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建安十年（205）10月，曹操回到了邺县。
此次出征历时整一年，但收获颇丰，攻下了南皮，扫荡了幽州残敌，将袁熙、袁尚赶到了塞外，原来袁绍控制地区的北方四个州中，冀州、青州、幽州已全部占领，加上并州的高幹已经投降，扫平北方的目标看来实现了。
但是出了意外，就在曹操回师邺县时，并州刺史高幹发起了叛乱。这有点儿不太好理解，袁氏势力尚在时不叛乱，现在却要叛乱，高幹不知道是怎么打算的。
高幹不是弱智，也许这里面另有隐情，比如他投降曹操时会不会有约定，要曹操保证袁氏兄弟的安全，曹操杀了袁谭，赶跑了袁熙和袁尚，还把袁熙的妻子给自己当了儿媳妇，所有这些，让高幹无法忍受。
所以，在时机选择上高幹也没有太多考虑，他如果早有预谋，就不会选择在建安十年（205）10月起兵，因为这时曹操率主力已经回师到邺县。真想大干一场的话，应该在曹军主力激战于南皮时动手，或者最少也应该比现在提前两三个月，在曹操率主力打到现如今的北京市密云水库一带时动手。
把叛乱的时间定在这个时候，注定不会有什么奇迹发生。
并州刺史部的范围约相当于今山西省大部、陕西省北部地区以及内蒙古自治区的河套一带，现在的太原、大同、呼和浩特、包头、榆林、延安都在其内，治所是太原郡的晋阳县，即今山西省太原市。由太原郡向东是上党郡，上党郡与邺县所在的冀州刺史部魏郡之间只隔着一座太行山。
上党郡太守是曹操的人，高幹把他抓了起来，之后进军并占领了太行山中的军事要塞壶关，妄图以太行山为依托抵挡曹军的进攻。
壶关，太行山里的一个山口，也称壶关口或壶口关，位于今山西省壶关县，属长治市，北有百谷山，南有双龙山，两山夹峙，中间空断，山形像一把壶，所以称为壶关。
曹操派乐进和李典为前锋进击壶关，随后他亲率大军赶到，于建安十一年（206）正月把壶关围住，高幹留下部将夏昭、邓升守城，自己前往南匈奴单于那里求救。
袁熙、袁尚投奔的是蹋顿乌桓人，除此之外，袁氏的传统盟友里还有一支少数民族武装是南匈奴，南匈奴单于于扶罗跟袁绍关系密切，官渡之战时南匈奴也派兵为袁绍助战。
现在于扶罗已经死了，他的兄弟呼厨泉继位，呼厨泉看到曹操势力日益强大，不敢与他为敌，对于高幹的请求，呼厨泉不予理睬。
高幹无奈，只得带着几名随从前往荆州刺史部，要找刘表搬救兵，但路上被一支地方武装截住，高幹就这样被杀了。
这支类似于民兵或民团的武装组织首领叫王琰，是上洛都尉。上洛是哪里不详，或许与洛阳有关，因为高幹由并州南下荆州有可能路过河洛一带，而都尉相当于县公安局局长。
王琰把高幹的首级呈送给曹操，立即被封了侯，受到大家的羡慕。只有一个人高兴不起来，整天待在屋里哭，她就是王琰的妻子。因为王琰从此将要富贵，就会娶更多的小妾，从而会夺走对自己的爱。
没有高幹，壶关这场仗按说不用打了，但结果不是。
夏昭、邓升却很顽强，加上壶关城很坚固，曹军久攻不下。曹操火了，发布军令：“城池攻破后，把他们全部活埋！”
但是又打了三个月，还是没有攻下。这就是冷兵器时代的攻城战，易守难攻，从之前的郯城、雍丘到东武阳、下邳、邺县，以及之后的陈仓之战，都是在力量悬殊的情况下打得旷日持久，常常几个月甚至一年都攻不下来。
曹仁看出了问题，他向曹操建议：“围城的时候最好让城里的人看到他们还有活路，现在要是让他们感觉只有死路一条，他们必然会奋力抵抗，加上敌人城固而粮多，我们硬攻必然会有很大伤亡。位于坚固的城池下，去攻打必死的敌人，不是上策。”
曹操接受了曹仁的建议，城内的敌兵很快投降了，曹仁因此被封为都亭侯。曹仁的建议里应该还有更具体的攻城方案，不然城里的敌兵也不会轻易投降，这个方案是什么没有记载，应该是更改之前的命令，给城里的人留出一条活路，诱使敌兵投降吧。
高幹被杀，壶关攻破，活跃在并州地区的黑山军首领张燕此前已归顺了曹操，被封了侯爵，在这一带有传统势力的南匈奴也表示不愿为敌，并州刺史部的问题也就解决了。
并州刺史部一向独立性很强，就是缘于黑山军、南匈奴这些因素，但它的战略位置又很重要，不说庇护着中原的北部边防，就说河洛与关中的联络，它也占着中间要害的一段，所以并州刺史部的问题如果不能彻底解决，也让人不踏实。
