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那一时期，对电的重要应用，就是电报。而且电报的价值，已在内战和战后各大企业激烈的竞争中得到了确认。当然那时的电报技术还只是处于发端时期。在那些生产与修理电报设备的人们中，一种强烈的信念正在形成。那就是：这种新的技术应该继续发展、改进，并扩大其使用范围。
对于这些急于扩大电的应用范围的人来说，波士顿乃是他们的研究中心。爱迪生勤奋好学，精力充沛，波士顿当然也是他的理想之地。汤姆·爱迪生为了验证书本上的内容，每看完一章，他就立刻动手做实验，从而获得更多的电学知识，为后来很多电工方面的创造和发明，打下了牢固的基础。在波士顿西部联合电报公司，爱迪生继续搞他的发明研究。他的工资不高，经济并不宽裕，只好勒紧裤带，省下钱来买实验器材。跟往常一样，他的寝室与其说是休息和睡觉的地方，还不如说是书房和实验室。“虽然他那种乡巴佬的派头多少给他带来了不大好的名声，但是，当他用一个简单的锡箔装通电流来杀死那些噬食他的午餐的蟑螂时，他却赢得了同事们的尊敬。”
汤姆没有停止对二重发报机的实验。他知道，如果他能找到一种办法发明二重发报机，那么发电报花费小，每个人就都可以使用了。早先，在印第安纳波利斯搞二重记报机，经理一发现，不管三七二十一就把他给撵了。后来，在孟斐斯搞二重发报法，上司知道以后，说他“异想天开”，是“存心捣乱”。而在波士顿搞二重发报机的实验，却得到了总报务员米利肯的理解和支持。米利肯对汤姆·爱迪生说：“你这个发明很重要，要是能成功的话，等于铁路线铺上双轨，无形之中，一条线变成了两条线。”汤姆·爱迪生夜以继日地进行实验。
米尔顿亚当斯（Milt Adams ）于1868年5月写了一个关于汤姆做实验的故事，发表在《电报杂志》上。这个故事刊出以后，人们似乎对汤姆的工作产生了兴趣。而他脑子里又有了另外的打算，又在憧憬着一个新的理想，想辞去报务员的工作，专门搞发明。
不久，他走访了波士顿市的许多工厂。其中包括亚历山大·格雷厄姆·贝尔电话的最初制造商——闻名的查尔斯威廉姆斯所拥有的工厂。就是在这家工厂，1868年10月爱迪生和他的助手造出了投票记录机的原始模型。
他是在用新闻电报专线报道国会表决情况时发明这种机器的，因为他做报务员时注意到登记议员们的口头表决票数很浪费时间。每次投票都要经过繁琐的程序：需将一位位代表的名字分别呼唤一次。每呼唤一名代表，就将他的“赞成”或“反对”记在他的名字之后。有了他的这项发明，在唱名表决时，每个议员只需按一下他座位上的电钮，他的表决便立即在议长的办公桌上记录下来，并自动进行表决计数。
为了解决这一发明专利的申请问题，爱迪生请了波士顿著名律师卡罗尔·Ｄ·莱特。后来，莱特描述这位年轻的当事人——爱迪生，说：他是个缺乏礼貌、贪得无厌、才智出众、主意颇多的人。1868年爱迪生提出投票机专利申请，8个月后便被驳回。
这架机器他先拿给了麻省的官员们欣赏，然而官员们不太感兴趣。尔后，爱迪生又把它送到了华盛顿国会进行实地演习。爱迪生认为，这台装置能加快国会的工作，定会受到欢迎的，他至少可领到５万美元的酬金。然而，爱迪生刚刚对一个国会委员会表演了他的机器，一位国会议员告诉他说，他们无意加快议程，有的时候慢慢地投票是出于政治上的需要。委员会主席更作出直爽的判决：“年轻人，这恰是我们所不需要的东西。你的发明可能会破灭少数党影响立法的唯一希望……。而且，既然现在占支配地位的多数党知道有朝一日他们也可能成为少数党，所以他们也和他们的反对党一样，不愿意改变”。这件事使爱迪生得出一个教训：搞发明，首先应考虑人们的普遍需要。像投票记录机这种对大众无用的东西，往后再也不搞了！他毫不气馁，把自己的目标寄托在“商业需要”上。
虽然投票记录机没有产生社会效益，它却使汤姆出了名，波士顿人知道他是一个真正的发明家。
看过报纸的波士顿女子中学，马上邀请爱迪生去作有关电报技术的演讲。由于爱迪生不善言词，多次谢绝对方的邀请，可对方还是不死心，最后爱迪生没法推脱，只好说：“如果和亚当斯同去，我就可以考虑。”虽然答应了演讲，爱迪生面对那么多的女学生，站在讲台上，竟连话也说不出来。他控制了自己的害怕情绪，那天总算应付过去，可是他却淌了一身冷汗。
爱迪生的演讲，博得许多掌声。回局后，他们俩便互相批评短处，爱迪生对亚当斯道：“你实在太不行了，你看我多么的从容啊！不慌不忙，她们都对我拍手表示欢迎佩服，但她们一看到你这付尴尬的恶形面孔，差不多连嘴巴都笑歪了。”而亚当斯呢，当然也自以为比爱迪生好，当下就笑他道：“你才是不行呢！当时我看到你这付怪形怪状的面孔，几乎要把我笑煞，我看她们都明目张胆的笑你，弄得我都难为情起来，你现在非但不肯承认，反咬我贻笑他人，真正不要脸呀！”他们这样互相推诿着，同事们都听得大笑起来。
女孩子们似乎非常喜欢听爱迪生谈话。从此以后，她们中的一个女孩子无论什么时候在街上见到汤姆，都向他微笑说，她喜欢听他谈话。但是，他十分害怕与妇女交谈，因此对她们投来的微笑佯装不知。
这时纽约城中的交易所和经纪人之间的通讯都采用一种电信机，向各处报告交易所行情。
爱迪生认为此事大有可为，便设法加以改良。他认为接受机一端的守候人是不必要的，而且接线也可以减少。这两者不但都成功了，而且他又发明了“极化继电器”，这对于电极界是一个不小的贡献。
他的计划完成后，便申请专利，决定在波士顿也建立起通讯网来。他向各办公室兜售，结果征得了三、四十家订户，于是在金业交易所楼上的一间小室中开始营业。
这事业的前途虽然很有希望，但因收入太少，他便转而注意发展各业商家都可应用的通讯机械。他设计了一个字母盘，转动这盘可以拼出整个文字，同时传送到另一室的字盘上去，那边便可以从盘上按字母抄下来，再拼成电文。汤姆着手开设工厂，雇用了几个职员，专门制造这通讯机。
随着此机应用的逐渐扩大，汤姆又想到他的电报印刷机。这个试验在波士顿未有获得成功，他想在纽约也许可以成功，于是他便动身去纽约了。
21岁的爱迪生不善于鼓吹，因而到处碰壁。他的新机械又大受打击。在挫折中他重又回到了波士顿。
他没有灰心。1868年12月，《报务员》杂志登载了与爱迪生联系的地址：“波士顿科尔特街109号，信件由电报仪器制造师小查尔斯威廉姆斯传。”1869年1月，该刊又刊出：“爱迪生已辞去他在西方联合公司波士顿分部的职务，他将全力以赴地推出新的发明成果。”
他是电报员出身，当然首先就想到改革电报机。在搞自动投票记录机以前，爱迪生就打算发明一种可以同时在一条线路上发送两份以上的电文的机器，他把这个机器叫做二重发报机。因为这项实验太耗费资金，他未能进行下去，才去搞那台倒霉的投票机。现在投票机没有人用，他决定重整旗鼓，继续试验二重发报机。
他集中精力搞研究，颇有点破釜沉舟的劲头。他每天把自己反锁在屋里，一心搞实验，有时甚至一个星期都不出门。饿了就用几块面包充饥，喝点清水。一天，亚当斯来到爱迪生的房里，见他正费劲地装配一台古怪的机器，满屋子乱得像个鸡窝。看样子，发明搞得并不顺利。亚当斯关切地问道：“有成功的希望吗？”
爱迪生苦笑了一下说：“暂时还没有。不过，要是不成功，我就决不出这个房间的门！”
“你何必这样自找苦吃呢？”亚当斯同情地说。
爱迪生执拗地回答：“亲爱的亚当斯，我一定要发明出给人类造福的东西。我认为，一个人在短暂的一生中，最好的贡献就是造福大众。”
听到爱迪生的这番话，亚当斯很受感动。他相信爱迪生虽然目前处境不佳，但前途却是无量的。
1869年初，爱迪生申请在西方联合电报公司的线路中试验。西方联合公司对爱迪生的改良方案不感兴趣，拒绝了他。爱迪生转而向大西洋——太平洋电报公司申请。该公司表示对爱迪生的改良方案感兴趣，借给他800美元，供他完善设备的最后部分。
4月初，他带着机器来到该公司设在罗彻斯特的报房。这时，他已通知了线路另一端的纽约报务员。在纽约的一端，由著名报务员波普（Franklin Pope ）负责。
试验约定在第二天早晨报务稀少的时候举行。汤姆在雷诺拱街电报局里向纽约发报，可是却未见对方回报。他相信这方法一定能够成功，仍继续向纽约发报；但是他终于发觉对方早已置之不顾了。这次试验使汤姆大感失望，他不得不神情沮丧地回家了。
他到专利局去登记他的发明，可是没有钱是不能呈请的，他只好眼看另一个发明者走进局来，获得了专利。这件事使他非常难受，一年来他所受的挫折，这次达到最高点。
数月的劳动一无所获，多年的梦想成为泡影。受迪生把借来的钱全都花光了。在波士顿，没有人再给他较多的钱。他的全部家产就是一堆破铜烂铁。他不但吃饭成问题，而且随时都有被债权人控告的危险。爱