1969年10月20日上午10時15分，陳毅和妻子張茜，帶着秘書石國寶、警衛員宮恆征、司機李繼元，一行5人，輕裝簡從，乘火車離開了北京，前往石家莊。
陳毅到達石家莊後，住在市內橋西招待所。
省革委會的主要領導人對陳毅很冷淡，什麼情況也不向他介紹；同時與中央的聯繫也隔斷了，再也看不到中央文件，連自己訂閱的《國際共運》等報刊也被扣在北京。
按照省革委會的安排，陳毅每周三天半去石家莊鐵路大廠參加工人活動，空閑時間就和妻子一塊兒學習馬克思著作和《毛澤東選集》。
一晃大半年時間過去了。到了1970年7月，陳毅感到腹部隱痛，並伴有腹瀉。鐵路大廠里的醫生給他開了一些止痛之類的葯，服後不見效。
張茜看到一天比一天消瘦的陳毅，痛在心裏。她和陳毅商量，本想向中央軍委報告，要求回京治病，可是因為要參加中央九屆二中全會而拖了下來。
沒想到，這一拖就是整整一年！
不久，陳毅從石家莊與華北地區各省負責人一起抱病飛抵廬山，去參加從8月23日至9月6日的中央九屆二中全會。
直到10月26日，陳毅才住進醫院。
陳毅住院56天，未查出什麼問題，而是手術前診斷為盲腸炎，這顯然是明顯的誤診；手術過程中發現結腸癌，又倉促改變手術方案等，都耽誤了治療。
後來醫院感到對陳毅的治療檢查重視不夠，主動寫了個檢查。
陳毅逝世後，有一種傳言說，醫生在手術時故意留下部分腫瘤不切除乾淨。這種說法是不公正的。
醫生們動手術時，發現是結腸癌後，盡最大可能清除了癌變部分。但因臨時改變手術方案，以致未能清除乾淨，這是可能的。
陳毅手術後，因心臟病發，採取特護，禁止探視。
大約過了一周，刀口基本癒合，心臟病好轉，才允許進病房探視。
有一天下午，秘書杜易到病房去探視，這是他第一次到醫院去看陳毅。躺在病床上的陳毅雖然術後身體很虛弱，但精神還好。
他撩開自己的衣服，讓杜秘書看到，頗為樂觀地對他說：「你看，刀口已經結疤了。是腸梗阻，不要緊，動了手術就會好的。」
「腸梗阻」這個名詞是醫生給他講的。因為在手術之後，醫生們為了避免給病人精神上造成突然的打擊，沒有告訴他是癌症。
但是，治療癌症又需要患者積極配合，不能總是瞞着。為此，醫護人員還動了一番腦筋。
他們採取了迂迴的辦法，使病人逐漸知道自己得了癌症，樹立癌症可以治療的信心。
辦法是，護士到他的病房值班時，拿着有關治療癌症的雜誌去，裝作自己閱讀。臨走時，故意把雜誌「遺忘」在病房，讓病人自己去翻閱。
過了一段時間，為了使病人能配合治療，醫生同陳毅講明了病情。
陳毅說：「你們不告訴我，我也能猜到幾分。不要緊，是癌症就把它切除，再長出來再切除，沒有什麼了不起！」
對於下一步的治療，陳毅充分信任醫生。他對醫生們說：「癌病變部分已經切除，還要怎麼治，你們自己治吧！可拿我作個實驗，找出經驗來。」
經過一段時間的治療，傷口癒合較好。陳毅的精神狀態甚好。秘書們每次去病房探望時，他總是要問問有什麼消息，還要求每天送《參考消息》給他翻閱。
陳毅一生樂觀豁達，平易近人，他的老戰友、老同事等都愛稱他為「陳老總」。
大約在陳毅手術兩個月後的一個夜晚，周恩來工作一整夜後準備休息。他閉上乾澀的雙眼，不多會兒又睜開了。
突然，周恩來眼睛一亮，拿起了桌上的電話，撥通了一個北京市區普通住戶的電話。
「你是吳桓興院長嗎？我是周恩來，陳老總得了結腸癌，已經做了手術，我想讓陳總轉到你的醫院治療，你看行嗎？」
「可以。我們醫院住院條件差，治療條件還不錯，可以採取門診治療，我親自為陳老總診療。」擱下電話，周恩來長長地舒了一口氣。此刻，他多麼希望吳桓興院長能在陳毅身上創造奇蹟！
受周恩來委託為陳毅治療，吳桓興感到既榮幸又責任重大。他下定決心，要拿出最好的技術和最佳的方案，竭盡全力為陳毅好好治療。
為此，他查閱了陳毅在醫院的全部病歷，認真研究病歷所記載的所有有價值的檢查結果。可是，當他發現病歷首頁記錄著「兩年體重下降20多公斤」，這是患癌症的重要癥狀，可是從病歷中卻找不到專家會診的記錄時，吳院長感到震驚，他憤憤地嘆息：陳老總的病被耽誤了！算一算，足足耽誤了81天。
吳院長計算「耽誤81天」，只是按陳毅10月26日住進醫院的那天算起，先住院56天做體檢，後來回家25天。其實，陳毅的病被耽誤治療何止81天！
1982年冬，吳桓興老院長回憶給陳毅治療的往事時，仍懷着十分哀痛惋惜的心情說：「陳老總的病歸納成一句話，確實是耽誤了。陳總去世後，按照葉劍英元帥的指示，我們在301醫院開了討論會，凡是參加治療、護理和搶救陳老總的醫生、護上大部分都參與了，詳細分析了病史和治療過程，再次察看了徹灌腸的片子。認為如果當時再仔細一點是可以及早發現癌病變癥狀的。」
雖然身患重病，但陳毅依然積极參加中央的各項活動。1971年9月20日，軍委辦公廳通知陳毅，21日上午到三座門會議室開會。爾後，連續幾天，陳毅抱病參加了中央召開的老同志座談會。
在會議廳里，王震第一個搶先發言，陳毅陡然插斷了王震的發言，說：「王鬍子，還是讓我來講，算我們兩個人的！」
陳毅拿出在醫院裏寫的幾行提綱，滿腔義憤，慷慨激昂，一口氣講了兩個多小時。
第二天，周恩來提出給發言人錄音的建議，陳毅堅決贊成：「我希望把錄音保存下來，作為一種檔案，將來寫軍史、黨史都可以參考……口說無憑，錄音為證。」
陳毅彷彿忘記了自己是個癌症患者，又作了3萬字的發言，整整講了一個上午。
話剛講畢，一股殷紅的鮮血從鼻腔里涌了出來，經過這次竭盡全力的殊死搏鬥，陳毅躺下了，從此再也沒有下過床。
9月29日，秘書杜易到醫院去看陳毅，一進病房，他發現陳毅正在伏案改稿。
見秘書進來，陳毅放下手中的筆，對他說：「有一件事是絕密的，按規定不能向下傳，現在，中央已決定擴大傳達範圍，過一兩天你也會聽到傳達。今天同你先說一下，還要你幫我做點什麼。」
「我知道保密，要我幫助做什麼？」
「近幾天中央召開老同志座談會，我在會上發了言，會議秘書處把我的兩次發言速記稿整理好了送來，要我修改定稿。在座談會上口頭說說，覺得言猶未盡，等稿子整理出來，還真不少。你看，這麼厚厚一沓，修改起來還真費勁。我的精力不行了，你能不能幫我整理一下？」
「當然可以，在文字方面作些整理修飾不成問題，但歷史上的某些問題，我不了解，不太好辦。」
陳老總想了一下說：「是呀，我在座談會上講的都是歷史上的問題，這類問題應該力求準確無誤，有些事你不曉得，是不太好辦。現在我在養病，沒有別的事，有的是時間，還是我自己費點勁慢慢修改吧！」
9月30日，陳老總向醫院請假回家過國慶節。
上午他在新居前永康衚衕20號院內散步時對秘書說：「我昨晚考慮了一下，那個長稿子等我修改好送中央，還要好些時間，而中央和毛主席希望早日看到這樣的材料。所以我想還是先搞兒條簡明扼要的材料送上去。下午，你來幫我。」
30日下午，陳毅同秘書一起，開始工作。
陳毅說：「林彪在戰爭年代犯了十個錯誤，我必須要向中央和毛主席做彙報。為了慎重起見，我口述，你記下來，然後，再一條一條琢磨修改，力求在文字上表達得正確無誤。你看行嗎？」秘書點頭同意。
於是，陳老總開始講第一條，他十分激動地說：「林彪曾經是個逃兵。」
然後，他放慢聲調，敘述事情經過：「1927年南昌起義受挫後，朱老總率領2000多人，轉移到江西大余，進行整編，準備繼續戰鬥。這時此人悲觀動搖，其中黃埔軍校四期畢業生的一些軍官，包括林彪，企圖逃跑。」
「當時林彪任第73團7連連長，我是第73團指導員（黨代表）。林彪帶了一批黃埔大學畢業的軍官來找我。他說，現在部隊不行了，碰不得，一碰就垮，與其當俘虜，不如穿便衣走，到上海或其他地方去搞。」
「其他的人也附和道。他們還勸我也走。林彪還對我說，你也是個知識分子，沒有打過仗，也沒有搞過隊伍，還不如一起走。」
「我明確地對他們說，我不走。現在我手裡有槍，我可以殺土豪劣紳，我一離開隊伍，土豪劣紳就要殺我。我還對他們說，你們要走你們走，但要把槍留下，我們繼續幹革命。隊伍存在，我們也能存在。」
「革命軍人要有革命的氣概，在困難中要挺得住，經得起考驗，個人犧牲，中國革命是有希望的，帶槍逃跑最可恥！其他幾個連長被我勸阻了，但動搖已久的林彪還是開了小差。」
「在部隊離開大余的那天，他夥同兒個動搖分子，一路向梅關方向逃跑。在逃跑的路上，他發現地主武裝團隊在關口上把守得很緊，對形跡可疑的人不僅要搜查、盤問，還要搶物打人，甚至槍殺。林彪害怕了，感到走投無路，被迫於當夜返回部隊。」
「我當時批評了他，但對他回來還是表示歡迎，還讓他回連隊當連長。林彪當連長時，經常發牢騷，埋怨當連長時間長，沒有得到提拔。過後不久，在提干時，有人提議要林彪當團長，我知道林彪的品質不好，不同意。後來，因為戰爭打得很殘酷，紅軍傷亡很大，部隊要不斷補充擴大，才把林彪提任為營長，後來又因為第28團團長王爾琢犧牲，才把林彪提任為團長。」
陳毅講完後問秘書記下來沒有，秘書說已經記下了。
陳老總說這一段先放下，等一會兒再作文字上的修飾，現在再講第二條。
陳老總又開腔了：「林彪在打仗中曾畏縮不前。那是1928年1月，林彪已經是第28團團長了。敵人進攻大余縣，林彪帶領第28團畏縮後退。」
「毛委員（當時對毛主席叫毛委員）看到後，責問林彪為什麼不抵抗，令林彪返回第28團，擋住敵人。林彪強調部隊已退下來，面有難色。毛委員堅決地說，撤下來了也要拉回去。我也對林彪說，主力要堅決頂住。林彪就是蹲着不動。」
「這時我攔住了一個剛退下來的排長，命令他帶部隊衝上去抵抗，以掩護大部隊撤退。我說，毛委員還在這裡，你們就這麼怕死！幸好這個排長帶着部隊衝上去作戰，才擋住了敵人的攻勢。」
接着，陳老總還講了一個問題：「林彪任連長時，把連隊伙食費120塊銀元交給他的勤務員（他的表弟）。後來，勤務員帶錢逃跑，連隊里的伙食費沒有了，團長要處分林彪，是我給他說的情。」
「那個勤務員後來被我們的部隊抓來，林彪不僅不處分他，還讓他背駁殼槍，同他形影不離，親熱得很。」
「還有，第28團黨代表何挺穎在戰鬥中受了傷，我交代林彪要好好照顧。部隊急行軍後，我找何挺穎找不到，問林彪何黨代表在哪裡？林彪若無其事地說：丟了。」
陳老總一口氣說了十條，兩個人一個說，一個記，不清楚的再念再改，字斟句酌，從下午一直搞到傍晚，初步搞完。
1971年10月，陳毅的病情基本穩定，繼續住在醫院裏接受治療。在醫院裏，他仍然時刻關心國內外大事，每天都要翻閱兒本《參考資料》。
10月25日，第26屆聯合國大會投票，以76票贊成，35票反對，17票棄權，通過「恢復中華人民共和國在聯合國的一切合法權利和立即把國民黨集團的代表從聯合國及其一切機構中驅逐出去」的2758號決議。秘書得到消息後，立即去醫院向他彙報。
陳老總聽到聯合國大會恢復我國在聯合國的合法席位的好消息，非常高興。
他說：「好呀！鬥了20多年，總算有個結果。這證明我國執行獨立自主，反對帝國主義、殖民主義，團結亞非拉人民的外交路線是完全正確的。」
陳老總繼續說道：「聯合國的席位問題解決了，現在的問題是希望早日結束運動，集中力量抓經濟，要把我們的經濟建設搞上去。作為安理會常任理事國，不是靠國家大人口多，而是要靠國家的經濟實力，經濟力量強，在國際上說話才有分量，才能在安理會發揮應有的作用。」
正當人們為陳毅病情穩定而高興，並盼望他能早日出院的時候，自11月6日起，陳毅的病情突然惡化。
1972年1月6日深夜23時55分，陳毅的心臟停止跳動，與世長辭。
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