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敌5000余，击毙日酋十一联队长野裕一郎大佐以及年田中佐。缴获弹ya、被服不计其数。沂河两岸遍布两军尸体，血水染红了冰冻的河水。
日军第5师团遭到极其惨重的损失，造成日军部队已经无法继续支撑作战，只有先撤退回莒县以困守待援（当时日军虽以超过一百多辆的卡车，满载阵亡的日军尸首匆促地奔逃，但战场上仍然遗留了不少的死尸。日军一向非常重视同胞尸首的处理，不是危急到没有办法，通常都会设法带回焚化，将骨灰带回日本）。
临沂没有攻克，还损兵折将，伤亡大半，坂垣气得眼冒火星，发誓攻破临沂。这次，他不愧是以谋略闻名日军，玩弄了一出声东击西的把戏。18日那天，他命令2000余兵力攻打费县。李宗仁不知是计，命令张自忠率部增援费县。当张自忠率部赶到费县时，坂垣指挥另一支部队再次进犯临沂。庞部告急，李宗仁才知上当。急令张自忠于25日返回临沂。为了加大临沂的攻击力量，李宗仁命令汤恩伯部骑兵团增援临沂。守卫临沂的兵力大增，官兵们精神振奋，张自忠统一指挥全线出击。
坂垣见中**队以扇形态势猛扑过来。意识到如不撤退就有可能被中**队包饺子，慌忙下令撤退。大路上、田野上，溃不成军的日军向北爬行。路有多宽，溃逃的队伍就有多宽。坦克、汽车、摩托车、炮车等，东撞西碰，挤在一起无法撤退。狼狈的士兵倒扛着枪，一瘸一拐地后退着。中**队的迫击炮弹像长了眼睛似地直往敌人的队伍里钻，一声巨响便炸倒一片。官兵们随之冲入敌群，用手榴弹和刺刀消灭那些躲在坦克后面的敌人。坂垣也差一点当了俘虏。他的大衣、手杖和文件包都丢在了田野上。被天皇称为“铁军”的第五师团败在了中**队的脚下，而且失败得很惨。回到莒县以后，深感颜面无光的坂垣羞愤之下，试图刨腹自杀，为副官所救，未能成功。当然，最后在1948年的12月，坂垣在东京的巢鸭监狱，被远东国际军事法庭的宪兵执行了绞刑，得到了应有的惩罚。
看到战报上面的情况介绍，刘建业立即召集所部的中级以上军官，向他们提出，自己的部队是中央军，而且是从在罗店打过血战的11师出来的，如果上峰要我们上前线，我们能不能向西北军弟兄们一样，守能守的象磐石，攻能攻的象猛虎?如果不能，回去以后，自己想办法解决。谁要是在战场上面真的犯了熊样，他刘建业手里的枪，可绝对不是烧火棍。
两次临沂阻击战的胜利，使得日军东西两路对徐州钳形合围的意图破灭。现在，李长官可以专心对付西线的日军矶谷谦介第十师团了。