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On retrouve, pour la peinture des écoles du Nord (Flandres, Hollande et Allemagne), des œuvres de Marinus van Reymerswaele, Roelandt Savery, Jacob Jordaens, Bartholomeus van der Helst, Jacob van Loo, Gerard Seghers, David Teniers le Jeune, Nicolas Maes, Melchior d'Hondecoeter et Matthias Withoos entre autres.
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La peinture italienne est présente à travers les peintures de Giovanni Battista Moroni et Bartolomeo Manfredi.
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L'école française est la mieux représentée, notamment pour le XVII siècle, avec des œuvres de Nicolas Poussin, Simon Vouet, des Frères Le Nain, originaires de la région de Reims et qui sont présents avec un bel ensemble de peintures, Jacques Blanchard, Philippe de Champaigne, Pierre Mignard, Laurent de La Hyre, Sébastien Bourdon, Charles Le Brun, Jean Jouvenet, François Desportes, François Boucher, Jacques Louis David etc.
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Le XIX siècle est en bonne place dans les collections du musée avec notamment 27 toiles de Camille Corot provenant de la donation Vasnier, ce qui en fait la plus plus grande collection au monde des œuvres de ce peintre après celle du Louvre, mais aussi des peintures d'Eugène Delacroix, de Richard Parkes Bonington, de Théodore Chassériau, Jean-François Millet, Théodore Rousseau, Johan Barthold Jongkind, Gustave Courbet, Honoré Daumier, Eugène Boudin, Claude Monet, Camille Pissarro, Alfred Sisley, Pierre-Auguste Renoir, Pierre Puvis de Chavannes, Henri Fantin-Latour, Paul Gauguin ou encore Edouard Vuillard.
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Pour le XX on retrouve Pierre Bonnard, Henri Matisse, Raoul Dufy, Albert Marquet, Louis Marcoussis et Vieira da Silva. Des œuvres de Giorgio de Chirico et Léonard Foujita ont notamment été déposées au musée par le musée national d'art moderne.
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Le Musée des beaux-arts conserve et présente également des sculptures, des dessins (dont treize exceptionnels portraits peints sur papier par Lucas Cranach l'Ancien et présentés en alternance dans une salle spécifiquement aménagée), des gravures, meubles et objets d’art, collections qui sont toutes caractéristiques des plus grands mouvements de l'art des écoles européennes du XVI au XX siècle et classées selon une cohérence à la fois chronologique et thématique.