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靖远舰管带叶祖珪在接到致远发来的旗语后开始还感到很疑惑，“浪速”号受伤逃遁，现在正是追上去击沉敌舰，立下头功的好时机，可是为何要去救援没影的济远呢？
考虑了一会他总算想通了，首先，现在中日两国还未宣战，出发前丁军门再三嘱咐切莫先开战端，此为其一。；
其二，也是最为关键的是，按照英国海军提供的情报，日本联合舰队已经于一天前全军开拔，离开佐世保，此刻其舰队主力很有可能就锚泊在不远的地方，比如安眠岛一带。“浪速”号见势不好早早逃离，致靖二舰即使开足马力，全速追击，估计也要三个小时以后才能进入交战距离，而三个小时的航程足够联合舰队主力做出反应了。
此时，黄海北部不大的海面聚集了英、法、俄、德、美五国十几条军舰，其中仅英国舰队就用7条军舰在海面上来回巡游，观察双方的战况。
也正因为这个原因，日本海军的一举一动都会被英国公使欧格纳或者海军司令斐利曼特以最快的速度通报给清军方面，在战争的前期英国方面在外交上是偏向中国的。同样，清军的各种动向也被亲日的美国驻北京公使通报给了日本方面。
两小时前，济远在逃避吉野二舰追击的过程中，航向逐渐转向西北偏北，所以正好错过了在威海－牙山湾主航道上行驶，迎面赶来的致远靖远二舰。
下午一点，邓世昌目送高升号进入牙山湾口后下令全速向西北搜索。
下午六点，一道烟柱进入靖远舰瞭望手的视野，不过二十分钟后，发现这是德国驻远东的炮舰“伊力达斯”号，随后法**舰“利安门”号和英**舰“伯布斯”号也相继进入邓世昌的视野中。
三条外**舰发现清军舰队后，迅速向北侧回避，十分钟后，两道烟柱出现了并以极快的速度相对行驶开来。
邓世昌判断，这一定是日舰“吉野”号和“高砂”号在击沉济远后返航的途中。
邓世昌的估计的确不错，吉野和高砂二舰在距离济远二十多千米的地方开始追击，而两舰的速度也并不比后者快多少，所以整整花了一个下午才终于追上了济远舰。
在2000多米的距离上，济远继续以精准的火力打击日舰，不过王国臣发现，无论开花弹还是穿甲弹都无法对冲在前面的吉野号造成什么损失。开花弹命中舷侧后虽然也会爆炸，但并不能像攻击浪速号那样炸开一个大洞，据他观察也就仅仅炸掉一些表面的油漆而已；至于穿甲弹也根本难以穿甲，甚至留下的弹坑也小到难以令人发现。
日军在火炮的命中率方面比清军有着较大差距，不过仗着火炮多，射速快迅速占据了上风，济远后舱和尾炮先后被命中，人员损伤惨重，王国臣右臂被消掉一半，抵抗随即停止。
济远舰虽然是穹甲船型，但是设计上有很大缺陷，其穹甲顶部位于水线以下，所以舷侧进水后，浮力下降很快，舰体迅速下沉。
大约六点钟时候，济远舰已经彻底沉没了，部分水兵被日舰救起，河源要一带着包括舰长方伯谦在内的几十名俘虏兴高采烈的下令返航。
盛夏时节，天长得很，七点多钟时候，落日的余辉映红天边的晚霞，空荡荡的海面上还保留着相对不错的能见度。
清日舰队相遇后，双方均转舵向南，日舰为了逃跑，而清军则是想全力阻截。
河源要一部下的水兵们从清晨六点一直紧张的工作到此刻，均已十分疲倦，尤其是管轮和司炉兵们早已经累得透支，有不下五人由于连续高温而休克过去。
虽然弹药充裕，军舰也未受伤，不过河源看了看天色还是决定全力摆脱清军，迅速返航。此地距离威海卫过近，他担心清军主力会突然赶到。
不过吉野高砂二舰的航速和致远靖远相当，因此经过几次转向后，致远依然稳稳的压了吉野一头，两支舰队同时向东行驶，距离则越来越近。
此时已经是晚间七点半，炮手们费力的瞄准然后射击，总共半小时的战斗中，吉野命中致远八弹，而致远命中吉野六弹，其中两枚是210毫米口径的实心穿甲弹。其中一发直接穿后舱而过，掉落到海中，另外一发则砸破了吉野100毫米厚的主装甲带，在穹甲甲板上打出一个弹坑，不过也仅此而已。由于存心想着重创吉野，所以邓世昌下令所有火炮发射穿甲弹，四发150毫米炮弹虽然命中，但是直接被吉野的外侧装甲弹飞。
河源要一的想法则恰好相反，他知道交战时间不会太长，很难击沉敌舰，所以各炮全部发射高爆弹，以期对敌舰人员造成较大杀伤。
七发炮弹中有三发是弹丸重达45千克的150毫米炮弹，其中两发命中后甲板，一发命中舷侧副炮炮位，加上几发105毫米炮弹造成的伤害，使清军半小时内死伤40余人。
靖远和高砂号互射的状况远不如他们旗舰之间的战斗激烈，高砂号命中靖远四发，而靖远只命中高砂一发150毫米开花弹，未造成任何损失。
天色越来越晚，就在双方几乎都要看不见对方的时候，高砂号前主炮发射的一枚150毫米高爆弹鬼使神差的命中了靖远的右舷水线，顿时开了一个直径近一米的大口子，海水灌入煤仓。
叶祖珪接到报告后，迅速转舵避战。
日本舰队借着南方海岸线的掩护，已经快要消失在茫茫的黑夜中，由于难以瞄准，致远号已经有五分钟未发一炮了，邓世昌站在船头，面色忧郁。
“转舵回港吧。”随着他一声令下，军舰调头转向180度，向威海卫港口驶去。吉野号的防御力让他深受震撼，早知道吉野采用了德国的最新式装甲，但没料到竟然强悍至斯。
深夜，北洋舰队大本营内，丁汝昌一字一句的听取着邓世昌和叶祖珪的汇报。
听了他二人的汇报，丁军门先喜后惊，喜的是“高升”号被安全护送到牙山，而且“浪速”号明显受到重创；惊的是己方济远舰被击沉，舰上官兵生死未卜，而“操江”号被掠走也可谓损失不小。此外，短短半个多小时，致远舰便被杀伤如此多水兵，以及靖远水线破损也是让他感到十分担忧的，这会极大影响后续的作战。
吉野和高砂二舰直到第二天清晨才返回联合舰队在群山湾的锚地，伊东祐亨司令官在听取了河源的汇报后，大喜过望。
击沉济远，击伤致远和靖远，而己方的两舰则几乎毫发无损，这怎能不另伊东兴奋。
“河源大佐，祝贺你，我军旗开得胜你的功劳大大的。我这就上书天皇，为你请赏。”
“承蒙司令长官夸奖，其实这全是将士用命和我军舰艇的船坚炮利之功，我个人实在没有什么功劳。”河源谦虚的说道。
“下午浪速受伤回来后我便预感到同为穹甲舰的济远一定不是我们两条新式装巡的对手。高爆弹对于穹甲巡洋舰的伤害是十分直接的，即使有穹甲的保护，军舰难以沉没，但是失速后若是局面不利，还是很容易战沉的。看来接下来的大战，还是要你们两条新舰大显身手了！”伊东高兴的说道。
“据济远的清军俘虏说，他们在前不久才每船配发了一批高爆弹，估计也是清楚了穹甲舰的软肋后迅速做出的反应，这样看来未来的大决战一定是一场苦战。另外，清军的炮手射术极佳，我们应当多加注意。”
“无论如何，我军首战大胜是不争的事实。接下来，若北洋舰队不敢出战，那么我们的陆军就可以从容的包围牙山，将在韩的清军主力聚歼于此。天佑吾皇！”伊东祐亨笑着朗声对众将说道。
“天佑吾皇！天佑吾皇！”群山湾内士气高涨的官兵不断发出胜利的呐喊声。</dd>