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由于对山道路不熟；刘邦总是派一名机警的役夫在前面探路。这样做；一来可以探路；二来可以侦察一下情况；以免因人数太多被别人发现；惹出麻烦来。这天；负责探路的那名劳工没走出多远；就慌慌张张地赶回来；对刘邦说：亭长；前面有一条巨蛇；盘踞在路上；从蛇身上踏过去；是很危险的。您看；我们是不是从别的地方绕过去。我察看了一下；如果从别的地方走；那又要绕十多里路；这样到天亮时就很难保证我们能进得了山了。如果在天亮前进不了山；被人发现就很危险了……
刘邦说：不过是一条蛇；有什么可怕的；让我过去看看！
刘邦拔出佩剑；领着家继续向前走。走不多远；果然见一条巨蛇盘踞在路上；刘邦二话不说；挥剑向巨蛇砍去。巨蛇猛地跃了起来；尾巴向刘邦横扫过来。刘邦又劈又砍；巨蛇终于被杀死了。
杀了巨蛇；刘邦又领着家继续往前走。不一会儿那位负责探路的劳工又跑回来报告；说前边有位老妇在痛哭。刘邦领着家赶忙赶过去一看；果然见到了那个哭泣的老妇；刘邦就上前问老人缘何如此悲伤；老人回答说：我的儿子被人杀了哟！我的儿子是白帝之子；刚才躺在路上睡觉；想不到却被赤帝之子给杀了！
刘邦听了；刚想安慰她几句；老人却突然消失得无影无踪了。这使家深感惊奇；他们仔细琢磨着老人的话；最后都认为老人说的白帝之子；就是那条被斩杀的蛇；而赤帝之子；无疑便是斩蛇英雄刘邦了。于是刘邦在这些役夫们的心的形象更加神圣了；他们坚信刘邦一定能做一番事业；所以谈更加坚定了永远跟着刘邦的决心。
当然；也有一些史学家认为；这是刘邦和劳工在逃亡期间；有人故意创造出的神话；用以宣传刘邦的天生贵相；借此扩这个流亡集团的影响力和威慑力。不管怎样；这件事的确让刘邦欣喜若狂；他以后便常常借此来提高自己的威信和地位。此后；刘邦带着人到处逃亡；但每次他的妻子吕后都能找到他；刘邦很奇怪；问妻子原因；吕后说他藏身的地方常有彩云缭绕；所以很好找到。刘邦后来便让手下人广为传播这种谣传；很多人便相信了；都想来投奔他。没过多少日子；刘邦的势力就了起来；他也被当地人称为沛的豪杰。
公元前209年；陈胜、吴广揭竿而起；率领起义军攻占了陈以后；自立为王；建号张楚。当时；各郡县的民众纷纷杀掉秦朝的官吏来响应陈胜。沛县的县令害怕了；觉得与其被人杀掉；还不如率人造反；就想以沛县来响应陈胜；萧何和曹参当时都是县令手下的主要官吏；他们劝县令说：您是秦朝的官吏；却要率沛县人背叛秦朝；百姓未必会听您的。可以把本县流亡在外的人召集回来；能得到几百人；有了这些人百姓就不敢不听您的了。县令觉得有理；便让刘邦的妹夫樊哙去把刘邦找回来；刘邦便带人往回赶。后来县令却又后悔了；害怕
刘邦回来会抢了自己的位置；弄不好还会被刘邦所杀；等于是引狼入室。所以；他命令将城门；还准备捉拿萧何和曹参。萧何和曹参闻讯赶忙逃到了城外；刘邦将信射进城；鼓动城的百姓起来杀掉出尔反尔的县令；家一起保卫家乡。百姓对平时就不太体恤他们的县令很不满；杀了县令后开城门迎进刘邦；又推举他为沛公；领导家起事。刘邦便顺从民意；设祭坛；自称赤帝的儿子；领导民众举起了反秦旗。这时的刘邦已经四十八岁了。
楚汉相争
秦末农民战争还有一支强的力量；这就是原来楚国贵族的后代项羽和叔叔项梁；他们在吴（现在江苏的吴县）起兵；兵力很快达到了近万人。同时；其他被秦国灭掉的六国贵族后裔们也纷纷起兵；加入了灭秦的行列。
在陈胜被车夫庄贾杀死后；项梁便拥立了楚怀王的孙子心做了楚王；定都盱眙（现在江苏盱眙）；后来和章邯率领的秦军展开了激战；开始几次都取得了胜利；结果项梁更加骄横狂妄；别人的话也听不进去；结果被得到援兵的章邯偷袭；败被杀。章邯在项梁死后；觉得楚国不会再构成的威胁；于是将主要精力转向了赵国。赵国受到攻击又向楚国求救；楚王在和众将商议之后便决定兵分两路去增援赵国。一路由宋义和项羽率领北上；直接救援；一路则由刘邦率领西进关；牵制秦军；策应北路援军。楚王和众将约定：谁先入定关谁就做天下之王。但家都对做王没抱什么的希望；因为当时的秦军还很强；将领们都不愿意冒险西进和秦军决战。项羽为了给叔叔报仇；要求和刘邦一起西进关；但遭到家的一致反对；家觉得项羽做事比刘邦要残忍得多；而且又年轻没有经验；刘邦则是个长者；宽厚仁慈；威望较高；所以；最后决定只让刘邦一人领兵西进关。
开始时；刘邦也不太顺利；但经过几次战役；刘邦步步西进；最后终于兵临城下；到达了咸阳东边不远处的灞上（现在西安东）；秦王子婴见势已去；只得献城投降；将玉玺亲手交给了刘邦；秦王朝至此灭亡。
刘邦进入咸阳之后；以为自己与诸侯有约定；便以关王自居。看着富丽堂皇的宫殿；刘邦留恋不舍；准备在宫住下；享受享受。他的手下将樊哙劝他注意天下还没有平定；别忘了秦的前车之鉴。刘邦根本听不进去；樊哙又厉声斥责说：秦宫奢丽；正是败亡的根本；请您立即还军霸上！刘邦竟然显出了其无赖的本色；央求樊哙说：我觉得困倦；你就让我在这里歇一宿吧！樊哙见自己说不动刘邦；只好出去找来了张良；刘邦驾不住张良深明义而又百折不挠的劝说；才出了秦宫；回到军；并将军队撤退到了还军。
刘邦还军灞上之后；便召集各县的父老豪杰；和他们约法三章：杀人者死；伤人及盗抵罪；其他秦朝的苛刻法制一律废除。秦人悦；惟恐刘邦不能留在秦地为王。有人对刘邦说：秦国这地方有天下十倍那么富；地形也险要。听说秦朝将章邯投降了项羽；项羽封他为雍王；做秦地的王。他如果来了；您就做不成关王了。不如派兵把守函谷关；不让诸侯的兵进来；您征集关的兵来补强自己就可以了。刘邦听信了他的话；就派兵把守函谷关。
项羽在打败章邯；迫使他投降之后；也领兵直奔关而来；争夺做天下王的资格。等到了函谷关；见刘邦不但已经平定了关；而且还派兵把守函谷关；不由得怒；立即命令英布领兵攻下了函谷关；然后领兵四十万直奔咸阳；驻扎在了戏下（现在的陕西临潼东北的戏水西岸）。
刘邦的的部将有个曹无伤；见项羽对刘邦不满；便想借机讨好项羽；求得个封王封侯什么的；便暗地里派人向项羽挑拨说：沛公刘邦想在关做王；然后让子婴做宰相；自己将秦的财物都纳入私囊。项羽怒；项羽的谋士范增劝项羽趁机灭掉刘邦这个对手；项羽便飨士卒；准备第二天攻击刘邦。
当时项羽和刘邦的实力悬殊很；项羽有兵四十万；号称百万；刘邦有兵十万号称二十万；项羽又勇猛无敌；战事一起；结果肯定是刘邦失败。于是；发生了历史上著名的鸿门宴的故事：项羽的叔叔项伯和刘邦的谋士张良很要好；他知道项羽要攻击刘邦；连夜潜入营找到张良；让他赶紧逃走；以免被杀。张良却说不能丢下刘邦；就去问刘邦：沛公真的要背叛项羽吗？刘邦说有人告诉我；只要不让诸侯的兵进来；我就可以尽有秦国的地方为王了。张良问他：你认为能抵挡住项羽吗。刘邦沉默了好久；才说：当然不能；现在怎么办呢？张良于是硬拉着项伯去见刘邦；刘邦设盛宴招待项伯；还和他在酒宴上约定为亲家。他对项伯说：我自从入关之后；没有敢占有丝毫财物；将吏民进行登记造册；把府库封存起来；就是等着将军来的。我之所以派兵把守函谷关；并不是阻止将军入关；而是更好地守好关地区；也防止强盗入侵。
我和将士们日夜都盼望将军你们能早点来；怎么会有造反之心呢？请您回去务必向项羽将军说明此事；消除误会。项伯满口答应；然后对刘邦说：将军你明天一定要到我们的营帐亲自向项羽说明情况；当面赔礼才能得到项羽的原谅。刘邦听了连忙答应。项伯当天夜里就返回了军营；他对项羽说：因为沛公先行进入关；为我们扫除了入关的障碍；我们这才能顺利地通过函谷关；沛公是有功劳的人；我们不应该猜疑他；应该真诚相待。项羽听了；便决定不再进攻刘邦。第二天；刘邦如约来到了项羽的军营；只带了樊哙、张良和一百名精锐亲兵。到了项羽的帐鸿门；当面向迎接他的项羽赔礼道歉。
第二天；刘邦如约来到了项羽的军营；只带了樊哙、张良和一百名精锐亲兵。到了项羽的帐鸿门；当面向迎接他的项羽赔礼道歉。项羽请刘邦入内赴宴；项羽请刘邦入内赴宴；在酒宴上；范增多次以目示意项羽除掉刘邦；项羽却犯了妇人之仁；假装看不见。范增又让项庄在席间借舞剑为名；想趁机刺杀刘邦；又被项伯用身体保护住了刘邦；这就是成语项庄舞剑；意在沛公的由来。刘邦借上厕所的名义途离开；回到了营；逃过了这一劫；他回到军后立即处死了险些至他于死地的人曹无伤。
鸿门宴之后；项羽便领兵西进；在咸阳城肆屠杀；秦王子婴也被杀死；秦的宫殿阿房宫被项羽放火焚烧。火烧阿房宫后；项羽分封各路将军为王；共封了十九个诸侯王。刘邦被封为汉王；领地是巴、蜀和汉共四十一县；国都为南郑（现在的陕西南郑）。项羽自己为西楚霸王；掌握军队最高统帅权；楚王被尊为义帝。
分封完后；项羽让家到各自的诸侯国去就职；刘邦也只好到南郑去。项羽只分给了刘邦三万军队；后来又有一些人追随他到了南郑；但总兵力也不足十万；刘邦暂时还无法和项羽抗衡；只能坐待时机。为了消除项羽对他的猜疑；也为了断绝其他王侯从汉袭击；张良建议刘邦将通向汉的栈道烧毁了。
最初；刘邦并没有东进和项羽争雄的打算；但他到了南郑之后；形势的变化促使他下决心东进；和项羽争夺天下。一个原因是将士们不服南郑地方的水土；日夜思念家乡；士气低落。二是项羽封在齐国的田荣嫌项羽分封不公；起兵反叛；这给刘邦创造了进兵的绝好机会。正巧此时刘邦得到了将韩信；萧何对刘邦说；如果要争霸天下；非重用韩信不可。韩信被封为将后；提议立即出兵东进：我们的将士都是山东之人（指函谷关以东地区）；现在正好可以利用他们东归回家的强烈愿望；鼓舞士气；东进之后必将建功立业。事不宜迟；应当立即进兵。
在公元前206年；刘邦让萧何任丞相；负责管理后方巴蜀地区；他亲自和韩信领兵从陈仓（现在陕西宝鸡东）偷渡；迅速占领了关全部；至此；著名的楚汉战争正式爆发。
刘邦东进之后；曾经趁项羽和齐、赵交战之机拿下了河南；攻克洛阳；然后挥师东进；攻下了彭城。原先项羽打算在平定齐和赵后再和刘邦决战；现在见刘邦攻下了彭城；便领精兵三万急行军赶回；趁刘邦设酒宴庆功之机；在清晨发动袭击；一天之内便将汉军打败；在汉军撤退时；又被项羽追杀消灭了十几万人。到了灵壁（现在安徽宿县西北）东边的濉水又被项羽追上；又丧失十几万军队；濉水竟也被尸体堵塞了。只有刘邦和几十名骑兵奋力逃脱；但他的父亲和妻子吕后却被项羽抓获。原来跟随刘邦的其他路诸侯王见刘邦败；先后舍他而去。
刘邦退到荥阳之后；得到了萧何从关派来的增援部队；韩信也收拢打散的军队来会合。汉军又重振旗鼓；在荥阳的南边打败了项羽的军队；两军在荥阳一带开始对峙。后来；刘邦策反了项羽的将英布；分化了项羽；也使项羽因为要分兵镇压而消弱了兵力。但项羽派兵侵扰汉军的运粮通道；最终将荥阳的汉军围困起来。刘邦无奈；只好向项羽求和；提出以荥阳为分界线；荥阳以西为汉；项羽想答应刘邦；但范增却不同意；说现在正是消灭汉军的好时机；错过这个机会；就后患无穷了。
项羽于是又开始攻打荥阳。刘邦采用了陈平的离间计：等项羽派使者来劝刘邦投降时；刘邦就让人先摆出盛情招待的样子；送去精美的食品；等见了使者；又故意惊奇地说：我们听说是亚父的使者来了；原来是项王的使者啊。接着就将精美的食品拿了下去；换来不好的饭食。结果使者非常生气；回去便告诉了项羽。项羽不知其有诈；从此不再听范增的意见了；怀疑他背叛自己；私下和刘邦交往。范增得知了内情；勃然怒；他对项羽说：现在天下局势已定；王您自己多保重；我还是回家做一个平民百姓吧！范增负气离开了项羽；但没有能到达彭城；就因为背上生疮病死在半途。由此可见项羽刚愎自用；勇猛有余智谋不足的一面；这是他最后失败的主要原因。
范增走后；项羽加紧进攻荥阳；刘邦也设法从荥阳突围。将纪信自告奋勇；替刘邦向项羽假投降；让刘邦趁机逃脱。纪信乘坐着刘邦的车出东门假降；刘邦则从西门出城突围。纪信果然将项羽的部分军队吸引住；结果项羽没有抓住刘邦；一气之下将纪信烧死了。拿下荥阳之后；项羽又占领了成皋（现在河南荥阳汜水镇）；刘邦后来集兵力将成皋收回；然后围困荥阳。项羽和刘邦在荥阳东北部的广武山一带相持不下；对峙达几个月之久；战局成胶着状态；项羽几次猛攻；刘邦就是不出战；凭着深沟高垒固守。项羽急于和刘邦决战；因为持久战对他不利；刘邦的粮草供应顺畅；而他的粮草供应却常遭到彭越的袭击。
为了尽早结束战斗；同时迫使刘邦投降；项羽就把原先俘获的刘邦的父亲和妻子押到了两军阵前；他对刘邦说：你如果再不投降；我就把你的父亲煮了！刘邦知道项羽在要挟他；干脆耍起了无赖：我和你曾经'约为兄弟'；所以我的父亲就是你的父亲了。你要是一定要煮了你的父亲；那就请便吧。不过；别忘了也送给我一碗肉汤。项羽听了气得七窍生烟；当场就下令将刘邦的父亲杀死；项伯从旁劝说道：现在天下尚未定；而争夺天下的人是不会顾忌家人生死安危的；杀了他的亲人也起不到什么作用；只会加深祸患。项羽便命人将刘邦的父亲带回去。项羽又对刘邦说：天下连年战乱；只因为我们两人；我们单独挑战来决雌雄吧。刘邦没有上他的当；却说：我和你只斗智不斗力。就这一句话实际上道出了刘邦取胜的根本所在！
接着刘邦接受建议；宣布项羽有十罪状：第一；你负前约；没有让我称王天下；而是称王蜀