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对国民党匪军七十四师的残余力量，和他们占据的最后一个高峰——孟良崮的最后攻击宣告开始。“用最大的勇敢，最有效的手段，攻下孟良崮，活捉张灵甫！致敌人于死命，争取完满的胜利！”程志远大声地喊道。
这一声喊，凝聚了自涟水之战一直积郁在心中的愤怒、仇恨，揉合了钢铁般坚强的意志、无限高度的胜利信念所。这声音，通过电流，传布到阵地上，传布到每个指挥员、战斗员的耳里，震荡在每个指挥员、战斗员激愤的心弦上。
无数的炮弹从各个角落飞奔出来，象飞蝗一般，朝着一个方向，向着一个目标——孟良崮。它们在孟良崮肥大的盘形的顶端，在孟良崮的宽阔脊背上和胸脯上，在孟良崮粗壮的臂膀上爆炸开来。敌人设备在那些部位的地堡群，蜂窝样的藏身窟，密密层层的鹿寨工事，孟良崮的紫黑色的山石等等，碎成了粉末，和着灰糊糊的炮烟飞扬腾起。
顷刻之间，孟良崮——这个敌人的最后巢穴和堡垒，便被掩埋在浓密的硝烟里面。
程志远和陈新站在孟良崮对面的一个陡险的怪石嶙嶙的山峰上，观察着空前未有的战斗景象。
在他们明亮的眼里，他们的部属，兄弟友邻部队，对敌人展开了猛不可当的攻击，象大海的狂澜似的，涌向孟良崮高峰，他们仰脸上攻，却如同顺流而下，真是气势雄伟，如入无人之境一般。
程志远身边的电话机，不断地震响着，火线上的捷报，滔滔滚滚地涌来：
“离孟良崮山头还有一百米！”
“扑灭了敌人一个加强连！”
“歼灭敌人一个旅指挥部！”
“两个连的敌人投降！”
“东南方的友邻部队解决了敌人一个团！”
“已经接近到孟良崮下面的陡崖！”
“敌人慌乱了，在破坏武器！”
“……”
程志远的耳朵，从来没有在哪一次战斗里这么忙碌地享受过这样连续飞来的捷音。他是善于在最紧张的氛围里保持冷静的人，现在竟也忙乱起来。电话已经听完，话筒却还抓在手里，忘记放回到电话机上去。一面侧耳听着电话，一面顾盼着对面山头上的景象。他的眼睛从来没有这样贪馋过，用望远镜看看，又用肉眼望一阵，他不知道疲倦，许久许久，眼皮没有眨动一下。
部队掀起了红旗运动，进行战斗竞赛，程志远和陈新正在默默地享受着这一历史性的场面：这是战斗最高潮汹涌澎湃的时候，连山石、草木、空气、溪流、飞禽、走兽、昆虫等等都卷入到这个高潮里来。
亮子从炮兵阵地上打来电话，用他那坚实响亮的声音，兴奋地说：
“榴弹炮的命中率，已经从昨天的百分之七十五，提高到百分之九十！炮兵观察员跟前线步兵部队的报告，孟良崮顶上最大的一个地堡给摧毁了！”
“鼓励他们！再提高！提高到百发百中！”程志远在电话里大声地说。
一匹快马在山下的陡路上奔驰而来，马啼踏着山石，发出“咯咯哒哒”的声响，马上的人，身子紧伏在马背上，缰绳拉紧得象是弓弦，两腿紧夹着马腹，马的四蹄就像两对敲打战鼓的鼓槌一样上下翻飞。“是二黑！”陈新叫道。
说着，二黑就到了面前，程志远上去接过马缰。
二黑满头大汗，汗珠滚滚地滴落下来，他的衣衫完全湿透，脊背上象是浇了一盆水似的。他气喘着，身子不住地椅，头，晕眩得很。他扶着崖石站立着，急促地说：
“电话怎么老打不通？”
“这一阵电话没有断过。”陈新告诉他说。
“我问了好几个俘虏，他们都说，张灵甫的指挥部在孟良崮后面的一个小山洞里，离山头一百多米，洞口有一棵小马尾松、两个地堡。我看，要集中力量攻他的指挥部！”
“可靠吗？”陈新问道。
“可靠！俘虏这样说，几个投降来的也这样说。”二黑挥着手势回答说。
“马上打电话告诉他们！”程志远对陈新说。
电话摇手在陈新手里急速地旋转着。
程志远叫喊着命令道：
“孟良崮山头背后，就是山南面，离山头一百多米光景，有个小山洞，洞口有两个地堡、一棵马尾松。那是个蛇窟、老鼠洞，张灵甫躲在里面。派最强的部队去攻！这是敌人的要害！打蛇先打头，擒贼先擒王！……山头要抢！这个老鼠窟也要攻！……不管什么作战分界线，最后解决战斗的时候，只管消灭敌人！不管你的地区我的地区！哪里得手往哪里攻！哪里好打朝哪里打！”
这时，增援而来的国军也使上了吃奶的劲头，猛烈攻击各个阻击部队，黄百韬几乎登上了天马山，可以看见孟良崮的硝烟烽火。但是刹那间枪炮声突然停止，似乎就在眼前的孟良崮变得死一般的寂静，时间和空气全都凝固了，除了偶而响一声枪声以外，仿佛什么都没有发生过，黄百韬知道完啦，整编第74师可能已经全军覆灭。
这时，张灵甫和副师长蔡仁杰给蒋介石发出了最后一封电报，表示要集体自杀，不成功便成仁，学学戴之奇的榜样。谁知也是挺难的一件事情，正在犹豫之间，一群解放军战士冲进了山洞。张灵甫的副官见状为了减轻自己的罪行，就出面指认介绍了张灵甫等人，战士们遂生擒了张灵甫并押解他们向山下走去。行解途中，战士们新仇旧恨涌上了心头，乱枪将张灵甫放倒，然后让俘虏抬上，在部队转移途中掩埋在沂水县野猪旺村的山冈上。坟前立一木牌，上写“张灵甫之墓”。此为经典说法。至于台湾的说法自然是为党国自杀尽忠之类的溢美之词。然而，所谓自杀他杀皆不重要了，重要的是整编第74师这支为蒋介石所骄傲的御林军的大小官兵没有一个逃得了，包括师长张灵甫也死于沙场。
战后的孟良崮山雨欲来，浓雾遍野，共军五支担任主攻的纵队会师于孟良崮山顶，大家兴奋地忙着打扫战场。
程志远这时却没有静下心来，绝不是为孟良崮的而激动，他在仔细地核对歼敌数字，发现怎么也和整编第74师的编制对不上，同时也发现孟良崮一带仍然有敌军电台的信号活动。他料定仍有残敌，于是下令全军仔细搜索，不能放过74师的一兵一卒。果不然在一处山凹处发现尚有七千余残兵畏缩一起，程志远迅速组织进攻，很快将其包围全歼。
陈毅听到了胜利的消息时，重重地一屁股坐了下来道：“嗨呀，这三天三夜总算是熬过来了！”遂下令各个纵队迅速脱离战场，后撤到坦阜一带修整解除战后的疲劳。当然，那些榴弹炮之类的先进武器可是一件也没有留下。
共军前脚刚走，国军的各大增援部队就杀到了垛庄和孟良崮，那时大雨倾盆，将沾满了战火硝烟和鲜血的孟良崮冲刷得干干净净，一切和战前一样，好像什么也没有发生过。要不是他们听到看到74师和共军的恶战，说什么也不会相信那么一支号称国军王牌的御林军三万人马三个旅九个团的武器装备转眼之间就人间蒸发了？想想这些，人人心惊胆战不寒而栗，担心这样命运何时会光临到自己的头上。汤恩佰慌忙下令各部就地修筑工事，防止共军再出什么新花招儿。其实，粟裕的兵马早已在坦阜美美地睡大觉了，才懒得答理这帮惊弓之鸟呢。
蒋介石获悉74师全军覆没，极为震惊。这是他自发动内战以来“最为痛心，最为惋惜的一件事，是无可补赏的损失”（蒋介石在南京为张灵甫追悼会语），遂在玄武湖边为张灵甫立碑以示纪念表彰。在随后召开的国防部会议上撤去了汤恩伯的兵团司令之职，黄百韬，李天霞救援不力，当军法从事。黄百韬自知难逃惩罚，勇敢承担责任，表示愿承担一切责任，并力陈张灵甫骄傲自大，不听从黄百韬的指挥，轻敌冒进，擅自行动的错误。他在会议上侃侃而谈，大讲特讲他为了救援张灵甫而付出了一万余人伤亡的事实。使参加会议的所有人当然包括了蒋介石都认为黄百韬是尽了自己的最大努力，因而蒋介石只给了他个撤职留任的处分。而对于临阵逃脱的李天霞则被撤去了军职并送交军事法庭审判。
孟良崮一战，粟裕所领导的华东野战军全歼国军整编第74师及李天霞第83师的一个团，其中毙伤一万三千，俘虏两万。粟裕付出的代价是阵亡两千，负伤九千，合计一万一千。双方比例几乎是一比一。与前文所述的莱芜战役不可同日而语，可见这次战斗的激烈程度。对于那两万多的74师俘虏，粟裕遣散了所有排级以上的干部，剩余士兵全部收编分散在各个纵队，让战士们认真学习74师的优越战术技巧。