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战火即将蔓延而至，已成苏南孤岛的上海城内，士绅为免涂炭，官商各界自发组织防御。除上海的防军、团勇，以及助防的英法联军外，上海殷商杨坊等出资，聘美国人华尔和白齐文组织雇佣军洋枪队，即后来的常胜军，以此作为上海之盾。同时，应急设立的上海中外会防局还推举资历较深的在籍户部主事钱鼎铭，前往安徽安庆拜谒湘军大帅曾国藩，请求援沪。经过一番周折，曾国藩始决定派门下弟子李鸿章回籍组建淮军，以此支援上海。至1862年，即同治元年，模仿湘军制度创办的淮军规模初具，齐集安庆。当时上海外围的广大地域都在太平军占领中，如果从安徽杀开一条血路前往上海，极不现实。于是由上海绅商出资，雇佣英商麦李洋行（Mackenzie，Richardson＆Co。，）的七艘明轮船，横穿太平军占领区，以每次七艘载运3000人的规模，共分三次将李鸿章的13营淮军9000余人运抵沪上助防。（1）
率领淮勇子弟赴援上海，与太平军在江南浴血搏杀，是李鸿章一生事业的起点。其一手创办的江南制造局，则可以视作是李鸿章办理洋务事业的奠基石。
在中西华洋的众目关注中，扛着抬枪刀矛，头裹布巾，身穿宽大的勇字号衣，脚蹬草鞋的徽乡子弟到达上海滩，成为驻防各军中兵力最多的一支，也成为清政府守住上海、收复江南的主力。李鸿章立刻被授予江苏巡抚职务，担负力挽狂澜、绝地反击的重任。“鸿章在此独立无助，惟恃此水陆万人相依为命。”（2）
此时李鸿章的对手，是太平军中最精锐的部队。忠王李秀成部，不仅兵力雄厚，骁勇善战，而且通过走私等途径，获得了不少西式兵器。这种形势下，为获取对太平军的作战优势，淮军开始大量换装洋枪、洋炮。日常的行军、调度中，也广泛使用轮船作为工具。不仅如此，率淮军奔赴上海后，李鸿章通过亲身经历，日益感受到西方轮船、军械的威力，认为这不仅仅是平息内乱的得力工具，还是中国自立于世界的重要实力基础。到达上海未久，在与老师曾国藩的通信中，就流露出“深以中国军器逊于外洋为耻”，逐渐萌生自造西式军械的想法，“若驻上海久，而不能资取洋人长技，咎悔多矣”（3）。认为如果中国能够掌握西洋军械制造，“百年之后，长可自立”（4），“中国但有开花大炮、轮船两样，西人即可敛手”（5）。
清代舆图，“淮军攻克苏州图”。凭借着西洋进口的枪炮，上海炸弹三局生产的弹药，淮军在攻剿太平军的战斗中如虎添翼，江南重镇苏州的收复，预示太平天国政权覆亡已不远。
装备西式军械，采用西法训练的淮军，作战中果然如虎添翼，成了克制太平军的法宝。激烈的战争中，随之而来的是大量的弹药军火需求。当时完全依靠进口解决，不仅价格昂贵，而且获取渠道时断时续，极不可靠。有鉴于此，李鸿章谋取自制西洋军械的努力，就从迫在眉睫的需求迈开了第一步。
1863年，一名刚从英法联军英军中辞职的英国人，走进了李鸿章幕府。马格里（Sir Halliday Macartney），字清臣（取意为大清之臣），苏格兰人，英国爱丁堡大学医科毕业，作为英军第99联队的军医随英法联军侵华。二次鸦片战争结束后，马格理不愿回国，辞职加入常胜军，旋又投入淮军，后来更是娶了太平天国纳王（在苏州降清）的侄女为妻，和毕乃尔等认土归宗，入中国籍的外籍军官类似，都十分中国化。成为淮军一员的马格理，急欲显示自己的价值，尽管自己并非军械本行，仍从技术角度，向李鸿章提出一项重要建议。即淮军从西方购买弹药的成本太高，“买一颗从英国炮船上偷来的很普通的12磅炮弹要费30两银子，买一万粒最差的子弹也要19两银子，即6英镑。”“我告诉他（李鸿章），欧洲各国都开办大工厂制造军火，中国若为本身利益着想，也应该建立这样的厂。”为了让李鸿章相信此事的可行性，和自己的能力，马格里借担任淮军炮队教习之便，利用简单的工具，自行制造了一颗炮弹和一些引信等配件。
端详着马格里自制的炮弹，李鸿章自然不放心，专门寻找了机会，在不透露来源的情况下，请英法联军将领观看。最后好评压倒了疑虑，李鸿章当即命令马格里在上海松江淮军驻地附近开造军火，派直隶州知州刘佐禹配合管理，场地选择在一座古庙内。陪伴在悠扬的古刹钟声中，马格里和手下的技术工人依靠仅有的几把锤子和锉刀，开始了制造军需弹药的工作。
与此同时，为满足淮军对弹药的大量需求，李鸿章又派参将韩殿甲“督率中国工匠尽心学习”，模仿马格里，另开设一所军火厂。不久，又奏请将在广东有仿造西洋弹药经验的候补知县丁日昌调至上海，主持开办一个新弹药工厂。这三家附属于淮军的弹药供应工厂，史称上海炸弹三局。（6）
李鸿章的淮军使用洋枪洋炮，接连收复失地，成为举国瞩目的劲旅。其本人此时又破天荒地决策仿造西洋军火，而且颇有成绩，又成为名噪一时的新闻人物，以至清政府中央都直接从京师八旗火器营挑选弁兵，派往上海炸弹三局学习制造西式军火，而这又成为后来天津机器局的种子。
1863年末，随着淮军战线的前推，李鸿章下令将马格里的军火工厂搬迁到刚刚收复的苏州，成立苏州洋炮局，就近生产供应。恰好当时阿思本舰队被清政府退回拍卖，根据马格里的建议，李鸿章将阿思本舰队随船携带的车床机器全部购入，用于苏州洋炮局，进一步壮大了工厂的规模。此时，李鸿章已不满足于自制弹药，而是梦想着自行生产西式军械武器了。
与李鸿章拥有同样梦想的，是他的恩师曾国藩。
和李鸿章经历了类似的寻梦之路，曾国藩最初也只是为了供应湘军所需的西式弹药，于1861年在安徽安庆设立了湘军安庆内军械所，网罗徐寿、华蘅芳、李善兰等国内洋务人才于其中。从生产枪炮弹药开始，逐渐试制西洋枪炮，但是成果并不乐观，所造的西式行营炮“不甚合式”。有些特殊的是，曾国藩当时就流露出了对西洋轮船的浓厚兴趣，1863年安庆内军械所试制了一艘蒸汽小轮，结果“行驶迟钝，不甚得法”。
曾国藩，字伯涵，湖南湘乡人，道光进士出身。太平天国起义爆发后，曾国藩回籍办理团练，先后创建的湘军、淮军，形成两支影响中国近代历史的重要军政派系。曾国藩幕下人材辈出，接纳留美归来的容闳，不仅促成了江南制造局的快速发展，更进一步开阔了其眼界。鲜为人知的是，这张曾国藩照片，是曾国藩的长子曾纪泽用容闳赠送的相机所摄。
自制比弹药更为复杂的西式军械遭遇重重困难时，曾国藩在暂设于安庆的两江总督署约见了一名着装奇特的茶商。广东香山人容闳，早年得教会资助赴美国留学，毕业于耶鲁大学，加入美国国籍。太平天国战争时代回国，起初同情太平天国，切身目睹太平天国政治实情后大失所望，改投商业。经好友李善兰、华蘅芳等引见，认识了曾国藩。曾国藩和容闳的这次会见，话题主要围绕自制枪炮展开，耶鲁高材生的一席议论令曾国藩茅塞顿开。容闳强调，中国如要开办军工厂，自行建造武器，最急切的就是完成基础的工业设施，即购买车铣刨磨钻等基础车床设施，“大致谓先立一母厂，再由母厂以造出其他各种机器厂”。而这正是几天前，容闳在与曾国藩的幕僚们聚会时言论的重复，“此厂当有制造机器之机器，以立一切制造厂之基础也”。
整个交谈过程，曾国藩始终不露声色，称“此事予不甚了了，徐、华二君研此有素，若其先与二君讨论，后再妥筹办法可耳”。直到一星期后，容闳才明白了一切。曾国藩授予他五品军功，加蓝翎，命令其负责前往西洋购买“制造机器之机器”。所拨付的6万8千两经费，其中大半来自上海。曾国藩、李鸿章师徒对出洋购办机器，从而自制军械的计划，此时达成了共识。
1863年底，容闳与在上海结识的美国机械工程师哈司金（Haskins）前往泰西，开始了寻购机器的旅程。
高昌庙
容闳从上海出发时，即定下在美国购买机器的计划。但为了增广见闻，取道香港，首先到法国和英国游历，在伦敦参观了英国威斯窝斯机器厂，即福建船政军舰大量装备的威斯窝斯火炮的生产厂家。1864年初春，容闳乘轮船离开欧洲，转赴美国。当时美国正值南北战争末期，各机器厂应付国家订单尚力有不逮，根本无心招揽来自中国的生意。幸亏哈司金帮四处联络，终于在马萨诸塞州费区堡市的朴得南公司（Putnane＆amp；Co。，）签下合同，由该厂承接中国所需的上百台基础机器。
此后，所有机器的监造、包装等事，容闳悉数委托哈司金办理，自己则在参加了耶鲁大学的同学聚会后，在美国各地盘桓游历。
中国近代首批官派留学生——留美幼童计划的开创者容闳。
容闳游走在美国城市乡间时，中国国内发生了一桩大事。对久无音讯的外购机器活动显得没有耐心，李鸿章不愿继续坐待，开始了其他途径的尝试。“于就近海口，访有洋人出售铁厂机器，确实查验，议价定买，可以立时兴造，进退之权，既得自操，尺寸之功，均获实济”。1865年9月20日，李鸿章报告清廷，属下丁日昌已经在上海虹口寻访到一家有修造军舰，制造大炮、枪支能力的外国工厂，“实为洋泾浜外国厂中机器之最大者”，外国人索价出售。预感清政府遇到大额经费支出，必定不会痛快答应，李鸿章还预作准备，称江海关的几名雇员因犯案被革职查办，现在愿意出资购买这座外国工厂捐献给国家，以图“报效军需赎罪”。
江南制造局平面图。建立在�