broecker (1967), modifié par Bischoff et al. (1988).

11La partie externe et les inclusions d’argile de chaque échantillon ont été ôtées lorsque cela était possible. Seules les parties macroscopiquement les mieux cristallisées et les plus pures ont été gardées. Chaque échantillon a ensuite été réduit en poudre et chauffé pendant plusieurs heures à 500oC afin d’éliminer la matière organique éventuelle.

12L’échantillon a été mis en solution dans de l’acide nitrique et une quantité précise de traceur artificiel (232U et 228Th) d’activité connue ainsi que du FeCl ont été ajoutés. L’uranium et le thorium de l’échantillon ont été séparés par élution sur résine anionique conditionnée avec de l’acide nitrique puis extraits en utilisant un solvant organique (TTA) et déposés séparément à chaud sur des coupelles en inox (Bischoff et al., 1988). Après élimination du TTA par chauffe à haute température, puis refroidissement, les activités des radioéléments des échantillons ont été mesurées par spectrométrie alpha grâce à des détecteurs semiconducteurs en silicium.

4 - Résultats et discussion

13Les résultats obtenus par spectrométrie alpha sur les échantillons des Teixoneres sont présentés dans le tableau 2.

14Couche IV - Les teneurs en uranium des trois échantillons prélevés dans la couche IV sont comprises entre 0,37 et 0,86 ppm. Les rapports 234U/238U sont proches de 1, indiquant que le déséquilibre entre ces deux nucléides était faible dans les eaux naturelles qui sont à l’origine de la formation des spéléothèmes de la grotte. Les teneurs en 232Th mesurées sont plus de 100 fois inférieures à celles en 230Th, indiquant que, s’il y a contamination de l’échantillon par du thorium détritique, celle-ci est faible. On considère donc que le 230Th mesuré dans les échantillons provient seulement de la désintégration de 234U initialement présent dans l’échantillon.

15Les échantillons TX0304, TX0305 et TX0306 ont été datés respectivement de 94,6 ± 3,2 ka, 100,7 ± 6,5 ka et 100,3 ± 6,1 ka. Ces âges confirment que les échantillons, provenant de deux sondages différents, sont bien contemporains. Le plancher présent dans le niveau IV s’est dont formé pendant le stade isotopique 5.3. Cet évènement climatique chaud a été enregistré par des phases de concrétionnement dans différents sites karstiques d’Europe, entre autres dans la grotte du Lazaret (Falguères et al., 1992).

16Couche I - Les teneurs en uranium mesurées dans les échantillons des spéléothèmes du niveau I sont plus faibles que celles mesurées dans le plancher de la couche IV. Elles sont homogènes et comprises entre 0,18 et 0,29 ppm. Les rapports 234U/238U sont proches de ceux mesurés dans les spéléothèmes de la couche I et indiquent là encore que le déséquilibre entre ces deux nucléides était faible dans les eaux naturelles lors de la formation de ce plancher.

17Les âges obtenus pour les échantillons TX0301a et TX0301b sont respectivement de 22,9 ± 1,0 et 37,8 ± 2,8 ka et pour les échantillons TX0302 et TX0303 de 42,4 ± 7,0 ka et de 35,7 ± 2,9 ka. Ces âges déterminent un domaine assez large de près de 20 millénaires, indiquant un temps de concrétionnement relativement long et couvrant des périodes climatiques très différentes. Cependant, on peut noter que ces quatre échantillons présentent des rapports 230Th/232Th très faibles (tab. 2), indiquant une contamination non négligeable par du 232Th, par définition exogène. Il est donc probable que du 230Th détritique, c’est-à-dire ne provenant pas de la décroissance de 234U initialement présent dans la calcite, ait également été incorporé dans les échantillons. Une telle contamination a pour conséquence de surestimer la quantité de thorium 230Th issue de la désintégration de l’uranium 234U et de « vieillir  » artificiellement l’échantillon. Il devient alors nécessaire d’estimer la quantité de 230Th détritique ayant pénétré dans l’échantillon, en fixant le rapport entre 230Th et 232Th détritiques présents dans l’échantillon contaminé, afin de recalculer un âge corrigé. Au vu des données analytiques obtenues sur les quatre échantillons de la couche I des Teixoneres, les âges non corrigés ne peuvent donc être considérés que comme des âges maximums. Ceci revient en fait à considérer que la contamination de ces échantillons est uniquement liée à du 232Th, ce qui semble très improbable. La formation stalagmitique sommitale de la grotte des Teixoneres s’est donc mise en place il y a au plus 42,4 ± 7,0 ka.

18Une correction des âges par estimation de la quantité de 230Th détritique contaminant les carbonates a donc été effectuée pour les quatre échantillons provenant du plancher stalagmitique sommital. Pour cela et en accord avec des études antérieures (Kaufman &

19Broecker, 1965 ; Shen, 1985), des rapports 230Thdetritique / 232Thdétritique compris entre 1 et 2 sont généralement utilisés. A Teixoneres, il est vraisemblable que la valeur de ce rapport soit inférieure à 1,5 puisque, pour l’échantillon TX0301b, l’utilisation d’une valeur plus élevée de ce rapport entraîne une correction trop importante ne permettant plus de déterminer un âge.

20Dans ce travail, on a considéré en première approximation que les mêmes quantités de 230Th et de 232Th détritiques avaient pénétré dans l’échantillon

21(230Thdet./232Thdet. = 1). La quantité de 232Th présente dans chaque échantillon étant connue, il devient alors possible de déterminer de nouveaux rapports 230Thcor./234U et donc de calculer de nouveaux âges U‑Th (tableau 3). Les nouveaux âges ainsi calculés pour les échantillons de la couche I des Teixoneres sont de 16,0 ± 1,1 ka pour TX0301a, de 14,9 ± 1,2 ka pour TX0301b, de 14,7 ± 2,2 ka pour TX0302 et de 14,4 ± 1,3 ka pour TX0303.

22Afin de vérifier cette hypothèse de correction, un second mode de calcul correctif a été appliqué sur les échantillons du niveau I de la grotte des Teixoneres. Dans ce dernier, on a supposé que les différents échantillons analysés avaient strictement le même âge, mais que la proportion de 230Th détritique présente dans chacun d’entre eux était différente. Cette correction, appelée méthode des “isochrones”, a été discutée et appliquée par différents auteurs, en particulier Schwarcz et Latham (1989) et Bischoff et Fitzpatrick, (1990).

23Des échantillons ayant le même âge présentent un rapport (230Th/234U) de la phase carbonatée identique mais un rapport (230Th/234U) mesuré qui peut être différent en fonction de la contamination par le 230Th détritique. On construit l’isochrone en reportant graphiquement pour les différents échantillons le rapport (230Th/232Th) mesuré en fonction de (234U/232Th) mesuré, la valeur de la pente livre le rapport (230Th/234U) de la phase carbonatée qui permet de déterminer l’âge de la calcite tandis que l’intercept avec l’axe des Y livre le rapport (230Th/232Th) détritique.

24Le diagramme obtenu à partir des quatre échantillons du plancher sommital des Teixoneres, supposés contemporains, est présenté figure 4. Les quatre échantillons s’alignent avec un excellent coefficient de corrélation (r2=0,9996) et la pente de la droite de corrélation ainsi obtenue permet de déterminer un rapport (230Th/234U) de la phase carbonatée de 0,1386 ± 0,023. L’âge U‑Th « corrigé » de ces quatre échantillons est alors de 16,2 ± 2,9 ka. On peut noter que cet âge est proche de ceux obtenus en appliquant le premier mode de correction (13 à 17 ka) ; le rapport (230Th/232Th) détritique déterminé grâce à la méthode des isochrones est de 0,85 et valide l’hypothèse émise pour le premier mode de correction (230Thdet./232Thdet. = 1).

25Ainsi, après prise en compte de la contamination par du thorium détritique des échantillons du plancher sommital des Teixoneres, les âges « corrigés » obtenus indiquent que la mise en place de cet ensemble stalagmitique s’est produite à la fin du stade isotopique 2, vraisemblablement lors de l’oscillation Bølling‑Allerød. Cette dernière correspond à deux interstades, parfois indissociables, du Tardiglaciaire définis au Danemark et datés respectivement de 13,3 à 12,5 ka et de 11,8 à 10,8 ka BP (Sémah & Miskovsky, 2004). La transition Bølling-Allerød a par ailleurs été datée à 14,5 ka dans les glaces du Groenland (Dansgaard et al., 1993 ; Alley et al., 2000) et à 14,7 ka au Lac d’Ammersee en Allemagne (Gordon et al., 2003). L’analyse pollinique d’une carotte sédimentaire prélevée dans l’océan Atlantique au large du Portugal (SO75-6KL) (Boessenkool et al., 2001) a permis de mettre en évidence lors de cette oscillation des augmentations simultanées de la température et de l’humidité, pour une période comprise entre 13400 et 11900 ka BP (dates AMS non calibrées). En Europe de l’Ouest, l’enregistrement de l’oscillation Bølling‑Allerød dans des spéléothèmes vient récemment d’être mis en évidence dans plusieurs grottes du bassin méditerranéen. Dans la grotte Chauvet, (Ardèche, France), un épisode de croissance stalagmitique, marqué notamment par la formation d’un plancher (Chau-pl2) daté de 16000 ±1100 ans par U/Th – TIMS, lui a été récemment attribué (Genty et al., 2004). A Altamira (Cantabrique, Espagne), un plancher stalagmitique situé au-dessus du niveau magdalénien a été daté entre 11800 ± 800 ka et 15500 ± 300 ka en combinant les méthodes 14C (âges calibrés) et U‑Th. Sa mise en place a été corrélée avec l’oscillation Bølling-Allerød et le tout début du Dryas récent (Labonne et al., 2002).

26L’attribution de la formation du plancher stalagmitique sommital de la grotte des Teixoneres à cette oscillation climatique confirme ainsi l’existence au cours de celle-ci d’une phase de concrétionnement relativement importante en Europe occidentale méridionale.

Tab. 2 : Résultats préliminaires obtenus par la méthode U‑Th sur les échantillons de la grotte des Teixoneres

Tab. 2 : Résultats préliminaires obtenus par la méthode U‑Th sur les échantillons de la grotte des Teixoneres

Tab. 3 : Résultats obtenus par la méthode U‑Th après correction du 230Th sur les échantillons du sommet de la grotte des Teixoneres.

Tab. 3 : Résultats obtenus par la méthode U‑Th après correction du 230Th sur les échantillons du sommet de la grotte des Teixoneres.

Fig. 4 : Détermination du rapport 230Th/234U des échantillons grâce à la méthode des isochrones.

Fig. 4 : Détermination du rapport 230Th/234U des échantillons grâce à la méthode des isochrones.

Fig. 5 : Cadre chronologique du remplissage de la grotte des Teixoneres. Les âges U‑Th sont reportés en regard de la courbe isotopique de Bassinot et al. (1994).

Fig. 5 : Cadre chronologique du remplissage de la grotte des Teixoneres. Les âges U‑Th sont reportés en regard de la courbe isotopique de Bassinot et al. (1994).

5 - Conclusion

27Le but de la présente étude était de préciser le cadre chronologique des occupations humaines mises au jour dans le remplissage de la grotte des Teixoneres, à l’occasion de la reprise des études sur ce gisement, à travers la datation de deux formations stalagmitiques interstratifiées dans les niveaux archéologiques. Les datations uranium-thorium ont été effectuées par spectrométrie alpha sur les planchers stalagmitiques des couches I et IV, l’industrie, de type moustérien, provenant des niveaux II et III. Les quatre échantillons prélevés dans la couche I ont donné, après correction de la contamination détritique en thorium exogène, des âges contemporains de l’oscillation Bølling-Allerød confirmant que cet événement climatique court peut‑être enregistré par une phase de concrétionnement en grotte. L’obtention d’un tel âge pour les spéléothèmes qui scellent la stratigraphie des Teixoneres rend possible la présence de dépôts contemporains du Paléolithique supérieur, à l’heure actuelle jamais observés dans le site. Par ailleurs, les trois échantillons prélevés dans le niveau IV ont fourni un ensemble d’âges cohérent qui permet d’attribuer la mise en place de ces dépôts carbonatés au stade isotopique 5.3. Les niveaux V à X sont donc plus anciens que ce dernier et les couches III et II, qui ont livré les traces d’occupations moustériennes, se sont déposées au cours du Pléistocène supérieur (fig. 5). Afin de préciser la chronologie des périodes d’occupation anthropique de la grotte, des datations directes des niveaux archéologiques de la grotte des Teixoneres par combinaison des méthodes U‑Th et RPE sur émail dentaire de grands mammifères sont désormais envisagées et seront rendues possible dans les prochaines années par la poursuite des fouilles.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 : Localisation géographique de la grotte des Teixoneres..
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Titre Fig. 2 : Plan de la salle X de la grotte des Teixoneres avec la localisation des échantillons prélevés pour datation.
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Titre Fig. 3 : Coupe B redessinée d’après Serrat et Albert, 1973 avec localisation des échantillons datés. La numérotation des niveaux entre parenthèse est celle proposée par Rosell I Ardevol (comm. pers).
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Titre Tab. 1 : Faune et industrie de la grotte des Teixoneres en regard de la stratigraphie du remplissage de Serrat et Albert (1973). : Castellvi, 1972 ; : Serrat et Albert, 1973 ; : Rosell I Ardevoll, com. pers.
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Titre Tab. 2 : Résultats préliminaires obtenus par la méthode U‑Th sur les échantillons de la grotte des Teixoneres
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Titre Tab. 3 : Résultats obtenus par la méthode U‑Th après correction du 230Th sur les échantillons du sommet de la grotte des Teixoneres.
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Titre Fig. 4 : Détermination du rapport 230Th/234U des échantillons grâce à la méthode des isochrones.
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Titre Fig. 5 : Cadre chronologique du remplissage de la grotte des Teixoneres. Les âges U‑Th sont reportés en regard de la courbe isotopique de Bassinot et al. (1994).
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Pour citer cet article

Référence papier

Hélène Tissoux, Christophe Falguères, Jean‑Jacques Bahain, Jordi Rosell I Ardèvol, Arthur Cebria, Eudald Carbonell et David Serrat, « Datation par les séries de l'Uranium des occupations moustériennes de la grotte de Teixoneres (Moia, Province de Barcelone, Espagne) »Quaternaire, vol. 17/1 | 2006, 27-33.

Référence électronique

Hélène Tissoux, Christophe Falguères, Jean‑Jacques Bahain, Jordi Rosell I Ardèvol, Arthur Cebria, Eudald Carbonell et David Serrat, « Datation par les séries de l'Uranium des occupations moustériennes de la grotte de Teixoneres (Moia, Province de Barcelone, Espagne) »Quaternaire [En ligne], vol. 17/1 | 2006, mis en ligne le 01 juin 2008, consulté le 06 novembre 2024. URL : http://journals.openedition.org/quaternaire/613 ; DOI : https://doi.org/10.4000/quaternaire.613

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Auteurs

Hélène Tissoux

Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire Naturelle, UMR 5198 du CNRS, 1 rue René Panhard, 75013 Paris, France. Courriel : tissoux@physics.dap.ous.ac.jp. Adresse actuelle : Department of Applied Physics, Okayama University of Science,1-1 Ridai, Okayama, 700-0005, Japan

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Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire Naturelle, UMR 5198 du CNRS, 1 rue René Panhard, 75013 Paris, France

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Jordi Rosell I Ardèvol

Area de Prehistòria, Universitat Rovira i Virgili, Plaça Imperial Tarraco 1, 43005 Tarragona, Espagne.

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Area de Prehistòria, Universitat Rovira i Virgili, Plaça Imperial Tarraco 1, 43005 Tarragona, Espagne.

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Area de Prehistòria, Universitat Rovira i Virgili, Plaça Imperial Tarraco 1, 43005 Tarragona, Espagne.

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David Serrat

Universidad de Vic, Sagrada Família 7, 08500 Vic, Barcelona, Espagne.

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