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协议规定：丁文江为中国新生代研究室的名誉主持人。步达生为研究室名誉主任。一切采集的材料包括人类学标本在内，全部归中国地质调查所所有，但人类学标本将暂时委托北京协和医学院保管以便于研究。当标本保存在地质调查所时，亦应随时为协和医学院的科学家们提供研究上的方便。一切标本均不得运出中国。
中国政府农矿部很快批准了这具有非凡科学意义的章程及一切附加协议。同时，洛克菲勒基金会第一批资助款项已通过北京协和医学院拨给新生代研究室。至此，周口店的发掘研究计划，已彻底将几年前步达生和安特生发起的那个中亚考察计划所取代。不同的是，这个计划的中心点是人类祖先的圣地——周口店。
新生代研究室的建立，开拓了整个中国新生代研究的新局面。它的直接收获是导致了1929年底第一个完整的北京人头盖骨的发现，造成了“整个地球人类的震撼”。
由于扩大了的考察、发掘、研究计划，当1929年春天来临时，新生代研究室做出决定，调步林参加西北科学考察团的考察工作。调杨钟健同著名古生物学家德日进一起去山西和陕西各地调查新生代地质情况。如此一来，周口店发掘的重任，就历史性地落到25岁的裴文中一人身上。
对于周口店发掘的人事安排，新生代研究室在此之前就已作过反复考虑，由裴文中主持发掘，则主要来自丁文江、翁文灏两人的建议。如著名考古学家李济所言：作为地质调查所创始人的丁文江，不仅是一个在英国受过高等教育，赋有卓越智慧的著名地质学家，更重要的是他一心一意在祖国提倡先进的西方科学方法和技术。地质调查所在此期间所取得的最主要的行政成果，就是培养了一大批中国的田野考察人员，他们除学到了地质学及相关的基本科学知识外，还掌握了进行田野调查的现代方法。按当时的规定，每个调查人员必须具有携带仪器和无论多远的路程都要步行的体力，每次训练结束后，都将这些人分派到各地开展实际的田野考察工作。在地质学和古生物学的调查中，这些受过训练的大部分成员都为祖国的科学事业做出了有益的贡献。而从北京大学毕业的裴文中，正是在接受了这样严格、科学的训练之后才来到周口店这个特定地域进行田野工作的。
周口店两年的发掘，已使丁文江、翁文灏等科学界前辈清楚地意识到，由中国人独立主持发掘这具有非凡意义和影响的遗迹的时代已经到来，安特生等人由此而获得的荣耀的光环也将照耀到中国人的身上，并从此和中国人永久相伴。
正是基于这样的心境和思考，周口店的发掘主持重任，才落到了年轻的裴文中肩上。尽管此时周口店遗址的发掘仍具有国际合作性质，但不可否认的是，近代田野考古学作为一门重要的学科，已在古老的中国大地上诞生了。
第三章 云集周口店（5）
1929年4月，裴文中走马上任，他指挥民工在1928年发掘的地方，由第5层起继续向深处发掘。早在安特生刚刚意识到周口店具有发现古人类的可能时，他就极富经验地提醒师丹斯基：“在冲积地层中寻找人类遗迹，就像在德国公园寻找一枚失落的针，但在同时期的岩洞中寻找古人类，就像在皇家图书馆的阅览室中寻找一根针。后者无疑也不容易，但比在公园中寻找希望还是大得多。”
裴文中自然知道安特生所指，他决定在这个发掘区一直挖下去，直至挖到含有化石堆积的最底部。意想不到的是，第五层却异常坚硬，出现了“凿之为铿锵之声，势如钢铁”的局面。
在一番努力均告失败之后，裴文中毅然决定，用炸药将岩石炸开。尽管这个手段对于考古学来说是一大忌，但在当时的环境下，除了以“暴力”手段揭开岩石，似乎别无选择。
势如铜铁的第五层岩石最终未能抵挡住烈性炸药的威力而逐渐崩裂瓦解。堡垒已经攻克，后来的发掘便显得格外容易，发掘人员轻取了第六层和第七层的堆积物，随后又连克两层，即第八层与第九层，清晰的地层图已构画出来，许多湮没难解的问题已变得明朗起来了。
发掘的遗迹显示出极其浓厚的地层，从洞顶到空隙底部，不少于35米。而从整个洞穴堆积的内容看，从底部到顶部都属于同一地质年代的动物群。
尽管这个时期的发掘，裴文中和他的助手以及所指挥的工人们付出了极为艰苦的努力，取得了相当客观的成绩，但仍未超出安特生和步林发现成果的范畴。远古人类像是故意挑逗一群后生，而那令后世人类极度敬仰的远古祖先的身影，在世纪的光照中总是忽隐忽现、忽明忽暗，令虔诚的敬仰者越发感到扑朔迷离，神秘莫测。
桃花扑面，芬芳溢鼻的春天过去了。
雨水四溅，山洪泻流冰雹四散的夏季过去了。
漫野红遍，丛林尽染的秋季过去了。
严酷的冬天已经来临，大雪一阵接一阵，周口店群山一片惨白。
周口店的发掘依然没有大的突破。
其实，这时的裴文中们已经有了足以震撼世界的突破，可惜他们自己并未察觉而失之交臂，以至使历史的记载者不得不暂时弃书搁笔，和发掘者一道在凄冷的寒风残雪中，再苦苦等待近一个冬天。
当发掘进入到第八层时，一个破碎的头盖骨已经伴随潮湿的泥土走向了新的世界。尽管头骨已经碎成许多块状，倘若及时发现并粘结起来，仍不失为一个相当完整的头骨。但没有一个人发现。直到1930年春天，一个技工在北京的研究室里修理化石标本时，才发现了这件四周裹满泥土的头盖骨。这不能不说是一件憾事，这个遗憾曾使年轻的裴文中垂胸顿足，以至落下了悔恨的泪水。直到1934年他还在著作中念念不忘地写道：“北平的朋友都说这件标本因为外面还有很厚的泥土包裹着，以致在现场未被发现。我很明白他们在维护我的短处，掩盖我失查的罪名，但我无论如何也不能不承认我的疏忽。”
周口店的发掘仍在继续。随着深度不断延伸，堆积物的体积也渐渐变得狭小起来。当深度已进入地下40余米时，狭窄的空间几乎只能容下一两个人的身影。正当裴文中考虑就此收兵时，却意外地在空隙的底部凿穿了一个洞穴。这个洞穴的出现，意味着北京人的大门轰然洞开了。
发现“北京人”头盖骨
三个工人手持蜡烛相继进入洞内，极富远见的裴文中当然不会错过眼前的机会，他很快找来绳子拴在腰上，点燃一根蜡烛攥在手中，对后面的人说：“将绳子这一头坠住，我下去看看。”
裴文中坠绳而下，进入洞中。
蜡烛的火苗在忽明忽暗地扑扑跳荡，辩不清洞的长度，阴森恐怖的气氛笼罩着裴文中的全身。他摸着洞壁大约在深入到五、六米的地方，看到了前面的几个晃动的人影。他凑上前来漫漫将弓着的身子蹲下来仔细察看。他惊奇地发现，无数远古动物的化石都安详地躺在洞底的尘土之中，只要用手一扒，化石便清晰地显露出来。面对眼前一切，裴文中那颗扑扑跳动的心被极度的兴奋所替代，这种兴奋使他忘记了是在窄小的洞穴之中，以致当地猛地起身站立时，头撞在洞顶坚硬的石壁上，一声闷响，使他差点昏倒。
第三章 云集周口店（6）
他在工人们齐声叫劲中顺着绳子爬出洞穴。多少年后，跟他发掘的工人还清楚地记得他刚走出洞口时的场景——裴文中一手捂着凸起血包的头，脸上荡漾着显然是高度兴奋才有的红晕，语言极不流畅地说：“我……我发现了祖先，不对，是……是我感觉到将要在这里发现……发现我们的祖先。”
像当年的安特生博士一样，裴文中对洞穴内存在人类祖先的预感，再一次被验证。只是，它的验证要快得多，就在第二天。
这是一个世界考古学和古人类学史上都无法忘却的日子——1929年12月2日。
从洞口开始的发掘已向里延伸到10米，尽管裴文中和其他三人手持的四支蜡烛仍在不住地燃烧、跳动，但洞内却越发昏暗，残淡的光亮使四名发掘者几乎看不清对方的脸。含大量化石的堆积物被一铲铲小心地挖出，又一筐筐拉出洞口。山野中寒风呼号，零星的雪花在风的裹挟下漫无边际地飘荡，惨白的太阳在西方的山顶悄悄从云雾中钻出，向世界作了最后的告别。天就要黑了。
越发黑暗的洞穴深处没有人讲话，沉寂中只有锤镐、探铲发出的冰凉的碰撞声。只有这样的响动，才显示着这阴暗的深处拥有高级生命的运动。
突然，裴文中大喊一声：“这是什么？！”
几个人同时哆嗦了一下，放下手中的工具向裴文中围拢过来。
一豆烛光照耀着洞底，映射着一个凸露的圆圆的东西。
“像是人头？是人头！”裴文中再次喊叫起来。
奇迹出现了。匿藏了50万年的人类祖先，终于露出了他的面庞。裴文中感到：“从未有过的身心的颤栗和激动，面对这辉煌夺目的伟大发现，我竟一时不知所措。”
发现的头骨化石，一半埋在松软的土层，一半在硬土之中，要想取出，首先应把周围的杂土清理干净。裴文中与几个技工将这一切做完后，找来撬棍轻轻插于头骨底部，然后慢慢撬动。由于头骨已演变成化石，撬动中骨盖破裂，无法完整地抱出洞穴。来不及找合适的包裹物将头骨盛下，因为这个发现太突然，太出乎意料了，即使最伟大、最有远见的科学家，也断然不会想到这一人类研究史上照耀千古的发现就在今天。
裴文中急中生智，迅速脱下身上的棉袄，将头盖骨轻轻地包藏起来，小心地弓腰走出洞穴。
“挖到宝贝了，这会儿是真正的宝贝儿……”和裴文中一道走出来