Situación actual y perspectivas de los hidrocarburos no convencionales

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1 Situación actual y perspectivas de los hidrocarburos no convencionales Real Academia de Ingeniería 5 de Febrero 2013 Emilio Luna Sierra Ingeniero de Minas Alberto Aparicio García San Miguel Ingeniero de Minas

2 Efecto de los recursos no convencionales en la producción de EEUU Producción de crudo en EEUU (miles de barriles diarios) Producción de gas natural en EEUU (Tcf) Tcf en ,4 Mbd en Fuente: EIA, US Energy Information Administration

3 Agenda Aspectos geológicos y técnicos Gas no convencional Líquidos no convencionales Aspectos económicos Factores clave y Desafíos Conclusiones 3

4 Recursos no convencionales CRUDOS NO CONVENCIONALES CRUDOS PESADOS Crudo líquido (con densidad menor que 22ºAPI) tiene la habilidad de fluir en el pozo a las condiciones del reservorio pero que también se estimula para los más pesados el yacimiento con métodos generalmente térmicos (Inyección de vapor, etc) OIL SANDS Arenas bituminosas con crudo/bitumen de densidad menor de 10º API y viscosidad >10,000 cp que no tienen capacidad de fluir en condiciones del reservorio por lo que se explotan por minería(someros) o por sondeos con estimulación térmica (SAGD,CSS,etc). heavy oil oil sand = bitumen + sand TIGHT OIL Crudos producidos de clásticos/carbonatos con baja porosidad y permeabilidad. Tight/Shale oil oil shale SHALE OIL Crudo producido en lutitas/pizarras con un alto porcentaje de materia orgánica (kerógeno) que ha alcanzado la ventana de generación de petróleo. GAS NO CONVENCIONAL COALBED METHANE Coalbed Methane (CBM) es el gas extraído de capas de carbón. SHALE GAS Gas natural producido en lutitas/pizarras con un alto porcentaje de materia orgánica (kerógeno) que ha alcanzado la ventana de generación de gas. TIGHT GAS - Gas natural producido de clásticos/carbonatos con baja porosidad y permeabilidad HIDRATOS DE METANO - es un compuesto sólido en el que se atrapa una gran cantidad de metano dentro de la estructura cristalina de agua en determinadas condiciones de presión y temperatura y formando un sólido similar al hielo SAGD: Steam Assisted Gravity Drainage CSS: Cycled Steam Stimulation 4

5 Tight Gas / Tight Oil Clásticos/Carbonatos con baja porosidad y/o permeabilidad Shale Gas / Shale Oil Lutitas/pizarras con un alto porcentaje de materia orgánica (kerógeno) Almacén diferente a la roca madre Almacén es el mismo que roca madre Requieren aplicar tecnologías de fracturación para producir de forma económica 5

6 Contenido en materia orgánica TOC Total Organic Carbon Recursos de gas no convencional Potencial de generación de hidrocarburos Potencial de rocas madre en función del TOC Lutitas y Pizarras TOC (% en peso) Carbonatos TOC (% en peso) Pobre 0,0-0,5 0,0-0,2 Moderado 0,5-1,0 0,2-0,5 Bueno 1,0-2,0 0,5-1,0 Muy bueno 2,0-5,0 1,0-2,0 Excelente Mas de 5,0 Mas de 2,0 Fuente: (Holditch, 2011) 6

7 Algunas características de las principales áreas de shale oil/gas en EEUU Mississipian (Carbonifero) Jurásico Superior Devónico Medio (4-5) (0,5-4) (3-12) Mississipian (Carbonifero) IP (kboed) EUR (Mboe) 300 1, IP Gas (Mcfd) 2,875 5,071 2,500 2,624 Devónico Sup Mississipian Inf UnacuencadeShale Gas típicamente contiene decenas/centenas de TCF s de gas en subsuelo (OGIP). Las técnicas actuales de extracción permiten recuperar entre un 20-30% de este gas insitu. Una cuenca con recursos de tipo Tight Oil, pueden contener decenas de billones de barriles. Las técnicas actuales de extracción permiten recuperar entre un 5-8% del petróleo in-situ 7

8 La mayoría de las veces en la misma cuenca se dan los dos modelos convencional y no convencional Sondeo vertical tradicional Sondeo horizontal diseñado para la explotación de shale gas / tight oil. Sus costes son mayores a los tradicionales, debido a su mayor longitud, complejidad y los costes asociados a la fracturación hidraulica Sondeo vertical tradicional Fracturas inducidas en la roca para alcanzar flujos comerciales Pizarra rica Los yacimientos de hidrocarburos convencionales suceden en áreas localizadas aprovechando entrampamientos geológicos. Sin embargo los recursos no convencionales de shale oil/gas y tight oil/gas ocurren en grandes extensiones, coincidiendo con la distribución de las rocas madres que generaron los depósitos de gas y petróleo que se explotan en los yacimientos convencionales y mas concretamente en las zonas de maduración térmica del kerógeno (materia orgánica) contenido en ellas. 8

9 Tecnologías normalmente utilizada en no convencionales Tight/Shale Oil/Gas con k < 0,1 md 9

10 Tecnología en no convencionales: Técnicas de perforación, completación y estimulación avanzadas con Procesos de desarrollo de campos basada en eficiencia operacional y de costes Perforación sondeos horizontales La razón para la perforación horizontal en recursos no convencionales es aumentar el volumen intersectado por el pozo. El sondeo se perfora en vertical hasta cerca del objetivo entre m y con motor en fondo se perfora aumentando el ángulo para entrar en horizontal dentro de la formación objetivo y perforar normalmente hasta un máximo de m. Realizado entonces la última entubación hasta superficie asegurando una buena cementación. En diferentes etapas previas también se entuba hasta superficie realizando también las cementaciones correspondientes. Esto asegura que no se afecte a los acuíferos superficiales. 10

11 Tecnología en no convencionales: Técnicas de perforación, completación y estimulación avanzadas con Procesos de desarrollo de campos basada en eficiencia operacional y de costes Fracturación Hidráulica Su principal aplicación es para estimular la producción de petróleo o gas y se utiliza desde finales de los años cuarenta. El proceso se ha utilizado en más de un millón pozos productores. Esta tecnología continúa desarrollándose y mejorando. Actualmente se fracturan hasta pozos cada año (vertical y horizontal, petróleo y gas natural). Sin la utilización de la fracturación hidráulica se estima que el 80% de la producción no convencional de gas no existiría. Completaciones de pozo adaptadas: El nuevo diseño de estas completaciones ha permitido mejorar el aislamiento de capas superiores y la producción en multizonas. Microsísmica: Fundamentalmente para monitorización / control de los procesos de fracturación y determinación de las zonas afectadas por nuevas fracturas. 11

12 Fracturación hidráulica y perforación horizontal Las labores de fracturación son críticas para obtener los caudales comerciales. Su empleo masivo y la escala de uso requerida en estos yacimientos no ha sido posible hasta mediados de la pasada década con el desarrollo y avances tecnológicos ligados a fracturación aplicada a sondeos horizontales y el nuevo diseño de completaciones de pozo. El coste de la fracturación hidráulica masiva representa hasta el 60% del coste total del sondeo. 12

13 Fracturación hidráulica Ejemplo de composición y volumen de un fluido de fracturación 90% Agua 9,5% Sostenedor de fractura (Arena, Material cerámico) 0,5% Aditivos Agua usada en un pozo en una fracturación: m 3. De esta cantidad se recupera entre un 20 y un 80 % en la primera etapa de producción (Flowback) que puede ser utilizada de nuevo en otras nuevas fracturaciones, inyectada en acuíferos profundos o tratada para otros usos en función de la especificación requerida. El DOE (Departamento de Energía) de Estados Unidos y el Consejo de Protección del Agua Subterránea (GWPC) de EEUU crearon FracFocus. Una base de datos a nivel nacional, que se puede buscar información específica por pozo sobre los aditivos y cantidades utilizadas en los procesos que fracturación. En la UE existe el reglamento Reach que crea un sistema integrado de registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas, que obliga a las empresas que los fabrican e importan a evaluar los riesgos derivados de su utilización y a adoptar las medidas necesarias para gestionar y mitigar cualquier riesgo identificado. En 2011, la EPA (US Environmental Protection Agency) comenzó un estudio de los potenciales impactos de la fracturación hidráulica en los recursos de agua potable. Datos de los productos químicos y prácticas utilizadas en el fracturación hidráulica se ha recogido de nueve empresas que fracturaron un total de pozos. Incluyendo información adicional de FracFocus de sondeos informados. Se espera disponer del informe final en

14 Equipos utilizados en fracturación hidráulica Operación de fracturación en el condado de Candian, Oklahoma (USA) donde el contratista Halliburton utilizó un total de 28 camiones de bombeo con una potencia total de hhp 14

15 Fracturación hidráulica: Extensión de fracturas Los fluidos de fracturación se inyectan en formaciones normalmente a m donde el agua de formación no es potable y de salinidad media a muy alta. Portantoamilesdemetrosdelos acuíferos de agua potable. Las fracturas no suelen extenderse mas allá de los 300 a 400m alrededor del pozo horizontal. Publicaciones del DOE y del API, en base a datos históricos, estiman muy baja probabilidad de ocurrencia para afectación a acuíferos someros. Con la tecnología de microsísmica registrada durante los procesos de fracturación han permitido controlar y conocer mejor la extensión de las fracturas producidas 15

16 Características y comportamiento de los yacimientos de shale/tight oil/gas Curva de declino por pozo Oil/gas Flow Rate Fuerte declino en los primeros años Cola de caudal muy baja pero duradera Ejemplo de desarrollo de shale/ tight oil/gas con sondeos horizontales y fracturados Con las localizaciones multi pozos horizontales se ha reducido el impacto en superficie del 10-12% al 1-2% Una de las características más singulares de este tipo de yacimientos es el comportamiento de los pozos. Presentan producciones iniciales modestas, que declinan extraordinariamente rápido. En el primer año la producción disminuye un 65-80% sobre la producción media de los 30 primeros días. La producción inicial en pozos que drenan recursos convencionales es varias veces mayor y tienen un declino menos acentuado. Su rápido agotamiento obliga a la permanente perforación de sondeos para evitar el declino del campo, a un ritmo e intensidad, hasta la fecha desconocidos. Esto, unido a las vastas extensiones que abarcan este tipo de acumulaciones, conduce a una actividad intensiva y duradera en el tiempo. Esquemasde desarrollo basados en la perforación de centenas de pozos. los desarrollos tecnológicos han permitido transformar recursos contingentes en reservas recuperables previamente no económicas mediante: 16

17 Eagle Ford. TX. USA: Sondeo de Shale Gas en el Campo de Hawkville Análisis de microsísmica en un sondeo con 4000 pies de lateral y fracturación en 12 etapas 2600 m 30 m

18 Agenda Aspectos geológicos y técnicos Gas no convencional Líquidos no convencionales Aspectos económicos Factores clave y Desafíos Conclusiones 18

19 Recursos shale gas Total recursos: Tcf Top 10 shale gas technically recoverable reserves* by country 1 Tcf = pies cúbicos = 28,3 BCM Fuente: EIA World Shale Gas Resources; *Technically recoverable reserves. Source: US DOE/EIA s World Shale Gas Resources: An Initial Assessment of 14 Regions Outside the United States published April 5,

20 Producción mundial de gas no convencional en 2011 (80%) (100%) (72%) Fuente: IEA Medium Term Gas Market 20 20

21 Desarrollo reciente del gas no convencional en EEUU Fuente: USGS, United States Geological Survey 21

22 Localización de las principales áreas de shale oil/gas en EEUU Fuente: PFC Energy Client Seminar - Non OPEC Strikes Back: 22 Implications for Europe and the World, Febrero 2012

23 El gas no convencional en EEUU representa más del 50% de la producción total CBM TIGHT GAS Eagle Ford Fayettville Marcellus SHALE GAS Haynesville Barnett Fuente: PFC Energy Client Seminar - Non OPEC Strikes Back: Implications for Europe and the World, Febrero

24 Se espera que continúe el crecimiento de producción de gas no convencional en EEUU Fuente: Wood Mackenzie, Noviembre

25 Estimación de producción de gas No convencional en EEUU a largo plazo 82,2 bcfd BCM 68,5 bcfd BCM 54,8 bcfd BCM 41,1 bcfd BCM 27,4 bcfd BCM 13,7 bcfd BCM Fuente: EIA Annual Energy Outlook 2012, Early Release 25

26 Cambio de paradigma en EEUU Exportación LNG? Fuente: BP Statistical review of World Energy, Junio 2012 Fuente: Wood Mackenzie 26

27 Efecto en los precios: Desacople precios crudo y gas en USA No correlación WTI-HH Buena correlación WTI-HH Efecto Shale Gas 27

28 Efecto en los precios: Desacople regional en los precios del gas Desacople de precios gas Fuente: IHS CERA: Current gas price Outlook, Diciembre

29 Precios de equilibrio (breakeven) del shale gas en el Mundo Fuente: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre 2012 UCF: Unconventional Frontier Multiclient Study 29

30 Futuros desarrollos de gas no convencional fuera de Norte América Estimación de Producción de gas no convencional en los principales países en ,5 TCF 7,1 TCF 10,6 TCF 14,1 TCF 17,7 TCF 21,2 TCF 1 TCF = pies cúbicos = 28,3 bcm Fuente: IEA World Energy Outlook 2012, under New Policies Scenario, Noviembre

31 Nivel de utilización en EEUU de equipos perforación en proyectos de shale/tight gas versus shale/tigth oil Sondeos perforados en Estados Unidos (EEUU) Variación Sondeos a Petróleo ,6% Sondeos a Gas ,7% Total sondeos ,8% Los niveles de utilización de torres de perforación en los plays de Shale/Tight Gas han disminuido como consecuencia de los bajos precios de gas en EEUU. Los equipos de perforación de sondeos horizontales se ha desplazado a las de Shale/Tight Oil, donde el incentivo económico ha provocado un notable incremento en la producción de petróleo 31

32 Agenda Aspectos geológicos y técnicos Gas no convencional Líquidos no convencionales Aspectos económicos Factores clave y Desafíos Conclusiones 1

33 Desarrollo reciente de los líquidos no convencionales en EEUU Fuente: USGS, United States Geological Survey 2

34 Desarrollo reciente de los no convencionales en Norte América Fuente: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

35 Ejemplo de desarrollo en Eagle Ford Antes del 2009: 30 pozos Fuente: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

36 Ejemplo de desarrollo en Eagle Ford 2009: 99 pozos Fuente: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

37 Ejemplo de desarrollo en Eagle Ford 2010: 538 pozos Source: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

38 Ejemplo de desarrollo en Eagle Ford 2011: 2084 pozos Source: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

39 Ejemplo de desarrollo en Eagle Ford Fuente: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

40 Costes de entrada en no convencionales Source: Wood Mackenzie, North America Oil: A Resurgence, Noviembre

41 Los líquidos no convencionales en EEUU representan en 2011 el 15% de la producción total 1,98 Mbd Tight oil 2012 Source: PFC Energy Client Seminar - Non OPEC Strikes Back: Implications for Europe and the World, February

42 Gran crecimiento en la próxima década de los líquidos no convencionales en EEUU Source: Wood Mackenzie, North America Oil: A Resurgence, Noviembre

43 Gran crecimiento en la próxima década de los líquidos no convencionales ( Crudo y NGL s) Source: PFC Energy Client Seminar - Non OPEC Strikes Back: Implications for Europe and the World, February

44 Reducción en la necesidad de importaciones y en camino a la independencia energética Source: BP Statistical review of World Energy, Junio 2012 Source: Deutsche Bank Shale Resources, Octubre

45 Gran crecimiento de los líquidos no convencionales y de oil sands en Canadá Producción de líquidos en Estados Unidos (Mbd) Producción de líquidos en Canadá (Mbd) Fuente: IHS Cera The Great Revival, Septiembre

46 Efecto en los precios: BRENT - WTI Shale Oil, Oil Sands and Pipe line bottleneck 15

47 Necesidad de inversión en EEUU en infraestructuras Source: UBS Revising Oil & Gas Natural gas price Outlook, January 2013 Source: PFC Energy Client Seminar - Non OPEC Strikes Back: Implications for Europe and the World, February

48 Agenda Aspectos geológicos y técnicos Gas no convencional Líquidos no convencionales Aspectos económicos Factores clave y Desafíos Conclusiones 17

49 Aspectos económicos - Rentabilidad o viabilidad de los proyectos Coste del pozo Recuperación por pozo (EUR) Precios del crudo y gas (proporción de crudo y gas) Esquema Fiscal Tiempo de ejecución (Ejecución proyecto, permisología, disponibilidad de servicios y de logística/evacuación) - Impactos socioeconómicos EUR: Estimated Ultimate Recovery 18

50 Curva de aprendizaje Mejor conocimiento de las cuencas y adaptación y mejora de la tecnología aplicada a cada cuenca o área de explotación Otro factor es el efecto en la curva de aprendizaje en la ejecución y costes. Por ejemplo, la reducción en el número de días para perforar un pozo resulta en más pozos por año y por rig (taladro) El factor de aprendizaje es un 6% (cada vez que el número de pozos se duplica, el promedio acumulado de días de perforación se reduce un 6% Source: IHS CERA Unconventional Liquids Rich Plays in North America, Noviembre

51 Principales áreas de shale oil en Norte América y precios de equilibrio Coste por pozo PLAY Reservoir Depth (m) Well Cost ($M) Mississipian Niobrara Utica Bakken Permian Eagle Ford Recuperación por pozo (EUR) Precios de equilibrio Source: Wood Mackenzie, North America Oil: A Resurgence, Noviembre

52 Estudio comparativo proyectos de shale gas Coste de pozo máximo asumible para estar en rentabilidad en función de: - Recuperación de gas por pozo (EUR) - precio de venta del gas - régimen fiscal en cada país 21

53 Impacto en la economía del desarrollo del shale Generación de empleo: In 2012, un total de 1,7 millones de empleos en Estados Unidos se han generado por la actividad derivada de los no convencionales (1,25 millones de empleos en los estados productores y 0,45 en los estados no productores) de un total de 9,2 millones de empleos que cuenta la industria del Oil & Gas. Reparto de 1,25 millones de empleos en estados productores Reparto de 0,45 millones de empleos en estados no productores Ingresos para el Gobierno: ha generado 63 miles de millones de dólares en ingresos para el Gobierno en el año Fuente API 22

54 Impacto en la economía del desarrollo del shale Genera competitividad en la industria: supone el abaratamiento del coste energético utilizado para el sector industrial y supone una materia prima más barata, lo que ha incrementado el desarrollo de la industria petroquímica en Estados Unidos. Coste promedio de generación de energía en EEUU (Carbón y gas) Generación de energía por combustible en EEUU variación interanual HH: 5,6 4,6 4,5 4,3 2,7 3,0 $/MBTU Fuente: PFC Low US Gas Prices Push Coal to Europe, Enero 2013; Henry Hub: NYMEX en $/MBtu 23

55 Agenda Aspectos geológicos y técnicos Gas no convencional Líquidos no convencionales Aspectos económicos Factores clave y Desafíos Conclusiones 24

56 Factores clave para el desarrollo del Shale 1. La existencia de un conocimiento geológico porque en muchos casos los reservorios no convencionales estaban ubicados sobre reservorios convencionales ya explorados intensivamente, lo que proporciona mucha información adicional. 2. El desarrollo de la tecnología, sobre todo la perforación horizontal y la fracturación hidráulica. 3. Un Marco Fiscal atractivo. 4. La propiedad de los recursos del suelo en US es privada con lo que los beneficios obtenidos del desarrollo del shale van a parar directamente a los propietarios de las tierras, constituyendo un gran incentivo que compensa por las posibles molestias ocasionadas por el desarrollo a los propietarios de las tierras. 5. La existencia de una industria de servicios muy dinámica y competitiva capaz de responder a las necesidades de los operadores y generar economías de escala y eficiencias operativas claves en la reducción de los costes. 6. Existencia de infraestructuras de transporte y comercialización y existencia de una red de gasoductos establecida. 25

57 Impacto medioambiental: Algunos mitos El documental ha tenido un gran impacto negativo y gran difusión en la población, sin embargo Gasland ha sido criticado por la industria por la falta de rigor científico, especialmente relacionado con la contaminación de aguas subterráneas. Existe una preocupación reciente alrededor de la fracturación hidráulica, sin embargosetratadeunatecnologíabienconocida y utilizada por más de 60 años en la industria, se realiza a una profundidad mucho mayor que los acuíferos. Las mejores prácticas en la construcción/cementación del pozo(convencionales o no) evita la afectación a los acuíferos. Elmayorefectopositivoenelmedioambiente que ha producido el desarrollo del shale gas en Estados Unidos es la reducción del 9% de las emisiones de CO 2 desde 2007 y la vuelta a los niveles de emisión de Gracias a la sustitución parcial de centrales eléctricas de carbón por gas. Las preocupaciones sobre los no convencionales relacionadas con las fracturación hidráulica son riesgos que se pueden eliminar con tecnología, regulaciones racionales y el uso de mejores prácticas. La industria ha iniciado y avanza hacia una mayor transparencia en la información a desglosar. No hay que olvidar los beneficios del desarrollo del shale gas que proporciona una contribución significativa al mix energético, así como generación de empleo, al desarrollo de la industria y riqueza para el país. 26

58 Agenda Aspectos geológicos y técnicos Gas no convencional Líquidos no convencionales Aspectos económicos Factores clave y Desafíos Conclusiones 27

59 Comentarios finales El desarrollo comercial del shale gas y tight gas se ha producido gracias al desarrollo de la tecnología aplicada y especialmente a la combinación de la perforación horizontal ylafracturación hidráulica. El potencial de recursos shale gas es enorme y se estima en Tcf a nivel mundial. China es el principal país con recursos por delante de Estados Unidos. También destacan América Latina (Argentina, México y Brasil) y África. La producción de gas no convencional en Estados Unidos supuso más del 50% de la producción total en 2011, representando el shale gas el 25% del total. El shale gas ha provocado un cambio de paradigma en Estados Unidos, pasando de importador neto de gas a poder realizar exportaciones de GNL en el futuro. También ha provocado una reducción en los precios del Henry Hub a los 3,4$/Mbtu actuales. Los bajos precios del gas y precios mas elevados en crudo han provocado que las compañías se enfoquen a los plays de líquidos. La producción de líquidos no convencionales en Estados Unidos supuso más del 10% de la producción total en El desarrollo del shale oil también ha provocado diferencias entre el Brent, el WTI y otros crudos en Estados Unidos. Elprincipal cuello de botella son los sistemas de evacuación y transporte (oleoductos, etc) desde las zonas productoras a las de consumo y refinación. En EEUU se requieren grandes inversiones en los próximos años en infraestructuras de evacuación del crudo a producir. 28

60 Comentarios finales Una serie de factores han favorecido el desarrollo del shale/tight oil/gas en Estados Unidos como el acceso a la tierra, existencia de un sector servicios desarrollado, existencia de infraestructuras, conocimiento geológico, incentivos regulatorios y fiscales, rapidez en obtención de permisos, etc, que es difícil de replicar en otros países. Para la rentabilidad de los proyectos se debe considerar especialmente el coste yla recuperación de HCs por pozo. Otros factores importantes son los precios de crudo y gas, fiscalidad, ylaestimación realista de timing de los proyectos (Obtención de permisos, disponibilidad de contratistas, equipos y servicios, etc). Los desafíos a los que se enfrenta el shale gas a nivel mundial incluyen las preocupaciones sobre el uso y la gestión del agua, riesgos medioambientales, acceso a la tierra y resistencia local, entre otros, aunque generan grandes beneficios en los países en términos de empleo, impuestos, generación de riqueza, contribuyen al mix energético (especialmente el Shale/Tight Gas en la reducción de emisiones de CO 2 ) y a una menor dependencia energética del exterior. Es fundamental mejorar la percepción de esta actividad entre la población y la opinión pública, aunque muy difícil en estos momentos. Solo una mayor transparencia y publicitar la actividad con una información veraz y contrastada con hechos probados pueden hacer cambiar la percepción actual. 29

61 Gracias 5 de Febrero 2013 Emilio Luna Sierra Ingeniero de Minas Alberto Aparicio García San Miguel Ingeniero de Minas

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