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穆斯林圣贤的墓上插满了木棍，朝圣者在上面系了很多布条。我们在那里测量到整个旅途中的最低温度（-36℃），尽管当时我们并没有太多感觉。[3]
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必须给牲口卸掉驮鞍，因为它们已经不堪重负。在缺少食物的情况下，只能拿斧子砍了它们吃肉。夜里，伯希和与同伴们挤在朝圣者歇脚的小屋里取暖。这段日子是最艰苦的时期，即使是穿越戈壁滩时的酷暑也不足以与之相提并论。考察队从喀什出发以来，经受了严寒的极端考验。无论付出怎样的代价，也要到达敦煌。
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伯希和一行沿着有水井的地点，一步一个脚印地前行。经过星星峡后，海拔已经上升到一千六百米。随后，他们再次走向飞沙走石的荒漠，一直走到疏勒河边。这条河宽二十多米，水量充沛。他们渡过河，对岸的景色迥然不同：
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再过几公里就是柽柳沙漠，然后是盐碱地和柽柳丛，有不少佛塔和房屋遗址。从石槽子开始，便进入了沙州（敦煌）绿洲，那里距离城市十七公里。[4]
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沙州绿洲方圆二十五公里，以贯穿南北的沙州河命名。它位于南山山脉北侧，与西藏隔山相望，占据了甘肃省最西端，是甘肃的一个行政地区。伯希和考察队在新疆考察了十五个月后走出那里，超越了最初设定的考察范围，来到敦煌。
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尽管在《大唐西域记》和《大慈恩寺三藏法师传》中玄奘没怎么提到敦煌，但他在西行往返途中都曾在敦煌停留。根据伯希和的说法，“在玄奘所处的时代，敦煌是中华文化向西方传播的前哨站，将亚洲古老文明与远东地区联系起来”。[5]
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敦煌的悬崖与河道。1908年2—3月。© Thierry Ollivier/Musée Guimet/RMN
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敦煌集市，1908年2月。© Thierry Ollivier/Musée Guimet/RMN
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伯希和传 20世纪初，敦煌有八十五个村庄、三万人口，全部是汉族人。敦煌行政首府沙州城人口三四千人，到处是商人和手工艺者开的店铺，另外也有一些农民：
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农民们精耕细作，尽管他们使用非常原始的农具，但小麦、大麦、玉米收成都不错。他们颇有耐心，顽强地对抗着周围的盐碱地，试图扩大自己的耕地面积——用沟里挖出的泥沼铺在盐碱地上，厚度不到一米。[6]
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尽管如此，他们的生存条件依然艰苦，毒品在当地很流行：
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尤其是在敦煌，吸食鸦片已成为痼习，无论男女都会沾染。孩子哭闹时，母亲甚至把鸦片烟吹到孩子脸上，好让他安静下来。[7]
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伯希和一行到达时即发现绿洲北部有一些村庄遗迹，大部分村庄都有类似堡垒的建筑。在漫长的历史中，敦煌经常成为来自哈密、于阗和南山游牧部落的侵袭目标。“农庄周围建有高墙，四角有高大的塔楼，守望着广阔的村落。居民和牲畜可以躲在里面，抵御外界侵袭。当地人和部分财产得到了保护，但最完善的灌溉系统却没有任何屏障，很多水渠遭到破坏，无法使用，导致盐碱地面积进一步扩大。”[8]在绿洲腹地，有一个形似月牙的湖，湖南岸陡峭的悬崖上雕刻着汉人口中提到的千佛洞，维吾尔人称之为明屋。2月25日，伯希和在千佛洞与努埃特及瓦扬会合，他们已在伯希和之前先行抵达。
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古河床已经干涸，岸边悬崖上雕凿着数百个佛窟，窟内绘有壁画，座台上刻有佛像，这就是千佛洞，距离敦煌城东南约十五公里。古时的僧侣不住在佛窟中，而是住在修建于干涸河床上的露天寺院里。大部分佛窟壁画都是5—11世纪的作品。壁画中数以千计的注释对壁画进行了解释，并注明了年代。我们借此可以研究佛教艺术在中国西部最辉煌的一段发展史。魏、唐时期的佛教艺术，在别处只能见到浮雕和造像，这里却有一系列体现其发展过程的板绘。[9]
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这里的洞窟完好无损，和丝绸之路上其他地方，例如乌什—买拉万和库车的洞窟不同。瓦扬记述道：“穆斯林从未到过这里，虔诚的佛教徒在这片四十多米高的山崖上开凿佛窟，窟内壁画未遭到破坏。”
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直到当时，还没有人对这些石窟进行过“认真”研究，包括先前来过的斯坦因。伯希和马上开始工作，瓦扬负责绘制地图，努埃特拍摄照片。伯希和给洞窟编了号，共有182个值得研究。随后，伯希和列出清单，对千佛洞进行系统性研究。洞窟中的造像、壁画、浮雕和装饰图案令人叹为观止，但这些并不是伯希和最关注的，最让他着迷的是阅读洞窟墙壁和石碑上的文字。
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伯希和的笔记中夹杂着法文和汉文，抄录了负责各个洞窟的僧侣和施主的名字。这里和阿富汗兴都库什山脉的巴米扬一样，出资修缮、装饰和修整石窟的人通常是一些游客。有时候，这些有头有脸的来访者希望僧侣为其祈福，获得他们的庇佑。和在库车一样，僧侣们也会把自己的名字写在墙壁上。僧侣效仿施主，名字用汉文书写，但也有用蒙文、藏文、回鹘文甚至印度原始文字婆罗米文书写的。亚洲各族人都到过敦煌千佛洞，有的甚至在千佛洞驻留。巴米扬同样也迎接过来自印度、波斯和中国的访客。例如当年的玄奘，他在巴米扬一定不会有背井离乡的感觉。伯希和初步列出清单后，更加坚定了自己的判断。他精通古汉语，这是他胜过捷足先登者的决定性因素。他虽不是第一个考察千佛洞的人，却是到那时为止唯一一个读懂千佛洞文字的外国人。正如他在写给埃米尔·塞纳尔的信中所说：
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