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共和元年的中华大地如此的热闹，南北加上山东六省的谈判如火如荼，虽然国防部长一职似乎没有异议了，吴宸轩也表示愿意就任。不过南方好不羞耻的提出用税务部总长的职务换取的提议，全体对那个赌约失忆，让北方的北洋和六省政权都对革命党的信誉下限再次瞠目结舌。
不过11月初的时候雪花已经开始覆盖东北的冻土地，哈尔滨傅家甸还是和往常一样在猫冬和行商之间顽固的运转着。不过一场灾难的降临似乎并没有那一阵风来预警，开始每天还只是一两例染疫之人的报道，至12月中旬每天4～10名，到了12月下旬增至数百人。由于传染人数增加太快，专业检疫人员无法亲自检查每一个病例，得到病患家人的通报后，只有依靠临时雇来且没有防疫经验之人前往甄别，然后将被认为染疫之人移送至隔离营。为了逃避警察检查和强制性消毒，有些病患家庭在夜间将患者尸体抛在街上。第二天早上，警察把这些尸体收集起来，放在一个个薄木棺材里，埋在乱坟岗子。如果患者死在家里，家人则可以在没人过问的情况下，从容运到城外安葬。临时征集来的护士、看护妇、消毒工和埋葬工，虽都被要求穿戴防护服和佩戴口罩，但都置若罔闻，口罩挂在脖子上而不戴，致使不少人也被传染。
疫情发生以后，张作霖虽然还不是后来的东北王，但是在山东的影响下，还是比较重视民生。当时从奉天派来两名西医前来处置，但是他们能够调动和支配的人手只有5位与之同来的护士。大多地方行政长官对现代检疫、防疫知识，几乎一无所知。当时的一位医生伍连德后来回忆：他抵达后第二天与其见面，早上9点钟赶到县衙门，居然还在客厅等候了半个多小时。伍连德与之交谈后的印象是：“正是这种无知导致了形势的复杂化，并使疫病向更远的南方蔓延。”
到达哈尔滨的第三天，伍连德得知傅家甸一名与当地人通婚的日本女人死于瘟疫，他决定解剖尸体。
当时中国对现代医学完全是一片蒙昧状态。旧时观念中，解剖尸体无疑是对死者的大不敬，不但面临着社会风俗的压力，从法律层面来讲，也是不被允许的。所以伍连德只能秘密进行。这一次的尸体解剖，也是中国第一例有记载的病理解剖。在伍连德等人的推动下，11月22日，奉天督军府公布了关于尸体解剖法规的督军文告，随后颁发了详细规则，这是中国历史上首次官方准许尸体解剖的法律性文件。
当时也没有实验室，伍连德和助手就在当地总商会借了一个房间，做血液化验。将样本固定后进行组织切片检验。在贝克显微镜下，伍连德清楚地看到了一种椭圆形的疫菌——正是鼠疫。伍连德立即向北京外务部发去电文，报告此事，并且提出初步的防疫措施：控制铁路、公路交通，以防瘟疫蔓延；隔离疫区傅家甸；向关内征聘医生等。
伍连德发现，这一次发生的疫情显然与以往对鼠疫的认知有很多冲突。初到哈尔滨时，姚医生也向他坦陈了他的观察：傅家甸民居低矮肮脏，冬天门窗紧闭空气不流通，室内一人染病很快即感染全家——他认为这种病是在人与人之间通过飞沫和呼吸传播的急性肺部炎症。在伍连德到达哈尔滨前，日本南满铁路也派了一名日本医生前来调查病因，这名日本医生是北里柴三郎的学生，他一到哈尔滨，就立即雇人捉老鼠，希望在老鼠身上发现*鼠疫杆菌。一连解剖了几百只，却没有发现一例带鼠疫菌的。基于种种事例，伍连德大胆提出，在傅家甸流行的鼠疫无需通过动物媒介，而可以通过呼吸之间的飞沫传染，他将此命名为“肺鼠疫”。
为了防止飞沫传染，伍连德设计了一种极其简单的双层纱布囊口罩，即用两层纱布，内置一块吸水药棉，戴上它就可以隔离病患，成本费仅需当时国币2分半钱。后来，在沈阳召开的国际鼠疫研究会上，各国一致赞成采用这种口罩。至今，医务人员仍在使用这种口罩，并称之“伍氏口罩”。
到了共和二年的1月，是疫情最危急的时候，伍连德已经无法控制局面。刚刚就任国防部长的吴宸轩，调派一个营的原来武翼新军的专业防化部队进入哈尔滨疫区。本来张作霖也不打算让武翼新军过境，但是架不住山东方面已经把这些捅到新闻媒体上，张作霖也是个猴精的人物，立即改变态度，不仅安排了这支部队的食宿，还亲自动员车辆和补给品。当然这支轻装部队的人数才是让他安心的主要原因。
在军队的指挥下，傅家甸被分为4个区。每区由一名军医主持，配有两名助理、4个医学生和为数众多的卫生夫役与防化兵。救急队内分诊断、消毒、抬埋、站岗等诸多岗位。每天，各区派出40多支搜查队，挨家挨户检查疫情。一旦发现有人感染鼠疫，立即送到防疫医院，他们的房子用生硫磺和石炭酸消毒。
为了成功地执行分区防疫计划，张作霖还从长春专门调来了由1160名士兵组成的步兵团。他们被安置在城外俄国一家空旷的面粉厂里，任务是对疫区内进行交通管制。武翼新军防化营规定，傅家甸内居民出行必须在左臂佩戴证章，根据各区不同证章分为白、红、黄、蓝4种。每个区的居民在左臂上佩戴不同的证章，可以在本区内活动，但要去别的区域，必须申请特别准许证。就连区内的军人们也必须严格遵循这一规章，不许随便走动。严格的警力，使得“任何人偷越封锁线几乎都是不可能的”。
按照收治病人的病情，诊病院分为疫症院、轻病院、疑似病院和防疫施医处几种。各病院中均设有医官、庶务、司药生、看护、巡长等职务。既为不同病情的病人提供了治疗，又避免他们之间交叉感染。“‘疑似病房’的提法是伍连德首创的，直到现在我们还在使用。”
傅家甸的防疫措施为整个东北做了一个表率。随后，哈尔滨俄人居住区、奉天、长春、黑龙江全省纷纷仿照傅家甸的模式建立起防疫体系。当然山东六省也接受了这次疫情的经验，在原来预备役的基础上加上了全民三防训练的内容，民政方面也开始对城镇居民进行划片管理和应急预案的演练，后来这也在历次战争中发挥了很显著的作用，当然这是后话了。
在后来的奉天国际鼠疫大会上，有人总结：“在新的防疫机制建立之前那个月，死亡人口总数为3413人，在新的防疫机制建立的时候，几乎每天死亡200人，但在30天后，死亡记录为零。”
很快在伍连德和防化兵的建议下，向俄国人的中东铁路公司借了一些火车车厢暂作临时隔离营，反正俄国人也不敢用这些车厢了，大方点借给中国人还能换个国际上的赞誉，这一点上老毛子不比犹太人差多少。新年后，粮台一带(今道外八区体育场)铁路线上停靠了60节“瓦罐车”，用做临时隔离营，收容鼠疫患者家属和接触者，以及出现咳嗽等症状的疑似者。医生每日诊察，如果连续7天体温正常，即解除隔离。
这次防疫借了120节火车车厢，用做隔离营。在后来的国际鼠疫大会上，伍连德的报告中还将此作为最重要的经验：“这是一种最有效的隔离方式，在铁路附近的任何地方，都能很快建立起来。”
“在抗生素发明之前，对待鼠疫最有效的方法就是隔离，切断人与人之间传染的链条，鼠疫蔓延的速度和规模自然就会被控制住。”马学博研究员介绍。从17世纪开始，人们就开始采取隔离措施。100年前西班牙曾经用过铁路车厢做临时病房，但是“用120节车厢这么大规模，防疫历史上从没有过”。
当时的哈尔滨，是世界上最大的大豆集散地和交易市场。这里聚集了大批从山东和直隶两省进入东北的劳工。除了普通劳动力外，数以千计的小商贩也随季节变化，向北移动。虽然对这部分流动人口并没有一个精确的统计数据，但10万人并不是一个被高估的数字。当时正值年关，按照中国人传统观念，他们必须要千方百计回乡过年，这些庞大的人群中，必然包含为数不少的鼠疫感染者。一旦大规模的春节返乡潮开始，瘟疫势必会传播到关内。
鼠疫爆发之初，人口流动没有受到任何限制。当时每天约有1000多名劳工乘火车从北部疫区而来，再转乘中国人管理的铁路继续南下，所以奉天一度成了鼠疫重灾区。当时也有人强烈要求关闭长春到奉天的铁路交通，但未被采纳。
经过交涉，日本控制的南满铁路于共和二年1月14日停驶，俄国控制的东清铁路，其二、三等车于1月19日停票，头等车采取检疫办法。东北境内的交通基本停顿下来。山海关是从东北进入关内的必经之路，1月13日北洋北京政府还在山海关设立检验所，凡是经此南下的旅客都要在此停留5天予以观察。这些措施是如此严厉、如此彻底，以至于熊秉三和汤化龙两人从东北安排救灾返回时，也毫无例外地在山海关停留5日后才得以返京。
1月15日，陆军部更派军队驻扎山海关，阻止入关客货；1月21日，又下命令“将京津火车一律停止，免致蔓延”。至此，关内外的铁路交通完全断绝。“当时天津卫生局专门制定了查验火车的章程，甚至要求连外国人的物品也必须检查，不过洋大人们自认为对鼠疫也没有抵抗力，这大概是清末共和初年为数不多的洋大人服从中国*政府管理的案例。
鼠疫发生之初，政府为死者提供棺材安葬他们；在街上发现的尸体也由政府出面收集，放在棺木运到坟场。到了后期，当死亡人数越来越多时，尸体也便被直接放在坟场。随着天气渐冷，土地被冻得坚硬，不要说深挖洞，就是想挖一个浅坑，都非常困难。所以这些尸体也都被随意弃之于坟场地面上，已经至少6周有余。伍连德注意到，这些尸体各种姿势都有，有的甚至还保持着坐姿，这大概是因为在垂死之即就被家人扔出来，而他们在极度寒冷的天气里做了最后取暖的努力。当时的防化营的张天德营长忧心这个坟场会变成一个巨大的鼠疫杆菌的大冰柜。如果有老鼠或其他动物接触到这些尸体，再由动物传染给城里的人，那么一切防疫措施都将化为乌有。
“张天德凭借直觉，感觉鼠病菌在地面下也是可以存活的，但是他当时并没有时间去做实验证明这一点。后来俄罗斯专家果然证明了这一点——在哈尔滨严冬的极低的温度下，肺鼠疫的病菌至少能存活3个月。”后世的研究也证实了这一点。
当务之急是必须尽快处理掉这些尸体，唯一的办法是集中火葬。可是张天德也知道，这对当时的中国人来说将是一个多么巨大的挑战。
即便是作为军人的他，也不敢贸然挑战国人的伦理观念。他思来想去，最好的办法，唯有上书政府，请乔大总统下一道命令才能平复民间的反对。不过，他也知道，他首先要赢得当地官员和乡绅的支持。这一点也进展得异常顺利——他让那些人跟着他一道坐车去坟场看那可怖的场景，他们便一致同意。于是，当张天德和主管医生伍连德联名给当时的南京政府上书，请求颁布准许火葬的同时，哈尔滨的官商绅士们也联名向奉天督军府张作霖大帅陈情，希望批准火葬。
1月30日，他们终于收到中华共和国外务部发来的电报批准(奇怪的是本来属于内政的问题,居然是外务部发文,实在搞不懂革命党的神逻辑)。第二天一大早，张天德他们立即行动起来——伍连德医生后来在万国鼠疫大会上详细介绍了当时的处理方法：军队雇用了200名工人加上100名武翼新军防化营的士兵，把棺木和尸体以100为单位，分成22堆。先是用炸药爆破冻土，挖了一个20英尺见方、10英尺深、每次能够装500具尸体的大坑。然后，按照每百个尸体10加仑的标准，用消防车在尸体上面浇上煤油。火点起来，尸体迅速猛烈地燃烧起来，2200多具尸体就这样灰飞烟灭了。伍连德后来写道，目睹亲人遗体化为灰烬，两万名傅家甸市民面无表情，“呆呆出神”。对于张天德、伍连德如何以专业精神以及敬业之心，指挥这场鼠疫，《远东报》的一则评论也许能最充分地体现：“武翼新军防化营的营官张天德和哈尔滨防疫局总医官伍连德自到哈以来，办理防疫事宜，不辞劳苦，闻日前，在东四家焚烧疫尸，防疫局委员等皆不欲往前监视，两位官员自赴该处点查尸数，亲视焚烧，俟焚化净始行回局。”
当时，俄国防疫部门的相关人士也在旁观看了具有历史性的焚尸过程。后来他们也效仿中方的做法，把俄国人辖区内染疫尸体，无论是新近死去的还是已经腐烂的，全部火葬。2月间，俄方共焚化了1416具尸体，其中1002具尸体是从坟墓中掘出来的。
1月31日这一天是中国传统的大年初一，此时，傅家甸已经有1/4的人染鼠疫死亡。适逢春节，防疫指挥部下发传单，号召大家燃放爆竹。伍连德认为，从科学的角度来说，爆竹里的硫磺同样有消毒的功效。大年初一这一天，傅家甸的死亡人数从183名下降为165名，“此后日渐消减”，而且再也没有回升过。
直到3月1日午夜，当鼠疫死亡人数为零的报告传来时，坐落在哈尔滨傅家甸的防化兵总部内一片沸腾。几日后，鉴于鼠疫死亡连续多日为零，防疫委员会宣布解除对傅家甸的隔离。
哈尔滨鼠疫之后，张天德和防化营又转战长春、沈阳等地，经过努力，到4月底，东北三省各地的鼠疫被全部消灭。这是人类历史上第一次依靠科学手段，在人口密集的大城市成功控制传染病的行动。张天德营的大无畏精神和治病救人的仁义让本来对武翼新军并不了解的东北百姓都有了非常直观的印象,这也为后来的东北易帜发挥了重要的作用。
吴宸轩曾经这样评价张天德营长的贡献，“这是武翼新军第一次以救人的规模而非杀敌的数量来衡量战功大小，希望这不会是最后一次，因为这样的成才是我们这些军人更愿意讲给儿孙听的宝贵财富。”