Terres Rares

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    NOTIONS DE BASE SUR LES LMENT

    DE TERRES RARESAvril 2012

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    TABLE DES MATIRES

    Explication des lments de terres rares 3

    Proprits uniques 4

    Applications des terres rares 5

    ETR sur la liste des matires critiques 9

    Facteurs fondamentaux de l'offre et dela demande

    10

    Importance de la rapidit de la mise enmarch

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    Chane de valeur des terres rares 14

    Prix des ETR 14

    Page

    NODYME

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    Explication des lments de terres rares (ETR)

    Les lments de terres rares (ETR) regroupent de 17 lments chimiques (mtalliques) prsents dans letableau priodique. Ce groupe est form des 15 lanthanides ainsi que de l'yttrium et du scandium. Ilsont de nombreuses proprits en commun, ce qui explique pourquoi ils se retrouvent ensemble dans lesmmes gisements gologiques. Les 17 ETR se retrouvent dans tous les gisements d'ETR, mais leur

    distribution et leur concentration varient. On les appelle des terres rares parce qu'elles ne sont pasfrquemment trouves en concentrations commercialement rentables. Les ETR sont gnralementclasses en deux catgories : les terres rares lgres et les terres rares lourdes, possdant chacunedivers niveaux d'utilisation et de demande. Les gisements minraux d'ETR sont souvent riches en terresrares lgres ou en terres rares lourdes, mais ne contiennent que rarement les deux catgories enquantit importante. En gnral, les ETR sont essentiels dans certains marchs ayant la croissance laplus rapide du monde : l'nergie propre et la haute technologie.

    Pnurie prvue des lments de terres rares suivants au cours des 15 prochainesannes *

    Nodyme, europium, terbium, dysprosium, yttrium

    Terres rares lgres

    Lanthane (La)

    Crium (Ce)

    Prasodyme (Pr)

    Nodyme (Nd)Samarium (Sm)

    Terres rares lourdes(moins frquentes et plus prcieuses)

    Europium (Eu)

    Gadolinium (Gd)

    Terbium (Tb)

    Dysprosium (Dy)Holmium (Ho)

    Erbium (Er)

    Thulium (Tm)

    Ytterbium (Yb)

    Lutcium (Lu)Yttrium (Y)

    Comptent pour 66,8 % dela demande mondiale en 2010

    Notes:

    Bien que l'yttrium soit plus lger que les terres rares lgres, il fait parti du groupe des terres rares lourdes en raison de son association chimique et physiqueavec les terres rares lourdes dans les gisements naturels

    *Ernst & Young Technology Minerals The Rare Earths Race is On- avril 2011

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    Proprits uniquesDe couleur blanc argent ou gris, ces mtaux sont trs brillants et s'oxydent facilement au contact del'air. Les ETR se retrouvent dans la plupart des applications courantes en raison de leurs propritschimiques et physiques uniques. De nouvelles applications sont apparues rgulirement au cours des50 dernires annes (CIBC), dont d'importantes innovations environnementales, comme lesconvertisseurs catalytiques et la conception d'aimants permanents qui ont permis une meilleure

    efficience, miniaturisation, durabilit et vitesse des composantes lectriques et lectroniques. Il existedes substituts, mais ils fonctionnent rarement aussi efficacement. Les proprits de chaque ETR ainsique la proportion en pourcentage de la production mondiale estime en 2015 sont rsumes dans letableau suivant.

    ETR Catalytique Magntique lectrique Chimique Optique Proportion enpourcentage del'offre mondialeestime en 2015*

    Lanthane (La)

    x x x x 27 %Crium (Ce)

    x x x x 40 %Prasodyme (Pr)

    x x x x 5 %Nodyme (Nd)

    x x x x 16 %Samarium (Sm)

    x 2 %Europium (Eu)

    x 0,4 %

    Gadolinium (Gd)

    x x 2 %

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    ETR Catalytique Magntique lectrique Chimique Optique Proportion enpourcentage del'offre mondialeestime en 2015*

    Terbium (Tb)

    x x 0,2 %Dysprosium (Dy)

    x x 0,9 %Erbium (Eu)

    x 0,4 %Yttrium (Y)

    x 5 %Cette liste ne comprend pas l'holmium, le thulium, l'ytterbium, le lutcium et le scandium, puisque ces derniers ne reprsentent

    qu'une infime portion de l 'offre totale.

    *Source : IMCOA - Bas sur l'offre estime en 2015 d'environ 225 000 tonnes.

    Applications des terres raresSouvent appels les germes de la technologie par les Japonais, les ETR sont une composanteimportante de nombreux matriaux de pointe, surtout dans les secteurs de la haute technologie et del'nergie verte, o une performance robuste, une durabilit et de faibles missions de CO2 sont siimportantes.

    Application de chaque ETR

    Lanthane Il sert fabriquer des piles rechargeables hydrure mtallique de nickel-lanthane(le type utilis dans les vhicules lectriques et hybrides, les ordinateurs portatifset les camras), la fibre optique pour augmenter la vitesse de transmission, deslentilles d'appareil photo haut de gamme, des tlescopes, des jumelles (puisque lelanthane amliore la clart), du verre absorbant le rayonnement infrarouge pourles lunettes de vision nocturne; il sert aussi rduire le niveau de phosphates despersonnes souffrant d'une maladie du rein.

    Crium Il sert polir le verre, le mtal et les pierres prcieuses, les puces d'ordinateur, lestransistors et autres pices lectroniques; il sert fabriquer des convertisseurscatalytiques pour rduire la pollution, il est ajout dans le processus de fabricationde verre pour le dcolorer et il procure la partie verte du spectre optique desampoules fluorescentes compactes.

    Prasodyme Combin au nodyme, il sert principalement fabriquer des aimants de fortepuissance. Il sert fabriquer des lunettes de soudeur et de souffleurs de verre,puisque l'oxyde de prasodyme protge des blouissements et de la lumire UV; ilsert aussi fabriquer du plastique et de la cramique jaune vif.

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    Nodyme L'utilisation principale du nodyme, ce jumeau du prasodyme, est la fabricationdes aimants les plus puissants du monde. Ceux-ci sont si puissants qu'un aimant dela taille d'une pice de monnaie sur un rfrigrateur ne peut pas tre retir lamain. Parmi les autres applications, on retrouve les tlmtres laser et lessystmes de guidage.

    Samarium Il sert principalement dans la production d'aimants permanents, mais aussi dans la

    production de lasers rayons X et d'armes guidage de prcision et dans lagnration du bruit blanc dans la technologie furtive.

    Europium Il sert principalement dans les phosphores utiliss dans les crans de visualisationpilote, les tlvisions (rouge-orange) et les tubes fluorescents co-nergtiques(rouge-orange et bleus).

    Gadolinium Il sert amliorer la clart des examens IRM en injectant des substances decontraste de gadolinium dans le patient. Il sert dans les barres de commande desracteurs nuclaires pour contrler le processus de fission.

    Terbium Il sert principalement dans les phosphores, particulirement dans les ampoules ettubes fluorescents (jaune-vert), les metteurs verts haute intensit et les cransintensificateurs de rayons X (jaune-vert, violets et bleus).

    DysprosiumIl sert surtout dans la fabrication d'aimants permanents de nodyme-fer-bore haute puissance. Le dysprosium-165 est inject dans les articulations pour soignerla polyarthrite rhumatode. Le dysprosium est utilis dans les dosifilms pourdtecter et surveiller l'exposition la radiation.

    Erbium Il sert colorer le verre et comme amplificateur en fibres optiques et il est utilisdans les lasers pour utilisation mdicale et dentaire.

    Yttrium Les phosphores d'yttrium servent dans les ampoules et les lampes fluorescentes.Loxyde de zirconium stabilis avec de l'yttria est utilis dans des applications haute temprature, comme les isolants thermiques servant protger les surfaces haute temprature en arospatiale. Il peut augmenter la rsistance des alliagesmtalliques.

    Applications dans les marchs forte croissance

    Source : Marchs mondiaux CIBC Inc.

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    Les marchs plus forte croissance pour les ETR sont les aimants permanents, les piles rechargeables,les phosphores et les agents de polissage; le nodyme, le prasodyme, le dysprosium, l'yttrium et leterbium sont les plus utiliss dans ces segments.

    Application Taux estim decroissance annuelcompos pour 2010-

    2015*Aimants permanents

    Le plus important utilisateur final d'ETR est l'industrie des aimantspermanents. Ce segment reprsente environ 25 % de la demande totale etdevrait reprsenter 30 % d'ici 2015. Les aimants permanents sont en fortedemande en raison de leur puissance, de leur rsistance la chaleur et deleur capacit maintenir leur magntisme pendant de trs longues priodes.Les aimants fabriqus d'lments de terres rares comme le nodyme, le

    prasodyme et le dysprosium sont les aimants permanents les plus puissantsconnus. Leur haute performance et leur petite taille permettent denombreuses utilisations dans les technologies miniatures, comme desappareils lectroniques personnels (tlphones intelligents, couteurs-boutons, lecteurs iPod). Un aimant miniature fabriqu en nodyme fait vibrerle tlphone cellulaire lorsqu'il reoit un appel. La capacit de productionreprsente un des plus grands dfis du secteur olien. En remplaant lesturbines engrenages par des gnrateurs aimants permanents entranement direct, l'efficience peut augmenter de 25 %. Certaines des plusgrandes turbines ncessitent deux tonnes d'aimants en terres rares,composs d'environ 30 % d'ETR.

    16 %

    Piles rechargeables

    Les piles rechargeables (NiMh) fabriques l'aide de lanthane, de crium, denodyme et de prasodyme (combins avec du nickel, du cobalt, dumanganse et/ou de l'aluminium) sont utilises dans les batteries de voitureshybrides et lectriques, dans les appareils lectroniques et dans les outilslectriques.

    18 %

    Autocatalyseurs

    Le lanthane et le crium servent la fabrication de convertisseurs

    catalytiques, qui convertissent les polluants de l'chappement des moteursen composs non toxiques.

    8 %

    Catalyseurs fluidifis de craquage

    Les catalyseurs fluidifis de craquage, composs de lanthane et de crium,servent raffiner le ptrole brut. Ils sont essentiels au processus de

    6 %

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    Les TR jouent un rle cl dans le secteur de l'nergie verteLes voitures lectriques et hybrides peuvent contenir de 9 11 kilos de terres rares, soit le double desvhicules essence standards. La batterie est fabrique partir de plusieurs kilos de composs de terresrares. Les ETR sont aussi utiliss dans les systmes de freinage par rcupration et les moteurs tractionlectrique. Les moteurs consistent en puissants aimants faits de nodyme et de dysprosium.

    transformation des molcules lourdes en formes utiles, comme en gazoline,en carburant aviation et en diesel.

    Poudres polir

    La poudre polir faite d'oxyde de crium est un des meilleurs matriaux polir. Elle est utilise pour polir le verre, les lentilles, les tubes cathodiques,les joyaux, les puces de silicium, les crans de tlvision et les moniteurs.

    15 %

    Additifs au verre

    Le crium rduit la transmission de lumire UV et le lanthane augmentel'indice de rflexion du verre des lentilles d'appareils photo numriques.

    4 %

    Phosphores

    L'europium, le terbium et l'yttrium sont des ETR largement utiliss dansl'industrie lectronique pour fabriquer des crans ACL et des tlvisionscouleur. Utiliss comme phosphores, ces lments permettent lechangement des couleurs lorsqu'ils reoivent un courant lectrique. Leterbium et l'europium sont utiliss en clairage co-nergtique. Les diodeslectroluminescentes (DEL) sont plus efficientes de 80 % que l'clairageincandescent et plus efficientes de 40 % que les ampoules fluorescentescompactes.

    30 %

    *Marchs mondiaux CIBC Inc.

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    ETR sur la liste des matires critiquesLa demande provient en grande partie de deux des secteurs connaissant la plus forte croissance :l'nergie et la haute technologie. Le caractre critique de chaque lment dpend de la demande pourl'application finale.

    Les calculs d'offre et de demande sont compliqus puisque chaque ETR a des applications diffrentes etest produit en quantits variables. Ainsi, certaines terres rares seront offertes en faible quantit, tandisque d'autres seront offertes en trop grande quantit, selon les facteurs fondamentaux de l'offre et de lademande des marchs. Les segments de march ayant la plus forte croissance sont les aimantspermanents, les piles rechargeables et les phosphores, surtout en raison de leur application dans lessegments forte croissance de l'nergie verte et de la haute technologie. En 2010, le dpartementamricain de l'nergie a tabli les cinq ETR critiques dans ces marchs qui seront offerts en faiblequantit. Quatre d'entre eux sont des ETR lourds. Le ministre chinois du Commerce a indiqu que lesETR lourds de la Chine seront puiss d'ici 15 20 ans.

    ETR sur la liste desmatires critiques

    Applications Taux de croissanceannuel composestimatif 2010 2015

    Lger Nodyme Aimants permanents, autocatalyseurs,raffinage du ptrole, lasers

    16 %

    Lourd Dysprosium Aimants permanents, moteurshybrides

    16 %

    Europium Phosphores, piles combustible,absorbants de neutrons

    Terbium Phosphores, aimants permanents 27 %Yttrium Phosphores rouges, lampes

    fluorescentes, cramique, alliagesmtalliques

    30 %

    Source : IMCOA, CIBC Marchs des capitaux et Dundee Capital Markets

    Sauf pour l'yttrium, il devrait y avoir une pnurie de ces minraux au cours des 10 prochaines annes.L'ampleur et la dure de ces pnuries dpendront principalement de la russite des projetsd'exploration des ETR. Divers gouvernements et acheteurs industriels travers le monde ont commenc laborer des stratgies pour protger leurs stocks d'ETR afin de surmonter les futurs problmesd'offre. Certains acheteurs industriels ont form des coentreprises avec des socits minires. Lesmcanismes du march devraient assurer qu'il n'y aura pas de graves pnuries long terme. Cespnuries ont davantage attir l'attention des gouvernements, des entreprises d'exploration et desutilisateurs finaux.

    Source : Dpartement amricain de l' nergie, Critical Materials strategy,dc. 2010

    Caractre critique moyen termeCaractre critique court terme

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    Facteurs fondamentaux de l'offre et de la demande

    March vaste et grandissantLa demande d'lments de terres rares augmente de 9 15 % par an (Marchs mondiaux CIBC Inc.) etselon un rapport dErnst & Young (Technology Minerals The Race is On avril 2011), le march des ETR estactuellement valu 2 3 milliards $ et devrait doubler pour atteindre 4 6 milliards d'ici 2015.

    La Chine reprsente 48 % des rserves mondialesLes rserves mondiales de terres rares ont t values 114 millions de tonnes en 2011, dont 48 % setrouvent en Chine. Seule une petite proportion des gisements d'ETR ont la taille, le type et laconcentration ncessaires pour tre exploits conomiquement l'aide des technologies existantes.

    La Chine reprsente 94 % de la production mondialeEn 2010, la production mondiale d'ETR tait d'environ 125 000 tonnes, soit 54 % de plus que les80 000 tonnes produites en 2000.

    La Chine est de loin le plus important producteur d'lments de terres rares, reprsentant 94 % de laproduction mondiale. Les ETR sont produits en quantits importantes dans un petit nombre d'autrespays seulement, comme le Brsil, l'Inde et la Malaisie.

    Plus de 70 % des lments de terres rares lgers proviennent d'une mine en Chine : le gisement Bayan

    Obo de 56 millions de tonnes en Mongolie intrieure, en production depuis 1957, est le plus grandgisement du monde. En 2010, il a produit 55 000 tonnes d'oxydes de terres rares, soit 46 % de laproduction chinoise et 42 % de la production mondiale. Avant que le gisement Bayan Obo ne soit mis enexploitation, le plus grand producteur tait le gisement Mountain Pass de Molycorp, en Californie.Cependant, au dbut des annes 1990, la Chine a commenc vendre des terres rares des prix si basque les mines Mountain Pass et les autres mines du monde taient incapables de concurrencer.L'exploitation de Mountain Pass a cess en 2002, mais le gisement a t remis en exploitationrcemment et la pleine production devrait recommencer en 2012.

    Note : IMCOA Les quantits de rserves englobent une grande varit de qualits minrales et ne sont pas ncessairement conformesaux codes reconnus internationalement pour dfinir les rserves.

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    La Chine est le plus grand consommateur du mondeLa Chine est galement le plus important consommateur d'lments de terres rares du monde,reprsentant environ 60 % de la consommation mondiale.

    La Chine prend des mesures pour protger ses stocksIl y a tout lieu de penser que la teneur des ressources du gisement chinois Bayan Obo pourrait tre endclin, occasionnant des prvisions la baisse pour les cinq prochaines annes. Ainsi, la Chine a pris demultiples mesures pour protger ses stocks, et certains croient que la China pourraient devenir un paysimportateur net plutt qu'un pays exportateur net. En 2010, la Chine a commenc restreindre sesexportations pour assurer une offre abondante son secteur technologique en aval. Les contingentsd'exportation en 2010 taient infrieurs de 40 % par rapport 2009. Lorsqu'un seul pays contrlepresque toute la production et rduit ensuite ses exportations, l'offre mondiale est menace et les prixmontent rapidement. Les achats gnrs par la panique cause par la diminution des contingentsd'exportation ont donn lieu une envole record des prix des terres rares au dbut 2010. L'importantehausse des prix en 2010 a fait rduire la demande, ce qui a rtabli la stabilit des prix. la fin dedcembre 2011, le ministre chinois du Commerce a annonc que pour protger la demandeinternationale et maintenir la stabilit de base des stocks de terres rares, les contingents d'exportationtotaux pour 2012 resteront fondamentalement les mmes . La Chine a aussi pris des mesures pour

    nationaliser l'industrie, plaant 11 mines d'ETR sous le contrle de l'tat, et pour svir contre lespratiques minires illgales et douteuses d'un point de vue environnemental.

    Les mesures prises par la Chine dclenchent une course aux terres raresLes mesures prises par la Chine ont soulev des proccupations lies au fait que le monde dpend d'uneseule source de terres rares. Actuellement, le monde dpend presque entirement des exportationschinoises pour une marchandise qui est essentielle la fabrication de certaines hautes technologies,nergies renouvelables et technologies lies la dfense. La course est donc lance pour que le reste dumonde dveloppe des gisements de terres rares.

    Les tats-Unis considrent les ETR comme une matire stratgique et en avril 2011, ils ont pass une loi

    nomme Rare Earths Supply Chain Technology and Resources Transformation Act HR 1388 (RESTART) envue d'viter une crise lie aux terres rares en rtablissant une industrie nationale des terres rares. Par lasuite, Molycorp, une socit base en Californie, a form une coentreprise avec Daido Steel etMitsubishi pour fabriquer des aimants haute puissance. On prvoit que cette premire coentreprisenon chinoise ouvre la voie afin que d'autres producteurs occidentaux crent d'autres coentreprises deterres rares l'extrieur de la Chine, triplant ainsi la demande en nodyme au cours des trois prochainesannes. (Source : Rare Earth Market, dcembre 2011).

    En raison des mesures prises par la Chine, deux marchs distincts ont t crs : le march chinois et lemarch du reste du monde.

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    L'cartentre l'offre de la Chine et la demande du reste du monde augmenteLe graphique suivant illustre l'cart croissant entre l'offre de la Chine et la demande du reste du monde :

    La production du reste du monde devrait combler l'cart croissantBien que la Chine reprsentait 94 % de la production en 2011, cette production devrait chuter 70 %d'ici 2015, mesure que de nouveaux projets se mettent en marche dans le reste du monde,

    Source : D. Kingsworth IMCOA 2011

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    Importance de la rapidit de la mise en marchLa pnurie des stocks devrait se poursuivre pendant les prochaines annes. Il n'y a pas suffisammentd'ETR disponibles pour rpondre la demande croissante. Compte tenu des facteurs fondamentaux del'offre et de la demande, il est d'une importance critique de mener les gisements au stade de laproduction aussi rapidement que possible.

    Bien qu'il existe des gisements dans des pays outre que la Chine dont l'exploitation pourrait trerentable, mener un gisement au stade de production peut prendre 10 ans. Les gisements hauteteneur, prs des infrastructures et situs dans des territoires favorables l'exploitation minire sontdifficiles trouver. Technology Metals Research estime qu'il existe 165 entreprises comptant 251 projetsdans 24 pays. Il s'agit pour la plupart de petites entreprises.

    Voici une liste des projets importants de production d'ETR qui devraient entrer en production dans unavenir rapproch :

    Entreprise Projet Production prvue (Mt) Cible d'entre enproduction vise

    Lynas (Australie) Mount Weld 22 000 2011*

    Molycorp (Californie) Mountain Pass 40 000 2011*Arafura (Australie) Nolans Bore 20 000 2013Greenland Minerals Kvanefjeld 44 000 2015

    Avalon (Canada) Thor Lake 10 000 2015

    Quest Rare Minerals Strange Lake 12 000 2015

    *Les mines Mountain Pass de Molycorp et Mount Weld de Lynas devraient entrer en pleine productionen 2012.

    Source: IMCOA

    Avantage d'IAMGOLDLes ressources de terres rares d'IAMGOLD sont situes un kilomtre au nord de sa mine de niobiumNiobec, dans le territoire favorable l'exploitation minire de Qubec, au Canada. La mine Niobec esten exploitation depuis plus de 35 ans et IAMGOLD a tabli d'excellentes relations avec la communautlocale et tous les niveaux de gouvernement. La rgion a une longue histoire minire et comprend unemain-d'uvre locale exprimente et instruite. En plus d'avoir un gisement proximit d'uneinfrastructure minire existante et de la rivire Saguenay qui, non loin du gisement, devient assez largeet profonde pour accueillir un port en eau profonde, la socit a accs un tarif d'lectricitconcurrentiel de 4,5 cents par kWh. Ces facteurs, combins l'accs au financement et une expertise endveloppement, confre un avantage d'une mise en march rapide.

    Chane de valeur des terres rares du sol au march

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    Les ETR se trouvent principalement dans les carbonatites, qui sont des roches ignes composes plusde 50 % de carbonates. Parmi les sources moins importantes, on retrouve les gisements secondaires quise forment lorsque les terres rares et les minraux lourds sont concentrs par la dsagrgationmcanique de la minralisation primaire.

    La plupart des mines d'ETR produisent seulement des ETR, mais il y en a quelques-unes o les ETRreprsentent des sous-produits. La plupart utilisent des techniques grande chelle ncessitant duforage, de l'abattage et du transport. La sparation du minerai et des striles est effectue de diversesfaons. Le processus de production est trs compliqu, puisqu'un minral de terres rares peut contenirjusqu' 17 lments diffrents qui doivent tre spars. Le diagramme ci-dessous rsume les tapes debase de l'exploitation et du traitement des ETR.

    Prix des ETRLes prix ont augment de faon marque en 2010 la suite de la dcision de la Chine de rduire ses

    exportations. Cette mesure a engendr une rduction de la demande et par ricochet, le rtablissementde la stabilit des prix. Puisqu'il existe maintenant une course l'chelle mondiale pour assurerl'approvisionnement en TR ailleurs qu'en Chine, les prvisions des prix indiquent un fort march quisera maintenu par une demande croissante.

    ($/kg)

    ETR 2009 Nov. 2011 25 janv. 2012 2012(E)*

    Lanthane 6 60 62 17Crium 4 55 100 29

    Prasodyme 16 60 250 150

    Nodyme 16 235 295 154Samarium 5 87 150 32

    Dysprosium 107 2 000 2 600 688Europium 473 4 000 3 850 1 393

    *Marchs mondiaux CIBC Inc.

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