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卢绾最终做出了自己的选择，他写了封信给刘邦，给张胜打掩护，说之前的消息有误，反叛的不是张胜。卢绾一边让张胜专职做起了燕国和匈奴之间的联络人，一边派人到陈豨那边，劝他出逃匈奴，再假装出兵攻打燕国，实际上双方点到为止，各自安好。
想法倒是不错，但陈豨败得太亏，一些知道内情的降将们为了立功，把卢绾的这点事举报给了刘邦。
卢绾要反？刘邦不敢相信自己的发小会这么干，就下令召见卢绾，想当面问个清楚。卢绾当然不敢去长安，只好说自己生病在家修养。
卢绾的做法其实很明显了，换做别人，刘邦早就动手了，但卢绾是他曾经最亲近的人，刘邦心里还对他抱有一丝希望，就派辟阳侯审食其和御史大夫赵尧前往燕国调查。
中央的调查组来了，做贼心虚的卢绾怕露出马脚，只好闭门谢客，就是不见审食其和赵尧。
种种迹象，已经表明了卢绾的态度，但是调查嘛，还是要讲证据的，毕竟这是刘邦交代的任务。审食其见不到卢绾，就暗中派了眼线盯着卢绾的手下。
卢绾躲了一阵后也有点松懈了，有次对着他信赖的手下说道：“当今的异姓王只有我和长沙王二人了。韩信、彭越都被吕后给搞死了，她这个人可坏了，老是想着弄死我们这些异姓王和开国功臣，我现在只好假装生病推脱了。”
这番话最终流入了审食其的耳中，确认了卢绾是故意装病，审食其和赵尧就回到了长安，向刘邦做了汇报。连发小都这样了，刘邦气得快要吐血。另一边，从匈奴投降过来的人也把张胜的事情抖了出来，这下刘邦确信了卢绾是真的要反。
公元前195年，刘邦是真得没有精力再亲征了，就先后派出樊哙和周勃率军攻打燕国。
对于卢绾，刘邦不像对其他反王那么狠心，在打燕国前，刘邦下了一道圣旨到燕国：“燕王卢绾是我的老朋友了，我本来不相信他会谋反的，但我派人去请他来，他还装病不来，这就很明显了。不过燕国百官和百姓是无罪的，俸禄六百石以上的官员可以进爵一级。和卢绾一起谋反的，只要自动投降，也既往不咎，而且再进爵一级。”
刘邦的这道圣旨唤起了卢绾的情义，毕竟造反是个超高风险的事业，既然刘邦还念及旧情，何必拿着全家人的命去冒险呢？
卢绾本来打算亲自入长安谢罪，但有个人实在是让他太恐惧了，那人便是吕雉。如今刘邦重病在身，卢绾担心即使刘邦能放过自己，吕雉也会向对待彭越那样搞死他，卢绾只相信刘邦。
卢绾只好离开燕都，带着家眷、亲信等人来到长城底下，表示自己没有反叛的意思，想着等刘邦身体好转了再到长安拜见。
卢绾等来的却是刘邦的死讯。刘邦一死，卢绾知道他已经回不去了，无奈之下逃到匈奴，匈奴还给卢绾封了东胡卢王。没有见到刘邦的最后一面，有家也回不去，心中烦闷的卢绾在匈奴混了一年多便就郁郁而终。