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文檔簡(jiǎn)介

./第一章石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)第一節(jié)石油瀝青類(lèi)概述第二節(jié)石油的成分與性質(zhì)第一章石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)第三節(jié)天然氣的成分與性質(zhì)第四節(jié)油田水的成分與性質(zhì)第五節(jié)重質(zhì)油和固體瀝青第六節(jié)石油瀝青類(lèi)中的碳、氫等同位素第二章石油和天然氣的形成第一節(jié)油氣成因假說(shuō)概述第二章石油和天然氣的形成第二節(jié)油氣有機(jī)成因有關(guān)問(wèn)題一、生成油氣的原始物質(zhì)二、促使油氣生成的因素三、有機(jī)質(zhì)成烴演化過(guò)程第二章石油和天然氣的形成第三節(jié)烴源巖研究第二章石油和天然氣的形成第四節(jié)天然氣成因及其特征第三章儲(chǔ)集層和蓋層第一節(jié)儲(chǔ)集層〔儲(chǔ)集巖體第三章儲(chǔ)集層和蓋層第二節(jié)蓋層和生儲(chǔ)蓋組合第四章石油和天然氣的運(yùn)移第一節(jié)概述第二節(jié)油氣初次運(yùn)移第四章石油和天然氣的運(yùn)移第三節(jié)油氣二次運(yùn)移第四節(jié)地下流體勢(shì)分析第五章油氣聚集及油氣藏的形成第一節(jié)圈閉和油氣藏概述第五章油氣聚集及油氣藏的形成第二節(jié)油氣藏形成的基本條件第五章油氣聚集及油氣藏的形成第三節(jié)油氣聚集機(jī)理第五章油氣聚集及油氣藏的形成第四節(jié)油氣藏形成時(shí)間的確定第六章圈閉與油氣藏的類(lèi)型第一節(jié)概述第二節(jié)構(gòu)造圈閉與構(gòu)造油氣藏第六章圈閉與油氣藏的類(lèi)型第三節(jié)地層圈閉與地層油氣藏第四節(jié)巖性圈閉與巖性油氣藏第五節(jié)水動(dòng)力圈閉與水動(dòng)力油氣藏第六節(jié)復(fù)合圈閉與復(fù)合油氣藏第七章地溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)與油氣藏形成的關(guān)系第一節(jié)地溫場(chǎng)與油氣藏形成的關(guān)系第七章地溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)與油氣藏形成的關(guān)系第二節(jié)地壓力場(chǎng)與地層壓力預(yù)測(cè)第七章地溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)與油氣藏形成的關(guān)系第三節(jié)地應(yīng)力場(chǎng)及其與油氣藏形成的關(guān)系第七章地溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)與油氣藏形成的關(guān)系第四節(jié)異常壓力流體封存箱第七章地溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)、地應(yīng)力場(chǎng)與油氣藏形成的關(guān)系第五節(jié)固態(tài)氣水合物的形成與分布第六節(jié)凝析氣藏的形成與分布第八章油氣聚集單元第一節(jié)含油氣盆地及其分類(lèi)第二節(jié)油氣聚集單元?jiǎng)澐值诎苏掠蜌饩奂瘑卧谌?jié)含油氣系統(tǒng)簡(jiǎn)介第九章油氣資源分布與評(píng)價(jià)第一節(jié)油氣分布特點(diǎn)概述第九章油氣資源分布與評(píng)價(jià)第二節(jié)我國(guó)油氣資源分布輪廓第三節(jié)世界油氣資源分布輪廓第九章油氣資源分布與評(píng)價(jià)第四節(jié)主要類(lèi)型盆地的石油地質(zhì)特征第九章油氣資源分布與評(píng)價(jià)第五節(jié)油氣資源評(píng)價(jià)第十章油氣田勘探第一節(jié)概述第十章油氣田勘探第二節(jié)油氣勘探的程序及任務(wù)第一章石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)第一節(jié)石油瀝青類(lèi)概述第二節(jié)石油的化學(xué)成分與物理性質(zhì)第三節(jié)天然氣的化學(xué)成分與物理性質(zhì)第四節(jié)地層水的化學(xué)成分與物理性質(zhì)第五節(jié)重質(zhì)油、瀝青砂和固體瀝青簡(jiǎn)介第六節(jié)石油和天然氣中的C、H、S、O、N同位素第一節(jié)石油瀝青類(lèi)概述〔Petroleumasphalts,Petroleumbitumens天然氣、石油及其固態(tài)衍生物,統(tǒng)稱(chēng)石油瀝青類(lèi)。1.根據(jù)在有機(jī)溶劑中的選擇性溶解,將石油瀝青類(lèi)分為四組分:〔1油質(zhì)〔Oily溶于石油醚而不被硅膠吸附部分。主要由飽和烴和部分低分子量芳烴組成的淡色粘性液體或蠟狀固體?!?苯膠質(zhì)〔Benzeneresin;Benzenegum用苯從硅膠中解析產(chǎn)物。分子量300-1000,非烴、芳烴,暗色膠狀混合物。〔3酒精-苯膠質(zhì)〔Alcohol-benzeneresin;Alcohol-benzenegum用酒精-苯從硅膠中解析產(chǎn)物。分子量300-1000,非烴,芳烴,暗色膠狀混合物?!?瀝青質(zhì)〔Bitumin;Asphaltum;Pitch溶于氯仿而不溶于石油醚或正已烷的部分。分子量更高〔上千、上萬(wàn)、甚至上百萬(wàn),結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,非烴,暗褐色-黑色瀝青狀無(wú)定形固體。2.用液相色譜分離可得四族分:飽和烴、芳烴、非烴、瀝青質(zhì)3、石油煉制中根據(jù)油氣沸點(diǎn),劃分出若干種餾分組成:餾分名稱(chēng)沸點(diǎn)碳原子數(shù)化合物輕餾分石油氣<35C1-C4烷烴、環(huán)烷烴汽油35-190C5-C12中餾分煤油190-260C12-C14烷烴、環(huán)烷烴為主,含有芳烴和含S、N、O化合物。柴油260-320C14-C18重瓦斯油320-360重餾分潤(rùn)滑油360-530C19-C25高碳數(shù)大分子量環(huán)烷烴、芳烴和含S、N、O化合物。渣油>530>C25第二節(jié)石油一、石油的化學(xué)成分1.元素組成〔1

組成石油的化學(xué)元素主要有:C、H、O、S、N重量百分比一般為:C—84-87%;H—10-14%;O+N+S—1-4%。

S含量有環(huán)境指示意義,石油中S含量平均為0.65%〔重量,其中海相、近海陸相、陸相碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖〔半咸-咸水:S高〔>1%;內(nèi)陸相〔淡水:S低〔<1%

S>2%-高硫原油;S<0.5%-低硫原油;S=0.5-2%-含硫原油〔2微量元素:

V、Ni高且V/Ni>1——海相;V/Ni<1——陸相2.化合物組成烴烷烴飽和烴環(huán)烷烴芳烴+環(huán)烷芳烴不飽和烴非烴含N、含S、含O化合物〔1烷烴〔Paraffinalkane常溫常壓下:C1-C4〔甲烷–丁烷—?dú)鈶B(tài);C5-C16〔戊烷–十六烷—液態(tài)〔直鏈烷烴;≥C17——固態(tài)①正構(gòu)烷烴〔N-alkane石油中正構(gòu)烷烴的碳數(shù)多數(shù)≤C35,個(gè)別可達(dá)C200〔美國(guó)。不同碳原子數(shù)的正烷烴相對(duì)含量呈一條連續(xù)的曲線(xiàn),稱(chēng)為正烷烴分布曲線(xiàn)。這說(shuō)明正烷烴同系物是一個(gè)連續(xù)漸變系列。曲線(xiàn)上極大值為主峰碳,曲線(xiàn)形態(tài)、主峰碳數(shù)與成油母質(zhì)類(lèi)型、成油環(huán)境及演化程度有密切關(guān)系。通常,a.陸相有機(jī)質(zhì)形成的石油:高碳數(shù)〔≥C22正烷烴多;海相〔浮游生物菌藻類(lèi)形成的石油:低碳數(shù)〔≤C21正烷烴含量多。b.年代老、埋深大,有機(jī)質(zhì)演化程度較高的石油:低碳數(shù)正烷烴居多;有機(jī)質(zhì)演化程度較低的石油:正烷烴碳數(shù)偏高。c.受微生物強(qiáng)烈降解的原油:正烷烴常被選擇性降解,一般含量較低,低碳數(shù)的更少。②異構(gòu)烷烴〔Isoalkane石油中的異構(gòu)烷烴以≤C10為主,高碳數(shù)者以類(lèi)異戊二烯型烷烴最重要,研究得最多。生物標(biāo)志化合物:是指來(lái)源于生物體,基本保持了原始組分的碳骨架,記載了原始生油母質(zhì)特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機(jī)化合物。作為生物標(biāo)志化合物,意義最大的異戊間二烯型烷烴是:2、6、10、14四甲基十五烷〔姥鮫烷〔Pr;2、6、10、14四甲基十六烷〔植烷〔Ph〔2環(huán)烷烴〔Cycloalkane=Naphthene多為五員環(huán)〔環(huán)戊烷和六員環(huán)〔環(huán)己烷及其衍生物,以單環(huán)和雙環(huán)為主,多環(huán)中以四環(huán)甾烷和五環(huán)萜烷較為重要,也是重要的生物標(biāo)志化合物,廣泛應(yīng)用于烴源巖成熟度分析和油源對(duì)比中。這類(lèi)化合物有明顯的旋光性,它們的存在被認(rèn)為是石油有機(jī)成因的標(biāo)志。〔3芳烴〔Aromatichydrocarbon是由一個(gè)或多個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的不飽和烴。有單環(huán)〔苯、甲苯、多環(huán)〔聯(lián)苯等、稠環(huán)〔萘、菲等。

①石油的低沸點(diǎn)餾分中,芳烴較少,主要為單環(huán)芳烴;石油的高沸點(diǎn)餾分中,芳烴增多,多環(huán)、稠環(huán)芳烴主要出現(xiàn)于重餾分中。

②隨著石油成熟度,芳烴系列向低環(huán)方向演化?!?非烴化合物〔Non-hydrocarbonchemicalcompound主要是含硫、氮、氧化合物,重餾分中居多。總含量不多,但種類(lèi)不少。含氧化合物主要有石油酸〔環(huán)烷酸、酚、脂肪酸、醛、酮等。其中環(huán)烷酸可與金屬結(jié)合形成環(huán)烷酸鹽,在油田水中常見(jiàn),可作為找油的一種標(biāo)志。含氮化合物中的卟啉類(lèi)與生物色素有親緣關(guān)系,被作為石油有機(jī)成因重要證據(jù)。高溫〔>250℃或氧化條件下,卟啉即被破壞、分解、所以一般石油中存在卟啉,說(shuō)明石油形成和經(jīng)受的溫度都不高于250℃,所以地層越老卟啉越少。二、原理的物理性質(zhì)1.顏色在透射光下,大多數(shù)石油是黑色的,但也有淡黃色、無(wú)色、黃褐、深褐、黑綠色等。原油顏色深淺與芳烴、非烴含量有關(guān):若芳烴+非烴含量高,顏色深;反之,顏色淺。2.比重①在我國(guó)和前蘇聯(lián),原油比重用d420表示,是指1atm下,20℃單位體積原油與4℃單位體積純水的重量比。一般d420=0.75~0.98,變化較大。>0.9~重質(zhì)油;<0.9~輕質(zhì)油②美國(guó)用API度〔AmericanPetroleumInstitute、西歐用波美度表示原油比重。API度和波美度與d420在數(shù)值上正好相反,前者越大,后者越小,油質(zhì)越輕。3.粘度μ:Viscosity三種表示方式:①絕對(duì)粘度:〔ηt;②運(yùn)動(dòng)粘度〔Vt=ηt/〔比重;③相對(duì)粘度〔恩氏粘度EtA.原油的比重、粘度的影響因素:

①化學(xué)成分:烴C數(shù)↑或者芳烴、含S、N、O化合物〔非烴↑:d420↑,μ↑。同C數(shù)烴的d420、μ:烷<環(huán)烷<芳烴。

②溶解氣量↑:d420↓,μ↓。

③溫度↑:μ↓↓〔∴地下石油μ遠(yuǎn)小于地面石油μ;d420↓。

④壓力P:有無(wú)氣頂時(shí)的影響有差別。4.溶解性:Solubleness

①.難溶于水。a.石油中各種成分在水中溶解度由大→小順序是:非烴→芳烴→環(huán)烷烴→烷烴。同族組分中:分子量↑,溶解度↓,故氣態(tài)烴易溶。b.溫度↑或水中溶解CO2量↑,石油在水中溶解度↑。c.若水中含鹽度↑,烴溶解度↓。

②.可溶于氣〔烴氣。在地下,液態(tài)烴溶于氣態(tài)烴的條件是:較高T、P,一定T范圍如180-250℃,圈閉中氣態(tài)烴多液態(tài)烴少,即氣-溶劑,液-溶質(zhì)。

③.不同化合物選擇性溶解于氯仿〔CHCl3、苯、CCl4,石油醚等有機(jī)溶劑中。5.熒光性:Fluorescenceofpetroleum石油在紫外光的照射下,其中的不飽和烴及其衍生物能吸收紫外光中波長(zhǎng)較短,能量較高的電子,隨后放出波長(zhǎng)較長(zhǎng)而能量較低的可見(jiàn)光,這種低能量的可見(jiàn)光稱(chēng)作熒光。石油在紫外光的照射下能產(chǎn)生熒光的這種特性,被稱(chēng)作石油的熒光性。石油的熒光性取決于它的化合物組成,石油中的飽和烴不發(fā)光。多環(huán)芳烴、油質(zhì)發(fā)天藍(lán)色光,膠質(zhì)發(fā)黃色光,瀝青質(zhì)發(fā)褐色光。6.旋光性當(dāng)偏振光通過(guò)石油時(shí),石油能使其振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度〔O.幾~幾度,石油的這種特性稱(chēng)為旋光性。石油具有旋光性是因?yàn)楹薪Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的有機(jī)化合物。7.導(dǎo)電性石油導(dǎo)電性極差,具高電阻率。石油電阻率可視為無(wú)限大,非導(dǎo)體。利用這一特性在視電阻率測(cè)井曲線(xiàn)上可確定油,水層。三、石油的分類(lèi)據(jù)油源環(huán)境分:海相油、陸相油據(jù)有機(jī)質(zhì)成熟度分:低熟〔未熟油、成熟油、高熟油。石油的地球化學(xué)分類(lèi):〔B.P.TissotandWelte:這一分類(lèi)根據(jù)烴類(lèi)、非烴的相對(duì)含量,并參考了石油中的含硫量,適用于>210℃沸點(diǎn)的餾分。在沸點(diǎn)>210℃的餾分中:令:S=飽和烴;P=烷烴〔石蠟烴;N=環(huán)烷烴,則S=P+N;令A(yù)A=芳烴+含N.S.O化合物〔膠質(zhì),瀝青質(zhì);以P、N、AA作為三角圖解的三端元,同時(shí)參考含硫量,作三角圖解。烴類(lèi)成分含量含硫量類(lèi)型S>50%AA<50%P>40%,且P>N<1%Ⅰ:石蠟型P≤40%,且N≤40%Ⅱ:石蠟-環(huán)烷型P<N,且N>40%Ⅲ:環(huán)烷型S≤50%AA≥50%P>10%>1%Ⅳ:芳香-中間型P≤10%且N>25%,<1%Ⅴ:芳香-環(huán)烷型P≤10%且N≤25%,>1%Ⅳ:芳香-瀝青型四、海陸相石油的基本區(qū)別海相石油:以芳香-中間型和石蠟-環(huán)烷型為主,V/Ni>1。飽和烴占25-70%,芳烴占25-60%;高硫〔>1%、低蠟〔<5%。陸相石油:以石蠟型為主,部分石蠟-環(huán)烷型。V/Ni<1。飽和烴占60-90%,芳烴占10-20%;高蠟〔>5%、低硫〔<1%。第三節(jié)天然氣一、化學(xué)組分分類(lèi)〔成分:烴氣:C1-4為主,CH4最多,可溶有少量C5、C6等。CH4>95%,C2+<5%,貧〔干氣;CH4<95%,C2+>5%,富〔濕氣;非烴氣:N2、CO2、CO、H2S、H2、微量惰性氣體〔無(wú)氧氣。二、產(chǎn)狀類(lèi)型根據(jù)氣體在地下存在的狀態(tài)分:聚集型、分散型兩大類(lèi),具體有以下幾類(lèi):氣藏氣、氣頂氣、溶解氣、凝析氣、煤層氣、固態(tài)氣水合物。1.氣藏氣:純氣藏中的氣體??蔀闊N氣,也可能為非烴氣。2.氣頂氣:油氣藏中呈游離氣頂產(chǎn)出的天然氣。濕氣、成因、分布均與石油有關(guān)。3.凝析氣:地下高T高P〔T=180-250℃:一定T、P范圍內(nèi),若油氣藏中氣多油少,部分低C數(shù)液態(tài)烴可溶于烴氣或者逆蒸發(fā)成氣。這種氣叫凝析氣。采至地面過(guò)程中,隨T、P↓,這部分氣可凝結(jié)析離成輕質(zhì)油,稱(chēng)凝析油〔Condensates。4.溶解氣:油溶氣〔濕氣,C2+可達(dá)40%;水溶氣〔CH4、N2、C2+氣、CO2少相同條件下,天然氣在石油中溶解度遠(yuǎn)大于在水中溶解度。5.煤層氣:煤層吸附氣或游離狀態(tài)天然氣。6.固態(tài)氣水合物:高P低T條件下,CH4等氣體分子被封閉凍結(jié)在水分子擴(kuò)大晶格中,形成固體物,稱(chēng)固態(tài)氣水合物。氣水合物的形成條件中最重要的是必須存在液態(tài)水,其次是溫度、壓力條件。——極地、凍土帶、深海沉積物分布區(qū)。能形成水合物的烴類(lèi)氣體有:甲烷、乙烷、丙烷、丁烷。正丁烷較少。第四節(jié)油田水廣義上:指油氣田區(qū)域內(nèi)的地層水。〔油層水、非油層水狹義上:指油氣田區(qū)域內(nèi)的油層水。油層水:帶色、混濁、比重>1,有H2S味或者汽油味,導(dǎo)電。含MgSO4時(shí)有苦味。非油層水:a.上層水;b.夾層水;c.下層水油層水:d.底水;e.邊水一、來(lái)源:——沉積水、滲入水、深成水。二、礦化度單位體積水中所含溶解狀態(tài)的固體物質(zhì)總量。即單位體積水中各種離子,元素及化合物總含量。用g/l、mg/l、ppm〔百萬(wàn)分之一表示。三、化學(xué)組成1.無(wú)機(jī)鹽類(lèi):主要有以下陰、陽(yáng)離子陽(yáng)離子:Na+<K+>↓Ca2+、Mg2+陰離子:Cl-、HCO3-、SO42-、〔含CO32-2.有機(jī)組分:主要有環(huán)烷酸、酚、苯等,據(jù)此可進(jìn)行地化勘探。3.溶解氣:CO2、CO、N2、CH4、C2+〔無(wú)O24.微量元素:Sr、Ba、Fe、Al等,有20多種。四、水型水型成因系數(shù)〔毫克當(dāng)量%Na/Cl〔Na-Cl/SO4〔Cl-Na/Mg深成水、油田水CaCl2型<1<0>1偶:地表水MgCl2型<1<0<1海水、鹽湖水NaHCO3型>1>1<0油田水〔高礦化度地表淡水〔低度Na2SO4型>1<1<0地表淡水第五節(jié)重質(zhì)油和固體瀝青一、重油和瀝青砂重油:在原始油層溫度下,脫氣原油粘度為〔100-10000×10-3Pa·s,或在標(biāo)準(zhǔn)條件下密度為3的原油。瀝青砂〔超重油:在儲(chǔ)層條件下,粘度為大于10000mPa·s,或在標(biāo)準(zhǔn)條件下密度大于1.00g/cm3的原油。1、元素組成:——與常規(guī)原油相比,〔1氧、硫、氮等元素含量高?!?更富含微量元素,高于常規(guī)原油幾倍至幾十倍。2、化合物組成烴類(lèi)含量低〔一般小于60%,非烴、瀝青質(zhì)含量高〔10—30%。3、物理性質(zhì)由于重油和瀝青砂比常規(guī)油的高分子烴和雜原子化合物含量高,在物理性質(zhì)上,具有比重大、粘度大、含膠量高、含蠟量低、凝固點(diǎn)低等特點(diǎn)。二、固體瀝青——石油的固態(tài)衍生物。指油氣在熱力和氧化、細(xì)菌生物化學(xué)作用下,次生變化的產(chǎn)物。物理分異產(chǎn)物地蠟高氮瀝青貧膠瀝青風(fēng)化產(chǎn)物軟瀝青地瀝青石瀝青硬瀝青脆瀝青腐殖化產(chǎn)物酸性碳質(zhì)瀝青腐質(zhì)碳質(zhì)瀝青變質(zhì)產(chǎn)物碳質(zhì)瀝青黑瀝青焦性瀝青碳瀝青次石墨其中:石蠟〔Paraffin:主要由碳原子數(shù)17——36的高分子〔分子量約300—600正構(gòu)烷烴組成的常溫下似蟲(chóng)蠟的白色半透明固體。地蠟〔Ozokerite:主要由高分子異構(gòu)烷烴、長(zhǎng)鏈環(huán)烷烴、及碳原子數(shù)37—53的正構(gòu)烷烴組成的在常溫下似蜂蠟的黃色—棕褐色固體〔分子量約500—700。地蠟在石油中一般處于溶解狀態(tài)。軟瀝青〔Maltha:指由富含環(huán)烷烴和芳香烴的重質(zhì)石油〔輕質(zhì)組分散失被氧化而成的粘稠狀液體到半固體產(chǎn)物。其密度為0.97—1.00g/cm3。地瀝青〔Asphaltite,Asphalt:由軟瀝青進(jìn)一步軟化成呈粘性的樹(shù)脂狀無(wú)定形固體產(chǎn)物。其熔點(diǎn)高于100℃。石瀝青〔Rockasphalt:由地瀝青進(jìn)一步氧化或碳化變質(zhì)而成的具明亮松脂狀光澤和貝殼狀斷口的黑色固體產(chǎn)物。其熔點(diǎn)約在80—320℃。碳質(zhì)瀝青〔Carboit:由地瀝青、石瀝青遭受變質(zhì)作用的黑色固體產(chǎn)物。其熔點(diǎn)高于300℃,不溶于或稍溶于有機(jī)溶劑。碳瀝青〔Anthraxolite:一種變質(zhì)程度很高、含碳95%以上的黑色堅(jiān)硬固體,既不熔化,也不溶于有機(jī)溶劑。第六節(jié)石油瀝青類(lèi)中的C、H等同位素一、同位素的基本概念在化學(xué)元素周期表上占同一位置,具相同質(zhì)子數(shù)<Z>和不同中子數(shù)<N>的元素的原子,稱(chēng)為該元素的同位素。換言之,同位素是原子核內(nèi)具相同數(shù)量的帶正電質(zhì)子而原子量不同的原子。1、穩(wěn)定同位素原子核結(jié)構(gòu)不會(huì)自發(fā)改變的同位素。例如C612、C613質(zhì)量大者稱(chēng)重同位素,質(zhì)量小者稱(chēng)輕同位素。2、放射性同位素即不穩(wěn)定同位素,系指那些能自發(fā)進(jìn)行蛻變<即改變自己的原子量>,形成質(zhì)子數(shù)不同的新原子的同位素。1、碳穩(wěn)定同位素1、穩(wěn)定碳同位素分餾同位素分餾:同位素在兩種同位素比值不同的物質(zhì)間的重新分配作用。碳同位素分餾即為兩種有不同C12/C13比值的物質(zhì)之間發(fā)生的同位素轉(zhuǎn)移和分配作用。

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