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公元一九七年，汉建安二年，秋八月，刘璋出兵西域。
刘璋令李严领新军第五军回镇汉中；令张任法正领新军第四军坐镇凉州，听命于徐庶调遣；令张任接替李严，兼任凉州卫尉；令甘宁领飞军大部，留守凉州，重点执行绝计划；刘璋自己带领魏延庞龙杨秋的新一军，带领大批的文人艺人学者商贾等，一万多人，大队人马出兵西域。
刘璋此次带走的，有新军第一军全部，还有五百飞军，以及整编后的杨秋的骑兵三千人。刘璋把杨秋的几千投诚骑兵进行了整编，留下了六千人，然后将这六千人一分为二，分别编入新军第一军和新军第四军，命名为第一军暂编骑一旅和第四军暂编骑一旅。
新军军制，千人为校，三千人为一旅。旅的军事主官为旅将，偏将衔。
新军军制，什、都、校、军、帅，而三十为队，主官为队长；三百为统，主官为都统；三千为旅，主官为旅将；三万为集团军，主官为军团长或者殿帅。
所以最后要留下杨秋的骑兵部队，是因为不管是凉州，还是西域，都是地势平坦，地域广大，都是适合骑兵驰骋，是骑兵的天然用武之地。刘璋手下的骑兵都是飞军，总共也不到两千人。飞军本身是为了执行特殊军事任务而训练的，不是按照骑兵标准训练的，也不可能拿来当骑兵用。但是，不管是凉州，还是西域，目前都需要有一定数量的骑兵才行，所以刘璋只得留下杨秋的部队，而且一分为二，凉州三千，西域三千。
刘璋把骑兵名为暂编，表明他对骑兵还是持有很大的保留意见，说不定什么时候，就又给撤了。
刘璋给骑兵的装备，跟新军略有不同。除了新军的基本装备外，骑兵统一配了汉刀作为近战兵器。另外，骑兵除了头盔防护外，又配了胸甲，就是类似于古罗马的那种板甲。因为骑兵骑在马上，上半身不需要太灵活，所以适合这种板甲。而骑兵的远程兵器，则统一配备为强弩，不像新军那样强弩和连弩混搭。还有，为了增加骑兵的机动能力，刘璋把平常新军随身携带的个人行装，睡觉用的被服，用背带固定在马背上，平时当马鞍，睡觉时用作被褥。别看这个小小的改动，极大增强了骑兵的机动能力。很多人以为骑兵的机动能力在于换马，其实不完全正确，其实在于休息，人和马都需要休息。好的休息，才能保证好的机动能力。
总体来看，刘璋给骑兵的配置，介于匈奴骑兵和凉州铁骑之间。
刘璋自己称之为轻骑兵。
刘璋此次出兵西域，是自汉光武以来，大汉对西域的最大规模的一次用兵，也是规格最高的一次。东汉自建立以后，就极其不重视西域，西域三通三绝，后来连西域都护府都降为西域长史府了。班勇建立西域长史府的时候，才带了五百军卒，可见朝廷的重视程度了。当年，光武帝刘秀根本就无视西域诸国，要求新朝廷在西域设立都护府的请求，闭关而绝之曰：东西南北自在也。后来西域诸国求之再三，并送来了质子，这才恢复了西域都护府。后来还是几经波折，数次断绝。到东汉末年，更是连西域长史府也停了。
刘璋此次出兵西域，其规模在两汉整个历史上，也是规模空前的一次大行动，只有汉武帝时两征大宛可以媲美了。
话说当年，张骞从西域载誉归来，献给了汉武帝一匹宝马，汉武帝一见就惊为天马，可是张骞却说，这个不算什么，还有更好的马，在西域的大宛据说有一种马叫做汗血宝马，那马才是真正的宝马。汉武帝一听就按耐不住了，立即派遣使者，携带了大量的金银财物，甚至用金子铸了一匹金马，向大宛国求取汗血宝马。结果，使者千辛万苦，万里迢迢，好不容易到了大宛，大宛君臣一看，这么多财宝，结果见财起意，杀了汉使，昧下了财物。消息传到长安，刘彻大怒，于是任命李广利为贰师将军发大兵两万多远征大宛。结果，由于路途太远，粮草接济不上，最后汉军大败。最后草包将军李广利只带了几百人逃回了敦煌。
刘彻闻报，气坏了，这是他即位以来，少有的大败仗，少有的奇耻大辱。
于是勒令李广利不得进关，令桑弘羊负责军需，调十万匹军马，十万头牛和骆驼运输物质，同时还有五十万只羊作为随军的肉食运往敦煌，至于调用的军队足足有20万，甚至还特意派了几名水利专家同行。
李广利再征大宛，已不是第一次的情况可比。二十几万大军，数万运送辎重的民夫，浩浩荡荡的在沙漠中行进，好象一股势不可挡的洪流。
二次出征大宛的汉军，此次一鼓作气，屠轮台，灭郁成，然后兵临大宛城下，绝水攻城。城内军民虽拼死抵抗，奈何水道被绝以后，士气大降，于是城内的大宛贵族发动叛乱，绑缚了大宛国王和逃来避难的郁成国王，送给汉军，请求归降。这就是历史上，著名的汉武帝两征大宛。
战后，大汉在西域威望高涨，几十年中西域诸国不敢妄动，后世班超等出使西域，几人几马就能降伏一个国家，甚至汉朝的使节可以随时废立其国君，调发几**队攻打敌对国，皆莫敢不从。
但是，汉武帝两征大宛，其实劳师远征靡费巨万，甚至不能说是多成功的战例。因为最后的大宛城也不是破城而降，李广利也不愧是草包将军，到最后也没有攻破大宛城。若是寻