本川省三不敢回军救援，率领两个大队从二十军的缝隙中穿插出去，向蒙阴撤退，沿途寻找矶谷廉介，剩下的一个联队迅速被中国军队分割歼灭。
惨败，前所未有的惨败，比起广德城下的失败更惨。矶谷几乎不敢有任何停留，十多万中国军队铺天盖地涌来，被其中任何一支缠住，其他中国军队很快就会从四面八方涌来，将他生吞活剥，矶谷唯有寄希望后卫部队能拖住中国军队，但让他失望的是，被包围的部队几乎没有产生任何作用，在各方面都占有绝对优势的中国军队以迅猛的动作，很快就将分割包围的日军歼灭。新三十八师和二十军则始终没放弃对矶谷廉介的追击。
矶谷廉介从来没如此狼狈，他的逃亡之路是一条血路。天空中中国战机频频飞临，呼啸的炸弹随时落在慌乱的部队中，尾追的中国军队如附骨之蛆，紧紧咬在身后，不断从他身上撕下一块肉。
中国军队的顽强追击，让矶谷廉介感受到中国军队要把他留在徐州的坚决信心，他更加坚决的向蒙阴撤退，不惜丢弃所有影响他行动的重武器，并抛弃大部分重伤员，狼狈之极的逃向蒙阴。
矶谷廉介和板垣的仓皇撤退，让济宁城下的下元真正陷入绝境。下元接到矶谷廉介和板垣向动撤退的消息后，立刻明白他的师团命运已经决定了。下元就算用脚趾头判断也清楚，临沂城下的中国军队将大举西移，此举不但断绝了他突围的希望，也断绝了援军救援的希望。
下元熊弥封锁了这个消息，他不明白方面军的总体战略，但他清楚一点，如果现在中国军队大举反攻，以目前帝国在山东的军力很难守住济
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