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1911年5月，袁大化抵达乌鲁木齐，就任末代甘肃新疆巡抚。10月10日，武昌起义爆发。
袁大化到任后，革命浪潮已经掀起，各种消息不绝于耳。袁大化对新疆陆军进行清理排查，发现，新疆暂编陆军第35协早已经被革命党人渗透。袁大化随即对第35协展开严厉的清洗和整顿，“自协统队官排长之类，皆用其由关内带来亲信之人。到任两三日，即将陆军军官长更换殆尽”。
袁大化整顿迪化驻军以后，革命党人在军队中失去抓手，无隙可乘，转而把当地哥老会当做革命发展的主要力量。1911年12月27日，革命党人在迪化发动武装起义的消息泄露，袁大化宣布迪化全城戒严，搜捕革命党成员，骨干分子陈守堂、唐晓云等人被捕后处决。
12月28日晚，刘先俊率领哥老会成员200多人起义。刘先俊“亲自率领100多人，左缠白布，各持刀矛，伪装成巡夜兵丁，进入城内巡防营，与营内革命分子汇合”，向巡抚衙署、炮营、警察一区、城守协营等目标同时发起进。袁大化反应迅速，令暂编陆军第35协协统王佩兰“指挥陆军，严密包围巡防营，又分兵把守各要道”。12月30日，退据在城防营内的起义人员全部缴械投降，迪化起义失败，刘先俊被处决，参与起义的200多人被遣散到南北疆各地。
迪化起义的所谓“泄秘”，是后来惯用的一种说法。新疆辛亥革命爆发前夕，革命党人创办报纸，在街头散发传单、展挂标语，对当地老百姓当进行动员和宣传，一切革命活动都在公开进行，已经到无所顾忌的地步。革命党以为，在武昌起义的形势所迫下，新疆革命已经人心所向、大势所趋，丝毫不把满清统治者放在眼里。革命党人刘先俊甚至以亲戚身份，到巡抚衙署，向袁大化宣传革命，动员袁大化举旗反清。
那时候的新疆，同治暴乱的阴霾还没有散去，广大老百姓对过去兵荒马乱的日子心有余悸，他们不理解革命，也无所谓革命，只求安安稳稳过太平日子。很多老百姓到地方衙门告官，控告革命党人预谋造反，时间、地点、人员，都说的清清楚楚。迪化起义前，袁大化曾多次派人与刘先俊等革命党成员交涉，希望他们不要制造暴动。袁大化甚至提出，如果革命党放弃武装起义，巡抚衙门可以给革命党人、哥老会骨干分子发放资费，帮助他们返回内地。
革命党在伊犁建立革命组织的时间，比乌鲁木齐还要早。
宣统初年，清政府要求新疆效仿内地，招募、编练新军，伊犁将军长庚已经预感到满清王朝大厦将倾，向直隶总督袁世凯、湖广总督张之洞求助，希望他们派出骨干力量，帮助伊犁新军操练。袁世凯从北洋六镇抽调238名官兵援助伊犁，改编为“伊犁陆军模范营”。张之洞更直接，从驻扎在武汉的新军第八镇抽调步兵、山炮、工程等兵种各一队，共643人，支援伊犁。
武汉新军的到来，为伊犁撒播下革命的火种。领军管带杨缵绪，是后来伊犁革命的军事领导人；跟随武汉新军一起到达伊犁的冯特民、冯大树、李辅黄、郝可权、李梦彪等人，是后来伊犁革命的骨干成员和主要领导。
同治回乱后，伊犁汉民所剩无几，革命党的主要统战和宣传对象，是当地的维回民众。老百姓听不懂民主、共和等大道理，革命党人便努力挑拨维回民族对满清政府的仇恨，革命党强调汉回一体，声讨满清统治所犯下的累累罪行，说汉回人民都是饱受满清政府压迫的民族，号召大家团结起来，推翻满清暴政。
1909年9月，伊犁革命党在陕甘新大寺举行集会，革命党人冯大树发表慷慨演说，“汉族官吏岑（春煊）、左（宗棠）、刘（锦棠）之辈，皆系清朝奴才，汉族之奸贼。回汉民族，向被清廷歧视，我等既具有共同命运，自应共同相辅，进行革命大业。”
1911年12月，革命党人冯特民在伊犁散发传单，称，“左宗棠虽汉人，清朝臣子也。左之屠杀，奉满清谕旨，罪在满清。满清之屠杀汉人，如扬州十日、嘉定三屠，与杀回人又何以异？今值汉人复仇之日，回人亦义不容辞”。
维、回、哈等伊犁各族人民，被汉族革命党人发动起来，形成一股强大的革命力量。
1912年1月，武汉革命党组织从上海发出一封电报，经俄国中转，传达到伊犁革命党人手上。电报说，“袁大化、升允、长庚、志锐等，谋拥宣统西迁，伊犁应迅速起义响应武昌，以破彼偏安”。满清末年，长庚调任陕甘总督，志锐接任伊犁将军，他们在兰州和陕西巡抚升允、甘肃新疆巡抚袁大化有过会面，秘密商议，如果满清政府垮台，有无可能将清朝皇室移驾西北，在陕、甘、新三地区建立割据政权。这四个人都是满清最后的鹰派，忠于朝廷，思想顽固，后来被称为晚清“四人帮”。武汉革命党发出的电报，说的就是这件事。
1912年1月7日，伊犁辛亥革命爆发，由汉、回、维等各族军民组成的暴动队伍兵分五路，分别攻击伊犁将军府、副都统署、满城东门以及南北军械库。伊犁将军志锐被革命党抓获，革命党要求志锐出任伊犁革命政府领导人，宣布起义，拥挤共和。志锐拒不接受，被捆绑在惠远城南门外的一棵老柳树上处决。这棵树今天还在，树根上渗着百年以前志锐的鲜血。
1月12日，“中华民国军政府新伊大都督府”宣告成立，前任伊犁将军广福投靠革命党，出任“新伊大都督”。杨缵绪任总司令，冯大树任平政院院长，冯特民任外交部长兼民政部长，贺家栋任参谋部长兼财政部长，郝可权任军务部长，李辅黄任前敌总指挥。
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伊犁革命爆发后，袁大化并不像多数历史著作描写的那么惊慌不堪，他反而很镇定。一则，革命浪潮风起云涌，全国各地都在闹革命，伊犁革命不是偶然事件，在当时形势下，出现什么情况都不意外。二则，袁大化是一个成熟的政客，老谋深算，把伊犁革命看的很透。袁大化给军机处的电报中分析过伊犁革命的局势，他认为，革命党在全国的目标是推翻满人政权，伊犁革命党却把广福这个满人拉来出做当家人，说明他们实力不够，他们想利用广福来安抚当地的八旗军和蒙古兵。袁大化说，过去的伊犁驻军有国家养活，革命以后，起义官兵的军械钱粮失去来源，官兵一但吃不饱肚子，迟早还会哗变，他们支撑不了多久。
伊犁革命党后来的内部斗争，基本上印证了袁大化的判断。清帝退位后，“新伊大都督府”派人到北京向民国政府索要经费，又向沙俄请求贷款。在杨增新干预下，伊犁革命党向沙俄贷款被袁世凯制止。如果清帝不及时退位，伊犁军政府在袁大化手上活不了多久。如果伊犁军政府有钱有粮，也不会在后来的谈判中向杨增新妥协，组建所谓的“联合政府”。
1912年1月18日，袁大化从蒙古各部落、塔城、阿克苏、乌鲁木齐多个方向调兵，由王佩兰任总指挥，赴伊犁镇压革命。1月21日，“新伊大都督府”任命李辅黄为东进支队长，率2000革命军赴东线迎战，双方在精河以西的大河沿展开激战，革命军首战告捷，歼灭清军一千余人。
胜利来的太容易，革命军有了骄纵轻敌的风气，以为革命是一把无敌神剑，只要有了革命的旗帜，便可以战无不胜、攻无不克。东进支队喊着“打到迪化过春节”的口号，被秘密叛变的骑兵团团长钱广汉带进了王佩兰设下的埋伏圈，东进支队几乎被全歼。杨缵绪率革命军主力前往救援，清军力战不支，向乌苏方向撤退。在乌苏西边的四棵树，清军从塔城、阿克苏两个方向出发的援兵抵达前线，双方形成僵局。
1912年的2月12日，清朝宣统皇帝溥仪宣布退位。2月15日，袁世凯宣誓就任中华民国临时大总统。袁大化没有在新疆传达改朝换代的消息，前线官兵仍然和革命军你来我往的博杀，伊犁战事持续了近一个月时间。
清帝宣布逊位当天，武昌革命军都督府致电塔尔巴哈台参赞大臣额勒浑，请求额勒浑协调新疆省府，和伊犁军政府进行和谈。电文称，“塔城额大臣（参赞大臣额勒浑），并转兰州长帅（陕甘总督长庚），迪化袁帅（新疆巡抚袁大化）鉴：帝逊位孙君，共和已定，大局既可解决，新伊应暂时停战，免再涂炭生灵”。该电文有一处错误，称“帝逊位孙君”，说明武汉革命党对清帝逊位诏书的内容并不完全知情，以为孙中山是宣统皇帝指定的接班人。
1912年2月21日，临时副总统黎元洪在武汉致电袁世凯，控告袁大化。电文大意是说，伊犁革命取得成功后，不但没有对满清余党进行报复，而且让前清的满人将军当了都督，向国人宣示了革命者的民主共和精神和人道主义精神。但袁大化反对共和，新伊双方还在交战，希望大总统干预，命令袁大化罢兵，双方接洽，进行和谈。
1912年2月23日，黎元洪亲自致电袁大化，“北京已宣布共和，南北统一，以增进民国幸福，阁下领袖西北，自不忍涂炭民生，招致外侮。且阁下亦为吾族俊杰，民国初立，尤需长才。闻伊犁已数电就商，愿及时有为，以安大局，特此忠告，希即谅察”。
“新伊大都督”广福也多次致电袁大化和长庚，言辞恳切，请求他们遵从清帝退位诏书，承认共和，从速停战，双方和谈。
1912年3月8日，袁大化命令前线停战，向官兵传达了清帝逊位的消息。3月19日，在袁世凯一再催促下，袁大化被迫通电，承认“共和”，并将巡抚衙门改为“都督府”，但旗帜、顶戴、公文一律照旧，拒不更换。3月22日，袁大化正式回电广福，表示接受和谈。4月18日，双方达成协议，省方谈判代表为张绍伯、杨增新、周得金，朱瑞墀四人，伊方谈判代表为贺加栋、冯大树、李辅黄三人，确定塔城为谈判地点。
1912年4月25日，袁大化致电袁世凯，表示不担任中华民国官职，不接受民国政府任命，请求另外安排新疆都督人选。袁世凯批准袁大化辞职，同时要求他推举人选，袁大化推举喀什道台袁鸿佑出任新疆都督。一方面，袁鸿佑已经在喀什任职十年，熟悉新疆情况。另一方面，北京宣布共和当天，袁鸿佑就在府衙树起一面旗帜，上面书写“中华民国万岁”几个大字。袁鸿佑带头剪掉辫子，给南疆哥老会发放库银，和伊犁革命党取得联系。袁大化认为，袁鸿佑是当时唯一能被伊犁革命党接受的新疆领导人。
此时的袁鸿佑已经七十出头，年老体迈。袁世凯不同意袁大化的推举，希望找一个年轻一点的新疆当家人。袁大化再次致电，表示他和袁鸿佑虽然都姓袁，既无关系，也不相识，“保鸿佑所以保饷源、保新疆也”。伊犁革命党得到消息，也向北京发去电报，表示愿意接受袁鸿佑出任新疆都督。在新旧两派共同努力下，民国政府最终任命袁鸿佑接替袁大化，出任新疆都督。
1912年5月7日，就在袁鸿佑准备赴任迪化的前一天，喀什哥老会首领边永福、魏得喜等人率众冲进喀什道署，杀死了袁鸿佑夫妇及其部属多人。袁鸿佑为什么被杀，至今都没有一个明确的说法。
袁鸿佑突然被杀，使新疆政局再次变的复杂起来。袁世凯希望袁大化留任，等时局稳定以后再做安排。而袁大化则因为袁鸿佑被杀变的更加灰心，已经无心再留恋新疆这潭浑水，他向民国中央政府推举了正在塔城和伊犁革命党谈判的镇迪道尹杨增新。
伊犁革命党得到袁鸿佑被杀的消息后，急于抢班夺权，也向袁世凯致电，联名推举“新伊大都督”广福出任新疆都督。袁世凯对伊犁革命党和新疆省府代表谈判中漫天要价的行为非常不满，收到伊犁方面的推举电报后，不再犹豫，直接任命杨增新升任新疆都督。新疆民国初年的掌门人就这样诞生了。
1912年7月8日，新疆省府和伊犁军政府在塔城的谈判终于形成结果，双方签订《协商条件》，共十一条。主要内容为：1，实行共和，承认宪法；2， 省府和伊犁军府合治，省府为全疆最高行政、立法机构；3，新疆都督杨增新经大总统任命，双方公认；4，省府各组织机构成员，由双方共同推举产生；5，伊犁军政事务仍然由革命党领导，省府要给予财政补助。
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伊犁革命时期，正是沙俄操纵外蒙古独立时期。1911年11月30日，蒙古王公杭达多尔济向库伦（今乌兰巴托）办事大臣三多发出通牒，要求清政府驻库伦官员三日内离境。12月1日，沙俄军队包围库伦办事大臣衙门，清军守卫官兵被全部缴械。三多不承认外蒙独立，拒绝在相关文书上签字。12月5日，沙俄一支百余人武装部队武力“护送”三多离开库伦。
当时的外蒙古，仍然是一个部落自治地区，库伦宣布独立后，哲布尊丹巴控制区域仅为东二盟，即车臣汗部和土谢图汗部。1912年1月，哲布尊丹巴指示西二盟发动叛乱，将乌里雅苏台（今蒙古国扎布汗省首府）将军奎芳、参赞大臣荣恩驱逐出境，被称为西二盟的赛音诺颜部和札萨克图部宣告独立，归顺哲布尊丹巴伪政权。至此，清政府在外蒙只剩下科布多（今蒙古国科布多省、巴彦乌列盖省、乌布苏省）和唐努乌梁海（今俄罗斯图瓦共和国）两个地区。
清朝平准战争时期，喀尔喀蒙古一直充当清朝平准的马前卒，为平准大军提供粮草、战马等后勤支援，科布多地区的卫拉特蒙古与喀尔喀蒙古结下两百多年的世仇。沙俄操纵库伦独立后，科布多一十七旗拒不相应哲布尊丹巴的独立号召，哲布尊丹巴派大批喇嘛到科布多草原游说，被当地的卫拉特人捆绑起来，押送给清朝官府。科布多参赞大臣溥润下令，将策动独立的活佛和喇嘛们全部处决，砍头示众。
乌里雅苏台将军奎芳被驱离出境后，向西逃往科布多。溥润是满清在外蒙的强硬派，他怒气冲冲的斥责奎芳，“守土之臣，竞弃土而逃，有何面目见人”？溥润下令不给奎芳等人安排食宿，奎芳在科布多没有立足之地，带领随行官员向南投奔新疆。
1912年6月，外蒙叛军在海山、达木丁苏荣、丹毕坚赞（黑喇嘛）和降将马格萨尔扎布的统领下，讨伐科布多。6月中旬，外蒙军队向科布多发起攻坚战。溥润率满兵三百人、卫拉特蒙古兵一千人迎战，派主事云秀赶赴乌鲁木齐请求支援。
6月18日，科布多军民经过彻夜激战，打退围城的外蒙叛军。次日，溥润给民国政府发去急电，承述科布多面临的严的形势，“科城情形危急万分，阿、新等处援兵尚无到科消息，库伦派人虽经拿获，仍虞复来，殊深焦虑”。
坚守到7月18日，科布多城里已经断粮。更为恶劣的是，叛军在城外水源投毒，军民生存日益艰难。溥润决定不再固守等死，率军突围出城，向海山和达木丁苏荣率领的两支蒙古叛军发起冲击。叛军仓促迎战，溃败逃亡，溥润率军追击砍杀十余里，劫获一部分生活物资，返回城内。
两万多蒙古军攻不下只有一千多人防守的科布多，躲在背后的沙俄急了，给库伦送去一个整装旅的新式武器。7月底，俄械蒙古旅抵达科布多。
这时候的新疆，杨增新已经登上大位，稳住政局，开始密切关注科布多战事。
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科布多临近阿尔泰，两个地区互为犄角。如果科布多沦陷，沙俄和外蒙的下一个目标将是阿尔泰，战火最终会蔓延到北疆地区。此时的杨增新，手上只有从清末新军改编过来的王佩兰新军一个旅，约5000人，分散到南北疆各地驻防，几乎没有可调之兵。
杨增新分别致电阿尔泰办事长官帕勒塔、伊犁镇边使广福（新伊和谈后，袁世凯责令伊犁军政府撤消广福“新伊大都督”职务，改任伊犁镇边使），要求新疆各地区放下私怨，齐心协力，出兵援科。
民国初期的大小军阀并不像今天影视剧上塑造的那么丑陋愚昧，在民族大义面前个个都不含糊。1912年8月2日，阿尔泰办事长官、土尔扈特亲王帕勒塔派出的骑兵营五百人，由广肇带领，率先到达战场，占领了科布多城外的黑山头。外蒙叛军三千多人在陶克陶胡的率领下，将黑山头包围。广肇手执马刀冲入敌营，五百壮士与外蒙叛军激烈博杀，终因力量悬殊，全军覆没。
8月5日，广福派出的伊犁陆军一营三百多人，翻越阿尔泰山，在科布多城外三十多里的地方遭遇沙俄军队的拦截，救援受阻。
两支队伍救援科布多失败，杨增新意识到小股部队根本解决不了科布多问题，急电甘肃都督赵惟熙，请求甘肃从西宁、肃州两个方向发兵支援。8月14日，王佩兰布置在奇台的新疆后路援军两个营紧急开拨，杨增新派遣省军马队一营从迪化出发，增援科布多。考虑到步兵行军速度过慢，杨增新命令回营马队扩编，招募有骑兵作战经验的退役闲散人员重新入伍，将骑兵扩充到三十营，补充科布多兵源。
8月中旬，甘肃方面派出三千精悍骑兵，在肃州完成集结，奔赴科布多。这也是哲布尊丹巴宣布“独立”以来，从内地派往外蒙最庞大的一支平叛队伍。沙俄获得消息后，命令驻华公使库彭斯基两次照会民国政府，对中国出兵科布多提出抗议。沙俄威胁，如果甘肃军队进入外蒙古地区，沙俄将军事介入，直接派兵参战。军事威胁的同时，沙俄向乌里雅苏台派遣驻军，并派一支哥萨克骑兵队伍前往科布多，协助蒙古叛军作战。
俄蒙联军得知新疆、甘肃两路援军出发的消息，对科布多发起猛烈攻击，俄国大炮向科布多城内昼夜不停的进行轰炸，坚守了六十多天的科布多终于弹尽粮绝。沙俄驻科布多领事多勒布哲夫·库斯敏斯基出面调停，蒙古叛军承诺保护科布多城内汉族商民的生命财产安全。
1912年8月20日，溥润命令科布多军民停战弃城，科布多沦陷。溥润及其家属被沙俄军队押送出境，但蒙古叛军和沙俄军队并没有履行承诺，守城官兵全部被关押进监狱。蒙古叛军纵火焚烧汉人商铺，纵兵屠杀汉人商民。那个被称为“黑喇嘛”的丹毕坚赞，用极其残酷的手段虐杀战俘，他到监狱里把人一个一个提出来，用利刀划开他们的胸膛摘取心脏，用铁锤砸碎他们的头颅挖取脑髓，供奉在法坛上，祭献黄教神灵。这样一个野兽，却因为攻打科布多有功，被哲布尊丹巴册封为活佛。
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1912年9月4日，杨增新收到北京通报，才知道科布多已经失守多日。这一天，严保清率领的新疆步兵两营、有世率领的新疆马队一营，已经抵达科布多南面的大营盘，沙俄军队首领勒布哲夫率军阻拦，通知新疆援军，科布多已经归属伪蒙古国。新疆援军既不知道前方消息，也收不到后方命令，只好撤退到科布多以南二百五十里外的察罕通古（今属蒙古国科布多省）。
失去科布多，阿尔泰从后方变前线，无可避免的成为沙俄和外蒙的下一个争夺目标。而此时的外蒙，野心膨胀，在沙俄极力怂恿下，从昭乌达盟、多伦、张家口、吉林、黑龙江等地区全线出击，企图一举占领内蒙古地区。民国初年的地方武装虽然各自为政，但还没有接受改编的满清巡防营仍然在坚守国土，成吉思汗的子孙们居然被这些满清弃子打的一败涂地。杨增新致电民国中央政府，认为这是收复科布多的好机会，“科城既经失守，自应力图恢复”。而袁世凯显的更为冷静，电令杨增新“静守待援，力保疆土”。袁世凯给杨增新和广福分别致电，要求他们尽快向阿尔泰增兵，阻止俄蒙入侵阿尔泰。
鉴于科布多救援不力的教训，杨增新为增援阿尔泰投下了血本，几乎倾尽了他能调动的所有军事力量。杨增新命令：原计划增援科布多的张鸿畴预备队，从古牧地（米泉）出发，直接驻军阿尔泰；省军杜发荣步兵营、李华桢步兵营、李策胜马队巡防营，以及在古城子改编的八旗营，向察罕通古西南五十里的锡伯图（今属蒙古国科布多省）集结；哈密姜国胜马队、炮队各一营，北上察罕通古，与科布多撤退下来的严保清步兵两营、有世马队一营汇合，驻守待命。杨增新命令库车哥老会把头谭长谷，招募南疆哥老会成员，组织团练，为增援北线战事做准备。
1912年10月，新疆各路部队在阿尔泰、科布多方向部署完毕，总兵力约五千人。杨增新将部队集结在察罕通古和锡尔图，坐一望二，保住阿尔泰是底线，收复科布多是思想。
新疆省军云集察罕通古，收复科布多的意图非常明显。沙俄开始强力干预，一面向外蒙古增兵，一面向伊犁发出警告，不许伊犁军政府参与科布多战事。杨增新见伊犁方面迟迟不肯派兵，发电报给伊犁镇边使广福，“吾辈只知以平定内乱，保全领土为宗旨，一切交涉政府自能主持，恪守政府命令办理，自不致误”。
民国初期，仿佛春苗破土，很多人对这个突然转型的国家抱有热切希望，以为民主共和以后，中国必定会洗刷掉旧社会、旧制度带给这个国家的落后和耻辱，奋发有为，欣欣向荣，掘起于世界民族之林。科布多战事重新点燃了新疆军人们精忠报国的满腔烈火，前线将士群情激昂，请求收复科布多。
1912年11月23日，民国中央政府电告杨增新，沙俄调兵一千多人，接管了库伦和乌里雅苏台防务；外蒙军队倾巢出动，往西线集结。武力收复科布多已不现实，新疆省军当前的主要任务，是加强阿尔泰防务，绝不能给沙俄和蒙古叛军留下可趁之机。杨增新遵照袁世凯指示，命令部队不得再向科布多方向开进，全力做好阿尔泰防御准备，“敌来则痛击，敌去则严备”。
1912年12月10日，“黑喇嘛”丹毕坚赞率领蒙古叛军三千余人，从科布多向阿尔泰方向挺进，沿路张贴哲布尊丹巴“圣谕”，公开宣称要将阿尔泰并入他们所谓的“大蒙古国”。阿尔泰办事大臣帕勒塔请求往塔城撤退，被袁世凯致电斥责，命令帕勒塔“严守勿退”。杨增新闻讯，命新疆省军马营二队推进到察罕通古一带，构筑防线；命严保清步兵营前往布尔根河（今青河县东南部中蒙边境），协助阿尔泰马队营防守；命张键率新疆省军一个团，增援察罕通古，由张键统一指挥前线各军。
1913年2月12日，张键率军抵达察罕通古，丹毕坚赞率领的蒙叛军也已经驻扎在乌梁海大庙。双方都在观望，等待时机和命令。为确保万无一失，杨增新不断往前线增兵，派马得贵步兵营、詹世奎马队营，调部署在元湖的炮兵一营，增援察罕通古。再从奇台调马福寿回军马队一营、蓝纪龄步兵营、魏得喜步兵营、赵廷桢炮队二连，增援察罕通古。到五月初，察罕通古防线部队已达八千左右，几乎是民国初年新疆的全部家底。
五月底，蒙古叛军兵分四路，在各个进攻点完成集结，总兵力约两万人，全部装备俄制新式武器。
1913年6月17日，外蒙叛军发动进攻，丹毕坚赞率叛军推进到布尔根河。杨增新将防御重点放在阿尔泰的门户察罕通古，再从乌鲁木齐派张文林、董履文、马凤章率马队三营增援察罕通古。7月4日，蒙古首领萨克札杜率骑兵发动夜袭，新疆省军在壕沟内开枪狙击，缺乏战术素养的蒙古骑兵成了活靶子，阵毙二百余人，俘虏二人，损失战马三百多匹，受伤无数。新疆省军阵亡六十二人，伤九十人。
新疆省军首战告捷，军心振奋。从清朝平定准噶尔起，蒙古人被满清政府圈养在草原上近两百年，蜕变成一只肥硕的绵羊，他们已经拿不动武器了。
1913年7月11日，蒙古叛军对察罕通古防线发动进攻。蒙古炮队占据南山高地，用开花大炮轰击察罕通古防线，丹毕坚赞亲率步兵发起冲锋。张键观察清楚战场形势后，派副团长杨庆明（杨增新侄子）率马得贵备补营，迂回到南山包抄，一举歼灭蒙军炮队。炮兵瞬间哑火，步兵开始慌乱，蒙古军扔下一百多具尸体四散而逃。本次战斗，新疆省军阵亡六人，伤七人，以极小代价取得察罕通古狙击战的胜利。
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这时候，国内形势发生逆转，阿尔泰局势突然缓和下来。
1912年12月，伪蒙政权在沙俄支持下，利欲熏心，有恃无恐，再次向内蒙古发起全面进攻。东路军在锡林郭勒盟、昭乌达盟一线向内蒙古东北部进犯。中路军沿库伦到张家口公路，向内蒙古中部进犯。西路军由土谢图汗部盟长察克都尔札布指挥，向乌拉特中后旗、武川、四子王旗、察哈尔右翼中旗发起进攻。
这是一场今天不为人知的重大战争，官方历史很少记载。民国政府在东中西三线展开大规模反击，除张勋、冯国璋继续在南方对抗孙中山领导的“二次革命”，清末北洋将领几乎全部参战。每到国家危亡之际，中国各派军事势力总能跨越派系，搁置内部斗争，彰显民族大义，掉转枪口一致对外。抗蒙战争如此，后来的抗日战争也如此。
到1913年六七月份，外蒙叛军全线崩溃。宁夏镇守使马福祥活捉蒙古王公王德尼玛，押送到北京受审。蒙古叛军屡战屡败的残酷现实，使沙俄对蒙古彻底失去信心。1912年8月，中俄两国终于坐到谈判桌前，就科布多、阿尔泰问题展开谈判。
外交战线又经过三个多月的激烈斗争，1913年12月21日，中方代表帕勒塔、俄方代表库斯敏斯基《科阿临时停战条约》上签字。根据条约，中国承认沙俄在外蒙驻军的权力，中俄双方以阿尔泰山分水岭为驻军分界线，等于承认察罕通古及布尔根河以东地区为科布多管辖区。几十年后，外蒙古事实独立，以上地区随科布多进入蒙古人民共和国领土。而民国政府则收回了阿尔泰以及北面大部分领土。
为防止沙俄和外蒙再度分割，民国政府取消阿尔泰地区以往的蒙古部落制度，开始行政建置，于1913年设承化寺县佐，隶属阿尔泰办事长官公署。1919年撤阿尔泰办事长官公署，改置阿山道，正式划归新疆省管辖。
阿尔泰成功收复，是以袁世凯为代表的民国政府、以杨增新为代表的新疆政府，不畏帝国主义强权，奋力抗争的结果。在收复阿尔泰的过程中，蒙古土尔扈特亲王帕勒塔坚定的站在中华民族统一立场上，发挥了极其重要的作用。做为蒙古王爷之一，帕勒塔的态度成为中华民国政府收复阿尔泰的主要法理依据，帕勒塔自始至终站在中华民国一边，强烈反对外蒙古侵占阿勒泰的企图，全程参与新疆的抗蒙战争，主持完成与沙俄的外交谈判，不朽功德，垂范千古。阿尔泰收复后的第二年，帕勒塔因病离开新疆，1920年病逝于北京。
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沙俄操纵蒙古在中国北方地区四处拱火的时候，在南疆也没有闲着。1912年5月，沙俄在南疆制造“策勒村事件”。
民国初期的策勒，是塔里木盆地南缘的一个小村镇，常住人口只有三千多人，却突然冒出六七百个俄国侨民。
1907年，一个叫色伊提阿吉的人到策勒村定居，他来自称来自乌兹别克斯坦的安集延地区，实际上是和田毛拉色伊提艾合买提的儿子，16岁去了俄国，加入俄籍，说一口流利的乌兹别克语。
民国初期，沙俄在新疆的侨商有两千四百九十三户，侨民多达万人。沙俄在俄国商民集中的地区设立商约，代表沙俄政府管理新疆各地的商贸和侨民事务，同时充当沙俄间谍。色伊提阿吉是沙俄任命在策勒的商约。
从清朝左宗棠收复新疆开始，清政府在新疆强制推行汉化教育，维族孩子到适学年龄后必须进入私塾学习汉语，强化民族认同。辛亥以后，民国政府仍然延用清政府在新疆创立的教育制度，开办新式学堂，强制维族孩子入学。色伊提阿吉散布谣言，说把孩子送到学堂学习，胡大爷会发怒，惩罚他们全家。
对适龄儿童强制教育，是晚清到民国在新疆实行的国策，任何人不予例外。色伊提动起了歪脑筋，他给愿意退学的家庭出具侨民证，并且给于田知县沈永清写信，称俄国侨民无须遵守中国的教育制度，政府不能对持俄国侨民证家庭的孩子进行强制教育，否则就是涉外事件。退学风潮迅速在策勒村形成，出现一大群所谓的“俄国侨民”。
色伊提阿吉靠发放侨民证，凝聚起一帮不良之徒，控制了当地水源。1912年5月，色热克村村长苏普尔格因为村民农田浇水问题，和管理水源和“俄国侨民”吾拉木发生争执，色伊提带人将苏普尔格暴打。苏普尔格气愤不过，联络被色伊提长期欺压的17个村民集体上访，到于田县衙告官。于田知县沈永清早就知道色伊提阿吉发放俄国侨民证、逃纳租税、横行乡里的种种恶行，但事涉“俄国侨民”，超出了知县的管理权限，他亲自帮苏普尔格等人起草诉状，让他们到和田州府去告状。
色伊提听到村民到和田告状的消息，带领上百“侨民”前往和田，围堵州府衙门，被和田知州唐允中拘押。沙俄驻喀什领事闻讯后，派副领事贝伦斯到和田，威胁州府，要求放人。
色伊提被“侨民”们前呼后拥回到策勒，气焰更加嚣张。在进村的时候，他朝天鸣放三枪，向村民示威。色伊提的老丈人阿不里孜卡热是个大地主，为迎接女婿回来，在大门上悬挂起沙俄的双头鹰国旗。
1912年6月16日，色伊提反攻倒算，带领“侨民”将去和田告状的苏普尔格、杜尔格等十七人捆在树上鞭打，并张贴通告，称“中国现无力量，回人可从速投俄，利益甚多。中国官吏再不管束，粮税亦不须守纳，渠水可以任意引用”。
两次挨打的维族村长苏普尔格发誓要和色伊提斗争到底，他带领受迫害村民，直接到喀什上访。事情出现戏剧性变化，祖木热提等人上访的时间，正是喀什哥老会刺杀了袁鸿佑的时间，喀什官府被哥老会统治。官府不敢受理，哥老会堂主边永福和魏德喜却接下了状子，这帮江湖好汉给新任喀什道尹王炳坤发出指令，要求派哥老会堂主、叶尔羌参将熊高升去策勒，处理村民因为争水引发的纠纷。
黑老大来处理黑老大，事件性质发生了变化。6月21日，熊高升带领三十多兵丁到达策勒村，饱受色伊提欺压的维吾尔老百姓夹道欢迎。当地的维吾尔人把对色伊提的仇恨编成歌谣传唱，“白麻雀、黑麻雀，吃到夏天的青麦了吗？新加入安集延的那些人，受够色伊提阿吉的欺骗了吗？快打啊，快拔啊，快拿掉色伊提阿吉的黑沿帽子啊，快拔掉他的头发啊！色伊提阿吉的马，喂的是晒过的包谷。色伊提阿吉的房，刻满了各种花样。这个流窜到策勒恶霸，干尽了坏事，要挨大头棒啊。千万个策勒人站出来，把色伊提阿吉打翻在地啊！”
熊高升希望按照江湖规矩解决问题，他派人去和色伊提联系，希望他给苏普尔格认个错，双方和解，就此了事。熊高升派去的人被色伊提暴打，驱逐出门。熊高升再派人去，又被暴打出门。色伊提的态度让熊高升极其难堪，为挽回面子，他亲自带领三十多兵丁前往色伊提老丈人阿不里孜卡热家，找色伊提谈判。苏普尔格以为熊高升此去是要抓捕色伊提，召集五六百人村民，手持农具，赶来支援。
色伊提拒不开门，双方在院里院外相互叫骂。色伊提的一个随从库尔万尼亚孜见有人敢骂他们的头领，冲出来开枪，将熊高升带来的一个小军官周树棠打倒在地。又有人从院里冲出来，挥刀砍死叫骂声最大的村民伊斯拉木。
局面终于失控，几百人挥舞各种武器开始攻打阿不里孜卡热家的大院。此时的熊高升已经身不由已，想不打都不行了。他是行武出身，打仗经验丰富，命令村民搜集柴火，放火焚烧大院，烧死三十一人，逃跑一人。阿不里孜卡热等人躲在地窖里，被愤怒的群众拖出来，游行示众后，乱棍打死。色伊提在大火燃放前逃往喀什，躲进沙俄领事馆。
事件发生后，熊高升向喀什道尹王炳坤、新疆都督杨增新汇报情况，表示自己处理不当，愿意承担全部责任。
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沙俄对策勒村事件的反应很迅速，收到喀什领事馆报告当天，俄国外交部致电中华民国总统袁世凯，要求严查严办。1912年8月26日，沙俄派八百名哥萨克骑兵抵达喀什，喀什驻军拒绝沙俄士兵进城，沙俄军队直接向喀什回城北门开炮，炸开城门，进驻俄国领事馆。
袁世凯正在为俄蒙北方战乱额烂头焦，现在又冒出一桩因为民事纠纷引发的外交事件。为了抑制事态，袁世凯同意俄国外交部要求，由俄国驻喀什领事馆与喀什地方政府会同办理此案，涉事的和田知州唐允中、于田县令沈永清撤职，负责处理策勒村事件的熊高升、赵大胜等人收监关押。
1912年9月，色伊提给沙俄驻喀什领事馆提交一份“肇事罪犯”名单，副领事贝伦斯带领哥萨克骑兵到策勒抓人，贝伦斯从策勒带走一百七十八人，押往喀什受审。
此时的沙俄，趁辛亥革命以后的中国乱局，四处制造动乱。“策勒村事件”发生以前，沙俄已经把阿古柏的孙子穆斯塔法汗秘密接到喀什，藏匿在俄国领事馆，时刻都在做侵占新疆的准备。策勒村事件发生后，沙俄大肆渲染有一百多名俄国侨民死亡，俄国驻北京公使库朋斯基向民国政府要求，判处熊高升、苏普尔格等一百八十多人死刑。
喀什局势再度混乱，哥老会带头大哥边永福和魏德喜挺身而出，率领哥老会成员从喀什驻军手里抢夺了几门大炮，架在城墙上，直接对准喀什领事馆。哥老会向沙俄领事喊话，如果沙俄继续往喀什增兵，哥老会将向领事馆开炮，并且不许一个俄国人走出喀什。
关键时刻，英国人开始出面干预。大英帝国绝不允许俄国势力统治南疆，对他们的殖民地印度构成威胁，这是英国对新疆政策的底线。英国驻喀什领事马继业向沙俄驻喀什领事索科夫传达英国态度，强调中国是一个主权国家，策勒村案必须由喀什道尹审理，俄国人不能组织独立法庭，也不能参与庭审，只能傍听监督。否则，英国将采取更进一步行动。
杨增新对策勒村事件的处理，表现出深厚的政治功力和卓越的谋划手段。通过策勒村事件，杨增新加强了对南疆地区的控制权，分化了伊犁军政府的领导集体。
1912年10月，杨增新致电民国中央政府，请求调离边永福、魏德喜二人。杨增新称，此二人被沙俄视若仇敌，如果不走，可能会给沙俄制造新的借口。且此二人是戕杀袁鸿佑的主犯，袁鸿佑之子袁崇范一直在上访告状，继续在新疆必定要接受审判。袁世凯复电照准，调边永福和魏德喜到科布多前线效力，南疆哥老会组织被杨增新瓦解。
熊高升去策勒处理上访事件，虽然有哥老会指派，但接受的是喀什道尹王炳坤的命令。俄国领事索科夫认为，王炳坤本来应该接受审判，现在却要成为策勒村事件的坐堂主审，沙俄政府绝不同意。杨增新敏锐的抓住这个机会，提出，既然沙俄不信任喀什道尹王炳坤，那么就从伊犁请杨缵绪来主审。沙俄在幕后秘密支持伊犁革命，杨缵绪又是伊犁革命的主要领导人，杨增新提名杨缵绪主审，沙俄没有拒绝的理由，表示同意。
1913年1月，杨缵绪抵达喀什，出任喀什噶尔提督。2月21日，策勒案正式开庭。庭审过程几乎就是一场表演，所有被告均不承认纵火，两眼一抹黑，啥都不知道，火是自己烧的，人是色伊提杀的，与村民和熊高升无关。
监督庭审的俄国领事索科夫看出杨缵绪和受审村民在串通表演，异常愤怒，通知国内增派一千名骑兵到喀什，给新疆施压。沙俄三次派兵，驻扎在喀什的军队已经到三千多人。杨缵绪也不示弱，招募新军“秘密训练七日，以备交涉之日点验，示威俄领”。庭审期间，杨缵绪以喀什军事领导人身份，在艾提尕尔清真寺门前广场举行盛大阅兵仪式，邀请英俄驻喀什领事观礼，参阅官兵三千多人，军容整齐，全副新式装备。杨缵绪也在向沙俄宣示兵威，表达不畏战、不避战的决心。
1913年的8月，杨缵绪与索科夫在俄国领事馆经过两轮会谈，双方达成妥协，免去和田州知唐允中、于田县令沈永清官职，各罚款六万九千两白银。熊高升判刑十二年，赵大胜刑六年。苏普尔格等四十余村民分别判处四至十年劳改，其余村民无罪释放。
制造策勒村事件的首恶色伊提阿吉，由沙俄押解回国，依据中国庭审供词和俄国法律，交俄国高等审判厅，从重治罪，刑满之后永远不准再进入中国。
俄国十月革命爆发前，杨增新得知俄国政局动荡，已经无暇顾及新疆事务，下令释放策勒村事件后仍然在服刑的人员，补助资费妥善安置。民国初年的大动荡时期，风雨飘摇，内外交困，策勒村事件能以这样的方式结束，极为不易。
救援科布多，收复阿尔泰，解决策勒村事件，折射着那一代领导人的民族气节和政治智慧。袁世凯、袁大化、杨增新，他们都是民族危难时刻的时代英雄，政治有黑白，但历史有记忆，终有一天，会还给他们公道。
杨缵绪的结局最为可惜，这位伊犁革命的主要领导人，在策勒村案结束后，返回北京，淡出正界，投身实业。1938年日军占领武汉，杨缵绪以红门帮会头目身份组织漕运团，为日军效力，晚节不保，沦为汉奸。抗战胜利后，杨缵绪躲过国共两党清算，于1957年在老家武汉病故，得以善终。
1917年11月7日，俄国十月革命爆发，新疆对俄关系进入苏联时期，既有合作，也有斗争。后面的苏俄、苏联政府，对新疆领土再无侵占，但对新疆利益压榨更重，对新疆政局参与更深，历史进入一个新的拐点！
