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楊光先當年指責湯若望的《時憲曆》只編了200年，大清皇朝億萬萬年，這豈不是咒大清短命嗎？
1668年，南懷仁奏報楊光先等在曆法、測驗方面的嚴重錯誤。康熙非常謹慎，他多次召楊光先與南懷仁到宮中當眾測驗，看誰的演算法更準確。
1668年12月27日至29日，南懷仁以圭表觀測證實了他推算的太陽位置與太陽的實際位置一致。
1669年2月1日，南懷仁到觀象臺，為火星和太陽位置的觀測做準備。那裡安置著一架黃道春秋分渾儀、一架青銅象限儀、一架鐵紀限儀。他調整了渾儀的環和照準器、象限儀的方向和照準儀。
2月3日，火星果然處於渾儀照準器對著的位置，太陽處於象限儀和紀限儀的照準器所對準的位置，與他的推算一致。
1669年2月18日正午，南懷仁和螯拜支援的欽天監監正楊光先對決。康熙帝命大學士圖海等20人會同欽天監官員，赴觀象臺共同測驗。
南懷仁再次用象限儀觀測太陽緯度，又得出了推算的太陽緯度與實際測試的太陽緯度相同的結果。
當晚，他還用黃道春秋分渾儀觀測了月亮的位置，結果與推算的位置也吻合。
觀測時間是靠事先的計算確定的，南懷仁還把一架直徑差不多2尺的天球儀帶到了觀象臺，以便向陪同的官員們講解他的觀測。
面對測驗結果，楊光先仍為自己辯解，指責南懷仁“欲毀堯舜相傳之儀器，以改西洋之儀器”。
然而，這種說辭再不能打動皇帝了。
由於楊光先等所做推算與實測不符，而南懷仁的推算皆與觀象臺的實測一致，最後，康熙帝推倒了楊光先誣告湯若望一案，為湯若望及同案死者平反。
楊光先被判死刑，但念他年老體衰，故恩准他告老還鄉（楊死於返鄉途中）。
1669年3月11日，禮部建議由南懷仁掌管欽天監。
康熙八年三月初一日（1669年4月1日），南懷仁被授以欽天監監副，負責“治理曆法”。
初九日（4月9日）禮部再奉旨，“曆法天文，概第南懷仁料理”。
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