20日拂晓，兄弟部队4纵和2纵6旅、3纵9旅向敌发起进攻，将敌压缩至南合营、高家佐和东、西南合村狭小地区。4旅奉命又急进50余华里，于当日18时渡过唐河，以神速勇敢的动作，直扑敌第3军军部、7师师部和两个团驻守的西南合村。21日凌晨，旅长肖应棠以10团为左翼，12团为右翼，分别从村西南角和南面展开强攻。在我炮兵4个连的掩护下，10团2、3营和12团1、3营各一部首先突入村内，抢占数栋房屋，逼近敌军部。敌军长罗历戎亲自督战，殊死反扑。此时，附近高家佐的败敌向西南合溃退，堵塞在突破口。内外夹击，短兵相接，我突入部队情况十分严重，伤亡骤增。12团副团长、政治处主任和10团两名营长壮烈牺牲，12团9连连长岳忠两条腿被打断，拉响手榴弹与敌同归于尽。1连连长魏成科指挥全连与发狂的敌人浴血奋战，死死守住村头的一所院子，像钢钉一般楔进敌人心脏，粉碎了敌一个连到一个营兵力的多次反冲击，毙敌数百人，而1连打到最后仅剩20余人。旅长肖应棠深知这枚钢钉的重要性，一直守在电话机旁，一边倾听来自突破口的情况报告，一边命令炮兵集中火力和调遣后续部队支援1连。21日上午，4旅11团赶到归建，立即由12团1连据守的突破口进入战斗。
22日4时30分，我军从四面八方以排山倒海之势向敌最后的据点西南合发起总攻。7时，4旅主力向敌军部猛插，彻底打乱了敌人的防御体系，此时各兄弟旅亦先后突入村内，将敌分割，各个歼灭。敌军长罗历戎率数百人向东南角突围逃窜，被我截歼生俘。11时30分，战斗结束。在清风店战役中，4旅先是围点诱援，然后北阻强敌，最后飞兵南下，直捣敌军部，对加速战役的进程起到了重要作用。野司政委杨成武在战役总结大会上对4旅给予高度评价：“西南合战斗，共6个旅参加，大家都有功劳。但最困难、最艰巨的任务是4旅担任的。他们走的路特别多，又特别快，到后即加入战斗，虽然他们缴获最少，但是记功时，4旅应记第一功。”因10团和12团在战斗中表现突出，均荣记集体大功，分别颁发“勇敢坚决”、“勇猛如虎”奖旗，成为我军战史上著名的大功团。12团1连也被2纵命名为“魏成科英雄连”，并记集体大功。
