LIMPIEZA DE HUECO
INDICE LIMPIEZA DE HUECO................. HUECO............................... ........................... ........................... ............................ ........................... ................................................ ................................... 1 2.
HIDRAULICA............. HIDRAULICA........................... ............................ ........................... ........................... ............................ ........................... ........................... ................................ ..................11
3.
REOLOGÍA.............. REOLOGÍA............................ ............................ ........................... ........................... ........................... ........................... ............................ .................................. .................... 3
Esfuerzo de corte .............................................................................................3 Indice de consistencia K ....................................................................................3 Índice de flujo, (n, adimencional) .........................................................................3 Resistencia al gel: .............................................................................................3 Punto de cedencia, PC(lb/!! "ies#) ...................................................................3 $elocidad de corte.............................................................................................4 $iscosidad (c").................................................................................................4 Clasificaci%n reol%gica de los fluidos: ...................................................................4 &'ER *E RE+&*- .................................................................................8 $alores $alores de RP "ara cargar los recortes sobre la ..................................................9 .banda trans"ortadora...................................... .......................................................... ....................................... ............................. ..........9 9 im"ieza del 0gujero.......................................................................................10 Pr1cticas Recomendadas.................................................................................10 REGLAS PARA MEJORAR LA LIMPIEZA EN HUECOS DESVIADOS................. DESVIADOS........................................... ..........................11 11
PR I&CI&0CI2& .........................................................................................11 PR 3EE4RÍ0 *E 5'EC .......................................................................12 PR 4IP *E * .......................................................................................13 PR C00 *E CR4E-.................................................................................13 PR $ECI*0* *E 6'7 ...........................................................................14 PR R83IE& *E 6'7 ..............................................................................14 PR RE3Í0...................................... .......................................................... ........................................ ................................... ............... 15 PR R40CI2& *E 0 4'9ERÍ0 ....................................................................15 BIBLIOGRAFIA:........ BIBLIOGRAFIA:...................... ............................ ........................... ........................... ............................ ........................... ........................... ...................................... ........................15 15
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LIMPIEZA DE HUECO 1. IN INT TRO RODU DUCC CCIÓ IÓN N a lim"ieza del "ozo es un factor crtico "ara la "erforaci%n en aguas "rofundas; a falta de lim"ieza del "ozo "uede causar: la " monitorear la lim"ieza del "ozo; a reologa del lodo el caudal > la ?elocidad de "enetraci%n *eben ser considerados > com"arados "ara lograr una lim"ieza a"ro"iada del "ozo; • • •
a reologa > la @idr1ulica son estudios del com"ortamiento del fluido =ue est1n relacionados entre s; a reologa es el estudio de la manera en =ue la materia se deforma > flu>e; -e trata de una disci"lina =ue analiza "rinci"almente la relaci%n entre el esfuerzo de corte > la ?elocidad de corte, > el im"acto =ue los es"acios anulares; a @idr1ulica describe la manera en =ue el flujo de fluido crea > utiliza las "resiones;
2. HI HIDR DRA AUL ULIC ICA A a introducci%n de la "erforaci%n rotatoria trajo como consecuencia el uso de un fluido, =ue introducido "or la sarta de "erforaci%n > regresando "or el es"acio anular, mantu?iera lim"io el "ozo de los cortes =ue la barrena (mec@a) iba @aciendo a medi medida da =ue =ue iba iba "ene "enetr tran ando do las form formac acio ione nes; s; 0=u =u em"e em"ez% z% el conc conce" e"to to de @idr1ulica, en ?ista de =ue el fluido utilizado fue un l=uido, siendo agua en un "rinci"io, > luego las necesidades de o"eraci%n > seguridad dieron origen a una sus"ensi%n coloidal, cu>as "ro"iedades difieren a las del agua > =ue su estudio en ?ez de una t "or consiguiente, una ?ariaci%n grande de la "resi%n entre los "untos antes del orificio > des"u aAn le?antar la columna de fluido @asta la su"erficie; Como el im"acto @idr1ulico originado "or el fluido, contra la formaci%n, cuando sale a gran ?elocidad "or los c@orros, es fa?orable a la "enetraci%n de la barrena, se @a tratado entonces de minimizar la cada de "resi%n en todo el sistema > "ermitir =ue la m1Bima "resi%n se "ierda en la barrena; Por todo esto es necesario conocer mu> bien bien de la ener energ ga a =ue =ue se dis" dis"on one e "ara "ara circ circul ular ar el fluid fluido, o, las las secc seccio ione ness =ue =ue com"onen el sistema de circulaci%n > en =u< rendo el fluido Página 1
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"ara as, "oder determinar c%mo se est1 "erdiendo la "resi%n trans"ortado "or el fluido cada ?ez =ue este realiza un ciclo de circulaci%n;
Pa!"#$%& '(# a)#*$a+ ,a ,-"-#/a 0#, %/%:
os recort recortes es > las "artc "artcula ulass =ue deben ser circul circulado adoss desde el "ozo est1n sometidos a tres fuerzas =ue actAan sobre ellos de la manera ilustrada en la 6igura a: • •
•
() una fuerza descendente debido a la gra?edad (#) una fuerza ascendente debido a la flotabilidad del fluido () una fuerza "aralela a la direcci%n del flujo de lodo debido al arrastre ?iscoso causado "or el flujo del lodo alrededor de las "artculas;
Estas fuerzas @acen =ue los recortes sean trans"ortados en la corriente de lodo siguiendo una tra>ectoria de flujo =ue suele ser @elicoidal;
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a 6igura b re"resenta una ilustraci%n sim"lificada de los com"onentes de ?elocidad =ue actAan sobre una "artcula: •
•
•
() una ?elocidad de cada descendente debido a las fuerzas gra?itatorias (#) una ?elocidad radial o @elicoidal debido a la rotaci%n > al "erfil de ?elocidad () una ?elocidad aBial "aralela al flujo de lodo;
3. REOLOGÍA Es la disci"lina =ue estudia la deformaci%n > flujo de la materia, las "ro"iedades reologicas fundamentales del lodo de "erforaci%n son: $iscosidad "l1stica Punto de cedencia Resistencia al gel a reologa de un fluido de "erforaci%n la "odemos utilizar "ara: • • •
Calcular las "erdidas de "resi%n "or fricci%n 0nalizar la contaminaci%n contaminaci%n del fluido de "erforaci%n *eterminar los cambios de "resi%n en el interior del "ozo durante un ?iaje
E&)(#/% 0# *%$# ,144-#&2: es la fuerza "or unidad de su"erficie re=uerida "ara mo?er un fluido a una ?elocidad de corte dada; Es decir la fuerza minima necesaria "ara mo?er un fluido; I+0-*# 0# *%+&-&$#+*-a 6 C: es el factor de consistencia del flujo laminar; Podemos definirla de forma id ?ice?ersa; Í+0-*# 0# ),(7%8 +8 a0-"#+*-%+a,: es la relaci%n num la ?elocidad e corte; Es una medida de la no neFtonianidad del fluido, entre mas alejado de la unidad sea el ?alor de n, mas no G neFtoniano es el com"ortamiento del fluido;
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R#&-&$#+*-a a, 9#,: es la fuerza de atracci%n =ue se da a condiciones estaticas, deb debido ido a la "res "rese encia ncia de "art artccula ulas carg argadas adas el ti"o de solidos en sus"ensi%n, el tiem"o de re"osos, la tem"eratura > el tratamiento =umico; P(+$% 0# *#0#+*-a8 PC,144 -#&2: es el esfuerzo minimo de corte =ue debe a"licarse a un fluido "ara =ue comience a des"lazarse;
l amina mo?i
V-&*%&-0a0 *: "ro"iedad de los fluidos =ue tiende a o"onerse al flujo cuando se le a"lica una fuerza, mientra mas m as alta sea la ?iscosidad de un fluido ma>or resistencia interna al flujo o"ondr1;
V-&*%&-0a0 aa#+$# *: es la ?iscosidad real o ?iscosidad ?erdadera obser?ada obser?ada V-&*%&-0a0 #)#*$-;a *: describe describe la resistenc resistencia ia del flujo flujo a fluir a tra?endo a tra?e dentro de la tubera de "erforaci%n; V-&*%&-0a0 P,!&$-*a *P: es la "arte de la resistencia al flujo causada "or la friccion, afectada "rinci"almente "or la concentraci%n de solidos, tamaDo > forma de las "artculas solidas > la ?iscosidad de la fase fluida; C,a&-)-*a*-<+ #%,<9-*a 0# ,%& ),(-0%&:
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NUMERO DE RE=NOLDS
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Va,%#& 0# RPM aa *a9a ,%& #*%$#& &%# ,a >a+0a $a+&%$a0% $ a+&%$a0%a? a? Para lograr la im"ieza de agujero la tubera debe rotar "ara obtener ?elocidad en la "areddel mismo H a ?elocidad de rotaci%n de"ende de: H 4amaDo de agujero H 4amaDo de la tubera H 0ngulo del agujero H EBcentricidad H RP suficientes H Para un ma>or beneficio en la lim"ieza de agujero los recortes deben estar en la Página 9
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corrientede flujo H *e"ende de: H 3eometra de los recortes H Reologa del odo a baja ?elocidad de corte (oF -@ear ud R@eolog> (-+P) H Reologa en corriente de flujo r1"ida H Caudal o tasa de flujo (gasto) ( gasto)
L-"-#/a 0#, A9(7#% P!*$-*a& R#*%"#+0a0a& C-*(, C- *(,a*a*-<+ <+ )%+ )%+0% 0% a a- -aa $$-#" #"% % 0# a$ a$a&% a&% a aaa ;a ;a-% -%&& $-% $-%&& 0# a9( a9(7# 7#% %
Circular @asta =ue las mallas ?ibratorias est
Circular antes de los ?iajes El mnimo tiem"o de circulaci%n antes de los ?iajes es influenciado "or eldi1metro del "ozo > la inclinaci%n; os "ozos des?iados no estar1n com"letamente lim"ios de recortes si se circula solamente el ?olumen anularte%rico antes de los ?iajes; El Página 10
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mnimo recomendado es mostrado en la siguientetabla:
El factor de circulaci%n se a"lica solamente a la secci%n de "ozo dentro de los rangos de des?iaci%n es"ecficos; Para determinar el tiem"o total re=uerido "ara lim"iar efecti?amente el "ozo, la des?iaci%n del "ozo a lo largo de su longituddebe ser considerada; Estos son solo lineamientos, la cla?e es circular @asta =ue el "ozo est< lim"io antes de los ?iajes;
REGLAS PARA MEJORAR LA LIMPIEZA EN HUECOS DESVIADOS El objeti?o de estas reglas es trazar una a"ro"iada "ers"ecti?a de la im"ortancia de los "ar1metros cla?es "ara la lim"ieza del @ueco; Esto se logra a tra? obser?aciones de cam"o; Estas reglas @an sido acertadamente a"licadas e igualmente refinadas en el cam"o; -in embargo, las soluciones son com"lejas > los "roblemas "ersisten en algunas o"eraciones de "erforaci%n;
PR I&CI&0CI2& PR 3EE4RÍ0 *E 5'EC PR 4IP *E * PR C00 *E CR4EPR $ECI*0* *E 6'7 PR R83IE& *E 6'7 PR RE3Í0 PR R40CI2& *E 0 4'9ERÍ0
POR INCLINACIÓN 5a> identificados cuatro ti"os de rango "ara la lim"ieza del @ueco:
; Cerca de la ?ertical, ! !; #; 9ajo, ! !; Página 11
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; Intermedio, ! J!; ; 0lto, J! L!; a tendencia de los cortes a segregarse > acumularse en la "arte baja del @ueco se incrementa con la inclinaci%n "ara los 1ngulos =ue eBcedan los !;
REGLA 1: E, "!& %,#"!$-*% 0# ,%& *(a$% a+9%& 0# ,-"-#/a #& #, a+9% -+$#"#0-% 34 @4 El com"ortamiento de los cortes des"ua =ue la cama de cortes tiende a deslizarse o sufrir a?alanc@as en direcci%n o"uesta de flujo en el rango intermedio, es"ecialmente en el rango de M MM; El rango de 1ngulo intermedio es la zona m1s "roblem1tica en cual=uier @ueco > en este inter?alo la lim"ieza del @ueco "uede com"licarse "or factores adicionales; Cont Contro rola larr la rata rata de "erf "erfor orac aci% i%n n es difc difcilil si se =uie =uiere re como como resu resultltad ado o de los los re=u re=uer erim imie ient ntos os de "eso "eso sobr sobre e la broc broca a "ara "ara cont contro roll dire direcc ccio iona nal;l; -i se usan usan ensamblajes de control direccional, la rotaci%n de la tubera, tambi la frecuente lim"ieza del @ueco nue?o, "ueden ser costosa con res"ecto al tiem"o de e=ui"o; os re=uerimientos @idr1ulicos "ara los motores de fondo "ueden tambi
REGLA 2: L%& ,"-$#& &(#-%#& # -+)#-%#& aa *a0a a+9% 0# !+9(,% 0# (#*% &%+ a)#*$a0a& % )a*$%#& ,%& *(a,#& -+),(#+*-a+ ,a #&$a-,-0a0 0# ,a *a"a8 ,%& *%$#& )%"a8 $-% $a"a%8 ),(-0% 0# #)%a*-<+ $-%8 #%,%9a8 $-%$%a (9%&-0a0 0#, (#*%. En fluidos lim"ios como agua > aceite @a> "oca co@esi%n > los cortes se mue?en como "artculas discretas; El 1ngulo de deslizamiento es afectado "rimariamente "or "or la fric fricci ci%n %n entr entre e "art "artc cul ulas as > la rugo rugosi sida dad d de la "are "ared, d, s%lo s%lo camb cambia ia esto esto ligeramente; En fluidos ?iscosos, la cama desliza como una sola unidad;
POR GEOMETRÍA DEL HUECO as ?ariaciones en la geometra del @ueco afectan la ?elocidad anular > la rata de corte, > tambi en el di1metro del @ueco (re?estimientos sentados, @uecos la?ados, inter?alos a"retados, etc;);
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REGLA 3: L%& a!"#$%& 0# ,-"-#/a '(# &# *%+&-0#a+ <$-"%& aa (+ -+$#;a,% (#0#+ &# -+a0#*(a0%& aa %$% #+ #, "-&"% %/%. Es im"ortante recordar =ue en un "ozo "uede eBistir los cuatro ti"os de rangos de inclinaci%n; as "ro"iedades del fluido seleccionado > las "r1cticas o"eracionales estar1n com"rometidas "ara solucionar los "roblemas de lim"ieza en el inter?alo m1s crtico; 'sualmente, las estrategias de diseDo de fluido "ara una lim"ieza %"tima del @ueco estar1n enfocadas a los inter?alos con un rango de 1ngulo crtico de Ma MM;
REGLA : L%& *%$#& &# a*("(,a+ #+ ,%& -+$#;a,%& 0%+0# 0-&"-+(# ,a ;#,%*-0a0 a+(,a (#0#+ 0#&*a9a&# *(a+0% &# aa ,a *-*(,a*-<+8 &- ,a -+*,-+a*-<+ #& "#+% 0# 54.
os cortes cortes "ueden "ueden entr entram am"a "ars rse e en secc seccio ione ness la?a la?ada dass como como resu resultltad ado o de la dismin disminuci uci%n %n de la ?eloc ?elocida idad d anular anular;; Cuando Cuando se "ara "ara la circul circulaci aci%n, %n, los cortes cortes atra"ados se descargan si la inclinaci%n es menor de M!> em"a=uetan la sarta en la "rimera restricci%n debajo de la zona la?ada; os cortes tambie o se forman remolinos detr1s de los tool joint o estabilizadores;
POR TIPO DE LODO -e @an usado diferentes ti"os de lodo ?ariando el 1ngulo de inclinaci%n; a lista inclu>e lodos base agua (agua, salmueras, "olmeros, bentonita, saturados de sal, sales sales "esad "esadas, as, dis"er dis"ersos sos,, etc;), etc;), sistem sistemas as base base aceite aceite (aceit (aceite, e, emuls emulsion iones) es) > sistemas neum1ticos (aire, es"umas, ?a"or); Como en cual=uier "ozo, la selecci%n del lodo de"ende de los "roblemas "re?istos antici"adamente > el costo; REGLA 5: L%& &-&$#"a& 0# ,%0% *%+&-0#a0%& aa %/%& a,$a"#+$# 0#&;-a0%& &#!+ ;#&-%+#& "%0-)-*a0a& 0# ,%& '(# %;##+ #)#*$-;a ,-"-#/a #+ ,a& !#a& ;#$-*a,#& % *#*a 0# ,a ;#$-*a,. El "roceso de selecci%n del mejor lodo "ara altos 1ngulos est1 guiado "or la geologa, regulaciones > costos; as consideraciones geol%gicas "rimarias son las luti lutita tass @idr @idrat atab able les, s, aren arenas as "obr "obrem emen ente te cons consol olid idad adas as,, zona zonass de "acim acimie ien nto, to, zona onas de alta lta tem" tem"er era atura tura o sobre"resionadas;
POR CAMA DE CORTES as camas de cortes @an sido obser?adas en lodos base aceite > agua, > en casi todos los 1ngulos cercanos a la ?ertical; a cantidad de acumulaci%n de"ende de Página 13
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alguno algunoss factor factores es como: como: la inclin inclinaci aci%n, %n, ?eloci ?elocidad dad anular anular,, "ro"ie "ro"iedad dades es de lodo, lodo, caractersticas del corte > la concentraci%n;
REGLA @: La& *a"a& 0# *%$#& &# 0#%&-$a+ )!*-,"#+$# &%+ 0-)*-,#& 0# #"%;#. a inclinaci%n del "ozo crea condiciones altamente fa?orables "ara la formaci%n de camas de cortes, en la "arte baja del @ueco; 'na ?ez de"ositada, la energa necesaria "ara resus"ender los cortes incrementa dram1ticamente; Puesto =ue las camas de cortes son la causa de la ma>ora de los "roblemas asociados con la "obre lim"ieza del @ueco, debe @acerse "r1cticas de "erforaci%n con las cuales se minimiza su de"ositaci%n;
REGLA : M#7%a ,a &(&#+&-<+ "-+-"-/a ,a )%"a*-<+ 0# *a"a& 0# *%$#& as "artculas =ue "ermanecen en la corriente de flujo no formar1n "arte de la cama; cama; 0 bajas ratas de flujo flujo > condi condicio ciones nes est1tica est1ticass son son mu> im"ort im"ortant antes es las caractersticas de sus"ensi%n del fluido; -e "ueden mejorar las condiciones de sus"ensi%n ele?ando las resistencias de gel > la ?iscosidad;
POR VELOCIDAD DE FLUJO a rata de flujo es en algunos casos el "ar1metro m1s crtico =ue afecta la lim"ieza del @ueco; a bomba del e=ui"o suministra la ma>ora de la energa dis"onible "ara el trans"orte de cortes > control de la ?elocidad anular; REGLA : U+ -+*#"#+$% #+ ,a ;#,%*-0a0 a+(,a "#7%a ,a ,-"-#/a8 -+0-)##+$# 0#, 9-"#+ 0# ),(7% 'n incremento de la ?elocidad anular siem"re incrementa las lneas de flujo, el mo?imiento de los cortes > trae la corres"ondiente reducci%n del es"esor de las camas de cortes en el anular;
REGLA : E, "#*a+-&"% 0# $a+&%$# 0# *%$#& #& )(+*-<+ 0# ,a ;#,%*-0a0 a+(,a El modelo de flujo obser?ado mientras los cortes son trans"ortados, de"ende de las caractersticas de sus"ensi%n > ?elocidad; 0 ma>or ?elocidad, los cortes est1n com"letamente sus"endidos > est1n distribuidos sime sistem1ticamente, las fuerzas =ue tienden a sus"ender los cortes se debilitan > m1s cortes se concentran en la "arte m1s baja;
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POR RKGIMEN DE FLUJO El rendo la rata de flujo, reologa, "eso de lodo, di1metro @idr1ulico > eBcentricidad de la tubera; os fluidos fl uidos "oco ?iscosos en flujo turbulento, suministran ma>or lim"ieza del @ueco en los inter?alos con alto 1ngulo; Pero estos no tienen la sufic suficie ient nte e ca"a ca"aci cida dad d de arra arrast stre re "ara "ara lim" lim"ia iarr las las secc seccio ione ness de bajo bajo 1ngu 1ngulo lo > ?erticales del @ueco;
REGLA 14: E, ),(7% $((,#+$% #& #)#*$-;% #+ )%"a*-%+#& *%"#$#+$#& 0# a,$% !+9(,% #'(#% 0-!"#$% a turbulencia "romue?e la buena lim"ieza del @ueco; Primero, la geometra del "ozo, las "ro"iedades del lodo > el e=ui"o dis"onible debe ser tal =ue se alcance la turbulencia del fluido, > segundo, la formaci%n debe ser com"etente > no reacti?a "ara resistir las fuerzas erosi?as;
POR REOLOGÍA En "ozos @orizontales es crtica la ?iscosidad > los geles; a ?iscosidad "ro?ee un im"ortante mecanismo con el cual la energa del fluido es trasferida a los cortes; os geles "ro?een sus"ensi%n bajo condiciones est1ticas; REGLA 11: 11: E& "!& )!*-, "a+$#+# ,a& %-#0a0#& #%,<9-*a& #+ (+ &-&$#"a 0# ,%0% ,-"-%: Indiferente del ti"o, los lodos con bajo contenido de s%lidos "ro?een la m1s grande a"titud "ara control de la reologa; -e obtiene una baja concentraci%n de s%lidos usando e=ui"os de control de s%lidos o diluci%n;
POR ROTACIÓN DE LA TUBERÍA a rotaci%n de la sarta de "erforaci%n es "arte de las o"eraciones con?encionales de "erforaci%n; Cuando se usan motores de fondo, la rotaci%n "uede ser mnima o ineBistente, "ero la acci%n mec1nica de la sarta de "erforaci%n es im"ortante "ara aumentar la ca"acidad de lim"ieza del @ueco; REGLA 12: La %$a*-<+ 0# ,a $(#a #& "!& #)#*$-;a #)#*$- ;a #+ ,%0%& ;-&*%&%& ientras la rotaci%n de la tubera "ueda agitar la cama > mo?er los cortes dentro de la corriente de flujo, las "artculas "ueden sentarse > rede"ositarse si la ?iscosidad > geles son insuficientes;
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BIBLIOGRAFIA: @tt"s://FFF;google;com;bo/urlN saOtrctOj=OesrcOssourceOFebcdOcad saOtrctOj=OesrcOssou rceOFebcdOcadOrjauactOQ?edO!a@ OrjauactOQ?edO!a@'KEFj 'KEFj tt>7!a40@S@M0K5+CnT6gg tt>7!a40@S@M0K5+CnT6gga00urlO@tt"U0U#6 a00urlO@tt"U0U#6 U#6FFF;"tolomeo;unam;mBU0Q!Q! U#6FFF;"tolomeo;unam;mBU0Q!Q!U#6BmluiU#6bitstreamU#6@ U#6BmluiU#6bitstreamU#6@andle andle U#6#;#Q;M#;!!U#6##!MU#64esis;"dfU6se=uence U*usgO06TjC&6aJPj#M&V45&cb U*usgO06TjC&6aJPj#M&V45&cb!4F !4FMiu$46zgsig#O6o Miu$46zgsig#O6oCzm Czm idW59nF=i&m+F @tt"s://FFF;academia;edu/QJ @tt"s://FFF;academia;edu/QJWWJ/0&'0*E6 WWJ/0&'0*E6'I*-*EPER6R0 'I*-*EPER6R0 CI& •
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