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在李罕之的指引下，李存孝率军很快来到了孟州城下。李罕之高声骂道：“叛贼孙儒，快出来受死！”话音刚落，一声炮响，孙儒和刘建锋带着护卫现身城头，孙儒对着李罕之朗声笑道：“败军之将，回来送死吗？本帅看在故旧之情，你们速速退去，饶你一死。”李罕之怒道：“不要逞口舌之利，有种下来与我一战，看我取了你人头！”孙儒说道：“真是好话难劝该死人！你既然如此冥顽不化，我就成全你们，让你等去见阎王！”孙儒一挥手，城头上响了三炮。
顿时从李罕之、李存孝身后杀声大作，两人大惊，只见东西两面各有人马杀来。原来孙儒得知李罕之归降了李克用，引着李存孝的沙陀军南下。孙儒本就打算立刻弃城而逃，却被马殷阻止。
马殷说道：“大帅，如果我们就这样走，恐怕走不远就会被他们追上。不如我们在城外两边埋伏下人马，等他们来到，突然两面袭击。在他们看来，我们已是惊弓之鸟，无心恋战。又加上李存孝自持武勇，必定不会把我们放在眼里。我们偷袭成功，他们不得不退到远点的地方。如此，我们就可以从容退走。”
孙儒当即接受了马殷的建议，让秦彦晖和马殷所部在东面埋伏，刘建锋和毕再用等人在西面埋伏。约定放炮为号，两人杀出。自己则和许德勋在城内准备，等着他们两路杀出后，也出城夹攻。刚刚安排妥当，李罕之和李存孝就赶到城下。
李存孝见状，连忙说道：“李大人，你率本部人马迎击东面之敌，我来对付西路敌军！”李罕之点头应诺，各自率军迎战。李存孝拨马回转，后军已与敌军展开混战东面冲上来的是刘建锋和毕再用，单打独斗两人自然不是李存孝的对手。部下士卒也不是沙陀骑兵的敌手，但胜在人多，四倍于敌。沙陀兵在蔡州兵的围攻下，纷纷落马，情形十分危急。李存孝大怒，猛喝一声，匹马当先，直冲敌军。
李存孝毕竟是李存孝，蔡州兵虽多，却也抵挡不住他的猛冲猛打。李存孝所到之处，蔡州兵纷纷倒地，不得不退了下去。可李罕之遇上的正是马殷和秦彦晖的部队，这两人算是蔡州兵中的佼佼者，部下都是不弱。何况李罕之本就败在过马殷手中，因此不敢接战，急向李存孝的沙陀军靠拢。此时又听得城内守兵杀出，李存孝见自己军阵混乱，难以有效迎敌。
李存孝只得一马当先，果然是所到之处，如入无人之境。李存孝杀开一条血路，率军撤退。幸亏部下多是骑兵，对方多是步兵，自然无法追赶。孙儒望着狼狈逃窜的沙陀军，哈哈大笑，心中得意已极。但是他也不敢追赶，刚才不过是依靠偷袭侥幸得手而已。要是再遇到沙陀军，那就结果难料了。孙儒便收兵回城庆祝，准备次日一早弃城回洛阳。
许德勋说道：“大帅，我们虽然胜了一场，但对他们的实力并无太大影响。何况这个李存孝确实骁勇无比，我们军中无人能敌。属下建议，还是明日天不亮就赶紧出城，没有必要和他们纠缠。拖延时间长了，我担心归路被朱温截断