9月20日,德军第3装甲师向第5集团军突围纵队展开攻击。这天早晨,西南方面军司令部所在突围部队约1000余人来到洛赫维察西南约15公里的德留科夫希纳镇。正在休息时,他们突然遭到德军进攻,西南方面军司令员、苏联英雄称号获得者基尔波诺斯上将被炮弹炸死。和他一起战死的还有方面军军事委员会委员、乌克兰共产党中央书记布尔米斯坚科、方面军参谋长图皮科夫将军。

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另外,曾让德军大伤脑筋的第5集团军司令员波塔波夫少将重伤被俘,他的参谋长皮萨列夫斯基将军则在战斗中被打死。被俘的波塔波夫少将接受了德国第2装甲集群司令古德里安本人的审讯。在谈话中,他将红军在基辅的失败归咎于红军统帅部突然取消了撤退命令。其后,波塔波夫在战俘营中遭受百般虐待,却奇迹般地活到胜利的那一天。

对这些情况,莫斯科当时并不完全知情。就在西南方面军司令部被袭击2天后(9月22—23日),斯大林还要求沙波什尼科夫向已经不存在的西南方面军司令部继续发报:“更沉着坚定些,胜利有把握。你们面对的是小股敌人,将炮兵集中在突破地段上……我全部航空兵都在支援你们,我军正向罗姆内进攻…… 我再重复一遍:更沉着更坚定,努力作战,多向大本营报告情况。”

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而在第聂伯河的红军第26集团军地带内,对上级方面军司令部情况同样不了解的司令员科斯坚科也在拼命为自己的部队寻求出路。在他的南面是德军第1装甲集群所属的摩托化第48军,拥有第25摩托化步兵师,第16、9装甲师;西部侧翼是从米尔戈罗德到苏拉河河口之间的苏拉河沿线开过来的第17集团军第11军。在东北面,德军第45、293步兵师也在逼近。

9月20、21日,红军第26集团军向克莱斯特坦克第1装甲集群正面猛冲过来,却遭到德军坦克的阻击。但红军仍然在德军第16装甲师防御的奥尼什基河地段强渡成功,并一度在德国人的合围圈上打开了一个口子。为了堵上这个口子,德军投入了摩托化第64步兵团第1营,摩托化第16炮兵团第2营,摩托化第79步兵团第1营。双方发生了残酷的白刃战,大群勇敢的苏联士兵冲破了德军的第一次反冲击,但却在第二次反击中被阻止。

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在这次战斗中,第26集团军几乎耗尽了全部弹药,向卢布内的进攻已经难以进行。由于和事实上已经不存在的西南方面军司令部无法取得联络,科斯坚科只好使用无线电,直接联系苏军最高统帅部大本营的沙波什尼科夫元帅,要求补充弹药和派航空支援。而沙波什尼科夫元帅则命令科斯坚科不需要再冲向集结着德军装甲部队的卢布内,而改为跟在红军第5、21集团军的后面,向洛赫维察方向突围。

但是科斯坚科决定再次强渡奥尼什基河,在突围战斗中,红军投了鲍里索夫指挥的骑兵集群,科斯坚科本人也拿起冲锋枪,带上几颗手榴弹,和司令部人员一道参加了战斗。