鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)上三疊統(tǒng)長(zhǎng)2油層組有利儲(chǔ)層分布及控制因素分析＊

方朝剛，周效華，王升陽(yáng)，李鳳杰（ 南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，南京 006） （ 中煤平朔集團(tuán)有限公司，朔州 06006）

（3 成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059）

鄂爾多斯盆地位于我國(guó)西北部，總面積約25×104km2，油氣資源與礦產(chǎn)資源十分豐富，是我國(guó)重要的能源寶庫(kù)［1－4］。按沉積旋回延長(zhǎng)組自上而下可分為10個(gè)油層組（長(zhǎng)1至長(zhǎng)10），其沉積特征反映了湖盆形成、發(fā)展和消亡的演化全過(guò)程。延長(zhǎng)組從長(zhǎng)10亞期開(kāi)始圍繞湖盆中心發(fā)育一系列環(huán)帶狀三角洲群體，長(zhǎng)9、長(zhǎng)7、長(zhǎng)4＋5亞期是湖盆演化中的三大湖侵期，相應(yīng)發(fā)育3套重要烴源巖［5－7］，尤其是長(zhǎng)7亞期，湖平面達(dá)到鼎盛期，沉積了盆地中生界最好的烴源巖［5－8］。長(zhǎng)2亞期為湖退期沉積，湖盆水位變淺，面積收縮，湖盆邊緣發(fā)育的三角洲連成一片，形成逐步向湖盆中心推進(jìn)三角洲沉積體系。前人對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層未作過(guò)系統(tǒng)研究，只是對(duì)其周邊地區(qū)的長(zhǎng)2 油層組儲(chǔ)層特征做過(guò)一些研究［9－14］。

近年來(lái)隨著勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入，研究區(qū)在該時(shí)期儲(chǔ)集性能的研究越來(lái)越受到重視，因此對(duì)于研究區(qū)長(zhǎng)2油層組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的分布及控制因素的認(rèn)識(shí)顯得尤為重要。長(zhǎng)2油層組在縱向上表現(xiàn)為具明顯的旋回性地層。本文采用電性特征標(biāo)志、沉積旋回和巖性厚度對(duì)比等綜合方法，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況分為3個(gè)油層段，6個(gè)油層亞段。長(zhǎng)2 油層組埋藏深度為1085～1900m，由于盆地沉降作用的長(zhǎng)期影響，地層原始孔隙度在受到地層壓力的擠壓和成巖作用的改造的雙重作用下而變小。

1 沉積微相及其特征

吳起地區(qū)位于鄂爾多斯盆中西部，受控于中部一級(jí)構(gòu)造單元陜北斜坡（圖1）。結(jié)合長(zhǎng)2油層組沉積時(shí)期盆地抬升，湖盆面積縮小的沉積背景，在對(duì)研究區(qū)200余口探井剖面資料（包括測(cè)井綜合圖、試油資料圖和分層數(shù)據(jù)表等）詳細(xì)分析及部分取芯井段巖心記錄與觀察的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)巖石學(xué)特征、古生物、沉積構(gòu)造、測(cè)井資料解釋及分析化驗(yàn)等資料進(jìn)行綜合分析，以相標(biāo)志和沉積特征的識(shí)別為主要依據(jù)，認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)2 油層組主要為三角洲平原亞相沉積，進(jìn)一步可細(xì)分為分流河道微相、天然堤微相、決口扇微相和分流間洼地微相。

1．1 分流河道微相

研究區(qū)內(nèi)分流河道以北東方向流動(dòng)為主，沉積物以灰白色細(xì)－中砂巖、灰白色細(xì)砂巖夾灰黑色泥巖為主，普遍發(fā)育塊狀層理（圖2－a）、板狀交錯(cuò)層理、平行層理（圖2－b），底沖刷構(gòu)造（圖2－c），在沖刷面上常有泥礫等滯留充填沉積，厚度變化較大，最厚可達(dá)50m，最薄5m。測(cè)井曲線具有箱型、齒化鐘形、齒化箱型－鐘形、疊加鐘形等組合形態(tài)（圖3），反映河流受季節(jié)流量的影響，引起粗細(xì)不同的變化或間歇性沉積的疊加特征。

圖1 鄂爾多斯盆地吳起研究區(qū)位置和主要井位分布圖Fig．1 Location of the studied Wuqi area，Ordos basin and distribution of the main wells

圖2 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)2油層組沉積構(gòu)造（巖芯照片）Fig．2 Sedimentary structures of the Chang 2oil－bearing beds of upper Triassic Yanchang Formation in Wuqi area，Ordos basin（photos of bore cores）

圖3 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)G48井上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)2油層組綜合柱狀圖Fig．3 Comprehensive column of sedimentary facies of the Chang 2oil－bearing beds of upper Triassic Yangchang Formation for the well G 48in Wuqi area，Ordos basion

1．2 天然堤微相

位于分流河道兩側(cè)的邊部，向河道一側(cè)較陡，向外一側(cè)較緩，為洪水期攜帶泥砂的洪水漫出淤積而成。沉積物較細(xì)，以細(xì)砂、粉砂和泥質(zhì)沉積為主，發(fā)育小型交錯(cuò)層理、沙紋層理（圖2－d）和水平層理（圖2－e），并可見(jiàn)植物碎片和生物潛穴構(gòu)造。測(cè)井曲線上表現(xiàn)為低幅的平直或微齒化的曲線（圖3）。大河道的天然堤厚度一般小于10m，小河道天然堤厚度一般小于5m。

1．3 決口扇微相

洪水期河水沖決天然堤，部分水流由決口處流向河漫灘，砂、泥質(zhì)在決口處形成的扇狀沉積體，位于河床外側(cè)，與天然堤共生。其沉積物主要為細(xì)砂巖、粉砂巖，粒度比天然堤沉積物稍粗。具有小型交錯(cuò)層理、波狀層理和水平層理，沖刷充填構(gòu)造常見(jiàn)（圖2－f）。測(cè)井曲線上表現(xiàn)為平直曲線背景中出現(xiàn)的指狀或齒狀指狀曲線（圖3）。

1．4 分流河道間洼地微相

分流河道間洼地為洪水漫溢天然堤在分支河道間的沉積，巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉、細(xì)砂巖?？梢?jiàn)水平層理、波狀層理、沙紋層理。自然電位曲線形態(tài)呈現(xiàn)低幅齒化或近平直基線（圖3）。

2 儲(chǔ)集層特征

2．1 巖石類型

吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層的巖石學(xué)特征以灰白色、淺灰色長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，其次發(fā)育巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石砂巖，含少量的巖屑砂巖（圖4）。砂巖粒度以中粒、細(xì)－中粒為主，多呈次圓－次棱角狀，分選性中等，具有顆粒支撐和孔隙式膠結(jié)為主的特點(diǎn)。水動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng)，雜基含量相對(duì)較少，原始粒間孔較發(fā)育，是形成該區(qū)儲(chǔ)集層以發(fā)育粒間孔為主的孔隙特征的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要表現(xiàn)為礦物成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度中等，這與物源區(qū)母巖特征、風(fēng)化程度較低和搬運(yùn)距離較近有關(guān)。

圖4 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組砂巖分類圖［15］Fig．4 Classification of sandstones of the Chang 2oilbearing beds of Yanchang Formation in Wuqi area，Ordos basin

吳起地區(qū)長(zhǎng)2 油層組砂巖組分中石英含量27．2%～36．3%，平均31．3%，表面潔凈，以正常消光為主，部分石英有次生加大現(xiàn)象；長(zhǎng)石含量為31．2%～49．8%，平均43．5%，以鉀長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石次之（圖6－a）；巖屑含量10．3%～25．5%，平均17．9%，巖屑成分主要為高級(jí)變質(zhì)巖、石英巖、片巖、板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖為主，巖漿巖（圖4－b）、隱晶巖等火成巖屑次之（圖6－b）。

2．2 填隙物特征

吳起地區(qū)長(zhǎng)2 油層組填隙物含量為6．2%～11．5%，平均含量8．86%，填隙物主要為粘土質(zhì)雜基，其次為灰泥雜基和碳酸鹽膠結(jié)物。粘土質(zhì)中可見(jiàn)雜基重結(jié)晶（圖6－c）和自生的高嶺石、自生和蝕變綠泥石，此外局部層段可見(jiàn)含量2%～10%的硅質(zhì)膠結(jié)物形成石英的次生加大（圖6－d），偶見(jiàn)2%的鐵質(zhì)填隙物和5%的濁沸石膠結(jié)物（圖6－e）。

2．3 儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過(guò)對(duì)吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組巖石薄片和鑄體薄片進(jìn)行觀察，認(rèn)為儲(chǔ)集層砂巖孔隙類型有殘余粒間孔（圖6－f）（包括粒間溶孔）、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔（圖6－g）、雜基溶孔、晶間孔等。其中粒間孔、長(zhǎng)石溶孔是其最主要儲(chǔ)集空間，分別占孔隙的52%和30%。此外，雜基溶孔、巖屑溶孔也有分布，分別為1．7%和8．3%，但由于孔隙較小，連通性較差，對(duì)儲(chǔ)集層影響不大。面孔率一般為3．8%～6．8%，平均面孔率約5%，平均孔徑為27 μm，平均喉道直徑為0．57μm。

2．4 儲(chǔ)集層毛管壓力特征

據(jù)吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層4個(gè)樣品的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孔隙結(jié)構(gòu)在縱向上表現(xiàn)較好。排驅(qū)壓力范圍值為（0．0121～1．3936）MPa，均值0．1236 MPa；中值壓力（0．3756～23．27）MPa，均值3．9854 MPa；喉道中值半徑（0．0611～0．7094）μm，均值0．3234 μm；分選系數(shù)1．2378～3．103，均值1．9233，分選性中等；歪度系數(shù)－0．2556～1．9561，均值0．8310，總體表現(xiàn)為負(fù)偏；孔隙結(jié)構(gòu)的分選中等，喉道分布略顯粗歪度為主，排驅(qū)壓力總體較低，最大進(jìn)汞飽和度較高（圖5）。

圖5 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組進(jìn)汞曲線圖Fig．5 Intrusive mercury curves of the Chang 2 oil－bearingbeds of Yanchang Formation in Wuqi area，Ordos basin

2．5 儲(chǔ)集層物性特征

據(jù)吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層560塊樣品的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層物性中等。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示孔隙度值集中在12%～14%，占總統(tǒng)計(jì)樣本的85．3%。地層最大孔隙度值為24．65%，最小孔隙度值為2．52%，目前技術(shù)下孔隙度6%以下，滲透率0．07以下的儲(chǔ)集層難以開(kāi)采，作為無(wú)效儲(chǔ)集層，不參與統(tǒng)計(jì)，有效儲(chǔ)集層平均孔隙度為13．45%，可見(jiàn)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層的孔隙性較好。其滲透率值主要集中在（1～6）×10－3μm2以下，占總統(tǒng)計(jì)樣本的75．4%。長(zhǎng)2油層組地層整體滲透率較低，最大滲透率值為36．69×10－3μm2。長(zhǎng)2油層組地層的平均滲透率值為5．33×10－3μm2。根據(jù)2005年4月頒布的石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算的規(guī)范，碎屑巖油藏孔隙度在10%～15%之間為低孔，其滲透率在（5～50）mD 之間為低滲，故研究區(qū)長(zhǎng)2油層組為典型的低孔低滲油藏。其各個(gè)小層孔隙度和滲透率的平均值變化不大（圖7），對(duì)長(zhǎng)，長(zhǎng)，長(zhǎng)，長(zhǎng)，長(zhǎng)，長(zhǎng)23六個(gè)小層統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)的儲(chǔ)集物性最好，各個(gè)小層間的儲(chǔ)集層非均質(zhì)性弱。

圖6 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組膠結(jié)物類型、孔隙類型及成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響（薄片照片）Fig．6 Influences of cement types，porosity types and diagenesis of the Chang 2oil－bearing bed of Yanchang Formation in Wuqi area，Ordos basin（photos of thin sections）

圖7 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)長(zhǎng)2各油層亞段孔隙度和滲透率對(duì)比圖Fig．7 Correlation diagrams of porosity and permeability of the Chang 2sub－oil－bearing bed of Yanchang Formation in Wuqi area，Ordos Basion

3 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層控制因素

沉積相從平面展布上控制著儲(chǔ)集層物性的分布特點(diǎn)，是其儲(chǔ)集層物性的控制基礎(chǔ)，如三角洲平原亞相中的分流河道微相是儲(chǔ)集層發(fā)育的有利相帶，但要形成優(yōu)質(zhì)有效儲(chǔ)集層，它還受成巖作用等因素影響［16］。

3．1 沉積微相對(duì)儲(chǔ)集性的影響

油氣的聚集與沉積相的展布規(guī)律有密切關(guān)系，沉積砂體主體部位往往是油氣聚集的有利地帶。三角洲平原亞相是吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層的主要沉積環(huán)境，由于水動(dòng)力強(qiáng)，顆粒的分選性和磨圓度好，原始粒間孔隙發(fā)育，易形成有利儲(chǔ)集層。吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組水下分流河道砂體面孔率大于9%，有的甚至能達(dá)到20%（如G48井）。而三角洲平原亞相的分流間洼地微相、天然堤微相和決口扇微相由于水動(dòng)力不足，黏土礦物含量高，連通性差，不易形成良好的儲(chǔ)集空間。這一特征表明，沉積微相對(duì)于儲(chǔ)集層的孔隙度和滲透率具有明顯的控制作用，是形成儲(chǔ)集層的重要基礎(chǔ)。

3．2 成巖作用

儲(chǔ)集層的分布受控于沉積，但有效的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體，往往要看后期成巖作用對(duì)儲(chǔ)集性能的改造。通過(guò)對(duì)取芯井的薄片分析，長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層經(jīng)歷了多種后期成巖作用，對(duì)儲(chǔ)集層具有建設(shè)性的成巖作用有早期綠泥石膠結(jié)抗壓實(shí)作用、溶蝕作用和長(zhǎng)石交代形成自生高嶺石的作用，而破壞性的作用主要為壓實(shí)作用、成巖早期的方解石連晶或嵌晶的膠結(jié)作用和石英的次生加大作用，其次為壓溶作用、成巖晚期的膠結(jié)作用、方解石交代黑云母和自生礦物的形成作用。

3．2．1 建設(shè)性成巖作用

（1）成巖早期綠泥石膠結(jié)作用

早期綠泥石膠結(jié)作用（圖6－h(huán)）對(duì)儲(chǔ)集層的孔隙有特殊的影響，雖然其形成可以減少原生孔隙的空間，但形成的包膜厚度很小，對(duì)原生孔隙破壞很有限。相反，由于這種包膜可以阻止石英次生加大的形成，從而阻止了原生粒間孔的充填；有效增加了顆粒的抗壓強(qiáng)度，阻止了巖石因進(jìn)一步壓實(shí)作用造成的原生粒間孔的減?。挥行ПＷo(hù)了長(zhǎng)石等顆粒粒內(nèi)溶孔（包括鑄?？祝┍粔簩?shí)和后期充填作用的破壞，早期綠泥石膠結(jié)作用的存在對(duì)于儲(chǔ)集層孔隙具有建設(shè)性作用［17］。

（2）溶蝕作用

通過(guò)對(duì)吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層砂體的鑄體薄片觀察發(fā)現(xiàn)，溶蝕作用主要表現(xiàn)有碎屑顆粒的溶蝕和填隙物的溶蝕兩種。由于吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層在大氣水和富含有機(jī)酸的地下水的共同作用下，長(zhǎng)石溶孔、粒間溶孔這兩種空隙特別發(fā)育，占總空隙的80%，為儲(chǔ)集層提供了大量的儲(chǔ)集空間。在晚成巖期有機(jī)酸溶蝕作用下，溶蝕作用可為儲(chǔ)集層提供7%～8%的次生孔隙。

（3）交代作用

吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層建設(shè)性交代作用主要變現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是黑云母的綠泥石化（圖6－i），它為綠泥石包膜的形成提供了大量的物質(zhì)來(lái)源；二是長(zhǎng)石的高嶺石化，長(zhǎng)石被高嶺石交代形成自生高嶺石過(guò)程中，由于高嶺石體積小于被交代的長(zhǎng)石體積，形成發(fā)育的晶間孔而使總孔隙度增加。因此，這兩方面都對(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能具有建設(shè)性作用。

3．2．2 破壞性成巖作用

（1）壓實(shí)和壓溶作用

由于吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組的儲(chǔ)集層中主要的儲(chǔ)集空間為（殘余）原生粒間孔，因此壓實(shí)作用的強(qiáng)弱對(duì)原生粒間孔保存的多少有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)，壓實(shí)作用可以造成原生孔隙的損失達(dá)到30%左右。在研究區(qū)壓溶作用主要表現(xiàn)為顆粒的凹凸和縫合線狀接觸、石英的溶蝕和次生加大而形成，由于薄片中這兩種現(xiàn)象均不太發(fā)育，因此壓溶作用對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)集層的破壞較有限。

（2）膠結(jié)作用

無(wú)論是何種物質(zhì)的膠結(jié)，均表現(xiàn)為孔隙之間物質(zhì)的充填，因此對(duì)孔隙均有不同程度的減少作用。在研究區(qū)的儲(chǔ)集層中，成巖早期的方解石連晶或嵌晶的膠結(jié)作用（圖6－j）對(duì)孔隙度的減小較為明顯，其次為石英的次生加大作用，兩者可造成孔隙度減少10%左右。而成巖晚期的含鐵碳酸鹽礦物、自生粘土礦物、濁沸石，自生石英的沉淀由于發(fā)育有限，因此對(duì)孔隙的減少也有限。

（3）交代作用

吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層破壞性的交代作用主要變現(xiàn)為兩個(gè)方面，一個(gè)是黑云母的鈣化（圖6－k）；另外一個(gè)是長(zhǎng)石的鈣化（圖6－l），兩者在成巖過(guò)程中由于發(fā)生方解石交代，碳酸鹽礦物在后期不易發(fā)育溶蝕，對(duì)孔隙發(fā)育不利，因此這兩方面都對(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能具有破壞性作用。

4 油層特征與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層分布規(guī)律

4．1 油層特征

吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組油藏主要分布于分流河道砂體帶上，已經(jīng)建產(chǎn)的油田以中部紅柳溝地區(qū)為例（圖1），該地區(qū)油層主要分布于北東向分流河道砂體帶上。以G12井－ZJ13井油藏剖面為例（圖8），測(cè)井解釋油氣顯示層位2層，包括長(zhǎng)油層亞段G11井，油水層1層3．8m，并在G11井獲得油1．60t／d、水33．70t／d的試油。長(zhǎng)油層亞段的G11井油水層1層4．2m，試油為油4．93t／d、水28．70t／d，X85井油水層3 層10．2m，試油為油0．68t／d、水7．90t／d。該剖面油藏位于起伏構(gòu)造的鼻隆位置，油層沿分流河道砂體呈長(zhǎng)條狀分布，橫向連通性好，砂體厚度10～15m，油藏受底水的驅(qū)動(dòng)作用明顯。

4．2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層分布規(guī)律

吳起地區(qū)長(zhǎng)2油層組位于盆地的中西部，發(fā)育曲流河三角洲平原亞相，該亞相中主要發(fā)育分流河道、分流間洼地、天然堤和決口扇4種微相。三角洲平原亞相的分流河道砂體是主要的儲(chǔ)集層砂體。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間主要為粒間孔和粒內(nèi)溶孔，孔候組合為粗孔或中孔－細(xì)孔。形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層必須滿足以下3個(gè)條件：（1）分流河道微相主體砂體；（2）壓實(shí)作用和膠結(jié)作用較弱，綠泥石薄膜較發(fā)育，保護(hù)孔隙，增加抗壓能力，對(duì)孔隙起破壞性作用的碳酸鹽膠結(jié)物不發(fā)育；（3）不穩(wěn)定的長(zhǎng)石顆粒和一些巖屑組分發(fā)生溶蝕，發(fā)育次生孔隙。

圖8 鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)G48井－ZJ13井長(zhǎng)2油層組油藏剖面圖Fig．8 Oil reservoir profile from Well G48to ZJ13of the Chang 2interval of Yanchang Formation in Wuqi area，Ordos Basion

5 結(jié) 論

鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層為典型的低孔低滲砂體，發(fā)育三角洲平原亞相。儲(chǔ)集層類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，填隙物以雜基為主，其中普遍發(fā)育的粘土質(zhì)是導(dǎo)致研究區(qū)低孔低滲的原因之一。該儲(chǔ)集層平均孔隙度為13．45%，平均滲透率為5．33×10－3μm2，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)2油層組各個(gè)小段的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)的儲(chǔ)集物性最好，主要孔隙類型為殘余粒間孔和粒內(nèi)溶孔，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性弱，毛管排驅(qū)壓力總體較低。低孔低滲背景下相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育特征主要受到沉積相和后期成巖作用的影響。沉積作用中的沉積相在研究區(qū)的平面展布是控制儲(chǔ)層砂體和物性的基礎(chǔ)，而如果要進(jìn)一步圈定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的范圍，一般取決于后期成巖作用對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層的改造程度。

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