JPH01219289A - ポリマーゲルの除去法 - Google Patents

ポリマーゲルの除去法

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JPH01219289A
JPH01219289A JP63315215A JP31521588A JPH01219289A JP H01219289 A JPH01219289 A JP H01219289A JP 63315215 A JP63315215 A JP 63315215A JP 31521588 A JP31521588 A JP 31521588A JP H01219289 A JPH01219289 A JP H01219289A
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gel
polymer
acid
group
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JP63315215A
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English (en)
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Pooru Rotsukuhaato Toomasu
トーマス・ポール・ロックハート
Giovanni Burrafato
ジョバンニ・ブーラファート
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Eni Tecnologie SpA
Original Assignee
Agip SpA
Eniricerche SpA
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 法に係る。
石油を回収するにあたり通常行われる一次採取法は、油
層の圧力によって油層から自噴する性質を利用するもの
であるが、この場合、存在する原油の一部分のみ回収さ
れる。油層から回収される石油の量を増大させるため、
通常、二次採取法が利用されており、該方法は、一般に
岩盤の孔を通過する流体を油層に導入し、油層内の原油
を生産井に移動させるものである。
水攻法は、コストが低いこと及び実施が容易であること
から最も一般的に使用されている二次採取法である。こ
の水攻法に関連する主な問題点は、油層の岩盤が透水性
の異なる区域でなっており、主として透水性の大きい区
域を水が通過する傾向があり、透水性の小さい区域に存
在する原油は実質的に未回収のままとなり、透水性の小
さい区域は水攻からバイパスされ、水攻を受けないこと
である。
この問題の解決策は、透水性の大きい区域を、該区域の
原油が水攻によって採取された後、部分的又は完全に閉
塞し(occlude)、これにより、注入される水を
、バイパスさ粘ていた透水性の小さい区域に流入させる
ことである。明白なように、このような閉塞は、油層か
ら原油を完全に回収するために流体を注入する他の公知
の方法(たとえばポリマー又は界面活性剤フローデイン
法)による石油の補助回収法に関しても有効である。
閉塞は各種の方法で行われるが、主としてポリマーゲル
の使用に基づくものである。最も一般的に使用されてい
るゲルは、多価金属イオンにより架橋可能な水溶性ポリ
マーから得られたものである。この種のポリマーとして
は、たとえばポリアクリルアミド、部分的に加水分解さ
れたポリアクリルアミド、及びアクリルアミドとビニル
共単量体との共重合体(たとえば、アクリルアミド−N
−ビニルピロリドン及びアクリルアミドー2−メチルプ
ロパンスルホン酸ナトリウム)がある。頻繁に使用され
る他のポリマーは、多糖[特にキサンタン及びスクレロ
グルカン(scleroglucan)]及びセルロー
ス基材ポリマー(たとえば、ヒドロキシエチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシメチル
ヒドロキシエチルセルロース)である。ポリマーの架橋
で一般的に使用される多価金属イオンの例としては、C
r+3、AQ+3、Ti’、Zn+2、Fe+2、Fe
+3、Sn’がある。
ゲルを油層に導入する方法として、一般に2つの方法が
ある。第1の方法は、既に表面ゲル化したポリマー溶液
を注入するものであり、第2の方法は、「その場」での
ゲル化に基くものである。表面ゲル化ポリマー溶液は、
より選択的に油層の透水性の大きい区域に位置するが、
その場でのゲル化法は、非ゲル化溶液が油層のより深い
部分まで浸透するため、表面ゲル化ポリマー法よりも一
般に好適である。
「その場」でのゲル化法にも各種の方法がある。
たとえば、A&’で架橋可能なポリマーの場合には、2
つの連続する工程において、ポリマー溶液及びAC’水
溶液(一般にクエン酸アルミニウムとして)を油層に注
入することによってゲルが生成される。
これら2つの溶液が油層内で混合する際ゲル化が起る。
Cr+3により架橋するポリマーの場合、通常、高酸化
状態であって該ポリマーの架橋に対しては非反応性のク
ロム(たとえば重クロム酸塩)と共にポリマーを供給し
、ついで好適な還元剤(たとえば、チオ尿素及びチオ亜
硫酸塩)の溶液を注入する。クロムのCr+3への還元
によってゲル化が生ずる。
多価金属イオンにより架橋したポリマーは、ある場合(
圧力下、高粘性水溶液として油井に供給される)には、
石油の回収を容易なものとするように油層の岩盤に亀裂
を生じさせるためにも使用される。石油の分野において
ゲルを使用する他の目的は、油井の採取完了、採取が放
棄された油井の閉止及び砂地の強化である。
油層でのポリマーゲルの使用に関連する問題(未だに充
分には解消されていない)は、目的達成後(又は要求に
応じて必要とされる場合)におけるゲル化ポリマーの除
去に関する問題である。たとえば、透水性を変化させる
目的で閉塞剤として該ゲルが使用された場合、これによ
り閉塞された領域からのゲルの除去が必要となる各種の
状況がある。このような状況としては、たとえば次のも
のがある。
a)油層においてゲルの配置が正しくない場合b)なお
石油を収容している区域を閉塞した場合C)劣化したゲ
ルを新たなゲルで交換することが必要となった場合 d)油層からの石油の回収方法を変更する場合e)油井
内で偶然に不用なゲルの生成があった場合 ゲル化した溶液を除去する簡単な方法は、油層へのゲル
化組成物の注入の間又は注入後に、地上部分の油井及び
装置を浄化することである。
酸化剤及び強酸又は強塩基の使用に基く方法によって、
閉塞された領域からゲル化したポリマーを除去すること
は公知である。たとえば、米国特許第4,569J93
号には次亜塩素酸ナトリウムの使用が開示され、英国特
許第1,337,651号には、過マンガン酸カリウム
を含む他の酸化剤の使用が開示され、さらに英国特許第
2,165,567号には有機性過酸化物でなる酸化剤
の使用が開示されている。
しかしながら、これらの公知の酸化剤の使用も、これら
が油層自体に損傷を与え、収容されている原油を変質さ
せることがあり、しかもこれら酸化剤を取扱う者の健康
を損う危険があることから、必ずしも充分に満足できる
ものではない。これらの試薬はポリマーに対して作用す
るが、該試薬で処理されたポリマーの一部が不溶性残渣
として油層に残留するため、閉塞されていた区域を完全
には再開することはできない。
発明者らは、特殊な錯化剤の使用により、公知の方法の
欠点を解消し、多価金属イオンにより架橋された油層の
ゲルを除去できるし脱ゲル化(degelling)]
 ことを見出し、本発明に至った。
さらに詳述すれば、本発明によれば、該ゲルは、多価金
属イオンと結合することにより、該金属イオンがポリマ
ーと結合して生成するものよりも熱力学的に安定な配位
錯体を生成する錯化剤の水溶液を前記ゲルと接触させる
ことからなる方法によって脱ゲル化される。該錯化剤は
有機性又は無機性である。
特に、有機性の錯化剤としては、O、N又はSを含有す
る同一又は異なる少なくとも2つの官能基(好ましくは
、カルボキシル基、アミノ基、ピリジン基、イミダゾー
ル基、ヒドロキシ基、スルフヒドリル基でなる群から選
ばれる)を有する化合物を使用できる。ここで、カルボ
キシル基は酸形又は中和形であり、アミノ基は第1級、
第2級又は第3級である。本発明の好適な具体例によれ
ば、有機錯化剤は、カルボキシル基2ないし4個を有す
るカルボン酸(そのまま又はアルカリ金属塩)、又はア
ミノ酸、ヒドロキシ酸、アルキレンアミン又はポリアル
キレンアミンである。
本発明の目的に有効な錯化剤の例としては、クエン酸ナ
トリウム(Nagクエン酸塩)、シュウ酸ナトリウム(
Ha、シュウ酸塩)、エチレンジアミン四酢酸二ナトリ
ウム(NatEDTA)、酒石酸、マロン酸、マレイン
酸、クエン酸、シュウ酸、サリチル酸、グリシン、グル
タミン酸、アスパラギン酸、α−アミノ〜n−ブチル酸
、メチオニン、セリン、トレオニン、エチレンジアミン
、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、ト
リス(2−アミノエチル)アミンがある。
本発明の目的に適する無機性の錯化剤は、リン化合物、
たとえば、リン酸及びオルガノリン酸及びこれらのアル
カリ塩(たとえば、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリ
ン酸アルカリ塩)、無機塩基(たとえば水酸化アンモニ
ウム)及びアルカリ金属のフッ化物(たとえばフッ化カ
リウム)の中から選ばれる。
このような錯化剤のうちいくつかのものは、従来より(
米国特許第3,926,258号、同第4,488.6
0L号、同第3,762,476号)、ゲルの生成を遅
らせ、ゲル化を油層の深い位置で生じさせるために使用
されている。これに対し、本発明の目的によれば、該錯
化剤は、油井においてすでにゲル化しているポリマーに
対して作用し、完全にかつ不可逆的に脱ゲル化させる。
本発明の方法は、一般に、多価金属イオンでの架橋によ
って天然又は合成の水溶性ポリマーから形成されていた
すべてのゲルを除去するために使用される。
特に、本発明の方法は、好ましくはCr’によって架橋
したアクリルアミド重合体又は共重合体から、又は多糖
から誘導されたゲルの除去に使用される。これらのゲル
は、一般に、分子量200,000ないし40,000
,00091モルを有するポリマーから得られるもので
あり、ポリマー濃度500ないし20.000ppm及
びCr’濃度10ないし3,000ppmによって特徴
づけられる。
架橋ポリマーの脱ゲル化は、実際には、錯化剤:架橋金
属イオンのモル比が少なくとも1 :50.好ましくは
1:lないし50:lとなる量の錯化剤を含有する水溶
液を一時に又は経時的に徐々に接触させることによって
実施される。
油層が、特に水溶液からある種の錯化剤を沈殿させうる
金属イオン(たとえばCa+2)を富有する場合には、
ポリマーを脱ゲル化するに必要な量が溶液中に残るよう
に過剰の量で錯化剤を使用することが好ましい。
錯化剤水溶液の濃度は本発明に関しては問題ではない。
たとえば、錯化剤濃度100ないしtoo、oo。
ppI11好ましくは1,000ないし10.OOpp
mを有する溶液を使用できる。この溶液は、代表的な油
層温度(20ないし200℃)で簡単に機能し、好適な
条件下で操作する場合、1日以下ないし15日の期間で
ゲルは完全にかつ不可逆的に脱ゲル化する。このように
して脱ゲル化したポリマーは、流動可能な液状であり、
すでに閉塞されていた区域から容易に除去される。
従って、本発明の方法では、閉塞されていた区域の完全
な再開を簡単かつ安価に達成できる。さらに、当分野で
使用されていた方法と比べて、ポリマーを劣化させるこ
とがなく、油層を損うことがない。下記の実施例は説明
のためのものであって、本発明の精神を限定するもので
はない。
実施例1 この実施例及び後述の実施例に記載するゲルの調製及び
つづく処理は、石油の二次回収におけるゲルの挙動を研
究する際に一般的に利用されている好適な閉止容器で行
ったものである。。
市販のポリアクリルアミド(Aldrich;平均分子
量5,000,000−6,000.00Q、加水分解
の度合=約1%)の10.000ppm(重量)水溶液
をゆっくりと撹拌して1夜放置し、ポリマー分子を最大
限まで分散させた。ついで、1illiporeフイル
ター(5μりを介して濾過して、存在しうるすべてのポ
リマーのミクロゲル分子を除去した。別に、Cr+31
,000ppmを含有するCrCQs水溶液を調製し、
Cr(HtO)s3の色相上の特徴である青色が現れる
まで室温で放置した。頂部ねじ止め形の容器を具備する
試験管3本に、それぞれポリアクリルアミド溶液8 z
Q。
CrCCs溶液0.5zQ及び蒸留水1.5jlRを充
填して、それぞれポリアクリルアミド8,000ppm
及びCr+350ppmを収容する3種類のゲル化溶液
を得た。ついで、溶液を放置して、室温で16時間ゲル
化させた。
このようにして得られたゲルの1つをそのままの状態と
して第1コントロールとした。他のゲルにゲル容量の1
0%に相当する量の水を添加して第2コントロールとし
た。第3のゲルにNatEDTAlo、000ppm含
有水溶液をゲル容量の10%に相当する量で添加し、該
ゲル化剤をゲル内に充分に拡散させた。Na、EDTA
の最終濃度は1.000ppm(サンプルのゲル容量+
溶液容量の合計に対して算定)であった。
水及びNatEDTAを添加したゲルを室温に維持し、
1日当たり2回試験管をゲルが機械的に損傷されないよ
う注意深(逆転させた。7日後、NaJDTA溶液を添
加したゲルは、残留ゲル構造の全くない流動可能な液状
となり、Cr(EDTA) +3錯体の代表的な紫色を
呈していた。実際、この脱ゲル化溶液のUV分析では、
393及び548nmにおいて2つの吸収ピーク(Cr
(EDTA)+3錯体の公知のスペクトルに相当する)
を示した。これに対し、コントロールのゲルは未変化の
ままで、80日後でも安定であった。
実施例2 濃度10,000ppmの錯化剤(Nasクエン酸、N
atシュウ酸塩及びNatEDTA)の水溶液を、実施
例1に記載の如く調製したゲルサンプル3本に添加した
。添加した錯化剤溶液の容量はゲル容量の10%であり
、ゲル分散後の錯化剤濃度は1.000ppmであった
。Na酢酸塩10.000i)pa+溶液10容量%を
添加したゲルでなる比較サンプルと共に、実施例1に記
載の如くして2種類の対照サンプルを調製した。このよ
うにして処理したゲルを室温(20℃)に放置し、前記
実施例と同様にして1日2回検査した。
脱ゲル化に対する温度の影響を評価するため、新たにサ
ンプルを調製し、脱ゲル化剤溶液で処理した後、60℃
で保存した。この一連の脱ゲル化サンプル用としても、
実施例1記載の対照サンプルを調製した。脱ゲル化剤溶
液による処理の前に5日間放置して熟成させた他のゲル
サンプルについて、脱ゲル化に対するゲル熟成の影響(
すなわち、脱ゲル化剤溶液の処理前のゲルの熟成)を評
価した。
これらの脱ゲル化試験の結果を第1表に示す。
第  1  表 錯化剤     モル比      ケ0ルの8 脱ケ
3ル化時間熟成   (日) NatEDTA       3:1    1   
 7   2“     5164 Nasクエン酸塩   3.5:1     1   
 8   2“       “      5103
Matシュウ酸塩    8:1     1    
7   2〃〃5    to    3 Na酢酸塩      13:l     1    
>80b>80bs         tt     
 5    //    //a:使用したゲルはポリ
アクリルアミド(8,000ppm)/ Cr+3(5
0ppm)である。
bニゲル構造の変化は観察されなかった。
対照サンプルのゲルはいずれもテスト条件下で安定であ
ることを示し、一方、錯化剤(NaJDTA、Nasク
エン酸塩、及びNatシュウ酸塩)で処理したゲルは、
評価を行ったすべての条件下で完全に脱ゲル化された。
脱ゲル化に要する時間は20℃の場合よりも60℃の場
合には短い。脱ゲル化処理前に5日間熟成させたゲルで
は、脱ゲル化に多少長い時間を要した。Na酢酸塩(唯
1つの官能基を有する有機化合物)で処理したゲルは、
20℃及び60℃のいずれの場合でも完全に未変化のま
まであった。
実施例3 実施例1に記載の如くして調製したゲルサンプルを放置
して、30日間熟成させた。ついで、Nasクエン酸塩
の10.000ppm溶液10容量%で処理した。
60℃に4日間維持した後、ゲルは完全に脱ゲル化され
た。この結果と前記実施例との比較により、ゲルを長期
間熟成させた場合であっても、脱ゲル化時間は短いまま
であることが理解される。
実施例4 実施例1に記載の如くして一連のゲルを調製し、4日間
熟成させた後、錯化剤(Na=EDTA、 Na3クエ
ン酸塩、及びNむシュウ酸塩)の濃度1,000ppm
及び1100pp水溶液(ゲル容量の10%に相当する
量)(溶液をゲル内に拡散させた後の濃度はそれぞれ1
100pp及び10ppmである)で処理した。比較の
ため、Na酢酸による処理についても実施した。結果を
第2表に示す。
第  2  表 錯化剤  錯化剤溶液 モル比     60℃でのの
濃度    錯化剤:Cr’  脱ケ゛ル化時間3(p
pm)                 (日)Na
EDTA       1.Goo      Q、3
:I         Is〃LOG      O,
03:l        >3ONasクエン酸塩  
    1,000        0.35:1  
            i。
”       100   0.035:1    
  )30bNa*Vxつ酸塩     1.000 
        0.8:1            
10〜     100    0.08:1    
  >30bNa酢酸塩    1.ODD     
 1.3二1       >Soc〃       
  100      0.13:l        
  ”a:使用したゲルは、4日間熟成させたポリアク
リルアミド(8,000ppm)/Cr’(50ppm
)である。
b二粘度の低下が観察され、ゲル構造が一部残存してい
た。
Cニゲル構造の変化は観察されなかった。
濃度1.000ppmの脱ゲル化剤溶液を使用する場合
、ゲル構造がほんのわずかに残存する流動性溶液が10
−14日で生成され、濃度1100ppの溶液を使用す
る場合には、50日後に粘度の低下がみられるが、ゲル
化構造は一部残存していた。これらのテストの結果、ゲ
ル中のCr’に対する錯化剤の割合が低い場合であって
も、許容される期間内にゲルが実質的に流動体に変化さ
れることを示した。かかる液状ゲルは、完全に脱ゲル化
された液状溶液よりも可動化されにくいが、油層内にお
いて加圧によって移動され、該ゲルが形成されていた区
域から除去されうる。
実施例5 実施例1に記載の如くして調製し、30日間熟成させた
3種類のゲルサンプルを、前記実施例と同様にして、錯
化剤(シュウ酸、クエン酸及びエチレンジアミン)の濃
度10,000ppm水溶液で処理した。
得られた結果を第3表に示す。
クエン酸             4.5+1   
          4シユウ酸          
   12:l             6エfレン
ジ2アミン         17:1       
      6ある。
これらの結果は、中性の錯化剤(エチレンジアミン)及
び酸形のカルボン酸膜ゲル化剤も本発明の目的に有効な
試薬であることを示している。
実施例6 実施例1に記載の如く調製した3種類のゲルサンプルに
下記第4表に示す濃度の無機性脱ゲル化剤[ピロリン酸
ナトリウム(Na4hOt)、フッ化カリウム(KF)
、及びアンモニア(NHs)]の溶液(ゲル容量の10
%に相当する量)を添加した。ビロリン酸塩は迅速な脱
ゲル化を示したが、弱い錯化剤であるフッ化物及びアン
モニアでは、脱ゲル化は遅く、あるいは部分的なもので
あった。
第  4  表 錯化剤  錯化剤溶液  60℃での脱ゲル化a:使用
したゲルは、錯化剤溶液による処理前に25日間熟成さ
せたポリアクリルアミド(8,000ppal)/ C
r’(50ppm)である。
b:これらの溶液は液状ではあるが、わずかにゲル構造
を残している。
実施例7 本発明の脱ゲル化法が、加水分解反の高いポリアクリル
アミドに関しても有効であることを示すため、前記実施
例で使用した市販のポリアクリルアミドの塩基加水分解
によって、部分(10%)加水分解されたポリアクリル
アミドサンプルを調製した。この部分加水分解ポリマー
8,000ppm及びCr’1100ppを含有する水
性ゲルを実施例1に記載の如くして調製し、脱ゲル化剤
(Na、EDTA、エチレンジアミン、Nむマロン酸塩
、Nagシュウ酸塩、Naaクエン酸塩及びピロリン酸
ナトリウム)の溶液で処理した。得られた結果(第5表
)は、このポリアクリルアミドゲルでも、同等の脱ゲル
化時間であることを示した。
第  5  表 錯化剤   モル比     60℃での脱ケ゛ル化N
atEDTA       3:1       15
工fレンジ1アミン         9:l    
           25Na=?[1ン酸塩   
     9:1             12Na
tシエウ酸塩        9:1        
     4Na3クエン酸塩         3:
1              5Na*Pt0t  
          9:l            
   la:使用したゲルは、部分(10%)加水分解
したポリアクリルアミド(8,000ppm)/ Cr
+3(100ppm)である。
(ほか1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 油層から多価金属イオンで架橋した天然又は合成の
    水溶性ポリマーゲルを除去する方法において、前記多価
    金属イオンと結合することにより、該金属イオンがポリ
    マーと結合して生成するものよりも熱力学的に安定な配
    位錯体を生成する有機性又は無機性の錯化剤の水溶液を
    前記ゲルと接触させることを特徴とする、ポリマーゲル
    の除去法。 2 請求項1記載の方法において、前記ポリマーが分子
    量200,000ないし40,000,000のアクリ
    ルアミド重合体又は共重合体であり、前記多価金属イオ
    ンがCr^+^3である、ポリマーゲルの除去法。 3 請求項2記載の方法において、前記ゲルにおけるポ
    リマー濃度が500ないし20,000ppmであり、
    Cr^+^3濃度が10ないし3,000ppmである
    、ポリマーゲルの除去法。 4 請求項1記載の方法において、前記錯化剤がO、N
    又はSを含有する同一又は異なる少なくとも2つの官能
    基を有する有機化合物である、ポリマーゲルの除去法。 5 請求項4記載の方法において、前記官能基が、カル
    ボキシル基(酸形又は中和形)、第1級アミノ基、第2
    級アミノ基、第3級アミノ基、ピリジン基、イミダゾー
    ル基、ヒドロキシ基、スルフヒドリル基でなる群から選
    ばれるものである、ポリマーゲルの除去法。6 請求項
    5記載の方法において、前記錯化剤が、カルボキシル基
    2ないし4個を有するカルボン酸(そのまま又はアルカ
    リ金属塩)、アミノ酸、ヒドロキシ酸、アルキレンアミ
    ン及びポリアルキレンアミンの中から選ばれるものであ
    る、ポリマーゲルの除去法。 7 請求項6記載の方法において、前記錯化剤が、クエ
    ン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム
    、シュウ酸ナトリウム、酒石酸、マロン酸、マレイン酸
    、クエン酸、シュウ酸、サリチル酸、グリシン、グルタ
    ミン酸、アスパラギン酸、α−アミノ−n−ブチル酸、
    メチオニン、セリン、トレオニン、トリエチレンテトラ
    ミン、ジエチレントリアミン、トリス(2−アミノエチ
    ル)アミン、エチレンジアミンの中から選ばれるもので
    ある、ポリマーゲルの除去法。 8 請求項1記載の方法において、前記無機性錯化剤が
    、リン酸(そのまま又はアルカリ塩)、トリポリリン酸
    アルカリ塩及び水酸化アンモニウムの中から選ばれるも
    のである、ポリマーゲルの除去法。 9 請求項8記載の方法において、前記無機性錯化剤が
    ピロリン酸ナトリウムである、ポリマーゲルの除去法。 10 請求項1記載の方法において、前記錯化剤:多価
    金属イオンのモル比が少なくとも1:50である、ポリ
    マーゲルの除去法。 11 請求項10記載の方法において、前記錯化剤ェ多
    価金属イオンのモル比が1:1ないし50:1である、
    ポリマーゲルの除去法。 12 請求項1記載の方法において、前記錯化剤水溶液
    の濃度が100ないし100,000ppmである、ポ
    リマーゲルの除去法。 13 請求項12記載の方法において、前記錯化剤水溶
    液の濃度が1,000ないし10,000ppmである
    、ポリマーゲルの除去法。 14 請求項1記載の方法において、前記錯化剤水溶液
    を単一容量で又は経時的に少量ずつ徐々に供給する、ポ
    リマーゲルの除去法。
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