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通過章乃器，陳雲很快見到了章秋陽。為安全起見，章秋陽將陳雲轉移到法租界霞飛路(今淮海中路)358弄尚賢坊21號自己家中，後又移至英租界山西北路老泰安里唐文雲(章秋陽愛人)家中。這時原商務印書館黨員孫詩圃，奉組織之命亦從無錫趕到上海，參加掩護陳雲在滬的安全工作。安頓之後，陳雲即通過章秋陽，找到廠上海臨時中央局的同志，了解了上海黨組織的情況;還通過潘渭年告之在港的潘漢年立即來滬。在此期間，陳雲分析時局，產生了赴蘇的想法，並通過章秋陽順利找到了瞿秋白夫人楊之華和何叔衡的女兒何實嗣。她倆與共產國際駐上海聯絡員都有聯繫。
約8月，陳雲與潘漢年在上海取得聯繫。鑑於上海形勢險惡、暫時還沒有恢復白區工作的條件，他們兩人決定先後乘蘇聯貨船赴海參威，然後轉赴莫斯科。作出決定後，陳雲便通過秘密交通，與陳潭秋、楊之華等先期乘坐蘇聯貨船經海參威，於8月20日到達莫斯科。此時，共產國際七大已經閉幕。史達林等蘇共領導人接見了中共駐共產國際代表團負責人王明及陳雲、滕代遠等人。而後，陳雲參加了中共駐共產國際代表團的工作，化名史平。
約8月下旬，潘漢年化名水番三郎，乘蘇聯貨船“東方號”離開上海。9月上旬抵達莫斯科後，受中共駐共產國際代表團之託，列席了少共國際代表團大會。隨後，潘漢年化名柏林，參加了中共駐共產國際代表團的學習，並與在蘇的陳雲、曾三、孔原、饒漱石、楊之華、高自力、梁廣、夏采曦等一起參觀訪問。
陳雲與潘漢年的赴蘇，完成了黨中央交給他們的特殊使命，使中共恢復了與共產國際的聯繫，並使共產國際了解了遵義會議及紅軍長征的情況。
1936年初，國民黨為謀求國共合作的途徑，派其駐蘇大使館武官鄧文儀為代表，與中共駐共產國際代表團接觸。據陳雲同志1981年11月8日回憶，當時是他與王明、康生三人共同商議決定。派潘漢年出面與鄧文儀接頭的。隨後，又指派潘漢年為聯絡代表，回國找陳果夫、陳立夫洽談國共抗日合作事宜。並要求他默記密碼，以恢復黨中央和共產國際的電訊聯繫。是年4月間，潘漢年離開莫斯科經法國巴黎回國，為爭取第二次國共合作日夜奔波。
這年10月，陳雲亦接到中共駐共產國際代表團命他回國迎接西路軍的指示。1937年4月，陳雲抵達迪化(今烏魯木齊)，任中共駐新疆代表。5月，他和膝代遠到新疆、甘肅交界的星星峽地區接應李先念等率領的西路軍餘部400多人進入迪化，而後在新疆組織幹部、戰士學習文化知識和軍事技術，並組建了由中國共產黨領導的第一支航空隊。
為戰友伸張正義
陳雲與潘漢年自莫斯科分手回國後，分別在不同的崗位為黨竭力工作。陳雲從1937年11月由新疆赴延安，12月出任中共中央組織部部長，直至1944年3月;後出任中共中央西北局委員、西北財經辦事處副主任，主持陝甘寧邊區的財政經濟工作;抗日戰爭勝利後，1945年9月陳雲到達瀋陽，任中共中央東北局委員，參加領導建立東北根據地的鬥爭，直至解放。潘漢年回國後，曾任八路軍駐上海辦事處主任、華中局情報部部長等職，為黨的統戰和情報工作作出了重要貢獻。
臨近新中國成立之際，陳雲受中央之託，主持中央財政經濟委員會工作，出色的領導了建國初期統一財政、穩定物價、恢復生產、安定人民生活等重大工作。在這期間，他曾對華東局和上海市委有過直接的指示。當時潘漢年作為上海市委第三書記、上海市副市長，曾為落實中央一系列指示，協助市長陳毅在上海恢復和發展生產、穩定物價、整頓金融等方面做了大量工作。
1955年4月，潘漢年因所謂“內奸”問題被逮捕並定罪判刑。但其問題始終查無實據，政治名譽也未能恢復，直至1977年4月14日在長沙蒙冤病逝。
對此，陳雲心情一直十分沉重。潘漢年長期從事黨的地下工作，黨內了解他情況的同志並不多，特別是經過“文化大革命”後，中央領導層中與潘漢年共過事的、還健在的，僅有陳雲一位了。無論是從黨的利益，還是從戰友情誼，陳雲都認為必須徹底搞清潘漢年的問題。
1978年11月，陳雲在中共十一屆三中全會前的工作會議上，率先提出了要重新評定“文化大革命”中發生的重大政治事件和“文化大革命”前遺留的某些重大歷史問題。三中全會後，陳雲便委託曾長期在上海從事地下工作的劉曉收集潘漢年的材料，以查清問題。
1979年10月，陳雲因病住院動大手術。手術前，陳雲鄭重地給當時任中共中央秘書長的胡耀邦寫了一個條子，提出重新複查潘漢年的案子。姚依林來醫院探望陳雲，問他還有什麼事。他說，沒有別的事，潘漢年的問題也給耀邦同志寫了條子。在疾病威脅生命的關鍵時刻，陳雲提出潘案複查的問題，充分顯示了他對黨的歷史和事業及戰友高度負責的精神。
1981年3月1日，陳雲再次就潘案複查問題致信已任黨中央總書記的胡耀邦及鄧小平、李先念等同志，信中說：“我認為潘漢年的案子需要複查一下。”“收集了一些公安部的材料，和與漢年同案人的材料。這些材料，並無潘投敵的材料確證。”而且，劉曉同志領導下的上海黨的組織的完整保存，從反面證明了潘漢年並未投敵出賣組織或某一個同志。陳雲明確提出：“我提議中央對潘漢年一案正式予以複查。這件事如中央同意，可交中央紀律檢查委員會辦理。”3月3日，胡耀邦批示接陳雲同志的意見，由中紀委複查潘案。