一种骨骼动画重用和内存占用的优化方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110362505.9

申请日:

2011.11.16

公开号:

CN102521792A

公开日:

2012.06.27

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G06T 1/60申请公布日:20120627|||公开

IPC分类号:

G06T1/60; G06T13/00(2011.01)I

主分类号:

G06T1/60

申请人:

戚军

发明人:

戚军

地址:

116000 辽宁省大连市甘井子区华北路甘段44号3-4-3

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种骨骼动画重用方法,具体涉及一种骨骼动画重用和内存占用的优化方法,其属于计算机图形学领域。采用本对动画数据进行逻辑分块得方式,对不同骨骼的运动数据进行再次组合,输出全新的,完全不需要融合计算的骨骼动画;新形成的动画占用很少的内存,他大部分都是由现存的小逻辑动画单元组成,同时他也有利于减少美工的工作量,由于很多是重用的,提供动画加载的速度。

权利要求书

1: 一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其实现步骤如下 : (1) 对所有现有用的骨骼动画进行统计, 根据统计结果对骨骼动画进行逻辑分块 ; (2) 把所有的现存骨骼动画, 根据逻辑分块数据拆分 ; 就是一个模型的动画拆分成多 个小逻辑单元的动画 ; (3) 在小逻辑单元动画中寻找与新动画需求关键帧接近的骨骼动画单元 ; (4) 通过重组骨骼动画, 根据逻辑单元块组成全新的引用性骨骼动画, 他只包含索引, 并没有真正的数据。
2: 根据权利要求 1 所述的一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其特征在于 : 所述步 骤 1 对所有骨骼动画有一个标准进行逻辑分组 ; 其标准的制定原则如下 : (1) 以最少偏移关节帧骨骼为先 ; (2) 以人体实际的骨骼为先 ; 通过多所有现存骨骼动画的便利寻找各个点的零偏移次数, 结合我们的理性, 如我们 习惯把人分成头, 身体, 手臂, 腿部几个部分为例子, 对人物的骨骼进行逻辑分块。
3: 根据权利要求 1 所述的一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其特征在于 : 所述步 骤 3 中的工作进一步包括 : (1) 对新需求的骨骼动画制作百分比的关键帧, 大体确定匹配值 ; (2) 根据大体值, 对现存的分块后的逻辑关键帧进行匹配, 调试效果 ; 所述相近动画的匹配方面, 我们采用如下公式进行 : 近似系数= ( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本 骨骼数据 )+( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数 据 ).....( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数 据); 采用的是欧式距离, 他形象的反应了 2 个向量, 即骨骼的动画数据直接的偏差 ; 我们通 过控制偏差, 来制定我们匹配动画的精准程度 ; (3) 当发现所有的逻辑分块都不满足当前逻辑分块的动画时, 由美工导入新的逻辑块 以丰富动画逻辑库。

说明书


一种骨骼动画重用和内存占用的优化方法

    技术领域 本发明涉及一种骨骼动画重用方法, 具体涉及一种骨骼动画重用和内存占用的优 化方法, 其属于计算机图形学领域。
     背景技术 目前的角色动画通常采用关键帧动画的方式或骨骼动画方式实现。关键帧动画, 通过为需要动画效果的属性准备一组与时间相关的值 ( 这些值从动画序列中比较关键的 帧中提取出来 ), 而其它时间帧中的值可以用这些关键值, 采用线性插值方法计算得到, 从 而达到比较流畅的动画效果。普通的 3D 角色动画中, 关键帧动画是对人物的网格 (Mesh) 模型采用关键帧生成动画。然而, 由于关键帧动画对于每个关键帧都必须存储所有顶点的 位置, 因此需要较大的存储空间。对于一个包含复杂部件、 涉及很多关键点的角色而言, 需 要更大的存储空间。此外, 由于角色是一个有关节的结构 ( 不是一个刚体 ), 顶点的线性插 值法不能保证多边形的相关维数, 并且中间的帧将会扭曲躯体, 从而产生网格的变形。
     在骨骼动画中, 动画人物由两个部分来表示 : 一个部分是形成层次的一系列骨胳, 即骨架 (skeleton), 每一个骨骼数据都包含其自身的动画数据 ; 另一个部分是蒙在骨架上 的皮肤 (skin), 即网格模型, 用于提供动画绘制所需要的几何模型和纹理材质信息。 通过对 骨架进行动画模拟, 再利用骨胳控制皮肤变形就实现了角色动画。
     骨骼动画本身也有其缺点, 其主要体现在动画重用性不高。 动画之所以重用率低, 是因为完全相同的动画很少存在。虽然说可以通过动画融合部分的解决问题, 但是动画融 合需要同时播放多个动画, 就意味着需要额外的计算, 不利用帧数的提升。
     发明内容
     鉴于已有方法存在的缺陷, 本实发明是要提供一种骨骼重用和内存占用的优化方 法, 其采用对动画数据进行逻辑分块得方式, 对不同骨骼的运动数据进行再次组合的方法, 已达到提高骨骼减少骨骼动画存储空间和提高重用率的目的。
     为了实现上述目的, 本发明一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其实现步骤如 下:
     (1) 对所有现有用的骨骼动画进行统计, 根据统计结果对骨骼动画进行逻辑分 块;
     (2) 把所有的现存骨骼动画, 根据逻辑分块数据拆分 ; 就是一个模型的动画拆分 成多个小逻辑单元的动画 ;
     (3) 在小逻辑单元动画中寻找与新动画需求关键帧接近的骨骼动画单元 ;
     (4) 通过重组骨骼动画, 根据逻辑单元块组成全新的引用性骨骼动画, 他只包含索 引, 并没有真正的数据。
     所述步骤 1 对所有骨骼动画有一个标准进行逻辑分组 ; 其标准的制定原则如下 :
     (1) 以最少偏移关节帧骨骼为先 ;(2) 以人体实际的骨骼为先 ;
     通过多所有现存骨骼动画的便利寻找各个点的零偏移次数, 结合我们的理性, 如 我们习惯把人分成头, 身体, 手臂, 腿部几个部分为例子, 对人物的骨骼进行逻辑分块。
     所述步骤 3 中的工作进一步包括 :
     (1) 对新需求的骨骼动画制作百分比的关键帧, 大体确定匹配值 ;
     (2) 根据大体值, 对现存的分块后的逻辑关键帧进行匹配, 调试效果。
     所述相近动画的匹配方面, 我们采用如下公式进行 :
     近似系数= ( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 1 的数据 - 样 本骨骼数据 )+( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼 数据 ).....( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数 据);
     这里采用的是欧式距离, 他形象的反应了 2 个向量, 即骨骼的动画数据直接的偏 差; 我们通过控制偏差, 来制定我们匹配动画的精准程度。
     (3) 当发现所有的逻辑分块都不满足当前逻辑分块的动画时, 由美工导入新的逻 辑块以丰富动画逻辑库。
     本发明的优点在于 : 采用本对动画数据进行逻辑分块得方式, 对不同骨骼的运动 数据进行再次组合, 输出全新的, 完全不需要融合计算的骨骼动画 ; 新形成的动画占用很少 的内存, 他大部分都是由现存的小逻辑动画单元组成, 同时他也有利于减少美工的工作量, 由于很多是重用的, 提供动画加载的速度。 具体实施方式
     一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其实现步骤如下 :
     (1) 对所有现有用的骨骼动画进行统计, 根据统计结果对骨骼动画进行逻辑分 块;
     (2) 把所有的现存骨骼动画, 根据逻辑分块数据拆分 ; 就是一个模型的动画拆分 成多个小逻辑单元的动画 ;
     (3) 在小逻辑单元动画中寻找与新动画需求关键帧接近的骨骼动画单元 ;
     (4) 通过重组骨骼动画, 根据逻辑单元块组成全新的引用性骨骼动画, 他只包含索 引, 并没有真正的数据。
     所述步骤 1 对所有骨骼动画有一个标准进行逻辑分组 ; 其标准的制定原则如下 :
     (3) 以最少偏移关节帧骨骼为先 ;
     (4) 以人体实际的骨骼为先 ;
     通过多所有现存骨骼动画的便利寻找各个点的零偏移次数, 结合我们的理性, 如 我们习惯把人分成头, 身体, 手臂, 腿部几个部分为例子, 对人物的骨骼进行逻辑分块。
     所述步骤 3 中的工作进一步包括 :
     (1) 对新需求的骨骼动画制作百分比的关键帧, 大体确定匹配值 ;
     (2) 根据大体值, 对现存的分块后的逻辑关键帧进行匹配, 调试效果。
     所述相近动画的匹配方面, 我们采用如下公式进行 :
     近似系数= ( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本骨骼数据 )+( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼 数据 ).....( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数 据);
     这里采用的是欧式距离, 他形象的反应了 2 个向量, 即骨骼的动画数据直接的偏 差; 我们通过控制偏差, 来制定我们匹配动画的精准程度。
     (3) 当发现所有的逻辑分块都不满足当前逻辑分块的动画时, 由美工导入新的逻 辑块以丰富动画逻辑库。
     本发明的实施过程分为 : 逻辑骨骼拆分模块 1、 动画逻辑拆分模块 2、 新动画需求 模块 3 和动画帧模块 4 ; 所述逻辑骨骼拆分模块 1 : 输出作为拆分点的各个骨骼的集合 ; 所 述动画逻辑拆分模块 2 : 根据模块 1 的输出, 即骨骼分组对当前的骨骼动画进行拆分, 把它 由一个完成的骨骼动画拆分开, 形成一个一个组的骨骼动画 ; 所述新动画需求模块 3 : 在逻 辑动画库中查找相近帧, 制作不存在的新逻辑帧 ; 所述动画帧模块 4 : 由各个子模块的逻辑 帧组成全新的动画帧。
     首先通过逻辑骨骼拆分模块 1 将现有骨骼拆分, 形成拆分后各个骨骼点的集合 ; 通过动画逻辑拆分模块 2, 根据骨骼分组对当前的骨骼动画进行拆分, 把它由一个完成的骨 骼动画拆分开, 形成一个一个组的骨骼动画, 经过新动画需求模块 3, 在在逻辑动画库中查 找相近帧, 制作不存在的新逻辑帧, 最后通过动画帧模块 4, 将各个子模块的逻辑帧组成全 新的动画帧。5

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1、(10)申请公布号 CN 102521792 A (43)申请公布日 2012.06.27 CN 102521792 A *CN102521792A* (21)申请号 201110362505.9 (22)申请日 2011.11.16 G06T 1/60(2006.01) G06T 13/00(2011.01) (71)申请人 戚军 地址 116000 辽宁省大连市甘井子区华北路 甘段 44 号 3-4-3 (72)发明人 戚军 (54) 发明名称 一种骨骼动画重用和内存占用的优化方法 (57) 摘要 本发明涉及一种骨骼动画重用方法, 具体涉 及一种骨骼动画重用和内存占用的优化方法, 其 属于。

2、计算机图形学领域。采用本对动画数据进行 逻辑分块得方式, 对不同骨骼的运动数据进行再 次组合, 输出全新的, 完全不需要融合计算的骨骼 动画 ; 新形成的动画占用很少的内存, 他大部分 都是由现存的小逻辑动画单元组成, 同时他也有 利于减少美工的工作量, 由于很多是重用的, 提供 动画加载的速度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 1/1 页 2 1. 一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其实现步骤如下 : (1) 对所有现有用的骨骼动画进行统计, 根据统计结果对骨骼动画进。

3、行逻辑分块 ; (2) 把所有的现存骨骼动画, 根据逻辑分块数据拆分 ; 就是一个模型的动画拆分成多 个小逻辑单元的动画 ; (3) 在小逻辑单元动画中寻找与新动画需求关键帧接近的骨骼动画单元 ; (4) 通过重组骨骼动画, 根据逻辑单元块组成全新的引用性骨骼动画, 他只包含索引, 并没有真正的数据。 2. 根据权利要求 1 所述的一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其特征在于 : 所述步 骤 1 对所有骨骼动画有一个标准进行逻辑分组 ; 其标准的制定原则如下 : (1) 以最少偏移关节帧骨骼为先 ; (2) 以人体实际的骨骼为先 ; 通过多所有现存骨骼动画的便利寻找各个点的零偏移次数, 结合。

4、我们的理性, 如我们 习惯把人分成头, 身体, 手臂, 腿部几个部分为例子, 对人物的骨骼进行逻辑分块。 3. 根据权利要求 1 所述的一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其特征在于 : 所述步 骤 3 中的工作进一步包括 : (1) 对新需求的骨骼动画制作百分比的关键帧, 大体确定匹配值 ; (2) 根据大体值, 对现存的分块后的逻辑关键帧进行匹配, 调试效果 ; 所述相近动画的匹配方面, 我们采用如下公式进行 : 近似系数 ( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本 骨骼数据 )+( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 。

5、2 的数据 - 样本骨骼数 据 ).( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数 据 ) ; 采用的是欧式距离, 他形象的反应了 2 个向量, 即骨骼的动画数据直接的偏差 ; 我们通 过控制偏差, 来制定我们匹配动画的精准程度 ; (3) 当发现所有的逻辑分块都不满足当前逻辑分块的动画时, 由美工导入新的逻辑块 以丰富动画逻辑库。 权 利 要 求 书 CN 102521792 A 2 1/3 页 3 一种骨骼动画重用和内存占用的优化方法 技术领域 0001 本发明涉及一种骨骼动画重用方法, 具体涉及一种骨骼动画重用和内存占用的优 化方法, 其属于。

6、计算机图形学领域。 背景技术 0002 目前的角色动画通常采用关键帧动画的方式或骨骼动画方式实现。关键帧动画, 通过为需要动画效果的属性准备一组与时间相关的值 ( 这些值从动画序列中比较关键的 帧中提取出来 ), 而其它时间帧中的值可以用这些关键值, 采用线性插值方法计算得到, 从 而达到比较流畅的动画效果。普通的 3D 角色动画中, 关键帧动画是对人物的网格 (Mesh) 模型采用关键帧生成动画。然而, 由于关键帧动画对于每个关键帧都必须存储所有顶点的 位置, 因此需要较大的存储空间。对于一个包含复杂部件、 涉及很多关键点的角色而言, 需 要更大的存储空间。此外, 由于角色是一个有关节的结构。

7、 ( 不是一个刚体 ), 顶点的线性插 值法不能保证多边形的相关维数, 并且中间的帧将会扭曲躯体, 从而产生网格的变形。 0003 在骨骼动画中, 动画人物由两个部分来表示 : 一个部分是形成层次的一系列骨胳, 即骨架 (skeleton), 每一个骨骼数据都包含其自身的动画数据 ; 另一个部分是蒙在骨架上 的皮肤(skin), 即网格模型, 用于提供动画绘制所需要的几何模型和纹理材质信息。 通过对 骨架进行动画模拟, 再利用骨胳控制皮肤变形就实现了角色动画。 0004 骨骼动画本身也有其缺点, 其主要体现在动画重用性不高。 动画之所以重用率低, 是因为完全相同的动画很少存在。虽然说可以通过动。

8、画融合部分的解决问题, 但是动画融 合需要同时播放多个动画, 就意味着需要额外的计算, 不利用帧数的提升。 发明内容 0005 鉴于已有方法存在的缺陷, 本实发明是要提供一种骨骼重用和内存占用的优化方 法, 其采用对动画数据进行逻辑分块得方式, 对不同骨骼的运动数据进行再次组合的方法, 已达到提高骨骼减少骨骼动画存储空间和提高重用率的目的。 0006 为了实现上述目的, 本发明一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其实现步骤如 下 : 0007 (1) 对所有现有用的骨骼动画进行统计, 根据统计结果对骨骼动画进行逻辑分 块 ; 0008 (2) 把所有的现存骨骼动画, 根据逻辑分块数据拆分 ; 。

9、就是一个模型的动画拆分 成多个小逻辑单元的动画 ; 0009 (3) 在小逻辑单元动画中寻找与新动画需求关键帧接近的骨骼动画单元 ; 0010 (4) 通过重组骨骼动画, 根据逻辑单元块组成全新的引用性骨骼动画, 他只包含索 引, 并没有真正的数据。 0011 所述步骤 1 对所有骨骼动画有一个标准进行逻辑分组 ; 其标准的制定原则如下 : 0012 (1) 以最少偏移关节帧骨骼为先 ; 说 明 书 CN 102521792 A 3 2/3 页 4 0013 (2) 以人体实际的骨骼为先 ; 0014 通过多所有现存骨骼动画的便利寻找各个点的零偏移次数, 结合我们的理性, 如 我们习惯把人分成。

10、头, 身体, 手臂, 腿部几个部分为例子, 对人物的骨骼进行逻辑分块。 0015 所述步骤 3 中的工作进一步包括 : 0016 (1) 对新需求的骨骼动画制作百分比的关键帧, 大体确定匹配值 ; 0017 (2) 根据大体值, 对现存的分块后的逻辑关键帧进行匹配, 调试效果。 0018 所述相近动画的匹配方面, 我们采用如下公式进行 : 0019 近似系数 ( 新动画骨骼 1 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 1 的数据 - 样 本骨骼数据 )+( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼 数据 ).( 新动画骨骼 n 的数据 - 样。

11、本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数 据 ) ; 0020 这里采用的是欧式距离, 他形象的反应了 2 个向量, 即骨骼的动画数据直接的偏 差 ; 我们通过控制偏差, 来制定我们匹配动画的精准程度。 0021 (3) 当发现所有的逻辑分块都不满足当前逻辑分块的动画时, 由美工导入新的逻 辑块以丰富动画逻辑库。 0022 本发明的优点在于 : 采用本对动画数据进行逻辑分块得方式, 对不同骨骼的运动 数据进行再次组合, 输出全新的, 完全不需要融合计算的骨骼动画 ; 新形成的动画占用很少 的内存, 他大部分都是由现存的小逻辑动画单元组成, 同时他也有利于减少美工的工作量, 由。

12、于很多是重用的, 提供动画加载的速度。 具体实施方式 0023 一种骨骼重用和内存占用的优化方法, 其实现步骤如下 : 0024 (1) 对所有现有用的骨骼动画进行统计, 根据统计结果对骨骼动画进行逻辑分 块 ; 0025 (2) 把所有的现存骨骼动画, 根据逻辑分块数据拆分 ; 就是一个模型的动画拆分 成多个小逻辑单元的动画 ; 0026 (3) 在小逻辑单元动画中寻找与新动画需求关键帧接近的骨骼动画单元 ; 0027 (4) 通过重组骨骼动画, 根据逻辑单元块组成全新的引用性骨骼动画, 他只包含索 引, 并没有真正的数据。 0028 所述步骤 1 对所有骨骼动画有一个标准进行逻辑分组 ; 。

13、其标准的制定原则如下 : 0029 (3) 以最少偏移关节帧骨骼为先 ; 0030 (4) 以人体实际的骨骼为先 ; 0031 通过多所有现存骨骼动画的便利寻找各个点的零偏移次数, 结合我们的理性, 如 我们习惯把人分成头, 身体, 手臂, 腿部几个部分为例子, 对人物的骨骼进行逻辑分块。 0032 所述步骤 3 中的工作进一步包括 : 0033 (1) 对新需求的骨骼动画制作百分比的关键帧, 大体确定匹配值 ; 0034 (2) 根据大体值, 对现存的分块后的逻辑关键帧进行匹配, 调试效果。 0035 所述相近动画的匹配方面, 我们采用如下公式进行 : 0036 近似系数 ( 新动画骨骼 1。

14、 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 1 的数据 - 样 说 明 书 CN 102521792 A 4 3/3 页 5 本骨骼数据 )+( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 2 的数据 - 样本骨骼 数据 ).( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数据 )*( 新动画骨骼 n 的数据 - 样本骨骼数 据 ) ; 0037 这里采用的是欧式距离, 他形象的反应了 2 个向量, 即骨骼的动画数据直接的偏 差 ; 我们通过控制偏差, 来制定我们匹配动画的精准程度。 0038 (3) 当发现所有的逻辑分块都不满足当前逻辑分块的动画时, 由美工导入新的逻 辑块以丰。

15、富动画逻辑库。 0039 本发明的实施过程分为 : 逻辑骨骼拆分模块 1、 动画逻辑拆分模块 2、 新动画需求 模块 3 和动画帧模块 4 ; 所述逻辑骨骼拆分模块 1 : 输出作为拆分点的各个骨骼的集合 ; 所 述动画逻辑拆分模块 2 : 根据模块 1 的输出, 即骨骼分组对当前的骨骼动画进行拆分, 把它 由一个完成的骨骼动画拆分开, 形成一个一个组的骨骼动画 ; 所述新动画需求模块 3 : 在逻 辑动画库中查找相近帧, 制作不存在的新逻辑帧 ; 所述动画帧模块 4 : 由各个子模块的逻辑 帧组成全新的动画帧。 0040 首先通过逻辑骨骼拆分模块 1 将现有骨骼拆分, 形成拆分后各个骨骼点的集合 ; 通过动画逻辑拆分模块 2, 根据骨骼分组对当前的骨骼动画进行拆分, 把它由一个完成的骨 骼动画拆分开, 形成一个一个组的骨骼动画, 经过新动画需求模块 3, 在在逻辑动画库中查 找相近帧, 制作不存在的新逻辑帧, 最后通过动画帧模块 4, 将各个子模块的逻辑帧组成全 新的动画帧。 说 明 书 CN 102521792 A 5 。

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