disciplina: metodologia da pesquisa em geoquÍmica olga lucia villarreal barragan orientador: prof...

DISCIPLINA: METODOLOGIA DA PESQUISA EM GEOQUÍMICA

OLGA LUCIA VILLARREAL BARRAGAN

ORIENTADOR: PROF Dr. JORGE A. TRIGUIS.

“CARACTERIZAÇÃO DOS BIOMARCADORES SATURADOS E

AROMATICOS EM OLEOS DA BAHIA E REGIÃO NORDESTE BRASILEIRA.”

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAINSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE

RESUMOANALISADAS AMOSTRAS DE ÓLEOS DA BACIA DO RECÔNCAVO E DE REGIÕES DO NORDESTE DE BRASIL.

GEOQUÍMICAS CROMATOGRAFIA LÍQUIDA, CROMATOGRAFIA GASOSA (CG) E CROMATOGRAFIA GASOSA ACOPLADA A ESPECTROMETRIA DE MASSAS (CG-EM)

MATÉRIA ORGÂNICA QUE ORIGINOU, MATURIDADE, ROCHA FONTE POSSÍVEL, PROCESSOS ALTERAÇÃO E BIODEGRADAÇAO.

ALÉM DA CONCENTRAÇÃO COMPONENTES, (HIDROCARBONETOS SATURADOS E HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS).

APRESENTAÇÃO DO PROJETO

DESCRITORESAPRESENTAÇÃO DO PROJETO

APRESENTAÇÃO DO PROJETOJUSTIFICATIVA

APROVEITAMENTO NA EXPLORAÇÃO DE PETROLEO NO MUNDO, DEVE-SE

PROSSEGUIR COM O PROCESSO DE AVALIAÇÃO DA POTENCIAL ADQUISIÇÃO E

REPROCESSAMENTO DE INFORMAÇÕES GEOLOGICAS. ESSAS INFORMAÇÕES

SERÃO FORNECIDAS AOS INVESTIDORES PRIVADOS, ATRAVES DE IDENTIFICAÇÃO

E EXPLORAÇÃO DE AREAS PRIORITARIAS ONDE SE CONSIDERA POSSIVEL

ENCONTRAR NOVAS RESERVAS DE HIDROCARBONETOS.

PARA ISSO, PRECISAMOS DE MAIS ESTUDOS EM BACIAS INEXPLORADAS ANTES DE

ENTRAR EM UM PROCESSO DE ALOCAÇÃO DE AREA. ESTES ESTUDOS PERMITEM

UMA ANALISE DE BACIAS SEDIMENTARES A PARTIR DE PERSPECTIVAS

DIFERENTES E VISA IDENTIFICAR AREAS POTRENCIAS DE PETROLEO E OBTER

UMA MELHOR COMPREENSÃO DOS SISTEMAS PETROLEFEROS.

OBJETIVOS

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinação dos fingerprints (impressões digitais) dos óleos e seus marcadores, a fim de ser

avaliada tipo de matéria orgânica, origem e maturidade térmica alcançado por cada uma

das amostras coletadas através da análise de biomarcadores na fração de saturados e

aromáticos.

Desenvolvimento de banco de dados que é indispensável para proceder a qualquer

interpretação proposta, uma vez que é a ligação de dados anteriores com novos resultados

analíticos, que permite a caracterização química e modelagem geológico-geoquímica de

regiões petrolíferas.

OBJETIVO GERALCaracterizar, avaliar e interpretar as propriedades

geoquímicas de petróleo que pertencem aos sistemas mais

representativos das bacias sedimentares com indicação de

abrigarem sistemas petrolíferos na Bahia e Região Nordeste

do Brasil.


INTRODUÇÃO

A GEOQUÍMICA É O ESTUDO DA DISTRIBUIÇÃO E MIGRAÇÃO DOS

ELEMENTOS E COMPOSTOS QUÍMICOS NAS ROCHAS, ATRAVÉS DO TEMPO

E DO ESPAÇO.

A GEOQUÍMICA COMO RESULTADO DA DESENVOLVIMENTO, TEM

GRANDE VARIEDADE DE APLICAÇÕES E DIVISÕES. (ROCHAS

SEDIMENTARIAS).

GEOQUÍMICA ORGÂNICA:

- Quantificar e qualificar Matéria Orgânica

- Definindo a maturidade térmica

- Identificar os processos e grau de alteração.

- Localizar as áreas de Geração de HC.

- Estabelecer processos e rotas de migração.

- Correlacionar rochas geradoras-óleo e Óleo-óleo


BIOMARCADORES SATURADOS

PROMOVER E EXPANDIR O

APROVEITAMENTO DA EXPLORAÇÃO DE

PETRÓLEO NO MUNDO.

PROCESSO DE AVALIAÇÃO DO POTENCIAL

DA AQUISIÇÃO E REPROCESSAMENTO DE

INFORMAÇÕES GEOLÓGICAS E GEOFÍSICAS,

RELACIONADAS COM BACIAS PETROLÍFERAS.

ESSAS INFORMAÇÕES PODEM SER

FORNECIDAS A INVESTIDORES PRIVADOS,

ATRAVÉS DA IDENTIFICAÇÃO E EXPLORAÇÃO

DE ÁREAS PRIORITÁRIAS ONDE SE CONSIDERA

POSSÍVEL ENCONTRAR NOVAS RESERVAS DE

HIDROCARBONETOS.

O COMPOSTO DEVE APRESENTAR UMA ESTRUTURA INDICATIVA DE

QUE FOI OU PODE TER SIDO, UM COMPONENTE DE ORGANISMOS

VIVOS;

O COMPOSTO PRECURSOR DEVE ESTAR ALTAMENTE CONCENTRADO

NOS ORGANISMOS QUE MOSTRAM UMA AMPLA DISTRIBUIÇÃO;

AS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS DO COMPOSTO

PERMANECEM ESTÁVEIS QUIMICAMENTE DURANTE O PROCESSO DE

SEDIMENTAÇÃO E SOTERRAMENTO DA MATÉRIA ORGÂNICA

(PETERS & MOLDOWAN, 1993):


BIOMARCADORES SATURADOS


APRESENTAÇÃO DO PROJETO TEMA II.

Até o momento os hidrocarbonetos aromáticos

não são objeto de muchos estúdios em as bacias

brasileiras

biomarcadores aromáticos (esteróides mono- e

triaromáticos), assim como outros compostos

aromáticos não biomarcadores com aplicações

geoquímicas (fenantreno e alquilderivados,

naftaleno e alquilderivados, benzotiofeno e

alquilderivados).

Uma das principais características dos

compostos aromáticos está relacionada à sua

elevada estabilidade química

BIOMARCADORES AROMATICOS

APRESENTAÇÃO DO PROJETO BIOMARCADORES

AROMATICOS

APRESENTAÇÃO DO PROJETOMETODOLOGIA

SELEÇÃO DAS ÁREAS PARA AMOSTRAGEM

A escolha dos tipos dos pontos a serem amostrados levará em consideração a ocorrência em porcentagem de área procurando-se abranger a maior amplitude possível das principais propriedades físicas e químicas dos óleos.

PROCEDIMENTOS DE AMOSTRAGEM

Vidraria e utensílios de metal (bacias e colheres de alumínio) serão deixados submersos por 24 horas numa solução aquosa de detergente alcalino (EXTRAN ®) a 5%.

Posteriormente o material será enxaguado em água corrente seguida de água destilada e levado à estufa a 120° C para secar. Depois de seco, o material será descontaminado com metanol e acetona P.A. e levado novamente à estufa.

Após coleta, os frascos serão devidamente identificados e acondicionados em caixas de isopor com gelo e enviados aos laboratórios, onde serão mantidos sob refrigeração até a análise. Após o término da coleta em cada ponto, o trado e as outras ferramentas serão lavados com água ultra-pura.

1.

2.

APRESENTAÇÃO DO PROJETOMETODOLOGIA

•Análises por Cromatografia em Fase Gasosa com Detector de Espectrometria de Massa (GC/MS e GC/MS-MS)

A análise de biomarcadores saturados será realizada utilizando-se a fração de hidrocarbonetos saturados, para a obtenção dos fragmentogramas característicos de cada composto: terpanos e hopanos (m/z 191); esteranos (m/z 217 e 218). Devido a sensibilidade técnica de cromatografia gasosa por espectrometria de massa-massa (GC/MS-MS).

CROMATOGRAFIA LIQUIDA

CROMATOGRAFIA LÍQUIDA – SOXHLET

Uma massa de 1g da amostra de óleo.

A fração de hidrocarbonetos saturados será separada deste extrato através do tratamento do mesmo com uma coluna de sílica gel ativada e eluição com hexano ultra puro

A fração de hidrocarbonetos aromáticos será separada através da eluição com uma mistura de hexano/diclorometano da mesma coluna

e a fração de NSO será separada através da eluição do mesmo extrato na coluna com metanol.

•Análises por Cromatografia Gasosa com Detector de Ionização de Chama (GC/FID)

A fração eluida com hexano será diretamente injetada, sem divisão de fluxo, em uma coluna de fase estacionária 30m DB-5 instalada em um cromatógrafo a gás Varian CP3800, para detecção de hidrocarbonetos alifáticos individuais (n-C12 a n-C36, Pr e Ph) que serão quantificados em relação à área do respectivo padrão externo, seguindo calibração com compostos autênticos e correspondente padrão sub-rogado.

3.•Análises por Cromatografia em Fase Gasosa com Detector de Espectrometria de Massa (GC/MS e GC/MS-MS)

As frações dos hidrocarbonetos aromáticos anteriormente separados por cromatografia em coluna de sílica foram analisadas por cromatografia gasosa de alta resolução acoplada a espectrometria de massas (CG/EM).

A determinação dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos obedecerá a metodologia proposta por USEPA 8270. A determinação qualitativa dos HPA será realizada através de alguns íons característicos destes compostos e seus respectivos tempos de retenção. As definições dos íons utilizados serão feitas através de injeções de padrões de HPA, analisadas no modo full scan (massa 55 a 295 amu) e dados fornecidos na literatura.

CRONOGRAMAAPRESENTAÇÃO DO PROJETO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

X X X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

X X X X X X X X X X X X

SELEÇAO DAS AMOSTRAS

Promover a seleção das principais baciasda bahia e da região Nordeste do Brasil ecoletar amostras nos locales escolhidos

ANALISES DAS AMOSTRAS

Realizar analises quimicas e identificaçãode biomarcadores nas amostras

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ANALISES DE DADOS

Efetuar a correlação oleo-oleo dosbiomarcadores para as bacias estudadas.

Pesquisar artigos cientificos, consultarlivros especializados y realizar o estudo daarte de trabalhos anteriores.

LEVANTAMIENTO BIBLIOGRAFICO

2010.

CRONOGRAMAAPRESENTAÇÃO DO PROJETO

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

X X X X X X X X X X X X

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

X X X X X X X X X

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADESLEVANTAMIENTO BIBLIOGRAFICO

Pesquisar artigos cientificos, consultarlivros especializados y realizar o estudo daarte de trabalhos anteriores.

PREPARAÇÃO DE DISSERTAÇÃO

Escrever a dissertação, preparar artigospara publicação e a presentação dadefesa pública do trabalho final.

2011.

APRESENTAÇÃO DO PROJETO INFRAESTRUTURA

01 Espectrômetro de absorção atômica com chama (Varian);

01 Espectrômetro de absorção atômica com forno de grafite marca (Varian);

01 Forno Microondas (Provecto);

02 Estufas de secagem e esterilização;

02 Balanças analíticas;

01 Sistema de purificação de agua marca Milli-Q modelo Gradiente;

01 Espectrofotômetro Uv-VIS mod Cary 50 marca Varian;

01 Medidor de pH/EH digital de bancada; 01 Condutivímetro digital de bancada e

portátil,

01 Medidor de pH/EH (portátil); 01 Salinômetro/Refratômetro (portátil);

02 GPS para campo.

APRESENTAÇÃO DO PROJETO INFRAESTRUTURA

01 Cromatógrafo gasoso de alta resolução com Detector de Massa tipo Íon Trap, composto por cromatógrafo VARIAN CP 3800;

01 Espectrômetro de Massas VARIAN Saturn 2000 e Amostrador Varian CP 8410;

01 Cromatógrafo gasoso com detector de ionização de chama (FID) e concentrador de amostras Purge and TrapTekmar Dohrmann 3100;

03 capelas para trabalhos com orgânicos com dimensões 1.000 X 800 X 2.600 mm, boxe construído em chapas de aço inoxidável, com abertura frontal de trabalho e um vidro de segurança temperado com acionamento no sentido vertical (tipo guilotina), puxador em aço inox aparafusado ao vidro;

01 Forno mufla, temperatura máxima 1200ºC, com display analógico;

06 Extratores Soxlhet completo e contínuo, com juntas esmerilhadas e balão de 250 mL, condensador de comprimento 300 mm;

01 Evaporador rotativo para balão de 250 mL;

01 Manta aquecedora com temperatura regulável e variável;

01 Bomba de vácuo para evaporador rotativo.

REFERENCIAS ALEXANDER, R.; KAGI, R.J.; SHEPPAR, P.N.;. “1,8-dimethylnaphthalene as an indicator of petroleum maturity”. Nature, v. 308, pp. 442-443. 1984 ALEXANDER, R.; KAGI, R.J.; ROWLAND, S.J.; SHEPPARD, P.N.; CHIRILA, T.V.; . “The effects of thermal maturity on distributions of dimethylnaphthalenes and trimethylnaphthalenes in some ancient sediments and petroleums ”. 1985 ATKINS, P.W., , “Moléculas”. 1 ed. São Paulo, Universidade de São Paulo, EDUSP. 2000 BEACH, F.; PEAKMAN, T.M.; ABBOT, G.D.; SLEEMAN, R.; MAXWELL, J.R.; “Laboratory thermal alteration of triaromatic steroid hydrocarbons”. Organic Geochemistry, v. 14, pp. 109-111. 1989. BUDZINSKI, H.; GARRIGUES, P.; RADKE, M.; CONNAN, J.; OUDIN, J.L.; “Thermodynamic calculations on alkilated phenanthrenes: geochemical applications to maturity and origin of hydrocarbons”. Organic Geochemistry, v. 20, pp. 917-926. 1993. BUDZINSKI, H.; GARRIGUES, P.; CONNAN, J.; DEVILLERS, J.; DOMINE, D.; RADKE, M.; OUDIN, J.L.;. “Alkylated phenanthrene distributions as maturity and origin indicator in crude oils and rock extracts” . Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 59, pp. 2043-2056. 1995. FAN, P.; PHILP, R.P.; LI, Z.X.; YING, G.;. “Geochemical characteristics of aromatic hydrocarbons of crude oils and source rock from different sedimentary environments”. Organic Geochemistry, v. 16, pp. 427-435. 1990 HUGHES, W.B.,.”Use of thiophenic organosulfur compounds in characterizing crude oils derived from carbonate versus siliciclastic sources”. In: Palacas, J.G. ed. Petroleum Geochemistry and Source Rock Potencial of Carbonate Rock. Am. Association Petroleum Geologists Studies Geology, v. 18, pp. 181-196. 1984.


HOLBA, A.G.; DZOU, L.I.; WOOD, G.D.; ELLIS, L.; ADAM, P.; SCHAEFFER, P.; ALBRECHT, P.; GREENE, T.; HUGHES, W.B. “Application of tetracyclic polyprenoids as indicators of input from fresch-brackish water environments”, Organic Geochemistry, v. 34, pp. 441-469. 2003. MACKENZIE, A.S., “Aplications of biological markers in petroleum geochemistry. In: Brooks, C.J.W. e Welte, D.H. (Eds.). Advances in Petroleum Geochemistry 1”. London, Academics Press. pp. 115-214. 1984. PETERS, K.E.; MOLDOWAN, J.M.; SCHOELL, M.; HEMPKINS, W.B.; “Petroleum isotopic and biomarker composition related to source rock organic matter and depositional environment”. Organic Geochemistry, v. 10, pp. 17-27. 1986. PETERS, K.E.; MOLDOWAN, J.M.; DRISCOLE, A.R.; DEMAISON, G.J.; “Origin of beatrice oil by Co-Sourcing from Devonian and Middle Jurassic Source Rocks”. Inner Moray Firth, U.K. American Association of Petroleum Geologists. Bull. v. 73 pp. 454-471. 1989. PETERS, K.E.; MOLDOWAN, J.M.; SUNDARARAMAN, P.; “Effects of hydrous pyrolysis of biomarker thermal maturity parameters: Monterey phoshatic and siliceous members”. Organic Geochemistry, v. 15 pp. 249-265. 1990. PETERS, K.E.; MOLDOWAN, J.M. The Biomarker Guide: Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments. New Jersey, Prentice-Hall Inc., 1993. PETERS, K.E.; WALTERS, C.C.; MOLDOWAN, J.M.;. The Biomarker Guide: Biomarker and Isotopes in Petroleum Exploration and Earth History. 2 ed. v. 2, Cambridge University. 2005. RADKE, M.; WELTE, D.H.; WILLSCH, H.; “Geochemical study on a well in the Western Canada Basin: relation of the aromatic distribution pattern to maturity of organic matter”. Geochimica et Cosmochimica Acta, v 46, pp. 1-10.

REFERENCIASAPRESENTAÇÃO DO PROJETO

RADKE, M.; WELTE, D.H.; WILLSCH, H.; “Maturity parameter based on aromatic hydrocarbons: Influence of organic facies and maturation”. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 64, No 2, pp. 275-286. 1986. RADKE, M., “Application of aromatic compounds as maturity indicator in source rocks and crude oils” . Marine Petroleum Geology, v. 5, pp. 224-236. 1988. RADKE, M; GARRIGUES, P.; WILLISCH, H.;. “Methylated dicyclic and triciclyc aromatic hydrocarbons in crude oils from the handil field, Indonesia”. Organic Geochemistry, v. 6, pp. 423-430. 1990. RADKE M.; WILLSCH H.;. Occurrence and thermal evolution of methylated benzo- and dibenzothiophenes in petroleum source rocks of western Germany. In Advances and Applications in Energy and the Natural Environment. 15th Meeting of the European Association of Organic Geochemists, Poster Abstracts (Edited by D. Manning), pp. 480-484. Manchester University Press, U.K. 1991 RADKE M.; WILLSCH H.;. “Extractable alkyldibenzothiophenes in Posidonia shale (Toarcian) source rocks: Relationship of yields to petroleum formation and explusion”. Geochimica et Cosmochimica Acta 58, 5223-5244. 1994. RADKE, M.; RULLKOTTER, J.; VRIEND, S.P.;. “Distribution of naphthalenes in crude oils from the Java Sea: source and maturation effects”, Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 58, pp. 2675-2689. 1994. ROWLAND, S.J.; ALEXANDER, R.; KAGI, R.I.;. “Analysis of trimethylnaphthalenes in Petroleum by Capillary Gas Chromatography”. Journal of Chromatography, v. 294, pp. 407-412. 1984. SMITH, J.W.; GEORGE, S.C.; BATTS, B.D.;. “Pyrolysis of aromatic compound as a guide to synthetic reactions in sediment”. APEA Journal, v. 34, pp. 504-512. 1994.

REFERENCIASAPRESENTAÇÃO DO PROJETO

REFERENCIASAQUINO NETO, F. R., TRENDEL, J. M., RESTLE, A., CONNAN, J., ALBRECHT, P. A., Occurrence and formation of tricyclic and tetracyclic terpanes in sediments and petroleum. In: BJOROY, M. et al (eds). Advances in Organic Geochemistry. New York: J. Wiley and Sons, pp. 125-134.1983. BARKER, C. Organic Geochemistry in Petroleum Exploration. American Association of Petroleum Geologists. Tulsa, Oklahoma. 1979. BRASSELL, S. C., ENGLINTON, G., MAXWELL, J. R.,1983, The geochemistry ofterpenoids and steroids. Biochem. Soc. Transactions, 11, p.575-586 CELINO, J.J. et al. Fonte e Distribuição de Hidrocarbonetos do Petróleo nos Sedimentos da Baía de Todos os Santos, Bahia. Braz. J. Aquat. Sci. Technol., n. 12, p. 31-38, 2008. CONNAN, J., BOUROULLEC, J., DESSORT, D., ALBRECHT, P., The microbial input in carbonate-anhydrite facies of a sabkha palaeoenvironment from Guatemala: a molecular approach, Organic Geochemistry, v.10, pp. 29-50. 1985. DAMSTÉ J. S. S., KENIG, F., KOOPMANS, M. P., KÖSTER, J., SCHOUTEN S., HAYES, J.M., LEEUW, J. W., 1995, Evidence for gammacerane as an indicator of water colums stratification. Geochimica et Cosmochimica Acta, v 59, nº .1995. DE GRANDE, S.M.B., AQUINO NETO, F.R., MELLO, M.R.,. “Extended tricyclic terpanes in sediments and petroleums”, Organic Geochemistry, v.20, pp.1039-1047. 1993. GREENWOOD, P.F., AROURI, K.R., GEORGE, S.C.,. “Tricyclic terpenoid composition of tasmanites kerogen as determined by pyrolysis GC-MS”, Geochimica et Cosmochimica Acta, v.64, pp. 1249-1263. 2000.


REFERENCIASHAN, J.; CALVIN, M. Hydrocarbon Distribution of Algae and Bacteria, and Microbial Activity in Sediments . Process National Academy of Sciences, USA, 64, 1969, pp. 436-443. HUC, A. Y. Petroleum Geochemistry at the Dawn of the 21st Century, Oil and Gas Science and Technology, v. 58, n. 2, pp. 233-241. 2003. HUNT, M.J. Petroleum Geochemistry and Geology, New York, W.H.Freedman. 1979. KILLOPS, S.D.; KILLOPS, V.J. An Introduction to Organic Geochemistry. Longman, Scientific & Technical. New York, 1994, 265 p. KASSIM, T.A., SIMONEIT, B.R.T. The Handbook of Environmental Chemistry – Pollutant-Solid Phase Interactions: Mechanism. Chemistry and Modeling - Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2001. LIJMBACH, G.W., 1975. On the origin of petroleum, In: Proceedings of the 9th World Petroleum Congress Applied Science, pp. 357-369, London. MELLO, M.R. Geochemical and Molecular Studies of the Depositional Environments of Source Rocks and their Derived Oils from the Brazilian Marginal Basins. Tese de Ph.D., Universidade de Bristol, pp240. 1988. MELLO, M.R., MAXWELL, J.R., Organic Geochemical and biological marker characterization of source rocks and oils derived from lacustrine environments in the Brazilian continental margin, In: B.J.Katz (eds), Lacustrine basin exploration : case studies and modern analogs, American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, Oklahoma, pp. 77-99. 1990. MOLDOWAN, J.M, LEE, C.Y., WATT, D.S., et al. Analysis and occurrence of C26-steranes in petroleum and source rocks, Geochimica et Cosmochimica Acta, v.55, pp. 1065-1081. 1991.


PRESENTAÇÃO PROJETOREFERENCIAS

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PRESENTAÇÃO PROJETOREFERENCIAS

VOLKMAN, J.K. Sterols and other triterpenoids: source specificity and evolution of biosynthetic pathways . Organic Geochemistry 36, 139-159. 2005. WAPLES, D.W. e MACHIHARA, T. Biomarkers for geologists: a practical guide to the application of steranes and triterpanes in petroleum geology, AAPG methods in exploration series, v. 9, pp.1-76. 1991. WAPLES, D. W. Organic Geochemistry for Explorations Geologists. Burgess Publishing Company, USA. 1981.

disciplina: metodologia da pesquisa em geoquÍmica olga lucia villarreal barragan orientador: prof...

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