CN115508963A - 一种具有易开剥松套管的光单元、其制备方法及光缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有易开剥松套管的光单元、其制备方法及光缆。光单元包括光纤组件、和用于收纳光纤组件复合松套管；复合松套管包括内层和外层；内层和外层之间具有圆周接触面；内层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；外层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；内层的易撕裂部与外层的易撕裂部在圆周接触面的周向上为不连续分布，使得内层和外层的骨架部形成覆瓦状。光单元采用四层共挤机头挤出制备。本发明通过松套管内外分层实现二维复合结构，在每层上都分布贯穿径向的易撕裂部，从而使得光单元具备易开剥性能；骨架部通过内外两层结构形成覆瓦状，周向连续分布，轴向贯穿，从而保证了光单元的抗侧压性能和抗拉性能。
Description
技术领域
本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种具有易开剥松套管的光单元、其制备方法及光缆。
背景技术
光纤松套管光单元是包覆若干光纤或阻水材料后挤制一层塑料保护管而形成的，主要对光纤形成直接保护作用，抗拉伸、抗压扁性能指标是松套管重要的性能指标。
在光缆施工(如分歧或接续)时，需要开剥松套管并取出光纤，用以分歧或接续。一般常用松套管的塑料保护管为PBT，其材质较硬，厚度一般在0.1mm以上，在开剥时需要借助刀具切开塑料保护管，然后沿光纤方向抽出，一方面存在损伤光纤的风险，一方面光纤和套管内壁摩檫力大不便于取出。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有易开剥松套管的光单元、其制备方法及光缆，其目的在于通过形二维复合的松套管结构，兼顾了径向贯穿的易撕裂部和周向连续的骨架部，从而获得抗拉伸、抗压扁性能良好且径向容易撕裂，可徒手开剥的光单元松套管，由此解决现有技术在提高光单元抗拉伸和抗压扁性能的同时，不易开剥的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种具有易开剥松套管的光单元，其包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件复合松套管；
所述复合松套管包括内层和外层；所述内层和外层之间具有圆周接触面；
所述内层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；所述外层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；所述内层和外层的易撕裂部断裂伸长率为5～50％，拉伸强度5～15MPa，所述内层和外层的骨架部断裂伸长率为100～500％，拉伸强度20～60MPa，模量700～2500MPa；
所述内层的易撕裂部与所述外层的易撕裂部在所述圆周接触面的周向上为不连续分布，使得所述内层和外层的骨架部形成覆瓦状。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述内层易撕裂部和外层易撕裂部在圆周接触面上的最小距离为0.05～1mm。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述内层厚度0.05～0.5mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在10～2:1；所述外层厚度0.1～1.0mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在10～2:1。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述内层和/或所述外层的易撕裂部周向均匀分布。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述外层和内层的易撕裂部沿撕裂时径向施力方向面积减小。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述外层的易撕裂部的横截面为V型、U型、和/或扇环型。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述外层和内层的易撕裂部沿轴向呈螺旋状，所述螺旋状为S型螺旋或SZ型螺旋，节距在5～50倍套管外径。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述易撕裂部为LLDPE添加易撕原材料制成，所述易撕原材料含有：
20-60wt％LLDPE线性低密度聚乙烯、10-40wt％LDPE低密度聚乙烯、10-40wt％MPE茂金属聚乙烯、10～30％无机填料、0％～1％相容剂、1-2wt％加工助剂。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元，其所述外层骨架部的材料选自PBT、PC、TPEE、PTFE、PVDF或尼龙；所述内层骨架材料选自TPEE或PP。
按照本发明的另一个方面，提供了所述的具有易开剥松套管的光单元的制备方法，其包括以下步骤：
采用四层共挤机头，在光纤组件外侧挤出形成复合松套管；其中：
所述四层共挤机头较内侧的第一与第二层挤出材料通过内层出口模具形成所述复合松套管的内层；
所述四层共挤机头较外侧的第一与第二层挤出材料通过外层出口模具形成所述复合松套管的外层
所述内层出口模具与外层出口模具为同心嵌套的环形模具。
优选地，所述具有易开剥松套管的光单元的制备方法，其所述内层出口模具与所述外层出口模绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
按照本发明的另一个方面，提供了一种光缆，其包括本发明提供的具有易开剥松套管的光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述具有易开剥松套管的光单元，所述光单元外侧具有内置加强件的外护套；
所述光缆为层绞式光缆时，具有多个所述具有易开剥松套管的光单元；还包括中心加强件，所述光单元与中心加强件绞合形成缆芯，缆芯外侧具有外护套。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的具有易开剥松套管的光单元，通过松套管内外分层实现二维复合结构，在每层上都分布贯穿径向的易撕裂部，从而使得光单元具备易开剥性能；骨架部通过内外两层结构形成覆瓦状，周向连续分布，轴向贯穿，从而保证了光单元的抗侧压性能和抗拉性能。
本发明提供具有易开剥松套管的光单元采用多层共挤方法制备，能形成结合紧密的二维复合结构。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的层绞式易开剥松套管光缆截面结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的具有易开剥松套管的光单元截面结构示意图；
图3是本发明实施例2提供的中心管式易开剥松套管光缆截面结构示意图；
图4是本发明实施例2提供的具有易开剥松套管的光单元截面结构示意图；
图5是本发明实施例3、4提供的易开剥松套管成型模具。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为具有易开剥松套管的光单元，1.1为光纤组件，1.2为光单元内阻水元件，1.3为复合松套管，1.3.1为内层的易撕裂部，1.3.2为内层的骨架部，1.3.3为外层的易撕裂部，1.3.4为外层的骨架部，2为加强件，3为阻水元件，4为外护套，5为模芯，6为内模盖，7为外模盖。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的具有易开剥松套管的光单元，包括：光纤组件和用于收纳所述光纤组件复合松套管；
所述复合松套管包括内层和外层；所述内层和外层之间具有圆周接触面；
所述内层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；
所述外层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；
所述内层和外层的易撕裂部断裂伸长率为5～50％，拉伸强度5～15MPa；
所述内层和外层的骨架部断裂伸长率为100～500％，拉伸强度20～60MPa，模量为700～2500MPa；
所述内层的易撕裂部与所述外层的易撕裂部在所述圆周接触面的周向上为不连续分布，使得所述内层和外层的骨架部形成覆瓦状。
松套管的作用是保护其收纳的光纤，一般要求抗拉、抗压性能良好，具有较高的断裂伸长率和抗拉强度。然而能提供良好保护的松套管材料，显见的导致易撕裂性能不佳，一般不能徒手剥开，需要刀片或剥线钳剖开，容易致安装人员受伤或者光纤损毁。具有易撕拉性能的材料，一般断裂延伸率以及抗拉强度都较低，单独作为松套管材料，不能很好的保护其内部收纳的光纤。
为了解决松套管易撕裂性能和抗拉、抗压性能之间的矛盾，本发明采用将易撕拉材料和抗压抗拉性能良好的骨架材料复合形成松套管的方案。然而易撕拉材料和骨架材料在径向上的厚度比例仍然导致两者之间的矛盾：如果骨架材料占比较高，则难以撕裂；如果易撕裂材料占比较高，则削弱了抗侧压性能和抗拉性能。尤其是易撕裂材料一般需要贯穿松套管才能较方便的剥开光缆松套管，而一旦易撕拉材料在径向上贯穿，则由于骨架材料不能在圆周方向上形成完整的圆周，侧向压力作用下容易变形，易撕拉材料和骨架材料的结合部位容易形成应力积累，造成断裂，抗压性能急剧下降。因此简单地在骨架材料形成的圆周上复合一段易撕裂材料，不足以解决松套管易撕裂性能和抗压性能之间的矛盾。故本申请将松套管分为内外两层，内外层的骨架部形成覆瓦状，在圆周方向上接续，从而形成完整的圆周，受到侧向压力时，内外层的骨架部结合在一起承受侧压，不易变形造成应力积累；同时在松套管径向，内外层接具有径向贯穿的易撕裂部，易撕裂部相互靠近，从而趋近于贯穿的易撕裂部，能够较轻松的被剥开。本发明在径向和周向上分别实现易撕裂部和骨架部的复合，形成具有二维复合的松套管结构，做到在松套管结构完整时，由于骨架部轴向连续而易撕裂部周向不连续，能很好的对抗侧向压力，同时轴向抗拉性能良好；而在施加剪切力破坏掉相互靠近的易撕裂部之间的骨架部的完整性后，能轻松的实现徒手剥开松套管。
所述内层易撕裂部和外层易撕裂部在圆周接触面上的最小距离为0.05～1mm。易撕裂部的最小距离，为光缆松套管开剥时需要沿周向一小段距离进行搞破坏的部分，过宽会导致松套管开剥困难，过窄则导致骨架部的覆瓦结构不稳定。所述内层厚度0.05～0.5mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在10～2:1；所述外层厚度0.1～1.0mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在10～2:1。过薄的松套管，制造难度大，且同样带来覆瓦结构不稳定的问题，同时易撕裂部的面积占比不宜过多，过多会导致松套管完整状态下的抗拉抗压性能下降，而占比过小，则制造困难，难以将易撕裂部分散，过于集中分布的易撕裂部，例如唯一的易撕裂部会导致松套管周向不对称性较强，各向异性明显。故优选方案，内层和/或所述外层的易撕裂部周向均匀分布。
所述外层和内层的易撕裂部沿撕裂时径向施力方向面积减小，从而在施力时在易撕裂部相互靠近的圆周接触面上形成更大的压强，从而破坏骨架部。例如当松套管直径较小时，松套管的撕裂时施力方向是沿径向由外向内施加的，则内层和外层的易撕裂部的横截面形状都是外侧面积大于内侧面积，如图2所示。当松套管直径较大时，松套管的撕裂时施力方向沿径向是外层由外向内施力而内层由内向外施力，内侧外侧施力方向相对，从而在圆周接触面形成更大的压强，则此时设计外层的易撕裂部其横截面形状外侧面积大于内侧面积，而内层的易撕裂部其横截面形状内侧面积大于外侧面积，如图4所示。所述外层的易撕裂部的横截面优选为V型、U型、和/或扇环型。
所述外层和内层的易撕裂部沿轴向呈螺旋状，所述螺旋状为S型螺旋或SZ型螺旋，节距在5～50倍套管外径。由于采用了径向和周向二维复合的松套管结构，因此轴向上采用螺旋结构一方面保证力学及机械性能更加均匀，另一方面使的松套管获得更好的弯曲性能。
所述易撕裂部为LLDPE添加易撕原材料制成，所述易撕原材料含有：
20-60wt％LLDPE线性低密度聚乙烯、10-40wt％LDPE低密度聚乙烯、10-40wt％MPE茂金属聚乙烯、10～30％无机填料、0％～1％相容剂、1-2wt％加工助剂。
所述外层骨架部与所述内层骨架部的材料可以相同，采用常用的松套管材料，外层和内层的骨架部也可以采用不同的松套管材料，具体而言，所述外层骨架部的材料选自PBT、PC、TPEE、PTFE、PVDF或尼龙；所述内层骨架材料选自TPEE或PP。外层材料坚固而内层材料柔韧，利用双层复合的原理，不仅使得松套管整体兼具柔韧性和强度，更为巧妙的是，利用二者的断裂延伸率差异，使得相互靠近的易撕裂部之间的骨架部在圆周接触面处更容易在相对施加的拉力下遭到破坏，不需要借助工具，即可徒手剥开光缆松套管，而在侧向压力作用下，抗压性能不明显下降，与现有的均质松套管相当。
本发明提供的具有易开剥松套管的光单元的制备方法，包括以下步骤：
采用四层共挤机头，在光纤组件外侧挤出形成复合松套管；其中：
所述四层共挤机头较内侧的第一与第二层挤出材料通过内层出口模具形成所述复合松套管的内层；
所述四层共挤机头较外侧的第一与第二层挤出材料通过外层出口模具形成所述复合松套管的外层；
所述内层出口模具与外层出口模具为同心嵌套的环形模具。所述内层出口模具与所述外层出口模绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
本发明提供的光缆包括本发明提供的具有易开剥松套管的光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述具有易开剥松套管的光单元，所述光单元外侧具有内置加强件的外护套；
所述光缆为层绞式光缆时，具有多个所述具有易开剥松套管的光单元；还包括中心加强件，所述光单元与中心加强件绞合形成缆芯，缆芯外侧具有外护套。
以下为实施例：
实施例1
实施例1提供一种层绞式易开剥松套管光缆，如图1所示，包括多个具有易开剥松套管的光单元1与中心加强件2绞合形成缆芯，缆芯内填充阻水元件3，缆芯外侧具有外护套4。所述具有易开剥松套管的光单元1，如图2所示，包括光纤1.1、阻水元件1.2和用于收纳所述光纤组件1.1和阻水元件1.2的复合松套管1.3；
所述光纤单元为12根单模光纤；
所述阻水元件为油膏、阻水纱或阻水粉；
所述复合松套管1.3外径2.5mm，包括内层和外层；所述内层和外层之间具有圆周接触面；所述内层具有贯穿径向的易撕裂部1.3.1和骨架部1.3.2；所述外层具有贯穿径向的易撕裂部1.3.3和骨架部1.3.4；所述内层的易撕裂部与所述外层的易撕裂部在所述圆周接触面的周向上为不连续分布，使得所述内层和外层的骨架部形成覆瓦状。
所述内层和外层的易撕裂部1.3.1、1.3.3，截面形状为V型；所述外层和内层的易撕裂部沿轴向呈S螺旋状，节距在30倍套管外径；
所述内层易撕裂部和外层易撕裂部在圆周接触面上的最小距离D为0.16mm。所述内层厚度0.15mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在3.41:1；所述外层0.2mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在2.18:1。
所述易撕裂部为LLDPE添加易撕原材料制成，所述易撕原材料含有：
35wt％LLDPE线性低密度聚乙烯、25wt％LDPE低密度聚乙烯、10wt％MPE茂金属聚乙烯、28％无机填料、0.5％相容剂、1.5wt％加工助剂。断裂伸长率为30％左右，拉伸强度10MPa；
所述外层骨架部1.3.4的材料选自PC，延伸率为120％左右，拉伸强度45MPa；所述内层骨架部1.3.2材料选自TPEE，延伸率为300％左右，拉伸强度25MPa，模量为700MPa左右。
实施例2
实施例2提供一种中心管式易开剥松套管光缆，如图3所示，包括一个具有易开剥松套管的光单元1，外侧具有外护套4，外护套4中嵌有4根加强件2。所述具有易开剥松套管的光单元1，如图4所示，包括光纤单元1.1、阻水元件1.2和用于收纳所述光纤组件1.1和阻水元件1.2的复合松套管1.3；
所述光纤单元为12根12芯光纤带；
所述阻水元件为油膏、阻水纱、阻水粉或阻水带；
所述复合松套管1.3外径10mm，所述复合松套管1.3包括内层和外层；所述内层和外层之间具有圆周接触面；所述内层具有贯穿径向的易撕裂部1.3.1和骨架部1.3.2；所述外层具有贯穿径向的易撕裂部1.3.1和骨架部1.3.3；所述内层的易撕裂部与所述外层的易撕裂部在所述圆周接触面的周向上为不连续分布，使得所述内层和外层的骨架部形成覆瓦状。
所述内层和外层的易撕裂部1.3.1，截面形状为V型；所述外层和内层的易撕裂部沿轴向呈S螺旋状，节距在10倍套管外径；
所述内层易撕裂部和外层易撕裂部在圆周接触面上的最小距离D为0.68mm。所述内层厚度0.4mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在4.21:1；所述外层0.6mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在2.49:1。
所述易撕裂部为LLDPE添加易撕原材料制成，所述易撕原材料含有：
35wt％LLDPE线性低密度聚乙烯、25wt％LDPE低密度聚乙烯、10wt％MPE茂金属聚乙烯、28％无机填料、0.5％相容剂、1.5wt％加工助剂。断裂伸长率为30％左右，拉伸强度10MPa；
所述外层骨架部的材料选自尼龙，延伸率为250％左右，拉伸强度50MPa；所述内层骨架材料选自PP，延伸率为300％左右，拉伸强度25MPa，模量为1200MPa左右。
实施例3实施例1的光缆制备
实施例3为实施例1的制备方法，包括以下步骤：
1)12根光纤经放线单元放出后涂敷阻水油膏，经过四层挤出机头，
通过如图5所示成型模具，经过冷却，形成所述松套管。其中：
所述模具由模芯5、内模盖6和外模盖7组成，模芯5外侧设置有松套管内层撕裂条数量对应的分流槽，内模盖6外侧设置有松套管外层撕裂条数量对应的分流槽。分流槽与撕裂条截面形状一致。
所述四层共挤机头较内侧的第一与第二层挤出材料分为通过模芯5的主流道与分流槽，以及内模盖6，形成所述复合松套管的内层；TPEE加工温度为210～250℃，易撕裂料加工温度为160～180℃。
所述四层共挤机头较外侧的第一与第二层挤出材料通过内模盖6的主流道与分流槽，以及外模盖7，形成所述复合松套管的外层；PC加工温度为250～280℃，易撕裂料加工温度为160～180℃。
所述内层出口模具与外层出口模具为同心嵌套的环形模具。所述内层出口模具与所述外层出口模绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
2)6根干所述松套管和中心加强件经放线单元放出，经过绞合台，所述松套管围绕中心加强件进行SZ绞合后用扎纱绑定后涂敷阻水油膏形成缆芯。
3)缆芯经过挤出机头，在表面挤制一层护套层形成所述光缆。
实施例4实施例2的光缆制备
实施例4为实施例2的制备方法，包括以下步骤：
4)12根12芯光纤带经放线单元放出后包阻水带，经过四层挤出机头，
通过如图5所示成型模具，经过冷却，形成所述松套管。其中：
所述模具由模芯5、内模盖6和外模盖7组成，模芯5外侧设置有松套管内层撕裂条数量对应的分流槽，内模盖6外侧设置有松套管外层撕裂条数量对应的分流槽。分流槽与撕裂条截面形状一致。
所述四层共挤机头较内侧的第一与第二层挤出材料通过模芯5的主流道与分流槽，以及内模盖6，形成所述复合松套管的内层；PP加工温度为180～220℃，易撕裂料加工温度为160～180℃。
所述四层共挤机头较外侧的第一与第二层挤出材料通过内模盖6的主流道与分流槽，以及外模盖7，形成所述复合松套管的外层；
所述内层出口模具与外层出口模具为同心嵌套的环形模具。所述内层出口模具与所述外层出口模绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
5)1根干所述松套管和4根加强件经放线单元放出，经过挤出机头，
在松套管表面挤制一层嵌有加强件的护套层形成所述光缆。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件复合松套管；
所述复合松套管包括内层和外层；所述内层和外层之间具有圆周接触面；
所述内层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；所述外层具有贯穿径向的易撕裂部和骨架部；所述内层和外层的易撕裂部断裂伸长率为5～50％，拉伸强度5～15MPa，所述内层和外层的骨架部断裂伸长率为100～500％，拉伸强度20～60MPa，模量700～2500MPa；
所述内层的易撕裂部与所述外层的易撕裂部在所述圆周接触面的周向上为不连续分布，使得所述内层和外层的骨架部形成覆瓦状。
2.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述内层易撕裂部和外层易撕裂部在圆周接触面上的最小距离为0.05～1mm。
3.如权利要求1或2所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述内层厚度0.05～0.5mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在10～2:1；所述外层厚度0.1～1.0mm，其横截面上所述骨架部与所述易撕裂部的面积之比在10～2:1。
4.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述内层和/或所述外层的易撕裂部周向均匀分布。
5.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述外层和内层的易撕裂部沿撕裂时径向施力方向面积减小。
6.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述外层的易撕裂部的横截面为V型、U型、和/或扇环型。
7.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述外层和内层的易撕裂部沿轴向呈螺旋状，所述螺旋状为S型螺旋或SZ型螺旋，节距在5～50倍套管外径。
8.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述易撕裂部为LLDPE添加易撕原材料制成，所述易撕原材料含有：
20-60wt％LLDPE线性低密度聚乙烯、10-40wt％LDPE低密度聚乙烯、10-40wt％MPE茂金属聚乙烯、10～30％无机填料、0％～1％相容剂、1-2wt％加工助剂。
9.如权利要求1所述的具有易开剥松套管的光单元，其特征在于，所述外层骨架部的材料选自PBT、PC、TPEE、PTFE、PVDF或尼龙；所述内层骨架材料选自TPEE或PP。
10.如权利要求1至9任意一项所述的具有易开剥松套管的光单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用四层共挤机头，在光纤组件外侧挤出形成复合松套管；其中：
所述四层共挤机头较内侧的第一与第二层挤出材料通过内层出口模具形成所述复合松套管的内层；
所述四层共挤机头较外侧的第一与第二层挤出材料通过外层出口模具形成所述复合松套管的外层
所述内层出口模具与外层出口模具为同心嵌套的环形模具。
11.如权利要求10所述的具有易开剥松套管的光单元的制备方法，其特征在于，所述内层出口模具与所述外层出口模绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
12.一种光缆，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的具有易开剥松套管的光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述具有易开剥松套管的光单元，所述光单元外侧具有内置加强件的外护套；
所述光缆为层绞式光缆时，具有多个所述具有易开剥松套管的光单元；还包括中心加强件，所述光单元与中心加强件绞合形成缆芯，缆芯外侧具有外护套。
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