JPS634162B2 - - Google Patents
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- JPS634162B2 JPS634162B2 JP56075676A JP7567681A JPS634162B2 JP S634162 B2 JPS634162 B2 JP S634162B2 JP 56075676 A JP56075676 A JP 56075676A JP 7567681 A JP7567681 A JP 7567681A JP S634162 B2 JPS634162 B2 JP S634162B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- modulus
- young
- layers
- coating
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4415—Cables for special applications
- G02B6/4427—Pressure resistant cables, e.g. undersea cables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Description
本発明は光海底ケーブル方式に使用される光フ
アイバユニツト構造に関するものである。 光フアイバ海底ケーブルは、20年以上の長期に
わたりその伝送媒体である光フアイバ伝送特性お
よび機械特性を劣化させないように設計する必要
がある。そのため、最大800気圧に及ぶ海水圧に
対しては光フアイバを耐水圧構造物内に収容する
ことにより、光フアイバを海水圧から保護する構
造をとつている。図1に従来の光フアイバ海底ケ
ーブルの構造例を示す。同図において、1は光フ
アイバ、2は耐圧構造物、3は抗張力線、4は給
電体、5はポリエチレン等の絶縁体である。この
ような海底ケーブルにおいては、複数本の光フア
イバ1は、相互の位置関係を固定して局部的な力
の発生を防ぐためと、ケーブル伸びに追随した伸
びを与えるために、相互に一定のピツチで撚り合
わされて被覆の中に埋め込まれたユニツト構造を
とつている。図2は従来の光フアイバユニツト構
造例であり、1は複数本の光フアイバ、6は光フ
アイバを周囲に配列するための抗張力線又は中心
介在芯、7はシリコン樹脂等の緩衝層、8はナイ
ロン被覆層である。 ところで光フアイバ海底ケーブルでは、前述し
たように常時は光フアイバは海水から保護されて
いるが、障害によりケーブルが切断された場合に
は、その切断面から海水が浸入してくる。これを
防ぐために、例えば光フアイバユニツトとケーブ
ル耐圧構造物の間にはジエリー状の物質を充填し
ておくことが提案されている。しかし、光フアイ
バユニツトの端部からもユニツト内に海水は浸入
する。図2の光フアイバユニツト構造でいえば、
ナイロン被覆層8とシリコン緩衝層7の間および
光フアイバ1とシリコン緩衝層7の間に海水は浸
入していく。光フアイバは海水に浸された場合、
NaイオンやOHイオンの働きのために、その機
械的強度が劣化することが報告されている。従つ
て、修理時には海水の浸入部分を取換えなければ
ならず、経済的損失は大きい。従来の光海底ケー
ブル用光フアイバではこのような観点から設計を
行つているものはなかつた。 本発明は、このような光フアイバユニツト内の
水走りを防止できる信頼性を有し、経済性の優れ
た光フアイバユニツトを提供するものである。 以下図面により本発明を詳細に説明する。 まず、本発明の原理について説明する。図3に
おいて、半径がr2の円柱9と内半径がr2で外半径
がr3の円筒10がそれぞれr2の半径で接して組合
わされているとき、円柱9の材質はヤング率E1、
ポアソン比ν1であるとし、円筒10の材質はヤン
グ率E2、ポアソン比ν2とすると、この組合せ円柱
の外周に外圧P0が加わつた場合、円柱9の外周
に加わる圧力Piは Pi=1/E2・2r3 2/r3 2−r2 2/1/E1(1−ν1
)+1/E2(r3 2+r2 2/r3 2−r2 2+ν2)・P0…(1) のように表わされる。 従つて、 1/E2(1−ν2)>1/E1(1−ν1) ……(2) これを変形して E1/E2>1−ν1/1−ν2 ……(3) のときPi>P0 となり、内円柱9には外圧以上の圧縮応力が印加
されることになる。ここで物質のポアソン比は0
〜0.5の値であるため、材質によつてそれほど差
はないが、ヤング率は材質によつて大きく異な
る。従つて、(3)式で右辺の最大値は2であるの
で、内円柱9のヤング率E1が外円柱10のヤン
グ率E2の2倍以上の材質により構成されていれ
ば、水圧が加わつた時に内円柱9の外周には外圧
以上の圧縮応力が働くため、内円柱9と外円筒1
0の合わせ目からの水の浸入は防がれることにな
る。円筒が多層になつている場合でも、どの隣り
合う2層の円筒の材料関係をとつても(3)式を満足
していれば、各円筒の合わせ目からの水の浸入は
防がれる。この原理を応用すれば障害時に水走り
のない光フアイバユニツトが構成できる。 図4は本発明の一実施例による光フアイバユニ
ツトである。図中6はユニツトを構成するために
配置された中心介在芯、11は光フアイバのガラ
ス部、12は光フアイバを識別するために色を付
着された一次被覆であり、この被覆は一次被覆さ
れた光フアイバのヤング率がその外部の被覆層1
3のヤング率の2倍以上になるように構成され
る。例えば、外部の被覆層13がシリコン樹脂の
ときは、一次被覆12はポリフツ化ビニリデン、
エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が用いられる。ま
た、外部被覆層13がナイロンのときは、一次被
覆12はポリフツ化ビニリデン等のフツ化樹脂に
すればよい。例としてあげた被覆に用いられる材
料のヤング率Eとポアソン比νの例を表1に示
す。
アイバユニツト構造に関するものである。 光フアイバ海底ケーブルは、20年以上の長期に
わたりその伝送媒体である光フアイバ伝送特性お
よび機械特性を劣化させないように設計する必要
がある。そのため、最大800気圧に及ぶ海水圧に
対しては光フアイバを耐水圧構造物内に収容する
ことにより、光フアイバを海水圧から保護する構
造をとつている。図1に従来の光フアイバ海底ケ
ーブルの構造例を示す。同図において、1は光フ
アイバ、2は耐圧構造物、3は抗張力線、4は給
電体、5はポリエチレン等の絶縁体である。この
ような海底ケーブルにおいては、複数本の光フア
イバ1は、相互の位置関係を固定して局部的な力
の発生を防ぐためと、ケーブル伸びに追随した伸
びを与えるために、相互に一定のピツチで撚り合
わされて被覆の中に埋め込まれたユニツト構造を
とつている。図2は従来の光フアイバユニツト構
造例であり、1は複数本の光フアイバ、6は光フ
アイバを周囲に配列するための抗張力線又は中心
介在芯、7はシリコン樹脂等の緩衝層、8はナイ
ロン被覆層である。 ところで光フアイバ海底ケーブルでは、前述し
たように常時は光フアイバは海水から保護されて
いるが、障害によりケーブルが切断された場合に
は、その切断面から海水が浸入してくる。これを
防ぐために、例えば光フアイバユニツトとケーブ
ル耐圧構造物の間にはジエリー状の物質を充填し
ておくことが提案されている。しかし、光フアイ
バユニツトの端部からもユニツト内に海水は浸入
する。図2の光フアイバユニツト構造でいえば、
ナイロン被覆層8とシリコン緩衝層7の間および
光フアイバ1とシリコン緩衝層7の間に海水は浸
入していく。光フアイバは海水に浸された場合、
NaイオンやOHイオンの働きのために、その機
械的強度が劣化することが報告されている。従つ
て、修理時には海水の浸入部分を取換えなければ
ならず、経済的損失は大きい。従来の光海底ケー
ブル用光フアイバではこのような観点から設計を
行つているものはなかつた。 本発明は、このような光フアイバユニツト内の
水走りを防止できる信頼性を有し、経済性の優れ
た光フアイバユニツトを提供するものである。 以下図面により本発明を詳細に説明する。 まず、本発明の原理について説明する。図3に
おいて、半径がr2の円柱9と内半径がr2で外半径
がr3の円筒10がそれぞれr2の半径で接して組合
わされているとき、円柱9の材質はヤング率E1、
ポアソン比ν1であるとし、円筒10の材質はヤン
グ率E2、ポアソン比ν2とすると、この組合せ円柱
の外周に外圧P0が加わつた場合、円柱9の外周
に加わる圧力Piは Pi=1/E2・2r3 2/r3 2−r2 2/1/E1(1−ν1
)+1/E2(r3 2+r2 2/r3 2−r2 2+ν2)・P0…(1) のように表わされる。 従つて、 1/E2(1−ν2)>1/E1(1−ν1) ……(2) これを変形して E1/E2>1−ν1/1−ν2 ……(3) のときPi>P0 となり、内円柱9には外圧以上の圧縮応力が印加
されることになる。ここで物質のポアソン比は0
〜0.5の値であるため、材質によつてそれほど差
はないが、ヤング率は材質によつて大きく異な
る。従つて、(3)式で右辺の最大値は2であるの
で、内円柱9のヤング率E1が外円柱10のヤン
グ率E2の2倍以上の材質により構成されていれ
ば、水圧が加わつた時に内円柱9の外周には外圧
以上の圧縮応力が働くため、内円柱9と外円筒1
0の合わせ目からの水の浸入は防がれることにな
る。円筒が多層になつている場合でも、どの隣り
合う2層の円筒の材料関係をとつても(3)式を満足
していれば、各円筒の合わせ目からの水の浸入は
防がれる。この原理を応用すれば障害時に水走り
のない光フアイバユニツトが構成できる。 図4は本発明の一実施例による光フアイバユニ
ツトである。図中6はユニツトを構成するために
配置された中心介在芯、11は光フアイバのガラ
ス部、12は光フアイバを識別するために色を付
着された一次被覆であり、この被覆は一次被覆さ
れた光フアイバのヤング率がその外部の被覆層1
3のヤング率の2倍以上になるように構成され
る。例えば、外部の被覆層13がシリコン樹脂の
ときは、一次被覆12はポリフツ化ビニリデン、
エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が用いられる。ま
た、外部被覆層13がナイロンのときは、一次被
覆12はポリフツ化ビニリデン等のフツ化樹脂に
すればよい。例としてあげた被覆に用いられる材
料のヤング率Eとポアソン比νの例を表1に示
す。
【表】
【表】
外部被覆13は一次被覆12を被つたフアイバ
を複数本中心介在芯6の周囲に配列させ、あるピ
ツチで撚りながら充填されることになる。この場
合、ユニツト内を完全充填するために、一次被覆
12の周囲に予め薄く外部被覆13を施したフア
イバを撚り合わせつつ外部被覆13を充填しても
よい。また、中心介在芯6は光フアイバであつて
もよい。さらに、一次被覆を色分けすることによ
つて光フアイバの接続が極めて容易になる。 以上述べたように光フアイバの周囲にまずフア
イバと密着性のよい一次被覆を施した後、その外
周に一次被覆12よりもヤング率が半分以下の物
質を被覆することにより、全長にわたり障害時に
全く水走りをしない光フアイバユニツトが構成で
きる。実際の海底ケーブル用光フアイバユニツト
では、まず光損失の少いことやケーブル伸びに応
じたフアイバ余長の収容性も大きな要因となつて
いる。そのため、外部の被覆は一次被覆よりも緩
衝効果のある柔い、すなわちヤング率の小さな物
質、例えば、シリコン樹脂が望ましい。シリコン
樹脂は、摩擦力も大きいため、ケーブル化した場
合にケーブルの耐水圧構造物とこのシリコン樹脂
がよく密着してケーブルの伸びをユニツトによく
伝達することができる。ユニツトの伸びに応じて
撚つてある光フアイバは中心介在芯の方向に沈む
ことで伸び分を吸収することができる。これをシ
リコン樹脂のような柔い弾性体ほどよく沈む効果
が期待できる。ただ取扱性および測圧の点からい
えば、シリコン樹脂が表面にあるよりはナイロン
やポリエチレン、テフロンのような粘着性のない
硬い樹脂が表面にある方が望ましい。しかし、こ
のフアイバでは前述したように障害時に中継区間
全長に水走りする可能性があるため、一中継区間
の光フアイバのある長さ(例えば数Km)毎に水走
り防止するための被覆状態を作成しておけば、障
害が生じた場合にその部分の区間長のみを取換え
ればよい事になる。例えば光海底ケーブルの一中
継区間は約50Km前後であるが、強度の大きい光フ
アイバを一連長で50Km製造することは非常に困難
であるため、数Kmの光フアイバを順次接続し補強
することが行なわれる。この接続点の補強を例え
ばナイロンモールドで被覆全部を行えば、この部
分で水走りは防止できる。また、この接続点の補
強のために一次被覆はヤング率の大きなナイロ
ン、エポキシ等で行い、その上に二次被覆として
シリコン樹脂で補強してもよい。さらに、接続部
の強度がガラス表面のエツチング等により改善で
き被覆の種類に関係なくなれば、直接シリコン樹
脂で全体を被覆しても水走りは防止できる。もち
ろん、接続点に限らず光フアイバユニツト製造時
に間欠的に例えばシリコン被覆のみの部分とかナ
イロン被覆のみの部分を作つておいてもよい。 図5はそのような光フアイバユニツトの構造例
を示したものである。図5aは光フアイバユニツ
ト14の長手方向を示した図であり、15,1
5′は水走り防止を施した被覆状態の部分を示す。
破断線Aの部分の光フアイバユニツト構造例を図
5bのA−1〜A−3に示す。破断線Bの部分の
光フアイバユニツト構造例を図5bのB−2に示
す。A−1は従来の図2の構造例、A−2は光フ
アイバ1をナイロンで心線化したものをシリコン
樹脂7でユニツト化した構造、A−3はA−2の
シリコン樹脂7の周囲をさらにナイロン被覆層8
で被覆したようなユニツト構造である。それに対
してB−2は光フアイバ素線(ガラス)1の周囲
にそれぞれ一次被覆12(ヤング率の大きなもの
例えばナイロン、エポキシ、フツ化樹脂等)を施
し二次被覆13はヤング率の小さなもの(例えば
シリコン樹脂)を施した構造である。このような
構造の光フアイバユニツトであれば、例えば図5
aのAの近傍で障害が生じても、15〜15′の区間
のみを取換えればよい事になり、非常に経済的な
光フアイバユニツトが実現できる。 以上述べたように、本発明により光フアイバの
一次被覆をヤング率の大きな材料で施し、二次被
覆をヤング率がそれの半分以下の材料で施すこと
により、障害時に水走りのない経済的で信頼性の
高い光フアイバユニツトが実現できる。 以上で、隣に合う2層のうちの外側に位置する
二次被覆のヤング率E2が隣り合う2層のうちの
内側に位置する一次被覆のヤング率E1の半分以
下として説明した部分はそれぞれのポアソン比
ν1、ν2を考慮に入れれば、(3)式の関係E1/E2> 1−ν1/1−ν2を満足すれば、必ずしもE2がE1の半分
以 下である必要はない。
を複数本中心介在芯6の周囲に配列させ、あるピ
ツチで撚りながら充填されることになる。この場
合、ユニツト内を完全充填するために、一次被覆
12の周囲に予め薄く外部被覆13を施したフア
イバを撚り合わせつつ外部被覆13を充填しても
よい。また、中心介在芯6は光フアイバであつて
もよい。さらに、一次被覆を色分けすることによ
つて光フアイバの接続が極めて容易になる。 以上述べたように光フアイバの周囲にまずフア
イバと密着性のよい一次被覆を施した後、その外
周に一次被覆12よりもヤング率が半分以下の物
質を被覆することにより、全長にわたり障害時に
全く水走りをしない光フアイバユニツトが構成で
きる。実際の海底ケーブル用光フアイバユニツト
では、まず光損失の少いことやケーブル伸びに応
じたフアイバ余長の収容性も大きな要因となつて
いる。そのため、外部の被覆は一次被覆よりも緩
衝効果のある柔い、すなわちヤング率の小さな物
質、例えば、シリコン樹脂が望ましい。シリコン
樹脂は、摩擦力も大きいため、ケーブル化した場
合にケーブルの耐水圧構造物とこのシリコン樹脂
がよく密着してケーブルの伸びをユニツトによく
伝達することができる。ユニツトの伸びに応じて
撚つてある光フアイバは中心介在芯の方向に沈む
ことで伸び分を吸収することができる。これをシ
リコン樹脂のような柔い弾性体ほどよく沈む効果
が期待できる。ただ取扱性および測圧の点からい
えば、シリコン樹脂が表面にあるよりはナイロン
やポリエチレン、テフロンのような粘着性のない
硬い樹脂が表面にある方が望ましい。しかし、こ
のフアイバでは前述したように障害時に中継区間
全長に水走りする可能性があるため、一中継区間
の光フアイバのある長さ(例えば数Km)毎に水走
り防止するための被覆状態を作成しておけば、障
害が生じた場合にその部分の区間長のみを取換え
ればよい事になる。例えば光海底ケーブルの一中
継区間は約50Km前後であるが、強度の大きい光フ
アイバを一連長で50Km製造することは非常に困難
であるため、数Kmの光フアイバを順次接続し補強
することが行なわれる。この接続点の補強を例え
ばナイロンモールドで被覆全部を行えば、この部
分で水走りは防止できる。また、この接続点の補
強のために一次被覆はヤング率の大きなナイロ
ン、エポキシ等で行い、その上に二次被覆として
シリコン樹脂で補強してもよい。さらに、接続部
の強度がガラス表面のエツチング等により改善で
き被覆の種類に関係なくなれば、直接シリコン樹
脂で全体を被覆しても水走りは防止できる。もち
ろん、接続点に限らず光フアイバユニツト製造時
に間欠的に例えばシリコン被覆のみの部分とかナ
イロン被覆のみの部分を作つておいてもよい。 図5はそのような光フアイバユニツトの構造例
を示したものである。図5aは光フアイバユニツ
ト14の長手方向を示した図であり、15,1
5′は水走り防止を施した被覆状態の部分を示す。
破断線Aの部分の光フアイバユニツト構造例を図
5bのA−1〜A−3に示す。破断線Bの部分の
光フアイバユニツト構造例を図5bのB−2に示
す。A−1は従来の図2の構造例、A−2は光フ
アイバ1をナイロンで心線化したものをシリコン
樹脂7でユニツト化した構造、A−3はA−2の
シリコン樹脂7の周囲をさらにナイロン被覆層8
で被覆したようなユニツト構造である。それに対
してB−2は光フアイバ素線(ガラス)1の周囲
にそれぞれ一次被覆12(ヤング率の大きなもの
例えばナイロン、エポキシ、フツ化樹脂等)を施
し二次被覆13はヤング率の小さなもの(例えば
シリコン樹脂)を施した構造である。このような
構造の光フアイバユニツトであれば、例えば図5
aのAの近傍で障害が生じても、15〜15′の区間
のみを取換えればよい事になり、非常に経済的な
光フアイバユニツトが実現できる。 以上述べたように、本発明により光フアイバの
一次被覆をヤング率の大きな材料で施し、二次被
覆をヤング率がそれの半分以下の材料で施すこと
により、障害時に水走りのない経済的で信頼性の
高い光フアイバユニツトが実現できる。 以上で、隣に合う2層のうちの外側に位置する
二次被覆のヤング率E2が隣り合う2層のうちの
内側に位置する一次被覆のヤング率E1の半分以
下として説明した部分はそれぞれのポアソン比
ν1、ν2を考慮に入れれば、(3)式の関係E1/E2> 1−ν1/1−ν2を満足すれば、必ずしもE2がE1の半分
以 下である必要はない。
図1は従来の一般的な海底ケーブルの横断面
図、図2は従来の光フアイバユニツトの構造を示
す横断面図、図3は本発明の原理を説明するため
の模式図、図4は本発明の実施例を示す横断面
図、図5aは本発明の実施例を説明するための側
面略図、図5bは本発明の他の実施例を説明する
ための横断面図である。 1……光フアイバ、2……耐圧構造物、3……
抗張力線、4……給電体、5……絶縁体、6……
中心介在芯、7……緩衝層、8……ナイロン被覆
層、9……円柱、10……円筒、11……光フア
イバのガラス部、12……一次被覆、13……被
覆層、14……ユニツト、15,15′……水走
り防止をした被覆状態部分。
図、図2は従来の光フアイバユニツトの構造を示
す横断面図、図3は本発明の原理を説明するため
の模式図、図4は本発明の実施例を示す横断面
図、図5aは本発明の実施例を説明するための側
面略図、図5bは本発明の他の実施例を説明する
ための横断面図である。 1……光フアイバ、2……耐圧構造物、3……
抗張力線、4……給電体、5……絶縁体、6……
中心介在芯、7……緩衝層、8……ナイロン被覆
層、9……円柱、10……円筒、11……光フア
イバのガラス部、12……一次被覆、13……被
覆層、14……ユニツト、15,15′……水走
り防止をした被覆状態部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 複数本の光フアイバを各々保護し、かつ色別
するための少なくとも一層の被覆層を有する該光
フアイバのガラス部が所要の撚りピツチで撚り合
せされた状態で樹脂層内に埋め込まれている光フ
アイバユニツトにおいて、前記被覆層と前記樹脂
層のうちの相隣る二層は次の条件 E1/E2>1−ν1/1−ν2 但しE1は二層のうちの内側の層のヤング率、 E2は二層のうちの外側の層のヤング率、 ν1は二層のうちの内側の層のボアソン比、 ν2は二層のうちの外側の層のボアソン比、 を満足する材料よりなる複数部分が前記光フアイ
バの長手方向の全長か又は所望の間隔をおいて形
成されていることを特徴とする海底ケーブル用光
フアイバユニツト。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56075676A JPS57191603A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Optical fiber unit for submarine cable |
| US06/379,081 US4469401A (en) | 1981-05-21 | 1982-05-17 | Optical fiber unit for optical submarine cables |
| GB8214837A GB2099179B (en) | 1981-05-21 | 1982-05-21 | Optical fiber unit for optical submarine cables |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56075676A JPS57191603A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Optical fiber unit for submarine cable |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191603A JPS57191603A (en) | 1982-11-25 |
| JPS634162B2 true JPS634162B2 (ja) | 1988-01-27 |
Family
ID=13583034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56075676A Granted JPS57191603A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Optical fiber unit for submarine cable |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4469401A (ja) |
| JP (1) | JPS57191603A (ja) |
| GB (1) | GB2099179B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5032898A (en) * | 1979-12-10 | 1991-07-16 | Amp Incorporated | Electro-optic device assembly having integral heat sink/retention means |
| JPS6024510A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 海底光ケ−ブル |
| FR2558966B1 (fr) * | 1984-01-31 | 1986-07-04 | Alliance Tech Ind | Coupleur-repartiteur a fibres optiques et son procede de fabrication |
| JPS60185914A (ja) * | 1984-03-03 | 1985-09-21 | Dainichi Nippon Cables Ltd | 遮水型光フアイバケ−ブル |
| GB2163895A (en) * | 1984-09-01 | 1986-03-05 | Fothergill Cables Limited | A cable and a method of producing same |
| GB8428878D0 (en) * | 1984-11-15 | 1984-12-27 | British Telecomm | Telecommunications cable |
| GB2176905B (en) * | 1985-06-27 | 1989-10-11 | Stc Plc | Optical fibre cables |
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