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细粒沉积岩生物石英的定量表征方法

阅读:213发布:2020-05-11

专利汇可以提供细粒沉积岩生物石英的定量表征方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 提供一种细粒 沉积岩 生物 石英 的定量表征方法,属于 页岩 油气勘探开发领域。该细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,包括:以岩层中的 硅 元素总量排除 长石 和 粘土矿物 中所含的硅元素后的余量表征石英中的硅元素总含量。该定量表征方法结合地球化学以硅含量的表征计算生物成因的石英,通过石英总硅含量去除生物成因以外的石英含硅量确定生物石英的含硅量进行定量表征。石英总硅含量得到表征研究发现长石和粘土矿物对硅含量影响较大,以实测的总硅含量排出长石和粘土矿物的含硅量得到较为准确的石英总硅含量,从而得到较为准确的生物石英的定量表征结果。,下面是细粒沉积岩生物石英的定量表征方法专利的具体信息内容。

1.一种细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,其特征在于,包括:以岩层中的元素总量排除长石粘土矿物中所含的硅元素后的余量表征石英中的硅元素总含量。
2.根据权利要求1所述的定量表征方法,其特征在于,所述长石中的硅元素含量以实测得到的长石总含量与第一含量百分比之积来表征;其中,所述第一含量百分比由钠长石中硅元素质量百分比与长石中硅元素质量百分比确定得到。
3.根据权利要求2所述的定量表征方法,其特征在于,所述第一含量百分比为钠长石中硅元素质量百分比与钙长石中硅元素质量百分比的平均值。
4.根据权利要求3所述的定量表征方法,其特征在于,所述钠长石中硅元素质量百分比为32%,所述钙长石中硅元素质量百分比为19%。
5.根据权利要求1所述的定量表征方法,其特征在于,所述粘土矿物中的硅元素含量以实测得到的粘土矿物总含量与第二含量百分比之积来表征;其中,所述第二含量百分比由伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比确定得到。
6.根据权利要求5所述的定量表征方法,其特征在于,所述第二含量百分比为伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比的平均值。
7.根据权利要求6所述的定量表征方法,其特征在于,所述伊利石中硅元素质量百分比为21.7%,所述蒙脱石中硅元素质量百分比为21.7%,所述绿泥石中硅元素质量百分比为
21.1%,所述高岭石中硅元素质量百分比为31.1%。
8.根据权利要求1所述的定量表征方法,其特征在于,还包括:以所述石英中的硅元素总含量排除陆源-成岩石英中的硅元素后的余量表征生物成因石英中的硅元素含量。
9.根据权利要求8所述的定量表征方法,其特征在于,所述陆源-成岩石英中的硅元素含量由实测得到的陆源成因的元素含量与第一比例系数之积来表征;其中,所述第一比例系数的数值为3.11。
10.根据权利要求8所述的定量表征方法,其特征在于,还包括:以实测得到的石英总含量对计算值进行校准;生物成因石英的校准含量由生物成因石英的含量与第二比例系数之积来表征;其中,所述第二比例系数为实测得到的石英总含量与石英总含量计算值之比。

说明书全文

细粒沉积岩生物石英的定量表征方法

技术领域

[0001] 本申请涉及页岩油气勘探开发领域,具体而言,涉及一种细粒沉积岩生物石英的定量表征方法。

背景技术

[0002] 由细粒沉积物组成的沉积岩称为细粒沉积岩或泥状岩,其中页理发育的称为页岩。细粒沉积岩的主要成分中石英是最主要和重要的矿物之一,一方面,石英丰度高;另一方面,石英影响页岩可压裂性,其含量与可压裂性呈正比,这直接影响页岩油气的开发效益。
[0003] 石英的成因类型丰富。陆源石英颗粒常具有棱或呈不规则状,在镜下易于识别,传统认为石英为陆源成因。随着非常规页岩油气的勘探研究表明,在中国四川盆地奥陶系五峰组-志留系龙溪组、美国东部泥盆系页岩、Barnett页岩、Woodford页岩和Marcellus页岩中存在生物成因的石英。
[0004] 生物石英多为隐晶,粒径细小,阴极发光为弱发光-不发光,波长在620nm附近出现峰值。目前对于生物石英,多处于定性研究,分析其形态、阴极发光及光谱特征等。然而,定性的生物石英研究并不能满足科学研究与页岩气勘探开发的需求。需要定量计算出生物石英含量。然而目前缺乏定量表征的方法。发明内容
[0005] 本申请的目的在于提供一种细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,其能够实现对细粒沉积岩中生物石英的含量进行较为准确的定量分析。
[0006] 本申请的实施例是这样实现的:
[0007] 本申请实施例提供一种细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,包括:以岩层中的元素总量排除长石粘土矿物中所含的硅元素后的余量表征石英中的硅元素总含量。
[0008] 上述技术方案中,发明人在实现本申请过程中发现,细粒沉积岩所含有的石英中,生物石英以外的石英的硅元素含量能够结合地球化学的定量方法进行表征,因此只要确定了细粒沉积岩中所含有的石英的总的硅元素含量,即能够对细粒沉积岩中的生物石英进行定量表征。发明人还发现,细粒沉积中硅元素的含量能够方便、准确的进行测定,而由于陆源成因石英在沉积过程中,伴随有侵蚀、化、搬运等沉积作用过程,多与长石和粘土矿物协同,而长石和粘土矿物均为硅含量较高的矿物质。因此在定量表征中,以细粒沉积岩中硅元素的总含量排出长石和粘土矿物中所含的硅元素后的余量用来表征石英的总的硅元素含量,能够得到较为准确的石英的总的硅元素含量,从而表征得到较为准确的生物石英的硅含量,进一步表征得到较为准确的生物石英的含量。
[0009] 在一些可选的实施方案中,长石中的硅元素含量以实测得到的长石总含量与第一含量百分比之积来表征;其中,第一含量百分比由钠长石中硅元素质量百分比与长石中硅元素质量百分比确定得到。
[0010] 上述技术方案中,长石的含量的测量方便、准确,细粒沉积岩中长石的硅含量以实测的长石含量与长石的硅元素平均含量之积来表征。同时研究发现细粒沉积岩的长石中主要的含硅物质为钠长石和钙长石,因此采用钠长石和钙长石确定长石的硅元素平均含量时,在保证表征结果有较好的准确性的同时,方便进行长石的硅元素平均含量的确定以及后续的数据处理
[0011] 在一些可选的实施方案中,第一含量百分比为钠长石中硅元素质量百分比与钙长石中硅元素质量百分比的平均值。
[0012] 上述技术方案中,发明人研究发现,直接以二者含硅量的平均值确认为上述的第一含量百分比,无需再进行钠长石和钙长石的其他测量分析,第一含量百分比的确认方便,且经研究发现通过该方法得到的第一含量百分比具备较好的准确性。
[0013] 在一些可选的实施方案中,钠长石中硅元素质量百分比为32%,钙长石中硅元素质量百分比为19%。
[0014] 上述技术方案中,研究发现细粒沉积岩的各长石中可能导致硅元素含量增大或硅元素含量减小的因素对硅元素的含量的影响在一定程度上能进行抵消,钠长石和钙长石直接以其化学式确定各自硅元素的含量,使得硅元素的含量确定方便,且对最后定量表征的影响不大。
[0015] 在一些可选的实施方案中,粘土矿物中的硅元素含量以实测得到的粘土矿物总含量与第二含量百分比之积来表征;其中,第二含量百分比由伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比确定得到。
[0016] 上述技术方案中,粘土矿物的含量的测量方便、准确,细粒沉积岩中粘土矿物的硅含量以实测的粘土矿物与粘土矿物的硅元素平均含量之积来表征。同时研究发现细粒沉积岩的粘土矿物中主要的含硅物质为伊利石、蒙脱石、绿泥石以及高岭土,因此采用伊利石、蒙脱石、绿泥石以及高岭土确定粘土矿物的硅元素平均含量时,在保证表征结果有较好的准确性的同时,方便进行粘土矿物的硅元素平均含量的确定以及后续的数据处理。
[0017] 在一些可选的实施方案中,第二含量百分比为伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比的平均值。
[0018] 上述技术方案中,发明人研究发现,直接以四者含硅量的平均值确认为上述的第二含量百分比,无需再进行伊利石、蒙脱石、绿泥石以及高岭土的其他测量分析,第二含量百分比的确认方便,且经研究发现通过该方法得到的第二含量百分比具备较好的准确性。
[0019] 在一些可选的实施方案中,伊利石中硅元素质量百分比为21.7%,蒙脱石中硅元素质量百分比为21.7%,绿泥石中硅元素质量百分比为21.1%,高岭石中硅元素质量百分比为31.1%。
[0020] 上述技术方案中,研究发现细粒沉积岩的各粘土矿物中可能导致硅元素含量增大或硅元素含量减小的因素对硅元素的含量的影响能在一定程度上能进行抵消,伊利石、蒙脱石、绿泥石以及高岭土直接以其无结晶的化学式确定各自硅元素的含量,使得硅元素的含量确定方便,且对最后定量表征的影响不大。
[0021] 在一些可选的实施方案中,细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,还包括:以石英中的硅元素总含量排除陆源-成岩石英中的硅元素后的余量表征生物成因石英中的硅元素含量。
[0022] 上述技术方案中,研究发现,细粒沉积岩中的石英主要包括陆源成因石英、成岩成因石英以及生物成因石英三种,因此细粒沉积岩中生物石英的硅元素含量以石英中的总的硅元素含量进行表征时,不仅要去除陆源成因的石英的硅元素含量,还需要去除成岩成因石英的硅元素含量,使生物成因石英的定量表征更为准确。而细粒沉积岩中,陆源成因的石英和成岩成因的石英的总的硅元素的含量通过地球化学的定量方法是能够方便定量表征得到的。
[0023] 在一些可选的实施方案中,陆源-成岩石英中的硅元素含量由实测得到的陆源成因的元素含量与第一比例系数之积来表征;其中,第一比例系数的数值为3.11。
[0024] 上述技术方案中,发明人研究发现,细粒沉积岩中陆源成因的石英和成岩成因的石英的总的硅元素的含量,其是与细粒沉积岩中陆源成因的铝元素的含量呈大致为3.11的系数比例,而细粒沉积岩中该陆源成因的铝元素的含量的定量表征是相对简单和准确的,因此采用该陆源成因的铝元素的含量乘以比例系数3.11来表征陆源成因的石英和成岩成因的石英的总的硅元素的含量,该方法较为方便且准确性高。
[0025] 在一些可选的实施方案中,细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,还包括:以实测得到的石英总含量对计算值进行校准;生物成因石英的校准含量由生物成因石英的含量与第二比例系数之积来表征;其中,第二比例系数为实测得到的石英总含量与石英总含量计算值之比。
[0026] 上述技术方案中,研究发现通过计算方法表征得到的生物成因的石英的硅含量主要能够较为准确地体现其在细粒沉积岩中的总的硅元素中的比例,通过对细粒沉积岩中石英总含量进行实际测量,用该石英总含量的实测值与石英总含量的计算值相比得到一个校正系数,采用该校正系数与计算得到的生物成因的石英的含量相乘进行校正,能够得到更为准确的细粒沉积岩中的生物成因的石英的定量表征的结果。附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028] 图1为本申请实施例提供的细粒沉积岩生物石英的定量表征方法的流程示意图;
[0029] 图2为本申请试验例定量表征得到的生物石英与各成分柱状图。

具体实施方式

[0030] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用数据的检测方法未注明者,其检测方法、检测所用设备均按照现行的行业标准进行。
[0031] 下面对本申请实施例的细粒沉积岩生物石英的定量表征方法进行具体说明。
[0032] 请参阅图1,本申请示例性的实施例提供一种细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,主要包括以下步骤:
[0033] 步骤a.以岩层中的硅元素总量排除长石和粘土矿物中所含的硅元素后的余量表征石英中的硅元素总含量。
[0034] 步骤a中,岩层中的硅元素总量是指细粒沉积岩中硅的总的质量百分含量,以下简写为Si总,其能够通过定量表征得到。长石中所含的硅元素是指长石中所含硅的量在细粒沉积岩中的质量百分含量,以下简称Si长石。粘土矿物中所含的硅元素是指粘土矿物中所含硅的量在细粒沉积岩中的质量百分含量,以下简称Si粘土矿物。石英中的硅元素总含量是指石英汇总所含的硅的总量在细粒沉积岩中的质量百分含量,以下简称Si石英总。
[0035] 步骤a中,Si石英总可以通过如式(1)所示的公式进行计算。
[0036] 式(1)Si石英总=Si总-Si长石-Si粘土矿物
[0037] 由于细粒沉积岩中长石的总含量,其是表示的质量百分含量,以下简称W长石,其能够通过定量表征得到。因此只要得到细粒沉积岩中长石的硅元素的平均含量,以下简称第一含量百分比,则能够得到Si长石。
[0038] 经研究发现,细粒沉积岩的长石中主要的含硅物质为钠长石和钙长石,在一些可选的实施例中,第一含量百分比由钠长石中硅元素质量百分比与钙长石中硅元素质量百分比确定得到。
[0039] 示例性的,第一含量百分比为钠长石中硅元素质量百分比与钙长石中硅元素质量百分比的平均值。
[0040] 上述的方法是以钠长石和钙长石的质量比为1:1的情况进行表征的。在其他实施例中,根据不同的勘探地区地质的差异性,钠长石的硅含量和钙长石的硅含量的占比可以根据实际勘探情况适当调节,例如按照钠长石、钙长石的质量比为4:5、4:6、5:4、6:4等的比例表征该第一含量百分比。
[0041] 为了方便钠长石中硅元素质量百分比与钙长石中硅元素质量百分比的确定,由于细粒沉积岩中存在的各长石,不可能是纯净的化合物,其可能存在一些导致各长石硅含量增大的影响因素,也可能存在一些导致各长石硅含量减小的影响因素,该增大硅含量的因素和减小硅含量的因素在一定程度上能进行抵消,经研究发现对细粒沉积岩中存在的各长石的含硅量的影响不大。
[0042] 因此在一些可选的实施例中,钠长石直接以其Na2O·Al2O3·6SiO2的化学式形式确定其硅元素的质量百分比,并最终确定该质量百分比为32%。钙长石直接以其CaO·Al2O3·2SiO2的化学式形式确定其硅元素的质量百分比,并最终确定该质量百分比为19%。
[0043] 在其他实施例中,钠长石和钙长石各自的硅元素的质量百分比可以根据实际勘探情况适当调节,例如乘以0.9、0.95、1.05、1.1等适当的校正系数。
[0044] 根据上述的方法,在一些可选的实施例中,Si长石可以通过如式(2)所示的公式进行计算。
[0045] 式(2)Si长石=W长石*[(0.32+0.19)/2]
[0046] 同样的,由于细粒沉积岩中粘土矿物的总含量,其是表示的质量百分含量,以下简称W粘土矿物,其能够通过定量表征得到。因此只要得到细粒沉积岩中粘土矿物的硅元素的平均含量,以下简称第二含量百分比,则能够得到Si粘土矿物。
[0047] 经研究发现,细粒沉积岩的粘土矿物中主要的含硅物质为伊利石、蒙脱石、绿泥石以及高岭土,在一些可选的实施例中,第二含量百分比由伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比共同确定得到。
[0048] 示例性的,第二含量百分比为伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比四者的平均值。
[0049] 上述的方法是以各种粘土矿物的质量比为1:1的情况进行表征的。在其他实施例中,根据不同的勘探地区地质的差异性,上述各中粘土矿物的硅含量的占比可以根据实际勘探情况适当调节,例如按照任意两种粘土矿物的质量比为4:5、4:6、5:4、6:4等的比例表征该第二含量百分比。
[0050] 为了方便伊利石中硅元素质量百分比、蒙脱石中硅元素质量百分比、绿泥石中硅元素质量百分比以及高岭石中硅元素质量百分比的确定,由于细粒沉积岩中存在的各中粘土矿物,不可能是纯净的化合物,其可能存在一些导致各种粘土矿物硅含量增大的影响因素,也可能存在一些导致各长石硅含量减小的影响因素,该增大硅含量的因素和减小硅含量的因素在一定程度上能进行抵消,经研究发现对细粒沉积岩中存在的各种粘土矿物的含硅量的影响不大。
[0051] 因此在一些可选的实施例中,伊利石KAl2[(OH)2AlSi3O10]直接以其该化学式形式确定其硅元素的质量百分比,并最终确定该质量百分比为21.7%。蒙脱石直接以其Al4Si8O20(OH)4的化学式形式确定其硅元素的质量百分比,并最终确定该质量百分比为21.7%。绿泥石直接以其Al4Si4O10(OH)8的化学式形式确定其硅元素的质量百分比,并最终确定该质量百分比为21.1%。高岭石Al2(Si2O5)(OH)4直接以其该化学式形式确定其硅元素的质量百分比,并最终确定该质量百分比为31.1%。
[0052] 在其他实施例中,各种粘土矿物各自的硅元素的质量百分比可以根据实际勘探情况适当调节,例如乘以0.9、0.95、1.05、1.1等适当的校正系数。
[0053] 根据上述的方法,在一些可选的实施例中,Si长石可以通过如式(3)所示的公式进行计算。
[0054] 式(3)Si粘土矿物=W粘土矿物*[(0.217+0.217+0.211+0.311)/4]
[0055] 由于细粒沉积岩中的石英除了生物成因的石英以外,还含有如陆源成因的石英,要对生物成因的石英所含硅在细粒沉积岩中的质量百分含量进行定量表征,以下简称Si生物石英的定量表征,还需要排除其他成因的石英的硅含量。
[0056] 石英主要包括陆源成因石英、成岩成因石英以及生物成因石英三种。因此在一些可选的实施例中,定量表征方法还包括以下步骤:
[0057] 步骤b.以Si石英总排除陆源成因石英和成岩成因石英所含硅在在细粒沉积岩中的质量百分含量,以下简称排除Si陆源-成岩石英。
[0058] 步骤b中,Si生物石英可以通过如式(4)所示的公式进行计算。
[0059] 式(4)Si生物石英=Si石英总-Si陆源-成岩石英
[0060] Si陆源-成岩石英从地球化学的角度,可以采用任意的能够定量表征Si陆源-成岩石英的方法对其进行定量表征。经研究发现陆源成因的铝元素的含量,以下简称Al陆源,其定量检测方便且准确,且Si陆源-成岩石英与Al陆源之间的比例大致地为3.11,以下将该系数3.11称作第一比例系数。
[0061] 因此,在一些可选的实施例中,Si陆源-成岩石英由实测得到的Al陆源与第一比例系数的积来表征,Si陆源-成岩石英可以通过如式(5)所示的公式进行计算。
[0062] 式(5)Si陆源-成岩石英=3.11*Al陆源
[0063] 在进行细粒沉积岩生物石英的定量表征时,通过上述实施例提供的步骤a和步骤b中的公式(1-5),就能够计算得到Si生物石英。石英的相对分子质量为60,硅的相对原子质量为28,细粒沉积岩中的生物成因的石英的质量百分比,以下简称W生物石英,W生物石英与生物成因石英的含硅量即可得到Si生物石英,因此W生物石英可以通过如式(6)所示的公式进行计算,从而实现了对细粒沉积岩中的生物成因的石英的定量表征。
[0064] 式(6)W生物石英=Si生物石英*60/28
[0065] 研究发现通过计算方法表征得到的W生物石英主要能够较为准确地体现其在细粒沉积岩中的总的石英中的比例,通过对细粒沉积岩中石英总含量进行实际测量进行校正,能够得到更为准确的细粒沉积岩中的生物成因的石英的定量表征的结果。
[0066] 在一些可选的实施例中,定量表征方法还包括以下步骤:
[0067] 步骤c.以实测得到的石英总含量对计算值进行校准;生物成因石英的校准含量由生物成因石英的含量与第二比例系数之积来表征;其中,第二比例系数为实测得到的石英总含量与石英总含量计算值之比。
[0068] 步骤c中,实测得到的石英总含量是指实际定量检测到的细粒沉积岩中石英的质量百分含量,以下简称W石英总’。石英总含量计算值,以下简称W石英总,W石英总与石英中硅含量的积表征Si石英总,因此W石英总能够通过上述计算得到的Si石英总计算得到,从而得到该第二比例系数。因此细粒沉积岩中的生物成因的石英的矫正质量百分比,以下简称W生物石英校正,W生物石英校正可以通过如式(7)所示的公式进行计算。
[0069] 式(7)W生物石英校正=W生物石英*W石英总’/W石英总
[0070] 以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
[0071] 实施例1
[0072] 一种细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,包括:
[0073] S1、实测Si总、W长石及W粘土矿物,根据式(1-3)计算得到Si石英总。
[0074] S2、实测Al陆源,根据式(4-5)计算得到Si生物石英,并根据式(6)计算得到W生物石英。
[0075] S3、实测W石英总’,根据式(7)计算得到W生物石英校正。
[0076] 上述各实测值的定量检测,具体参见以下标准。
[0077] 粘土矿物及全岩X衍射分析测试依据标准SY/T 5163-2018。
[0078] 微量元素测试依据标准DZ/T0223-2001电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法通则。
[0079] 试验例1
[0080] 采用实施例1提供的细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,选取了四川盆地威页1井奥陶系五峰组-志留系龙马溪组一段细粒沉积岩发育层段进行生物石英定量表征,其生物石英与各成分柱状图如图2所示。由计算结果可知,五峰组-龙马溪组一段底部层段中,存在大量生物石英。生物石英含量介于0.88-33.6%,均值11.9%,伴随有一定的陆源-成岩石英,含量介于4.8%-30.5%,均值20.8%。该高硅段中,生物石英的富集为其做出重要贡献。而在龙马溪组一段上部,生物石英含量锐减,含量介于0.15-7.5%,均值3.3%,此时陆源-成岩石英含量逐渐增加,介于28.6%-34.8%,均值31.2%。石英中陆源成因的石英开始占主导。
[0081] 这些数据为理清细粒沉积岩矿物学与岩石学特征、纵横向差异分布与演化提供定量依据,为页岩气勘探开发评价提供依据。
[0082] 综上所述,本申请实施例提供的细粒沉积岩生物石英的定量表征方法,法结合地球化学以硅含量的表征计算生物成因的石英,通过石英总硅含量去除生物成因以外的石英含硅量确定生物石英的含硅量进行定量表征。石英总硅含量得到表征研究发现长石和粘土矿物对硅含量影响较大,以实测的总硅含量排出长石和粘土矿物的含硅量得到较为准确的石英总硅含量,从而得到较为准确的生物石英的定量表征结果。
[0083] 以上所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
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