JPH1166982A - 超電導ケーブル - Google Patents
超電導ケーブルInfo
- Publication number
- JPH1166982A JPH1166982A JP9236524A JP23652497A JPH1166982A JP H1166982 A JPH1166982 A JP H1166982A JP 9236524 A JP9236524 A JP 9236524A JP 23652497 A JP23652497 A JP 23652497A JP H1166982 A JPH1166982 A JP H1166982A
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- Japan
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- absorbing member
- superconducting
- cable
- core material
- superconductors
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 布設対象箇所における制約が少なく、かつ設
備コストの低い超電導ケーブルを提供する。 【解決手段】 臨界温度以下に冷却されて超電導状態と
なる超電導導体１２が、芯材１１の長さ方向に沿って螺
旋状に巻き付けられた超電導ケーブル３０において、芯
材１１が、熱収縮によって細く変形するように構成され
ている。
備コストの低い超電導ケーブルを提供する。 【解決手段】 臨界温度以下に冷却されて超電導状態と
なる超電導導体１２が、芯材１１の長さ方向に沿って螺
旋状に巻き付けられた超電導ケーブル３０において、芯
材１１が、熱収縮によって細く変形するように構成され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、超電導体を導体
として使用したケーブルに関するものである。
として使用したケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように超電導現象は、臨界温度以
下に冷却することによって電気抵抗が零になる現象であ
り、最近では、液体窒素の温度を越える温度で超電導現
象を示すイットリウム（Ｙ）系やタリウム（Ｔｌ）系あ
るいはビスマス（Ｂｉ）系などのセラミックが、いわゆ
る高温超電導体として知られている。この種のセラミッ
クをケーブル用の導体に加工する方法として、金属パイ
プ内に上記のセラミックを充填し、これを所定の断面形
状の線材に加工し、次いで熱処理を行う方法が知られて
いる。
下に冷却することによって電気抵抗が零になる現象であ
り、最近では、液体窒素の温度を越える温度で超電導現
象を示すイットリウム（Ｙ）系やタリウム（Ｔｌ）系あ
るいはビスマス（Ｂｉ）系などのセラミックが、いわゆ
る高温超電導体として知られている。この種のセラミッ
クをケーブル用の導体に加工する方法として、金属パイ
プ内に上記のセラミックを充填し、これを所定の断面形
状の線材に加工し、次いで熱処理を行う方法が知られて
いる。
【０００３】このようにして得られた線状の超電導導体
を用いたケーブルにおいても、その超電導導体を臨界温
度以下に維持する必要があり、そのために液体窒素など
の冷却用媒体を流通させるための流路をケーブルに設け
ている。図２はその一般的な構造を示しており、液体窒
素（ＬＮ2 ）流路１の周囲に、断面扇形に加工された複
数本の線状の超電導導体２が、円環状に配列されてい
る。この超電導導体２の外周側は電気絶縁層３によって
被覆されており、この電気絶縁層３の外周面には、遮蔽
層４が形成されている。
を用いたケーブルにおいても、その超電導導体を臨界温
度以下に維持する必要があり、そのために液体窒素など
の冷却用媒体を流通させるための流路をケーブルに設け
ている。図２はその一般的な構造を示しており、液体窒
素（ＬＮ2 ）流路１の周囲に、断面扇形に加工された複
数本の線状の超電導導体２が、円環状に配列されてい
る。この超電導導体２の外周側は電気絶縁層３によって
被覆されており、この電気絶縁層３の外周面には、遮蔽
層４が形成されている。
【０００４】更に、この遮蔽層４の外周に、互いに間隔
をあけた複数本の線状のスペーサ５が、軸線方向もしく
は螺旋方向に配置され、このスペーサ５によって遮蔽層
４の外周側に間隔を維持した状態で、波付きアルミ管か
らなるアルミ被６が設けられている。すなわち、超電導
導体２および電気絶縁層３ならびにスペーサ５がアルミ
被６の内部に挿入されている。そして、このアルミ被６
の内周側にスペーサ５によって確保された空間部分が第
２のＬＮ2 流路７となっている。また、このアルミ被６
の外周側に熱絶縁層８が形成されるとともに、この熱絶
縁層８の外周側に波付きアルミ管からなるアルミ被９が
設けられ、その外周面にＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）から
なる防食層１０が形成されている。したがって、図２に
示すケーブルでは、各ＬＮ2 流路１，７に液体窒素を流
すことにより、超電導導体２が臨界温度以下に冷却され
て超電導状態になる。
をあけた複数本の線状のスペーサ５が、軸線方向もしく
は螺旋方向に配置され、このスペーサ５によって遮蔽層
４の外周側に間隔を維持した状態で、波付きアルミ管か
らなるアルミ被６が設けられている。すなわち、超電導
導体２および電気絶縁層３ならびにスペーサ５がアルミ
被６の内部に挿入されている。そして、このアルミ被６
の内周側にスペーサ５によって確保された空間部分が第
２のＬＮ2 流路７となっている。また、このアルミ被６
の外周側に熱絶縁層８が形成されるとともに、この熱絶
縁層８の外周側に波付きアルミ管からなるアルミ被９が
設けられ、その外周面にＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）から
なる防食層１０が形成されている。したがって、図２に
示すケーブルでは、各ＬＮ2 流路１，７に液体窒素を流
すことにより、超電導導体２が臨界温度以下に冷却され
て超電導状態になる。
【０００５】ところで、超電導ケーブルは、製造時には
常温であり、これを使用する際には上記のように臨界温
度まで冷却する。その温度差は、約２２０℃にもなる大
きい温度差であり、これに対して超電導導体２の熱膨張
率は、１９．０×１０-6／℃程度であるから、使用時あ
るいは稼働時には大きな熱収縮が不可避的に生じる。
常温であり、これを使用する際には上記のように臨界温
度まで冷却する。その温度差は、約２２０℃にもなる大
きい温度差であり、これに対して超電導導体２の熱膨張
率は、１９．０×１０-6／℃程度であるから、使用時あ
るいは稼働時には大きな熱収縮が不可避的に生じる。
【０００６】そこで従来では、超電導ケーブルを布設す
るにあたって、稼働時の熱収縮量を見込んだ余長部分を
弛ませることによって予め確保する手段が採られてお
り、具体的にはスネーク布設法、あるいはオフセット布
設法等が知られている。
るにあたって、稼働時の熱収縮量を見込んだ余長部分を
弛ませることによって予め確保する手段が採られてお
り、具体的にはスネーク布設法、あるいはオフセット布
設法等が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の布設手段では、熱収縮量に相当する余長部分を配置
するスペースが電路のためのスペース以外に必要とな
り、結局、広いスペースを必要とすることから、超電導
ケーブルの設備コストが高くなる不都合があった。また
換言すれば、例えば既設の管路など余長部分のスペース
を充分に確保できない場合には、超電導ケーブルを布設
することができず、布設対象箇所の制約が大きい問題が
あった。
来の布設手段では、熱収縮量に相当する余長部分を配置
するスペースが電路のためのスペース以外に必要とな
り、結局、広いスペースを必要とすることから、超電導
ケーブルの設備コストが高くなる不都合があった。また
換言すれば、例えば既設の管路など余長部分のスペース
を充分に確保できない場合には、超電導ケーブルを布設
することができず、布設対象箇所の制約が大きい問題が
あった。
【０００８】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、布設対象箇所における制約が少なく、かつ設備コ
ストの低い超電導ケーブルを提供することを目的とする
ものである。
ので、布設対象箇所における制約が少なく、かつ設備コ
ストの低い超電導ケーブルを提供することを目的とする
ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、この発明は、臨界温度以下に冷却
されて超電導状態となる超電導導体が、芯材の長さ方向
に沿って螺旋状に巻き付けられた超電導ケーブルにおい
て、前記芯材が、熱収縮によって細く変形するように構
成されていることを特徴とするものである。
的を達成するために、この発明は、臨界温度以下に冷却
されて超電導状態となる超電導導体が、芯材の長さ方向
に沿って螺旋状に巻き付けられた超電導ケーブルにおい
て、前記芯材が、熱収縮によって細く変形するように構
成されていることを特徴とするものである。
【００１０】したがって、この発明の超電導ケーブルに
おいても、従来一般の超電導ケーブルと同様に、液体窒
素あるいは液体ヘリウムなどの冷媒が供給されて超電導
導体が臨界温度以下に冷却されると、超電導導体および
芯材がそれぞれ熱収縮する。すなわち、芯材自体がその
太さを細くするように変形するとともに、これに追随す
るように超電導導体が芯材の周囲を締め付ける方向に変
形する。そのため、超電導導体の見掛上の長さは減少し
ない。すなわち、超電導導体の熱収縮量が芯材の変形に
よって吸収される。したがって、超電導ケーブルを布設
するにあたり、弛ませるなどして余長部分を確保する必
要がない。
おいても、従来一般の超電導ケーブルと同様に、液体窒
素あるいは液体ヘリウムなどの冷媒が供給されて超電導
導体が臨界温度以下に冷却されると、超電導導体および
芯材がそれぞれ熱収縮する。すなわち、芯材自体がその
太さを細くするように変形するとともに、これに追随す
るように超電導導体が芯材の周囲を締め付ける方向に変
形する。そのため、超電導導体の見掛上の長さは減少し
ない。すなわち、超電導導体の熱収縮量が芯材の変形に
よって吸収される。したがって、超電導ケーブルを布設
するにあたり、弛ませるなどして余長部分を確保する必
要がない。
【００１１】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明を図面に基づい
て具体的に説明する。図１の（Ａ），（Ｂ）は、この発
明に係る超電導ケーブル３０の断面形状を示しており、
この発明の芯材に相当する吸収部材１１の外周面には、
３条の超電導導体１２が吸収部材１１の長さ方向に沿っ
て撚り合わされた状態に設けられている。すなわち、吸
収部材１１に対して各超電導導体１２がそれぞれ螺旋状
に巻回されている。吸収部材１１は、例えば熱膨張率が
２０×１０-4／℃程度の高分子樹脂からなる円柱状のも
のであり、その太さを細くするように熱収縮する構成と
なっている。
て具体的に説明する。図１の（Ａ），（Ｂ）は、この発
明に係る超電導ケーブル３０の断面形状を示しており、
この発明の芯材に相当する吸収部材１１の外周面には、
３条の超電導導体１２が吸収部材１１の長さ方向に沿っ
て撚り合わされた状態に設けられている。すなわち、吸
収部材１１に対して各超電導導体１２がそれぞれ螺旋状
に巻回されている。吸収部材１１は、例えば熱膨張率が
２０×１０-4／℃程度の高分子樹脂からなる円柱状のも
のであり、その太さを細くするように熱収縮する構成と
なっている。
【００１２】各超電導導体１２は、熱膨張率が２０×１
０-6／℃程度の金属あるいはセラミックなどのいわゆる
高温超電導体からなる円筒状のものであり、臨界温度以
下に冷却することにより超電導状態となる。そして、こ
れらの超電導導体１２の内部空間が、内側冷媒流路１３
とされており、この内側冷媒流路１３は、図示しない冷
媒供給部に接続されている。
０-6／℃程度の金属あるいはセラミックなどのいわゆる
高温超電導体からなる円筒状のものであり、臨界温度以
下に冷却することにより超電導状態となる。そして、こ
れらの超電導導体１２の内部空間が、内側冷媒流路１３
とされており、この内側冷媒流路１３は、図示しない冷
媒供給部に接続されている。
【００１３】各超電導導体１２の外周側には、電気絶縁
層１４がそれぞれ形成されている。この電気絶縁層１４
は、超電導ケーブル３０の容量や用途に応じて適宜に設
定することができ、従来知られているゴムや合成樹脂、
あるいは油含浸紙またはテープなどによって構成するこ
とができる。そして、各電気絶縁層１４の外周側には、
遮蔽層１５が形成されている。すなわち、超電導導体１
２と電気絶縁層１４と遮蔽層１５とによって単体のコア
１６が形成されている。
層１４がそれぞれ形成されている。この電気絶縁層１４
は、超電導ケーブル３０の容量や用途に応じて適宜に設
定することができ、従来知られているゴムや合成樹脂、
あるいは油含浸紙またはテープなどによって構成するこ
とができる。そして、各電気絶縁層１４の外周側には、
遮蔽層１５が形成されている。すなわち、超電導導体１
２と電気絶縁層１４と遮蔽層１５とによって単体のコア
１６が形成されている。
【００１４】上記のように、撚り合わされた３心のコア
１６の外周側には、例えばアルミパイプからなるアルミ
被１７が設けられており、このアルミ被１７と遮蔽層１
５との間に確保された空間が外側冷媒流路１８とされて
いる。更に、この外側冷媒流路１８は、図示しない冷媒
供給部に接続されている。更に、アルミ被１７の外周側
には、熱絶縁層１９が形成されている。これは、超電導
導体１２に対する外部からの熱の出入りを阻止するため
のものである。そして、この熱絶縁層１９の外周には、
ＰＶＣなどからなる防食層２０を形成したアルミ被２１
が設けられている。
１６の外周側には、例えばアルミパイプからなるアルミ
被１７が設けられており、このアルミ被１７と遮蔽層１
５との間に確保された空間が外側冷媒流路１８とされて
いる。更に、この外側冷媒流路１８は、図示しない冷媒
供給部に接続されている。更に、アルミ被１７の外周側
には、熱絶縁層１９が形成されている。これは、超電導
導体１２に対する外部からの熱の出入りを阻止するため
のものである。そして、この熱絶縁層１９の外周には、
ＰＶＣなどからなる防食層２０を形成したアルミ被２１
が設けられている。
【００１５】つぎに、上記のように構成された超電導ケ
ーブル３０の作用について説明する。上記の超電導ケー
ブル３０では、各内側冷媒流路１３内と外側冷媒流路１
８内とに液体窒素あるいは液体ヘリウム等の冷媒を反対
方向に向けて流すことによって、各超電導導体１２が臨
界温度以下に冷却されて超電導状態になる。そして、こ
のように超電導ケーブル３０内に冷媒が供給されること
によって、超電導導体１２および吸収部材１１あるいは
電気絶縁層１４などの部材がそれぞれ収縮する。
ーブル３０の作用について説明する。上記の超電導ケー
ブル３０では、各内側冷媒流路１３内と外側冷媒流路１
８内とに液体窒素あるいは液体ヘリウム等の冷媒を反対
方向に向けて流すことによって、各超電導導体１２が臨
界温度以下に冷却されて超電導状態になる。そして、こ
のように超電導ケーブル３０内に冷媒が供給されること
によって、超電導導体１２および吸収部材１１あるいは
電気絶縁層１４などの部材がそれぞれ収縮する。
【００１６】より具体的には、吸収部材１１はほぼ円形
断面を維持したまま細くなり、これに対して、３条のコ
ア１６は、それぞれ縮径しつつ、吸収部材１１を外周部
から締め付けるように作用する。その場合、吸収部材１
１の熱膨張率が各超電導導体１２の熱膨張率よりも大き
く設定されていて、コア１６と比べて吸収部材１１が熱
収縮し易い構成となっているから、各コア１６による吸
収部材１１を締め付ける方向、すなわち、螺旋の巻き付
け半径が小さくなるような変形が許容される（図１の
（Ｂ）参照）。そのため、コア１６の見掛上の長さが減
少するような変形、換言すれば、超電導ケーブル３０の
端部同士が互いに接近する方向への変形が生じない。す
なわち、吸収部材１１の変形によって、各コア１６の熱
収縮量が吸収される。
断面を維持したまま細くなり、これに対して、３条のコ
ア１６は、それぞれ縮径しつつ、吸収部材１１を外周部
から締め付けるように作用する。その場合、吸収部材１
１の熱膨張率が各超電導導体１２の熱膨張率よりも大き
く設定されていて、コア１６と比べて吸収部材１１が熱
収縮し易い構成となっているから、各コア１６による吸
収部材１１を締め付ける方向、すなわち、螺旋の巻き付
け半径が小さくなるような変形が許容される（図１の
（Ｂ）参照）。そのため、コア１６の見掛上の長さが減
少するような変形、換言すれば、超電導ケーブル３０の
端部同士が互いに接近する方向への変形が生じない。す
なわち、吸収部材１１の変形によって、各コア１６の熱
収縮量が吸収される。
【００１７】このように、上記構成の超電導ケーブル３
０では、構造自体によって熱収縮を吸収するよう構成さ
れているから、その両端部を冷媒供給設備などに固定し
た状態で布設するにあたり、弛みを持たせる必要がな
い。つまり、オフセット布設あるいはスネーク布設など
が不要となる。それに伴って、例えばスペース上の制約
から従来利用できなかった既設の管路あるいは洞道への
布設が可能になるなど、布設対象箇所における制約を減
らすことができる。また、余長部分の弛みがない分だ
け、布設に必要とされるスペースが狭くてよく、これに
よって、超電導ケーブル３０の設備コストを低く抑える
ことができる。
０では、構造自体によって熱収縮を吸収するよう構成さ
れているから、その両端部を冷媒供給設備などに固定し
た状態で布設するにあたり、弛みを持たせる必要がな
い。つまり、オフセット布設あるいはスネーク布設など
が不要となる。それに伴って、例えばスペース上の制約
から従来利用できなかった既設の管路あるいは洞道への
布設が可能になるなど、布設対象箇所における制約を減
らすことができる。また、余長部分の弛みがない分だ
け、布設に必要とされるスペースが狭くてよく、これに
よって、超電導ケーブル３０の設備コストを低く抑える
ことができる。
【００１８】なお、上記具体例では、３心超電導ケーブ
ルを例示したが、この発明は上記具体例に限定されるも
のではなく、例えば吸収部材に対して１条のコアを螺旋
状に巻き付けた構成の超電導ケーブルに適用することも
できる。また、吸収部材は、上記の例に限定されず、例
えば高分子樹脂製の中空容器内に空気を充填した構成の
ものが挙げられる。
ルを例示したが、この発明は上記具体例に限定されるも
のではなく、例えば吸収部材に対して１条のコアを螺旋
状に巻き付けた構成の超電導ケーブルに適用することも
できる。また、吸収部材は、上記の例に限定されず、例
えば高分子樹脂製の中空容器内に空気を充填した構成の
ものが挙げられる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、芯材が細く変形することによって超電導導
体の熱収縮量が吸収されるから、布設するにあたって弛
みを持たせる必要がなく、したがって、設備コストの低
廉化を図ることができるとともに、布設対象箇所におけ
る制約を減らすことができる。
明によれば、芯材が細く変形することによって超電導導
体の熱収縮量が吸収されるから、布設するにあたって弛
みを持たせる必要がなく、したがって、設備コストの低
廉化を図ることができるとともに、布設対象箇所におけ
る制約を減らすことができる。
【図１】この発明の一具体例を示す概略図であり、特に
（Ａ）は超電導ケーブルが熱収縮する前の状態を示す図
であり、（Ｂ）は熱収縮した状態を示す図である。
（Ａ）は超電導ケーブルが熱収縮する前の状態を示す図
であり、（Ｂ）は熱収縮した状態を示す図である。
【図２】超電導ケーブルの一例を示す概略図である。
１１…吸収部材、 １２…超電導導体、 １６…コア、
３０…超電導ケーブル。
３０…超電導ケーブル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長屋 重夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社技術開発本部電力 技術研究所内 (72)発明者 中尾 由明 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 平澤 隆行 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 末松 達也 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 斉藤 隆 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 定方 伸行 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内
Claims (1)
- 【請求項１】 臨界温度以下に冷却されて超電導状態と
なる超電導導体が、芯材の長さ方向に沿って螺旋状に巻
き付けられた超電導ケーブルにおいて、 前記芯材が、熱収縮によって細く変形するように構成さ
れていることを特徴とする超電導ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23652497A JP3566835B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 超電導ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23652497A JP3566835B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 超電導ケーブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1166982A true JPH1166982A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3566835B2 JP3566835B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=17001977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23652497A Expired - Fee Related JP3566835B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 超電導ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3566835B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109443A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Akihiro Fujimura | 送電システム |
| WO2006059447A1 (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超電導ケーブル |
| WO2007122670A1 (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超電導ケーブル |
| JP2010272529A (ja) * | 1999-06-22 | 2010-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブル |
| US11126141B2 (en) | 2017-11-16 | 2021-09-21 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | Device for selection of a combination of motifs, and timepiece comprising a device of this type |
-
1997
- 1997-08-18 JP JP23652497A patent/JP3566835B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP1818946A4 (en) * | 2004-12-02 | 2012-03-07 | Sumitomo Electric Industries | SUPERCONDUCTING CABLE |
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| KR101148704B1 (ko) | 2004-12-02 | 2012-05-25 | 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 | 초전도 케이블 |
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| EP2012326A1 (en) * | 2006-04-12 | 2009-01-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable |
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