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在南怀仁完成了观象台仪器的改造之后，他又接到了了清廷的新命令，——预推未来一两千年的历表。
康熙十七年七月，《康熙永年历法》三十二卷编撰完成。南怀仁将汤若望天顺治二年十二月所著诸历及二百年恒星表，相继预推到数千年之后。
《康熙永年历法》实际上是一部天文表。
它分为八个部分——日、月、火星、水星、木星、金星、土星、以及交食，每一部分名四卷。
各部分的开始给出一些基本数据，然后给出某一天体二千年的星历表。根据这些星历表，就可以很容易地编出民历。
在1665~1669年的数年间，南怀仁进行了多项科学技术活动。
他的最早描述天文观测的著作《测验纪略》一卷（1669），就是在此期间撰著的。
该著作实际上记述和图示了南怀仁在重新受到任用之前，所进行的两次重大天文观测的情况。
即康熙七年十一月二十四至二十六日（1668年12月27日～29日）测验和推算日影；
康熙八年正月三日、十七行政八日（1669年2月3日、17和18日）测验和推算立春、雨水两节气，以及太阴、火星和木星的躔度。
《测验纪略》在1671年或稍后出版了拉丁文本，名LiberObservationum，有6双页文字说明，并有12幅图。