10日拂晓，缨井倾全师团迂回包围了十二师三十六团驻地。当炮轰之后，喊杀冲入时，却不见一人。突然，缨井背后的炮弹呼啸而来，落入敌群炸开，炸得日军横尸遍野，缨井神昏胆丧。原来，机动灵活多谋善断的寸性奇早已于9时夜率该团悄悄离去，迅速组织全师尾追反包围了缨井，激战半小时后，缨井已难支持，这时来了四架敌机，炸乱了十二师阵脚，缨井才得脱险。因不知五福涧被敌占领，后他率十二师向五福涧前进，刚行至张家坪与日军上田联队遭遇，双方短兵相接，肉搏甚久，血流成河，只好退守大仕坪，再由架桑夺路出击，唐军长率第三军主力沿温欲大道南进，又与从马村北进的第三十六师团主力遭遇，激战于温欲村东北高地，陷于胶着状态。这时，由东、北、西三面深入山区之日军相继进至中条山主脉，已形成双重的四面包围之势，形势严峻，唐军长立即召开各师长会议，传达集团军总司令曾万钟以团为单位向东突围的命令后说：“现情况险恶，吾辈对职责及个人之出路均应下最大决心，在事有可为时，应各竞尽力以图恢复原态势，否则，应为国家、为民族保全人格，以存天地之正气，我已抱定不成功便成仁之决心，没有第三条出路可走，想必三位也都有打算，不必我多说了”。寸性奇接着说：“请军长放心，一个人想活下去也许很难，但死容易得很，我们再傻也不会放着容易的事不干，去求困难的事，为国家、民族丢脸”。后唐军长激动地说：“寸师长，你说的话，就是我心里的话，三位不要忘记，我们是中国的军、师长，仗打到今天，我们虽然吃了无数次败仗，但是，只有阵亡的军、师长，可没被俘的军、师长。这个头，千万不要由第三军开端!”随后，下令第七、十二、三十四师分别以团为单位向东、北、西三面突围，争取转移到外线作战。
     寸性奇返回师部后，立即传达了军长的命令和嘱托，尔后厉声对部下说：“诚如军长言，吾侪今日惟奋力杀敌耳!枪在手，剑在腰，不会为贼服也，济则为国争光，不济以死继之”。后率三十六团由上下大田向水泉突围，血战至11日，各路突围部队皆为日军所阻，但仍苦战不休，唐军长也亲率十二师三十五团奋勇冲杀，企图突围，遭到日军第三十七师团层层堵截，被困于夏县附近的县山一带。

     5月12日上午，唐军长又组织数次冲击，企图夺取山口突围未成，军部和全团伤亡惨重。至11时许，日军第三十七师团一部又从马蹄沟、水泉沟向县山围攻，日军的炮火越来越集中，唐军长所率三十五团的活动范围越来越小，但他仍要求部队拼死抵抗，与中条山共存亡。12时，日军进一步缩小包围圈，敌我之间近到可互掷手榴弹。这时大雨滂沱，遍地泥泞，硝烟弥漫，杀声震天，敌我皆战成泥人、血人一般，伤亡越来越大。唐军长在山顶上环顾，顿起绝望之感，他仰天长叹一声，即令左右卫士赶赴山腰，增援前沿阵地。副官、卫士们刚走出几步，唐军长从衣袋里掏出手枪准备自杀，被一名副官回头看见，即惊呼：“军长，不能啊!”几名卫士闻声一看，立即跑回到唐军长面前，一齐哀呼：“军长!不要自杀，我们可以向外冲!我们可以向外冲!”唐喊道：“嚷什么!你们这样糊涂!我怎么能做俘虏?你们只管向外冲，不要管我!”说罢，用手枪对准太阳穴“砰”的一声，这位身经百战，驰骋疆场的抗日名将英勇地倒下了。午后，敌上田联队等部攻占第十二师左翼水骨朵高地，从而使全师阵地完全暴露在日军的炮火之下。此时，寸性奇仍十分沉着冷静，他深情地看看身旁伴他多年的参谋、副官和卫士们，说道：“高地断不可失，我们一定要夺回这块高地”!看着数倍于我的日军正猛扑过来，大家都一齐摇头，表示难于夺回。寸师长明白大家的意思，便说道：“我也晓得困难，但此时我们处境已濒临危境，反正都是死，拼命而死总比坐着等死要好得多!”说完，亲率师部特务连剩下的几十人向高地进行逆袭，刚刚前进几步就被胡家谷阵地的日军官上田胜发觉并用指挥刀向前一挥，疯狂地喊道：“指挥官的死啦死啦的有”，顿时，轻重机枪、步枪向阵地左翼射来，寸师长右胸部中弹，无法支撑，几乎倒地，幸得卫士搀扶才勉强撤下来。他负伤后，又听到唐军长自杀的消息，顿起一种骄傲之感，点了点头说道：“抗战至今，在一个军里军长、师长同时阵亡的只有第九军军长郝梦麟和五十四师师长刘象棋，这次我们第三军一定能赶上第九军!”说完，即令卫生兵缠裹伤口，随后又挣扎起来继续指挥部队猛烈攻击胡家谷阵地。副师长杨玉昆看到师长胸前的白布已被鲜血渗透，变成殷红色，心中极为不忍，对身边三十六团小炮营长李振邦说：“你护送师长退下去，这边我来指挥。”李走过去刚伸手去搀扶，他即挥手说：“不成功，便成仁，这是军人的信条，不要管我，快去作战，我死也死在此地!”见师长如此坚决，李便说：“我一定要为师长报仇，不杀死这个日军联队长，我来生誓不为人!”说罢，行了个军礼转身奔向左翼阵地。由于他涉危不惧，临死不屈，官兵们深受感动，战斗意志更坚决。因此，十二师师部和三十六团所据守的毛家沟阵地一直在上田联队等部攻击下岿然不动。与此同时，第三十四团团长张正书为保卫师部，率部不顾一切向毛家沟靠拢，途中身负重伤，仍未与师部会合。
     5月13日拂晓，上田联队的进攻又开始了。十二师的子弹、手榴弹越来越少，还击逐渐稀疏。上田胜认为最后夺占毛家沟的时机已到，猛然跳出战壕，率部发起冲锋。寸师长挣扎着站起来，高声命令道：“把敌人压下去!官兵弟兄们，拼命的时候到了!”边说边摘下肩上挎着的冲锋枪，向日军扫射起来，李营长早已打红了眼，听到师长的命令后，把军帽一扔，抄起一支步枪，立即飞身跨上壕沟，狂吼一声：“弟兄们，为军长、师长报仇的时候到了，冲啊!”师部和三十六团的400多名勇士冒着枪林弹雨，端起刺刀向日军冲击。李营长冲入敌阵，却不恋战，一边与日军拼刺，一边向前移动。忽然，他见上田胜出现在眼前，仇人相见分外眼红，他迅即调转枪口，对准上田胜的胸部“砰”的一枪，正好击中心脏，命丧中条山。黄昏，日军的炮火像发疯一样猛烈的轰击起来，一发炮弹击中师部，在寸性奇七步远处爆炸，右腿被炸断，血如泉涌，鲜血染红了鞋袜，他看也不看，只管指挥战斗，最后他长叹一声，心情沉着地说：“我不行了，不得不先走一走了，你们可要坚持到底，冲不出去就死，万不可作俘虏!”话音刚落，便将短剑拔出，向喉头一刺，自戕于县山以北十余里的毛家沟，又一位抗日名将壮烈殉国，年仅48岁。
     被冲散的三十五团机枪二连一排长闻师长阵亡，率六名士兵寻找，冒敌火网抢埋将军遗体，在两名士兵中弹身亡后，余众仍抢埋不止，直到被俘。当地百姓知将军死得壮烈，又素敬将军爱护百姓，十分痛惜，农民卢世友四人夜里冒着生命危险，把将军埋葬。
     中条山血战一直持续到5月27日，会战以国民政府军的失败而告终。国民政府军伤亡42万余人，被俘35万人，日军亦伤亡4万多人。
     1942年云南省主席龙云及各界人士在昆明为唐、寸二将军举行追悼会。6月16日，驻陕西省城固县的第三军办事处也在民众教育馆举行了三天追悼会，陕西省主席祝绍洲主祭。这两地追悼大会有数万群众参加。国民政府最高军政首脑蒋介石、林森、云贵监察使李根源、云南省政府主席等敬献了挽联。为表彰寸性奇的爱国主义精神，国民政府追认寸性奇为陆军中将师长。
     1986年5月10日，中华人民共和国民政部追认寸性奇为革命烈士。1989年报经民政部批准，经山西、云南两省及垣曲、腾冲二县关怀支持，由寸的孙女寸尊燕、重孙寸建国将遗骨迁回腾冲县国殇墓园。云南省民政厅、腾冲县人民政府拨出专款新修了将军坟墓，于1990年5月1日腾冲县党政领导、单位代表及中小学生数千人冒雨在国殇墓园举行了殡葬仪式，以缅怀先烈为国家、为民族的伟大献身精神。
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