CN103210323A - 处理地震数据的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理地震数据的计算机实施的方法,包括从所述地震数据确定在浅层衰减地质体对应的第一成像深度的第一振幅属性图,以及在第二成像或目标深度的第二振幅属性图。然后归一化所述第一和第二振幅属性图,并且基于归一化的第一和第二振幅属性图的比例确定比例图。然后缩放所述比例图以产生缩放因子图,然后对所述地震数据应用缩放因子图以补偿浅层表土衰减的效应。
Description
技术领域
一般来说,本公开涉及地震数据处理,更确切地说,涉及最小化浅层表土衰减效应的方法和系统。
背景技术
公知浅层表土异常对地震数据品质有显著的不利影响。这样的异常可以包括振幅衰减、频率损失和波前畸变,因为从地下更深的“目标”层收到的(反射的)波通过更浅区域的充气的通路岩群和水合物行进。这可能导致从目标层收到的反射地震信号的错位、衰弱的振幅和/或更低的带宽,从而影响地下特征描述的品质。
已经研发了对由于浅层地质体的空变振幅衰减的常规补偿方法。参见例如:“Turning ray amplitude inversion:Mitigating amplitudeattenuation due to shallow gas,”SEG Annual Meeting ExpandedTechnical Program Abstracts with Biographies,vol.21,pp.2078-2081(2002),by M.Deal,G.Matteucci,Y.Kim,and A.Romero;“Efficientcompensation for attenuation effects using pseudo-Q migration,”SEGAnnual Meeting Expanded Technical Program Abstracts withBiographies,vol.27,pp.2206-2210(2008),by L.Bear,J.Liu and P.Traynin;“3-D tomographic amplitude inversion for compensatingamplitude attenuation in the overburden,”SEG Annual Meeting ExpandedTechnical Program Abstracts with Biographies,vol.27,pp.3239-3243(2008),by K.Xin,B.Hung,S.Birdus and J.Sun;“Compensation for theeffects of shallow gas attenuation with viscoacoustic wave-equationmigration,”SEG Annual Meeting Expanded Technical ProgramAbstracts with Biographies,vol.21,pp.2062-2065(2002),by Y.Yu,R.Luand M.Deal;以及“True-amplitude prestack depth migration,”Geophysics,vol.72,issue3,pp.S155-S166,(June2007),by F.Deng and G.McMechan。不过,这些常规方法的成功应用取决于绝对衰减或Q场的准确。从振幅估计Q场在计算上昂贵且传统上非常困难,因为振幅受许多因素影响,比如传播长度、波前改变和反射率。依赖于Q场的补偿方法往往作出简化假设,比如使用回转射线、限制输入数据到远炮检距和弱衰减条件。
其他经验补偿方法,包括使用空间平滑的功率区间和振幅比例的振幅校正方法,具有去除目标振幅信息的可能性。
所以,需要克服常规浅层表土补偿方法的公知缺点。更确切地说,需要不要求Q场先验知识的浅层表土补偿方法,并且它在补偿时合并表土和目标地质。补偿方法应当与保持振幅工作流程一致,后者使为了油藏特征描述目的改进的定量地震分析得以实现。
发明内容
公开的方法用于处理受关注地下区域对应的地震数据。根据本发明的实施例,所述方法包括以下步骤:从所述地震数据确定在第一成像深度或“层”的第一振幅属性图;从所述地震数据确定在第二成像深度的第二振幅属性图;归一化所述第一和第二振幅属性图中的每一个。归一化的第一和第二振幅属性图用于确定比例图,该比例图然后被缩放并作为缩放因子图应用到所述地震数据以补偿浅层表土衰减的效应。
根据本发明的另一个实施例,提供了对应的系统,处理受关注地下区域对应的地震数据。所述系统包括含有所述地震数据的数据源,以及为了处理所述地震数据与所述数据源通信的计算机处理器。所述处理器包括具有计算机可读代码的计算机可读介质,,用于执行以下步骤:从所述地震数据确定在第一成像深度的第一振幅属性图;从所述地震数据确定在第二成像深度的第二振幅属性图;归一化所述第一和第二振幅属性图中的每一个;基于归一化的第一和第二振幅属性图的比例确定比例图;缩放所述比例图以产生缩放因子图;以及对所述地震数据应用所述缩放因子图以补偿浅层表土衰减的效应。
根据本发明的另一个实施例,提供了一种包括计算机可读介质的制成品,具有计算机可读代码录制在计算机可读介质中,适于执行地震数据处理的方法。所述方法包括以下步骤:从所述地震数据确定在第一成像深度的第一振幅属性图;从所述地震数据确定在第二成像深度的第二振幅属性图;归一化所述第一和第二振幅属性图中的每一个;基于归一化的第一和第二振幅属性图的比例确定比例图;缩放所述比例图以产生缩放因子图;以及对所述地震数据应用所述缩放因子图以补偿浅层表土衰减的效应。
优选情况下,本发明合并表土和目标地质并且允许基于所述浅层衰减地质体的横向和垂向缩放。应用了不同炮检距/角度对应的横向变化的缩放因子,以提升暗淡区内被衰减的振幅同时保持所述暗淡区外的非衰减振幅。不仅如此,本发明的方法是直截了当的方式,它仅仅根据振幅比例校正衰减,不区分散射和非弹性衰减,也不考虑转换波、多次波能量或Q对频率的依赖性。
附图说明
参考附图中展示的本发明的特定实施例进行本发明的详细介绍。附图仅仅描绘了本发明的典型实施例,所以不应当视为对其范围的限制。
图1展示了根据本发明的实施例的处理地震数据的系统,被配置为补偿浅层表土衰减的效应;
图2展示了根据本发明的实施例的处理地震数据以补偿浅层表土衰减的效应的方法;
图3展示了浅层表土衰减层的效应;
图4展示了在近、中和远角度浅层衰减层对地震成像的阴影效应;
图5a和5b展示了根据本发明的示范角度相关和炮检距相关实施;
图6展示了示范浅层和深层振幅属性图,以及对应的缩放因子图;
图7展示了根据本发明对于浅层表土补偿有和没有补偿的远叠加地震图像的对比。
具体实施方式
本发明可以在系统和由计算机执行的计算机方法的一般语境中介绍和实施。这样的计算机可执行指令可以包括若干程序、例程、对象、组件、数据结构和计算机软件技术,能够用于执行具体的任务和处理抽象的数据类型。本发明的软件实施可以以不同的语言编写,在各种各样的计算平台和环境中应用。应当认识到,本发明的范围和基本原理不限于任何具体的计算机软件技术。
不仅如此,本领域技术人员将认识到,使用硬件和软件配置的任何一种或结合都可以实践本发明,包括但是不限于具有单个和/或多个计算机处理器的系统、手持设备、可编程的消费者电子设备、小型计算机、大型计算机、超级计算机等。本发明还可以在分布式计算环境中实施,其中任务由通过一个或多个数据通信网络链接的服务器或其他处理设备执行。在分布式计算环境中,在包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质都可以有程序模块。
同样,计算机处理器使用的制成品比如CD、预录制磁盘或其他等同设备,可以包括计算机程序存储介质及其上记录的程序装置,用于指挥计算机处理器促进本发明的实施和实践。这样的设备和制成品同样落入本发明的实质和范围之内。
现在参考附图,将介绍本发明的实施例。本发明能够以无数种方式实施,包括例如作为系统(包括计算机处理系统)、方法(包括计算机实施的方法)、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、网络入口或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。以下讨论了本发明的几个实施例。附图仅仅展示了本发明的典型实施例,所以不应当视为对其范围和广度的限制。
图1显示了根据本发明的实施例的地震数据处理系统100。系统100包括计算机处理器108、数据存储器102、一个或多个可选的信息资源106以及用户接口104。处理器108被配置为提供系统100中的信息处理能力,因此可以包括一个或多个数字处理器、模拟处理器、设计为以电子方式处理信息的数字电路、模拟电路、状态机等。尽管处理器108在图1中被显示为单个实体,但是这仅仅是为了展示目的。在某些实施中,处理器108可以包括多个处理单元。这些处理单元在物理上可以位于同一器件或计算平台之内,处理器108也可以表示协同运行的多个器件的处理功能。
如图1所示,处理器108可以被配置为执行一个或多个计算机程序模块或代码,用于实施以下参考图2介绍的方法。这一个或多个计算机程序模块或代码可以包括振幅图确定模块110、振幅图归一化模块112、比例图确定模块114、比例图缩放模块116和地震数据补偿模块。为了配置处理器108上的处理能力,处理器108可以被配置为经由软件、硬件、固件和/或其某种结合以及/或者其他机制分别地执行模块110-118。
应当认识到,尽管模块110-118在图1中展示为共同位于单个处理单元之内,但是在处理器108包括多个处理单元的实施中,模块110-118的一个或多个可以位于物理地驻留并分布在其他模块中。由不同模块110-118提供的功能的说明是为了展示目的,并非意味着限制,因为模块110-118的任一个都可以提供比以下参考图2所介绍的实施本发明的方法所要求的更多或更少的功能。例如,可以除去模块110-118的一个或多个,并且其功能的某些或全部可以由模块110-118的其他模块提供。作为另一个实例,处理器108可以被配置为执行一个或多个其他模块,它们可以执行属于以下模块110-118之一的某些或全部功能。
数据存储器102可以包括用于存储地震数据的电子存储介质。存储介质可以与系统100集成地连接,即实质上非可拆卸,以及/或者经由例如端口(如USB端口、火线端口等)或驱动器(如磁盘驱动器等)可拆卸地连接到系统。数据存储器102可以包括一种或多种光学可读的存储介质(如光盘等)、磁性可读存储介质(如磁带、硬磁盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的存储介质(如EEPROM、RAM等)、固态存储介质(如闪存驱动器等)以及/或者其他的以电子方式可读存储介质。电子存储器102可以存储软件算法、由处理器108确定的信息、经由用户接口104收到的信息、从信息资源106收到的信息以及/或者使系统100能够起本文介绍的作用以执行以下参考图2所介绍的方法的其他信息。电子存储器102可以是系统100内的分开组件,电子存储器102也可以与系统100的一个或多个其他组件(如处理器108)集成地提供。
由电子存储器102存储的地震数据可以包括震源波场数据和接收器波场数据。地震数据也可以包括个别或多道地震数据(如从震源通过受关注地质体传播的地震能量的一条通路上记录的数据)、炮检距叠加、角度叠加、方位角叠加和/或其他数据。
用户接口104被配置为提供系统100与用户之间的接口,用户通过它可以向系统100提供信息以及从其接收信息。这就能够使数据、结果和/或指令以及任何其他可交流项──统称为“信息”──在用户与系统100之间传播。正如本文所用,术语“用户”可以指单个个体或一组协同工作的个体。适于包括在用户接口104中的接口设备的实例包括小键盘、按钮、开关、键盘、电钮、控制杆、显示屏、触摸屏、扬声器、话筒、指示灯、声响警报和/或打印机中的一个或多个。在一个实施例中,用户接口104实际上包括多个分开的接口。
应当理解,本技术也设想了其他通信技术──或者硬布线的或者无线的──作为用户接口104。例如,本技术设想了用户接口104可以与电子存储器102提供的可拆卸存储器接口集成。在这个实例中,可以将信息从可拆卸存储器(如智能卡、闪存驱动器、移动盘等)加载到系统100中,它使用户能够定制系统100的实施。适于系统100作为用户接口104使用的其他示范输入设备和技术包括但是不限于RS-232端口、RF链接、IR链接、调制解调器(电话、电缆或其他)。简而言之,本技术设想了与系统100交流信息的任何技术作为用户接口104。
可选的信息资源106可以包括一个或多个其他信息源,包括但是不限于地震数据。作为非限制实例,信息资源106之一可以包括用于从受关注地质体采集地震数据的现场设备,或者提供“原始”和/或处理后地震数据的数据库或应用程序,包括但是不限于叠前和叠后地震数据,以及从中得到的与受关注地质体相关的其他信息。其他信息可以包括速度模型、时间范围数据等。
图2是流程图,显示了根据本发明的另一个实施例的地震处理方法200。进一步参考图3,对于由位于衰减层308的浅层衰减地质体310造成的衰减效应,方法200能够用于补偿在位于目标层307的目标306的共深度点(CDP)地震数据振幅。由于衰减地质体310,分别从远近炮检距震源302a和302b发射的震源波场303a和303b以及分别由远近炮检距接收器304b和304a收到的反射波场305a和305b可能受到衰减并显现为地震图像中的“暗淡区”。
再次参考图2,方法200包括从存储器102和/或信息资源106存取的地震数据确定在第一衰减(“浅层”)成像深度的振幅属性图的步骤202。使用本领域技术人员公知和认识到的若干方法能够识别以及垂直地和横向地隔离衰减层306并且建立背景参考振幅级别。例如,背景参考级别可能是衰减层的最大、最小或平均振幅级别。振幅属性例如可以对应于实际值、均方根(RMS)、最大值、最小值、峰值振幅的绝对平均,最小振幅的绝对平均或地震数据振幅的其他统计表达。图6显示了使用RMS值的浅层振幅属性图600的实例。优选情况下,从近叠加地震数据提取振幅属性,不过,远和全叠加数据也可以使用但是可能对错位和流体效应敏感。同样,优选情况下,存取的地震数据已经关于震源/接收器响应变化、垂直振幅衰退和几何扩散经过预处理和校正。
同样,地震数据用于确定在第二“目标”成像深度的第二振幅属性图,步骤204。图6显示了使用RMS值的目标振幅属性图602的实例。可选情况下,这些振幅属性图之一或二者可以被空间地平滑。
下一步,本发明的方法200包括把浅层和目标层振幅属性图中的每一个归一化到参考值的步骤206。参考值能够为在对应层的例如平均、最大或最小振幅。为了确保最终缩放因子图值不提升暗淡区外的振幅,对归一化的振幅属性图之一或二者进行附加设限或“限幅”。例如,在属性归一化到平均值的浅层振幅属性图的情况下,具有小于1的值的归一化的振幅属性值能够被设置为1的值。在属性归一化到平均值的目标层振幅属性图的情况下,具有大于1的值的归一化的振幅属性值能够被设置为1的值。
在归一化步骤206之后,基于归一化的第一和第二振幅属性图确定比例图,步骤208。可选情况下,具有小于1的值的比例图值能够被设置为1的值,以确保最终缩放因子图值不提升暗淡区外的振幅。然后根据等式1对比例图进行缩放,步骤210,以得到在任何x、y位置的缩放因子:
Scale Factor(x,y)=
Ratio Map Amplitudes(x,y)/(Amin*Amax)(等式1)
其中Amin为来自目标层振幅属性图的最小振幅而Amax为来自比例图的最大振幅。缩放因子图(即缩放比例)描述了在任何给定(x,y)位置的差分衰减(dQ)(即浅层与目标层之间的衰减)。根据步骤210确定的缩放因子图等效于差分衰减的逆(1/dQ),所以本发明的方法不要求绝对Q值的先验知识。
可选情况下,具有大于1的值的缩放因子能够被设置为根据等式2的值:
Scale Factor(x,y)=
1+(Ratio Map Amplitudes(x,y)-1)/(Amin*Amax)(等式2)
下一步,本方法的步骤212包括对地震数据应用缩放因子图以补偿浅层表土衰减效应的步骤。现在考虑对CDP道集的应用以展示本发明的步骤212。
在CDP道集的情况下,对应的射线路径可能对浅层表土的不同区域采样。因此,要被补偿的射线总路径包括炮点侧和接收器侧贡献。任何给定道(CDP道集)的振幅都能够恢复,方式为把炮点和接收器缩放因子与原始道相乘。参考图4,浅层衰减地质体的效应被映射到地震剖面中更深的多个位置并且随震源/接收器炮检距或角度而变。对于近炮检距/角度叠加,如例如由400a所示,衰减区406a往往在衰减地质体401的直接下方。参见对应的目标振幅404a。对于中炮检距/角度叠加,如例如由400b所示,衰减区406b展开超越衰减地质体401的范围。参见对应的目标振幅404b。对于远炮检距/角度叠加,如例如由400c所示,衰减区406c展宽更多,取决于衰减地质体401相对于炮检距的尺寸,衰减地质体401的正下方的区域可能具有正常的振幅,因为震源和接收器侧的衰减效应脱离了。参见对应的目标振幅404c。
对于叠前角度相关的地震数据,为了执行本方法的步骤212,能够应用以下参考图5a提供的等式。根据步骤212的实施例,对于步骤212的角度相关的实施,需要以下输入数据:在衰减层根据本方法的步骤202-210得出的缩放因子图;在衰减层和目标层的平均速度图;衰减层的时间范围;目标层的时间范围;以道头值:CDP x位置、CDPy位置、主测线号和联络测线号的角度叠加;以及时窗应用。
参考图5a,对于每道叠前地震数据,使用根据等式3和4的直射线近似确定地表炮检距和衰减炮检距值。对于叠后地震数据,角度φ对应于叠加地震数据对应的选定名义角度:
surf_offset=tanφ*0.5*vave2*t2; (等式3)
atten_offset=tanφ*0.5*(vave2*t2-vave1*t1); (等式4)
其中φ为叠加地震数据的名义角度,vave1为在衰减层的平均速度,vave2为在目标层的平均速度,t1为在衰减层的双程时间(下行和上行射线),而t2为在目标层的双程时间。
下一步,根据以下的等式5-8,其中为图5b所示的方位角,使用缩放因子图分别查找在衰减层x和y位置的震源和接收器缩放因子sca_sou和sca_rec,(atten_sou_x,atten_sou_y,atten_rec_x,atten_rec_y);
注意,使用等式9和名义CDP间距,其中名义CDP间距为CDP位置之间的平均距离,以上组的等式5-8能够按照主测线和联络测线坐标表示:
CDP_offset=atten_offset/CDP_spacing。 (等式9)
所以,对于给定的主测线坐标,缩放因子图用于根据以下等式10-13分别查找在主测线和联络测线坐标的震源和接收器缩放因子sca_sou和sca_rec:
atten_sou=Inline-CDP_offset; (等式10)
atten_rec=Inline+CDP_offset; (等式11)
atten_sou=Xline-CDP_offset; (等式12)
atten_rec=Xline+CDP_offset。 (等式13)
下一步,从经由等式5-8或10-13确定的位置/坐标对应的缩放因子图选择缩放因子sca_sou和sca_rec,并且根据等式14(x,y,t)或等式15(Inline,Xline,t)应用到每个叠前(或叠后)道,以补偿浅层表土效应。为了确保缩放因子不应用在衰减层或之上,包括了附加的时变加权项:
Scaled Trace(x,y,t)=
Trace(x,y,t)*sqrt(sca_sou*sca_rec)*Weight(t);(等式14)
Scaled Trace(Inline,Xline,t)=
Trace(Inline,Xline,t)*sqrt(sca_sou*sca_rec)*Weight(t)。
(等式15)
根据步骤212的另一个实施例,对于步骤212的炮检距相关实施,需要以下输入数据:在衰减层根据本方法的步骤202-210得出的缩放因子图;衰减层和目标层的平均速度图;衰减层的时间范围;目标层的时间范围;具有道头值:CDP x位置、CDP y位置、主测线号和联络测线号的偏移道集;以及时窗应用。
下一步,根据等式16使用直射线近似修改根据等式4的衰减炮检距,其中vave1、t1、vave2和t2在CDP_x和CDP_y位置获得:
atten_offset=surf_offset*(vave2*t2-vave1*t1)/vave2*t2;(等式16)
其中vave1为在衰减层的平均速度,vave2为在目标层的平均速度,t1为在衰减层的双程时间(下行和上行射线),而t2为在目标层的双程时间。
然后从由等式5-8确定的位置对应的缩放因子图选择缩放因子sca_sou和sca_rec。
从在算出的x-y位置的缩放因子图选定的缩放因子然后根据等式17(x,y,t域)应用到每个叠前(或叠后)道。为了确保缩放因子不应用在衰减层或之上,包括了附加的时变加权项:
Scaled Trace(x,y,t)=
Trace(x,y,t)*sqrt(sca_sou*sca_rec)*Weight(t);(等式17)
因此,已经公开了基于图的面向目标的角度/炮检距变化的表土衰减校正方法和系统。本发明具有的优于常规的经验补偿方法的优点在于衰减补偿仅仅基于对更深的区间中衰减区对应的浅层大振幅到深层衰减的振幅算出的缩放比例图(缩放因子图)。得出的例如图6中604显示的缩放因子图作为例如图6中分别由600和602显示的归一化的浅层振幅属性与目标层属性的比例。振幅比例提升了浅层强区与更深的暗淡区之间反相关关系,同时不再强调来自其他组合的结果。
图7显示了根据本发明对于浅层表土补偿有没有补偿的叠加地震数据的对比,分别为700和702。与区段706a和708a相比,区段706b和708b显示了对应的振幅已经被提升的位置对应的地下区域。图704显示了在区域706a-b和708a-b上原始的712和校正的(提升的)710RMS值。
尽管以上按照替代实施例已经介绍了本发明,仍然预期还有其他替代、修改和应用对已经阅读了本公开的本领域技术人员将变得显而易见。例如,应当理解,本发明设想了在可能的范围内任何实施例的一个或多个特征能够与任何其他实施例的一个或多个特征结合。所以这样的公开意在被视为展示而非限制,并且附带的权利要求书意在被解释为包括一切这样的应用、替代、修改和实施例,因为落入本发明的真正实质和范围之内。
Claims (13)
1.一种用于处理受关注地下区域对应的地震数据的计算机实施的方法,所述方法包括:
经由计算机处理器以及从所述处理器可存取的所述地震数据确定在第一成像深度的第一振幅属性图;
经由所述计算机处理器以及从所述处理器可存取的所述地震数据确定在第二成像深度的第二振幅属性图;
归一化所述第一和第二振幅属性图中的每一个;
基于归一化的第一和第二振幅属性图确定比例图;
缩放所述比例图以产生缩放因子图;以及
经由所述处理器对所述地震数据应用所述缩放因子图以补偿浅层表土衰减的效应。
2.根据权利要求1的方法,其中,所述地震数据包括叠前地震数据。
3.根据权利要求1的方法,其中,所述地震数据包括叠后地震数据。
4.根据权利要求1的方法,进一步包括空间地平滑所述第一和第二振幅属性图之一或二者。
5.根据权利要求1的方法,进一步包括对归一化的第一和第二振幅属性图之一或二者、所述比例图以及所述缩放因子图进行设限。
6.一种用于处理受关注地下区域对应的地震数据的系统,所述系统包括:
含有所述地震数据的数据源;
与所述数据源通信的计算机处理器,所述处理器具有对包括处理所述地震数据的计算机可读代码的计算机可读介质的访问,包括以下步骤:
从所述地震数据确定在第一成像深度的第一振幅属性图;
从所述地震数据确定在第二成像深度的第二振幅属性图;
归一化所述第一和第二振幅属性图中的每一个;
基于归一化的第一和第二振幅属性图的比例确定比例图;
缩放所述比例图以产生缩放因子图;以及
对所述地震数据应用所述缩放因子图以补偿浅层表土衰减的效应。
7.根据权利要求6的系统,其中,所述地震数据包括叠前地震数据。
8.根据权利要求6的系统,其中,所述地震数据包括叠后地震数据。
9.根据权利要求6的系统,其中,所述计算机可读介质进一步包括计算机可读代码,用于空间地平滑所述第一和第二振幅属性图之一或二者。
10.根据权利要求6的系统,其中,所述计算机可读介质进一步包括计算机可读代码,用于对归一化的第一和第二振幅属性图中的一个或多个、所述比例图以及所述缩放因子图进行设限。
11.一种包括计算机可读介质的制成品,具有计算机可读代码录制在计算机可读介质中,所述计算机可读代码适于执行地震数据处理的方法,所述方法包括:
从所述地震数据确定在第一成像深度的第一振幅属性图;
从所述地震数据确定在第二成像深度的第二振幅属性图;
归一化所述第一和第二振幅属性图中的每一个;
基于归一化的第一和第二振幅属性图的比例确定比例图;
缩放所述比例图以产生缩放因子图;以及
对所述地震数据应用所述缩放因子图以补偿浅层表土衰减的效应。
12.根据权利要求11的制成品,其中,所述计算机可读代码进一步适于执行以下步骤:空间地平滑所述第一和第二振幅属性图之一或二者。
13.根据权利要求11的制成品,其中,所述计算机可读代码进一步适于执行以下步骤:对归一化的第一和第二振幅属性图之一或二者、所述比例图以及所述缩放因子图进行设限。
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