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十个月后，因当时列侯都住在长安，京城粮食供应不足。文帝于是下诏，命令列侯各归封国，不得滞留长安。列侯贪恋朝中权位，各寻借口留在京城，不肯归封。
文帝发怒，复命免除周勃相国职位，使其带头表率，回归封地绛县。
周勃回到封地年余，每当河东郡守、郡尉巡行到达绛县，便想起当年高祖伪游云梦，借机擒拿楚王韩信之事。因畏惧被诛，便常身披铠甲，命家兵卫护，才敢来见郡守、郡尉。
此后便有人借此上书，告发周勃想要谋反。
汉文帝览奏，半信半疑，遂诏命廷尉前往绛县，审明回奏。廷尉又将此事交给长安令处理，于是捕捉周勃，下狱拘审治罪。
周勃恐惧异常，兼又拙于言辞，不知怎样答辩。
狱吏渐渐欺辱，周勃以千金贿赂狱吏，请其开恩。狱吏知道周勃为人忠厚，不会谋反，意欲救之，就在牍板背面写上一行字，相隔监门示之。
牍板之上写道：请公主出面，向太后求情。
狱吏所说公主，乃是汉文帝之女，嫁给周勃长子周胜。周勃一见大喜，恍然大悟。由是待长子周胜前来探监之时，命其还家说与公主，令其入宫见其祖母，为自己作证未反。并命将多年来朝廷增封及赏赐财物，都送给国舅薄昭，同时请其上奏美言。
案件审至紧急关头，薄昭果然替周勃出力，连夜进宫，向姑母薄太后进言。太后也早自孙女口中得知此案，认为周勃没有谋反情事。
来日文帝临朝之前，来向太后请安。薄太后忽发暴怒，抓起头巾，向文帝身上掷去，厉声喝骂：绛侯周勃，乃三世老臣，功高盖世。又身挂皇帝赐给印玺，在北军率领十万铁骑，不在那时谋反；如今身居小县封国，反倒要谋反不成！
汉文帝此时已经看到绛侯在狱中供辞，知其被屈含冤；又见母亲暴怒，急忙拜倒谢罪：太后休怒。狱吏也是刚查清楚此事，上报绛侯无罪，孩儿这就马上放他出狱。
于是立派使臣，持节前往刑狱，释放绛侯，复其爵位封邑。
绛侯出狱，谢恩还府，对家人叹道：我曾领百万大军，怎知狱吏尊贵如此！
于是回到封国绛城，安度晚年。乃于孝文帝十一年去世，谥