1941年，北京人頭蓋骨被移交給即將離開北京撤回美國的美國海軍陸戰隊。同年12月5日，該部隊所乘火車駛往秦皇島，但由於隨後珍珠港事件爆發，日本軍隊俘虜了北京、天津等處的美國兵，北京人頭蓋骨從此下落不明。
所有相關人士都理所當然地認為，北京人頭蓋骨化石必然是落在了日本侵略者手中。然而，令人想不到的是，日本人也同樣在積極尋找北京人頭蓋骨化石。值得注意的是，日本人對追尋北京人頭蓋骨的事情格外賣力，幾乎所有參與發掘工作的人員都受到日本人的審查。
北平協和醫學院
日本對名揚四海的北京人頭蓋骨化石早就垂涎三尺，據說日本天皇本人就是一位超級的古生物化石迷。“七七事變”之後，日本方面就曾經派人到北京打探過相關的情報。“珍珠港”事件當日，日本人就佔領了原先保存和研究化石的所在地——北平協和醫院。也許日本人在醫院沒有得到北京人頭蓋骨化石，就抓捕了裴文中先生，日軍軍官對他進行了長時間的審訊。裴文中在獄中被關了48天，在日本憲兵隊，日軍追問裴文中“北京人頭蓋骨”的下落，裴文中表示不知道。日本人就嚴刑拷打，灌辣椒水，並威脅槍斃，還讓裴文中寫遺書……
裴文中在周口店工作照
一個叫錠者繁晴的日本特高課（日本間諜組織）人員從滿洲緊急派遣到北平，負責追蹤北京人頭蓋骨的下落，他根據線索，首先提審了裴文中。
“我們大日本帝國很敬重裴先生，‘北京人頭蓋骨化石’是全人類的財產，我們大日本帝國很希望與先生合作，共同研究頭蓋骨化石，我們給您準備了最好的研究室和豐厚的報酬，希望我們合作愉快……”
“我毫無此意，最近身體欠佳，正想就此回老家種地，你的好意恐難接受！”
“不要緊，相信我們的誠意一定會打動裴先生的。我很想知道，頭蓋骨化石現在在哪裡？你們用我們不得知的方式轉移走了這些珍貴化石，你們太狡猾了，這是不相信我們大日本帝國。我只是想知道化石現在的情況。”
“我在西城上班，協和在東城。兩者相距甚遠，那時發生了什麼我無從知道。”
“北京人頭蓋骨化石標本到底存放在什麼地方？”
“應該在協和解剖系的地下室。”
“具體負責的是誰？”
“協和醫院是美國人管理的，具體是誰負責，我不清楚。”
“那麼，最後經手化石的人是誰？”
“應該是美國人。”
“您最後看到是什麼時候？”
“大約是美日開戰前的一個月，我因為要找一塊標本研究，到過地下室，之後再也沒去過那裡。”
日本人從裴文中嘴裡沒有得到任何有價值的信息，裴文中始終就是這幾句話，最後只好將其釋放。
錠者繁晴馬不停蹄，在幾天之內，走訪調查了協和醫學院幾十個和“北京人”頭蓋骨化石研究、保存相關的人員。他還根據線索親自到天津的瑞士倉庫，翻開了全部可以檢查的箱子、行李，核查了能夠找到的所有線索，結果還是一無所得。奇怪的是，他恰恰沒有去秦皇島核查，莫非北京人頭蓋骨化石就不曾運往秦皇島？ 這是一個疑問，也是一個極為重要的線索。日本人的情報歷來做得很出色，他們不去秦皇島只有兩個原因，一個是他們很清楚頭蓋骨化石根本沒有運往秦皇島；另一個原因則是日本人已經在秦皇島得到了北京人頭蓋骨化石，為了掩蓋事實，刻意不讓錠者繁晴去秦皇島調查。
1943年，無顏回國的錠者繁晴，在北平的一間小公寓裡剖腹自殺了！這可奇怪了，錠者繁晴是日本方面派出的王牌偵探，因為完不成上級交代的任務，竟然不惜走上黃泉路，莫非，日本人真的不知道北京人頭蓋骨的下落？還是日本人上演了一出“賊喊捉賊”的鬧劇？將錠者繁晴作為一個迷魂藥拋給世人擾亂歷史。
發現第3個"北京人"頭蓋骨時情景
此後的幾年間日軍一直在搜尋失落的北京人頭蓋骨化石，甚至想重啟周口店的考古發掘。中華民國政府的調查人員也在尋找北京人頭蓋骨化石，他們曾經發現過一張秘密繪製的草圖，在這張圖上，不僅列出了和北京人頭蓋骨有關的關鍵地點，還分析了頭蓋骨可能的去向，尤其值得注意的是，在這張圖上還用英文標出了幾個關鍵人物，其中就包括裴文中和胡承志。這張中英文草圖究竟是何人繪製，目前已經不可考，但證據表明當時日本密探就是根據這張圖來搜查“北京人”頭蓋骨的去向的。
北京猿人復原像
日本人在找，中國人在找，美國人也在找，自從北京人頭蓋骨神秘丟失的那一刻起，有關頭蓋骨下落的線索就層出不窮。每一條線索，都在歷史的回溯中，顯得更加撲朔迷離。
1945年，二戰結束，日本戰敗。作為戰勝國，中國在戰後派出了使團赴日本，參與受降等有關事宜，著名考古學家李濟先生作為使團高級顧問，負責在日本考察和索回被掠走的中國文物，而重中之重，就是查詢和找回“北京人頭蓋骨化石”。
何應欽（右）代表中國接受日軍投降書
作為北京人頭蓋骨化石的發現以及保管、丟失事件的重要知情人裴文中也及時寫出了一份詳細報告，指明頭骨的下落。在這份報告中，裴文中提供了這些信息：“民國34年（1945年）11月14日，中央社東京專電：盟軍最高總部稱‘前為日軍竊奪並運至東京之北京人骨骼現已發現’。民國35年（1946年）1月1日，北平《英文時事新聞》載有路透社電：‘東京帝國大學已將此無價之骨骼標本運赴盟軍總部。’”
裴文中引用的各大通訊社發出的言之鑿鑿的新聞，讓人們不難看到兩個方面的內容：一、北京人頭蓋骨的確是被日本侵略者劫走了；二、日本方面已經將頭蓋骨上交盟軍。這也許印證了一點：日本諜報人員尋找北京人頭蓋骨化石的行為就是一個花招。
1946年3月，在東京，李濟見到了駐日美國海軍司令斯脫特。但是，斯脫特司令的回答卻使李濟十分失望：盟軍司令部已經就中國政府此前的要求，根據報端的信息查問過東京帝國大學。回答是，沒有任何根據證明“北京人”頭蓋骨在東京或者在日本！對於報紙上的新聞，盟軍含糊其辭，難以自圓其說，最後推脫為大概是記者們胡亂寫的，他們將嚴懲假新聞的始作俑者等等！不管中國人信不信，反正美國人信了。盟軍總部隨即向中國使團發出了公函，告知了這一情況，還作出了“一旦得到有關北京人頭蓋骨化石的新情況，立即轉告”的承諾。
李濟
原本白紙黑字的官方通訊社電訊，到了最後卻變成了一團迷霧。這是日本人在搗鬼，還是美國人在掩蓋？但是，李濟確實在日本找到了與北京人頭蓋骨化石相關的部分石器。後來又有中國科學家到日本尋找，卻遭到日本政府阻撓。種種跡象表明，日本人故意侵佔、隱瞞化石存放地點的嫌疑最大。從美國政府二戰後包庇日軍731部隊戰犯的事實似乎也可以推斷，日美也許就北京人頭蓋骨化石達成了某種協議和默契。
日本外務省民間財產局，是二戰後歸還被侵略國物資的執行部門。在一份發給盟軍總部民間財產管理組的報告上，日本外務省民間財產局表示，頭蓋骨化石並沒有在日本被發現。他們同時還表示，1941年12月在秦皇島及其周圍駐紮的日本部隊的相關資料已經丟失，該部隊人員姓名和現在的地址不詳。這樣一來，中國方面通過調查駐紮部隊來尋找北京人頭蓋骨的線索，就此中斷了。
從1946年4月30日，中國駐日代表團向盟軍提交尋找申請算起，到1948年9月18日，盟軍總部給出官方權威的調查備忘錄，經歷了整整兩年半的時間，但一無所獲。在備忘錄中，美軍做出的追查北京人頭蓋骨化石的承諾，再也沒有下文。
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