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陳獨秀是「打倒國民黨政府」的革命者，這一點毫無商量的餘地。由於要洗清中共所加、「營救派」所用的「被國民黨利用反共」的污垢，他必須兩面作戰。得知亞東圖書館準備出版《陳獨秀案書狀匯錄》，他特別致函汪原放，要他與章士釗商量，把《辯護詞》中那一段「托洛斯基派與國民黨取犄角之勢以清共……」的文字刪去，即：
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清共而後，獨秀雖無與國民黨提攜奮鬥，而以自己為幹部派擯除之故，地位適與國民黨最前線之敵人為敵，不期而化為緩衝之因。即以共產黨論，托洛斯基多一人，即史丹林派少一人，史丹林派少一人，即江西紅軍少一人，如斯輾轉相輔為用，謂也，便無不可。即以此論功罪，其謂托洛斯派有功於國民黨也且不暇給，罪胡為乎來哉？
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其實，類此內容的電文及各種文章，早已遍及各界視聽，刪除這一段，何以消除其影響？作為當時著名出版社的亞東圖書館，也不可能不經著名大律師章士釗本人的同意就刪除已經為傳媒廣泛報導的辯護詞。按理說，一個人被捕後，若有勢力人物的曲意營救，應該接受。但是陳獨秀把人格和信仰看得比生命還重要。這使許多朋友很不理解。於是，發生一些傳奇的情節：他要別人改變辯護詞，別人則要他改變口供。老友柏文蔚在事後對陳松年說：「你父親老了還是這個脾氣，想當英雄豪傑，好多朋友想在法庭上幫他的忙，給他改供詞，他還要改正過來。」[23]
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4月26日，江蘇高等法院作出判決，宣稱陳獨秀：
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研究社會主義誤入歧途……反對史丹林派利用土匪潰兵領導鄉村農民為武裝暴動，時時加以抨擊……審按情節，尚可矜原，自應量予減科；以危害民國為目的組織團體，並以文字為叛國之宣傳，乘日本之侵略，妄詆政府不抵抗，借反日救國名義，欲將建設中華民國之國民黨國民政府推翻。
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因此，將陳獨秀、彭述之各處有期徒刑13年，褫奪公權15年。其他被捕者，各判5年、2年半不等。陳獨秀理所當然地表示不服，當場起立大聲抗議：「我是叛國民黨，不是叛國！」然後向國民政府最高法院提出上訴。吸取教訓，不再委託律師，親自在6月15日寫出《上訴狀》，駁斥所謂「政府即國家」，批駁法院的判罪是「莫須有」；「侵害思想言論自由，阻抑民主政治實現」，「於理於法兩具無當」。[24]
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6月22日，檢察官做出《上訴答辯書》，批駁陳獨秀的上訴是「牽引他國政制，圖卸罪責，其理由自不成立」。[25]陳與彭又立即寫出《再抗辯書》，提出兩點辯駁：（一）以辛亥革命推翻數千年之君主專制，改建民主共和，其為效法歐美政制，和袁世凱以「中國特別國情」而復辟，毀壞民主共和之正反兩例，闡明近世各國政制皆「擇善而從」，駁斥所謂「一國有一國之政制，未可強為比擬」之謬說；（二）再次以政黨、國家、政府「三者界義各別」為理，駁斥所謂反對國民黨就是「危害民國與叛國」。
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6月30日，最高法院終審判決書終於下達，陳獨秀、彭述之「以文字為叛國之宣傳」，各處有期徒刑8年。比原判減少了7年，約一半。這個變化自然包含着多種因素，除了陳獨秀抗辯有理、著名人士營救之外，主要還是考慮以後企圖利用陳獨秀反共。
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陈独秀全传 [:1705944946]
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冠蓋雲集的探監者
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陳獨秀等被判刑後，押解到南京第一模範監獄（因挨着「老虎橋」，當地人稱「老虎橋監獄」，現已拆毀）執行。監獄當局，藉口收監陳獨秀這個名人，特地申請了很大一筆款子，把原來關押公開職務為「泛太平洋產業同盟辦事處」負責人、實為共產國際遠東局秘書牛蘭的牢房翻修一新，讓陳獨住一間，其他人住普通牢房。
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陳獨秀被捕和在江寧地方法院候審期間曾胃病復發，一度不能進食；判刑入獄後，又完全失去自由，而且不准親友探監，不准通信，不准讀書看報。因此曾表示不堪牢獄生活，不如立處死刑。在看守所時就寫信給胡適說：「以弟老病之軀，即久徒亦等於大辟，因正式監獄乃終日禁閉斗室中，不像此時在看守所中尚有隨時在室外散步及與看守者談話之自由，獄中購買藥品和食物當然更不方便，所以我以為也許還是大辟爽快一點。」[26]
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南京老虎橋監獄，現已拆除
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陳獨秀判刑後無所畏懼，視死如歸，與監獄當局的「三不」惡法進行堅決鬥爭，甚至絕食。他對典獄長說：「你們執行惡法，我拼老命也要抗議。」典獄長說：「惡法勝於無法。」陳說：「惡法就要打倒！」最後，鬥爭勝利，「三不准」成了「三允許」，[27]甚至「每日接見親友，從不間斷」。[28]
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為了滿足陳獨秀的讀書要求，牢房裏放了兩個大書架。陳就通過親朋，搞來大量書報，把兩個書架塞得滿滿的，又過起他說的「把監獄當研究室」的生活。同時還允許從上海請來的著名中醫黃鐘來給他治病，還安排同獄的濮德志、羅世藩輪流看護他。後來甚至還允許他的第三個妻子潘蘭珍每天到獄中照料他。從此，陳獨秀在獄中過着「特殊的優待」生活。
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後來，親自部署抓捕陳獨秀案的中統負責人徐恩曾回憶說：
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他精通很多的中國書，他有中國讀書人的傳統風度，他有堅強的民族自尊心，他完全不像排擠他的那些共產黨徒那樣甘心出賣自己的祖國而以蘇俄為祖國。他在一九一九年中國新文化的啟蒙運動中所作的貢獻，至今仍受着青年們的景仰。所有這些，使他有別於一般的共產黨人。同時，也使我多生自信，以為可以使他放棄過去的政治主張，而踏上純正的民族主義道路。
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可是接談之後，我的信心動搖了。我發現他的態度相當倔強，他雖然堅決反對效忠於蘇俄的中共黨徒的賣國罪行，但仍不肯放棄他對馬克思主義的信仰；他雖已被中共開除黨籍，但仍以真正的馬克思主義者自命……我自己勸說無效，又邀請一九一九年前後在北大和他同事的許多老友向他進言，但他仍是這個態度。我們為了尊重他的信仰，以後便不再勉強他，只留他在南京過着寧靜的讀書生活。這一段生活，對他以後的思想的發展影響甚大。在他最後的著作中，他指出他的思想變遷，是經過這五、六年沉思苦想的結果。
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陳獨秀被捕之後，托洛斯基派在中國的活動，從此解體。此事我做得是否算好，現在想來實很懷疑，因為我在無意中替毛澤東立了一個大功，替他剪除了一個不共戴天的仇敵，從此他就減少了一個「內部之憂」了！[29]
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過去，大陸學者寫《陳傳》，對國民黨公開審判陳獨秀和獄中「優待」，一般都強調國民黨為了利用他「反共」。自然不排除有這方面的因素，但是沒有看到國民黨對待陳獨秀這個特殊人物的確有「無奈」的一面。
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陳獨秀這次被捕坐牢，牽動各方人事。除已退到江西蘇區的中共中央表示幸災樂禍外，他人多表現出感人的親情和友情。
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在朋友中，最早來探視的是北京大學校長蔣夢麟。1932年10月31日，陳獨秀被拘押江寧地方法院看守所時，他就來贈書和水果。當然，這不僅因為陳曾任過北大文科學長。
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在潘蘭珍來獄中前，擔任陳獨秀與獄外聯繫最多的是趙健及其夫人劉夢符。趙是陳獨秀老友柏文蔚部下的軍官，那時在中國慈善協會工作，住在南京。為對付當局，他們可能用了化名。因為在調查報告上這樣寫着：「另有住娃娃橋六號謝紉清、許守貞（女性）亦間常探望陳氏。」
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另外，來的次數最多，給陳獨秀幫助最多的要算是段錫朋了。這位在1927年初大革命高潮中在江西為適應蔣介石反共需要並由蔣圈定、創立「AB團」（「反對布爾什維克主義」的英文字縮寫）的極端反共人士，由於北大師生關係和「五四運動」導師與學生領袖的關係，對陳獨秀十分崇敬，幾乎成了陳的獄外秘書。陳獨秀對案子的一些重大要求、與外界的聯繫，一般都委託段處理。