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之后在李克用出军攻打孟方立之际，李存孝连取数城，并在琉璃陂大败孟军，活捉主将马溉、袁奉韬，孟方立窘迫自杀。之后孟方立的弟弟孟迁摄于李存孝之威，绑缚朱温特使王虔裕向晋军请降。此战过后，李存孝威名日盛，名震河东！
后朱温命葛从周、朱崇节、李谠、孙揆分路攻打晋军，李存孝率三百骑兵，伏击孙揆一行，生擒孙揆，之后率领五千骑兵生擒李谠部将邓季筠，打得李谠大败溃走，一直追击到马牢关，葛从周、朱崇节弃城而走。此战十三太保之威名传遍天下，闻者无不丧胆！
再后来王镕、李匡威合兵围攻晋军，李克用任命李存信为蕃、汉马步都指挥使，协同李存孝一同攻打王镕、李匡威，李存孝、李存信二人互相猜疑忌恨，彼此逗留观望而不前进，李克用只能改派李嗣勋，大败王、李的军队，解了敌军之围。李存信回到李克用帐中，谗言李存孝有二心，李克用自此心生怀疑。
李存孝一生为李克用征战沙场，杀敌无数，实为晋军武将中第一功臣。但鸟尽弓藏兔死狗烹，因为与李存信的仇隙越来越深，李存信又时常进谗言，某次李克用得到一不实的“存孝投敌”的消息，盛怒之下，将他押回太原，以车裂处死。其实李克用冷静下来后，本不想杀他，希望诸将为他求情，就此顺势免了他的罪，谁知诸将都妒忌他，没一个为他求情。一代猛将李存孝就此消失于历史的长河中。
李存孝的故事稍微读点书的人都知晓一二，民间也有不少传说，他的骁勇善战与悲剧落幕形成了鲜明的对比，强烈的反差，百姓无不为其扼腕叹息，因此有关他的传说越来越多，也越来越离谱，渐渐被神话，其中很多传奇故事无凭据，已不可考。
但这些传说中，有一个传说却得到了认证，据传李存孝死后，李克用幡然悔悟，收拢其尸身合体安葬，伴随其征战一生的铠甲也陪葬于墓中，而十三墓夺宝的这个宝，自然就是李存孝的贴身神甲——九天神龙甲！
九天神龙甲，历史上真实存在，传说是由当时的金匠门南家家主南乘风耗费了无数珍贵材料，历时九九八十一天锻造而成，神甲初问世，光耀九霄，天生异象，有黑龙从天而降隐于神甲之中，故称之为“九天神龙甲”！
李存孝本就勇悍异常，身披此甲更是如虎添翼，战遍天下无敌手，是当时人界第一高手！就连所谓的寻路人、再世人也完全不是他的对手。此甲之威力可见一斑！
神兵铠甲，虽为辅助之器，但于天下局势影响甚大，强者拥有了神甲，那就是一场浩劫。比如西夏开国皇帝李元昊，凭借冰霜繁星甲打下了西夏五城江山，也造成了许多杀孽，李元昊死后，神甲被上仙封印于西夏皇宫内，至今未现世。九天神龙甲同样拥有此等威力，因此才会受到许多人的重视。
只是李存孝被葬于何处，并不为人所知，后世有一位十分出名的盗墓者在河东晋军故地搜寻了许多古墓，却未见李存孝之墓，虽著有《盗墓集》流传