张献忠见官军抵抗顽强，失去了耐心，命令麾下精锐的老本兵发起猛攻，这些身经百战的义军战斗力强悍，很快便攻破了官军的防御。
战斗进入了最残酷的肉搏阶段，刘光辉、陈正华、陈三善三人身先士卒，挥舞兵器与流寇殊死搏杀，刘光辉一刀劈翻一个企图砍倒军旗的流寇，陈正华长枪连刺，捅穿两名敌兵，陈三善则带着刀牌手死死顶住正面压力。
双方兵力差距实在太大了，官军的方阵被一层层剥开，包围圈越来越厚，里三层外三层，被围了上百重，军士们一个接一个倒下，鲜血染红了河滩。
激战持续了近一个时辰，五百官军已伤亡殆尽，刘光辉浑身浴血，甲胄破裂，多处负伤，拄着卷刃的战刀才勉强站立，陈正华断了一条手臂，仍用另一只手挥舞着佩剑，陈三善力竭，被人扶着才能不倒下。
看着身边仅存的数十名伤痕累累的军士，以及周围密密麻麻、如同看猎物般盯着他们的流寇，刘光辉也知道自己生命到了尽头了。
他环视左右大声的问道：“弟兄们，怕不怕死？”
残存的官兵们用尽最后力气吼道：“愿随守备杀贼!”
刘光辉淡淡一笑，望向池河镇的方向，眼中闪过一丝眷恋：“好！我等力战至此，上不负皇恩，下无愧黎民！岂能受辱于贼手？诸位，随我尽忠吧！”
说完，他率先转身，向着波涛翻滚的池河，纵身一跃！
陈正华、陈三善对视一眼，皆看到对方眼中的决然，亦大笑三声，紧随其后，投入冰冷的河水之中，其余幸存官兵，也无一人投降，纷纷投河殉国。
五百官军全军覆没了。
张献忠等人看着这一幕，一时也无言，罗汝才叹道：“是条汉子，可惜了。”
马守应道：“速速打扫战场，收集官军衣甲旗帜，这里就一座桥我们几万人过去需要时间而且这桥我看着也不结实，咱们还是去渡口那边坐船吧。”
张献忠派了几百人换上了缴获的官军衣甲大摇大摆地来到池河渡口，打起了刘光辉部的旗帜，守河的官兵看到自家旗帜和衣甲，又听闻流寇已被击退，没有细细盘查，便放他们过了河，待义军过河后数百人突然发难控制了这守桥的一个千户所，剩余数万人马迅速坐船过来了。
等到江浦县的池河营提督杜弘域闻讯率军赶来追击时，义军早已渡河远去，消失在了茫茫原野之中，杜弘域只能望着空荡荡的渡口扼腕叹息。
消息传回南京，兵部尚书范景文得知刘光辉及其部下五百官兵力战殉国的详情后十分悲痛，特别是得知刘光辉是因部队被调走才导致兵败身死更是痛心疾首，他亲笔写下祭文，文中既有对忠勇将士的沉痛悼念，亦隐含对战略失当、兵力调配不公的无奈与愤懑。
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