同年夏，司马相如完成安抚巴蜀工作后，返回京城向汉武帝汇报处置情况。
恰在这时，邛人和筰人的部落酋长听说了南夷和汉朝结交，得到很多赏赐的消息，这才上书表示愿意归附汉朝，请求朝廷仿照统治南夷的模式，也在他们居住的地区任命官吏。
由于司马相如刚刚从巴蜀返回，汉武帝遂就此事征询司马相如的意见，司马相如表示，“邛、笮、冉駹等部落距离蜀郡较近，道路也容易开通。秦朝时便已经开通道路，在那里设置过郡县，直到汉朝以来才罢废。如果现在真的能够重新开通，在那里设置郡县，将胜过夜郎等南夷地区”，并向汉武帝提出了趁机开通西夷道的建议。
汉武帝于是任命司马相如为中郎将，持皇帝符节出使西夷。司马相如遂奉诏和副使王然等人乘坐驿车，利用巴蜀两郡的财物收买西夷各部落，使得邛、筰、冉駹、斯榆等部落酋长纷纷归附，作为汉朝的臣民。
汉武帝闻讯大喜，下诏命令司马相如征调士卒和役夫，拆除原有旧关隘，新设立的关隘向外扩展，西部到达沫水、若水，南至柯江为界，于此设立了一个都尉、十多个县，全部归于蜀郡。同时，对已经废弛的滇蜀原有商道进行修整，重新打通了从蜀郡治所（今成都）至邛筰（今四川西昌）的零关道。
虽然由于此后西汉与匈奴的战争，朝廷对于西南夷的开发时断时续，但经过唐蒙和司马相如的努力，随着南方丝绸之路初见雏形，朝廷对于西南地区的辐射和影响力得到了显着加强，不仅有效经略了西南地区，同时也间接确保了东南越人地区的稳定，这无疑给朝廷对匈奴用兵提供了坚强的保障。
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