孫志峰，林承焰，董春梅

中國石油大學(華東)地球科學與技術(shù)學院，山東青島　266580

0　引言

隨著國內(nèi)油田勘探開發(fā)的深入，曲流河儲層內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)對剩余油分布的控制作用越來越明顯，因此迫切需要對其儲層砂體建筑結(jié)構(gòu)進行精細解剖，以解決注采不均衡等開發(fā)問題。曲流河砂體作為油氣儲層的重要組成，對其分布特征及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究對該類儲層的剩余油預測及二次開發(fā)有重要的指導作用[1]。近年來國內(nèi)學者主要對曲流河點壩結(jié)構(gòu)，點壩內(nèi)部非均質(zhì)性，建筑結(jié)構(gòu)控制下的滲流單元特征[2-6]進行了大量研究。單敬福等[7]通過密井網(wǎng)信息研究了簡單曲流帶內(nèi)點壩砂體演化過程；馬躍華等[8]，梁宏偉等[9]分別運用頻譜分解和正演技術(shù)對曲流河薄層及曲流河構(gòu)型層次進行研究。

國外學者對世界范圍內(nèi)不同水文特征河流的點壩沉積特征進行了廣泛的研究[10-12]，同時對大量的點壩沉積露頭進行細致研究，以此來指導地下儲層的形態(tài)及沉積特征研究[13-15]。地震技術(shù)在研究地下曲流河形態(tài)及曲流帶參數(shù)應(yīng)用相對較多：Carter[16]，El-Mowafyetal.[17]用三維地震地形學研究了地下簡單的單一曲流帶形態(tài)特征、曲流河分布特征及曲流帶的幾何參數(shù)；Torradoetal.[18]運用地震屬性及及頻譜分解技術(shù)對地下單河道及河流系統(tǒng)分布進行識別。對于曲流帶內(nèi)部點壩間接觸疊加結(jié)構(gòu)的研究主要集中在現(xiàn)代沉積和野外露頭的解剖中：Donselaaretal.[19]從野外露頭點壩砂體間疊加關(guān)系入手討論了河流相砂體的連通性評價方法，從其露頭照片可看出不同期次點壩砂體的頂、底界面存在一定的高程差異；Ghinassietal.[20]，Durkinetal.[21]等用現(xiàn)代沉積做指導分析野外露頭中點壩生長模式；Hartleyetal.[22]通過野外露頭解剖曲流帶內(nèi)部點壩砂體疊加結(jié)構(gòu)，這向我們揭示了地下曲流帶砂體內(nèi)部復雜的砂體接觸疊加結(jié)構(gòu)。

總體上目前國內(nèi)外針對曲流河砂體的解剖多局限于單個點壩或單一的曲流帶沉積，對地下曲流河儲層中復雜曲流帶的研究成果相對較少，尤其缺乏對復雜曲流帶內(nèi)部點壩接觸疊加結(jié)構(gòu)類型的系統(tǒng)研究和認識。因此本文在國內(nèi)外對曲流河砂體已有研究成果的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)代沉積為指導(圖1)，通過測井地質(zhì)、地震地質(zhì)研究提出了通過邊界砂體類型特征作為識別復雜曲流帶的標志，依據(jù)此識別標志可以確定單個或多個復雜曲流帶平面分布范圍。之后以現(xiàn)代沉積及野外露頭中點壩間疊加特征為指導，以測井地質(zhì)剖面解剖為基礎(chǔ)建立了研究區(qū)內(nèi)多種點壩接觸疊加結(jié)構(gòu)的正演模型，通過正演反射剖面特征與地震剖面特征對比及測井地質(zhì)剖面驗證，最終建立研究區(qū)內(nèi)多種點壩間接觸疊加模式，為后期剩余油富集特征提供更為精細的地質(zhì)模型。

1　研究區(qū)概況

孤東油田是目前勝利油區(qū)四大主力整裝油田之一，地理上位于山東省東營市墾利縣境內(nèi)，地處黃河入海口北側(cè)的灘涂地帶(圖2a)，是一個在中生界潛山背景上發(fā)育起來的近南北走向的新近系館陶組疏松砂巖為主要儲集層的大型披覆背斜構(gòu)造整裝油藏。

圖1　復雜曲流帶現(xiàn)代沉積航拍圖A.海拉爾河，Khalkhgll段；a.海拉爾河，Khalkhgll段素描圖Fig.1　The aerial map showing modern sedimentary complex meander beltA.Hailar River, Khalkhgll segment; a.Hailar River, Khalkhgll section sketch map

七區(qū)西位于孤東構(gòu)造的東翼，為孤東油田第一大區(qū)塊。地層傾角平緩，其北、西、南分別被斷層所切割，向東與七區(qū)中自然相連。館上段是七區(qū)西的主力油層，屬于河流相沉積(圖2b)，目前共有各類完鉆井一千多口。油層埋深一般在1 180～1 145 m，含油面積11.7 km2，地質(zhì)儲量5 800×104t，占孤東油田總儲量的26.4%。其中館52+3層以曲流河砂體沉積為主，平均孔隙度 34.0%，平均空氣滲透率 1 784×10-3μm2，具有高孔高滲、強非均質(zhì)、儲層膠結(jié)疏松、易出砂的特征。

孤東油田自1986年投入開發(fā)以來，先后進行了多次層系調(diào)整以及注采井網(wǎng)調(diào)整，目前平均含水98.4%。研究區(qū)內(nèi)經(jīng)過多次精細儲層描述工作，普遍觀點認為研究區(qū)以單一點壩砂體沉積為主。隨著開發(fā)的深入，單一點壩地質(zhì)模型已無法解釋生產(chǎn)開發(fā)中遇到的問題。因此急需對地下儲層模型進行重新認識，并建立新的解釋模型，預測剩余油的形成與分布。

本文儲層構(gòu)型分析采用文獻[3]中總結(jié)的層次分析、模式擬合及多維互動的研究思路，分層次逐級對曲流河內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行研究。具體研究過程中以現(xiàn)代沉積分析為指導，采用多維地震分析、密井網(wǎng)剖面信息解釋和多露頭信息副證的綜合研究方法來確定復雜曲流帶的范圍及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征。

圖2　a.研究區(qū)地理位置；b.館陶組52+3區(qū)域沉積微相圖(據(jù)勝利油田地質(zhì)院)Fig.2　a.Geographical location of the study area; b. Sedimentary micro facies of the 52+3 area of Guantao group (according to Shengli Oilfield Geology Institute)

2　復雜曲流帶的確定及邊界特征

復雜曲流帶是由曲流河道頻繁擺動所形成的平面上多點壩相互切疊的復雜河道。由于河道頻繁擺動，早期點壩、廢棄河道沉積被后期河流的反復沖刷而支離破碎，廢棄河道呈零星分布，點壩間接觸關(guān)系復雜。復雜曲流帶相當于6級構(gòu)型單元[20]?，F(xiàn)代沉積中曲流帶兩側(cè)廢棄河道特別發(fā)育、連線不規(guī)則是復雜曲流帶的典型特征(圖1)。復雜曲流帶河谷兩側(cè)邊界常常被廢棄河道占據(jù)了絕大部分區(qū)域(所占曲流帶邊界長度平均比例65%～95%)。以海拉爾河曲流帶為例，在其凸岸一側(cè)廢棄河道所占邊界長度比例較低，在50%以上；在其凹岸一側(cè)此比例較高，局部可達95%(圖1)。

由單一河道形成的簡單曲流帶廢棄河道只在凹岸一側(cè)發(fā)育。根據(jù)單敬福等[7]對簡單曲流帶演化的研究，簡單曲流帶兩側(cè)廢棄河道較為規(guī)則，但連續(xù)性較差，廢棄河道占據(jù)河道底形兩側(cè)的比例較低(約50%)?？梢?，廢棄河道的發(fā)育特征可作為識別復雜曲流帶的一個重要標志。

2.1　曲流帶邊界測井地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)曲流帶東側(cè)邊界長1.4 km，西側(cè)邊界長1.9 km。曲流帶邊界延伸方向上平均井距70 m。地層拉平后，測井剖面近似反應(yīng)河道砂體沉積形態(tài)。研究過程中對14條垂直曲流帶延伸方向的剖面進行精細對比研究，總結(jié)出曲流帶邊界上主要發(fā)育兩種形態(tài)的成因砂體，參考Ghinassietal.[20]等按照位置對點壩砂體的分類(圖3)，將點壩邊界砂體劃分為：

(1) 點壩末端砂體——即廢棄河道下部砂體(圖3)，其特征如圖4中曲流帶邊界剖面Aa，底界面略高于點壩主體砂體的底界面，上部廢棄河道泥巖較厚(圖5)。緊鄰PE砂體發(fā)育的薄層砂體多為漸棄型廢棄河道[23]砂體，距離底部砂體一定距離的薄層砂體多為洪水期漫溢形成。

(2) 點壩起始端砂體——即點壩發(fā)育最早的幾期側(cè)積體中上部砂體(圖3)，其特征如圖4中曲流帶邊界Bb部面，砂體的頂界面和點壩主體砂體的頂界面相當(圖3)，或比點壩主體砂體的頂界面略低，鉆井上顯示其厚度約為點壩主體砂體的1/2。此類砂體多為早期河道廢棄，新河道在曲流邊界處侵蝕下切所形成的點壩最早期形成的砂體沉積，此時河道兩側(cè)水體較淺，沉積形成的砂體厚度較薄且位于河道的中上部。隨著河道向曲流帶主體部位側(cè)向侵蝕遷移，其主流線向曲流帶內(nèi)遷移，形成厚度較大的點壩主體沉積。此類砂體不同于溢岸砂體，其厚度較大(多在3～6 m)，自然電位曲線表現(xiàn)為高幅鐘形或指形(圖6)。

通過鉆井信息識別兩種類型砂體平面分布范圍如圖4a，曲流帶的“凹岸”一側(cè)廢棄河道砂體占據(jù)比例約為85%，“凸岸”一側(cè)廢棄河道砂體比例下降為72%左右(圖4b)。

圖3　點壩邊界砂體位置分類示意圖(據(jù)Ghinassi et al.[20]有改動)Fig.3　Schematic diagram of sand body at the boundary classifi-cation by position(modified from Ghinassi et al.[20])

2.2　曲流帶邊界地震地質(zhì)特征

兩種形態(tài)的砂體的并存及其在曲流帶邊界所占比例是識別復雜曲流帶的重要依據(jù)。本文在曲流河構(gòu)型模式的指導下建立兩種形態(tài)砂體的概念模型，并通過正演模擬對其波形特征進行分析(表1)。以期指導非密井網(wǎng)區(qū)復雜曲流帶的識別。本文在用地震資料做解釋之前，先采用地震沉積學方法將地震數(shù)據(jù)體進行90°相位轉(zhuǎn)換及頻譜分解處理。地震資料主頻在25～30 Hz之間，本文主要采用頻率為40～45 Hz的地震數(shù)據(jù)進行地質(zhì)解釋。

雖然廢棄河道底部砂體的下界面略高于點壩主體砂體下界面，但廢棄河道中上部泥巖厚度較大，廢棄河道底部砂體頂界面與點壩主體砂體頂界面高程差異較大(大多在3～7 m)。其地震波形特征則表現(xiàn)為從廢棄河道凸岸向凹岸方向，地震波波谷上部零相位位置快速下降、下部零相位點緩慢下降，地震波振幅及能量強度由強變?nèi)?，其相對高振幅區(qū)位于同相軸的中下部(表1)。

圖4　曲流帶均方根振幅屬性切片(a)和曲流帶邊界屬性上部/下部比值對數(shù)分布圖(b)Fig.4　a. Meander belt root mean square amplitude attribute slice; b. The logarithmic distribution of the upper / lower ratio of the flow with boundary property

圖5　曲流帶邊界廢棄河道測井特征(圖4Aa剖面)Fig.5　Meander belt boundary abandoned channel logging characteristics (Fig. 4Aa section)

圖6　曲流帶邊界點壩伊始位置砂體測井特征(圖4Bb剖面)Fig.6　Meander belt boundary point at the beginning of dam locations of sand logging characteristics (Fig. 4Bb section)

點壩起始處砂體頂界面與點壩主體砂體的頂界面高程相當或略低，但點壩起始處砂體的底界面明顯低于點壩主體砂體的底界面(高程差大多在3～6 m)

表1曲流帶邊界及其內(nèi)部點壩接觸模式特征表

Table1Meanderbeltboundaryanditscharacteristicsofinteriorpoint-barcontactmode

其地震波形特征則表現(xiàn)為從凸岸向凹岸方向，地震波呈波谷上部零相位位置略有下降，地震波振幅及能量強度由弱變強。由點壩中心到邊界處，地震波能量形態(tài)呈上翹楔形，其相對高振幅區(qū)位于同相軸的中上部(圖7、表1)。

以靠近曲流帶邊界的厚層點壩砂體中心線為界線將地震上追蹤的曲流帶砂體分為上下兩部分，地震反射振幅及能量的較大值區(qū)位于下半部分的為廢棄河道發(fā)育區(qū)，地震反射振幅及能量的較大值區(qū)位于上半部分的為點壩伊始位置砂體發(fā)育區(qū)。在邊界區(qū)域提取曲流帶內(nèi)上半部分振幅或能量屬性值與下半部分振幅或能量屬性值做比值后，在邊界區(qū)比值(曲流帶內(nèi)上半部振幅或能量屬性值/下半部分振幅或能量屬性值取對數(shù))大于0的區(qū)域為點壩伊始位置發(fā)育區(qū)，小于0的部分為廢棄河道發(fā)育區(qū)。以研究區(qū)內(nèi)曲流帶東側(cè)邊界為例，點壩伊始位置與廢棄河道發(fā)育位置的大致區(qū)域如圖4b所示，通過鉆井解釋的結(jié)果與地震解釋結(jié)果吻合率達到85%。

3　曲流帶內(nèi)部點壩疊加特征

3.1　曲流帶內(nèi)單點壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元巖性特征

研究區(qū)曲流帶內(nèi)部主體部位有兩口密閉取芯井，以其中一口取芯井為例(圖8)，其底部發(fā)育厚約0.3 m塊狀中砂巖，底部侵蝕面；向上發(fā)育低角度(4°～11°)斜層理細砂巖與高角度(13°～30°)斜層理細砂巖組合，兩者層理面傾向相反，構(gòu)成較大型的槽狀交錯層理；槽狀交錯層理的頂界面發(fā)育近平行層理的粉砂質(zhì)細砂巖，判斷其為側(cè)積面附近水體能量相對較弱時沉積而成；上部為斜層理細砂巖組合，以小型槽狀交錯層理為主；上部發(fā)育厚0.1 m的泥巖，判斷為側(cè)積面處的沉積物；點壩中上部為其能量較弱時的沉積物，巖性由粉砂質(zhì)細砂巖過度為泥質(zhì)粉砂巖，沉積構(gòu)造由小型斜層理、近平行層理過渡為波狀層理，沉積界面處巖性均以厚度不超過0.25 m的泥巖為主。 側(cè)積界面處巖性特征如表2。兩口取芯井顯示，除了底界面外均不發(fā)育其他較大型的侵蝕面，說明晚期點壩大規(guī)模侵蝕下切早期點壩的現(xiàn)象在研究區(qū)主體位置相對不發(fā)育。

圖7　點壩起始端砂體形態(tài)及點壩間高程差地震反射井—震結(jié)合剖面(45 Hz)Fig.7　Seismic reflection profile of the beginning sandstone of point bar and difference between point bars in elevation(45 Hz)

圖8　密閉取芯井29-J254巖芯及巖性柱狀圖Fig.8　The sealed core 29-J254 heart wells and lithology

3.2　曲流帶內(nèi)點壩接觸疊加模式及其特征識別

曲流帶內(nèi)部點壩主體砂體相互疊加的部位在測井和地震均較難識別，而在點壩伊始部位和廢棄河道相互疊加的位置由于存在不同點壩高程差以及局部殘留的廢棄河道泥巖，使得這些位置在地震和測井上有一定的響應(yīng)，有助于對曲流帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的解剖。

表2研究區(qū)內(nèi)密閉取芯井側(cè)積層特征表

Table2Thestudyareasealedcoringwellsandthefeatureoflateral-accretionsurfaces

3.2.1后期點壩伊始位置疊加前期廢棄河道

后期點壩對初期點壩的廢棄河道侵蝕較弱時，早期點壩廢棄河道泥巖被保留(圖9)，此疊加部位的測井和地震均有較明顯響應(yīng)。如表1后期點壩伊始部位侵蝕疊加在早期點壩廢棄河道之上，廢棄河道上部泥巖被保留且厚度較大0.8～2.5 m，平行疊加帶方向的剖面上殘留的廢棄河道泥巖相對穩(wěn)定；垂直疊加帶測井響應(yīng)特征跟表1模式圖中點壩起始位置與廢棄河道疊加剖面AB特征相同，垂直剖面上殘留的廢棄河道泥巖尖滅快，分布不穩(wěn)定。其中殘留的廢棄河道泥巖明顯比側(cè)積層泥巖(0.08～0.25 m)厚度大(圖8、表2)。

由于廢棄河道下部砂體粒度相對較細，存在殘留的廢棄河道泥巖，以及后期點壩伊始部位砂體較細等綜合原因使得疊加位置地震反射能量較弱，振幅屬性圖上為低值區(qū)(圖4)。地震反射能量軸呈較明顯的疊置特征——強能量反射表現(xiàn)為底凸上凹特征，且廢棄河道泥巖保存越好，此疊加結(jié)構(gòu)越明顯。

3.2.2點壩主體—主體—廢棄河道疊加特征

兩期點壩主體疊加時，廢棄河道只在早期點壩邊界處有局部殘留，測井顯示殘留的廢棄河道泥巖厚度為0.6～3 m左右。疊加部位振幅屬性仍為高值區(qū)(圖4a)，地震剖面上高能量同相軸的寬度向上部砂體變窄，弧長變小(表1)。精細的地層對比后發(fā)現(xiàn)，早期點壩砂體埋藏較深，后期點壩侵蝕沉積時與早期點壩間存在小幅度高程差，具體表現(xiàn)為：早期點壩砂體底界面比后期點壩砂體底界面低1～4 m，后期點壩砂體頂界面比早期點壩砂體頂界面略高(圖7，10)。此結(jié)構(gòu)特征類似于Marinusetal.[19]觀察到的野外點壩疊加砂體頂?shù)捉缑嫣卣鳌r間上相鄰發(fā)育的疊加點壩間的高程差較小，對比不易識別，且廢棄河道泥巖很難保留；河谷底部最早發(fā)育的點壩與后期點壩間高程差較易識別。

對于砂體底部高程差較為明顯的點壩砂體疊加區(qū)尤其是河谷底部最早發(fā)育的點壩與后期點壩疊加區(qū)，等時地層切片中最先出現(xiàn)下部點壩砂體的高振幅響應(yīng)，強能量反射表現(xiàn)為頂平底抬升特征，可以據(jù)此劃分早期點壩砂體的形態(tài)及分布范圍。

3.2.3點壩伊始位置疊加

兩期點壩伊始位置疊加時，砂體疊加處兩點壩間泥巖相對不發(fā)育，疊加部位地震反射變化小，振幅屬性為高值區(qū)，同相軸能量相對變?nèi)?表1)。精細的地層對比后發(fā)現(xiàn)，早期點壩砂體埋藏較深，早期點壩主體砂體的底界面比后期點壩主體砂體的底界面深2 m，后期點壩砂體頂界面比早期點壩砂體頂界面高1.8～2.5 m(圖11)。疊加區(qū)兩側(cè)砂體沉積厚度變薄，振幅屬性值較低，強能量反射表現(xiàn)為底凸頂平特征。

圖9　點壩伊始疊加廢棄河道測井特征(圖4Cc剖面)Fig.9　The logging characteristics of the abandoned channel at the beginning of the point bar (Fig. 4Cc section)

圖10　點壩主體—主體—廢棄河道疊加測井特征(圖4Dd剖面)Fig.10　The logging characteristics of superposition relation of main body of the bar-the main body of the abandoned channel (Fig.4Dd section)

3.2.4末期河道測井及地震地質(zhì)特征

隨著河道在曲流帶內(nèi)不斷的遷移擺動，曲流帶內(nèi)形成多期點壩的疊加。根據(jù)前面分析得知后期點壩沉積形成的砂體底界面比早期點壩砂體底界面略高。末期河道水動力較弱，受末期水道下切侵蝕能力的限制，早期點壩下部砂體保留下來。曲流帶廢棄后末期河道上部發(fā)育泥巖沉積且沉積保留較完整。測井剖面上末期河道部位砂體厚度較小，頂部泥質(zhì)沉積厚度較大，砂體頂界面比兩側(cè)砂體低1.5～2.5 m(圖12)。地震剖面上顯示末期河道處地震振幅屬性值較小，表現(xiàn)為較為連續(xù)的條帶狀弱振幅區(qū)(圖4a)，地震剖面上強能量反射呈底平上凹的特征。

4　復雜曲流帶結(jié)構(gòu)特征模式

在充分分析復雜曲流帶現(xiàn)代沉積及野外露頭特征的基礎(chǔ)上，通過測井、地震剖面識別，結(jié)合正演模型指導，最終建立研究區(qū)內(nèi)復雜曲流帶結(jié)構(gòu)特征模式(圖13)：復雜曲流帶邊界廢棄河道型砂體所占比例一般均超過72%，此值在凸岸一側(cè)略低，凹岸一側(cè)較高。復雜曲流帶內(nèi)發(fā)育點壩伊始疊加早期點壩廢棄河道、末期河道疊加、兩期點壩伊始位置疊加、兩期點壩廢棄河道疊加、晚期點壩廢棄河道疊加早期點壩伊始位置等點壩間接觸疊加模式，其特征分別對應(yīng)圖13中的Aa和Bb剖面、Cc剖面、Dd剖面、Ee剖面、Ff剖面。研究區(qū)內(nèi)點壩規(guī)模差異明顯，點壩長度由300 m到800 m不等，其寬度已不易測量。

5　結(jié)論

本次研究在充分分析復雜曲流帶現(xiàn)代沉積及野外露頭特征的基礎(chǔ)上，通過正演模型指導，在經(jīng)地震沉積學方法處理后的地震數(shù)據(jù)體中采用測井—地震剖面相結(jié)合的方法識別地下儲層曲流帶結(jié)構(gòu)特征，最終得到以下結(jié)論認識：

(1) 復雜曲流帶兩側(cè)邊界處廢棄河道底部砂體所占比例在65%～95%，研究區(qū)曲流帶兩側(cè)邊界處廢棄河道底部砂體所占比例均超過72%。研究區(qū)內(nèi)曲流帶應(yīng)為復雜曲流帶，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜。

(2) 通過密閉取芯井觀察發(fā)現(xiàn)點壩砂體內(nèi)側(cè)積層處發(fā)育的泥巖厚度不超過0.25 m，容易識別的較厚(厚度0.45～2.5 m)泥巖應(yīng)為曲流帶內(nèi)部殘留的廢棄河道泥巖。

圖11　點壩伊始位置疊加測井特征(圖4Ee剖面)Fig.11　The logging characteristics of superposition relation of the position of the sandstone at the beginning of point bars (Fig.4Ee section)

圖12　末期點壩疊加測井特征(圖4Ff剖面)Fig.12　The logging characteristics of the end point bar (Fig.4Ff section)

圖13　復雜曲流帶結(jié)構(gòu)特征模式圖Fig.13　The characteristics of structural model of complex meander belt

(3) 通過概念模型正演得到的地震反射特征與研究區(qū)內(nèi)曲流帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的地震反射特征具有較好的對應(yīng)關(guān)系：強能量反射的底凸上凹、頂平底抬升、底凸頂平、底平上凹的特征分別對應(yīng)點壩伊始位置疊加前期廢棄河道、點壩主體—廢棄河道疊加、點壩伊始位置疊加、末期河道等點壩間接觸疊加結(jié)構(gòu)。

(4) 通過點壩間砂體頂、底界面高程差異及地震反射同相軸振幅和能量的變化特征，可以識別復雜曲流帶點壩伊始疊加早期點壩廢棄河道、末期河道疊加、兩期點壩伊始位置疊加、兩期點壩廢棄河道疊加、晚期點壩廢棄河道疊加早期點壩伊始位置等點壩間接觸疊加模式；研究區(qū)內(nèi)點壩規(guī)模差異明顯，點壩長度由300 m到800 m不等。

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