5月15日，在各方压力下，政府代表接受了土匪的部分条件：围山军队后撤十里；先行释放部分妇孺；土匪改编为正规军的问题“酌情考虑”。当晚，十名外籍妇女儿童被送下山，每人还得到了一篮山枣。
但核心分歧依然存在。孙美瑶要求将所部改编为“山东新编第十一旅”，由他任旅长；政府则坚持最高给个团长职位。谈判桌上火药味越来越浓，有次差点拔枪相向。
关键时刻，一个意外打破了僵局。5月21日，被释放的上海商会代表回到山中，带来杜月笙的口信：“孙司令，见好就收吧。”同时，政府密使悄悄承诺：只要放人，改编事宜可以商量。
6月12日，持续37天的临城劫车案终于落下帷幕。双方签署《枣庄协议》：政府将孙美瑶部改编为“山东新编旅”，孙任旅长；支付八万大洋“安置费”；所有外籍人质获释。
次日清晨，当最后一批人质走下山时，孙美瑶站在山崖上敬了个标准的军礼。平格少校后来在回忆录中写道：“那一刻，他不是土匪头子，而是个骄傲的中国军人。”
然而故事并未就此结束。改编后的新编旅被调往滕县驻防，但孙美瑶与官场的矛盾日益尖锐。12月19日，兖州镇守使张培荣设下“鸿门宴”，以“纵兵扰民”为由将孙美瑶当场枪决。其部众或被收编，或重新落草。
《京报》主笔邵飘萍发表评论：“临城劫车案暴露了军阀统治的腐朽，也预示了更大规模的社会动荡。”……
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