FR3069513B1 - DEVICE FOR RETRACTING A STEERING COLUMN OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un dispositif de déplacement d'une colonne de direction d'un véhicule automobile, comprenant un support (1) destiné à être fixé au véhicule ; un coulisseau mobile (2) en translation par rapport au support entre une position fonctionnelle et une position rétractée de la colonne de direction ; des moyens de rappel élastique (3) du coulisseau vers la position normale ; un verrou à commande électrique (4) de maintien du coulisseau dans la position rétractée. Le dispositif comprend, en outre, des moyens électriques (5) d'entrainement du coulisseau vers la position rétractée, lesdits moyens (5) étant configurés pour pouvoir libérer le coulisseau (2) de manière à ce qu'il se déplace vers la position normale sous l'effort des moyens de rappel élastique (3) lorsque le verrou (4) est libéré.The invention relates to a device for moving a steering column of a motor vehicle, comprising a support (1) intended to be fixed to the vehicle; a movable slide (2) in translation relative to the support between a functional position and a retracted position of the steering column; elastic return means (3) of the slider towards the normal position; an electrically operated latch (4) for holding the slider in the retracted position. The device further comprises electrical means (5) for driving the slider to the retracted position, said means (5) being configured to be able to release the slider (2) so that it moves towards the position normal under the force of the elastic return means (3) when the latch (4) is released.
Description
DISPOSITIF DE RETRACTION D’UNE COLONNE DE DIRECTION D’UN VEHICULE AUTOMOBILE L’invention a trait au domaine des colonnes de direction de véhicules automobiles, et plus particulièrement aux colonnes de direction rétractables de véhicules automobiles, notamment en mode de conduite autonome.The invention relates to the field of motor vehicle steering columns, and more particularly to the retractable steering columns of motor vehicles, especially in the autonomous driving mode. BACKGROUND OF THE INVENTION
Une colonne de direction d’un véhicule automobile fait partie d’un ensemble constituant le système de direction du véhicule, et permettant au conducteur de contrôler la trajectoire du véhicule. La colonne de direction est située entre le volant et la crémaillère de direction. La hauteur et la profondeur de la colonne de direction associée au volant sont souvent réglables. Les plages de réglage sont habituellement de 40 à 50mm en hauteur, et de moins de 50mm en profondeur, par rapport à une position de référence.A steering column of a motor vehicle is part of an assembly constituting the steering system of the vehicle, and allowing the driver to control the path of the vehicle. The steering column is located between the steering wheel and the steering rack. The height and depth of the steering column associated with the steering wheel are often adjustable. The adjustment ranges are usually 40 to 50mm in height, and less than 50mm in depth, compared to a reference position.
Dans un véhicule disposant de la fonction de conduite autonome, les colonnes de direction sont généralement rétractables afin d’offrir plus de confort en libérant de l’espace devant le conducteur. Lorsqu’un tel système doit être configuré sur le véhicule, des normes doivent être respectées, notamment en ce qui concerne la vitesse à laquelle la colonne de direction retourne à sa position nominale. Ce paramètre est d’autant plus important lorsque le conducteur doit reprendre le contrôle de la conduite dans une situation d’urgence. Or, pour une course de réglage de l’ordre de 100mm entre les positions minimale et maximale, une vitesse de déplacement motorisé du volant de 10 à 15 mm/s permettrait une rétraction en 8 à 10s. Les normes de sécurité concernant la phase de reprise en main après une phase de conduite autonome imposent une reconfiguration du poste de conduite vers une position nominale en moins de 2 secondes. Les solutions de l’état de l’art ne sont donc pas adaptées à ces contraintes réglementaires.In a vehicle with the autonomous driving function, the steering columns are generally retractable to provide more comfort by freeing space in front of the driver. When such a system is to be configured on the vehicle, standards must be met, particularly with respect to the speed at which the steering column returns to its nominal position. This parameter is all the more important when the driver must regain control of the driving in an emergency situation. However, for a range of adjustment of the order of 100mm between the minimum and maximum positions, a motorized movement speed of the steering wheel 10 to 15 mm / s would retract in 8 to 10s. The safety standards concerning the recovery phase after a phase of autonomous driving require a reconfiguration of the driving position to a nominal position in less than 2 seconds. The solutions of the state of the art are therefore not adapted to these regulatory constraints.
Le document de brevet publié FR 3 033 305 divulgue un mécanisme de déplacement linéaire d’un corps de colonne de direction par rapport à un support solidaire de la caisse du véhicule, permettant la rétractation du volant vers le tableau de bord. Le mouvement du volant vers une position rétractée est réalisé par une action manuelle du conducteur, tandis que le retour vers une position normale peut optionnellement être assisté par la force de rappel d’un ressort mécanique comprimé lors de la rétractation. Le retour manque cependant d’être rapide. Aussi, la rétractation du volant manque d’être motorisée. L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer un dispositif de déplacement d’une colonne de direction d’un véhicule automobile, permettant la rétractation du volant et un retour en position de conduite respectant les normes de durée fixées par la réglementation de la conduite autonome d’un véhicule automobile. L’invention a pour objet un dispositif de déplacement d’une colonne de direction d’un véhicule automobile, comprenant un support destiné à être fixé au véhicule ; un coulisseau mobile en translation par rapport au support entre une position normale et une position rétractée de la colonne de direction ; des moyens de rappel élastique du coulisseau vers la position normale ; un verrou à commande électrique de maintien du coulisseau dans la position rétractée ; remarquable en ce que le dispositif comprend, en outre, des moyens électriques d’entrainement du coulisseau vers la position rétractée, lesdits moyens étant configurés pour pouvoir libérer le coulisseau de manière à ce qu’il se déplace vers la position normale sous l’effort des moyens de rappel élastique lorsque le verrou est libéré.Patent document published FR 3,033,305 discloses a mechanism for linear displacement of a steering column body relative to a support integral with the vehicle body, allowing the retraction of the steering wheel towards the dashboard. The movement of the steering wheel to a retracted position is achieved by a manual action of the driver, while the return to a normal position can optionally be assisted by the restoring force of a compressed mechanical spring during retraction. The return, however, lacks to be fast. Also, the retraction of the steering wheel lacks being motorized. The invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the state of the art mentioned above. More particularly, the invention aims to provide a device for moving a steering column of a motor vehicle, allowing the retraction of the steering wheel and a return to driving position respecting the time standards set by the regulations of the autonomous driving of a motor vehicle. The invention relates to a device for moving a steering column of a motor vehicle, comprising a support intended to be fixed to the vehicle; a slider movable in translation relative to the support between a normal position and a retracted position of the steering column; elastic return means of the slide to the normal position; an electrically operated latch for holding the slider in the retracted position; remarkable in that the device further comprises electrical means for driving the slide to the retracted position, said means being configured to release the slide so that it moves to the normal position under the force elastic return means when the lock is released.
Par position normale du coulisseau, on entend que le volant associé à la colonne de direction est dans une position fonctionnelle permettant le contrôle de la conduite du véhicule par le conducteur.By normal position of the slider, it is meant that the steering wheel associated with the steering column is in a functional position for controlling the conduct of the vehicle by the driver.
Avantageusement, l’effort des moyens de rappel élastique permet de déplacer le coulisseau depuis la position rétractée vers la position normale lorsque le verrou est libéré. La durée de ce déplacement est avantageusement inférieure ou égale à 3 secondes, préférentiellement inférieure ou égale à 2.5 secondes, sur une distance entre la position rétractée et la position normale avantageusement inférieure ou égale à 110 millimètres.Advantageously, the force of the elastic return means makes it possible to move the slide from the retracted position to the normal position when the lock is released. The duration of this displacement is advantageously less than or equal to 3 seconds, preferably less than or equal to 2.5 seconds, over a distance between the retracted position and the normal position advantageously less than or equal to 110 millimeters.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens électriques d’entrainement comprennent un élément mobile dans une première direction poussant le coulisseau vers la position rétractée et mobile dans une deuxième direction opposée à la première, se séparant dudit coulisseau.According to an advantageous embodiment of the invention, the electrical drive means comprise an element movable in a first direction pushing the slide to the retracted position and movable in a second direction opposite to the first, separating said slide.
Selon un mode avantageux de l’invention, les première et deuxième directions de déplacement de l’élément mobile sont linéaires et alignées.According to an advantageous embodiment of the invention, the first and second moving directions of the movable element are linear and aligned.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément mobile des moyens électriques d’entrainement comprend un écrou engageant avec une vis sans fin, sans pouvoir tourner, de manière à ce que la rotation de la vis déplace l’écrou le long de ladite vis.According to an advantageous embodiment of the invention, the movable element of the electric drive means comprises an engaging nut with a worm, without being able to rotate, so that the rotation of the screw moves the nut along said screw.
Avantageusement, l’écrou engageant avec la vis sans fin constitue un système dit vis-noix.Advantageously, the nut engaging with the worm is a so-called nut-screw system.
Avantageusement, les moyens électriques d’entraînement comprennent un moteur électrique actionnant la rotation de la vis sans fin. Lorsque les axes de ladite vis sans fin et de l’arbre de sortie du moteur ne sont pas confondus ou alignés, un mécanisme de transmission intermédiaire peut être mis en oeuvre, tel qu’un renvoi d’angle.Advantageously, the electric drive means comprise an electric motor operating the rotation of the worm. When the axes of said worm and the output shaft of the motor are not merged or aligned, an intermediate transmission mechanism may be implemented, such as a bevel gear.
Selon un mode avantageux de l’invention, le support comprend des moyens de guidage linéaire de l’écrou l’empêchant de tourner.According to an advantageous embodiment of the invention, the support comprises means for linear guide of the nut preventing it from rotating.
Avantageusement, lesdits moyens de guidage linéaire de l’écrou peuvent consister en des rails de guidage montés sur le support, le long desquels l’écrou se déplace en translation, le guidage étant assuré par le contact de portions planes de l’écrou contre les bords de ces rails.Advantageously, said linear guide means of the nut may consist of guide rails mounted on the support, along which the nut moves in translation, the guiding being provided by the contact of flat portions of the nut against the edges of these rails.
Selon un mode avantageux de l’invention, le coulisseau comprend une surface d’engagement avec une surface d’engagement correspondante de l’élément mobile des moyens électriques d’entrainement, lesdites surfaces présentant des formes aptes à assurer un engagement à contact positif.According to an advantageous embodiment of the invention, the slider comprises an engagement surface with a corresponding engagement surface of the movable element of the electrical drive means, said surfaces having shapes capable of ensuring a positive contact engagement.
Par contact positif, on entend que l'engagement a tendance à s'accroître avec l'effort d'engagement.Positive contact means that commitment tends to increase with engagement effort.
Selon un mode avantageux de l’invention, le dispositif comprend des moyens de guidage linéaire du coulisseau par rapport au support.According to an advantageous embodiment of the invention, the device comprises linear guide means of the slider relative to the support.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de rappel élastique du coulisseau vers la position normale comprennent un vérin pneumatique avec une première extrémité fixée au support et une deuxième extrémité fixée au coulisseau. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une colonne de direction fixée à une traverse de planche de bord via un dispositif de déplacement de ladite colonne, remarquable en ce que le dispositif est conforme à l’invention.According to an advantageous embodiment of the invention, the elastic return means of the slider to the normal position comprise a pneumatic jack with a first end fixed to the support and a second end fixed to the slider. The invention also relates to a motor vehicle comprising a steering column attached to a dashboard cross member via a device for moving said column, remarkable in that the device is in accordance with the invention.
Selon un mode avantageux de l’invention, ledit véhicule comprend, en outre, des moyens de réglage de la position de la colonne de direction par rapport au coulisseau.According to an advantageous embodiment of the invention, said vehicle further comprises means for adjusting the position of the steering column relative to the slider.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’un tel dispositif permet un retour du volant du véhicule vers une position normale en moins de 2 secondes. En effet, les moyens électriques d’entrainement sont configurés de façon à libérer le coulisseau une fois verrouillé en position rétractée, notamment en désengageant les surfaces d’engagement respectives du coulisseau et de l’élément mobile. Son retour en position normale se fait donc seulement sous l’effet de la force de rappel des moyens élastiques après la désactivation du verrou. Ceci est réalisable notamment grâce aux moyens d’entraînement qui comprennent un élément mobile apte à se déplacer selon deux directions alignées mais opposées. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 présente l’ensemble du dispositif de déplacement ; - La figure 2 est une vue du dispositif de déplacement de la colonne rétractable, lorsque le coulisseau est en position normale ;The measures of the invention are interesting in that such a device allows a return of the steering wheel of the vehicle to a normal position in less than 2 seconds. Indeed, the electrical drive means are configured to release the slider once locked in the retracted position, in particular by disengaging the respective engagement surfaces of the slider and the movable member. Its return to normal position is therefore only under the effect of the restoring force of the elastic means after deactivation of the lock. This is feasible in particular thanks to the drive means which comprise a movable element able to move in two aligned but opposite directions. Other features and advantages of the present invention will be better understood from the description and drawings in which: FIG. 1 shows the entire displacement device; FIG. 2 is a view of the device for moving the retractable column, when the slider is in the normal position;
La figure 3 illustre l’étape de rétractation de la colonne de direction. ; - La figure 4 illustre l’étape de repositionnement consécutive à la rétractation de la colonne de direction ; - La figure 5 illustre l’étape de retour de la colonne de direction en position normale.Figure 3 illustrates the step of retracting the steering column. ; - Figure 4 illustrates the repositioning step following the retraction of the steering column; - Figure 5 illustrates the return step of the steering column in the normal position.
La figure 1 présente l’ensemble du dispositif de déplacement de la colonne rétractable selon différentes vues.Figure 1 shows the entire device for moving the retractable column in different views.
La figure 1 (a) est une vue de l’ensemble du dispositif de déplacement d’une colonne de direction d’un véhicule automobile.Figure 1 (a) is a view of the entire device for moving a steering column of a motor vehicle.
Le dispositif est constitué d’un support 1 solidaire de la traverse de planche de bord. La colonne de direction est liée à un coulisseau 2, qui constitue un support mobile en translation par rapport au support 1.The device consists of a support 1 integral with the dashboard crossmember. The steering column is connected to a slider 2, which constitutes a support movable in translation relative to the support 1.
Le déplacement longitudinal de ce coulisseau 2 est assuré à travers des moyens électriques d’entraînement 5. Ceux-ci comprennent un élément mobile constitué d’un écrou 5.1 engageant avec une vis sans fin 5.2 sans pouvoir tourner, de manière à ce que la rotation de la vis 5.2 déplace l’écrou le long de ladite vis. Cet ensemble forme un système dit vis-noix. L’écrou 5.1 est guidé linéairement par des rails 5.3 pour l’empêcher de tourner. L’écrou 5.1 est mobile dans une première direction poussant le coulisseau vers la position rétractée, par engagement selon une surface de contact. L’écrou est également mobile dans une deuxième direction opposée à la première, se séparant dudit coulisseau.The longitudinal displacement of this slider 2 is ensured through electrical drive means 5. These comprise a movable element consisting of a nut 5.1 engaging with a worm 5.2 without being able to rotate, so that the rotation screw 5.2 moves the nut along said screw. This set forms a so-called screw-nut system. The nut 5.1 is guided linearly by rails 5.3 to prevent it from rotating. The nut 5.1 is movable in a first direction pushing the slide towards the retracted position, by engagement along a contact surface. The nut is also movable in a second direction opposite to the first, separating said slide.
Les moyens électriques d’entraînement 5 comprennent en outre un moteur électrique 5.4, dont l’arbre de sortie 5.5 présente des cannelures hélicoïdales engageant avec un pignon 5.6 et fonctionnant selon un mécanisme de roue et vis sans fin.The electrical drive means 5 further comprises an electric motor 5.4, whose output shaft 5.5 has helical splines engaging with a pinion 5.6 and operating in a wheel mechanism and worm.
Le pignon 5.6 est solidaire de la vis sans fin 5.2 du système vis-noix, dit également vis-écrou. La mise en marche du moteur permet donc l’actionnement successif de chacun des mécanismes. La rotation du moteur électrique dans un premier sens permet la translation de l’écrou 5.1 selon une première direction, entraînant le coulisseau 2 vers une position rétractée.The gear 5.6 is secured to the worm 5.2 of the screw-nut system, also called screw-nut. Starting the engine therefore allows the successive actuation of each of the mechanisms. The rotation of the electric motor in a first direction allows the translation of the nut 5.1 in a first direction, causing the slider 2 to a retracted position.
Les figures 1 (b) et 1 (c) montrent les éléments constitutifs du dispositif selon deux plans de coupe.Figures 1 (b) and 1 (c) show the constituent elements of the device according to two section planes.
La figure 1 (b) est une section du dispositif qui laisse entrevoir un vérin pneumatique 3. Celui-ci est installé sur le dispositif de façon à relier le coulisseau 2 au support 1 solidaire de la traverse de planche de bord. Lorsque le coulisseau 2 entame un mouvement de translation en s’éloignant du tableau de bord, il se déplace dans un sens opposé à l’action du ressort 3 et le comprime.Figure 1 (b) is a section of the device which suggests a pneumatic cylinder 3. It is installed on the device so as to connect the slider 2 to the support 1 integral with the dashboard cross member. When the slider 2 begins a translational movement away from the dashboard, it moves in a direction opposite to the action of the spring 3 and compresses it.
La figure 1(c) montre des serrures de verrouillage 4. Ces serrures sont préférentiellement à commande électrique. Lorsque le volant est en position rétractée maximale, les serrures sont activées et la position est verrouillée. Lorsqu’une manoeuvre du conducteur nécessite un retour du volant en position nominale, la serrure électrique 4 est désactivée afin que le mécanisme puisse assurer le mouvement de retour.Figure 1 (c) shows locking locks 4. These locks are preferably electrically operated. When the steering wheel is in the maximum retracted position, the locks are activated and the position is locked. When a maneuver of the driver requires a return of the steering wheel in nominal position, the electric lock 4 is disabled so that the mechanism can ensure the return movement.
Les figures 2 à 5 sont un ensemble de vues à différentes étapes de mise en oeuvre du dispositif de l’invention, permettant d’illustrer son mécanisme de fonctionnement.Figures 2 to 5 are a set of views at different stages of implementation of the device of the invention, to illustrate its operating mechanism.
La figure 2(a) est une vue du dispositif de déplacement de la colonne rétractable, lorsque le coulisseau est en position normale. Le déplacement du coulisseau se fait à travers un trou oblong débouchant 2.2, réalisé sur le support 1. Une portion du coulisseau comprenant sa surface d’engagement se déplace en translation le long de ce trou oblong.Figure 2 (a) is a view of the retractable column moving device when the slider is in the normal position. The movement of the slide is through an oblong hole opening 2.2, made on the support 1. A portion of the slide comprising its engagement surface moves in translation along this oblong hole.
La figure 2(b) est une vue en coupe du dispositif lorsque le volant est en position fonctionnelle. Les moyens de rappel élastique consistent en un vérin pneumatique 3, dont une extrémité est fixée au support 1. Ce support est fixe par rapport au véhicule. L’autre extrémité du vérin est fixée au coulisseau 2.Figure 2 (b) is a sectional view of the device when the steering wheel is in the operative position. The elastic return means consist of a pneumatic jack 3, one end of which is fixed to the support 1. This support is fixed relative to the vehicle. The other end of the jack is fixed to the slider 2.
Lorsque le volant est en position de conduite, le vérin pneumatique est détendu. L’écrou 5.1 est en appui contre une surface de contact 2.1 du coulisseau 2, et se trouve à une extrémité A de la vis sans fin 5.2.When the steering wheel is in the driving position, the pneumatic cylinder is relaxed. The nut 5.1 bears against a contact surface 2.1 of the slider 2, and is at an end A of the worm 5.2.
La figure 3 correspond à l’étape de rétractation de la colonne de direction au moyen de son dispositif de déplacement.Figure 3 corresponds to the step of retracting the steering column by means of its displacement device.
La figure 3(a) est une vue du dispositif après la translation de l’écrou dans le sens de déplacement du coulisseau 2 lors de la rétractation. L’écrou 5.1 est situé à une extrémité du trou 2.2, au niveau de la position rétractée du coulisseau.Figure 3 (a) is a view of the device after the translation of the nut in the direction of movement of the slider 2 during retraction. The nut 5.1 is located at one end of the hole 2.2, at the retracted position of the slider.
La figure 3(b) explicite le mécanisme de rétractation. Le moteur 5.4 des moyens électriques d’entraînement 5 entame une rotation selon un sens ayant pour effet le déplacement de l’écrou le long de la vis sans fin 5.2 d’une position initiale A vers une position B correspondant à la position rétractée du coulisseau. L’écrou étant en appui contre une surface de contact 2.1 du coulisseau, sa translation entraîne le déplacement de l’ensemble du coulisseau 2 vers sa position rétractée B et, par voie de conséquence, la compression du vérin pneumatique 3. Cette position du coulisseau est maintenue par l’activation du verrou à commande électrique 4.Figure 3 (b) explains the retraction mechanism. The motor 5.4 of the electric drive means 5 starts a rotation in a direction causing the displacement of the nut along the worm 5.2 from an initial position A to a position B corresponding to the retracted position of the slider . The nut being in abutment against a contact surface 2.1 of the slide, its translation causes the displacement of the assembly of the slider 2 to its retracted position B and, consequently, the compression of the pneumatic cylinder 3. This position of the slider is maintained by activation of the electric lock 4.
La figure 4 illustre une étape de repositionnement consécutive à la rétractation de la colonne de direction.Figure 4 illustrates a repositioning step following the retraction of the steering column.
La figure 4(a) est une vue du dispositif une fois que la colonne de direction est rétractée. L’écrou 5.1 est situé au niveau de la position A, et n’est plus en contact avec la surface 2.1 du coulisseau.Figure 4 (a) is a view of the device once the steering column is retracted. The nut 5.1 is located at the position A, and is no longer in contact with the surface 2.1 of the slider.
La figure 4(b) détaille le mécanisme de cette étape. Une fois le verrou 4 activé, la colonne de direction est maintenue en position rétractée. Le moteur entame alors une rotation en sens inverse du sens de l’étape précédente, ayant pour effet la translation de l’écrou 5.1 d’une position B vers une position A. L’écrou libère alors la surface de contact 2.1, le vérin pneumatique restant comprimé par le coulisseau en position rétractée.Figure 4 (b) details the mechanism of this step. Once the lock 4 is activated, the steering column is held in the retracted position. The motor then starts a rotation in the opposite direction of the direction of the preceding step, having the effect of the translation of the nut 5.1 from a position B to a position A. The nut then releases the contact surface 2.1, the cylinder pneumatic remaining compressed by the slide in the retracted position.
La figure 5 illustre l’étape de retour de la colonne de direction en position normale, et donc du volant en position de conduite.Figure 5 illustrates the return step of the steering column in the normal position, and therefore the steering wheel in the driving position.
La figure 5(a) est une vue du dispositif montrant le coulisseau en position normale, dont la surface de contact 2.1 se retrouve à nouveau en appui contre l’élément mobile 5.1.FIG. 5 (a) is a view of the device showing the slider in the normal position, the contact surface 2.1 of which again rests against the movable element 5.1.
La figure 5(b) détaille le mécanisme du retour en position de conduite. Cette étape est initiée par la désactivation du verrou électrique 4, qui libère le coulisseau. Celui-ci se retrouve donc sous le seul effet du vérin pneumatique comprimé. La libération du verrou a alors pour conséquence le déplacement du coulisseau sous l’effort du vérin pneumatique 3.Figure 5 (b) details the mechanism of return to driving position. This step is initiated by the deactivation of the electric lock 4, which releases the slide. This is therefore found under the sole effect of the compressed air cylinder. The release of the lock then results in the displacement of the slide under the force of the pneumatic cylinder 3.
Le retour rapide en position de conduite est donc possible grâce à, d’une part, la séparation de l’écrou du coulisseau une fois que la position rétractée A est verrouillée et, d’autre part, l’utilisation du vérin pneumatique comme source de travail mécanique pour déplacer le coulisseau.The fast return to the driving position is therefore possible thanks to, on the one hand, the separation of the nut of the slide once the retracted position A is locked and, on the other hand, the use of the pneumatic cylinder as a source mechanical work to move the slider.
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