JP2010129410A - Manufacturing method for electric wire conductor and electric wire conductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用電線などに用いられる電線導体の製造方法および電線導体に関する。 The present invention relates to a method for producing a wire conductor used for an automobile wire and the like, and a wire conductor.
近年、自動車用電線においては、細径化および軽量化の要求が高まっている。 In recent years, there is an increasing demand for reducing the diameter and weight of automobile wires.
従来、自動車用電線の導体には、軟銅線または軟銅線に錫メッキなどを施した線を撚り合わせたものが用いられてきた。しかし、これらの軟銅線や錫メッキ軟銅線は加工性に優れるものの、機械的強度に乏しいために、外径が大きくなり、また、その結果、重量も重くなるという問題がある。 Conventionally, as a conductor of an automobile electric wire, an annealed copper wire or a wire obtained by twisting an annealed copper wire with tin plating or the like has been used. However, although these annealed copper wires and tin-plated annealed copper wires are excellent in workability, there is a problem that the outer diameter is increased due to poor mechanical strength, and as a result, the weight is also increased.
この点に関し、例えば、特許文献1には、銅素線をアラミド繊維束または紐の周りに配置し、円形圧縮加工を施した後、所定の熱処理を施したものを、自動車用電線の導体として用いることが記載されている。しかし、この導体は繊維の使用によって軽量化は図られるものの、素線は依然として銅素線であることから、細径化を図ることはできない。
In this regard, for example,
また、特許文献2には、Mgなどの金属元素を含む銅合金からなる素線を用いた自動車用電線導体が記載されている。しかし、この導体は、添加するMgなどの金属元素の含有率が1.0質量%未満もしくはそれ以下と低いため、細径化には限度がある。すなわち、例えば、導体の断面積が0.03mm2未満になると、素線を撚り合わせる際や電線を製造する際などに素線が破断しやすくなる。また、電線の端末に端子を接続してコネクタに挿入する際に電線が折れるという問題もある。
そこで、本発明者らは、軽量でかつ高強度の電線導体を供給すべく、銅と合金化する金属元素を特定の割合で含有させた銅合金細線を繊維束または紐の周りに配置し撚り合せた電線導体を検討した。しかしながら、この電線導体は、軽量かつ高強度ではあったものの、電線導体の末端にバラケが生じたり、撚線に捻りグセが発生するという問題があった。このような撚線の整直性の低下は、電線加工を円滑に行ううえでの妨げとなる。 Therefore, the present inventors have arranged and twisted a copper alloy fine wire containing a metal element alloyed with copper in a specific ratio around a fiber bundle or string in order to supply a lightweight and high-strength electric wire conductor. Combined wire conductors were studied. However, although this electric wire conductor is light and high in strength, there are problems in that the end of the electric wire conductor is broken, or the twisted wire is twisted. Such a reduction in the straightness of the stranded wire is an obstacle to smooth electric wire processing.
そこでさらに、上記整直性の問題を解決すべく、単に円形圧縮加工を試みたところ、加工割れが生じるだけでなく、次のような、銅合金細線を繊維束または紐の周りに配置したことによる新たな課題を生じた。
(1)銅合金細線を繊維束または紐の周りに配置し撚り合せた後、単に円形圧縮加工を施すと、中心に配置された繊維束または紐が細線の間から撚線の外に飛び出してしまう。
(2)繊維束または紐が撚線の外に飛び出すことにより、繊維束または紐の周りに配置した銅合金細線の整列が崩れ、その結果、導電性が低下するだけでなく、電線導体を屈曲させた際に一部の細線にのみ負荷がかかり、場合により細線が破断に至るおそれがある。
(3)繊維束または紐が撚線の外に飛び出すことにより、外観が不良となるうえ、外側に均一な厚さの被覆を施すことが困難になる。
(1) After a copper alloy fine wire is placed around a fiber bundle or string and twisted and then simply subjected to a circular compression process, the fiber bundle or string placed in the center jumps out of the twisted wire from between the fine wires. End up.
(2) When the fiber bundle or string jumps out of the stranded wire, the alignment of the copper alloy fine wires arranged around the fiber bundle or string breaks down. As a result, the conductivity is lowered and the wire conductor is bent. When applied, a load is applied only to some of the fine wires, and in some cases, the fine wires may break.
(3) When the fiber bundle or string jumps out of the stranded wire, the appearance becomes poor, and it becomes difficult to coat the outer side with a uniform thickness.
本発明の目的は、細径化および軽量化が可能で、整直性にも優れ、かつ外観不良などのない電線導体の製造方法および電線導体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a wire conductor and a wire conductor that can be reduced in diameter and weight, are excellent in straightness, and have no appearance defects.
上記目的を達成するため、請求項1に記載された発明は、直径0.01mm以上0.6mm以下の銅合金細線を複数本、繊維束または紐の周りに撚り合わせた後、円形圧縮加工を施すことを特徴とする電線導体の製造方法である。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2に記載された発明は、請求項1記載の電線導体の製造方法において、前記円形圧縮加工の円形圧縮加工率が85%以上99%以下であることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electric wire conductor according to the first aspect, the circular compression rate of the circular compression processing is 85% or more and 99% or less.
請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の電線導体の製造方法において、前記円形圧縮加工は、複数回の圧縮加工を含むことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electric wire conductor according to the first or second aspect, the circular compression process includes a plurality of compression processes.
請求項4に記載された発明は、請求項1乃至3のいずれか1項記載の電線導体の製造方法において、前記電線導体は、0.1mm2以下の断面積を有することを特徴とするものである。
The invention described in claim 4 is the method of manufacturing a wire conductor according to any one of
請求項5に記載された発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の電線導体の製造方法において、前記電線導体は、自動車用電線導体であることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an electric wire conductor according to any one of the first to fourth aspects, the electric wire conductor is an automobile electric wire conductor.
請求項6に記載された発明は、請求項1乃至5のいずれか1項記載の電線導体の製造方法において、前記銅合金は、2質量%以上14質量%未満のAgを含有することを特徴とするものである。
The invention described in claim 6 is the method of manufacturing a wire conductor according to any one of
請求項7に記載された発明は、請求項1乃至6のいずれか1項記載の電線導体の製造方法において、前記電線導体は、100N以上の破断荷重を有することを特徴とするものである。
The invention described in claim 7 is the method of manufacturing a wire conductor according to any one of
請求項8に記載された発明は、直径0.01mm以上0.6mm以下の銅合金細線を複数本、繊維束または紐の周りに撚り合わせ、円形圧縮加工を施してなることを特徴とする電線導体である。 The invention described in claim 8 is characterized in that a plurality of fine copper alloy wires having a diameter of 0.01 mm or more and 0.6 mm or less are twisted around a fiber bundle or string and subjected to circular compression processing. It is a conductor.
請求項9に記載された発明は、請求項8記載の電線導体において、前記繊維束または紐は、隣り合う前記細線の間の窪み内に入り込んでいることを特徴とするものである。 The invention described in claim 9 is characterized in that, in the electric wire conductor according to claim 8, the fiber bundle or string enters into a recess between the adjacent thin wires.
本発明によれば、細径化および軽量化が可能で、かつ整直性にも優れる電線導体を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a wire conductor that can be reduced in diameter and weight and that is excellent in straightness.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. Although the description will be made based on the drawings, the drawings are provided for illustration only, and the present invention is not limited to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の電線導体を用いた自動車用電線を示す断面図である。
図1に示すように、この自動車用電線は、電線導体1と、その外周に設けられた絶縁被覆2とから構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an automobile electric wire using an electric wire conductor according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, this automobile electric wire is composed of a
電線導体1は、繊維束または紐11を中心とし、その周りに銅合金細線12を複数本、例えば6本撚り合わせ、全体がほぼ円形状となるように圧縮加工を施した構造を有する。円形圧縮加工を施すことによって、全体がほぼ円形状に加工されるとともに、銅合金細線12が繊維束または紐11内に若干食い込んだ状態、換言すると、隣り合う銅合金細線12の間に形成された窪み13に繊維束または紐11が入り込んだ状態となっている。なお、繊維束または紐11は、図2に示すように、隣り合う銅合金細線12間の窪み13全体を埋めるような状態になっていることが好ましい。
The
繊維束または紐11を構成する繊維としては、炭素繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、高強度ポリビニルアルコール(PVA)繊維、高強度ポリプロピレン(PP)繊維などが挙げられる。これらのなかでも引張弾性率が200GPa以上1000GPa以下の繊維の使用が好ましい。繊維束または紐11の直径は、周りの上記銅合金細線12の直径と略同一もしくはやや大きいことが好ましい。
The fibers constituting the fiber bundle or
繊維束または紐11の周りに撚り合わされる銅合金細線12としては、Mg、Ag、Sn、Znなどの金属元素を1種以上含有し、残部がCuおよび不可避的不純物よりなる合金で形成される直径0.01mm以上0.6mm以下、好ましくは直径0.03mm以上0.3mm以下のものである。銅合金細線12の直径が上記範囲に満たないと、破断荷重が低下し、上記範囲を超えると、電線の細径化を図ることができない。銅合金細線12の材料としては、特にAgを1質量%以上24質量%未満含有し、残部がCuおよび不可避的不純物よりなる合金が高い強度が得られ、かつ加工性にも優れることから好ましい。Agの含有量は、2質量%以上14質量%未満であることがより好ましい。
The copper alloy
さらに、本発明の目的のためには、銅合金細線12として、以下のような方法で製造されたものを使用することが好ましい。
Furthermore, for the purpose of the present invention, it is preferable to use a copper alloy
Agを上記範囲、すなわち、好ましくは1質量%以上24質量%未満、より好ましくは2質量%以上14質量%未満の範囲で含有し、残部が実質的にCuおよび不可避的不純物よりなる合金の鋳造ロッドに縮径のための冷間加工を行い、この冷間加工の途中で1回以上の熱処理を施す。最後に熱処理を施した後に99%以上の減面率で最終線径にまで冷間加工を行う。熱処理は、400〜600℃の温度で1〜100時間行うことが好ましい。 Casting of an alloy containing Ag in the above-mentioned range, that is, preferably in the range of 1% to less than 24% by weight, more preferably in the range of 2% to less than 14% by weight, with the balance being substantially made of Cu and inevitable impurities. The rod is subjected to cold working for diameter reduction, and one or more heat treatments are performed during the cold working. After the final heat treatment, cold working is performed to the final wire diameter with a reduction in area of 99% or more. The heat treatment is preferably performed at a temperature of 400 to 600 ° C. for 1 to 100 hours.
あるいは、Agを上記範囲、すなわち、好ましくは1質量%以上24質量%未満、好ましくは2質量%以上14質量%未満の範囲で含有し、残部が実質的にCuおよび不可避的不純物よりなる合金の鋳造ロッドに析出熱処理を施し、中間冷間加工を行った後、焼鈍・回復のための回復熱処理を施し、さらに99%以上の減面率で最終線径にまで冷間加工を行う。析出熱処理は、400〜600℃の温度で1〜100時間、また、回復熱処理は、200〜450℃の温度で5〜100時間施すことが好ましい。 Alternatively, an alloy containing Ag in the above range, that is, preferably in the range of 1 to 24% by mass, preferably in the range of 2 to 14% by mass, with the balance being substantially made of Cu and inevitable impurities. Precipitation heat treatment is performed on the casting rod, intermediate cold working is performed, recovery heat treatment for annealing / recovery is performed, and cold working is further performed to a final wire diameter with a reduction in area of 99% or more. The precipitation heat treatment is preferably performed at a temperature of 400 to 600 ° C. for 1 to 100 hours, and the recovery heat treatment is preferably performed at a temperature of 200 to 450 ° C. for 5 to 100 hours.
なお、上記減面率は、以下の式で定義される。
減面率R(%)=[(S0−S)/S0]×100
(S0:加工前の断面積、S:加工後の断面積)
The area reduction rate is defined by the following formula.
Area reduction ratio R (%) = [(S 0 −S) / S 0 ] × 100
(S 0 : cross-sectional area before processing, S: cross-sectional area after processing)
このようにして製造された銅合金細線は、高い強度と高い導電率を有している。 The copper alloy fine wire thus manufactured has high strength and high electrical conductivity.
電線導体1は、前述したように円形圧縮加工が施されている。円形圧縮加工は、圧縮を複数回繰り返すことにより行うことが好ましい。これにより円形圧縮加工時の銅合金細線12の加工割れを抑制乃至防止することができる。
As described above, the
また、円形圧縮加工率(圧縮を複数回繰り返す場合には、そのトータルの加工率)は85%以上99%以下の範囲が好ましい。円形圧縮加工率が85%未満であると可撓性が低下する。逆に、円形圧縮加工率が99%を超えると整直性を十分に改善することができず、末端のバラケや捻りグセが生じるおそれがある。ここで、円形圧縮加工率(%)は、加工前の撚線の外径をL1、加工後の撚線の外径(つまり、電線導体1の外径)をL2としたとき、次式で求められる。
円形圧縮加工率(%)=(L2/L1)×100
Further, the circular compression processing rate (the total processing rate when compression is repeated a plurality of times) is preferably in the range of 85% to 99%. When the circular compression processing rate is less than 85%, flexibility is lowered. On the other hand, when the circular compression rate exceeds 99%, the straightness cannot be sufficiently improved, and there is a possibility that the end piece may be broken or twisted. Here, the circular compression rate (%) is expressed by the following equation when the outer diameter of the twisted wire before processing is L1, and the outer diameter of the twisted wire after processing (that is, the outer diameter of the wire conductor 1) is L2. Desired.
Circular compression rate (%) = (L2 / L1) × 100
上記工程などを施すことにより、図3に示すような中心に配置された繊維束または紐11が銅合金細線12の間から撚線の外に飛び出し、銅合金細線12の整列崩れが生ずることによる導電性の低下、銅合金細線12の破断、外観不良などの問題の発生を抑制乃至防止することができる。
By performing the above-described steps and the like, the fiber bundle or
また、電線導体1の断面積は0.1mm2以下とすることが好ましい。電線導体1の断面積が0.1mm2を超えると、電線の細径化、軽量化を十分に図ることができなくなる。
The cross-sectional area of the
さらに、電線導体1は、破断荷重が100N以上であることが好ましい。なお、電線導体1の破断荷重は、汎用の引張試験機により測定することができる。
Furthermore, the
絶縁被覆2は、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン、架橋ポリオレフィンなどにより形成される。ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン・アクリル酸メチル共重合体(EMA)、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体、エチレン・ブテン共重合体などが挙げられる。絶縁被覆2を形成する絶縁材料には、酸化防止剤などの添加剤が添加されていてもよい。本発明においては、電線導体1に円形圧縮加工が施されているため、円形圧縮加工が施されていない場合に比べ、絶縁被覆2の厚さを薄くすることができる。
The insulating
このように構成される自動車用電線においては、電線導体1の撚り合わせ素線として、直径0.01mm以上0.6mm以下の銅合金細線12が使用されているため、細径であっても高い機械的強度および導電性を有することができる。しかも、そのような銅合金細線12は、繊維束または紐11を中心として撚り合わされるとともに、全体がほぼ円形状となるように圧縮加工が施されているため、整直性にも優れており、末端のバラケや捻りグセの発生も抑制される。また、繊維束または紐11の電線導体1外周面からの飛び出しもない。したがって、電線の細径化、軽量化を図ることができる。
In the electric wire for automobiles configured as described above, a copper alloy
以上、本発明の電線導体を自動車用電線の導体に適用した例について説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではなく、各種電線・ケーブルに広く適用可能であり、それらの電線・ケーブルの細径化、軽量化を図ることができる。 As mentioned above, although the example which applied the electric wire conductor of the present invention to the conductor of the electric wire for cars was explained, the present invention is not limited to such an example, and can be widely applied to various electric wires and cables. Electric wires and cables can be made thinner and lighter.
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[銅合金細線の製造]
(製造例1)
0.6質量%のSnと残部がCuからなるCu−Sn合金を、外周に水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、8mmφの鋳造ロッドを作製し、これに冷間心線加工を施して、線径0.02mmの細線(1)を得た。
[Manufacture of copper alloy fine wires]
(Production Example 1)
A Cu-Sn alloy consisting of 0.6% by mass of Sn and the balance of Cu is continuously cast by a horizontal continuous casting machine having a graphite mold having a water-cooling jacket on the outer periphery to produce an 8 mmφ casting rod. Cold wire processing was performed to obtain a thin wire (1) having a wire diameter of 0.02 mm.
(製造例2)
0.6質量%のMgと残部がCuからなるCu−Mg合金を、外周に水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、8mmφの鋳造ロッドを作製し、これに冷間心線加工を施して、線径0.02mmの細線(2)を得た。
(Production Example 2)
A Cu-Mg alloy composed of 0.6% by mass of Mg and the balance of Cu is continuously cast by a horizontal continuous casting machine having a graphite mold having a water-cooling jacket on the outer periphery to produce an 8 mmφ casting rod. Cold wire processing was performed to obtain a thin wire (2) having a wire diameter of 0.02 mm.
(製造例3)
0.9質量%のZnと残部がCuからなるCu−Mg合金を、外周に水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、8mmφの鋳造ロッドを作製し、これに冷間心線加工を施して、線径0.02mmの細線(3)を得た。
(Production Example 3)
A Cu-Mg alloy consisting of 0.9 mass% Zn and the balance Cu is continuously cast by a horizontal continuous casting machine having a graphite mold with a water-cooled jacket on the outer periphery to produce an 8 mmφ casting rod. Cold wire processing was performed to obtain a thin wire (3) having a wire diameter of 0.02 mm.
(製造例4)
10質量%のAgと残部がCuからなるCu−Ag合金を、外周に水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、8mmφの鋳造ロッドを作製し、冷間加工を施して線径0.02mmの細線(4)を得た。
(Production Example 4)
A Cu-Ag alloy composed of 10% by mass of Ag and the balance of Cu is continuously cast by a horizontal continuous casting machine having a graphite mold having a water-cooling jacket on the outer periphery to produce an 8 mmφ casting rod, and cold working is performed. And a thin wire (4) having a wire diameter of 0.02 mm was obtained.
(製造例5)
10質量%のAgと残部がCuからなるCu−Ag合金を、外周に水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、8mmφの鋳造ロッドを作製し、これに冷間加工を施して5mmφ(減面率61%)とし、次いで450℃で10時間の熱処理を行った後、冷間加工を施して2mmφ(減面率84%)とし、次いで370で15時間の熱処理を行って、線径0.05mm(減面率99.93%)、導電率(IACS)65%、引張強さ1420MPaの細線(5)を得た。
(Production Example 5)
A Cu-Ag alloy consisting of 10% by mass of Ag and the balance of Cu is continuously cast by a horizontal continuous casting machine having a graphite mold having a water-cooling jacket on the outer periphery to produce an 8 mmφ casting rod. Processed to 5mmφ (area reduction 61%), then heat treated at 450 ° C for 10 hours, then cold worked to 2mmφ (area reduction 84%), then 370 for 15 hours heat treatment The thin wire (5) having a wire diameter of 0.05 mm (area reduction rate: 99.93%), conductivity (IACS) of 65%, and tensile strength of 1420 MPa was obtained.
(製造例6)
10質量%のAgと残部がCuからなるCu−Ag合金を、外周に水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、8mmφの鋳造ロッドを作製し、これに冷間加工を施して5mmφ(減面率61%)とし、次いで450℃で10時間の熱処理を行った後、冷間加工を施して、線径0.05mm(減面率99.0%)、導電率(IACS)63%、引張強さ1530MPaの細線(6)を得た。
(Production Example 6)
A Cu-Ag alloy consisting of 10% by mass of Ag and the balance of Cu is continuously cast by a horizontal continuous casting machine having a graphite mold having a water-cooling jacket on the outer periphery to produce an 8 mmφ casting rod. After processing to 5 mmφ (area reduction rate 61%), followed by heat treatment at 450 ° C. for 10 hours, cold processing is performed to obtain a wire diameter of 0.05 mm (area reduction rate 99.0%). A fine wire (6) having a rate (IACS) of 63% and a tensile strength of 1530 MPa was obtained.
[電線導体の製造]
実施例1
繊維束として外径0.04mmの炭素繊維束を用い、この周りに細線(1)を6本撚り合わせた後、この撚線をダイスの穴に通すことにより円形圧縮加工を施し、電線導体を得た。円形圧縮加工は、穴径の異なる2個のダイスに撚線を通過させ、円形圧縮加工率がトータルで95%となるように行った。
[Manufacture of wire conductors]
Example 1
A carbon fiber bundle having an outer diameter of 0.04 mm was used as the fiber bundle, and after twisting six fine wires (1) around the fiber bundle, circular compression was applied by passing the twisted wires through the holes of the dies, Obtained. The circular compression process was performed such that the stranded wire was passed through two dies having different hole diameters so that the circular compression ratio was 95% in total.
実施例2〜6
細線(1)に代えて細線(2)〜(6)をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様にして電線導体を得た。
Examples 2-6
A wire conductor was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thin wires (2) to (6) were used instead of the thin wire (1).
実施例7、比較例
円形圧縮回数を1回とするか、または、円形圧縮加工を全く行わなかった以外は実施例1と同様にして電線導体を得た。
Example 7 and Comparative Example An electric wire conductor was obtained in the same manner as in Example 1 except that the number of times of circular compression was set to one or no circular compression was performed.
上記実施例1〜7および比較例で得られた電線導体について、下記に示す方法で、整直性および繊維束の飛び出しを評価した。これらの結果を電線導体の断面積などとともに表2に示す。
[整直性]
電線導体を切断し、その切断端における細線のバラケの有無を目視により確認した。
[繊維束の飛び出し]
電線導体の外観を目視により観察し、繊維束の飛び出しの有無を確認した。
About the electric wire conductor obtained by the said Examples 1-7 and the comparative example, the straightness and the pop-out of the fiber bundle were evaluated by the method shown below. These results are shown in Table 2 together with the cross-sectional area of the wire conductor.
[Orientation]
The electric wire conductor was cut, and the presence or absence of a thin wire breakage at the cut end was confirmed visually.
[Folding out fiber bundle]
The appearance of the electric wire conductor was visually observed to confirm the presence or absence of the fiber bundle popping out.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said Example, All modifications and changes are possible unless it deviates from the category of this invention.
1…電線導体、2…絶縁被覆、11…繊維束または紐、12…銅合金細線。
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