DE2626208A1

DE2626208A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden zweier unter wasser verlegter pipelines

Info

Publication number: DE2626208A1
Application number: DE19762626208
Authority: DE
Inventors: John William Ells; Ian David Parker
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1976-12-30
Also published as: NO762014L; NZ181125A; BR7603732A; NL7606325A; AU1485776A; GB1543578A; DK263776A; IE42851B1; FR2314424A1; AU505238B2; CA1037269A; US4051688A; FR2314424B1; IE42851L

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Anmelderin _Dr ._{|ng von Kreis|er +1973}

THE BRITISH PETROLEUM Dr.-lng.K Schönwald Köln

COMPANY LIMITED P''" ^ng· J^h^' ff'" , . ,

Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Britannis House, Moor Lane, Dr. J. F. Fues, Köln

London, EC2Y 9BU Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chern. Carola Keller, Köln Großbritannien Dipl.-Ing. G. Setting, Köln

Sg-Is 5 KÖLN 1 10· Juni 1976

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier unter Wasser verlegter Pipelines

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier unter Wasser verlegter Pipelines, bei welchem das einen Flansch aufweisende Ende der ersten Pipeline und das ebenfalls einen Flansch aufweisende Ende der zweiten Pipeline jeweils abgestützt wird, so daß die beiden Enden relativ zueinander ausgerichtet sind und einen Abstand von dem Wasserboden haben, und bei welchem die Flansche fluiddicht miteinander verbunden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Pipelines mit Schrauben zu verbinden, die durch Endflansche an den beiden Pipelineenden hindurchgesteckt und festgezogen werden. Hierzu müssen die Pipelineenden sorgfältig ausgerichtet werden, bevor mit dem Verschrauben begonnen werden kann und es muß sehr sorgfältig vorgegangen werden, um Beschädigungen an den Flanschen zu vermeiden, weil sonst eine fluiddichte.Abdichtung nicht mehr gewährleistet wäre. Derartige Arbeits-

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Telefon: (0221) 234541-4 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompotent Köln

vorgänge werden in Wassertiefen von mehr als 60 m erheblich erschwert, weil die Gefahr der Beschädigung der Flansche dann sehr groß ist, so daß ein Bedürfnis für ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Flanschverbindungen bei Pipelines besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die Enden zweier zu verbindender Pipelines präzise ohne die Gefahr von Beschädigungen aneinandergesetzt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die erste Pipeline so angeordnet wird, daß ihr Ende in Richtung ihrer Längsachse zur Ermöglichung einer axialen Verschiebung zur Verbindung der beiden Flansche verschiebbar ist, und daß auf dem Wasserboden oder einer Plattform ein Gerät zur Abstützung der beiden Pipelines in gegenseitiger Ausrichtung installiert wird, auf dem die beiden Pipelines ausgerichtet und miteinander verbunden werden.

Vorzugsweise wird auf dem Wasserboden ein Gerät installiert, das im folgenden als Verbindungsgestell bezeichnet wird. Dieses Verbindungsgestell ist so ausgerüstet, daß es die erste und die zweite Pipeline in gegenseitiger Ausrichtung unterstützen und festhalten kann. Die Pipelineenden werden auf das Verbindungsgestell aufgelegt, wobei sie relativ zueinander ausgerichtet werden, und miteinander verbunden.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ende der zweiten Pipeline auf das Verbindungsgestell ab-

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gesenkt und auf die Stützeinrichtung aufgelegt, wo es sich in der vorgesehenen ausgerichteten Position in bezug auf die Führungseinrichtung für die erste Pipeline befindet,

Zweckmäßigerweise ist die zweite Pipeline zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem an ihrem Ende angebrachten Verschlußteil versehen und die zweite Pipeline wird vorübergehend in nicht ausgerichtetem Zustand unter Wasser abgestützt, um das Verschlußteil abzunehmen und zu entfernen.

Zweckmäßigerweise erfolgt das Abstützen der zweiten Pipeline in nicht ausgerichtetem Zustand unter Verwendung einer Stützvorrichtung auf dem Verbindungsgestell.

Vor der Installierung des Verbindungsgestells kann auf dem Wasserboden ein Gerät installiert werden, das im folgenden als Ansatzgestell bezeichnet wird und imstande ist, den Endbereich der ersten Pipeline mit Abstand über dem Wasserboden in einer Höhe festzuhalten, die geeignet ist, das Verbindungsgestell zu installieren. Dieses Ansatzgestell wird zweckmäßigerweise dazu benutzt, die erste Pipeline an einer Stelle, die nur einen kleinen Abstand von dem Ende der Pipeline hat, anzuheben.

Vorzugsweise besitzt das Ansatzgestell eine hydraulische Klemmvorrichtung, mit der die erste Pipeline gehalten werden kann. Das Ansatzgestell wird von dem an der Wasseroberfläche schwimmenden Schiff auf den Wasserboden herabgelassen und hält die erste Pipeline mittels seiner hydraulischen Klemmvorrichtung. Anschließend wird die Pipeline beispielsweise durch Hebeeinrichtunqpi auf dem Schiff angehoben.

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Zweckmäßigerweise verläuft die erste Pipeline in geringer Entfernung von ihrem Ende in Form eines im wesentlichen rechtwinkligen Krümmers, so daß das Ende der Pipeline durch eine Kraft, die in bezug auf das jenseits des Krümmers befindliche Pipelineende seitlich gerichtet ist, in Richtung ihrer Längsachse bewegt werden kann. Das Ansatzgestell wird jenseits der Biegung, jedoch nahe an dieser, angesetzt.

Zu Beginn des Verfahrens besteht zweckmäßigerweise ein Spalt von ca. 15m bis 150 m zwischen den Enden, um die erforderlichen Arbeiten an jedem Ende ohne die Gefahr von Beschädigungen des anderen Endes ausführen zu können. Daraufhin muß die zweite Pipeline verlängert werden, z.B. indem weitere Rohre angeschweißt werden, die aus konventionellen Rohrstücken von etwa 12 m Länge bestehen können. Da es außerordentlich schwierig ist, die Länge einer Pipeline durch Anschweißen von Rohrstücken über Wasser mit ausreichender Genauigkeit zu vergrößern, so daß der Plansch exakt "an den Flansch der ersten Pipelxne paßt, wird vorzugsweise zunächst die erste Pipelxne in solchem Maße verlängert, daß sie sich mit dem Ende der ersten Pipeline überlappt, wenn sie wieder im Wasser versenkt wird. Diese Überlappung beträgt vorzugsweise weniger als 12 m und ist so gering wie eben möglich.

Vorzugsweise wird anschließend die zweite Pxpelxne wieder im Wasser versenkt und ihre überschüssige Länge notiert, indem die Pipeline z.B. nahe an das Ende der ersten Pipeline herangebracht und die Position des Flansches der ersten Pipeline an einer geeigneten Stelle der zweiten Pipeline markiert wird. Dann wird das Ende der zweiten

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Pipeline wieder an die Wasseroberfläche gehoben, die überschüssige Länge wird abgeschnitten und der Flansch angebracht.

Wenn bei Beginn des Verfahrens die Enden der Pipeline einander überlappen, ist es lediglich erforderlich, die überschüssige Länge der zweiten Pipeline abzuschneiden.

Vorzugsweise werden vor Beginn des Verfahrens die Pipelines so angeordnet, daß ihre Achsen parallel sind, vorzugsweise sogar kolinear.

Das Verbindungsgestell kann auf dem Wasserboden stehen oder vorzugsweise auf einer Plattform angebracht werden, die im folgenden als Arbeitsplattform bezeichnet wird und selbständig auf dem Grund steht.

Nachdem die Flansche aneinander befestigt sind, werden vorzugsweise das Verbindungsgestell und das Ansatzgestell entfernt und die aneinandergesetzten Flansche werden auf den Grund herabgelassen.

Bei der zweiten Pipeline kann es sich um ein relativ kurzes Rohrstück handeln, das beispielsweise bei Beginn des Verfahrens von einer Barge getragen wird. Die Erfindung sieht daher ein Verfahren zur Verlängerung einer bereits verlegten Pipeline durch Durchführung einer Flanschverbindung an dem Pipelineende vor.

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Im folgenden wird ein Ausführung&eispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläuiert. In den Zeichnungen ist der Ablauf des Verbindens zweier Pipelines mit Flanschverbindungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht das Absenken eines Stützgestells für ein Ansatzstück, das im folgenden als Ansatzgestell bezeichnet wird, von einem Schiff auf den Meeresboden. Bei einem Ansatzstück handelt es sich um ein Stück Pipeline, das auf dem Meeresgrund liegt und dessen eines Ende mit einer Steigleitung (riser) verbunden ist.

Fig. 2A zeigt einen Querschnitt durch das Ansatzstück, wobei das auf dem Meeresgrund stehende Ansatzgestell sichtbar ist, das rittlings über dem Ansatzrohr steht und dieses festgeklemmt hält.

Fig. 2B zeigt eine Draufsicht auf das Ansatzgestell im Verhältnis zu einem Krümmer des Ansatzstückes.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht das Absenken der Arbeitsplattform von dem Schiff auf den Meeresboden und die endgültige Positionierung der Arbeitsplattform auf dem Meeresgrund.

Fig. 4 zeigt in Seitenansicht das Absenken eines Gestells zur Ausrichtung der beiden Pipeline-enden, das gleichzeitig.zur Abstützung der Rohrenden in ausgerichtetem Zustand dient und im folgenden als Verbindungsgestell bezeichnet wird. Gleichzeitig geht aus Fig. 4 die endgültige Anordnung des Verbindungsgestells auf

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der auf dem Meeresgrund aufliegenden Arbeitsplattform hervor.

Fig. 5 zeigt in Seitenansicht das Anheben der Pipeline vom Meeresboden kurz nach dem Beginn des Hebevorganges.

Fig. 6 zeigt die Pipeline in angehobenem Zustand zum Zuschneiden auf die richtige Länge und zum Anschweißen eines Flansches in Seitenansicht.

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht des Absenkens der Pipeline auf das Verbindungsgestell.

Fig. 8 zeigt in Seitenansicht das Ausrichten der Flansche vor dem Zusammenschrauben.

Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des Verbindungsgestells. Fig. 10 zeigt eine Draufsicht des Verbindungsgestells, und Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig.

Das in den Fig. 9 bis 11 dargestellte Verbindungsgestell ist 'generell mit 34 bezeichnet. Es enthält eine Klemmvorrichtung 50, die gemäß Fig. 9 das Ansatzstück-1 hält und zwei sattelförmige Stützen 52 und 54 zum Unterstützen der Pipeline 14. Das Verbindungsgestell 34 weist zwei generell mit den Bezugszeichen 91 und 92 versehene Rahmen auf, die die erste bzw. die zweite Pipeline aufnehmen. Die beiden Rahmen 91 und 92 sind durch vier relativ großkalibrige Rohre 72, ?4_r 76 und 78, die parallel zu-einander und horizontal angeordnet sind, miteinander ver--

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bunden. Die Rohre tragen zwölf relativ kleinkalibrige vertikale Rohrteile 62, 70, 79 und 64, 64' und 64", von denen nur sechs dargestellt sind. Das Teil 70 ist mit dem Teil 62 durch eine Querstrebe 68 verbunden, und das Teil 64 ist in gleicher Weise mit dem Teil 79 über eine Querstrebe 66 verbunden. An ihren oberen Enden sind die Teile 70 und 79 mit schrägverlaufenden Streben 58 und verbunden, die auseinandergebogen sind und die Rohre beim Absenken auf die sattelförmigen Stützen 52 und 54 leiten. Die Enden der Schrägstreben 58 und 60 sind über Krümmer 80 bzw. 81 jeweils mit kurzen Rohrstücken 83 und 84 verbunden, die an den oberen Enden vertikaler Rohrstücke 62 und 64 angebracht sind.

Das Verbindungsgestell 34 hat ferner (nicht dargestellte) Einrichtungen zur vorübergehenden Abstützung der zweiten Pipeline 14 in nicht ausgerichtetem Zustand gemäß Fig. 7, um den Verschlußkopf 48 entfernen zu können. Das Verbindungsgestell 34 besitzt eine hydraulische Klemmvorrichtung 35, mit der die· zweite Pipeline 14 in die sattelförmigen Stützen gezogen wird, wobei die Klemmvorrichtung gegen die Neigung der Pipeline,sich schräg nach oben zu stellen, arbeitet.

Im folgenden wird das Verfahren erläutert.

Zu Beginn des Verfahrens stellt eine der zu verbindenden Pipelines ein an seinem Ende verschlossenes Ansatzstück dar, das eine Länge von etwa 60 m hat und von einem Steigrohr 4 (mit dem das Ansatzrohr an einem Flansch 5 verbunden ist) einer küstenfernen Bohrplattform 6 ausgeht und auf dem Meeresboden 8 verlegt ist. Das verschlos-

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sene Ende ist wenige Fuß von dem Krümmer 10 des Ansatzstückes entfernt und besitzt einen angeschweißen Flansch 12. Die andere anzuschließende Pipeline ist die Pipeline 14 mit einem Durchmesser von 32" und einer Länge von über 100 Meilen. Das Ende dieser Pipeline ist ebenfalls durch eine Kappe verschlossen und liegt auf dem Meeresgrund 8. Die beiden Pipelineenden liegen etwa 30 m voneinander und die Achse der Pipeline 14 liegt etwa auf einer Linie mit der Achse des zwischen dem Krümmer 10 und dem Flansch 12 liegenden Bereichs des Ansatzstückes 1. Die Wassertiefe beträgt 120 m.

Das Ansatzgestell 16 wird an Kabeln 18 von einem an der Wasseroberfläche 22 schwimmenden Schiff 20 zunächst unter Verwendung eines 800-Tonnen-Kranes 24 zu Wasser gelassen, und wenn das Verbxndungsgestell im Wasser ist, wird das Kabel auf zwei Davits 26 und 28 an Deck des Schiffes 20 übergeführt. Das Verbindungsgestell 16 wird abgesenkt, bis es auf dem Meeresboden 8 steht und dabei das Ende des Ansatzstückes 1 so nahe wie möglich am Krümmer 10 rittlings übergreift. Eine an dem Ansatzgestell 16 befestigte hydraulische Klemmvorrichtung 17 wird von Tauchern dazu verwandt, das Ansatzstück 1 zu greifen und unter Verwendung von (nicht dargestellten) Winden an Deck 30 des Schiffes wird das Kabel 18 angezogen, um das Ansatzstück 1 um etwa 1,80 m vom Meeresboden anzuheben. Dann werden die Kabel 18 von den Davits 26 und 28 gelöst und eine Arbeitsplattform 32 wird von dem Schiff herabgelassen, wobei zunächst der 800-Tonnen-Kran und dann die beiden Davits benutzt werden, bis die Plattform 60 cm bis 90 cm über dem Meeresboden schwebt. Das Schiff 20 wird zum Heck hin zurückbewegt, bis die Arbeits-

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plattform 32 unter dem Flansch 12 des Ansatzstückes 1 liegt. Danach wird ein im folgenden als Verbindungsgestell bezeichnetes Gestell 34 unter Verwendung des Krans 24 und der Davits 26 und 28 in der zuvor anhand des Absenkens des Ansatzgestells beschriebenen Weise zu Wasser gelassen, und wenn das Verbindungsgestell wenige Fuß vom Meeresboden 8 entfernt ist, wird es von Tauchern so positioniert, daß die hydraulische Klemmvorrichtung 35 mit dem geraden Teil des an den Flansch 12 angeschweißen Ansatzstückes korrespondiert. Taucher befestigen dann die hydraulische Klemmvorrichtung 35 an dem Ansatzstück 1.

Dann verbindet ein Taucher ein Zugkabel 36 mit einem Zugkopf 39 am Ende der Pipeline 14, und die Pipeline wird mit dem Kabel 36 und einem von dem Schiff 20 getragenen Stinger 38 an die Wasseroberfläche gezogen. Nach dem Entfernen des Kopfes 39 werden vier Rohrstücke, jedes von 12 m Länge, an dem angehobenen Ende der Pipeline festgeschweißt. Das Ende wird dann mit einer Kappe verschlossen und der Zugkopf 39 wieder angebracht. Dann werden flutbare Schwimmtanks 40, 42 und 44 an der Pipeline 14 befestigt. Die Pipeline 14 wird abgesenkt und die Schwimmtanks 40, 42 und 44 werden immer mehr geflutet, so daß sie ins Wasser eintauchen und die Pipeline längs des Verbindungsrahmens 34 unter Verwendung des Stingers 38 und des Kabels 36 abgesenkt wird. Dann wird Luft in die Schwimmtanks 40, 42 und 44 gepumpt und die Pipeline 14 wird unter Einsatz des Kabels 36 angehoben und über das Verbindungsgestell 34 gelegt. Danach werden die Tanks 40, 42 und 44 geflutet.

Ein Taucher markiert dann an der Pipeline 14 die Position

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des Flansches 12 des Ansatzstückes, die Schwimmtanks 40, 42 und 44 werden wieder mit Luft gefüllt und die Leitung 14 an die Oberfläche 22 gehoben und auf Maß geschnitten. Dann wird ein Flansch 46 angeschweißt, der mit einem Zugkopf 48 verbunden wird und die Leitung 14 wird wieder auf das Verbindungsgestell 34 abgesenkt. An dem Zugkopf 48 befinden sich (nicht dargestellte) Ventile, die geöffnet werden, um die Leitung 14 zu fluten, während die Pipeline in der in Fig. 7 dargestellten Position mit der Rohrleitung 1 nicht fluchtet. Der Zugkopf 48 wird entfernt und auf das Schiff 20 gezogen. Dann wird die Pipeline 14 gerade über den Sattel 37 angehoben und mit Winden in den Sattel 37 eingezogen. Wenn eine Fehlausrichtung zwischen den Enden vorhanden ist, kann ein Taucher diese korrigieren, indem ein Halbkragen über den ersten Sattel gelegt wird.

Der schmale Spalt zwischen den Flanschen 12 und 46 (Fig. 8) wird unter Einsatz hydraulischer Spannvorrichtungen geschlossen, die die Flansche 12 und 46 gegeneinanderziehen, und die Flansche werden mit Stiften und Schrauben verbunden. Danach schneiden Taucher die beiden Sättel 37 und 37" von dem Verbindungsgestell 34 ab und lassen sie auf den Meeresboden 8 fallen. Dann wird das Hebekabel 36 durch (nicht dargestellte)Anschlußelemente mit dem Verbindungsgestell 34 verbunden und dieses wird auf das Schiff 20 gehoben. Die hydraulische Klemmvorrichtung in dem Ansatzgestell 16 wird geöffnet und die Pipeline kann sich auf den Meeresgrund 18 absenken. Dann wird das Hebekabel 16 mit (nicht dargestellten) Befestigungselementen mit dem Gestell 16 verbunden und dieses wird auf das Schiff 20 angehoben. Danach werden die Schwimmtanks 40, 42 und 44

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wieder geborgen.

Obwohl das beschriebene Verfahren sich insbesondere für den Einsatz an Stellen eignet, an denen die Wassertiefe mehr als 60 m beträgt, kann es dennoch auch mit Vorteil in seichteren Gewässern eingesetzt werden.

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Claims

Ansprüche

1.; Verfahren zum Verbinden zweier unter Wasser verlegter Pipelines, bei welchem das einen Flansch aufweisende Ende der ersten Pipeline und das ebenfalls einen Flansch aufweisende Ende der zweiten Pipeline jeweils abgestützt wird, so daß die beiden Enden relativ zueinander ausgerichtet sind und einen Abstand von dem Wasserboden haben, und bei welchem die Flansche fluiddicht miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Pipeline (1) so angeordnet wird, daß ihr Ende in Richtung ihrer Längsachse zur Ermöglichung einer axialen Verschiebung zur Verbindung der beiden Flansche (12, 46) verschiebbar ist, und daß auf dem Wasserboden (8) oder einer Plattform (32) ein Gerät (44) zur Abstützung der beiden Pipelines (34, 14) in gegenseitiger Ausrichtung installiert wird, auf dem die beiden Pipelines (1, 14) ausgerichtet und miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pipeline (1) in geringer Entfernung von ihrem einen Ende einen im wesentlichen rechtwinkligen Krümmer (10) aufweist, so daß das Ende dieser Pipeline (1) in Richtung seiner Längsachse bewegbar ist, wenn eine Kraft angreift, die in bezug auf den jenseits des Krümmers (10) liegenden Teil der Pipeline seitlich gerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Pipeline einen Verschluß aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Pipeline (14) von dem Wasserboden (8) angehoben, auf das Verbindungsgestell (34)

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abgesenkt und auf diesem außerFlucht mit der zweiten Pipeline abgestützt wird, um den Verschluß (48) zu entfernen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Seeboden (8) absenkbares Ansatzgestell (16) vorgesehen ist, das eine Pipeline (12) mit Abstand über dem Wasserboden zu halten vermag.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Wasserboden absenkbares Verbindungsgestell einen ersten Rahmen (91) zur Abstützung des Endes der einen Pipeline (1) und einen zweiten Rahmen (92) zur Abstützung des Endes der anderen Pipeline (14) aufweist, und daß der zweite Rahmen (92) einen oben offenen trichterförmigen Einführspalt aufweist, in dem das Ende der zweiten Pipeline (14) in mindestens zwei unterschiedlichen Positionen abstützbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verbindungsgestell zwischen den beiden Rahmen (91, 92) ein verstellbarer Sattel (52) zum Auflegen eines Pipelineendes angeordnet ist.

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