DE2741546A1 - Gas pipe leak monitoring system - where differences between successive pressure measurements are fed into computer emitting alarm in case of large differences - Google Patents

Gas pipe leak monitoring system - where differences between successive pressure measurements are fed into computer emitting alarm in case of large differences

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Abstract

The system monitors gas pipes for leaks, partic. those handling gas at a pressure of >10 bar, by checking the pipe pressure. This pressure is measured at intervals of from 1-1000, pref. 60-360 seconds, and the results converted into a readable input value for a computer in which it is stored. A differential valus is obtd. from two successive measurements, and compared with a permissible discrepancy fed into the computer, and if this is exceeded continuously over a time interval also fed into the computer the differential values are stored. An alarm is emitted by the computer if the differential value between two successive measurements of pipe pressure exceeds an amt. >1 bar, 3-9 bar, which can be freely selected, extrapolated over 1 hr., or if differential values of all successive measurements within a time interval fed into the computer reach or exceed a predetermined discrepancy.

Description

Verfahren und Vorrichtunz zur Leclcübnrtrachung Method and device for oil contamination

von Rohrleitungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lecküberwachung von Rohrleitungen für den Transport gasförmiger Stoffe, insbesondere von gasförmigen Stoffen unter einem Druck von mehr als 10 bar, während der Förderung und der Förderpause durch eine Ubervachung des Rohrleitungsdruckes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens. of pipelines The present invention relates to a method for leak monitoring of pipelines for the transport of gaseous substances, in particular of gaseous substances under a pressure of more than 10 bar, while conveying and the pause in delivery by monitoring the pipeline pressure and a device for carrying out the method according to the invention.

Ein wirtschaftlicher Transport gasförmiger Stoffe ist nur möglich durch Rohrleitungen. Die Entwicklung dünnwandiger, hochfester Stahlrohre mit den entsprechenden Schweißverfahren führte ab Anfang der 30er Jahre zum Bau großer Ferngasleitungen mit Durchmessern bis zu 1200 mm und zulässigem Betriebsdruck bis zu 80 bar, z.B. zur Erschließung der Erdgasvorkommen in Holland.An economical transport of gaseous substances is only possible through pipelines. The development of thin-walled, high-strength steel pipes with the Corresponding welding processes led to the construction of large gas pipelines from the beginning of the 1930s with diameters up to 1200 mm and permissible operating pressure up to 80 bar, e.g. to develop the natural gas reserves in Holland.

Obwohl die Ausführung der Rohrleitungsverlegung mit äußerster Sorgfalt durchgeführt wird, kann eine Leckage nicht immer ausgeschlossen werden; z.B. können in alten Abbaugebieten durch eine Bergsenkung auftretende Zerrungen und Stauchungen Leckagen in Rohrleitungen auftreten.Although the execution of the pipeline laying with the utmost care is carried out, a leak cannot always be ruled out; e.g. can In old mining areas, strains and compressions caused by a subsidence of the mountain Leakages occur in pipelines.

Um dem Austreten von Gasen aus einer Leckage zu begegnen, sind Rohrbruchsicherungen in den Rohrleitungen eingebaut.Pipe rupture devices are used to counter the escape of gases from a leak installed in the pipelines.

Es hat sich gezeigt, daß Rohrbruchsicherungen eine Betriebsunsicherheit darstellen, da der Steuerimpuls durch den Differentialquotienten dp/dt ausgelöst wird. Die für die Ermittlung des Druckabfalles angewandten Meß- und Steuerventile haben kleine Düsen mit einer Bohrungsöffnung von bis zu 0,2 mm Durchmesser. Unter Betriebsbedingungen kommt es durch geringste Verschmutzungen zu unerfunschten Störungen.It has been shown that pipe rupture safeguards cause operational uncertainty because the control pulse is triggered by the differential quotient dp / dt will. The measuring and control valves used to determine the pressure drop to have small nozzles with a bore opening of up to 0.2 mm in diameter. Under operating conditions the slightest soiling can lead to undesired malfunctions.

Eine weitere Methode zur Lecküberwachung während der Förderung besteht darin, daß alle Einspeisungen und Entnahmen aus der Rohrleitung gemessen und dann bilanziert werden. Bei gleichbleibendem Druck in der Rohrleitung müssen die eingespeisten und entnommenen Gasmengen übereinstimmen, wenn alle Meßergebnisse auf eine vorgegebene Temperatur und Druck bezogen werden. Nachteilig bei dieser Uberwachungsmethode ist, daß alle Meßwerte zunächst über Umwandler in elektrische Impulse umgewandelt werden müssen, die ihrerseits zu einem Zentralpunkt übermittelt werden müssen. Der hierbei auftretende Gesamtfehler liegt in der Größenordnung von 2,5 5', BBC-Nachrichten Band 47 (1965), Heft 10/11, Seiten 553-557. Dieser Fehler ist für heutige Rohrlängen und -querschnitte bei den hohen Drücken nicht mehr tragbar.Another method of leak monitoring during production is there in that all feeds and withdrawals from the pipeline are measured and then are accounted for. If the pressure in the pipeline remains constant, the and withdrawn gas quantities match if all the measurement results are a predetermined one Temperature and pressure are related. The disadvantage of this monitoring method is that that all measured values are first converted into electrical impulses via converters must, which in turn must be transmitted to a central point. The one here total error occurring is on the order of 2.5 5 ', BBC news Volume 47 (1965), Issue 10/11, pages 553-557. This error is for today's pipe lengths and cross-sections are no longer acceptable at the high pressures.

Kleinere und mittlere Leckagen sind mit dieser Methode nicht sofort erfaßbar.Small and medium-sized leaks are not immediate with this method detectable.

Die Messung des Druckes in der Rohrleitung ist eine weitere Methode zur Lecküberwachung während der Förderung. Wegen der großen Pufferwirkung langer Rohrleitungen mit großem Querschnitt scheidet diese Lecküberwachung ebenfalls aus.Measuring the pressure in the pipeline is another method for leak monitoring during delivery. Longer because of the large buffer effect This leak monitoring is also ruled out in pipelines with a large cross-section.

Die Überwachung eines Mindestdruckes nach dieser Methode kann nur ein rohes Verfahren darstellen, da der Mindestdruck noch genügend weit unter dem niedrigsten Betriebsdruck der Leitung liegen muß. Das Verfahren wird völlig unbrauchbar, wenn die Rohrleitung mit oft wechselnden Betriebsdrücken betrieben wird. Das ist z.B. dann der Fall, wenn der Inhalt der Rohrleitung als Mengenpuffer genutzt wird. Mit dieser Methode können somit nur sehr große Leckagen in der Größenordnung von Rohrbrüchen erkannt werden.The monitoring of a minimum pressure according to this method can only represent a crude process, since the minimum pressure is still well below the must be the lowest operating pressure of the line. The procedure becomes completely useless, if the pipeline is operated with frequently changing operating pressures. That is E.g. the case when the contents of the pipeline are used as a volume buffer. With this method, only very large leaks of the order of magnitude can be found Broken pipes can be detected.

Während der Förderpause können Rohrleitungen auf Leckagen mittels einer Druckmessung überprüft werden. Hierzu wird die Rohrleitung zunächst aufgepumpt und der Druck in der Rohrleitung über einen Zeitraum bei geschlossenen Ein-und Ausgangsventilen überwacht. Unter der rechnerischen Berücksichtigung einer eventuellen Temperaturveränderung wird eine Leckage über den Druckabfall erkannt. Aus der Größe des zeitlichen Druckabfalls kann die Größe der Leckage geschätzt werden.During the pause in delivery, pipelines can check for leaks by means of a pressure measurement can be checked. To do this, the pipeline is first inflated and the pressure in the pipeline over a period of time with the inlet and outlet valves closed supervised. Taking into account a possible change in temperature a leak is detected via the pressure drop. From the size of the pressure drop over time the size of the leak can be estimated.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Lecküberwachung von Rohrleitungen für den Transport gasförmiger Stoffe, insbesondere von gasförmigen Stoffen unter einem Druck von mehr als 10 bar, während der Förderung und der Förderpause durch eine Überwachung des Rohrleitungsdruckes zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und mit geringem Aufwand Leckagen in kurzer Zeit erfaßbar werden.It was therefore an object of the present invention to provide a method as well a device for leak monitoring of pipelines for the transport of gaseous Substances, especially gaseous substances under a pressure of more than 10 bar, during the delivery and the delivery pause by monitoring the pipeline pressure to create that does not have the disadvantages mentioned and with little effort Leakages can be detected in a short time.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß a) der Rohrleitungsdruck in Zeitabständen von 1 bis 1000 Sekunden, vorzugsweise 60 bis 360 Sekunden, gemessen wird, b) der Meßwert des Rohrleitungsdruckes mittels Umwandler in für einen Rechner lesbaren Eingabenwert umgesetzt und im Rechner gespeichert wird, c) aus zwei aufeinanderfolgenden, gespeicherten Meßwerten des Rohrleitungsdruckes der Differenzwert gebildet wird, d) dieser gebildete Differenzwert mit einer in den Rechner eingebbaren, zulässigen Abweichung verglichen wird, e) bei Überschreiten der zulässigen Abweichung in ununterbrochener Folge die Differenzwerte über einen in den Rechner eingebbaren Zeitabstand gespeichert werden und f) vom. Rechner ein Alarm ausgelöst wird, sobald a) der im Rechner gebildete Differenzwert zweier aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes einen frei wählbaren Betrag von mehr als 1 bar, vorzugsweise 3-9 bar, hochgerechnet auf ein Menintervall von 1 Stunde, beträgt, ß) die im Rechner gebildeten und gespeicherten Differenzwerte aller aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes innerhalb eines eingebbaren Zeitabstandes eine vorgegebene zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten, Als zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn der in den Rechner eingebbare Zeitabstand größer als 0,1 Stunde, vorzugsweise 1 Stunde, gewählt wird.This is achieved according to the invention in that a) the pipeline pressure measured at intervals of 1 to 1000 seconds, preferably 60 to 360 seconds becomes, b) the measured value of the pipe pressure by means of a converter in for a computer readable input value is converted and stored in the computer, c) from two successive, stored measured values of the pipeline pressure the differential value is formed, d) this difference value formed with a permissible value that can be entered into the computer Deviation is compared, e) when exceeding the permissible Deviation in uninterrupted sequence the difference values via a into the computer can be entered and f) from. Computer triggered an alarm becomes as soon as a) the difference value of two consecutive ones formed in the computer Measured values of the pipeline pressure a freely selectable amount of more than 1 bar, preferably 3-9 bar, extrapolated to a menu interval of 1 hour, ß) the difference values of all consecutive values formed and stored in the computer Measured values of the pipeline pressure within a specified time interval Reach the specified permissible deviation of the difference values in an uninterrupted sequence or exceed, It has proven to be useful if the can be entered in the computer Time interval greater than 0.1 hour, preferably 1 hour, is selected.

Die Auslösung eines Alarms erfolgt vorteilhaft, wenn mehr als 3, insbesondere mehr als 6, Differenzwerte die zulässige Abweichung in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten.An alarm is advantageously triggered if more than 3, in particular more than 6, difference values reach the permissible deviation in uninterrupted sequence or exceed.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, bei der eine statische Druckmessung mittels eines Umwandlers als elektrisches Signal eingeführt wird in einen Rechner, bestehend aus einem ersten Speicher und Differenzbildner 22, einem Vergleicher und Speicher 23 mit Handeinstellung 24 für die zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge, einem zweiten Speicher und Differenzbildner 25, einem Vergleicher 26, einem Zähler 28, einem Alarmgeber 29, einem Vergleicher 27 mit andeinstellung 33 für die zulässige Abweichung zweier aufeinanderfolgender Meßwerte, einem Steuerwerk 30 zur zeitlichen Abfrage der Druckmessung, einer Prüfeinrichtung 31 mit Bereitanzeige 32 des Rechners 20.A device for carrying out the method according to the invention, in which a static pressure measurement by means of a transducer as an electrical signal is introduced into a computer, consisting of a first memory and difference calculator 22, a comparator and memory 23 with manual setting 24 for the permissible deviation the difference values in uninterrupted sequence, a second memory and difference calculator 25, a comparator 26, a counter 28, an alarm transmitter 29, a comparator 27 with and setting 33 for the permissible discrepancy between two successive ones Measured values, a control unit 30 for the time query of the pressure measurement, a test device 31 with ready display 32 of the computer 20.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.An apparatus for carrying out the method according to the invention is explained with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen Fig. 1 den Rohrleitungsverbund; Fig. 2 ein Blockschaltbild des Rechners.1 shows the pipeline network; Fig. 2 is a block diagram of the calculator.

Die beiden Einspeisungen 1 und 2 sind mit den Verbrauchern 3 und 4 durch die zu überwachende Rohrleitung 5 miteinander verbunden. Die in die Rohrleitung 5 eingespeisten Gasmengen werden in Zählern 11, 13, die abgenommenen Gasmengen werden in den Zählern 12, 14 gemessen. Die Zähler 11, 12, 13, 14 sind mit einer Druck- und Temperaturkompensation ausgerüstet. Die Rohrleitung 5 hat die Absperrorgane 15, 16, 17, 18. Der Rohrleitungsdruck kann wahlweise an den Druckmessungen 6, 7, 8, 9, 10 ermittelt werden. Der statisch gemessene Druck wird im Umwandler einem elektrischen Signal zugeordnet, das seinerseits über die Leitung 19 in den Rechner 20 eingespeist wird.The two infeeds 1 and 2 are with consumers 3 and 4 connected to one another by the pipeline 5 to be monitored. The ones in the pipeline 5 gas quantities fed in are in counters 11, 13, and the gas quantities taken off are measured in counters 12, 14. The counters 11, 12, 13, 14 are equipped with a pressure and temperature compensation. The pipeline 5 has the shut-off devices 15, 16, 17, 18. The pipeline pressure can optionally be measured on the pressure measurements 6, 7, 8, 9, 10 can be determined. The statically measured pressure is a assigned electrical signal, which in turn via line 19 in the computer 20 is fed in.

Das dem Druck zugeordnete elektrische Signal wird mittels eines Digitalvoltmeters 21 gemessen und in Zeitabständen, die über ein Zeitsteuerwerk 30 eingebbar sind, in einem Speicher und Differenzbildner 22 gespeichert und die Differenzwerte tt(n) t(n + 1)]... [t(n +m)-t(n + m + 1)] t 7 tt(n + m) (n + m + 1)-gebildet. Die im Speicher und Differenzbildner 22 gebildeten Differenzwerte werden einem Vergleicher 23 zugeführt.The electrical signal associated with the pressure is measured using a digital voltmeter 21 measured and at time intervals that can be entered via a time control unit 30, stored in a memory and subtractor 22 and the difference values tt (n) t (n + 1)] ... [t (n + m) -t (n + m + 1)] t 7 tt (n + m) (n + m + 1) -formed. The ones in memory Difference values formed and difference calculator 22 are fed to a comparator 23.

Im Vergleicher 23 wird verglichen, ob der Differenzwert einen mittels Handeinstellung 24 vorgegebenen Betrag (Druckabfall/Zeiteinheit) erreicht oder überschreitet. Bei Erreichen oder Unterschreiten des im Vergleicher 23 vorgegebenen Betrages wird dieser Betrag in einen Speicher und Differenzbildner 25 eingegeben und ein Zähler 28 um 1 Einheit erhöht. Gleichzeitig wird der vorhergehende Meßwert bei Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Betrages als Absolutwert in dem Vergleicher 26 verglichen tt(n) -t(n + 1 )~7 tt(n) - t(n + 2)].....[t(n)- t(n + m)}.In the comparator 23 it is compared whether the difference value is a means Manual setting 24 reached or exceeded the specified amount (pressure drop / time unit). When the value specified in the comparator 23 is reached or not reached Amount this amount is entered in a memory and subtractor 25 and a Counter 28 increased by 1 unit. At the same time, the previous measured value is displayed when it is reached or exceeding the specified amount as an absolute value in the comparator 26 compared tt (n) -t (n + 1) ~ 7 tt (n) - t (n + 2)] ..... [t (n) - t (n + m)}.

Wird der vorgegebene Betrag nicht mehr überschritten oder erreicht, so werden die Werte im Speicher und Differenzbildner 25 ebenso wie die Erhöhung des Zähler 28 gelöscht.If the specified amount is no longer exceeded or reached, so the values in the memory and subtractor 25 as well as the increase of the counter 28 is cleared.

über den Alarmgeber 29 wird ein Alarm ausgelöst, wenn mehr als 3, vorzugsweise mehr als 6 Differenzwerte die zulässige Abweichung, vorzugsweise 0,3 bar pro 6 Minuten, in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten, oder wenn der im Vergleicher 26 eingegebene Absolutwert des Differenzwertes erreicht oder überschritten wird.An alarm is triggered via the alarm transmitter 29 if more than 3, preferably more than 6 difference values the permissible deviation, preferably 0.3 reach or exceed bar per 6 minutes in uninterrupted sequence, or when the absolute value entered in the comparator 26 reaches the difference value or is exceeded.

Als Kontrollmessung wird der im Speicher und Differenzbildner 22 ermittelte Differenzwert zweier aufeinanderfolgender Meßwerte einem weiteren Vergleicher 27 zugeführt. Mittels Handeinstellung 33 wird dem Vergleicher 27 ein Betrag für eine zulässige Abweichung der Differenzbeträge für zwei aufeinanderfolgende Meßwerte eingegeben. Bei Erreichen oder Überschreiten der zulässigen Abweichung wird ebenfalls Über den Alarmgeber 29 ein Alarm ausgelöst.As a control measurement, the one determined in the memory and subtractor 22 is determined Difference value of two successive measured values to a further comparator 27 fed. By means of manual setting 33, the comparator 27 receives an amount for a permissible deviation of the difference amounts for two successive measured values entered. If the permissible deviation is reached or exceeded, An alarm is triggered via the alarm transmitter 29.

Eine vorzugsweise Ausführung der Vorrichtung liegt darin, daß der Rechner eine EigenUberwachung hat. Dazu trennt das Steuerwerk 30 über die Prüfeinrichtung 31 kurzzeitig das elektrische Signal der Druckmessung von den Speichern und Differenzbildnern 22, 25. Hierdurch wird ein Druckabfall bis auf Null simuliert. Die Bereitmeldung 32 zeigt an, wenn kein Fehler festgestellt wird. Das ist dann der Fall, wenn der Alarmgeber nur Uber den Vergleicher 26 einen Alarm auslösen müßte, nicht aber Uber den Zähler 28.A preferred embodiment of the device is that the Computer has its own monitoring. For this purpose, the control unit 30 disconnects via the test device 31 briefly the electrical signal of the pressure measurement from the accumulators and difference formers 22, 25. This simulates a pressure drop to zero. The ready message 32 indicates when no error is detected. That is the case when the The alarm transmitter would only have to trigger an alarm via the comparator 26, but not via the comparator the counter 28.

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Claims (4)

Patentanspriiche Verfahren zur Lecküberwachung von Rohrleitungen für den Transport gasförmiger Stoffe, insbesondere von gasförmigen Stoffen unter einem Druck von mehr als 10 bar, während der Förderung und der Förderpause durch eine Überwachung des Rohrleitungsdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Rohrleitungsdruck in Zeitabständen von 1 bis 1000 Sekunden, vorzugsweise 60 bis 360 Sekunden gemessen wird, b) der Messwert des Rohrleitungsdruckes mittels Umwandler in für einen Rechner lesbaren Eingabenwert umgesetzt und im Rechner gespeichert wird, c) aus zwei aufeinanderfolgenden, gespeicherten Meßwerten des Rohrleitungsdruckes der Differenzwert gebildet wird, d) dieser gebildete Differenzwert mit einer in den Rechner eingebbaren, zulässigen Abweichung verglichen wird, e) bei Überschreiten der zulässigen Abweichung in ununterbrochener Folge die Differenzwerte über einen in den Rechner eingebbaren Zeitabstand gespeichert werden und f) vom Rechner ein Alarm ausgelöst wird, sobald a) der im Rechner gebildete Differenziert zweier aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes einen frei wählbaren Betrag von mehr als 1 bar, vorzugsweise 3-9 bar, hochgerechnet auf ein Meßintervall von 1 Stunde, beträgt, ß) die im Rechner gebildeten und gespeicherten Differenzwerte aller aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes innerhalb eines eingebbaren Zeitabstandes eine vorgegebene zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten.Patent claims method for leak monitoring of pipelines for the transport of gaseous substances, especially gaseous substances under one Pressure of more than 10 bar, during the delivery and the delivery break through a Monitoring of the pipeline pressure, characterized in that a) the pipeline pressure measured at time intervals of 1 to 1000 seconds, preferably 60 to 360 seconds becomes, b) the measured value of the pipe pressure by means of a converter in for a computer readable input value is converted and stored in the computer, c) from two successive, stored measured values of the pipeline pressure the differential value is formed, d) this difference value formed with a permissible value that can be entered into the computer Deviation is compared, e) if the permissible deviation is exceeded in uninterrupted The difference values are then saved over a time interval that can be entered in the computer will and f) the computer triggers an alarm as soon as a) the Differentiated two successive measured values of the pipeline pressure formed in the computer a freely selectable amount of more than 1 bar, preferably 3-9 bar, extrapolated to a measuring interval of 1 hour, is ß) those formed and stored in the computer Differential values of all successive measured values of the pipeline pressure within a specified permissible deviation of the difference values of an enterable time interval reach or exceed in uninterrupted sequence. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dqdurch Zekennzeichnet, daß der in den Rechner eingebbare Zeitabstand größer als 0,1 Stunde, vorzugsweise 1 Stunde, beträgt.2. The method according to claim 1, dq by Zekmarks that the in the Time interval which can be entered by the computer is greater than 0.1 hour, preferably 1 hour. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch zekennzeichnet, daß mehr als 3, vorzugsweise mehr als 5, Differenzwerte die zulässige Abweichung in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten.3. The method according to claim 1, characterized in that more than 3, preferably more than 5, difference values the permissible deviation in uninterrupted Achieve or exceed a consequence. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem ersten Speicher und Differenzbildner (22), einem Vergleicher und Speicher (23) mit Handeinstellung (24) für die zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge, einem zweiten Speicher und Differenzbildner (25), einem Vergleicher (26), einem Zähler (28), einem Alarmgeber (29), einem Vergleicher (27) mit Handeinstellung (33) für die zulässige Abweichung zweier aufeinanderfolgender Meßwerte, einem Steuerwerk (30) zur zeitlichen Abfrage der Druckmessung, einer PrUfeinrichtung (31) mit Bereitanzeige (32) des Rechners (20).4. Device for performing the method according to one of the preceding Claims 1 to 3, consisting of a first memory and difference generator (22), a comparator and memory (23) with manual setting (24) for the permissible deviation the difference values in uninterrupted sequence, a second memory and difference calculator (25), a comparator (26), a counter (28), an alarm transmitter (29), a comparator (27) with manual adjustment (33) for the permissible deviation of two consecutive ones Measured values, a control unit (30) for the time query of the pressure measurement, a test device (31) with ready display (32) of the computer (20).
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