熊 鷹,郭耀輝,景曉衛,李 曉※
(1.四川省農業科學院農業信息與農村經濟研究所,成都 610066;2.四川省農業科學院農村發展研究中心,成都 610066)
·生態農業·
四川省重點生態功能區有機農業生產效率研究*
——基于三階段DEA模型的實證分析
熊 鷹1, 2,郭耀輝1,景曉衛1,李 曉1, 2※
(1.四川省農業科學院農業信息與農村經濟研究所,成都 610066;2.四川省農業科學院農村發展研究中心,成都 610066)
目的有機農業為我國農業綠色發展起到良好的帶動作用,但我國有機農業發展中,西部貧困地區較為滯后。針對西部貧困地區有機農業生產效率進行定量分析,揭示影響有機農業生產效率的主要因素,旨在提高該地區有機農業生產效率,豐富區域視角下的有機農業生產研究。方法采用三階段DEA模型對2014年四川省重點生態功能區有機農業生產效率進行量化分析,識別環境變量對有機農業生產效率的影響。結果環境因素和隨機誤差對四川省重點生態功能區有機農業生產效率產生了顯著的影響。環境因素中,農民人均純收入的增加有利于促使農機、耕地等資源的有效利用,但同時也導致化肥投入冗余增加;城鎮化率的提高會降低耕地、勞動力、化肥、農藥等使用效率,從而對有機農業生產效率產生不利影響;財政支出占GDP比重的增加有利于提高農機使用效率,但同時也導致化肥和農藥投入冗余增加;糧食播種面積占耕地面積比重對有機農業生產效率產生了不利影響。剔除環境因素和隨機誤差的影響后,四川省重點生態功能區各縣平均技術效率和規模效率有所下降,純技術效率則略有提升?;诩兗夹g效率和規模效率,四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率可分為“雙高型”“高低型”“低高型”和“雙低型”等4種類型。結論三階段DEA模型有效剔除了環境因素和隨機誤差對有機農業生產效率的影響,估計的效率值更真實地反映了四川省重點生態功能區有機農業生產效率水平。針對四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率的不同特征,應結合地方實際,通過擴大要素投入規模或改進要素配置效率和使用效率,提高有機農業生產效率。
四川省重點生態功能區 有機農業生產效率 純技術效率 規模效率 三階段DEA模型 環境因素
近年來,為了提高農業產出水平而大量使用化肥、農藥等投入品,使得我國食品安全和農業生態環境問題日益突出。粗放型、掠奪式的農業發展方式在資源瓶頸和環境制約下,具有不可持續性。為了減少農業生產中化學品投入對環境和生物的不良影響,促進農業綠色發展,需要建立一套既節約資源又利于環境的生產管理系統,發展有機農業成為協調農業和環境發展、實現農業轉型的新引擎[1]。隨著有機農業生產越來越受到重視,在面積和產量上也實現了逐年增長,到2015年有機農業面積達到115.3萬hm2,2014年有機農業產量增長到920萬t[2-4]。但區域發展不平衡的問題仍然存在,有機農業生產區主要集中在東北和東南部及沿海地區,中西部地區有機農業生產體系尚不健全,尤其是西部貧困地區由于經濟基礎薄弱、農業勞動力素質較低、先進生產技術覆蓋面小,有機農業發展滯后。并且現有針對有機農業的研究主要集中于國外有機農業發展啟示及其政策分析[5-8]以及國內有機農業發展現狀、問題和對策分析[9-12]。這些研究基本上是從國際和全國視角展開的整體性、宏觀性分析,鮮有立足區域實際的具體分析。然而,國內不同區域由于自然條件、資源稟賦狀況、經濟發展水平和政府管理水平等方面的差異,有機農業發展存在較大差異,因此在宏觀和共性分析的基礎上,還必須進行微觀區域視角的深入分析[13]。此外,已有研究以有機農業發展現狀和對策建議等定性分析為主,缺乏基于區域實際對有機農業生產效率進行科學定量分析。個別文獻以陜西洋縣為例對有機農業生產效率進行了定量分析,結果表明小范圍如縣域發展有機農業可取得經濟和生態共贏的良好效果。剔除環境和隨機因素后,洋縣有機農業生產效率有所提高,但純技術效率仍低于規模效率,因此提升管理水平和技術進步比擴大生產規模更為緊迫[14]。但由于分析對象僅為個案,研究范圍存在較大的局限性。
基于上述情況,文章以四川省重點生態功能區作為分析對象,該區域位于阿壩、甘孜、巴中、廣元及涼山等西部貧困地區,區域發展既要符合以提供生態產品為主體功能的開發理念,又面臨著促進農民就業增收等多重壓力,有機農業具有生態、經濟和社會等綜合效益,可以較好地應對上述壓力,實現農業向優質、高效和可持續發展。為了提高該區域有機農業生產效率、豐富區域視角下的有機農業生產研究,該文借鑒三階段DEA模型應用于農業生產效率分析中的相關文獻[14-16],采用三階段DEA模型對四川省重點生態功能區有機農業生產效率進行定量分析,既可以測算管理效率這一內生因素對生產效率的客觀影響,又能夠剔除環境效應和隨機誤差這兩個外生因素對技術效率值的干擾,從而更好地揭示影響有機農業生產效率的主要因素。
三階段DEA模型是Fried等[17]于2002年提出,此模型能有效地評估決策單元的效率。該模型通過有效利用松弛變量,對傳統DEA模型的投入或者產出進行相應調整,剔除環境因素以及隨機誤差對各個決策單元的影響,在假定相同的外部環境下重新計算各決策單元的技術效率值,使所要反映的各決策單元效率更加真實??紤]到有機農業生產效率旨在考察產出不變下投入最小化的問題,以及數據的可獲得性,選擇投入導向型DEA模型,有如下三個階段的模型構建:
該模型是評價同一類型的組織或部門在多投入、多產出的決策單元下是否技術有效的非參數前沿效率分析方法。Banker等[18]根據Charnes等[19]提出的CCR模型,又研究出了改進的可變規模報酬的DEA模型,這種模型也叫做BCC模型,Banker等人把CCR模型中的技術效率(Technical Efficiency,TE)進一步分解為純技術效率(Pure Technical Efficiency,PTE)和規模效率(Scale Efficiency,SE)二者的乘積。也就是
TE=PTE×SE
(1)
技術效率TE是實現投入已定產出最大或者產出已定投入最小的能力;PTE是純技術效率,也就是剔除規模因素以后的效率;SE為規模效率,即是和規模有效點相比的規模經濟性發揮程度。將BCC模型應用于各決策單元的計算,得出各投入量的最小值和效率值。實際投入減去目標投入即可計算出各決策單元所能節約的投入量,等于各個決策單元徑向的松弛變量加上非徑向的松弛變量。
除了效率會對各決策單元可節約的投入量產生影響以外,環境變量和隨機干擾也可能影響各決策單元,由此設定被解釋變量為實際投入減去目標投入之差,解釋變量為環境變量,建立如下SFA模型:
Sij=fj(zi,βj)+υij+uij,i=1,2,…,N;j=1,2,…,P
(2)

根據SFA模型的估計結果,調整各個決策單元的投入量:

(3)
式(3)中,等式右邊的第2項可將各決策單元第j項投入修正至環境變量影響達到最大的假設情形,也即處于最差環境中需增加的投入;第3項表示最大隨機干擾環境中需增加的投入量。以式(3)為依據進行調整后,各決策單元所處的外部環境相同,所受的隨機沖擊也相同,此時兩類因素對效率的影響得以消除。
采用經第二階段調整的投入數據和原產出數據,以BCC模型將全部決策單元的效率值再次進行計算,即可得到排除環境效應和隨機干擾后的效率值。因此,三階段DEA模型既利用松弛變量包含的信息剔除外部因素的影響,得到只反映經營管理水平的效率值;又可以通過SFA模型識別環境變量對各投入松弛變量的作用方向和大小,從而揭示環境變量對技術效率的影響。
有機農業具有資源節約型、環境友好型的特征,它代表了一種農業生產方式,因此反映農業生產效率的一些指標同樣適用于評價有機農業生產效率,在農業生產效率的研究中,通常以農林牧漁業總產值作為產出指標,這與農業生產投入指標的統計口徑也是一致的。土地、資本和勞動力是農業生產的基本要素,因此,首先選取反映這3類要素的投入指標。農作物播種面積雖然比耕地面積更能反映土地投入情況,但由于缺乏四川省重點生態功能區各縣農作物播種面積數據,因此采用耕地面積作為土地投入指標。由于農業資本統計數據的缺失,一般采用農業機械總動力作為資本投入的替代變量。勞動力投入指標選取第一產業從業人員來反映。其次,農藥、化肥、農膜等投入品是農業生產過程中重要的中間消耗部分,是否使用這些化學合成生產資料也是有機農業與常規農業的主要區別,但考慮到四川省重點生態功能區等西部貧困地區有機農業發展滯后,實際生產過程中未必嚴格執行不使用農藥、化肥、農膜等投入品的要求,則這類中間品投入越少(或為零)就視為越趨于(或實現)有機農業生產。因此,化肥、農藥、農膜使用量被納入到評價有機農業生產效率的投入指標中,這也是與一般的農業生產效率分析相區別的重要之處。
以上投入產出指標中,農林牧漁業總產值、農業機械總動力、耕地面積數據來源于2015年《四川統計年鑒》,第一產業從業人員、化肥施用量、農藥使用量、農膜使用量數據來源于2015年《四川省農業統計年鑒》。
每一項投入與產出都要符合“同向性”假設,也就是投入增加不得引起產出減少,因此需要做Pearson相關性檢驗,結果可見表1。由此可見,2014年四川省重點生態功能區各縣的投入項與產出項的Pearson相關性系數均為正且均在1%水平上顯著,故投入指標和產出指標與模型要求的“同向性”假設是相符的,具備合理性。

表1 2014年四川省重點生態功能各縣有機農業生產投入與產出變量的Pearson相關系數
農業生產決策單元是開放的系統,環境變量對系統產生影響但又不受系統主觀控制[21],同時考慮到數據的可獲得性,從社會經濟環境、政府支持力度、種植結構等方面選取影響有機農業生產效率的環境變量。在社會經濟環境方面,采用農民人均純收入和城鎮化率兩個指標來衡量。農民人均純收入越高,農戶對農業投入能力越強,有機農業生產率可能就越高,預期該指標與有機農業生產效率呈正向關系。城鎮化進程的加快,促進了農村剩余勞動力向城市轉移,可以擴大耕地規模,有利于提高有機農業生產效率;同時,城鎮化發展速度的加快又導致農村空心化、農業副業化、勞動力老齡化形勢嚴峻,并引起休耕、棄耕以及更多依賴化學品投入等問題。因此,綜合以上兩方面考慮,城鎮化率與有機農業生產率之間的關系不作預期。在政府支持力度方面,采用財政支出占GDP比重來衡量,預期該指標與有機農業生產效率呈正向關系。種植結構變量采用糧食作物面積占耕地面積比重來衡量,由于糧食生產效益相對其他經濟作物較低,造成糧食種植戶的生產積極性不高,因此預期該指標與有機農業生產效率呈反比。
以上反映環境變量的指標中,除農民人均純收入數據來源于2015年《四川省農業統計年鑒》,其他數據均來源于2015年《四川統計年鑒》。
第一階段的DEA模型分析采用Deap2.1軟件,應用BCC模型計算四川省重點生態功能區各縣有機農業生產的純技術效率(PTE)、規模效率(SE)、技術效率(TE)和規模效益,計算結果如表2。排除環境因素以及隨機誤差干擾后,2014年四川省重點生態功能區各縣有機農業生產技術效率的平均值是0.692,純技術效率的平均值是0.845,規模效率的平均值是0.824。根據第一階段的實證結果可見,四川省重點生態功能區有機農業生產的純技術效率大于規模效率,說明技術效率中純技術效率因素起主導作用,規模因素處于次要地位。四川省重點生態功能區的58個縣中,僅有萬源、寶興、阿壩、紅原、新龍、德格和色達7個縣處在技術效率前沿,各縣技術效率和純技術效率以及規模效率值全部為1,可見這7個縣的資源配置以及技術管理是較為有效的。另外51個縣的純技術效率以及規模效率都有不同程度的不足,有待改進提高。這些縣中規模效率和純技術效率處在最后的小金縣,其純技術效率僅有0.355,規模效率僅有0.394;而規模效率處在最后的昭覺縣,僅為0.446。有接近一半的縣(24個)的技術效率還不到0.6,處于技術效率較低的狀態。此外,除了處于技術效率前沿面上的7個縣規模收益不變以外,其余有21個縣的規模收益處于遞增狀態,30個縣的規模收益處于遞減狀態。

表2 四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率值
第二階段的SFA模型中,被解釋變量為第一階段DEA模型中全部投入變量的松弛變量,解釋變量為4個環境變量。如果回歸系數是正值,就表明增加該解釋變量會增加投入松弛量,造成浪費增加;如果回歸系數為負值,就表明增加該解釋變量對減少投入松弛量有利,可使浪費減少。利用Frontier4.1軟件進行最大似然估計(MLE),結果如表3所示,具體分析如下。
(1)農民人均純收入。該變量與農業機械總動力和耕地面積的松弛變量回歸系數為負,與化肥施用量的松弛變量回歸系數為正,均在5%水平上顯著??梢娫黾愚r民純人均收入對于盤活冗余的農機、耕地等資源有利,促進這些資源更高效利用,從而提高技術效率。但農民人均純收入的增加會導致化肥施用量的投入冗余增加,說明經濟條件的改善并沒有減少對化肥等投入品的使用,反而可能導致過量投入。
(2)城鎮化率。該變量與耕地面積、第一產業從業人員、化肥施用量、農藥使用量的松弛變量回歸系數為正且分別在1%或5%水平上顯著,說明城鎮化對有機農業生產效率產生了不利影響。由于有機農業生產不允許使用化學肥料和藥劑,這一要求導致有機農業需要投入較多的勞動力進行精耕細作,有機生產的勞動力投入相對常規生產更高,而城鎮化進程的加速導致農村勞動力大量外流,使得有機農業生產的勞動投入和技術需求不足,在土地、勞動力、生產資料的利用上缺乏效率,甚至為了增加產出而更多依賴化肥、農藥等化學品投入。
(3)財政支出占GDP比重。該變量與農業機械總動力的松弛變量的回歸系數為負,與化肥施用量、農藥使用量的松弛變量回歸系數為正,且分別在5%、1%水平上顯著。因此,對有機農業加大財政投入將促進農業機械總動力的投入冗余減少,從而有利于有機農業生產效率的提高。但財政支出的增加也導致化肥施用量和農藥使用量的投入冗余增加,反映出財政支出缺乏合理的結構配置,在一定程度上造成財政支出的浪費。
(4)糧食播種面積占耕地面積比重。該變量與農業機械總動力和耕地面積的松弛變量回歸系數為正,分別在5%、10%水平上顯著。說明糧食作物種植比例越高,越有可能增加農機和耕地的投入冗余,降低有機農業生產效率。

表3 基于SFA的第二階段估計結果
(1)技術效率分析
將經過第二階段調整的投入數據和原產出數據,再次納入DEA模型進行第三階段的計算,重新得到的技術效率、純技術效率、規模效率和規模收益值已經不受環境因素和隨機干擾的影響,具體結果可見表2。此時技術效率、純技術效率和規模效率達到前沿面的縣有11個,分別是沐川、屏山、寶興、紅原、康定、甘孜、新龍、德格、石渠、色達和木里,說明這些縣的農業資源配置相對合理,各種技術創新投入發揮了較好的作用,技術效率相對較高。
技術效率調整后,四川省重點生態功能區各縣的平均技術效率由0.692下降到0.654,大部分縣的技術效率都出現下降,只有15個縣的技術效率有所上升。調整后甘孜和木里的技術效率大幅度提高,平均效率值由0.657上升到1;而萬源、阿壩則由技術有效調整為非技術有效,平均效率值由1下降到0.727,調整以后的技術效率更真實地反映了各縣有機農業生產效率水平。
(2)純技術效率分析
純技術效率在調整后略有上升,平均值由0.845上升到0.849,有一半的縣純技術效率都達到1,處于有效前沿面上。剔除環境和隨機因素后,純技術效率發生變動的縣共有33個,可見環境因素和隨機干擾對一半以上地區的純技術效率產生了影響,純技術效率上升和下降的縣的數量基本持平,分別為15個和18個。
(3)規模效率分析
規模效率調整后的平均值出現明顯下降,由0.824降為0.771,規模效率下降的縣占到總數的67.2%,其中萬源的下降幅度最大,由1下降到0.661。根據各縣得出的規模收益情況可以看出,規模收益遞增的縣增加至25個,規模收益遞減的縣減少至22個,表明四川省重點生態功能區的大部分縣通過采取擴大要素投入規模的方式,可以提高有機農業生產效率。此外,有21個縣在調整前后的規模收益均呈遞減狀態,這些縣需要著重提高生產要素的合理配置和使用效率,通過內涵式發展來提高有機農業生產效率。

圖1 四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率類型
以0.9的效率值為臨界點可將四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率劃分成4種類型,可參見圖1。第1種為“雙高型”,也就是純技術效率和規模效率都處在0.9以上,這12個縣具有相對較高的有機農業生產效率。第2種是純技術效率較高、規模效率較低的“高低型”,這21個縣純技術效率高于0.9而規模效率卻處于0.9之下,尤其是昭覺、美姑、雷波和鹽源4個縣的純技術效率都達到了1,而規模效率卻在0.5以下,提升有機農業生產效率需要加大生產規模以達到資源集約使用。第3種是純技術效率都在0.9以下、規模效率都在0.9以上的“低高型”,這7個縣有機農業生產效率的提升主要依賴于生產經營中技術管理水平的改進。第4種是純技術效率和規模效率都處在0.9以下的“雙低型”,這18個縣的純技術效率和規模效率平均值分別是0.659、0.694,兩方面都有較大的提升空間,這些地區在今后的發展中需要同時注重技術管理水平的提高和生產規模的擴大。
為適應農業可持續發展的需要,推動西部貧困地區發展有機農業實現生態、經濟和社會效益的統一,該文從微觀區域視角對有機農業生產效率進行定量分析,采用三階段DEA模型對2014年四川省重點生態功能區有機農業生產效率進行了研究,主要得出以下結論。
(1)剔除環境因素和隨機誤差后,四川省重點生態功能區各縣平均技術效率和規模效率有所下降,純技術效率則略有提升。由此可見,如果不剔除環境因素和隨機誤差的影響,則有低估純技術效率又高估規模效率的問題,并且高估規模效率的程度比低估純技術效率要大,致使技術效率隨之低估,說明環境因素和隨機誤差對四川省重點生態功能區有機農業生產效率產生了顯著的影響。
(2)第二階段的SFA回歸分析發現,環境因素中農民人均純收入的增加有利于促使農機、耕地等資源的有效利用,但同時也導致化肥投入冗余增加。城鎮化率對有機農業生產效率產生了不利影響,城鎮化進程的加快導致耕地、勞動力、化肥、農藥等使用效率下降。財政支出占GDP比重的增加,將減少農機總動力的投入冗余,從而有利于有機農業生產效率的提高,但由于財政支出增加后缺乏合理的結構配置,導致化肥和農藥使用效率下降。糧食播種面積占耕地面積比重對有機農業生產效率產生了不利影響,該比重越大使得有機農業生產效率越低。
(3)經過第二階段的調整,四川省重點生態功能區處于規模收益遞增的縣增加了4個,處于規模收益遞減的縣減少了8個,總體上規模收益遞增的縣的數量略多于規模收益遞減的縣。以0.9的效率值作為臨界點,按照純技術效率和規模效率可將四川省重點生態功能區有機農業生產效率劃分成“雙高型”“高低型”“低高型”“雙低型”等4種類別,分別占總數的20.7%、36.2%、12.1%、31%。由于四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率特征并不一致,各地應結合自身效率的不足進行相應地改進。
基于上述結論,為提高四川省重點生態功能區有機農業生產效率,有針對性地提出以下建議。
(1)由于環境和隨機因素對有機農業生產效率產生了顯著影響,而隨機因素是不可控因素,因此有必要通過改善環境因素來提高有機農業生產效率。首先,加強對有機農業病蟲害防治和土壤培肥技術方面的探索研究,推動農戶有機農業知識的培訓,及時發布農情和病蟲害監測動態,提高農戶有機農業生產技能、降低信息搜尋成本。其次,采取對農業創業、就業的支持和服務,建立城鄉一體化的戶籍與社會保障體系等各項政策措施,促進大中專院校畢業生、大學生村官、基層農技人員、返鄉農民工等高素質人力資源進入農業產業部門,減少城鎮化進程中農業勞動力流失造成的不利影響。再次,加大對有機農業財政投入力度的同時,優化財政投資結構,在農田道路修建、農田灌溉系統建設、優良農作物品種研發、農業科技公共服務體系建設、農業產業結構轉型升級等方面進一步發揮政府作用,降低有機農業生產風險、促進農戶增產增收。
(2)由于四川省重點生態功能區大部分縣處于規模報酬遞增階段,可通過擴大要素投入規模來提升有機農業生產效率。在保障農戶土地承包經營權的基礎上,不斷完善土地流轉制度,滿足有機農業規模經營的用地需求以及土地規模經營下的服務規模經營,激發有機農業生產潛力,提高產出效率。此外,四川省重點生態功能區各縣有機農業生產效率以“高低型”和“雙低型”為主,除了擴大要素投入規模,還需要優化現有農業生產要素配置格局,實現有機農業生產要素投入與經營模式之間的有效匹配,提高有機農業生產資源的利用效率。通過農業生產組織與制度創新,完善激勵與約束機制,發展農業合作組織,嘗試家庭農場等適度規模經營,以經營模式創新促進投入要素的高效使用,改善有機農業純技術效率和規模效率。
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ORGANICAGRICULTURALPRODUCTIONEFFICIENCYOFTHEKEYECOLOGICALFUNCTIONALAREAINSICHUANPROVINCE*——BASEDONTHREE-STAGEDEAMODEL
XiongYing1,2,GuoYaohui1,JingXiaowei1,LiXiao1,2※
(1.Agricultural Information and Rural Economy Institute,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Chengdu 610066,China; 2.Center for Rural DevelopmentResearch,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Chengdu 610066,China)
Organic agriculture plays a good leading role in China′s agricultural green development,but organic agriculture development in western poverty-stricken area is lagging behind.In order to improve organic agricultural production efficiency in the western poverty-stricken area and enrich the organic agricultural production,this paper quantitatively analyzed the agricultural production efficiency and the main factors in the key ecological functional area of Sichuan Province in 2014 using the three-stage DEA model.The results showed that the environmental factors and random errors had significant effects on organic agricultural production efficiency in the key ecological functional area of Sichuan Province.The increase of per capita net income of farmers improved the effective of agricultural machinery,and the increase of fertilizer input redundancy.The increase of urbanization rate decreased the efficiency of cultivated land,labor force,fertilizer and pesticides,which had a negative impact on organic agricultural production efficiency.The increase of the proportion of fiscal expenditure to GDP improved the efficiency of agricultural machinery,but it also increased the fertilizer and pesticide input redundancy.The proportion of grain sown area to farmland area had a negative impact on the efficiency of organic agriculture production.According to the pure technical efficiency and scale efficiency,organic agricultural production efficiency in the key ecological functional area of Sichuan province can be divided into four types including "high and high","high and low","low and high" and "low and low".In view of different characteristics of organic agricultural production efficiency in the key ecological functional area of Sichuan province,it should improve organic agricultural production efficiency through the expansion of element input size and the improvement of element allocation.
key ecological functional area of Sichuan province; organic agricultural production efficiency; pure technical efficiency; scale efficiency; three-stage DEA model; environmental factors
10.7621/cjarrp.1005-9121.20171022
2017-03-05
熊鷹(1980—),女,重慶人,博士、副研究員。研究方向:農業經濟管理
※通訊作者:李曉(1960—),女,山西永濟人,碩士、研究員。研究方向:農業技術經濟。Email:54540677@qq.com
國家自然科學基金項目“農戶綠色防控技術采納行為與激勵機制研究”(71603178);四川省軟科學研究計劃項目“有機農業生產的采納決策、影響因素和激勵機制研究”(2015ZR0032);四川省財政創新能力提升工程專項資金項目“農戶綠色防控技術采納行為與激勵機制研究”(2016QNJJ-006)和“農戶采取綠色防控技術的影響因素及激勵政策研究”(2017KXJJ-001)
F224;F323
A
1005-9121[2017]10162-09