CN112255686B - 一种基于回归算法的断层边部速度建模方法 - Google Patents

一种基于回归算法的断层边部速度建模方法 Download PDF

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Abstract

一种基于回归算法的断层边部速度建模方法。利用该方法可在断层边部获得高精度速度模型。所述方法包括如下步骤:(a)在开发井与断层位置平面图中,选取距断层小于或等于L米范围内的开发井,由选取的开发井分别引垂线交于断层,将垂线与断层的交点建立为虚拟井;(b)在开发井与断层位置平面图中,针对一口虚拟井,以该虚拟井为圆心、2L为半径,在断层一侧作半圆,将半圆内的范围设定为该虚拟井对应的回归范围;(c)制作合成地震记录,对目标区内全部开发井进行拟合,建立时间‑深度线性拟合方程;(d)基于线性拟合方程,计算开发井深度误差;(e)基于开发井深度误差,计算开发井深度误差平均值;(f)基于开发井深度误差平均值及线性拟合方程,获取虚拟井的回归深度;(g)计算虚拟井回归速度;(h)以虚拟井回归速度为约束,建立速度模型。

Description

一种基于回归算法的断层边部速度建模方法
技术领域:
本发明涉及地震勘探领域,特别是涉及一种基于回归算法的断层边部速度建模方法。
背景技术:
目前速度模型的建立广泛应用于地震勘探中,其主要利用基础的测井数据、及地震数据,通过制作地震合成记录对目标区开发井进行拟合,建立时间-深度线性关系,通过时间-深度转换并计算得到速度数据,实现速度模型的建立。但是在断层的边部,由于开发井井点分布不均,仅根据断层附近开发井的速度信息建立速度模型会导致断层附近速度趋势不受约束,故应用原始的速度建模方法,就会导致速度模型精度低,对后续构造分析造成影响。
发明内容:
为了解决背景技术中所提到的技术问题,本发明提供了一种基于回归算法的断层边部速度建模方法,该种建模方法针对断层边部区域受断层影响速度趋势不受约束,导致速度模型精度低的问题,采用建立虚拟井并应用回归算法求取虚拟井回归速度,以回归速度为约束条件约束断层边部速度趋势,从而提高了速度模型的精度,以求达到构造精细刻画的目的。
本发明的技术方案是:该种基于回归算法的断层边部速度建模方法,用于在断层边部的目标区域获得高精度速度模型,包括如下步骤:
(a)建立虚拟井;
在目的层的开发井与断层位置平面图中,针对断层一侧,选取距断层小于或等于L内的开发井,记选取开发井的数目为m口,其中,L为目标区开发井与开发井之间的平均距离;
所述目的层为在目标区多层介质地层中选择的一个目标层位;
在开发井与断层位置平面图中,由所述m口开发井分别引垂线交于断层,将垂线与断层的交点建立为虚拟井,记虚拟井数目为m口,虚拟井井位坐标为(xj,yj),j=1、2…、m。
(b)建立虚拟井对应的回归范围;
在开发井与断层位置平面图中,针对一口虚拟井,以该虚拟井为圆心、2L为半径,在断层一侧作半圆,将半圆内的范围设定为该虚拟井对应的回归范围,共建立m口虚拟井对应的回归范围,其中,L为目标区开发井与开发井之间的平均距离;
若不同虚拟井对应的回归范围相交,则相交部分为它们的公共部分;
(c)制作合成地震记录,对目标区内全部开发井进行时间-深度线性拟合;
(c1)所述合成地震记录的制作在landmark软件中完成,即需要输入landmark的数据包括声波曲线数据、密度曲线数据、地震子波以及目标区全部开发井目的层深度;可调选的参数为地震子波主频参数;通过landmark软件计算得到每一口开发井的合成地震记录;
(c2)合成地震记录中的数据包括合成记录道波形与井旁地震道波形,调整合成记录道波形在垂向上的位置使其与井旁地震道波形匹配,得到开发井的各个深度值和地震反射时间的对应关系;
针对目标区全部开发井制作合成地震记录,得到全部开发井的深度值和地震反射时间的对应关系;
(c3)利用全部开发井的深度值和地震反射时间的对应关系对目标区全部开发井进行时间-深度拟合,时间-深度线性拟合方程由以下公式(1)表述:
h=λ×t+μ (1)
其中,h表示拟合深度,t表示拟合时间,λ表示线性系数,μ表示偏置项;
通过拟合得到的参数分别是线性系数λ,偏置项μ;
公式(1)对目标区具有全区适用性,且拟合深度h在不同环境下有两种表示含义,环境一,在针对开发井拟合过程中,h的表示含义为开发井拟合深度;环境二,在针对虚拟井计算过程中,h的表示含义为虚拟井拟合深度;h的不同表示含义取决于公式(1)中采用的拟合时间,环境一中,拟合时间采用开发井的地震反射时间;环境二中,拟合时间采用虚拟井的地震反射时间;
(d)计算开发井深度误差,按照如下步骤进行:
(d1)计算回归范围内开发井的拟合深度,即:
针对一口虚拟井,将该虚拟井对应的回归范围内的全部开发井数目记为n口;
基于线性拟合方程,针对所述虚拟井对应的回归范围内n口开发井,作为每一口开发井的地震反射时间t1、t2、…、tn分别代入公式(1)的t中,获得每一口开发井拟合深度d1、d2、…、dn
所述开发井的地震反射时间t1、t2、…、tn从目标区目的层地震反射时间数据中得到;
(d2)基于所述回归范围内开发井的拟合深度,计算回归范围内每一口开发井的深度误差;
所述开发井深度误差的计算由以下公式(2)表述:
dhi=Hi-di (2)
其中,dhi表示回归范围内第i口开发井深度误差,Hi表示回归范围内第i口开发井的实际海拔深度,di表示回归范围内第i口开发井拟合深度,i=1、2…、n,n表示回归范围内的开发井数目;
所述开发井的实际海拔深度从目标区测井资料中得到;
重复步骤(d1)至步骤(d2),直至计算出每一口虚拟井对应的回归范围内的开发井深度误差;
(e)计算开发井深度误差平均值,即通过基于步骤(d)获得的开发井深度误差,计算每一口虚拟井对应的回归范围内开发井深度误差平均值;
所述开发井深度误差平均值的计算由以下公式(3)表述:
其中,Δdhj表示第j口虚拟井对应的回归范围内开发井深度误差平均值,j=1、2…、m,m为虚拟井数目,dhi表示第i口开发井深度误差,n表示回归范围内所有开发井数;
(f)计算虚拟井的回归深度,通过步骤(f1)至步骤(f2)实现:
(f1)基于步骤(a)中得到的每一口虚拟井井位坐标(xj,yj),从目标区目的层地震反射时间数据中找到相对应的地震反射时间,将其作为相对应的每一口虚拟井的地震反射时间,每一口虚拟井的地震反射时间由t01、t02、…、t0m表示,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
基于线性拟合方程,作为每一口虚拟井的地震反射时间t01、t02、…、t0m分别代入公式(1)的t中,获得每一口虚拟井拟合深度D1、D2、…、Dm
基于虚拟井拟合深度及所对应回归范围内开发井深度误差平均值,将回归范围内开发井深度误差平均值叠加到虚拟井拟合深度上,建立虚拟井回归深度计算公式(4),获取虚拟井回归深度;
(f2)所述虚拟井的回归深度的计算由以下公式(4)表述:
DAj=Dj+Δdhj (4)
其中,DAj表示第j口虚拟井回归深度,Dj表示第j口虚拟井拟合深度,Δdhj表示第j口虚拟井回归范围内开发井深度误差平均值,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
(g)计算虚拟井回归速度
针对每一口虚拟井,基于通过步骤(f)所获得的虚拟井回归深度和虚拟井地震反射时间,按照如下步骤,获取每一口虚拟井的回归速度;
所述虚拟井回归速度的计算由以下公式(5)表述:
vj=DAj/T0j (5)
其中,vj表示第j口虚拟井回归速度,DAj表示第j口虚拟井回归深度,T0j表示第j口虚拟井地震反射时间,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
(h)将经由步骤(g)获得的虚拟井回归速度以及测井数据、地震资料和合成地震记录输入到landmark软件的depthteam模块中,即基于测井资料和地震资料,以合成地震记录为基础,以虚拟井回归速度作为约束条件,控制空间上的三维速度场的插值计算,应用landmark软件的depthteam模块建立三维速度模型。
本发明具有如下有益效果:本发明利用“通过建立虚拟井的方法来约束断层边部速度趋势”的思路开展了断层边部速度求取工作,约束断层边部速度趋势,这充分考虑了断层边部由于开发井分布位置、深度等因素影响对速度精度的影响。本技术虚拟井的建立有效的优化了井深精度,并建立回归算法,精确虚拟井回归速度,以虚拟井速度为约束条件进行速度建模,有效的把实际因素与开发理论相结合,更好的解决断层边部构造精细刻画的难题。
附图说明:
图1为本发明的一种基于回归算法的断层边部速度建模方法的流程图。
图2为本发明的以虚拟井为约束的速度建模流程图。
图3为本发明具体实施例中开发井与断层位置平面图中虚拟井建立的平面图。
图4为本发明具体实施例中开发井与断层位置平面图中虚拟井a对应回归范围建立的平面图。
图5为本发明具体实施例中时间-深度关系图。
图6为本发明具体实施例中加入虚拟井速度为约束的速度模型图。
图7为本发明一具体实施例中未加入虚拟井速度为约束的速度模型图。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明作进一步说明:
结合附图对本发明进行进一步说明:
图1为本发明的一种基于回归算法的断层边部速度建模方法的流程图,本实例在X油田目标区目的层X1进行试验:
(a)建立虚拟井
如图1,在目的层X1的开发井与断层位置平面图中,针对断层一侧,选取距断层小于100米(开发井与开发井之间的平均距离为100米)的开发井,分别为1号井、2号井、3号井、4号井,由4口开发井向断层剖面做垂线,交点为虚拟井坐标。虚拟井a的坐标为(631321.82,5093488.96)。
所述目的层X1为在X油田目标区多层介质地层中选择的一个目标层位;
(b)如图2,针对虚拟井a,在开发井与断层位置平面图中,建立虚拟井a对应的回归范围;
针对虚拟井a,以虚拟井a为圆心,以200米(开发井与开发井之间的平均距离为100米)为半径,在断层一侧作半圆,将半圆内的范围设定为虚拟井a对应的的回归范围。
(c)制作合成地震记录,对目标区内全部开发井进行时间-深度线性拟合
(c1)所述合成地震记录的制作是在landmark软件中完成;
需要输入landmark的数据包括声波曲线数据、密度曲线数据、地震子波以及目标区全部开发井目的层深度;可调选的参数为地震子波主频参数;通过landmark软件计算得到每一口开发井的合成地震记录;
(c2)合成地震记录中的数据包括合成记录道波形与井旁地震道波形,调整合成记录道波形在垂向上的位置使其与井旁地震道波形匹配,得到开发井的各个深度值和地震反射时间的对应关系;
针对目标区全部开发井制作合成地震记录,得到全部开发井的深度值和地震反射时间的对应关系;
(c2)利用全部开发井的深度值和地震反射时间的对应关系对目标区全部开发井进行时间-深度拟合,拟合出的线性关系如图3所示;
得到的时间-深度线性拟合方程由以下公式(1)表述:
h=λ×t+μ (1)
其中,h表示拟合深度,t表示拟合时间,λ表示线性系数,μ表示偏置项;
通过拟合得到的线性系数λ=-1.1616、偏置项μ=98.45。
可选的,公式(1)对目标区具有全区适用性,且拟合深度h在不同环境下有两种表示含义,环境一,在针对开发井拟合过程中,h的表示含义为开发井拟合深度;环境二,在针对虚拟井计算过程中,h的表示含义为虚拟井拟合深度;h的不同表示含义取决于公式(1)中采用的拟合时间,环境一中,拟合时间采用开发井的地震反射时间;环境二中,拟合时间采用虚拟井的地震反射时间。
(d)计算开发井深度误差
(d1)计算回归范围内开发井的拟合深度
针对虚拟井a,虚拟井a对应回归范围内的开发井为5号井、1号井、2号井、6号井、7号井,开发井数目记为5口;
基于目的层地震反射时间数据得到5号井、1号井、2号井、6号井、7号井的地震反射时间分别为t1=732.03s、t2=728.46s、t3=727.96s、t4=734.99s、t5=732.75s;
基于线性拟合方程,针对虚拟井a对应的回归范围内的5口开发井,将地震反射时间t1、t2、…、t5分别代入公式(1)的t中,获得5号井、1号井、2号井、6号井、7号井对应的开发井拟合深度分别为d1=-751.87m、d2=-747.72m、d3=-747.15m、d4=-755.32m、d5=-753.88m;
(d2)基于虚拟井a对应的回归范围内5口开发井拟合深度,计算虚拟井a对应的回归范围内5口开发井的深度误差;
开发井深度误差计算由以下公式(2)计算。
dhi=Hi-di (2)
其中,dhi表示回归范围内第i口开发井深度误差,Hi表示回归范围内第i口开发井的实际海拔深度,di表示回归范围内第i口开发井拟合深度,i=1、2…、n,n表示回归范围内的开发井数目;
所述开发井的实际海拔深度从目标区测井资料中得到;
基于测井资料得到5号井、1号井、2号井、6号井、7号井的实际海拔深度分别为-749.75m、-750.87m、-751.96m、-761.43m、-757.26m;
由公式(2)计算的虚拟井a对应回归范围内的5号井、1号井、2号井、6号井、7号井深度误差分别为dh1=2.12m、dh2=0.62m、dh3=-4.81m、dh4=-6.11m、dh5=-3.38m。
(e)计算开发井深度误差平均值
基于上述步骤(d)获得的开发井深度误差,计算虚拟井a对应的回归范围内开发井深度误差平均值;
开发井深度误差平均值由以下公式(3)计算:
其中,Δdhj表示第j口虚拟井对应的回归范围内开发井深度误差平均值,j=1、2…、m,m为虚拟井数目,dhi表示第i口开发井深度误差,n表示回归范围内所有开发井数;
针对虚拟井a对应回归范围内的5口开发井,求取的深度误差平均值为Δdh1=-2.31m。
(f)计算虚拟井的回归深度
(f1)基于步骤(a)中虚拟井a的井位坐标(631321.82,5093488.96),从目标区目的层地震反射时间数据中找到相对应的地震反射时间,将其作为相对应的虚拟井a的地震反射时间t01=729.33s,其中,t01表示虚拟井a的地震反射时间;
基于线性拟合方程,将虚拟井a的地震反射时间t01,代入公式(1)中计算得到D1=-748.74m,其中,D1表示虚拟井a的拟合深度;
基于虚拟井a的拟合深度及虚拟井a对应回归范围内的开发井深度误差平均值,获取虚拟井a的回归深度;
基于虚拟井拟合深度及所对应回归范围内开发井深度误差平均值,将回归范围内开发井深度误差平均值叠加到虚拟井拟合深度上,建立虚拟井回归深度计算公式(4),获取虚拟井回归深度;
(f2)虚拟井回归深度由以下公式(4)计算:
DAj=Dj+Δdhj (4)
其中,DAj表示第j口虚拟井回归深度,Dj表示第j口虚拟井拟合深度,Δdhj表示第j口虚拟井回归范围内开发井深度误差平均值,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
计算得到DA1=-751.05m,其中,DA1表示虚拟井a的回归深度;
(g)计算虚拟井回归速度
针对虚拟井a,基于虚拟井a的回归深度和虚拟井a的地震反射时间,获得虚拟井a的回归速度;
虚拟井回归速度由以下公式(5)计算:
vj=DAj/T0j (5)
其中,vj表示第j口虚拟井回归速度,DAj表示第j口虚拟井回归深度,T0j表示第j口虚拟井地震反射时间,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
针对虚拟井a,基于虚拟井a的回归深度和地震反射时间,利用公式(5)计算虚拟井a回归速度,得到虚拟井a的回归速度为v1=1.03m/s;
重复步骤重复上述步骤(a)~(g1)获得建立的每口虚拟井的回归速度;
针对断层一侧,虚拟井a回归速度为v1=1.030m/s,虚拟井b为回归速度v2=1.031m/s,虚拟井c回归速度为v3=1.023m/s,虚拟井d回归速度为v4=1.032m/s。
(h)速度模型的建立
速度模型的建立流程如图2所示,输入到landmark软件的depthteam模块的数据包括测井数据、地震资料、合成地震记录及虚拟井回归速度;
基于测井资料和地震资料,以合成地震记录位基础,以虚拟井回归速度作为约束条件,控制空间上的三维速度场的插值计算,应用landmark软件的depthteam模块建立三维速度模型。建立的断层边部速度模型如图6所示。
实验效果分析:
将选取建立虚拟井的开发井的实际海拔深度与对应的虚拟井回归深度的相对误差作为虚拟井回归质量控制参考,其中,Hj表示第j口开发井的实际海拔深度,DAj表示第j口虚拟井回归深度,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;计算得到虚拟井a、b、c、d对应的相对误差分别为0.02%,0.27%,0.12%,0.52%,相对误差皆小于1%,回归深度精度高。
通过分析整个研究区时间-深度关系可以发现,时间-深度存在一次线性关系拟合精度为0.909,说明在研究区油层内具有良好的时深关系,通过原始井实际海拔深度与虚拟井回归深度的相对误差计算,可以发现回归深度计算精度高,满足虚拟井回归深度高精度要求。
图6为应用本技术加入虚拟井速度为约束的速度模型图,图形中黑色条柱表示在xyz三维空间中速度的分布情况,可以看到在加入虚拟井回归速度后,空间上速度均匀分布,速度趋势受到约束,图7为未加入虚拟井速度为约束的速度模型图,速度体中间部分有空白区,空间上速度趋势不受约束。由图对比可知,加入虚拟井回归速度为约束条件,使得速度体的变化趋势受到了约束,空间速度体沿构造趋势变化,满足建立高精度速度模型的需求。
上述实施例只是为清楚说明本发明创作的举例,而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种基于回归算法的断层边部速度建模方法,用于在断层边部的目标区域获得高精度速度模型,包括如下步骤:
(a)建立虚拟井;
在目的层的开发井与断层位置平面图中,针对断层一侧,选取距断层小于或等于L内的开发井,记选取开发井的数目为m口,其中,L为目标区开发井与开发井之间的平均距离;
所述目的层为在目标区多层介质地层中选择的一个目标层位;
在开发井与断层位置平面图中,由所述m口开发井分别引垂线交于断层,将垂线与断层的交点建立为虚拟井,记虚拟井数目为m口,虚拟井井位坐标为(xj,yj),j=1、2…、m;
(b)建立虚拟井对应的回归范围;
在开发井与断层位置平面图中,针对一口虚拟井,以该虚拟井为圆心、2L为半径,在断层一侧作半圆,将半圆内的范围设定为该虚拟井对应的回归范围,共建立m口虚拟井对应的回归范围,其中,L为目标区开发井与开发井之间的平均距离;
若不同虚拟井对应的回归范围相交,则相交部分为它们的公共部分;
(c)制作合成地震记录,对目标区内全部开发井进行时间-深度线性拟合;
(c1)所述合成地震记录的制作在landmark软件中完成,即需要输入landmark的数据包括声波曲线数据、密度曲线数据、地震子波以及目标区全部开发井目的层深度;可调选的参数为地震子波主频参数;通过landmark软件计算得到每一口开发井的合成地震记录;
(c2)合成地震记录中的数据包括合成记录道波形与井旁地震道波形,调整合成记录道波形在垂向上的位置使其与井旁地震道波形匹配,得到开发井的各个深度值和地震反射时间的对应关系;
针对目标区全部开发井制作合成地震记录,得到全部开发井的深度值和地震反射时间的对应关系;
(c3)利用全部开发井的深度值和地震反射时间的对应关系对目标区全部开发井进行时间-深度拟合,时间-深度线性拟合方程由以下公式(1)表述:
h=λ×t+μ (1)
其中,h表示拟合深度,t表示拟合时间,λ表示线性系数,μ表示偏置项;
通过拟合得到的参数分别是线性系数λ,偏置项μ;
公式(1)对目标区具有全区适用性,且拟合深度h在不同环境下有两种表示含义,环境一,在针对开发井拟合过程中,h的表示含义为开发井拟合深度;环境二,在针对虚拟井计算过程中,h的表示含义为虚拟井拟合深度;h的不同表示含义取决于公式(1)中采用的拟合时间,环境一中,拟合时间采用开发井的地震反射时间;环境二中,拟合时间采用虚拟井的地震反射时间;
(d)计算开发井深度误差,按照如下步骤进行:
(d1)计算回归范围内开发井的拟合深度,即:
针对一口虚拟井,将该虚拟井对应的回归范围内的全部开发井数目记为n口;
基于线性拟合方程,针对所述虚拟井对应的回归范围内n口开发井,作为每一口开发井的地震反射时间t1、t2、…、tn分别代入公式(1)的t中,获得每一口开发井拟合深度d1、d2、…、dn
所述开发井的地震反射时间t1、t2、…、tn从目标区目的层地震反射时间数据中得到;
(d2)基于所述回归范围内开发井的拟合深度,计算回归范围内每一口开发井的深度误差;
所述开发井深度误差的计算由以下公式(2)表述:
dhi=Hi-di (2)
其中,dhi表示回归范围内第i口开发井深度误差,Hi表示回归范围内第i口开发井的实际海拔深度,di表示回归范围内第i口开发井拟合深度,i=1、2…、n,n表示回归范围内的开发井数目;
所述开发井的实际海拔深度从目标区测井资料中得到;
重复步骤(d1)至步骤(d2),直至计算出每一口虚拟井对应的回归范围内的开发井深度误差;
(e)计算开发井深度误差平均值,即通过基于步骤(d)获得的开发井深度误差,计算每一口虚拟井对应的回归范围内开发井深度误差平均值;
所述开发井深度误差平均值的计算由以下公式(3)表述:
其中,Δdhj表示第j口虚拟井对应的回归范围内开发井深度误差平均值,j=1、2…、m,m为虚拟井数目,dhi表示第i口开发井深度误差,n表示回归范围内所有开发井数;
(f)计算虚拟井的回归深度,通过步骤(f1)至步骤(f2)实现:
(f1)基于步骤(a)中得到的每一口虚拟井井位坐标(xj,yj),从目标区目的层地震反射时间数据中找到相对应的地震反射时间,将其作为相对应的每一口虚拟井的地震反射时间,每一口虚拟井的地震反射时间由t01、t02、…、t0m表示,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
基于线性拟合方程,作为每一口虚拟井的地震反射时间t01、t02、…、t0m分别代入公式(1)的t中,获得每一口虚拟井拟合深度D1、D2、…、Dm
基于虚拟井拟合深度及所对应回归范围内开发井深度误差平均值,将回归范围内开发井深度误差平均值叠加到虚拟井拟合深度上,建立虚拟井回归深度计算公式(4),获取虚拟井回归深度;
(f2)所述虚拟井的回归深度的计算由以下公式(4)表述:
DAj=Dj+Δdhj (4)
其中,DAj表示第j口虚拟井回归深度,Dj表示第j口虚拟井拟合深度,Δdhj表示第j口虚拟井回归范围内开发井深度误差平均值,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
(g)计算虚拟井回归速度
针对每一口虚拟井,基于通过步骤(f)所获得的虚拟井回归深度和虚拟井地震反射时间,按照如下步骤,获取每一口虚拟井的回归速度;
所述虚拟井回归速度的计算由以下公式(5)表述:
vj=DAj/T0j (5)
其中,vj表示第j口虚拟井回归速度,DAj表示第j口虚拟井回归深度,T0j表示第j口虚拟井地震反射时间,j=1、2…、m,m为虚拟井数目;
(h)将经由步骤(g)获得的虚拟井回归速度以及测井数据、地震资料和合成地震记录输入到landmark软件的depthteam模块中,即基于测井资料和地震资料,以合成地震记录为基础,以虚拟井回归速度作为约束条件,控制空间上的三维速度场的插值计算,应用landmark软件的depthteam模块建立三维速度模型。
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