ES2369839T3

ES2369839T3 - Dispositivo colector y método de uso del mismo.

Info

Publication number: ES2369839T3
Application number: ES08861254T
Authority: ES
Inventors: Arne Incoronato
Original assignee: Ott Subsea Bag Tech AS
Current assignee: Ott Subsea Bag Tech AS
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: CA2709124A1; BRPI0821030A2; CA2709124C; EP2232004A2; WO2009078731A2; NO20076546L; ATE512279T1; US20100303558A1; EP2232004B1; US8550568B2; NO327759B1; DK2232004T3; WO2009078731A3

Abstract

Dispositivo (1) colector para material sólido que comprende un conducto (2) de alimentación, que se mueve por medio de un fluido en el conducto (2) de alimentación desde una primera ubicación en un lecho marino, en una instalación en alta mar o en tierra hasta una segunda ubicación, transportando el fluido el material sólido a través de una parte (7) de entrada del dispositivo (1) colector, estando dotado el dispositivo (1) colector de una o más partes permeables dispuestas para retener material sólido que supere un tamaño predeterminado, caracterizado porque el conducto (2) de alimentación está dotado de un conducto (17) adicional para permitir la adición de un agente aglutinante o de precipitación al fluido que fluye en el dispositivo (1) colector.

Description

Dispositivo colector y método de uso del mismo.

La presente invencion se refiere a un dispositivo colector y a un metodo de uso del mismo. Mas en particular, se refiere a un dispositivo colector para material solido que se mueve por medio de un fluido desde una primera ubicacion en un lecho marino, en una instalacion en alta mar o en tierra hasta una segunda ubicacion, transportando el fluido los solidos a traves de una parte de entrada del dispositivo colector.

Durante la excavacion o perforacion en el suelo en un lecho marino o en tierra, la masa se corta desplazandola, que tiene que retirarse de la zona de excavacion o perforacion. Cuando se manipula, la masa cortada puede representar una desventaja ya que puede dispersarse hacia el entorno circundante.

A partir del documento de patente n.D 320113, que corresponde al documento US 7086472 B1, cuyo titular es el inventor de la presente invencion, cuando se perfora la seccion de orificio superior de un pozo petrolifero en el lecho marino, se conoce un metodo y un dispositivo colector para retirar los detritos en el agua que se obtiene de la seccion superior de una perforacion. Los detritos se bombean al interior de un dispositivo colector que se sube entonces hasta la superficie del mar y a bordo de una embarcacion. El dispositivo colector esta dotado de caracteristicas de drenaje de modo que se drena el liquido del dispositivo colector mientras se esta izando a bordo de la embarcacion.

Incluso aunque el dispositivo colector y el metodo han resultado funcionar de manera satisfactoria, sufren algunos inconvenientes. Uno de estos inconvenientes tiene que ver con el hecho de que, en particular cuando el dispositivo colector se sube desde el lecho marino hasta la embarcacion, los aridos que se encuentran en el dispositivo colector junto con los detritos pueden drenarse, saliendo del dispositivo colector junto con el liquido. Los aridos drenados hacia fuera pueden representar un problema de contaminacion. Otro inconveniente tiene que ver con la capacidad del dispositivo colector. Dado que debe ser posible izar el dispositivo colector a bordo de una embarcacion, su tamano esta limitado a normalmente 25 m3. El dispositivo colector, por lo tanto, debe conectarse y desconectarse con relativa frecuencia del dispositivo de bombeo y el dispositivo elevador que transporta el dispositivo colector hasta la superficie. Este tipo de manipulaciones en el lecho marino se llevan a cabo habitualmente por medio de un denominado ROV (vehiculo operado a distancia) que es relativamente costoso de operar. Ademas, es costoso transportar los detritos hasta la costa para su posterior procesamiento y eliminacion.

Cuando se draga, por ejemplo, un lecho marino, por ejemplo, en ocasiones no hay necesidad de, o puede ser necesario, retirar la masa del lecho marino. Sin embargo, sucede que la masa debe moverse desde una primera zona hasta una segunda zona en el lecho marino. Se sabe que este movimiento de masa se lleva a cabo bombeando la masa alejandola de la zona desde la que se retira la masa. Un inconveniente importante de este tipo de operacion de dragado es que grandes zonas aguas abajo de la operacion de dragado quedan cubiertas por la masa. Esta masa podria destruir la fauna bentonica. Se requiere por tanto, en algunos lugares, que la masa de dragado, o masa retirada de alguna otra manera, debe bombearse a la costa para su posible limpieza y eliminacion en lugares de eliminacion aprobados. Se trata de una operacion muy costosa.

Al eliminar material de desecho no degradable de la industria de la mineria o del procesamiento, se conoce disponerlo en lugares de eliminacion abiertos en tierra o en el mar. En los casos en los que tales materiales de desecho no degradables incluyen particulas finas, ha resultado ser problematico evitar la dispersion del material de desecho no degradable hacia zonas circundantes. El problema es particularmente importante mientras se esta moviendo la masa.

La invencion tiene como objetivo remediar o reducir al menos uno de los inconvenientes de la tecnica anterior. El objeto se consigue mediante caracteristicas que se especifican en la descripcion siguiente y en las reivindicaciones que siguen.

En un primer aspecto de la presente invencion se proporciona un dispositivo colector para material solido que se mueve por medio de un fluido en un conducto de alimentacion desde una primera ubicacion en un lecho marino, en una instalacion en alta mar o en tierra, hasta una segunda ubicacion, transportando el fluido el material solido a traves de una parte de entrada del dispositivo colector, y estando dispuesto el dispositivo colector de una o mas partes permeables dispuestas para retener el material solido que supere un tamano predeterminado, en el que el conducto de alimentacion esta dotado de un conducto adicional para permitir la adicion de un agente aglutinante o de precipitacion al fluido que fluye al interior del dispositivo colector.

Por instalacion en alta mar se hace referencia en el presente documento a una instalacion sujeta o flotante tal como una plataforma, o un vehiculo flotante tal como una embarcacion o barcaza.

En una realizacion preferida, el dispositivo colector esta constituido por un contenedor. El contenedor esta preferiblemente cerrado, al menos inicialmente, en el sentido de que proporciona una camara que separa el material solido por encima de un tamano predeterminado con respecto al entorno fuera del contenedor.

En una realizacion, la al menos una parte permeable tiene un grado cada vez mayor de permeabilidad en una direccion desde la parte de entrada hacia una o mas partes a una distancia de la parte de entrada del dispositivo colector.

El grado cada vez mayor de permeabilidad se proporciona en una realizacion por medio de la variacion del tamano de las aberturas en la parte de pared del dispositivo colector. Como alternativa o adicionalmente a dichos tamanos variados, el grado cada vez mayor de permeabilidad puede proporcionarse aumentando el tamano de las partes de pared permeables.

En una realizacion, la al menos una parte permeable del dispositivo colector esta dotada de aberturas de un primer tamano, disponiendose a una distancia de la parte de entrada al menos una abertura de salida que tiene una abertura de un segundo tamano, siendo el primer tamano mas pequeno que el segundo tamano. En una realizacion, la abertura de salida esta formada por una parte abierta dispuesta para evacuar fluido sustancialmente a la misma velocidad que a la que se bombea el fluido al interior del dispositivo colector.

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En una realizacion al menos una de las al menos una parte permeable esta dotada de aberturas de 100 !m o menos, preferiblemente 50 !m o menos.

El grado cada vez mayor de permeabilidad y/o el tamano aumentado de la(s) abertura(s) de salida, anteriormente mencionados, tienen(n) el efecto de que el fluido que transporta el material solido a traves de la parte de entrada del dispositivo colector se encontrara cada vez con menos resistencia a la evacuacion del dispositivo colector cuanto mas alejado este el fluido de la parte de entrada. De este modo, el fluido que transporta las particulas solidas al interior del dispositivo colector puede fluir la mayor distancia posible dentro del dispositivo colector antes de evacuarse. Por consiguiente, la mayor parte de los aridos podran depositarse tambien en el dispositivo colector antes de que se evacue el fluido del mismo.

Otra consecuencia importante del hecho de proporcionar el grado cada vez mayor de permeabilidad y/o aberturas de salida, anteriormente mencionado, es que el dispositivo colector puede colocarse en su posicion en un estado plegado, por ejemplo doblado o enrollado, en el emplazamiento en el que va a recibir el material solido. Tal estado plegado depende de que el dispositivo colector este fabricado de, por ejemplo, un material de tipo tela o tenga una construccion que pueda desplegarse desde un estado plegado a un estado totalmente desplegado.

El fluido que se transporta al interior del dispositivo colector anteriormente mencionado, fabricado de, por ejemplo, un material de tipo tela, puede evacuar inicialmente a traves de la parte o partes permeables ubicadas mas proximas a la parte de entrada. Algunas de las particulas solidas retenidas por la parte permeable obstruiran gradualmente las aberturas en la misma. Por consiguiente, el fluido avanzara desde la parte o partes permeables mas adyacentes, pero ahora obstruida. El resultado sera que el fluido provocara un inflado o expansion del dispositivo colector a medida que el fluido y las particulas solidas se transportan a traves de la parte de entrada.

En una realizacion, el dispositivo colector esta dotado de al menos un dispositivo de restriccion del flujo interno. El al menos un dispositivo de restriccion del flujo contribuye a, entre otras cosas, reducir el caudal del fluido dentro del dispositivo colector y asi a un grado cada vez mayor de sedimentacion de las particulas solidas del fluido. La al menos una restriccion del flujo tambien puede contribuir a una estabilidad aumentada de forma y al aumento de la resistencia mecanica del dispositivo colector.

En una realizacion, al menos partes del dispositivo colector se producen a partir de material biodegradable. El efecto de esto es que, despues de algun tiempo, la masa que se ha transportado al interior del dispositivo colector quedara al descubierto y podra desarrollarse una fauna natural en un lecho marino o en tierra.

En un segundo aspecto de la presente invencion se proporciona un metodo para recoger material solido que se mueve desde una primera ubicacion en un lecho marino o en tierra hasta una segunda ubicacion, incluyendo el metodo las etapas de:

-: colocar un dispositivo colector, dotado de una o mas partes permeables dispuestas para retener material solido por encima de un tamano predeterminado, en dicha segunda ubicacion;

-: mover el material solido por medio de un fluido que se transporta a traves de una parte de entrada del dispositivo colector; y

-: una vez completado el movimiento del material solido o una vez lleno el dispositivo colector con una cantidad predeterminada de solidos, abandonar permanentemente el dispositivo colector lleno, comprendiendo el metodo ademas anadir un agente aglutinante o de precipitacion al fluido que fluye al interior del dispositivo colector.

A continuacion se describe un ejemplo de una realizacion preferida que se ilustra en los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra una operacion de dragado que tiene lugar en un lecho marino, bombeandose la masa de lodo a traves de un conducto desde una draga al interior de un dispositivo colector que esta parcialmente lleno de masa;

la figura 2 muestra lo mismo que la figura 1, pero el dispositivo colector se ha expandido hasta su tamano maximo;

la figura 3 muestra, a mayor escala, un dispositivo colector dotado de dos tipos diferentes de restrictotes de flujo. Por motivos de ilustracion el dispositivo colector se muestra transparente.

En las figuras el numero de referencia 1 indica un dispositivo colector segun la presente invencion, extendiendose un conducto 2, 3 entre una parte 7 de entrada, situada en una parte superior del dispositivo 1 colector, y una draga 5 conocida per se.

La draga 5 esta dotada de un conducto 5' de succion que succiona masa de lodo y agua, bombeandose la masa de lodo y el agua a traves del conducto 3, 2 al interior del dispositivo 1 colector. Un experto en la tecnica entendera que pueden conectarse uno o mas dispositivos de bombeo (no mostrados) al conducto 3.

El dispositivo 1 colector mostrado esta fabricado de un material de tipo tela, estando formado el dispositivo 1 colector por el mismo tipo de material con las mismas propiedades de permeabilidad.

En la figura 1 dos dispositivos 1, 1' colectores estan colocados uno al lado de otro. Un dispositivo 1 colector esta parcialmente lleno de masa de lodo, mientras que el otro dispositivo 1' colector esta en una posicion plegada. Ambos dispositivos 1; 1' colectores estan conectados a un bastidor 9 de distribucion, pero solo el conducto 2 desde el dispositivo 1 colector esta en comunicacion de fluido con la draga 5. Asi, el conducto 2' que se extiende entre el dispositivo 1' colector plegado y el bastidor 9 de distribucion no esta en comunicacion de fluido con el conducto 3.

Cuando el fluido desde la draga 5 se alimenta al dispositivo 1 colector, el agua que conduce la masa de lodo puede evacuarse hacia fuera a traves de las partes de pared permeables del dispositivo 1 colector. Para empezar, las partes de pared tendran la misma permeabilidad ya que, en la realizacion mostrada, el dispositivo colector esta hecho de un material homogeneo. No obstante, puesto que la permeabilidad se reduce como consecuencia de que los poros abiertos de la parte de pared se obstruyen por el material particulado, la presion diferencial entre el interior y el exterior del dispositivo 1 colector aumentara, por lo que la presion dentro del dispositivo colector aumentara.

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Esta presion aumentada dara como resultado que el dispositivo 1 colector se expanda hasta que nuevo material de tela permeable este disponible o quede expuesto para la evacuacion del agua. La presion interna en el dispositivo 1 colector se reducira entonces y solo tendra lugar una nueva expansion cuando dicho nuevo material de tela tambien este obstruido por el material particulado. De este modo habra una expansion gradual del dispositivo 1 colector hasta que alcance su tamano maximo tal como se muestra en la figura 2.

En la figura 2, todavia se alimenta fluido al dispositivo 1 colector desde la draga 5. La mayor parte de la parte inferior del dispositivo 1 colector estara ahora cubierta por un material particulado, pero con la mayor parte del material por debajo de la parte 7 de entrada en la que se depositara en primer lugar el material grueso.

En una parte de extremo distal respecto a, o a una distancia de, la parte 7 de entrada, el dispositivo 1 colector esta dotado de una abertura 11 de salida que se muestra en una realizacion en la que una parte de la pared del dispositivo 1 colector esta dotada de una abertura. En una realizacion alternativa (no mostrada) la abertura de salida puede estar formada por una o mas partes con una permeabilidad mayor que todo o partes del resto del dispositivo 1 colector.

Puesto que la parte superior del dispositivo 1 colector esta esencialmente soportada por el fluido suministrado, se forma, entre la parte 7 de entrada y la porcion 11 de salida, un canal de flujo entre particulas solidas depositadas y dicha parte superior.

Un dispositivo 1 colector segun la invencion puede producirse, segun las necesidades, la resistencia material y posibles restricciones legales, tales como restriccion de altura para la denominada sobrearrastrabilidad, en una gran cantidad de diferentes tamanos. En operaciones en el lecho marino, las pruebas han mostrado que un dispositivo 1 colector con una longitud de 30-50 m y una anchura o diametro de 10-20 m ha resultado ser muy adecuado.

Por un tamano tal como se sugiere anteriormente, un experto en la tecnica entendera que dicho canal de flujo puede ser muy grande, por lo que el fluido alimentado a la parte 7 de entrada puede tener un tiempo de permanencia en el dispositivo 1 colector de varias horas. En el transcurso del tiempo de permanencia, sustancialmente todo el material particulado del fluido se hundira hasta el fondo dentro del dispositivo 1 colector, mientras que el agua, que esta por tanto practicamente libre de particulas, fluira hacia fuera a traves de la salida 11 y/o a traves de partes abiertas de las paredes del dispositivo 1 colector.

Como entendera un experto en la tecnica, y tal como se menciono anteriormente, el material mas grueso se deposita por debajo de o cerca de la parte 7 de entrada del dispositivo 1 colector, mientras que el material que se transporta en dicho canal de flujo dentro del dispositivo 1 colector se volvera cada vez mas fino hacia la abertura 11 de salida. El dispositivo 1 colector esta sujeto por tanto a la carga mas alta en la seccion de entrada situada en al parte 7 de entrada, y a la carga mas pequena en partes situadas a una distancia de la parte 7 de entrada, tal como la abertura 11 de salida. En una realizacion (no mostrada), el dispositivo 1 colector esta por tanto fabricado de dos o mas materiales de diferente resistencia, y entonces con la mayor resistencia en la parte de entrada y la menor resistencia en una o mas partes situadas a una distancia de la parte de entrada. Tal diferenciacion puede, entre otras cosas, reducir los costes de material de un dispositivo 1 colector segun la invencion. Sin embargo, se entendera que la composicion del dispositivo 1 colector con respecto a la resistencia puede verse afectada tambien por otros criterios, tales como la necesidad de poder mover el dispositivo colector despues de que se haya iniciado o de haber concluido el llenado con material particulado.

Cuando el dispositivo 1 colector se ha llenado lo suficiente, el conducto 2 se retira de la parte 7 de entrada. La parte superior del dispositivo 1 colector, que se ha expandido por el fluido alimentado a traves de la parte 7 de entrada, se abatira entonces y se hundira hasta la parte superior de la masa presente en el dispositivo 1 colector. Pueden disponerse nuevos dispositivos 1 colectores sobre tal dispositivo 1 colector plegado.

Para empezar a llenar el dispositivo 1' colector que esta en una posicion plegada al lado del dispositivo 1 colector abandonado, se conecta el conducto 2' al conducto 3 en el bastidor 9 de distribucion, posiblemente por medio de una valvula (no mostrada). Esto puede hacerse, por ejemplo, por medio de un ROV conocido per se.

En la figura 3 se muestra una realizacion de un dispositivo 1 colector segun la invencion, en el que dos paredes 13, 13' transversales estan colocadas dentro del dispositivo 1 colector y transversalmente a su direccion longitudinal entre la parte 7 de entrada y la parte 11 de salida. La pared 13 transversal situada mas proxima a la parte 7 de entrada sobresale desde la parte inferior del dispositivo 1 colector y aproximadamente hasta la mitad del camino hasta la parte superior. La pared 13' transversal mas proxima a la abertura 11 de salida abarca toda la seccion transversal interna del dispositivo 1 colector.

Se entendera que puede colocarse cualquier numero de paredes 13, 13' transversales dentro del dispositivo colector, aunque se muestren dos en la figura 3. Ademas, se entendera que las paredes 13, 13' transversales pueden colocarse con cualquier angulo deseado con respecto a dicha direccion longitudinal.

Las paredes 13, 13' transversales tienen dos finalidades. En primer lugar, las paredes 13, 13' transversales funcionaran como elementos de apuntalamiento reforzando las partes de pared del dispositivo 1 colector. En segundo lugar, dependiendo de su permeabilidad, las paredes 13, 13' transversales pueden funcionar como una restriccion del flujo, definiendo asi camaras 15 en el dispositivo 1 colector. Las camaras 15 pueden facilitar el inflado del dispositivo 1 colector y, al mismo tiempo, provocar un caudal reducido del fluido. Un caudal reducido dara como resultado un tiempo de permanencia aun mas largo para el fluido en el dispositivo 1 colector y de este modo un deposito de los aridos mas cerca de la abertura 7 de entrada en comparacion con un dispositivo 1 colector sin paredes 13, 13' transversales.

Se entendera que las paredes 13, 13' transversales pueden abarcar toda un area de seccion, o solo partes, del dispositivo 1 colector.

En la figura 3 tambien se muestra un conducto 17 adicional que se conecta al conducto 2 de alimentacion aguas arriba de la abertura 7 de entrada. La finalidad del conducto 17 es permitir la adicion de un agente aglutinante o de precipitacion que ayude a hacer que las sustancias particuladas que aparecen en un estado disperso en la fase

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liquida floculen de modo que las particulas se reunan en particulas mas grandes y pesadas y provoquen de ese modo una separacion y sedimentacion mas rapida y mas eficaz del material solido. El aglutinante es preferiblemente un agente quimico respetuoso con el medio ambiente de un tipo conocido per se. Preferiblemente, el aglutinante es un aglutinante organico.

5 Se entendera que el dispositivo 1 colector puede conectarse a sistemas (no mostrados) ya existentes, dispuestos para separar arena de la produccion de pozos, un denominado "separador de arena submarino"

En algunos casos puede existir la necesidad de mover el dispositivo colector una vez lleno, completa y/o parcialmente, de material particulado. En una realizacion (no mostrada), el dispositivo 1 colector esta dotado por tanto de dispositivos que permiten el movimiento del dispositivo 1 colector sobre el lecho marino o a traves de las masas de

10 agua. Los dispositivos pueden ser orejetas de izado para la conexion de dispositivos de izado tales como una grua en una embarcacion en la superficie y/o elementos de boya inflables.

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Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) colector para material solido que comprende un conducto (2) de alimentacion, que se mueve por medio de un fluido en el conducto (2) de alimentacion desde una primera ubicacion en un lecho marino, en una instalacion en alta mar o en tierra hasta una segunda ubicacion, transportando el fluido el material solido a traves de una parte (7) de entrada del dispositivo (1) colector, estando dotado el dispositivo (1) colector de una

o mas partes permeables dispuestas para retener material solido que supere un tamano predeterminado, caracterizado porque el conducto (2) de alimentacion esta dotado de un conducto (17) adicional para permitir la adicion de un agente aglutinante o de precipitacion al fluido que fluye en el dispositivo (1) colector.
2.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo (1) colector esta constituido por un contenedor.
3.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 1, en el que la al menos una parte permeable tiene un grado cada vez mayor de permeabilidad en direccion desde la parte (7) de entrada hacia una o mas partes a una distancia de la parte (7) de entrada del dispositivo (1) colector.
4.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 3, en el que el grado cada vez mayor de permeabilidad se proporciona por medio de aberturas mas grandes en la parte de pared del dispositivo (1) colector.
5.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 1, en el que la al menos una parte permeable esta dotada de aberturas de un primer tamano, y en el que, a una distancia de la parte (7) de entrada, esta prevista al menos una abertura (11) de salida que tiene una abertura de un segundo tamano, siendo el primer tamano mas pequeno que el segundo tamano.
6.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 5, en el que la abertura (11) de salida esta formada por una parte abierta que esta dispuesta para evacuar fluido sustancialmente a la misma velocidad a la que se transporta el fluido al interior del dispositivo (1) colector.
7.

Dispositivo colector segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (1) colector esta dotado de al menos un dispositivo (13, 13') de restriccion del flujo interno.
8.

Dispositivo colector segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (1) colector esta dotado, por medio de al menos dos materiales, de diferentes propiedades mecanicas.
9.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 8, en el que el dispositivo (1) colector tiene mayor resistencia mecanica en una seccion de entrada que en una o mas partes ubicadas a una distancia de la seccion de entrada.
10.

Dispositivo colector segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos partes del dispositivo (1) colector estan fabricadas de un material biodegradable.
11.

Dispositivo colector segun la reivindicacion 1, en el que el fluido se transporta al interior del dispositivo (1) colector por medio de un dispositivo (5) de bombeo.
12.

Metodo para recoger un material solido que se mueve desde una primera ubicacion en un lecho marino o en tierra hasta una segunda ubicacion, en el que el metodo incluye las etapas de:

-

colocar un dispositivo (1) colector, que esta dotado de una o mas partes permeables dispuestas para retener material solido por encima de un tamano predeterminado, en dicha segunda ubicacion;

-

mover el material solido por medio de un fluido que se transporta a traves de una parte (7) de entrada del dispositivo (1) colector; y

-

una vez completado el movimiento del material solido o una vez lleno el dispositivo (1) colector con una

cantidad predeterminada de solidos, abandonar el dispositivo colector lleno, caracterizado porque el metodo comprende ademas anadir un agente aglutinante o de precipitacion al fluido que fluye al interior del dispositivo (1) colector.
13. Metodo segun la reivindicacion 12, en el que el fluido se transporta al interior del dispositivo (1) colector por medio de un dispositivo (5) de bombeo.

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