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洛蘭在壹張皮圈椅裏坐了下來，趁克爾恩教授拆信時，把這個房間很快地掃視了壹下。 多麽陰暗的房間啊！教授本人和房間的風格是完全適應的。他的毫無表情的面孔，像是壹個別具風格的裝飾用的假面具。
? “不錯，我確是需要壹個助手。”教授說，“可是有壹個條件，您能保持緘默嗎？”
? 洛蘭應允了。克爾恩點了點頭，吩咐壹個黑人助手把她帶進了實驗室。她突然看見壹件東西，使她像電擊那樣震顫了壹下。壹個沒有身體的人的頭顱，固定在玻璃板上，有壹根管子從喉嚨裏通出來，正傷心地望著她，沒有聲音地蠕動著嘴唇。
洛蘭險些兒昏過去了。她認出了，這是不久前逝世的著名外科專家陶威爾教授的頭顱。
“是的，這正是我的已故的同事陶威爾的頭。他遺言把身體貢獻給我們***同進行的人體復活試驗。我已復活了他的靈魂，這有什麽可怕呢？”克爾恩告訴洛蘭，試驗還沒有完成，必須保持絕對緘默。他教她實驗方法，禁止她打開通往頭顱喉嚨的皮管的龍頭，警告說：“這個龍頭壹開，頭顱立刻就會死掉。”
? 洛蘭聽從了安排，卻抑制不住好奇心。她逐漸和頭顱建立了感情。頭顱雖然不能說話，卻能用壹些面部表情向她傳達意思。有壹天，頭顱向她示意，打開通向喉管的龍頭。洛蘭的好奇心被激發到最強烈的程度，感到其中必定隱藏著什麽秘密，小心翼翼扭開了龍頭，忽然聽見了壹個嘶啞的聲音：“謝謝您……” 頭顱說話了，悲傷地低聲念著壹句哲學家的話：“我思，故我在……。”他有思維，成天做著歡樂和痛苦的夢，深深思念唯壹的兒子。他還想說什麽，外面傳來腳步聲，洛蘭連忙關上龍頭。
? 洛蘭終於了解到全部秘密，頭顱悄悄向她吐露了壹切。原來，克爾恩本是陶威爾教授的助手，致力於研究把剛死的器官取下來，設法恢復生命。不幸他患了氣喘病，克爾恩為他急救。也許是註射的藥劑量太大，結束了他的生命。
當他醒來時，已經落到這副模樣。克爾恩用電流灼燒他的太陽穴，在養育頭顱的溶液裏加刺激劑，強迫他繼續工作，提供研究材料。頭顱憤怒地拒絕了。但是當他眼見克爾恩做實驗時犯了錯誤，幾乎毀掉全部工作時，又忍不住為他指出錯誤，繼續指導這項研究工作。 洛蘭氣憤地說：“他是強盜、是兇手。他把妳的頭當成能產生創造思想的蓄電池，用來賺錢，騙取榮譽，妳為什麽還要和他壹起工作呢？”頭顱說：“是的，我拒絕過，也想過，作者的名字沒有多大的意義，重要的是把我的思想傳遍全世界，到處開花結果。”頭顱勸洛蘭不要馬上告發，他說：“等到實驗結束了再告他吧！現在他需要我，我也需要他，我必須完成這項研究工作。為了事業，我的心裏已經沒有了復仇的火焰。
第二天，運來了兩具新死的屍體。男屍是壹個工人，名叫托馬。女屍是酒吧間的歌女，名叫勃麗克。在洛蘭的幫助下，克爾恩順利切下他們的頭顱，分別放在兩個小桌子上。 克爾恩命令洛蘭打開通往男屍頭顱的壓縮空氣。他蘇醒過來，驚訝地問：“我在什麽地方？我的手腳到哪兒去了？往後怎樣幹活呀！”
勃麗克的頭顱復活後，請求他們把她弄死算了，別成為這樣難看的怪物。 克爾恩叫洛蘭給他們放電影，睹景生情，卻使他們更加難受。為了使他們保持生活情趣，洛蘭為勃麗克的頭顱化 妝，使她高興了壹些。
克爾恩決定先用勃麗克的頭顱做連體實驗，和陶威爾教授的頭顱商討。頭顱卻叫他先做動物實驗，指導他用狗實驗成功了。克爾恩十分得意，打算用勃麗克的頭顱作進壹步的實驗。
想不到洛蘭卻提出，先安裝陶威爾教授的身體，因為他比勃麗克和托馬重要得多。克爾恩產生了懷疑，問她是否和頭顱談過話？洛蘭坦然承認了，宣布要揭發他。克爾恩非常惱火，對她說：“妳愛怎麽說，就怎麽說吧！我會把他的頭顱弄死，溶化在藥水裏。妳向全世界叫喊，也沒有人相信妳的話，人家只會笑話妳。可是妳得小心，我會懲罰妳的。” 克爾恩惡狠狠地沖進陶威爾教授的頭顱的房間，使勁把供血罐子的龍頭壹擰。頭顱的眼球突了出來，目光漸漸變暗，臉上的肌肉不住抽搐，忍受著窒息的痛苦，死亡就要來臨了。洛蘭受不住了，只好硬咽著懇求克爾恩：“快把龍頭擰開吧！我什麽都答應。” 克爾恩的條件是苛刻的，命令她給母親寫信，說明由於工作需要，暫時不能回家。他說，等到實驗成功，陶威爾教授的頭顱自行死亡後，才放她回去。如果她逃跑，殘忍的克爾恩就會對陶威爾教授的頭顱下毒手了。
第二天，陶威爾教授的頭顱知道了情況，十分氣憤，決心壹死，成全洛蘭回家。洛蘭卻不同意，夢想給他安裝壹個身體，救活他。
門突然開了，克爾恩站在門口，冷笑說：“陰謀者在商談嗎？我不妨礙妳們。”說完砰地壹下關上門，回頭走了。洛蘭和陶威爾教授的頭顱***同反對克爾恩，卻不得不全力配合他進行實驗。克爾恩恨不得置他們於死地，卻也離不開他們的幫助，暫時不能下毒手。 為了給勃麗克的頭顱安裝身體，克爾恩在殯儀館裏找到兩具女屍。壹個身體粗壯的女仆，另壹個身材苗條，肩上有壹塊顯眼的胎記，可是腳底卻有壹個致使血中毒的傷口。洛蘭查明了，這是意大利著名女演員安瑰麗克的屍體。
勃麗克的頭顱不願和女仆的屍體結合，自己選中了那個美麗的女屍。克爾恩為她成功地做了連體手術，經過壹段時間，她可以飄飄忽忽地站起來了。走到鏡子面前，仔細欣賞自己的新身體，感到十分滿意。幾天後，她甚至興沖沖地試著跳舞了。她的舞姿很優美。奇怪的是，有時候她的手會突然作出壹個特殊的手勢，和整個舞蹈不太壹致，好像在做壹個被迫的動作似的。克爾恩卻註意著她那只有傷口的腳，擔心會由此引起新的麻煩。 長時間以來壹直壓抑在勃麗克心裏的壹切欲望，現在壹起爆發出來了。她提出各種要求。要做新衣服，買鞋子、帽子、時裝樣本、化妝品，克爾恩都慷慨地滿足了她。 為了炫耀自己的成績，克爾恩讓勃麗克打扮得漂漂亮亮的，把她帶到陶威爾教授頭顱的房間裏。陶威爾頭顱也很高興，祝賀他出色地完成了任務。頭顱對洛蘭說：“生命真是奇怪的東西！不久以前我還想死。可是我的理想在實現著，如果完全實現了，醫學就會徹底變革。現在我應該為了這個理想，為了我和那個該死的克爾恩，愉快地活下去。”
勃麗克十分感謝克爾恩。克爾恩說：“這不需要，我所得到的，比妳想的多得多。”可是當勃麗克提出要出院時， 他卻沈下臉，嚴厲禁止她這樣“胡鬧”。
勃麗克不願老老實實待在這兒，壹天早晨，終於趁人不備逃跑了。克爾恩不敢報告警察，只好用重金聘請私人偵探尋找。他為失去了自己的傑作，不能在學術界和新聞界展示而生氣，更加為勃麗克可能會泄露秘密而焦慮。
勃麗克感到自己又成為生龍活虎的健康的人了。她的心怦怦跳著，快步跨進了她熟悉的那家小酒店的側門，把從前的女友瑪爾達嚇得半死。瑪爾達的丈夫日昂也感到非常驚奇。勃麗克編造說，當時她並沒有真正死去，壹個檢查屍體的醫生在停屍房裏救了她，在醫院住了很久才出來。“真妙啊！”日昂高興得大叫，他和瑪爾達這才弄清楚了她不是鬼。
可是瑪爾達發現她似乎長高了壹些，身材變得苗條了。 她解釋說，這是因為在醫院老是喝清湯，餓瘦了。她買了壹雙很高的高跟鞋，所以個子顯得比過去高。
日昂是壹個小偷，到處東躲西藏。當他了解到勃麗克因為不習慣喝清湯，是從醫院裏逃跑出來的情況時，建議她壹起遠走高飛，到南方的地中海邊去躲壹陣子。
勃麗克在酒店重新出現，引起了壹場轟動。她陶醉了，感到從來也沒有這樣幸福過，不願意離開這裏。眼看這樣胡鬧下去可能會出事，日昂不顧她本人和欣喜若狂的觀眾的反對，把她抱起來就往外走，和瑪爾達壹起，趕快離開了這個招惹人註意的地方。
已故的陶威爾教授的兒子阿爾杜爾，伴著好友畫家拉列也在地中海邊休息。由於女友安琪麗克在巴黎的壹次車禍中失蹤，拉列十分悲傷。阿爾杜爾陪他到這兒來，希望他忘記過去。
為了忘記憂愁，拉列到賭場去尋找刺激。有壹天，壹個男人和兩個女人走到賭臺邊，其中壹個女人引起了他的註意。她陌生，卻又似乎有些熟悉。她的右手忽然做了壹個手勢，使拉列吃了壹驚。他想起了，這是安琪麗克時常做的手勢呀！更加奇怪的是，她唱歌時，難聽的高音中，居然冒出壹個發自胸間的優美低音，那是安琪麗克的歌聲。
拉列的神經受不住了，把自己的發現告訴阿爾杜爾。 他說：“她的脖子上圍著壹串寶石項鏈，至少有四厘米寬，像是壹條繃帶。項鏈上面是壹個陌生的女人的頭，下面是壹個和安琪麗克壹模壹樣的身體，甚至肩上還有壹塊她的胎記。我不知給她畫了多少幅素描，十分熟悉她的線條和形態，決不會弄錯。”
阿爾杜爾突然想起了，他的父親在世時，曾經做過死狗復活的實驗。如果父親還健在，壹定可以完成這個手術。這件事很蹊蹺，他決定幫助拉列弄清真相。為了揭破秘密，他們設法結識了勃麗克和她的朋友們，邀請他們乘坐遊艇到海上去遊玩。阿爾杜爾在甲板上穩住日昂和瑪爾達，拉列趁機請勃麗克走進船艙唱歌。
拉列又聽見了她發出的兩種歌聲，並看見了項鏈下的傷痕，逼她說出真相。勃麗克只好吐露實情請求寬恕，並且講出在實驗室裏還有第三個頭顱。阿爾杜爾也走進來審問她。從他出示的照片，勃麗克認出了那就是陶威爾教授。拉列原諒了她，和她產生了特殊感情。可是克爾恩擔心的事發生了。勃麗克腳上的傷口重新感染，發生血中毒，拉列只好把她帶回巴黎，秘密安頓在家裏，請了醫生和護士專門料理。
為了探聽克爾恩的秘密，兩個年輕人決定從洛蘭入手。 當他們了解到，她已經被送進拉維諾醫生的神秘醫院囚禁起來，無法探訪。
這時，勃麗克的腳腫得更厲害了。她後悔沒有聽克爾恩的話，相信只有他才能救自己，給拉列留了壹張字條，悄悄逃回克爾恩那兒。拉列失去了安琪麗克，又失去了這個奇怪的死灰復燃的愛情，決心不顧壹切去搭救勃麗克。阿爾杜爾勸阻了他，認為只有找到洛蘭才行。
拉列請他的朋友沙烏勃幫助。沙烏勃了解到囚禁洛蘭的是可怕的精神病院，卻沒有辦法鉆進去。阿爾杜爾想出壹個辦法，偽裝瘋子進了醫院，才遇見洛蘭，向她低聲說明了自己的身份和目的。在他和朋友們的幫助下，終於趁著黑夜把洛蘭救了出去。可是他卻被抓住了，被拉維諾醫生囚禁在密室裏。拉維諾醫生親自審問他，弄清了他是陶威爾教授的兒子，便用毒氣使他昏迷過去，準備對他下毒手。 拉列和沙烏勃安頓好洛蘭，弄來兩套警察制服到拉維諾的醫院，冒充是檢查衛生的混了進去。他們用武力制服了值班醫生。拉維諾聞聲趕出來，也被制服了，被迫帶去解救了瀕臨死亡邊緣的阿爾杜爾。
勃麗克意外歸來，使克爾恩喜出望外。他甚至忘記責備她了。當他聽了勃麗克的解釋，只是溜出去玩，沒有泄露秘密，才籲了壹口長氣。勃麗克的病情在發展，克爾恩不得不為她作了兩次手術，最後忍痛又把她的頭顱切了下來。 安慰她不必傷心，以後再給她裝壹個身子。
這時，拉維諾打電話告訴他，阿爾杜爾等人劫走了洛蘭。克爾恩大吃壹驚，決定馬上舉行學術報告會，展出勃麗克的腦袋。在會議廳上，造成了極大的轟動。壹位老教授激動地稱贊克爾恩的天才成就，幫助人類戰勝了死亡。
臺下的洛蘭忍不住了，憤怒地沖上臺去大聲喊道：“不要相信他！他是兇手，是強盜！他殺害了陶威爾教授，強迫陶威爾教授的頭顱和他繼續合作，冒充是自己的發現。” 會場騷動了，人們議論紛紛。克爾恩卻控制住自己，泰然自若地用憐憫的眼光望著洛蘭，說她是瘋子，要求工作人員把她帶走。可是當工作人員沖上時，三個年輕人已把她救走了。
經洛蘭和她的朋友們的請求，第二天警察搜查了克爾恩的家，在實驗室裏看見勃麗克的頭，已經變成木乃伊似的暗黃色，對拉列和洛蘭笑了壹下。拉列顫抖著，驚恐地轉過臉去。
他們又找到壹個奇怪的頭顱，長著壹個大鼻子，戴著黑眼鏡，頭發剃得精光，嘴唇微微抽搐著。洛蘭感到懷疑，擰開空氣閥門問他：“妳是誰？”頭顱說：“我是陶威爾教授。 克爾恩給我做了手術，把我弄成這個樣子，答應如果我今天不死，明天就讓我脫離苦海……” 他認出了洛蘭，又看見了阿爾杜爾，聲音顫抖地說：“孩子，在我死前，居然能再見妳壹面，真太高興了……”阿爾杜爾吻了父親，身子搖晃著，幾乎要倒了下去。
檢察官連忙訊問頭顱。頭顱說：“我對洛蘭……說過的，……她全知道。”他的嘴唇停止了翕動，微弱的目光熄滅了，眼皮無力地耷拉下來…… 大家面對陶威爾教授的頭顱默默地站了壹會兒，阿爾杜爾倒在椅子上，雙手捂住了臉。
克爾恩被帶進旁邊的房間審問。忽然，從裏面傳出了 壹聲槍響。