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张衡，字平子，是南阳郡西鄂县人。张衡年轻时就擅长写文章，曾到“三辅”一带游学，接着进了洛阳，在太学学习，于是通晓五经，贯通六艺，虽然才华高于世人，却并不骄傲自大。（他）总是举止稳重、神态淡泊、宁静，不喜欢与一般的世俗之人交往。永元年间，被推举为孝廉，却不应荐，屡次被公府征召，都没有就任。此时社会长期太平无事，从王公贵族到一般官吏，没有不过度奢侈的。张衡于是摹仿班固的《两都赋》写了《二京赋》，用它来（向朝廷）讽喻规劝。（这篇赋，他）精心构思润色，用了十年才完成。大将军邓骘认为他是奇才，屡次征召他，他也不去应召。

张衡善于器械制造方面的巧思，尤其在天文、气象和历法的推算等方面很用心。汉安帝常听说他擅长术数方面的学问，命公车特地征召他，任命他为郎中。两次迁升为太史令。于是，张衡就精心研究、考核阴阳之学（包括天文、气象、历法诸种学问），精辟地研究出测天文仪器的正确道理，制作浑天仪，着成《灵宪》《算罔论》等书籍，论述极其详尽。

（汉）顺帝初年，（张衡）又两次转任，又做了太史令之职。张衡不趋附当时的那些达官显贵，他所担任的官职，就多年得不到提升。自他从太史令上离任后，过了五年，又回到这里。

顺帝阳嘉元年，张衡又制造了候风地动仪。这个地动仪是用纯铜铸造的，直径有8尺，上下两部分相合盖住，中央凸起，样子像个大酒尊。外面用篆体文字和山、龟、鸟、兽的图案装饰。内部中央有根粗大的铜柱，铜柱的周围伸出八条滑道，还装置着枢纽，用来拨动机件。外面有八条龙。龙口各含一枚铜丸，龙头下面各有一个蛤蟆，张着嘴巴，准备接住龙口吐出的铜丸。仪器的枢纽和机件制造得很精巧，都隐藏在酒尊形的仪器中，覆盖严密得没有一点缝隙。如果发生地震，仪器外面的龙就震动起来，机关发动，龙口吐出铜丸，下面的蛤蟆就把它接住。铜丸震击的声音清脆响亮，守候机器的人因此得知发生地震的消息。地震发生时只有一条龙的机关发动，另外七个龙头丝毫不动。按照震动的龙头所指的方向去寻找，就能知道地震的方位。用实际发生的地震来检验仪器，彼此完全相符，真是灵验如神。从古籍的记载中，还看不到曾有这样的仪器。有一次，一条龙的机关发动了，可是洛阳并没有感到地震，京城的学者都奇怪它这次没有应验。几天后，驿站上传送文书的人来了，证明果然在陇西地区发生地震，大家这才都叹服地动仪的绝妙。从此以后，朝廷就责成史官根据地动仪记载每次地震发生的方位。

当时政治昏暗，中央权力向下转移，张衡于是给皇帝上书陈述这些事。后来被升为侍中，皇帝让他进皇宫，在皇帝左右，对国家的政事提意见。皇帝曾经向张衡问起天下人所痛恨的是谁。宦官害怕张衡说出他们，都给他使眼色，张衡于是没对皇帝说实话。但那些宦党终究害怕张衡成为祸患，于是一起诋毁他。张衡常常思谋自身安全的事，认为福祸相因，幽深微妙，难以看清，于是写了《思玄赋》表达和寄托自己的情思。

（汉顺帝）永和初年，张衡调离京城，担任河间王的相。当时河间王骄横奢侈，不遵守制度法令；又有很多豪族大户，与河间王一起胡作非为。张衡上任之后治理严厉，整饬法令制度，暗中探得奸党的姓名，一下子同时逮捕，拘押起来，于是上下敬畏恭顺，称赞政事处理得好。（张衡）在河间相位上任职三年，给朝廷上书，请求辞职回家，朝廷任命他为尚书。张衡活了六十二岁，于永和四年去世。