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12月6日清晨，裴文中宣布1929年的周口店遗址发掘到此结束。送走民工，他将头盖骨用自己的两床旧棉被包裹起来，外面捆上褥子和线毯，连同其他生活用具一道背下山，登上了去北平的长途汽车。
全身呈筛糠状的汽车一路颠簸驶往北平古城，当行至西便门时停了下来。
当时的社会动荡不安，按规矩，所有进城的旅客都要在此接受检查。裴文中刚一露面，一个警察便很不耐烦地下达了命令：“快，把行李打开！统统进行检查！”
裴文中的行李被从车上全部提了下来。
未等检查开始，聪明的裴文中便首先递上自己的证件，然后从身上掏出早已准备好的另外的几块化石，恭恭敬敬地送到警察面前，说：“我是在周口店做人类化石发掘的工作人员，这个包里捆着的是极为珍贵的化石资料，没有其他东西，您看能不能……”
裴文中抱着经石膏加固后包裹好的头骨准备送往北平，技工王存义拍摄时太注意“北京人”之头而忽略了裴氏之头。（王存义摄，1929年12月3日）
20世纪20年代的北京城西便门
“不行，我不管你的什么石头，都得打开看看，越珍贵，就越得看！”警察抖动着显然是被寒风抚摸得不太爽的身子高声嚷道。
“里边的化石一碰就碎，还是不打开吧。”裴文中请求道。
“不行，叫你打你就打，少啰嗦。”警察缩了下脖子，见裴文中仍无开包之意，上前对着行李不怀好意地踢了一脚，然后亲自动起手来。
包扎头盖骨的包裹很快显露出来。
当面前的警察挥手欲粗暴地揭开糊在头盖骨外部的麻袋和纸张时，年轻气盛的裴文中忍无可忍，他猛地上前攥住了对方的手腕，满面愤怒地喝道：“你要是坚持检查，就先把我拘捕了吧，人和行李一起押送到城里……”
警察抬起头，先是颇感意外地瞅了裴文中一眼，尔后勃然大怒，当场给了裴文中一拳。裴文中一个趔趄，摇晃着身子顺势给了警察一个响亮的耳光，接着二人伸胳膊弄腿地扭打起来。不远处一个当官模样的老警察，忽见前面动起武来，迅即走了过来。裴文中急中生智，慌忙上前介绍自己的职业和身份，并将化石的重要性向这位老警察做了简明扼要的解释，请求对方一定要高抬贵手。
当官模样的老警察对着裴文中的行李瞅了几眼，想了想，说：“既然这样，就别打开了，赶快走吧！”
裴文中长长地舒了一口气。他连连谢过老警察后，迅速扛起包有头盖骨的行李登上汽车，安全进入北平城。
头盖骨很快送到北京协和医学院新生代研究室步达生手中。
此时的步达生并未表现出多么激动和兴奋，当他用剔针一点点将包裹着头骨的硬土剔掉时，这位杰出的古人类研究专家竟抱着刚刚露出了本来面貌的头骨怔怔地看了好几分钟。由于极度地兴奋，双手不住地抖动，竟差点将头骨摔在了地上。
“没错，是人的，是人的。”步达生眼里迸射出无比激动的光芒，一连在头盖骨上亲吻了三次。他放下手中的头盖骨，转身拍了拍裴文中的肩膀：“小伙子，感谢你，整个世界的人类学家都应该感谢你这一伟大的发现！记住，从现在起，你的名字可以留传后世了。”
裴文中走后，步达生仍按捺不住激动的心情，他接连不断地给国外科学界朋友写信，报告这个足以令他的同行震惊和羡慕的喜讯。12月13日，他在给英国著名解剖学家、自己的老师艾利奥特·史密斯教授的信中写道：“1929年周口店的工作再次以一个壮丽辉煌的顶峰而结束。12月2日，主持野外工作的裴文中在那里发现了一个保存完好的中国猿人的成年人头盖骨。他在现场就把它认出来并亲自细心地把它挖出。12月6日，这个仍然带着野外包裹的头盖骨带回北京的时候，还透着热温。我打算在给您和基思教授发出的圣诞贺电里，报告这个将于12月28日举行的中国地质学会会议上正式公布的好消息。如果您能够将这个消息传给史密斯·伍德沃德、格雷戈里、沃森等诸位博士，我将感到荣幸……”
完整的“北京人”头盖骨的发现，以无可辩驳的事实宣告了周口店发掘所达到的顶峰地位，它使一切怀疑和贬低裴文中取得成就的人都哑口无言。
此前，古人类学家发现的最早的人类，是德国的“尼安德特人”，距今只有一二十万年，属“古人”阶段。也就是说，在裴文中未发现这块“北京人”头盖骨之前，人类已知的历史只有一二十万年。然而谁也没想到的是，因了年仅25岁的裴文中的发现，人类的“寿命”一下子向前延长了几十万年！
步达生在新生代研究室观察裴文中送来的头盖骨
裴文中发现的“北京人”头盖骨侧面与背面，安特生绘制。（引自Children of the Yellow Earth）
很快，中国北京周口店发现“北京人”头盖骨化石的消息传遍全球。全世界的人类学界、考古界都被震动了。美国古生物学界的泰斗奥斯朋首先给裴文中发来了贺电。世界各国科学界争相祝贺，贺电源源不断。
1929年12月28日下午，中国地质学会特别会议在地质调查所隆重举行，应邀到会的除科学界人士外，还有中外新闻界人士。
25岁的裴文中面对一群白发苍苍的中外科学家，在会上做了发现“北京人”头盖骨的报告。裴文中的报告刚一结束，全场掌声雷动，经久不息。
裴文中的这一创世纪的伟大发现，如同东方的一道闪电，照亮了人类文明历史上一团漆黑的夜空，并使世界为之震惊、为之动容！
12月29日，北平《晨报》以巨幅醒目的标题，做了如下报道：
昨日下午2时，中国地质学会特别会议在地质调查所隆重举行，调查所所长翁文灏致辞，裴文中、步达生、杨钟健、德日进等中外科学家出席演说。裴氏发表其重要科学的发现，谓北京西南周口店曾掘得“北京人”头盖骨一个，已变成完整的化石。此乃世界前古之人类的化石，其年代当在五十万年以上，亦是亚洲发现第一块远古人类头骨，此种发现足令世界震惊。毫无疑义，是裴文中氏唤醒了亚洲最古老之人类，并把它从沉睡的洞穴中请了出来。
作为最初之研究成果，步达生博士断定这位先人可能属青年和少年间之年龄段，性别尚未确定，极可能属男性。对此位“北京人”头骨之研究，极大限度地扩展了我们对人类早期历史之认识。注意到“北京人”头骨之厚度，可联想到英国南部“曙人”之厚头骨。但在其他之部位，如厚眉骨及低前额，“北京人”又和爪哇的特里尼尔人有密切之关系。步达生博士仔细比较两种猿人，揭示了二者之基本区别。爪哇之特里尼尔人进化较高级，此并非对某一民族而言。“北京人”有混合原始人与现代人之特征。步达生氏总结其特点言：“北京人”属发展之类型，接近原始人。此不仅属尼安德特人、南非人种之原型，亦属现代真人之原型。
这一创世纪发现，使整个人类早期理论渐趋成熟……
一时间，裴文中和他所发现的“北京人”头盖骨，成了当时中国人最感兴趣的爆炸性新闻，北平城里的大街小巷几乎无人不晓，无人不谈。与此同时，国外报纸纷纷登载周口店发现“北京人”头盖骨的消息，并以“地球人类的震撼”、“古人类研究史上的一道闪电”等振聋发聩的标题，概括了头盖骨发现的重大意义和影响。正如著名考古学家李济后来所说：“‘北京人’骨骸是考古学为体质人类学提供的珍贵非凡的实物资料，它不仅对人类起源的研究是一个巨大的突破，而且使人类学学科体系进一步牢牢奠定在唯物主义的坚实基础之上，使整个人类学的面貌为之一新。”
年轻的裴文中以发现“北京人”头盖骨而把周口店的发掘和研究推上了辉煌顶峰，但这并不意味着整项事业已走到终点。几乎每一位关心周口店的科学家都清楚地知道，在那个充溢着奇迹的山洞里，一定还会有与之匹敌的惊人发现等待现代人类去叩访。