四月九日中方提出修正案，同意割讓遼東的安東縣、寬甸縣、鳳凰廳和岫岩州四地，以及澎湖列島。賠款要求減至一億兩。新訂商約以中國與西方各國現行約章為基準。據此，雙方在十日舉行了第五次談判，李鴻章的傷勢已接近痊癒，親自參加了此次會議。伊籐提出了對條約修正案的再修正備忘錄，仍堅持割讓臺灣全島、澎湖列島，同時將遼東割地的邊界由北緯四十一度向南縮至營口、海城、鳳凰城、安平河以南。賠款減至二億兩。商埠由七處減為四處。他指出，這個備忘錄是日方充分體諒中方所處困難地位後，將日方的要求減輕到最輕的限度；為中方減少一分困難，即為日方增加一分困難。所以對此備忘錄，中方只有同意與否兩句話。李鴻章問，這是否意味著對此備忘錄不允許再進行討論分辨？伊籐回答說，儘管辯論，但條件不能再減。於是李鴻章就賠款和割地兩項進行了駁辯，當時兩人的對話中有如下一段：
李：請允許敝人略述己見。首先，賠款二萬萬兩，數額過巨，實非今日我國所能承擔。能否再減輕？
伊：如既已言明，本備忘錄是在盡量予以減輕而後所擬定，實無再減之餘地，尚乞諒解。今後如戰爭繼續，賠款數額將不止於此。
李：如我方第一次覆文中所詳述，核計貴國開銷之數，遠不及二萬萬兩。今提出如此苛刻條件，以我國一國之力，無論如何亦難負擔如此巨款，必借洋債。洋債為數既多，本息甚巨，中國實無償還此等債務之財源。
伊：敝人不敢遽然贊同閣下之說。貴國土地富饒，人民眾多，富源廣大無比。
李：即使我國富源廣大，但尚未開發，毫無辦法。
伊：貴國人多，超過四億，比我國人口多出十倍，如欲開發富源，實輕而易舉。
李：雖國大人多，無人傑可奈何！
伊：國步艱難之際，英雄輩出，至執掌國政者亦有之。即可用以開源。
李：（微笑）願向我國政府建議，禮聘閣下為敝國宰相如何？
伊：（亦微笑）敝人一身已獻給我國天皇。如蒙陛下恩准，不拘何時，亦不拒絕為貴國竭盡微力。
李：今日我國實困難至極，希閣下給以充分同情與體諒。縱令現在得以訂立講和條約，賠款金額如此巨大，將立即為世人所知曉。外國之資本家將乘我國困難之機，貪圖非常之高利，彼時，我國必將陷入更加困難之境地。
伊：關於此事，以敝人之地位不能進行任何談論。
李：當然。但另方面，若訂約即不可更變，否則我國將成為不履行條約之背約行為，必將再惹貴國以背約作為再開戰端之理由。故在尚未發生此種不幸之前，不能不再乞閣下減輕所提條件。切望閣下斟酌我國情形，再加以考慮。
伊：條約一旦締結，貴國則不能不認真履行。如貴國背約，我方不得已而將再次訴諸武力，當然不排除這種可能性。
李：正因為如此，敝人才不得不再請求閣下採取寬大措施，使條件減至今日我國可能履行之程度。
伊：此備忘錄之條件，已充分體諒貴國情形，在可能減輕之限度內，業已減輕，因此不能允許再減輕分毫。
李：貴國為戰勝者，我國為戰敗者。戰勝者之要求，無論何等條件，敗者亦必服從。但以如此苛刻條件指令我國，終非我國所能忍受。
伊：（立即嚴肅起來）敢問，閣下所言，可否解釋為堅決拒絕本大臣所提出要求之意？
李：否，決非如此。我國政府自不待言，本大臣亦求和心切，早為閣下所諒察。敝人只是坦率表達我國之情況而已。
伊：既如此，我方除備忘錄所記述之事項外，絲毫也不能減輕。
李：其次，願就土地問題一談。歷觀歐洲各國交戰，未有將佔據之地要求全行割讓者。以普法戰爭為例，德國所佔領之法國疆土，雖非常廣闊，而實際所提出之割讓要求，卻極為寬大。今約內將奉天南部所佔之地，要求全行割讓，此外對未被佔領之臺灣亦要求割讓，豈非已甚？
伊：否。其事例甚多，不可以普法之一例論之。
李：英法兩國兵臨北京城下時，彼等亦未要求割讓寸地。
伊：彼另有意在，不可以彼例此。
李：即如營口而論，乃系通商口岸，東西南北貨物雲集之地，實為我國政府之一大財源。貴國一面命我國負擔苛重賠款，同時又奪取我之收入源泉，豈非過於殘酷？
伊：是乃不得已之結果。
李：（邊笑邊說）譬如養子，既欲其長，又不餵乳，其子不死何待？
伊：（亦邊笑邊說）中國豈可與孩提並論。
李：臺灣全島，日兵尚未侵犯，何故強讓？
伊：閣下似乎說，未佔領之土地，即無要求割讓之理，貴國何以將東西伯利亞割讓給俄國？
李：將東西伯利亞割讓與俄國，並非戰爭之結果。
伊：割取臺灣，在和談上亦為合理之要求。
李：臺灣與黑龍江有霄壤之別，完全不能相比。黑龍江殆為化外之瘠土，人煙稀少，尚未施政。相反，臺灣土地肥沃，物產豐富，民亦服從王化，設官署置吏員，純如本土。
伊：但在割佔中國主權所及版圖一點上，毫無不同之處，無須論及土地之肥瘠。
李：如此豈非輕我年耄，不知分別？
伊：中堂見問，不能不答。
李：總之，現講三大端：二萬萬兩為數甚巨，必請再減五千萬；營口還請退出；臺灣不能相讓。
伊：如此，即當遣兵至臺灣。
李：臺地瘴氣甚大，從前日兵在臺，傷亡甚多。臺民大都吸食鴉片煙，以避瘴氣。
伊：但看我日後據臺，必禁鴉片。
李：臺民吸菸，由來久矣。
伊：鴉片未出，臺灣已有居民。倭國鴉片進口，禁令甚嚴，故無吸菸之人。
李：至為佩服。
談判結束時，李鴻章與伊籐博文握手告別，再次請求將賠款大幅減少。伊籐笑著搖頭說：不能再減。遂散。
次日，伊籐致函李鴻章，稱中國須在四天內答覆同意與否。李鴻章一面復函與倭國爭執，一面再請清廷定奪。清廷先是復電希望能以礦山、關稅等主權出讓而保領土，李鴻章認為不可能。清廷便允割臺灣南部，必爭營口。當天日方提出嚴重聲明，對李鴻章的復函進行全面反駁，再次催逼中國明確答覆。在此情況下，清政府知倭國態度強硬，擔心如再拖延將招致議和決裂，大局不可收拾。因此，總理衙門於四日電復李鴻章：「原冀爭得一分，有一分之益，如竟無可商改，即遵前旨與之定約。」馬關條約大局乃定。
四月十五日，中日全權大臣舉行了第六次談判。這次會談時間很長，整整談了五個小時，李鴻章不惜再三懇求至每一細節。因為日方掌握了中國的來往密電，所以伊籐胸有成竹，決不肯作絲毫讓步。談判至下午七時半才結束，當互相握手告別時，李鴻章邊笑邊向伊籐說道：未曾想閣下竟是如此嚴酷執拗之人。伊籐亦笑答曰：當此商議國家大事之際，亦出於不得已耳。
四月十七日，《馬關條約》最後簽定，主要內容包括：
一中國認明朝鮮國確為完全無缺之獨立自主；
二中國將遼東半島、臺灣全島及所有附屬島嶼、澎湖列島永遠讓與倭國；
三中國將庫平銀二萬萬兩交與倭國，作為賠償軍費；
四倭國國民可在中國通商口岸從事各種貨物製造，並可裝運進口各種機器；
五開放沙市、重慶、蘇州、杭州為商埠，等等
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