梁地十幾座城池後，聽說成皋失守，便率軍返回。漢軍當時正把楚將鐘離昧圍困在滎陽東邊，聽說項羽大軍到來，便全部撤到險要地帶據守。項羽也駐軍廣武山，與漢軍對峙。對峙幾個月後，楚軍糧食匱乏。項羽非常憂慮，便設置了一個高大的砧板（高祖，一說高俎），把劉邦的父親太公綁在上麵，派人告訴劉邦：“如果不趕快投降，我就把你爹煮了！”劉邦回應道：“我和你都曾麵向北接受楚懷王的命令（約為兄弟），約定結為兄弟，所以我爹就是你爹；你一定要煮你爹，希望能分我一杯肉湯（幸分我一杯羹）！”項羽大怒，想殺掉太公。項伯勸道：“天下大事還難以預料。再說爭奪天下的人是不顧家的，即使殺了他父親也沒什麼好處，隻會增加仇恨罷了！”項羽聽從了勸告。
項羽又對劉邦說：“天下動蕩不安好幾年了，都是因為我們兩個人。我願與你單獨挑戰（獨身挑戰），一決雌雄，不要再讓天下百姓跟著白白受苦了！”劉邦笑著拒絕說：“我寧肯跟你鬥智（吾寧鬥智），不能跟你鬥力！”
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項羽三次命令壯士出營挑戰，漢軍中有個善於騎馬射箭的樓煩（可能是將領名號或指善射的胡人）每次都把楚軍挑戰者射死。項羽大怒，就親自披甲持戟上陣挑戰。樓煩要射項羽，項羽瞪大眼睛（瞋目）厲聲嗬斥，樓煩被嚇得眼不敢看，手不敢放箭，趕緊跑回營壘，再也不敢出來。劉邦派人暗中打聽，才知道挑戰者是項羽本人，大吃一驚。
於是項羽走近漢軍陣地，隔著廣武澗（廣武間）與劉邦對話。項羽又想跟劉邦單獨決鬥。劉邦卻曆數項羽的十大罪狀：“項羽你背棄盟約（負約），把我封到蜀漢為王，這是第一樁罪；假托楚懷王命令殺害卿子冠軍宋義（矯殺卿子冠軍），這是第二樁罪；援救趙國後不回去報告懷王（救趙不還報），反而擅自劫持各路諸侯的軍隊進入關中（擅劫諸侯兵入關），這是第三樁罪；焚燒秦朝宮殿，挖掘秦始皇陵墓，將秦宮財物據為己有（收私其財），這是第四樁罪；殺死已經投降的秦王子嬰，這是第五樁罪；在新安用欺詐手段活埋秦軍降卒二十萬，這是第六樁罪；把好的地方封給自己的將領（王諸將善地），卻遷徙放逐原來的諸侯王（徙逐故主），這是第七樁罪；把義帝趕出彭城（出逐義帝彭城），自己在那裡建都，奪取韓王的封地（奪韓王地），兼並梁、楚之地，多半都歸了自己（多自與），這是第八樁罪；派人暗殺義帝於江南，這是第九樁罪；執政不公平，不守信約（王約不信），為天下人所不容，真是大逆無道，這是第十樁罪！我率領正義之師跟從諸侯們討伐你這殘暴的賊寇（誅殘賊），隻派些受過刑罰的罪犯（刑餘罪人）來對付你，何苦要親自跟你挑戰呢！”項羽聽了勃然大怒，命令埋伏的弓箭手（伏弩）射中劉邦。劉邦胸部受傷，卻立刻彎腰摸著腳（捫足）說：“這賊子射中了我的腳趾！”劉邦因傷倒下，張良極力請求他勉強起來巡視軍營，慰勞將士，以安定軍心，防止楚軍乘勝追擊。劉邦出來巡視一番後，傷勢惡化，於是乘車急速撤回成皋。
濰水之戰與韓信定齊?
韓信平定臨淄後，隨即向東追擊齊王田廣。項羽派大將龍且率兵，號稱二十萬大軍，去救援齊國，與齊王田廣會師於高密。
有門客勸說龍且：“漢軍遠道而來，拚死作戰（窮戰），鋒芒銳不可當。齊、楚軍隊是在本土作戰，士兵容易潰散（兵易敗散）。不如深溝高壘堅守不出，讓齊王派他的親信大臣去招撫那些已經丟失的城池；淪陷城池的軍民聽說齊王還在，楚軍也來救援，必定會反叛漢軍。漢軍遠離後方兩千裡，孤軍深入齊國腹地（客居齊地），如果齊國所有城池都起來反抗，他們勢必無法獲得糧食補給，這樣不用打仗就能迫使他們投降了。”龍且說：“我早就知道韓信為人，容易對付得很（易與耳）！他曾經寄食於洗衣老婦（漂母），連養活自己的辦法都沒有（無資身之策）；從別人胯下爬過去（袴下之辱），沒有超過常人的勇氣，根本不值得害怕。再說，來救援齊國，不打一仗就讓敵人投降了，我還有什麼功勞？現在戰勝了他們，我還可以得到齊國的一半土地呢！”
十一月?，齊、楚聯軍與漢軍隔著濰水（在山東境內）布陣對峙。韓信連夜命令士兵做了一萬多個沙袋，裝滿沙子，堵住濰水的上遊（壅水上流）；然後率領半數軍隊渡河攻擊龍且，假裝戰敗，往回逃跑。龍且果然高興地說：“我就知道韓信膽怯！”於是下令追擊韓信。韓信立即派人挖開上遊堵水的沙袋（決壅囊），大水洶湧而下，龍且的大部隊一大半還沒來得及渡過濰水。韓信迅速回師猛烈攻擊渡河的楚軍，殺死了龍且。留在濰水東岸尚未渡河的軍隊（水東軍）四散奔逃，齊王田廣也乘亂逃走。韓信乘勝追擊潰逃的楚軍直到城陽（應是追擊齊王田廣至城陽一帶），俘虜了齊王田廣。漢將灌嬰追捕到齊國的代理丞相（守相）田光，前進到博陽。田橫聽說齊王已死，就自立為齊王，回軍攻擊灌嬰，灌嬰在嬴城（今山東萊蕪西北）擊敗了田橫的軍隊。田橫逃亡到梁地，投奔了彭越。灌嬰繼續進軍，在千乘（今山東高青北）攻擊齊將田吸，曹參在膠東攻擊齊將田既，都把他們殺了，終於完全平定了齊地。
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