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於是段和親信智囊再三研究後，決定就近取材，從河北省京畿附近找軍隊，目標是駐馬廠的第八師長李長泰部和駐廊房的第十六混成旅馮玉祥部，以這兩支部隊作為討逆軍的基本武力　，同時和在保定的直隸督軍曹錕連絡。李長泰和馮玉祥在北洋軍中都不是屬於段派（皖系）的，而是比較接近直系的軍隊。他們平日和段關係很冷淡，於是段乃以名利搖動李、馮。李長泰最怕太太，段乃派人送錢給李的太太，把太太說服，由太太去命令她的“忠實丈夫”，果然李長泰乖乖地聽話；而對馮玉祥則許以師長地位，馮也聽命；對曹錕則許以未來副總統，曹正因為復辟後張勳把他降為直隸巡撫，由張勳自任北洋大臣兼直隸總督而大感不快，所以他也答應參加討伐張勳。

段在進行軍事組織時，外交上遭遇到一點困難，原來根據《辛丑條約》，天津附近20裡是不許駐軍的，這對於討逆軍很不方便，幸而和日本有密切關係，日本方面且派青木中將幫助段策劃軍事，借給軍費100萬元，同時日本公使在公使團會議中建議中國在討逆時期，各國勉強同意中國軍隊有行軍及運輸的自由。7月2日晚9時，段祺瑞偕同梁啟超等馳抵馬廠，馬廠在天津以南。當晚段分別和各將領密談，進行說服和協調工作。7月3日上午8時第八師司令部舉行組織討逆軍軍事會議，會議中公舉段祺瑞為討逆軍總司令，慷慨誓師。段以急速行動組織了這個司令部，派段芝貴為西路討逆軍總司令，以梁啟超、湯化龍、徐樹錚、李長泰為討逆軍總部參贊，靳雲鵬為總參議。

段祺瑞在財政上除了日本支援以外，舊交通系也予以支援，曾在交通銀行預借軍餉200萬元。

6年7月4日，段祺瑞以討逆軍總司令名義發出討伐張勳的通電：

“天禍中國，變亂相尋，張勳懷抱野心，假調停時局為名，阻兵京國，至七月一日，遂有推翻國體之奇變。竊惟國體者，國之所以與立也，定之匪易。既定後而復圖變置，其害之於國家者，實不可勝言。且以今日民智日開，民權日昌之世，而欲以一姓威嚴，馴伏億兆，尤為事理所萬不能致。民國肇建，前清明察世界大勢，推誠遜讓，民懷舊德，優待條件，勒為成憲，使永避政治上之怨府，而長保名義上之尊榮，宗廟享之，子孫保之。歷考有史以來二十餘姓帝王之結局，其安善未有能逮前清者也。今張勳等以個人權利慾望之私，悍然犯大不韙，以倡此逆謀，思欲效法莽、卓，挾幼主以制天下，竟捏黎元洪奏稱改建共和，諸多弊害，懇復御大統，以拯生靈等語，擅發偽諭。橫逆至此，中外震駭。若曰為國家耶，安有君主專制之政，而尚能生存於今之世者？其必釀成四海鼎沸，蓋可斷言。而各友邦之承認民國，於茲五年，今覆雨翻雲，我國人雖不惜以國為戲，在友邦則豈能與吾同戲者。內部紛爭之結局，勢非召外人干涉不止，國運真從茲斬矣。若曰為清室耶，清帝沖齡高拱，絕無利天下之心，其保傅大臣，方日以居高履危為大戒，今茲之舉，出於迫脅，天下共聞，歷考史乘，自古安有不亡之朝代？前清得以優待終古，既為曠古所無，豈可更置諸嚴牆，使其為再度之傾覆以至於盡？祺瑞罷斥以來，本不敢復與聞國事，惟念辛亥締造伊始，祺瑞不敏，實從領軍諸君子後，共促其成。既已服勞於民國，不能坐視民國之顛覆分裂，而不一援。且亦曾受恩於前朝，更不忍聽前朝為匪人所利用，以陷於自滅。情義所在，守死不渝。諸公皆國之干城，各膺重寄，際茲奇變，義憤當同。為國家計，自必矢有死無貳之誠，為清室計，當久明愛人以德之義。復望戮力同心，戢茲大難，祺瑞雖衰，亦當執鞭以從其後也。敢布腹心，伏維鑑察。”

同日討逆軍總司令段祺瑞發表“討逆檄”，全文如下：

“討逆軍總司令段祺瑞，謹痛哭流涕申大義於天下曰：嗚呼，天降鞠兇，國生奇變。逆賊張勳，以兇狡之資，乘時盜柄，竟有本月一日之事，顛覆國命，震擾京師，天宇晦霾，神人同憤。該逆出身灶養，行穢性頑，便佞希榮，漸躋顯位。自入民國，阻兵要津，顯抗國定之服章，焚索法外之餉糈，軍焰兇橫，行旅裹足，誅求無饜，私橐充盈，凡茲稔惡，天下共聞，值時多艱，久稽顯戮。比以世變洊迫，政局小紛，陽託調停之名，明為篡竊之備，要挾總統，明令敦召，遂率其醜類，直犯京師。自其啟行伊始，及駐京以來，屢次馳電宣言，猶以擁護共和為口實。逮國會既散，各軍既退，忽背信誓，橫造逆謀。據其所發表檔案，一切託以上諭，一若出自幼主之本懷，再三