与射击时的情形一样，四门青铜炮发射出的四发十余斤重的铁炮弹依然是所有发射物中速度最快的。当其他火药包依然在空中飞行时，它们已经落在了寿州城的城头之上。虽然由于训练时间较短，神机直首次实战射击的精度比较差，四发炮弹只有两发落在了预定目标——城门楼——附近，但无论是否落在了自己应该落的地方，这四颗大铁球在彻底停下来之前，其所经之处都留下了清晰的印迹——寿州城北门城楼上留下了两个大洞，连城上带城下，共有十几名士兵因被击中而或伤或死，就连在城头上观察周军阵势的刘仁赡都差点被城门楼上掉下了碎砖砸中。
侥幸躲过一劫的刘仁赡一边拍打着落在身上的尘土，一边在心里暗叫侥幸。心想，如果不是自己因为想再观察一会儿敌军的军阵留在城墙边上，而是在刚才因为身体不适而回到城门楼中去休息，这会儿只怕已经被这突如其来的石弹给砸个正着——以刘仁赡的见识，这样的攻击只能是被抛石机抛过来的石弹所为。
不过，还没等刘仁赡再次抬头观察敌人是否已经开始进攻，站在他旁边的节度副使孙羽突然手指天空，大叫一声：“不好，敌军抛石攻城了。”叫完，也不等刘仁赡下令，便已经与其他将领一起，拉起有病在身、行动较慢的刘仁赡往女墙根上躲去——此时敌军抛过来的石头已经可以看到，再往城下跑肯定是来不及了，躲在墙根是最有效的方法。
就在孙羽大喊的同时，一些眼尖的守城兵士也看到了天空中那正在向自己落下的一个个黑点。于是，众兵士纷纷学着自己长官的样子，抱头倦身，躲在了墙根里。
可惜的是，包括刘仁赡、孙羽在内，所有的南唐军官兵都没有想到，正是这个在他们看来最正确的“防石方法”，使他们失去了最后一线逃生的机会——火药包的攻击主要是针对城墙上守军的，如果南唐军的官兵玩儿命往城下或者城里跑，还是有很大希望躲过这一劫的。
片刻之后，数以百计约十斤重的小型火药包首先落在了城墙以及城墙左近的地方——出于发射安全性的考虑，火药包的引线都留出了一定的余地，以保证不会在距离发射阵地较近的地方爆炸，因此绝大多数火药包落地后都没有马上爆炸，而是借着运动的惯性开始四处翻滚。
于是，此时寿州守军的眼前便出现了奇怪的一幕——数以百计或圆或扁，似乎是以麻布包裹，还哧哧冒着火花的奇怪物体在自己身体周围或者不停滚动，或者弹跳几下便不再动弹。
就在南唐军官兵犹豫着是不是应该拣起一个看看的时候，那些正是哧哧冒着的火花却突然不见了，取而代之的是一道耀眼的红光、一声巨大的爆响，以及一团黑白相间的浓烟——能看到这一景像的前提是这些官兵还有幸活着，并且眼睛没被炸瞎。
在接二连三、持续不断的爆炸声中，那些原以为可以躲过周军石弹攻击的南唐军官兵立时就被一团团的火光和烟雾笼罩了起来。那些离着火药包比较近的兵士不是被炸伤脸面、就是被炸伤眼睛，最少也是被巨大的声响震得两耳鸣叫，听不到声音。那些离得比较远的兵士虽然不曾受伤，却也被这突如其来的变故吓傻了，一时间不知该如何是好。而几乎将整个北城城墙都笼罩在里面的浓烟，更是呛得所有南唐官兵咳嗽不止。
刘仁赡和孙羽这对正副节度使也未能幸免，二人虽然都没有受什么伤，但同样被刺鼻的硝烟呛得大咳不止，身体较弱的刘仁赡更是咳得鼻涕眼泪一起流了出来。节度副使孙羽虽然搞不明白周军到底使用了什么怪招，令城头上充满这种刺鼻的烟雾，但有一点他是很确定的——城头绝非久待之地，应尽快离开。
因此，他连忙强忍住咳嗽，伸手去搀自己身边的刘仁赡，打算将其带离城头，到城下安全之处指挥战斗。可是，当他站起身、弯下腰，扶住刘仁赡的胳膊，准备将其从地上搀起时，突然有了一种不好的预感，一种危险正在逼近的预感。而就在他犹豫着是继续扶起刘仁赡跑下城，还是重新躲回女墙的墙角时，一阵怪异的啸叫声已经出现在了他的头道：“刘虞候谬赞了。以末将所见，城头上被炸死的敌军只是少数，绝大多数敌军应该只是被火药包的攻击给吓怕了，逃离了城头。”
“徐指挥过谦了，能够将城头敌军吓跑也是了不起的本事。对付一群心胆俱裂的溃兵，远比对付一群士气高昂的强兵容易得多。”刘光义继续为徐绍安脸上贴金。
还没等徐绍安再谦逊几句，刘光义就已经转向了柴荣，说道：“陛下，臣以为，既然敌军已经被刚才的火器攻击吓破了胆，我军当立即全军出动，利用敌军城头力量空虚的机会，一举登上城墙、占领靖淮门。”
柴荣闻言略微思索片刻，摇了摇头，说道：“爱卿所言虽然有些道理，但那刘仁赡也是足智多谋之人，我军不可不防。”
说完，不等刘光义再争辩，便向众将传令道：“命左军即刻出动抢占城头，其他各军暂时按兵不动。另外，为防敌军使诈，通过轒辒车向城门洞内输送火药包之事照常进行，轻型抛石机在我军靠近城墙之前，要继续向城头抛投火药包。”
柴荣既已下令便是圣旨，众将赶忙领旨，并迅速行动起来。
于是，就在轒辒车与弓弩兵继续小心翼翼向城墙靠近时，周军左军的万余兵士也开始动作起来，他们扛着一架架云梯，推着一辆辆鹅车，缓缓的向前推进，渐渐的与前面的轒辒车和弓弩兵汇合在了一起。
有了大队人马的支援，原本小心翼翼的轒辒车和弓弩兵信心大增，前进的速度也有所加快，时间不长便已经来到了城墙左近。与此同时，后方的所有抛石机也全部停止了动作，以防误伤自己人。
事实证明，徐绍安也好、柴荣也罢，都高估了南唐军的作战意志，他们之前的担心完全是多余的，反倒是那个刘光义的判断是比较符合实际情况。第一个登上寿州城头的周军士兵只看到满地的尸体和建筑残骸，而没有任何一点活人存在的迹象。
随着登上城头的周军人数越来越多，各级军官开始率领手下兵士向纵深发展，很快便占领了靖淮门，以及两边各一里多长的城墙，直到转入东西两侧的城墙时，才遇到了略微像样些的抵抗。
不过，东西两侧城墙上南唐守军的抵抗也就到此为止了。一方面，此时周军登城的已经有上万人，南唐军的抵抗和反击已经很难改变大局。另一方面，刘仁赡、孙羽等高级官员全部阵亡的消息此时已经传遍了整个寿州城，城中各处的守军立时乱做一团，根本不可能再进行反击了——不但没有反击，城里的南唐兵反而开始四处纵火、抢劫，希望能在逃走之前最后捞一把。
此时，已经战领北城门的周军左军将领一面派人与操作轒辒车的友军联系，让他们停止堆放火药包，以便自己的士兵可以立即动手清除堵塞在城门处的土石、沙袋等物。另一方面，则迅速与已经全线压上的周军大队主力联系，催他们加快速度，以便尽快将城内的骚乱平息下去。
所谓“人多力量大”，在轒辒车载着火药包撤离的同时，左军的众多士兵一起动手，不大会儿工夫便已堵塞物清理干净，城门也随之打开，周军大队人马蜂拥而入，杀向了城内，迅速的平息了南唐兵对城内百姓的劫掠。
显德三年五月二十三日下午未时末，随着柴荣率文武百官进入寿州节度府，历时两月的寿州围城战以周军的大获全胜而宣告结束。
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