8月21日清晨，國軍東西兩翼部隊在沈陽以北成功會師。兩軍鋼鐵般的箭頭在黎明前的炮火中猛烈碰撞在一起，將關東軍攔腰斬斷為南北兩部。
南部是以關東軍的第1、11師團殘部和獨立混成第30旅團，北部是阿南惟幾率領的關東軍主力。
兩個集團之間被一道寬達十餘公裡的走廊隔開，走廊裡密布著國軍的坦克、炮兵和步兵陣地。
關東軍南北兩部的聯係被徹底切斷，通訊中斷，互相不能呼應，陷入各自為戰的絕境。
李宏在沈陽醫院裡接到戰報後，當機立斷下令各部趁勢展開圍殲。
南部殘敵由第78軍、第66軍、新13軍、獨1師和獨2師負責清剿，北部關東軍主力則由第40集團軍、第41集團軍第97軍、新11軍、第42集團軍新14軍、獨18師、獨19師、東北挺進軍、騎12師和裝甲第1師負責圍殲。
從8月21日到8月26日，六天六夜的圍殲戰在鐵嶺以南的廣袤平原上全麵展開。
中國軍隊千炮轟鳴，將堆積如山的炮彈全部傾瀉到關東軍陣地上。炮火炸起的煙塵遮天蔽日，陣地上到處是被遺棄的重裝備和車輛殘骸。
國軍飛機從早到晚在戰場上空盤旋，發現目標就俯衝掃射投彈，精準清理著每一處日軍陣地。
關東軍此時已經彈藥嚴重不足，重武器彈藥在之前的戰鬥中幾乎全部打光，輕武器彈藥也所剩無幾。日軍士兵隻能用刺刀和手榴彈對抗國軍的坦克和火炮。
陣地每天縮小一圈，傷員無法後送，藥品耗儘，糧食斷絕。殘存的關東軍士兵們隻能靠吃生玉米和野菜充饑，在八月末的烈日下趴在戰壕裡，嘴唇乾裂，眼窩深陷。
隨著國軍的推進，戰場上的慘烈程度達到了開戰以來的頂峰。
日軍陣地上到處是丟棄的鋼盔、空彈殼和陣亡士兵的屍體，來不及掩埋的遺體在高溫下迅速腐爛。
一些彈儘糧絕的日軍部隊開始采用集體自殺式的反擊，把炸藥綁在身體上，歇斯底裡地衝向坦克，或者抱著集束手榴彈滾入國軍戰壕。
這種瘋狂的反擊雖然給國軍造成了不小的傷亡，但已經無法改變戰局。關東軍的陣地每過一個小時就縮小一圈，包圍圈越來越緊。
8月22日傍晚，阿南惟幾的指揮部被包圍。
連日追殺，龍浩東的坦克在孫澤引導下終於追上了阿南惟幾的車隊。
戰鬥隨即爆發，龍浩東指揮部隊向阿南惟幾的指揮部發起猛攻。雙方展開激烈的戰鬥，阿南惟幾指揮部的警衛部隊個個如同瘋子般死戰不退，打光子彈後就抱著炸藥包鑽坦克車底。國軍坦克配合緊密，火力全開，密集的彈雨將日軍儘數絞殺。
短短半個小時，阿南惟幾的指揮部就在槍炮聲中灰飛煙滅。阿南惟幾本人在混亂中化妝成普通士兵狼狽逃走。
8月23日，關東軍第7師團殘部在一片樹林裡被東北挺進軍預1師和獨26師包圍。師團長站在一棵被炮彈削斷的楊樹旁，把軍旗浸透汽油後點燃，然後絕望地拔出手槍對準了自己的太陽穴。一聲槍響後，第7師團宣告覆滅。
8月24日，關東軍第9師團殘部約三千人在突圍途中遭遇裝甲第1師。龍浩東的坦克毫不減速地碾過日軍的散兵線，自行火炮在後方不斷轟擊。三千人最後活著逃出去的不到兩百人。
8月25日，關東軍第24師團和第10師團殘部合並為一股，試圖向北方突圍。他們在鐵嶺西南方向遭遇騎12師和獨21師的聯合阻擊。
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