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1972年夏，国家文物局筹备出国文物展览，将傅熹年借调回京，又给了他一次重拾旧业的机会。他画了很多供出国展览的图，包括根据唐长安大明宫含元殿等遗址实测图绘制复原图和彩色渲染图。
这期间，他有了重新接触古籍的机会，得以查了二十四史中的《旧唐书》和《新唐书》。启功的图书也已启封，查了《资治通鉴》。他们都发现了写经发愿人为武则天的确切证据，英雄所见略同，彼此抚掌称快，认为总算解决了一桩小公案。
但如果要写成文章，当时却颇有些“违碍”之处。因为这段历史的背后，涉及武则天迫害同父异母哥哥致死、毒死外甥女等狠毒之事，以及她表面上孝心通天实际上却公然污蔑自己的母亲与外孙乱伦。这在当时大捧“女皇”的情况下，实无异于自寻烦恼。
直到后，编《中国法书全集》，启功和傅熹年都觉得应该收入武则天的这篇发愿文残段，傅熹年才写出了这篇考证文章。因为无论如何，其中的书法之美，都不能不令人赞叹。至今，这段发愿文残片的照片还压在他书桌的玻璃下。

鉴定全国公藏古代书画
后，傅熹年结束了多年的漂泊生涯，得以回归，右派问题也在1979年“改正”。但是，他仍然不能心无旁骛地搞，因为，80年代，他又“跨界”成为了中国古代书画鉴定组成员。
全国古代书画鉴定工作早开始于60年代初。在周恩来的指示下，文化部文物局组成了鉴定小组，张珩为组长。张珩于1963年病逝，不久“文革”开始，这项工作就完全停顿了，直到1983年，才在谷牧的批示下重启。当时决定，由中宣部下发文件，将鉴定全国公藏古代书画作为一项国家任务下达。
1983年8月，中国古代书画鉴定组正式在北京成立，上海博物馆顾问谢稚柳和北京师范大学教授启功任组长，谢辰生代表文化部文物局负责协调工作，组员有故宫博物院研究员徐邦达、辽宁省博物馆副馆长杨仁恺、故宫博物院研究员刘九庵，以及当时在中国建筑技术发展中心建筑历史研究所任研究员的傅熹年。
傅熹年是在启功、徐邦达和谢辰生的联合推荐下进入这个组的，全组七个人中，六人都是七十往上的老，只有他是50岁的“小字辈”。

8月底，期巡回鉴定在北京启动。在故宫博物院丽景轩鉴定书画，以“文革”中的抄家文物为主。接下来，先后鉴定了北京市文物局、北京文物总店、中国历史博物馆、首都博物馆和故宫博物馆所藏书画。
由于鉴定组大多是高龄老人，鉴定只在春秋两季进行，每次三个月。《清明上河图》《千里江山图》等名画当然也要过一下眼，过完就赶紧收了，这些都是早已公认的国宝。
1985年、1986年上半年，鉴定组移师上海。在上海，发生了较大的意见分歧。
上海博物馆所藏元代名画中，有一卷题为赵孟頫所绘《百尺梧桐轩图》。此图绢本，青绿设色，画的是园居闲适之景。图中一人便服闲坐在梧桐轩中，旁有一童子捧茗，一使者抱琴，高大的梧桐树环绕四周。全图笔法秀雅，设色工丽。画后有周伯琦、张绅、倪瓒等七人的题诗，都是元末名家。对此画是否为赵孟頫所画，傅熹年提出了不同看法。

这是他次目睹此画实物。他注意到，位于画幅右上方的款识“吴兴赵孟頫”笔法滞涩，且从构图上看画幅右方颇显局促，因而认为画作并非赵孟頫作品，而是经过了剪裁，作者原款被裁去，“赵孟頫”的名字是后来添加的。
因为全国需鉴定的书画作品很多，当时商定，鉴定组采取不争论原则，将不同意见作为附注标注。谢辰生只负责协调工作，启功没有参加这次鉴定，参加的5个中，徐邦达、杨仁恺、刘九庵3人同意这个意见。后的鉴定意见为，该画为元人作品，但非赵孟頫所作。
鉴定组在沈阳工作时，也发生过较大争论，尤其是对一些画的年代分歧很大。
1986年后，徐邦达实际上不参加鉴定了，启功也经常不来，刘九庵和傅熹年不得不负起主要责任来，大量的反对意见都是他们俩签署的。
傅熹年说，并不是每一位都坚持自己主持收购的书画为真，徐邦达就很大度，他替故宫收进的字画，如果鉴定组认为是假的，他也认账。

傅熹年还回忆，鉴定组开会时，他和刘久庵常坐在一起，互相交谈。每次提出反对意见，总有人会问：你说不是他画（写）的，那你说是谁画（写）的？可能有感于此，一般鉴定时定其真伪就够了，但刘久庵还进一步研究伪品，尽可能找出作伪者，如指出多件祝允明书法都是吴应卯、文葆光伪作的。刘久庵不但熟悉大名家，还熟悉中小名家，对一些名家的不成功之作，他往往能力排众议定其为真笔。
巡回鉴定工作于1989年底结束，共过目全国6万多件书画作品。作为鉴定成果，出版了10册《中国古代书画目录》，其中编成24卷彩色《中国古代书画图录》

鉴定工作结束后，傅熹年偶然翻阅旧笔记，起了对《百尺梧桐轩图》加以考订之心。因为这幅绘画之精雅、题诗诸人的声名之煊赫都给他留下了深刻的印象，为什么一幅伪作却会有七位同时代名家为它题跋？
通过研究题诗的内容和题诗的时间地点，他判定，画上的梧桐轩主人应是张士诚之弟张士信。当时张士诚以富庶的平江（苏州）为中心割据江浙11年之久，在遍布全国的元末起义烽烟中，这里成了一个文学艺术盛的孤岛。傅熹年认为，画的作者应是当时居留在平江的一位名家，其画风受到赵孟頫的影响。张士诚兵败身亡后，收藏者不得不裁去原款，伪托赵孟頫所作，实是为了将画作保存下来而不是为了欺世盗名。因此，此图虽非出自赵孟頫，也有特殊的历史和艺术价值。