DE2325020A1

DE2325020A1 - Grundbauteil fuer eine bohrinsel

Info

Publication number: DE2325020A1
Application number: DE2325020A
Authority: DE
Inventors: George Edward Mott
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-05-18
Filing date: 1973-05-17
Publication date: 1973-11-29
Also published as: US3815372A; NL7306134A; AR196341A1; CA972977A; NO138733C; JPS4955102A; NO138733B; AU5534473A; AU469499B2

Description

Grundhauteil für eine Bohrinsel

Die'Erfindung betrifft ein Grundbauteil für eine Bohrinsel.

Beim Aufschltißbohren und Fördern von Öl im Offshorebereich hat es sich gezeigt, daß für bestimmte Wassertiefen die Ver- \fendung einer fest verankerten Bohr-Plattform am wirtschaftlichsten und vorteilhaftesten ist» Eine fest verankerte Bohrplattform begründet nicht nur ein stabiles, standfestes .Grundteil, sondern läßt die Verwendung von einer Anzahl Bohrungen wie auch gerichteter Bohrungen zu.

In der Praxis wird bei minimalen Wassertiefen eine fest verankerbare Bohrinsel zum gewünschten Bohrplatz transportiert und an der Bohrstelle geführt- ins Wasser abgesenkt, um so

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eine zweckdienliche vertikale Ausrichtung anzunehmen. Bei größeren Bobr-Plattformen für Tiefwasserbobrungen ist es jedoch aufgrund der Größe und des Gewichtes des Grundbauteiles nicht praktikabel, dieses an die gewünschte Bohrst eile entweder auf einem oder mehreren Wasserfahrzeugen zu transportieren.

Zur Überwindung der der Konstruktion und Transportierungsmöglj.cbkeit innewohnenden Schwierigkeiten derartig großer Bohrinsel-Konstruktionen werden diese Bohrinseln vielfach 'mit zwei o*der mehreren großkalibrigen Stützbeinen versehen,· die gleichzeitig eine ausreichend große Auftriebskraft . haben, um die Konstruktion auf einem Stützbein schwimmend anstatt auf einem Transportfahrzeug zur Bohrstelle zu bringen. Die Stützbeine der Bohrinsel-Konstruktion sind normalerweise mit einer Einrichtung versehen, mit deren Hilfe die Eintauchtiefe während des Schleppens an die Bohrstelle geregelt werden kann. Die einen großen Durchmesser aufweisenden Stützbeine erstrecken sich über die gesamte Länge der Bohrinsel-Konstruktion und vereinigen eine große Masse im oberen Bereich der Konstruktion, wodurch die Wellen- und/oder Erdbebenkräfte sich stark vergrößern, denen die Konstruktion ' widerstehen muß.

Die vorliegende Bohr-Plattfonn stellt eine fest verankerbare Plattform für Wassertiefen von etwa zwischen 106 und J>OM- m dar, wobei deren eintauchende Massen . in weiter unten liegen-

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den Bereichen der Konstruktion sich verteilen und dabei die "Wellen- und Erdbebenb el astungen reduzieren,, D.ie Konstruktion ist atisreichend schwimmfähig, um auf einem Stützbein - bei einer zweibeinigen, mit Qu erv erb indungen versehenen Konstruktion - in einer im wesentlichen horizontalen Lage an den im Offshorebereich befindlichen Bohrplatz geschleppt werden zu können. Fach Erreichen der Bohrstelle wird die .Konstruktion kontrolliert mit Ballast versehen, um die Konstruktion in eine vertikale Lage im Wasser zu bringen und um das untere Ende auf dem Meeresboden aufzusetzen-

Um die benötigte Auftriebskraft aufzubringen, ist die Bohrinsel-Konstruktion entlang mindestens einer Seite der Konstruktion mit extra großkalibrigen Stützbeinen versehen. Zwischen den Stützbeinen' und quer dazu angeordnet befinden sich Querstützen, die an den Terbindungsstellen mit dem jeweiligen Stützbein vergrößerte, in ihrem Auftrieb steuerbare Verbindungstöpfe aufweisen. Die Verbindungstöpfe haben nicht ausschließlich die Funktion eine ordentliche Möglichkeit zur Verbindung der unterschiedlichen Größen der Konstruktionsteile, wie Stützbeine und Querstützen, herzustellen, sondern sie dienen gleichzeitig als Führungen für Verankerungspfähle. Die Konstruktion kann somit so ausgebildet sein, daß sie einige oder sämtliche ihrer Verankerungspfähle in einer Art und Weise aufnehmen kann, daß sie fertig zum Eintreiben art der Bohrstelle angeordnet sind, bevor sie an derselben eintauchen. Diese Ausbildung ist äußerst wünschenswert für

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Tiefwasser-Plattformen, da die Kosten des Zusammenschweißen der einzelnen Verankerungspfahlstücke an Ort...und Stelle sehr hoch sind. '

Die Verankerungspfahle werden außerhalb der Stützbeine, aber innerhalb^%der verschiedenen Verbindungstöpfe in einer Art und Weise gehalten, die es erlaubt, daß sie gelöst von den während der Verankerungsphase in den Meeresboden getrieben werden können. Die Verankerungspfähle am eingetauchten Teil der Stützbeine, die den Auftrieb bzw. die Schwimmfähigkeit der Konstruktion erzeugen, erzeugen einen zusätzlichen Auftrieb und reduzieren somit den normalerweise benötigten^ Auftrieb. ·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorder-Ansicht des Grundbauteils mit der Bohr-Plattform eingetaucht im Wasser und am unteren Ende im Meeresboden eingebettet,

Fig. 2 eine Vorder-Ansicht des Grundbauteils während des Transportes zur Bohrstelle,·

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt,zum Teil in

Schnittdarstellung, eines Verbindungstopfes, Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 nach

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Fig- 5 und ■

Fig. 5 <3en unteren Bereich des Grundbauteils in "vergrößerter-Schnittdarstellung.

In Fig. 1 ist das Grundbauteil 10 einer Bohrinsel dargestellt, das zum Zwecke des Biederbringens einer Reihe von Bohrungen in den Meer.esboden im Offshorebereich positioniert ist. Das Grundbauteil 10 weist eine Anzahl im wesentliehen

vertikal angeordneter Stützbeine 11 und 12 auf, die sich von einem über der Wasseroberfläche liegenden Punkt zum Meeresboden 13 herunter erstrecken.

Während in der Fig. 1 die-entsprechenden Stützbeine 11,12 in einerim wesentlichen leicht geneigten Stellung zueinander angeordnet sind, können sie auch alternativ dazu in vertikaler Stellung angeordnet sein. Die spezielle Ausbildung hängt in jedem Fall von der Wassertiefe, den auf die Konstruktion einwirkenden Kräften iind anderen Faktoren ab.

Während das vorliegende Grundbauteil 10 sich über eine gewisse Entfernung über die Wasseroberfläche hinaus erstreckt, kann es ebenso, ein gewisses Stück xmterhalb der Wasseroberfläche enden. Im letzten Fall trägt das Grundbauteil eine Arbeitsplattform, die als eintauchende Speichereinrichtung oder dergl· ausgebildet ist. Auf jeden Fall ist bei der vorliegenden Konstruktion ein Bohr—Deck 14 am oberen" Ende ä&s Grund-

bauteiles 10. so angebracht, daß es eine ausreichende Distanz 'über die Wasseroberfläche angehoben werden kann, so daß es normalerweise ohne Kontakt mit dem Wasser verbleibt. Das Bohr-Deck 14- weist einen Derrick 16 sowie Gestänge-Zieheinrichtungen und dergl. auf. Das mit dem Grundbauteil 10 versehene Bohr-Deck 14- kann jedoch so ausgebildet sein, daß es · nur die Fördereinrichtungen für Öl und/oder Gas aus .abgesenkten Bohrungen aufweist oder andere Funktionen ermöglicht.

Das Grundbauteil 10 ist am gewünschten Bohrplatz unter Verwendung van Verankerungspfählen 17 und 18, die sich entlang der entsprechenden Stützbeine 11 und 12 erstrecken, fest positioniert und eine gewünschte Länge in den Meeresboden 13 eingebettet.

Fig. 2 wird ersichtlich, daß normalerweise das Grundbauteil 10 an Lend oder auf einer Werft oder dergl. gebaut wird. Dort können die entsprechenden Elemente gefertigt und zur gewünschten Form durch Schweißen in die endgültige Anordnung gebracht werden. Die langgestreckte Form des Grundbauteils bedingt es, daß es im wesentlichen in horizontaler Lage, gefertigt werden muß·, :

In einer im wesentlichen fertigen Ausbildung kann die Kon-

- struktion danach im Wasser zur Bohrstelle geschleppt werden.

Während äes Transportes sind die unteren Teile und Stützbeine entweder zum'"Teil oder voll standig eingetaucht» In Richtung

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des unteren Endes sind di-e. Teile so konstruiert, daß sie steuerbare Tauchkörper^ergeben. Diese Bereiche können somit entweder mit Ballast gefüllt werden,'uth ihre Schwimmfähigkeit zu reduzieren oder zur Erhöhung des Auftriebes leergepunpt werden.

Um den gewünschten Grad an Auftriebskraft während der Schlepp-.phase zu erreichen,· sind die entsprechenden Stützbeine 11 und 12 und die Quer stützen 21,22 und 23 mit inneren Tanks versehen, für die, wie an sich, bekannt, Pumpen, Kompressoren und dergl. vorgesehen sind. '·.

Die entsprechenden Querstützen 21,22 und 23 sind aus großen Rohrteilen gefertigt, die die entsprechenden-Stützbeine untereinander verbinden. Die vergrößerte Ausbildung der Querstützen gibt dem Grundbauteil ausreichenden Auftrieb, so daß die verbleibenden Stützbeine während des Schleppens zur Bohrstelle unterhalb der Wasseroberfläche verbleiben können.

Um-die "Verbindung zwischen den Stützbeinen 11, 12 zu erleichtern, sind eine Anzahl Verbindungstöpfe 24 vorgesehen, die im Abstand voneinander in Längsrichtung jedes Stützbeines angeordnet ist, wobei die Abstände der Verbindungstöpfe so gewählt sind, daß den Erfordernissen des Grundbauteiles entsprochen werden kann, wenn dieses in horizontaler oder vertikaler. Lage sich befindet.

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Die Verbindungspfähle 24 und 26 auf den "benachbarten Stützbeinen sind zugleich die Enö-punkte der Querstützen. In
Hinblick darauf, daß die Verbindungstöpfe einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser aufweisen, kann eine feste
Schweißverbindung zwischen den übergroßen Querstützen und
d_em Verbindungstopf sichergestellt werden. Eine solche Verbindung könnte nicht erstellt werden, wo die übergroßen
Querstützen direkt an das im Durchmesser kleinere Stützbein steßen.

Aus Fig. 5 und 4 ist zu ersehen, 'daß jeder Verbindungstopf
24 im wesentlichen ein zylindrisches Mittelteil 27, das
wesentlich größer im Durchmesser ist als das Stützbein 12 und ungefähr dem Durchmesser der Querstütze 21 entspricht, aufweist. Der Verbindungstopf 24 ist am Stützbein 12 mit einem oder mehreren kreisförmigen Versteifungen 311 &ie in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind, befestigt. Ein oberes, stumpfkegelförmiges Segment 28 sichert das
zylindrische Mittelteil 27 ebenfalls am Stützbein 12.

Ein gleichartig ausgebildetes stumpfkegelförmiges"Segment sichert das untere Ende des zylindrischen Mittelteils 27 am Stützbein 12, so daß ein geschlossener Raum innerhalb des
Verbindungstopfes 24 definiert wird. Der Verbindungstopf

24 wird zentrisch vom Stützbein 12 durchstoßen, und verbindet gleichfalls entsprechende Diagonalstützen, die sowohl das
obere und untere stumpfkegelförmige Segment 28,29 .als auch"

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die entsprechende kreisförmige Versteifung durchdringen. 'Das Stützbein 12 nimmt einen Verankerungspfahl 19 auf, der im Durchmesser größer ist als die Verankerungspfähle 17 und 18.

Nach dem genauen Anordnen des Verbindungstopfes 24 wird dieser durch eine oder mehrere Schweißnähte, die am oberen und am'unteren Ende und an den kreisförmigen Versteifungen gezogen werden, in seiner Lage fixiert. Vertikal angeordnete Versteifungen können zur Verbindung der Querstützen und Diagonalstützen am Stützbein 12 und Verbindungstopf 24 ebenfalls benutzt werden. .

Die verschiedenen Abteilungen, die zwischen den Segmenten 28,29 innerhalb des Verbindungstopfes und dem zylindrischen Mittelteil 27 gebildet v/erden, sind als regelbare Auftrieb sräume verwendbar, die zur Änderung des Auftriebes des Grundbauteiles 10 entsprechend adjustierbar sind. Obwohl es in den Figuren nicht weiter dargestellt ist, können die entsprechenden Abteilungen miteinander verbunden sein oder auf ähnliche Art mit einer externen Luft- oder Wasser-Quelle, zur Erlangung der gewünschten Auftriebskraft, kommunizieren.

-Die zweite Funktion der Verbindungstöpfe 24 besteht darin, die Verankerungspfähle 17 und 18, die außen an den Stützbeinen 11 und 12 angeordnet sind, verschiebbar aufzunehmen.

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Die Verankerungspfähle werden normalerweise in einer im wesentlichen horizontalen Lage mit dem Grundbauteil 10 .schwimmend zur Bohrstelle transportiert. Daher benötigen die Verankerungspfähle nur eine Befestigung am oberen Ende des Grundbauteils 10 und in gewissen Abständen eine Auflage innei'halb der Gleitführungen der entsprechenden Verbindungstöpfe 24.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß jeder Verbindungstopf 24 mit einer Anzahl peripher angeordneter Verankerungspfahl- - · Führungen 33 versehen ist, die ein langgestrecktes Rohrteil, das in Längsrichtung des Verbindungstopfes 24- und durch die sich gegenüberliegenden Enden desselben erstrecken, „aufweisen. Die Führung 33 hält somit verschiebbar einen langgestreckten Verankerungspfahl 1?, der sich über die Länge des Stützbeines 12, wenn das Grundbauteil schwimmend

erstreckt. ■ transportiert wird^Fachdem das Grundbauteil 10 abgesenkt wurde, wird von der Führung 33 der Verankerungspfahl weiter in seiner Lage während des Eintreibens in den Meeresboden gehalten. Das Eintreiben kann mit einem Eintreibdorn, der dem Verankerungspfahl folgt, oder einer ähnlichen Einrichtung bewerkstelligt werden. ■

Die entsprechenden Führungen 33 liegen zueinander in Flucht, um so verschiebbar einen gemeinsamen. Verankerungspfahl ohne Schwierigkeiten aufnehmen und führen zu können. Die in Flucht liegenden Führungen können weiterhin fest mit dem

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,jeweiligen Verbindungstopf verschweißt sein, so daß die .Anzahl der einzelnen luft- oder wasserdichten Abteilungen •aufrechterhalten "bleibt. Die Führung 33 kann jedoch auch auf ähnliche Weise in ihrer Lage befestigt bzw. gehalten: werden, so daß der gesamte Innenraum des Verbindungstopfes 24- einen einzigen Schwimmkörper definiert, der kontrolliert regelbar durch ein Pumpensystem ist. .

Aus den S¹Ig. 1 und 5 ist ersichtlich, daß das untere.Ende jedes. Stützbeines 12 mit einem erweitert ausgebildeten · " Verbindungsteil 36 zur Aufnahme der Verankerungspfähle ausgerüstet ist, der sich ungefähr nach oben bis zum ersten Verbindungstopf erstreckt und normalerweise zum Teil im Meeresboden eingebettet ist. Während des Transportes in etwa horizontaler Lage ist das Wasser aus dem Verbindungsteil 36 abgezogen, um so einen Schwimmkörper zu bilden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich wird, bildet das Verbindungsteil eine Verlängerung zu dem in Flucht liegenden Verbindungstopf 24. Das Verbindungsteil 36 hält ähnlich den Führungen 33 "während des Transportes die entsprechenden Verankerungspfähle 17. . ' ."■-.-

Das Verbindungsteil 36 weist ein verlängertes zylindrisches Teil-auf, das sich konzentrisch zum Stützbein 12 erstreckt. Hit ringförmigen Versteifungen 38139,die in Längsrichtung voneinander entfernt liegen, ist die Lage des Stützbeines zum zylindrischen Teil fixiert. An der oberen Kante dieses

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Teiles ist eine stumpfkegelförmige Kappe 41 "befestigt, deren obere Kante ihrerseits an dem Stützbein 12 "befestigt ist. ""-■---

In der Kappe 41 sind Führungen 42 und 43 angeordnet, die sich in Flucht mit den Führungen 33 dea^ Verbindungstöpf e 24 befinden. Diese Führungen 42,43 halten während des Transportes die unteren Enden der Verankerungspfähle 17·

Die Führungen 42,43 sind im Durchmesser etwas größer gehalten als die durch sie hindurchgehenden Verankerungs-, pfähle 17- Um den Innenraum des Verbindungsteiles als Schwimmkörper während des Transportes verwenden zu können, ist der Innenraum als ganzes od.er abteilungsweise wasserdicht. Die unteren Enden der Führungen. 42,43 sind au.s diesem Grund mit einem Flansch oder einer Verschlußplatte 44 versehen, die in ihrer Lage durch Bolzen oder dergl. oder durch Schweißen gehalten wird. Auf jeden Fall ist die Stärke der Verschlußplatte 44 so bemessen, daß der Verankerungspfahl 17, wenn er aus seiner horizontalen Lage gebracht wird,, auf der Verschlußplatte zu stehen kommt und dabei die Platte abschert, so daß dem Verankerungspfahl der Durchgang durch die Verschlußplatten-Öffnung ermöglicht wird.

Die abgescherten Verschlußplatten 44 fallen entweder auf den Boden des Innenraumes des Verbindungsteiles 36 oder

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werden von flexiblen Befestigurieseinrichtungen, wie z.B. eine Kette oder dergl., gehalten.

Das .untere Ende des VerbindTiDgsteiles ist ähnlich durch eine Bodenplatte 39 verschlossen, die eine Anzahl Führungen 46,4-7 aufweist. Diese liegen "in Flucht mit den Führungen 4-2,4J und weisen ein zylindrisches Teil auf, dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchinesser der "Verankerungspfahle 17 sowie ein sich nach oben erweiterndes Trichterteil auf, das an der oberen Kante des. zylindrischen Teils der Führungen 4-6,47 angeordnet ist. Bei Absenken bzw.Eintreiben des Verankerungspfahles 17 wird dieser von dem Triebterteil aufgenommen und in das zylindrische Teil der Führungen geleitet und bricht beim weiteren Absenken die Verschlußplatte 51 aus.

Alternativ zu der vorgenannten und in der Fig. 5 dargestellten Ausbildung kann die Führung 41,ähnlich v/ie die Führung 33 den Verbindungstopf 24, das Verbindungsteil in seiner gesamten Länge durchstoßen, so daß dadurch die Verschlußplatten 44_t51 überflüssig wären.

Nach dem Eintreiben der Verankerungspfähle 17 und 1'8 in den Meeresboden werden dae Pfahlenden in Verbindung reit dem 10 einzementiert.

'entsprechende Einrichtungen und Öffnungen kann der

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Zement von Außen oder durch spezielle Rohrleitungen eingebracht werden.

Weiterhin kann in den Stützbeinen 11,12 ein zentraler Verankerungspfahl 19 angeordnet sein. "Dieser Verankerungspfahl 19·, der stärker ausgebildet ist als die Verankerungspfähle 17,18, wird,bevor das Grundbauteil zum Bohrplatz geschleppt wird,> in das entsprechende Stützbein eingeschoben. Außerdem sind Vorkehrungen getroffen worden, die ein Einzementieren auch dieses Verankerungspfahles ermöglichen.

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Claims

T 73 026 Ansprüche

1) Grundbauteil für eine Bohrinsel, das schwimmfähig und im Meeresboden fest verankerbar ist,

gekennzeichnet durch eine Anzahl lang-. gestreckter Stützbeine (11,12), durch Querstützen (21,22, 23) zur Verbindung der' einzelnen Stützbeine (11,12) untereinander und Aufnahme von steuerbaren Auftriebseinrichtungen, um ,das Schwimmverhalten des Grundbäuteiles (10) während des Transportes zwischen den Bohrplätzen zu regulieren, durch Verbindungstöpfe (24-,26), die in Längsrichtung und im Abstand voneinander an den Stützbeinen · . (11,12) zur Aufnahme der entsprechenden Enden der Querstützen (21,22,23) angeordnet sind und durch Diagonalstützen, die die Stützbeine verbinden und in die Verbindungstöpfe eindringen.

2) Grundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützbeine (11,12) und die Querstützen (21,22,23) zylindrisch ausgebildet sind und daß sie verschiedenartig -in Bereichen entlang einer Ebene sind,

. die sich im Rechten Winkel zur Längsachse der Querstütze , • erstreckt. .

3) Grundbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurchge-

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kennzeichnet , daß vorgefertigte Verankerung spfähle (17,18) vorgesehen sind, die lösbar außen auf den langgestreckten Stützbeinen (11,12). angeordnet sind, um sie in, den Meeresboden zur festen Lagefixierung des Grundbauteiles treiben zu können.

4-) Grundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Verankerung spfahl (17,18) absatzweise von den in Längsrichtung voneinander entfernten Verbindungstöpfen (24-,26) geführt ist.

5) Grundbaüteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungstopf (24-,26). ein zylindrisches Mittelteil (27) aufweist, das das Stützbein (11,12) umgibt und im wesentlichen in der Querschnittsebene im Rechten Winkel zur Längsachse des Verbindungstopfes gleichgroß zum Querschnittsbereich der Querstütze (21,22,23) ist.

6) Grundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungstopf (24,26) den Auftrieb des Grundbauteils (10) unterstützend ausgebildet ist.

7)' Grundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

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dadurch gekennzeichn'e.t ,'daß am unteren Ende des Stützbeines (11,12) ein Verbindungsteil (36) für die Verankerungspfähle (17,18) vorgesehen ist, das einen Auftrieb zur Unterstützung der Schwimmfähigkeit erzeugt und daß eine Einrichtung zum Vergießen eines oder mehrerer Verankerungspfähle nach dem Eintreiben derselben in den Meeresboden vorgesehen ist.

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