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自从得了宝鼎，皇上就跟公卿大臣及众儒生商议起封禅的事了。由于封禅大典很少举行，时间隔久了，已经失传，没有人了解它的礼仪，众儒生主张采用《尚书》、《周官》、《王制》中记载的天子射牛、望祀的仪式来进行。齐人丁公已经九十多岁，他说：“登泰山祭天的‘封’应该是不死的意思。秦始皇没能登上泰山行封礼。陛下如果一定要上去，就应该坚持；只要稍微登得高一些就没有风雨阻挡了，也就最终可以登上泰山行封礼了。”皇上于是命令儒生们反复练习射牛，草拟封禅的礼仪。几年后，要进行封禅了。天子听了公孙卿和方士的话，说是黄帝以前的帝王举行封禅，都招来了怪异之物而与神仙相通，就想仿效黄帝那时迎接仙人蓬莱士的做法，借此以超乎世俗，跟九皇比德，而且还在很程度上采用儒术加以修饰。儒生们因为既不能明辨封禅的具体事宜，又受《诗》、《书》等古文经籍的束缚，所以不敢尽情施展他们的学问。皇上把封禅用的祭器拿给儒生们看，儒生们有的说“跟古代的不同”，徐偃又说”太常祠官们行礼不如古代鲁国的好”，就在这时侯，周霸会聚群儒策划封禅事宜，皇上贬退了徐偃、周霸，把儒生们全部罢黜不用了。
三月，皇上到东方去，到了缑氏县，登上中岳的太室山祭祀。随从官员在山下听到好象有人喊“万岁”。问山上的人，说是没喊；问山下的人，也说没喊。于是皇上封给太室山三百户以供祭祀，命名叫崇高邑。往东登上泰山，山上的草木还没长出叶子，就叫人把石碑运上山，立在泰山顶峰。
接着皇上又东巡海上，行礼祭祀天主、地主、兵主、阴主、阳主、月主、日主和四时主八神。齐地人中上书谈神仙精灵和奇异方术的数以万计，但没有一个灵验。于是皇上增派船只，命令那些谈论海上神山的几千人去访求蓬莱仙人。公孙卿经常手持符节，先到各山等侯神仙，到东莱时，说夜间看见一个人，身高数丈，等靠近去，却不见了。据说看到了他的脚印很大，类似禽兽的脚印。群臣中有人说看见一位牵着狗的老人，说“我想要见天子”，一会儿又忽然不见了。皇上见到那大脚印时，还不相信，等到群臣中有人说起老人的事，才在很大程度上认为那老人就是仙人了。因此，留住在海上，给方士驿车，秘密派出了数以千计的使者去寻找仙人。
四月，返回到奉高。皇上想着儒生和方士们对封禅礼仪的说法各不相同，又缺乏古书记载，实在难以施行。天子又到了梁父山，行礼祭祀地神。乙卯日，命侍中官儒生头戴白鹿皮帽，身穿插笏（ｈù，户）官服，天子射牛，进行祭祀。在泰山下的东方筑坛祭天，依照郊祀泰一神的礼仪。祭天的坛宽一丈二，高九尺，坛下放有封禅的文书，文书的内容隐秘，夫人知晓。祭礼完毕，天子单独带着侍中奉车都尉霍子侯登上泰山，也举行了祭天仪式。这些事情都禁止泄露。第二天，顺着山北的道路下山。丙辰日，在泰山脚下东北方的肃然山辟场祭地，按照祭祀后土的礼仪。以上的封禅，天子都亲自拜见天神、地神，穿黄色礼服并全部用了音乐。用采自江淮一带的三棱灵茅作神垫，用代表五方的五色泥土混杂起来多多地加在祭坛上。还放出远方奇异的飞禽走兽和白毛野鸡等动物，大大增加礼仪的隆重气氛。但不用兕牛、旄牛、犀牛、大象之类的动物。天子及其随从都是到了泰山，然后离去的。举行封禅大典的那天晚上，天空仿佛有亮光出现，白天又有白云从祭坛中升起。
天子封禅归来，坐在明堂上，群臣相继上前祝寿。这时天子下诏令给御史：“我以渺小之身继承了皇帝的至尊之位，一直谨言慎行，唯恐不能胜任。我德行微薄，不懂礼乐。祭泰一神时，天上象是有瑞祥之光，我心中不安好象望见了什么，被这奇异景象所深深震憾，想要停止却不能，终于登上泰山筑坛祭天，到了梁父山，然后在肃然山辟场祭地。我要完善自己，勉力与士大夫们一起重新开始。赐给百姓每百户一头牛、十石酒，八十岁以上的老人和孤儿寡妇，再另加赐布帛二匹。免除博县、奉高、蛇丘和历城等地的赋税，不用交纳今年租税和免除徭役。大赦天下，和乙卯年的大赦令一样。凡是我巡行所经过的地方，都不要再有驰刑再犯的轻罪徒。如果是在两年以前犯的罪，一律不再追究。”又下诏说：“古时天子每五年出巡一次，在泰山举行祭祀，诸侯们来朝拜都有住所。应该让诸侯在泰山下各自修建官邸。”
天子在泰山封禅完毕，并未遇上风雨灾害，方士们又说蓬莱等神山好象就要找到了。于是皇上很高兴，觉得或许自己能遇到，就又东行到海边眺望，希望能见到蓬莱神山。奉车都尉霍子侯突然生病，一天的功夫就死了。皇上这才离开，沿海而上，往北到达碣石。又从辽西开始巡行，经北方边境到达九原县。五月，回到甘泉宫。主管官员说，宝鼎出现那年的年号为“元鼎”，今年天子到泰山举行封禅大典，年号应为“元封”。
这年秋天，有慧星出现在东井宿（ｘｉù，秀）天区，光芒四射。十几天后，慧星又出现在三台宿天区，光芒四射。有个望气的人叫王朔的说：“我观测时，只见那星出现时形状象葫芦瓜，一会儿就又消失了。”主管官员说道：“陛下创建了汉家封禅礼制，上天大概是用象征吉祥的德星出现来报答您。”
第二年冬天，天子到雍县郊祀五帝，回来后又拜祭了泰一神。祝辞说：“德星光芒四射，象征美好吉祥。寿星相继出现，光辉遍照远方。信星明亮降福，皇帝敬拜诸神福泽无量。”
这年春天，公孙卿说在东莱山见到了仙人，那仙人好象是说了“想见天子”。天子于是到了缑氏城，任命公孙卿为中大夫。随即到了东莱，在那里留宿了几天，什么也没看见，只看见了巨大的人脚印。天子又派出数以千计的方士去寻找神仙奇物，采集灵芝仙药。这年天旱。这时候，天子已经没有出巡的正当名义了，就前往万里沙祈求降雨，路过泰山时又举行了祭祀。返回时到了瓠（ｈú，狐）子口，亲自来到堵塞黄河决口的现场，停留了两天，沉白马于河中，以祭河神，然后离去。派二位将军率领士兵堵塞决口，把黄河分成两条河渠，使它恢复了当初大禹治水后的面貌。
灭了南越之后，越人勇之向皇上进言说“越人有信鬼的习俗，而且他们祭祀时都能见到鬼，屡屡见效应。从前东瓯（ōｕ，欧）王敬鬼，高寿达一百六十岁。后世子孙怠慢了鬼，所以就衰微下来”。天子就命越地巫师建立越祠，只设台而没有祭坛，也祭祀天神上帝百鬼，是采有鸡卜的方法。皇上相信这些，越祠和鸡卜的方法从此就开始流行起来。
公孙卿说：“仙人是可以见到的，而皇上去求仙的时候总是太仓促，因此见不到。如今陛下可以修建一座台阁，就象缑氏城所建的一样，摆上干肉枣果之类的祭品，仙人应该是能够招来的。而且仙人喜欢住楼阁。”于是皇上命令在长安建造蜚廉观和桂观，在甘泉宫建造益延寿观，派公孙卿手持符节摆好祭品，等侯仙人。又建造了通天台，在台下摆设祭品，希望招来神仙之类。又在甘泉宫设置前殿，开始增建宫室。夏天，有灵芝草在宫殿内长了出来。天子因为堵塞了黄河决口，兴建了通天台，据说当时天上隐约出现了神光，就下诏书说：
甘泉宫殿房内生出了灵芝长有九株菌柄，特此大赦天下，免除女犯人不戴刑具的劳役。
第二年，征伐朝鲜。夏天，干旱。公孙卿说：“黄帝时举行完封礼，天就会干旱，这是为了使封坛的土晾干，要连旱三年。”皇上就下诏书说：“天旱，大概是为了使封坛的土干燥吧？应该让天下百姓尊祭主宰农业的灵星。”
第三年，皇上到雍县郊祀，然后打通去回中的道路到那里巡察。春天，到达鸣泽，再从西河返回。
转年冬天，皇上巡视南郡，到江陵后往东走。登上潜县的天柱山，举行祭祀，称这座山为南岳。乘船顺江而行，从寻阳穿过枞（ｃōｎｇ，匆）阳，又经过彭蠡（ｌí，离）泽，一路祭祀名山大川。然后北到琅邪郡，再沿海而上。四月是旬，到达奉高县，举行了封禅典礼。
当初，天子在泰山举行封禅典礼时，泰山脚下的东北方有古明的时堂旧址，旧址处路不好走，又不宽敞。皇上想要在奉高县旁修建明堂，但不知道明堂的形制尺度。济南人公（ｓù，肃）带献上黄帝时的明堂图。明堂图中有一座殿堂，四面没有墙壁，用茅草盖顶，殿堂周围通水，环绕着宫墙修有天桥，殿上有楼，从西南方向伸入殿堂，命名为昆仑道，天子由此走进殿堂，在那里拜祭上帝。于是，皇上命令按照公带的图样在奉高的汶上建造明堂。等到第五年再来举行封禅时，就让泰一神和五帝的神位居于上座进行祭祀，让高皇帝的神主灵位对着他们。在下房祭祀后土神，用牛、羊、猪各二十头。天子从昆仑道进去，开始按郊祀的礼仪在明堂祭拜。祭拜完毕，在堂下烧掉祭品。然后，皇上又登上泰山，在山顶秘密举行祭祀。在泰山下祭祀五帝时，按照他们各自所属的方位，只有黄帝和赤帝并排，祭祀时由主管官员陪祭。在泰山上举火，山下也都举火呼应。
两年以后，十一月甲子日是朔日，早晨交冬至，推算历法的人认为以这一天为推历的起点是正统。天子亲临泰山，在这一天到明堂去祭祀上帝，因为距上一次封禅不到五年，所以没有举行封禅典礼。那祝辞说：“上天授予皇帝泰元神策，周而复始。皇帝在此虔诚地拜祭泰一神。”皇上又东到海上，考察那些到海上求仙的人和方士们，没有什么效验，但皇上还是增派使者继续前往，希望能遇上神仙。
十一月乙酉日，柏梁台失火�