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胶河战役并没有在一天之内结束。

整编六十四师主力被阻在胶河东岸，但整编八师、九师、二十五师、五十四师从不同方向增援。范汉杰的意图很明显：用优势兵力把东兵团主力压在胶河两岸，打一场决战。

许世友和谭震林面对的压力比诸城大得多。

十月四日，整编八师从北侧压过来，九纵的一个团被截断退路，困在胶河以北的一个村子里。许世友命令该团死守，同时调七纵两个旅从侧翼反击。

战斗打到十月五日，双方在胶河两岸反复拉锯。东兵团的阵地被压缩了三次，又夺回来三次。有个连队的阵地丢了又夺、夺了又丢，来回五次，连长换了三个人。

谭震林在指挥所里两天两夜没合眼。他的嗓子哑了，说话要靠参谋传话。后勤补给线被敌军切断过一次，担架队绕了四十里山路才把伤员送下来。

十月六日，战场出现转折。

整编二十五师的一个旅在运动中露出了空隙，七纵侦察兵发现了这个缺口。许世友当机立断，命令二纵从缺口穿插进去，把整编二十五师和六十四师的联系切断。

二纵在夜里出发，沿着山沟摸到敌军侧后。天亮时，二纵的突击队已经占领了关键高地，机枪火力覆盖了整编二十五师的指挥所。

敌军开始混乱。整编二十五师向后收缩，六十四师失去侧翼掩护，也被迫撤退。整编八师和九师见势不妙，停止了进攻。

胶河战役持续了九天。东兵团共歼灭国民党军一万二千余人，缴获大量武器弹药。

延安的嘉奖电报措辞很高：“此役扭转山东战局。”