CN110805432A - 一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法，包括：S1：根据水平井的压裂段数选取不同的量子点示踪剂；S2：根据水平井的地质参数确定每一个压裂段的量子点示踪剂的用量；S3：将量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；S4：在每一个压裂段压裂至85％阶段时，最后一个加砂台阶泵入喷涂有量子点示踪剂的支撑剂；S5：压裂完成后的返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样分析，确定各段的产出情况。本发明的方法，采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面，可以对油气田水平井的各个压裂段的油相、水相和气相进行定量检测，解决了以往示踪剂检测技术中只能定性分析、无法示踪气相的问题。

Description

一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法。

背景技术

近年来，随着钻完井及储层改造技术的进步，国内在非常规油气藏中，水平井的应用数量大幅增加，使大量不可动用储量变成了可采储量，水平井采油已成为提高单井产量和转变开发方式的主要技术手段之一。但随着生产时间的延续，由于低渗透油藏水平井受储层裂缝发育和注水开发影响，在生产过程中出现了大量油井因含水上升而导致的产出油量快速降低。并且油井出水后因无法判断出水层段位置，而无法开展有针对性的堵水措施，导致油藏整体开发效果变差。为了提高水平井的产能，通常采用水平井产液剖面测试，获取井下产出层位的产出情况。

水平井产液剖面测试方法主要包括机械测试和化学测试。机械测试是通过下井设备测量各段产出情况。油田开发初期，采用电容式传感器、电导传感器或涡轮流量计测量持水率的方法取得了一定的效果，但是随着油田的持续开发，逐渐进入高含水开发阶段，油井综合含水不断升高，上述测量设备已经无法满足高含水或特高含水的测井需求，而且在三采之后，产出液粘度增大，涡轮流量计测量方法已无法满足复杂情况下的测井要求。近年来，发展了基于阵列探针的水平井成像测井仪器，但这些技术主要针对高产液井，难以适用于国内的低产井，而且对于非常规油藏水平井产液剖面的测井要求无法满足。

化学测试是在地层中注入示踪剂，施工结束后在井口取样进行分析，目前国内传统示踪剂主要有四类，包括：化学示踪剂，主要物质是无机盐、染料、卤代烃和醇类，其特点是地层吸附、易受到背景干扰、用量大、只能定性分析，而且化学示踪剂只能够对油、水两相液体进行示踪，无法示踪气相；同位素示踪剂，包括放射性同位素和非放射性同位素，放射性同位素包括氚水、氚化烷烃、氚化醇等物质，对环境影响较大，应用收到诸多限制，非放射性同位素，主要物质是可以活化的非放射性同位素等，但是它的应用种类少，检测手段繁琐，价格昂贵；荧光颗粒示踪剂，主要物质是微米粉体、亚微米粉体及纳米粉体，通过波普仪检测，该示踪剂使用时用量大，存在大量细菌蚕食的情况，而且热稳定性较差，检测时只能通过荧光浓度定性分析；微量元素示踪剂，主要物质为BK系列的微量隐现光，该示踪剂为稀土金属鳌合的一种物质，油相为固体颗粒，易分解沉淀，测量时存在误差。

上述机械及化学的测试方法，存在评价周期短、化验分析周期长、只能定性分析，不能够定量描述、而且受井眼轨迹和井筒条件限制，存在作业风险等问题。因此，提出一种安全、方便、快捷、准确地测试水平井产液剖面的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法，包括：

S1：根据水平井的压裂段数选取不同的量子点示踪剂；

S2：根据水平井的地质参数确定每一个压裂段的所述量子点示踪剂的用量；

S3：将所述量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；

S4：在每一个压裂段压裂至85％阶段时，最后一个加砂台阶泵入喷涂有所述量子点示踪剂的支撑剂；

S5：压裂完成后的返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样分析，确定各段的产出情况；

其中，所述量子点示踪剂包括油相量子点示踪剂、水相量子点示踪剂和气相量子点示踪剂。

在本发明的一个实施例中，所述S1中选取的量子点示踪剂可以是任意一相单相量子点示踪剂、或任意两相单相量子点示踪剂的组合、或三相单相量子点示踪剂的组合。

在本发明的一个实施例中，每一个压裂段使用的油相量子点示踪剂、水相量子点示踪剂和气相量子点示踪剂均不同。

在本发明的一个实施例中，所述S2包括：根据所述水平井的测井曲线、钻遇参数、射孔段以及有效示踪剂最低检测浓度，将所述水平井的有效储层进行分段，确定各段的所述量子点示踪剂的用量，其中，

所述油相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qo≥MDL×FP，

式中：Qo表示油相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量；

所述水相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qw≥MDL×FP，

式中：Qw表示水相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量；

所述气相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qg≥MDL×FP，

式中：Qg表示水相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量。

在本发明的一个实施例中，所述S3包括：

将所述量子点示踪剂标记在聚合物溶液中，将所述聚合物溶液喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；

其中，所述聚合物包括油溶性聚合物、水溶性聚合物和气溶性聚合物，所述油相量子点示踪剂混合在所述油溶性聚合物溶液中、所述水相量子点示踪剂混合在所述水溶性聚合物溶液中、所述气相量子点示踪剂混合在所述气溶性聚合物溶液中。

在本发明的一个实施例中，所述S5中返排期的取样为连续取样15天，每6小时进行一次取样；稳定生产期的取样为连续取样30天，每8小时进行一次取样。

在本发明的一个实施例中，所述S5包括：

在返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样，对采集的样品，进行量子点示踪剂分离，采用流体细胞仪，对所述量子点示踪剂的种类、含量进行检测，计算得到所述水平井各段的产出情况；

其中，油相和水相采集使用密封取样瓶在井口取样，取样量≥500ml，气相采集通过安装在井口的气体过滤器进行取样。

在本发明的一个实施例中，所述量子点示踪剂是以半导体晶体为基础的准零维纳米材料，其在三个维度的尺寸均在100纳米以下，不同尺寸的量子点示踪剂在施加电场或光压的条件下可以发出不同频率的光。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的方法，采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面，可以对油气田水平井的各个压裂段的油相、水相和气相进行定量检测，解决了以往示踪剂检测技术中地层吸附、易受到背景干扰、只能定性分析、无法示踪气相的问题，而且量子点示踪剂安全环保，无毒、无放射性，属于非危化学品，其具有耐高温、耐高压、耐酸碱、耐高矿化度，和较强的硫化氢抗性性能，不与地层中任何物质发生反应，稳定性更强，另外量子点示踪剂的检测精度能够达到PPT级，测量误差小。

2、本发明的方法通过将量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上，增加量子点示踪剂的稳定性，解决了以往示踪剂检测技术中在压裂时直接将示踪剂与前置液或携沙液混合注入，导致在返排期示踪剂过早排出，而造成评价周期短和检测数据不完整等问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法示意图；

图2是本发明实施例提供的一种X-01水平井的产油贡献率的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种X-01水平井的产水贡献率的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种X-02水平井的返排期的产气剖面图；

图5是本发明实施例提供的一种X-02水平井的稳定生产期的产气剖面图；

具体实施方式

为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。

实施例一

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法示意图，如图所示，本实施例的方法包括以下步骤：

S1：根据水平井的压裂段数选取不同的量子点示踪剂；

在本实施例中，所述量子点示踪剂包括油相量子点示踪剂、水相量子点示踪剂和气相量子点示踪剂，具体地，所述量子点示踪剂是以半导体晶体为基础的准零维纳米材料，其在三个维度的尺寸均在100纳米以下，不同尺寸的量子点示踪剂在施加电场或光压的条件下可以发出不同频率的光。本实施例中的量子点示踪剂可以是硅量子点、锗量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点或砷化铟量子点中的一种或多种。由于量子点是一种纳米级别的半导体，通过对其施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因此，利用量子点发光的原理可以进行示踪。而且量子点示踪剂安全环保，无毒、无放射性，属于非危化学品，其具有耐高温、耐高压、耐酸碱、耐高矿化度，和较强的硫化氢抗性性能，不与地层中任何物质发生反应，稳定性更强，另外量子点示踪剂的检测精度能够达到PPT(10^-12)级，测量误差小。

在本实施例中，不同的压裂段选取不同的量子点示踪剂，可以根据需要测试的参数选择任意一相单相量子点示踪剂、或任意两相单相量子点示踪剂的组合、或三相单相量子点示踪剂的组合。进一步地，每一个压裂段使用的油相量子点示踪剂、水相量子点示踪剂和气相量子点示踪剂均不同，即，不同相量子点示踪剂中的每种量子点示踪剂不可在同一水平井中重复使用。

S2：根据水平井的地质参数确定每一个压裂段的所述量子点示踪剂的用量；

具体地，根据所述水平井的测井曲线、钻遇参数、射孔段以及有效示踪剂最低检测浓度，将所述水平井的有效储层进行分段，确定各段的所述量子点示踪剂的用量，其中，

所述油相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qo≥MDL×FP，

式中：Qo表示油相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量，也就是需要测试的水平井的邻井的产量；

所述水相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qw≥MDL×FP，

式中：Qw表示水相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量，也就是需要测试的水平井的邻井的产量；

所述气相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qg≥MDL×FP，

式中：Qg表示水相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量，也就是需要测试的水平井的邻井的产量。

S3：将所述量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；

具体地，将所述量子点示踪剂标记在聚合物溶液中，也就是将所述量子点示踪剂混合在聚合物溶液中，并对每一种聚合物溶液进行标注记录，将所述聚合物溶液喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；其中，所述聚合物包括油溶性聚合物、水溶性聚合物和气溶性聚合物，所述油相量子点示踪剂混合在所述油溶性聚合物溶液中、所述水相量子点示踪剂混合在所述水溶性聚合物溶液中、所述气相量子点示踪剂混合在所述气溶性聚合物溶液中。支撑剂是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，一般根据压裂设计选取不同种类的支撑剂，常用的支撑剂包括石英砂、铝矾土陶瓷颗粒、金属铝球、钢球、陶粒等。

在本实施例中，通过将量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上，可以增加量子点示踪剂的稳定性，解决了以往示踪剂检测技术中在压裂时直接将示踪剂与前置液或携沙液混合注入，导致在返排期示踪剂过早排出，而造成评价周期短和检测数据不完整等问题。

S4：在每一个压裂段压裂至85％阶段时，最后一个加砂台阶泵入喷涂有所述量子点示踪剂的支撑剂；

S5：压裂完成后的返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样分析，确定各段的产出情况；

具体地，在返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样，对采集的样品，进行量子点示踪剂分离，采用流体细胞仪，对所述量子点示踪剂的种类、含量进行检测，计算得到所述水平井各段的产出情况，通过各段的产出情况能够建立其与地质、工程参数的对应关系。

在本实施例中，返排期的取样为连续取样15天，每6小时进行一次取样；稳定生产期的取样为连续取样30天，每8小时进行一次取样，油相和水相采集使用密封取样瓶在井口取样，取样量≥500ml，气相采集通过安装在井口的气体过滤器进行取样。

实施例二

本实施例以非常规致密油藏的X-01水平井为例对实施例一的采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法进行说明。

1、井的基本情况

X-01水平井压裂施工所用压裂液体系为滑溜水和胶液压裂液体系，压裂支撑剂规格为20-40目石英砂，压裂段数为5段。结合量子点示踪剂展开以下实验：

步骤1)选取量子点示踪剂为油相量子点示踪剂+水相量子点示踪剂组合，其中，油相量子点示踪剂5种，水相量子点示踪剂5种，每一个压裂段使用一种油相量子点示踪和一种水相量子点示踪剂。

步骤2)利用油相量子点示踪剂用量的计算公式和水相量子点示踪剂用量的计算公式确定每个压裂段每种量子点示踪剂支撑剂的用量。

步骤3)将每一种油相量子点示踪剂分别与油溶性聚合物混合，组成聚合物溶液，将每一种水相量子点示踪剂分别与水溶性聚合物混合，组成聚合物溶液。并在每一压裂段使用的支撑剂上喷涂聚合物溶液。

步骤4)在压裂过程中，在每一个压裂段压裂至85％阶段时，最后一个加砂台阶泵入喷涂有所述量子点示踪剂的支撑剂。

步骤5)确定取样时间，压裂返排期24小时取4个样，时间间隔6小时，连续取样15天，稳定生产期24小时取3个样，时间间隔8小时，连续取样30天。具体地，油、水样通过井口取样，取样量不小于500ml，使用特制密封取样瓶。如果有因措施施工或者其他停止排液时，取样停止，记录好采样日期、时间和井口压力，待水平井复采时，继续取样。

步骤6)将所有样品在实验室进行油水分离、量子点示踪剂分离，利用流式细胞仪，对所有样品进行定性和定量检测分析，通过每个测试压裂段中的所含量子点示踪剂的种类、数量，确定所述水平井各段的产出情况。

2、测试结果

请参见图2和图3，图2是本发明实施例提供的一种X-01水平井的产油贡献率的示意图；图3是本发明实施例提供的一种X-01水平井的产水贡献率的示意图。从图2中够可以看出，各段均有产出，投产初期，主要的贡献段为第5段，第2段没有产量，生产半年后，地层压力平衡，各段的产出剖面发生了变化，其中主要贡献段为第3段，第4段基本没贡献。

实施例三

本实施例以低渗非常规致密砂岩油藏的X-02水平气井为例对实施例一的采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法进行说明。

1、井的基本情况

X-02水平气井压裂施工所用压裂液体系为滑溜水和胶液压裂液体系，压裂支撑剂规格为40-70目石英砂，压裂段数为18段。结合量子点示踪剂展开以下实验：

步骤1)选取量子点示踪剂为气相量子点示踪剂+水相量子点示踪剂组合，其中，气相量子点示踪剂18种，水相量子点示踪剂18种，每一个压裂段使用一种气相量子点示踪和一种水相量子点示踪剂。

步骤2)利用气相量子点示踪剂用量的计算公式和水相量子点示踪剂用量的计算公式确定每个压裂段每种量子点示踪剂支撑剂的用量。

步骤3)将每一种气相量子点示踪剂分别与气溶性聚合物混合，组成聚合物溶液，将每一种水相量子点示踪剂分别与水溶性聚合物混合，组成聚合物溶液。并在每一压裂段使用的支撑剂上喷涂聚合物溶液。

步骤4)在压裂过程中，在每一个压裂段压裂至85％阶段时，最后一个加砂台阶泵入喷涂有所述量子点示踪剂的支撑剂。

步骤5)确定取样时间，取样周期为3个月90天，排液返排水期间(不出气期)每天取样两次，排液见气期间前四周，每天取三次气样，4-8周每天取1次气样，8-12周每周取3次气样。具体地，水样通过井口取样，取样量不小于500ml，气体取样通过安装在井口的气体过滤器进行取样，待气体过滤器取样结束后，记录好采样日期、时间和井口压力，待气井复采时，继续取样。

步骤6)将所有样品在实验室进行气水分离、量子点示踪剂分离，利用流式细胞仪，对所有样品进行定性和定量检测分析，通过每个测试压裂段中的所含量子点示踪剂的种类、数量，确定所述水平井各段的产出情况。

2、测试结果

请参见图4和图5，图4是本发明实施例提供的一种X-02水平井的返排期的产气剖面图；图5是本发明实施例提供的一种X-02水平井的稳定生产期的产气剖面图。从图4中可以看出，采样期间主力产气段为8、9、10、14、15、16、17段，产气量分别为8.9％，9.3％，18.8％，7.3％，8.2％，8.6％,6.2％，合计为67.3％；中等产气段为2、3、6、7、11、12、13段，产气量分别为3.3％，4.2％，5.1％，4.3％，4.7％，3.9％，3.6％，合计为29.1％；低产气段为1、4、5、18段，产气量分别为1.1％，1.4％，0.4％，0.7％，合计为3.6％。测试结果显示其中8-10、14-17段高产，2-3、6-7、11-13段中产，其他段低产，综合分析得到8-10、14-17、段位于同一层位，且该层位总体产气贡献为67.3％。

从图5中可以看出，生产期主力产气段为10、12、13、16、17、18段，产气量分别为12.3％，13.2％，13.8％，14.2％，12.4％，15.3％，合计为81.2％；中等产气段为10、12、13段，产气量分别为4.2％，3.1％，3.4％，合计为10.7％；低产气段为1、2、3、4、5、6、7、8段，产气量分别为0.6％，0.9％，0.8％，1.3％，1.8％，0.7％，0.9％，1.1％，合计为8.1％。测试结果显示其中10-13、16-18段高产，10-13段中产，1-8段低产，综合分析表明10-13、16-18段位于同一层位，且该层位总体产气贡献为81.2％。

本实施例的方法，采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面，可以对油气田水平井的各个压裂段的油相、水相和气相进行定量检测，解决了以往示踪剂检测技术中地层吸附、易受到背景干扰、只能定性分析、无法示踪气相的问题，而且量子点示踪剂安全环保，无毒、无放射性，属于非危化学品，其具有耐高温、耐高压、耐酸碱、耐高矿化度，和较强的硫化氢抗性性能，不与地层中任何物质发生反应，稳定性更强，另外量子点示踪剂的检测精度能够达到PPT级，测量误差小。

而且本实施例的方法通过将量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上，增加量子点示踪剂的稳定性，解决了以往示踪剂检测技术中在压裂时直接将示踪剂与前置液或携沙液混合注入，导致在返排期示踪剂过早排出，而造成评价周期短和检测数据不完整等问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用量子点示踪剂测试水平井产液剖面的方法，其特征在于，包括：

S1：根据水平井的压裂段数选取不同的量子点示踪剂；

S2：根据所述水平井的地质参数确定每一个压裂段的所述量子点示踪剂的用量；

S3：将所述量子点示踪剂喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；

S4：在每一个压裂段压裂至85％阶段时，最后一个加砂台阶泵入喷涂有所述量子点示踪剂的支撑剂；

S5：压裂完成后的返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样分析，确定各段的产出情况；

其中，所述量子点示踪剂包括油相量子点示踪剂、水相量子点示踪剂和气相量子点示踪剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中选取的量子点示踪剂可以是任意一相单相量子点示踪剂、或任意两相单相量子点示踪剂的组合、或三相单相量子点示踪剂的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一个压裂段使用的油相量子点示踪剂、水相量子点示踪剂和气相量子点示踪剂均不同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括：根据所述水平井的测井曲线、钻遇参数、射孔段以及有效示踪剂最低检测浓度，将所述水平井的有效储层进行分段，确定各段的所述量子点示踪剂的用量，其中，

所述油相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qo≥MDL×FP，

式中：Qo表示油相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量；

所述水相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qw≥MDL×FP，

式中：Qw表示水相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量；

所述气相量子点示踪剂用量的计算公式为：

Qg≥MDL×FP，

式中：Qg表示水相用量，单位为g；MDL表示流式细胞仪最小检测极限，无量纲；FP表示地层流体流量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

将所述量子点示踪剂标记在聚合物溶液中，将所述聚合物喷涂在压裂过程中使用的支撑剂上；

其中，所述聚合物包括油溶性聚合物、水溶性聚合物和气溶性聚合物，所述油相量子点示踪剂混合在所述油溶性聚合物溶液中、所述水相量子点示踪剂混合在所述水溶性聚合物溶液中、所述气相量子点示踪剂混合在所述气溶性聚合物溶液中。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5中返排期的取样为连续取样15天，每6小时进行一次取样；稳定生产期的取样为连续取样30天，每8小时进行一次取样。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：

在返排期和稳定生产期对每一个压裂段进行取样，对采集的样品，进行量子点示踪剂分离，采用流体细胞仪，对所述量子点示踪剂的种类、含量进行检测，计算得到所述水平井各段的产出情况；

其中，油相和水相采集使用密封取样瓶在井口取样，取样量≥500ml，气相采集通过安装在井口的气体过滤器进行取样。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子点示踪剂是以半导体晶体为基础的准零维纳米材料，其在三个维度的尺寸均在100纳米以下，不同尺寸的量子点示踪剂在施加电场或光压的条件下可以发出不同频率的光。

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