油层物理综合复习资料

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《油层物理》综合复习资料

一、填空题

1、地层油的特点是处于地层高温、高压下，并溶有大量的天然气。

2、在高压下，天然气的粘度随温度的升高而减小，随分子量的增加而增加。

3、岩石粒度组成的分析方法主要有薄片法筛析法 沉降法

4、与接触脱气相比，多级分离的特点是分离出的气量少，轻质油组分多，得到的地面油量多。

5、当岩石表面亲水时，毛管力是水驱油的动力；反之，是水驱油的阻力。

6、根据苏林分类法，地层水主要分为重碳酸钠型、硫酸钠型、氯化钙型和氯化镁型。

7、天然气在原油中的溶解度主要受温度 压力 原油和天然气组成等的影响。

8、砂岩的胶结类型主要有基底胶结 孔隙胶结 接触胶结三种，其中基底胶结的胶结强度最大。。

9、火烧油层的方式主要有正向燃烧；逆(反)向燃烧；湿式燃烧。

10、单组分烃的相图实际是该烃的饱和蒸汽压线，该曲线的端点称为临界点。

11、流度比的值越小，越有利于提高原油采收率。

12、对应状态定律指出：在相同的对应温度对应压力下，所有的纯烃气体都具有相同的压缩因子。

13、油藏的驱动方式以主要的驱油能量命名。

14、一般而言，油越稠，油水过渡带越宽。其依据的公式是h PcR/[( w o)g]。

15、储层岩石的“孔渗饱”参数是指岩石的孔隙度 渗透率 饱和度。

16、单组分气体在液体中的溶解服从亨利定律。

二、名词解释

1.砂岩的粒度组成：构成砂岩的各种大小不同的颗粒的相对含量，以质量百分数表示。

2.地层油的等温压缩系数：在等温条件下，地层油的体积随压力的变化率。

3.润湿：液体在分子力作用下沿固体表面的流散现象。

4.平衡常数：

在一定温度和压力下，系统中气液两相达到热力学平衡时，某一组分在气相和液相中的分配比例。

5.贾敏效应：液珠或气泡通过孔喉时产生的附加阻力。

6.两相体积系数：

当油藏压力低于泡点压力时，地层油和其释放的气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比。

7.压缩因子：

一定温度和压力条件下，一定质量的实际气体所占有的体积与相同条件下理想气体占有的体积之比。

8.溶解气油比：在某一温度和压力下，单位体积地面油中溶解天然气的标准体积。

9.相渗透率：

当岩石孔隙中饱和两种或两种以上的流体时，岩石让其中一种流体通过的能力。

10.波及系数：

注入工作剂在油层中的波及程度。或工作剂驱扫过的油藏体积占整个油藏体积的百分数。

11.润湿反转:岩石表面由于性质发生变化，使得润湿性发生变化的现象。

12.天然气的等温压缩系数:在等温条件下，天然气的体积随压力的变化率。

13.驱替过程：非湿相驱替湿相的过程。

14.吸附：溶质在相界面和相内部浓度不同的现象。

三、做图题

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1、画出双组分烃的相图，标出临界点、气相区、液相区和两相区的位置，并简要说明其相态特征。

相态特征：

①.双组分体系的相图为开口环线，不是单调曲线。

②.分为三个区，液相区、气相区和两相区。

③.体系的临界点定义为泡点线和露点线的交汇点，不是体系的最高温度和最高压力。

2、画出典型的油水相对渗透率曲线，标出三个区，并简单描述其分区特征。

曲线分为三个区：

A区为单相油流区。岩石中的含水饱和度从0向Swi增加，此时水自身不能流动，但对油的流动产生了影响，油的相对渗透率逐渐降低。

B区为油水同流区。含水饱和度由低向高增加时，水的相对渗透率逐渐升高，油的相对渗透率逐渐降低，并最终达到0。

C区为单相水流区。此区起于残余油饱和度。此时，油的流动渠道被水所占据，油的相对渗透率为0。但由于油相的影响，导致水的相对渗透率不能达到1。

3、画出单组分烃的相图，并标出临界点、气相区、液相区和两相区的位置。

4、画出典型的毛管力曲线，并标出阈压、饱和度中值压力、最小湿相饱和度。

5、岩石(a)、(b)分别放入水中，岩石下部有一油滴，形状如下图所示，试画出润湿角？并说明两岩石的润湿性？

四、简答题

1、简要说明油水过渡带含水饱和度的变化规律，并说明为什么油越稠油水过渡带越宽？

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由于地层中孔隙毛管的直径大小是不一样的，因此油水界面不是平面，而是一个过渡带。从地层底层到顶层，油水的分布一般为：纯水区——油水过渡区——纯油区。由下而上，含水饱和度逐渐降低。 由式：h PcR，在PcR一定时，油水的密度差越小，油水的过渡带将越宽。油越稠，油水密度( w o)g

差越小，所以油越稠，油水过渡带越宽。

2、简要说明提高原油采收率的途径，并结合现场实际，给出现场应用的两种提高采收率方法。

原油的采收率是波及系数和洗油效率的乘积。因此，提高采收率的途径为：一是提高波及系数；二是提高洗油效率。

在现场上，如聚合物驱就是通过提高注入水的粘度，改善水油流度比，从而提高波及系数和采收率；又如，表面活性剂驱则是通过降低油水界面张力，以提高洗油效率，从而达到提高采收率的目的。

3、什么是气体滑动效应？它对渗透率的测量有何影响？

在岩石孔道中，在孔道中心的液体分子的流速比靠近孔道壁的分子流速高，而且越靠近孔道壁表面，分子的流速越低；气体则不同，靠近孔道壁表面的气体分子与孔道中心的气体分子流速几乎没有差别。气体在岩石孔道中的这种渗流特性称为滑动效应。由于气体滑动效应的存在，气测渗透率一般高于液测渗透率。

4、给出两种判断岩石润湿性的方法，并简要说明其判断的依据。

说明：含有以下五种方法中的两种即为正确。

(1).毛管力曲线下包面积法

用A2、A1分别表示水驱油和二次油驱水毛管力曲线的下包面积，若A2<A1,岩石亲水；反之则亲油；或若lg(A1/ A2)>0，岩石亲水；反之则亲油。

(2).润湿指数法

润湿指数定义为：W cos wo/cos og pTwo og/pTog wo，W为润湿指数，当W=1时，水完全润湿岩石；当W=0时，油完全润湿岩石，W值越接近0越油湿，越接近1越水湿。

(3).视湿润角法：

视湿润角定义为：cos wo pTwo og/pTog wo，视接触角 wo越接近0度，岩石越水湿，越接近90度，岩石越油湿。

(4).相对渗透率曲线法

根据相对渗透率曲线上等渗点对应的湿相饱和度来判断。当等渗点对应的湿相饱和度>50%时，岩石亲水；当等渗点对应的湿相饱和度<50%时，岩石亲油。

(5).润湿角法

通过光学投影法测得岩石的润湿角θ来判断。当θ＜90°时，液体润湿固体；当θ=0°时为完全润湿；当θ＞90°时，液体不润湿固体；当θ=180°时为完全不润湿。

5.结合自己的工作实际，各举一例说明贾敏效应的利与弊。

液珠或气泡通过孔隙喉道时，产生的附加阻力称为贾敏效应。

利：调剖堵水工艺技术就是利用贾敏效应原理，如注乳状液、混气水、泡沫等来封堵大孔道，调整流体渗流剖面，提高驱替液的波及系数，从而提高采收率。

弊：在钻井、完井及井下作业过程使用的钻井液、完井液、压井液等失水时会对油流入井产生阻力，损害油气层。

五、计算题

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1、设某天然气的摩尔组成和临界参数如下：

试计算：

(1)、天然气的视分子量；Mg yMii

(2)、天然气的相对密度(空气的分子量为29)；

g Mg/Ma=19.44/29=0.67

(3)、该天然气在50℃、10MPa下的视对应温度和视对应压力。

c yipci=4.574 c yiTci=208.715

天然气的视对应压力为：

r P/c 10/4.574 2.186

天然气的视对应温度为：

r T/c (50 273.15)/208.715 1.548

2、一柱状岩心，长度L=5cm，直径d=2cm，岩心被100%地饱和粘度μw=1mPa.s的盐水，当岩心两端压差ΔP=0.05MPa时，测得的流量为Qw=18.84cm3/min.，求该岩心的渗透率。

Q L18.84/60 1 10 3 5 4k 10 8cm2 1.0 m2 26A p 2 0.05 10

3．设一直径为2.5cm，长度为3cm的圆柱形岩心，用稳定法测定相对渗透率，岩心100%饱和地层水时，

3在0.3MPa的压差下通过的地层水量为0.8cm/s；当岩心中含水饱和度为30%时，在同样的压差下，水的流

33量为0.02 cm/s，油的流量为0.2 cm/s。油粘度为：3mPa.s，地层水的粘度为1mPa.s。求：

Q L0.8 1 32 (1) 岩石的绝对渗透率？ko A p 3.14 2.52 0.3 10 4 0.163um

(2) Sw=30%时油水的有效渗透率、相对渗透率？

Qo oL0.2 3 3油相渗透率为：ko A p 3.14 2.5 0.3 10 42 0.122um2

0.02 1 3水相渗透率为：kw Qw wL 0.004um2 2A p3.14 2.5 0.3 10 4

油的相对渗透率为：kro ko/ka 0.122 0.163 0.748

水的相对渗透率为：krw kw/ka 0.004 0.163 0.025

2006—2007 学年第 2学期

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《油层物理》试卷

一．填空题（每空 0.5分，共 20 分）

1）室内测定油藏岩石毛管力大小的方法主要有压汞法、半渗隔板法、以及离心法。这些方法测定毛管力的原理为岩心饱和湿相流体，当外加压力克服某毛管喉道的毛管力时，非湿相流体进入该孔隙，将其中的湿相驱出。

2）天然气在原油中的溶解度受多种因素的影响，其中主要的影响因素有温度、压力及油气性质。当温度升高时，天然气在原油中的溶解度下降；压力升高，天然气的溶解度增大；天然气在轻质油中的溶解度大于在重质油的溶解度。

3）水驱油藏波及系数的大小受水油流度比的影响，水油流度比越大，则水驱油藏的波及系数越小。

4）油藏流体是指储存于岩石孔隙中的油气水。其特点是高温，高压，且原油中含有大量的天然气。

5）现场常用的油气分离方式有接触分离和多级分离，其中多级分离方式分离出的气量少，分离出的油较轻。

6）根据苏林分类法，地层水共分为四种类型，即氯化钙

型、氯化镁型、硫酸钠型以及重碳酸钠型。

7）油藏岩石的润湿性定义为液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。影响油藏岩石润湿性的因素主要有岩石的矿物组成，流体组成以及石油中的极性物质等。

8）低压下天然气粘度的特点是：随温度升高，天然气粘度增大；随分子量增大，天然气粘度减小；而高压下天然气粘度的特点是：随温度升高，天然气粘度降低；随压力增大，天然气粘度增大；随分子量增大，天然气粘度增大。

9）聚合物提高原油采收率的主要机理是：聚合物能过增大注入水的粘度，改善水油流度比，增加波及系数，提高采收率；热采提高原油采收率的主要机理是：通过降低原油粘度，改善水油流度比，增大波及系数，从而提高采收率。

10）储层岩石中的胶结物按成分分类可分为泥质胶结物、灰质胶结物、硫酸盐胶结物及硅质胶结物。其中泥质胶结物的特点是遇水分散、絮凝或肿胀；灰质胶结物中常见的是方解石及白云石，其特点是遇酸反应；石膏是重要的硫酸盐胶结物，其特点是高温脱水。按胶结物含量、分布及颗粒与胶结物的结合方法来划分，油藏岩石的胶结类型可划分为：基底胶结、孔隙胶结、以及接触胶结。

11）气测渗透率大于液测渗透率的原因是气测渗透率过程中存在气体滑动效应。

12）液体对固体的润湿程度通常用润湿角来表示。润湿角的变化范围为 0°~ 180°，润湿角一般规定从极性大的一端算起。

13）油水过渡带的厚度一般大于油气过渡带的厚度；油越稠，油水过渡带厚度越大。

二．名词解释（每个 3 分，共 18分）

1.波及系数波及系数定义为被工作剂驱扫过的油藏体积或面积百分数。

2. 毛管压力毛管压力指毛细管中弯液面两侧非湿相流体与湿相流体之间的压力差。

3. 天然气的等温压缩系数天然气的等温压缩系数是指在等温条件下，单位体积气体的体积随压力的

4. 贾敏效应贾敏效应是指液珠或气泡通过孔隙喉道时产生的附加阻力。

5. 有效渗透率有效渗透率是指当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石让其中一种流体通过的能力。

6. 砂岩的粒度组成指构成砂岩的各种大小不同的颗粒的相对含量。

三．作图及简答题（共 30分）

1.（12分）简要画出原油溶解气油比、体积系数、粘度随压力变化曲线，并解释原因。

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1/当压力低于泡点压力 Pb 时，随压力增大，溶于油中的气量越来越多，溶解气油比增大(1 分)，而当压力高于泡点压力时，全部气体都溶于油中，溶解气油比保持不变（1分）。2/当地层压力低于泡点压力时，地层油的体积系数随压力增大而增大，这是由于压力上升原油中的溶解气量增加，原油体积膨胀（1 分）。当地层压力高于泡点压力时，随压力上升，地层油的体积系数变小，这是由于压力上升，原油体积弹性收缩。当压力等于泡点压力时，原油体积系数最大（1 分）。

3/地层压力低于泡点压力时，随压力升高，气体溶解于油中，原油粘度大幅降低（1 分）。当压力高于泡点压力时，随压力上升，原油压缩，粘度升高。在泡点压力时，原油粘度最低（1分）。

2.（8分）某油藏流体P-T相图如下图所示。图中1点代表原始压力温度条件。

1）判断该油气藏类型；

2）分析该烃类体系在等温降压过程中的相态变化，并简述这类油气藏在开发过程中应注意的问题。

1）该气藏是凝析气藏（2分）。

2）在原始地层条件下，烃类物质以气态存在（1分）。当开发过程中由于气体的采出使地层压力下降后，地层中气体膨胀。当压力降至2点（第二露点）时，地层中开始有凝析油出现（1 分），并且随着压力的降低，凝析油量越来越多，压力降到 3 点凝析油量达到最大值（1 分）。当压力低于 3 点之后，随压力降低，凝析油重新蒸发，体系中气量越来越多，凝析油量越来越少。当压力降到4点（第一露点）时，凝析油完全变为气相。凝析气藏在开发过程中，如果地层压力降到第二露点以下，会有凝析油产生，凝析油吸附在岩石颗粒表面，不能被采出，因此造成凝析油的损失（1 分），这类气藏在开发过程中，应注意保持地层压力开采，使地层压力维持在第二露点以上，防止地层中产生凝析油（2分）。

3. (10分)画出典型的毛管力曲线，并标出阈压、饱和度中值压力、最小湿相饱和度，并简述如何利用毛管力曲线判断岩石主要孔隙半径的大小及孔道分选性。

解：典型的毛管压力曲线如下图所示。图中 PT 为阈压（1 分），Pc50 为饱和度中值压力（1分），Smin 为最小湿相饱和度（1 分）。主要孔道半径的大小和分选是通过毛管力曲线中间平缓段 cb 的长短和位置来判断。中间平缓段越长，说明孔道分选越好，反之则越差（2 分）。中间平缓段 cb 位置靠上，则孔道较小，反之，则孔道较大（2 分）

四．计算题（共 32分）

1.（10 分）已知某气藏原始地层压力为 15MPa，地层温度为 50℃。该气藏中天然气组成如下表所示。

3）原始地层条件下天然气的体积系数(已知原始地层条件下天然气的压缩因子为 0.81)；

4）简述计算该天然气压缩因子的步骤

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3.（13分）胜利油田某区块油藏岩石的相对渗透率资料如下表所示。

1）判断该油藏岩石的润湿性，并说明原因；

2）确定束缚水饱和度及残余油饱和度，并估算该油藏的最终采收率；

3）已知该油藏原始压力下油的体积系数为 1.25m 3 /m 3 ，水的体积系数为 1.02m 3 /m 3 ；地层条件下原油粘度为25mPa·s，地层水粘度为0.58mPa·s。有一口井钻在油水过渡带上，射孔处地层水的饱和度为53%，问该井投产后地面产水率为多少？

解：

1）该油藏岩石为水湿（3分），原因如下（2分）：

a. 束缚水饱和度大，大于20%； b. 等渗点含水饱和度大于50%； c. 残余油饱和度点水相相对渗透率小，小于0.3。

2）从相渗曲线知束缚水饱和度为0.337（1分），残余油饱和度为

1-0.87=0.13

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2007－2008 学年第一学期

《油层物理》试卷

一、填空题（每空0.5 分，共15 分）

1．常用的岩石的粒度组成的分析方法有：薄片法、筛析法和沉降法，其中沉降法用来分析粒经小于40μm 的颗粒。

2．储层流体包括地层油、天然气、地层水。

3.一般来说，岩石的亲水性越强，束缚水饱和度越大；岩石中泥质含量越高，束缚水饱和度越大（越大、越小、不变）。

4．低压下天然气的粘度随轻组分含量的增加而增加，随温度的升高而增加。

5．地层油的粘度随原油中轻组分含量的增加而减小，随地层温度的增加而减小，当地层压力大于地层油饱和压力时随地层压力的减小而减小，当地层压力小于地层油饱和压力时随地层压力的减小而增加。

6．在储集岩石中，不同类型的胶结物具有不同的特性，泥质胶结物的特性是遇水膨胀；灰质胶结物的特性是遇酸反应；硫酸盐胶结物的特性是高温脱水。

7．随着油藏的开发，油藏压力降低，这会导致岩石孔隙度变小，岩石渗透率变小（变大、变小、不变）。

8．在等径球形颗粒模型中，岩石颗粒越大，岩石孔隙度不变，岩石比面越小，岩石的绝对渗透率越大。

9．与多级分离相比，接触脱气的特点是分离出的气量较多，轻质油组分较多，得到的地面油量较少。

10．在亲水岩石中，水驱油（水驱油、油驱水）过程是吸吮过程，油驱水（水驱油、油驱水）过程是驱替过程；毛管力是水驱油的动力（动力、阻力），润湿角越大，越不利于（有利于、不利于）水驱油。

二、名词解释（每题2 分，共16 分）

1、天然气的体积系数：在地面标准状态下（20°C,0.101MPa）单位体积天然气在地层条件下的体积。

2、比面：单位体积岩石的总表面积。

3、润湿：液体在分子力的作用下在固体表面的流散现象。

4、贾敏效应：气泡或液珠通过孔隙喉道时，产生的附加阻力。

5、流度：岩石绝对渗透率与液体粘度的比值。

6、地层油的等温压缩系数：在等温条件下单位体积地层油体积随压力的变化率。

7、平衡常数：在一定压力和温度条件下，气液两相处于平衡时，体系中某组分在气相和液相中的分配比例。

8、溶解气油比：地层油在地面进行一次脱气，将分离出的气体标准（20°C,0.101Mpa）体积与地面脱气油体积的比值。

三、简答题（共32 分）

1、设一岩心孔隙由等直径的弯曲的毛细管组成，已知岩石孔隙的迂曲度τ（毛管长度与岩石外表长度的比值），试根据单根毛管的流量公式

（1） 岩石渗透率与平均孔隙半径的关系？ 推导：

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（2） 岩石的渗透率与以外表体积为基础的比面的关系？

2、什么是泡点压力、露点压力？试绘出多组分烃的相图，指出气、液相区和

两相区的位置？

答：泡点压力：温度一定时，开始从液相中分离出第一批气泡时的压力。

露点压力：温度一定时，开始从气相中分离出第一批液滴时的压力。

3、什么是毛管力曲线？确定毛管力曲线的方法有哪些？毛管力曲线可以确定岩石的哪些物性参数？ 答：油藏岩石的毛管力与湿相（或非湿相）饱和度的关系曲线称为毛管力曲线

毛管力曲线确定方法有：半渗隔板法、压汞法、离心法

毛管力曲线可以确定的岩石物性参数：束缚水饱和度、残余油饱和度、孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率、岩石润湿性、岩石比面及孔隙喉道大小分布等。

4、什么是波及系数、洗油效率？采收率与两者的关系是什么？

答：波及系数：指工作剂驱到的体积与油藏总体积之比

洗油效率：指在波及范围内驱替出的原油体积与工作剂的波及体积之比

采收率是注入工作剂的体积波及系数与驱油效率的乘积

四、计算题（共37 分）

1、（13 分）某油藏，地层条件下岩石的油水相对渗透率曲线及油驱水测得的

毛管力曲线如右图所示。由试油资料知100％产水面的上限海拔深度为-3000m，油藏条件下，油、水密度分别为0.848 和1.008 g / cm3，油、水的粘度分别为20 和0.75 mPa.s。求：

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（1）确定油藏的最大水驱采收率？

（2）判断岩石的润湿性并说明原因？

（3）油水过渡带的高度(100%的产水面到100％的产油面的高度)？

（4）油藏中含水饱和度Sw=35%的面的海拔高度？

（5）油藏中含水饱和度Sw=35%的面上的地下含水率？

解：（1）最大水驱采收率

（2）岩石水湿；原因：等渗点饱和度大于50%。

（3）100%的产水面对应的含水饱和度为80％，100％的产油面对应的含水饱和度为15％；设1 h 、2 h 分别为饱和度为80%和15%时对应的距离自由水面的高度。

即0.035*106=（1008-848）*9.8 1 h

0.16*106=（1008-848）*9.8 2 h

解得：1 h =22.3214 2 h =102.0408

油水过渡带的高度为：2 h - 1 h =79.7194

（4）设3 h 为饱和度为35%时对应的距离自由水面的高度 即0.08*106=（1008-848）*9.8 3 h

解得：3 h =51.0204

所以其海拔高度为：-3000+（3 h - 1 h ）=-3000+(51.0204-22.3214)=-2971.3

2、（10 分）某气藏温度为32℃，油层压力为9MPa，天然气的组成见表1：

(设油藏条件下的压缩因子Z＝1.15，C、H、N 的分子量分别为12、1、14)求：

(3)该天然气的体积系数Bg?

(4)地层条件下天然气的密度？

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3、（14 分）某油藏含油面积A=10.0km2，油层有效厚度h=10m，孔隙度φ=0.2，束缚水饱和度Swc=30%，地面脱气原油密度为860kg/m3，天然气的相对密度为0.75。原始压力Pi=22MP；Pi 与Pb 间岩石及束缚水的压缩系数分别为Cf=1.4×10-4/MPa，Cw=4.5×10-4/MPa。从该油藏中取得油样，做高压物性实验，结果如表2

求：(1)该油藏的地质储量？

(2)该油藏的综合压缩系数？

(3)该油藏的弹性采收率？

(4)泡点压力下地层油的相对密度？

（1）原始压力下的地层油体积系数B oi =1.25

（2）原油的等温压缩系数

油藏的综合压缩系数

=1.4×10-4+0.2×[(1-30%)×0.016+30%×4.5×10-4]=24.07×10-4 MPa-1

（3） 弹性采油量

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弹性采收率

(4)空气的密度由 由油样高压物性数据分析知道，原油饱和压力对应的溶解气油比为100m3/m3，体积系数为1.35。地面1 m3 脱气油和100 m3 天然气的质量为：

m = 860×1+100×0.75×1.29 =956.75 Kg

地面1 m3 脱气油地下体积为V=1×Bob=1×1.35=1.35 m3

泡点压力下地层油的密度 泡点压力下地层油的相对密度

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