左贤王后，李广利将军由郅居河移至燕然山地区。匈奴狐鹿姑单于听说汉军到了燕然山，便率匈奴主力50000骑兵由姑且水西岸地区向燕然山进军。双方在燕然山地区相遇，经过激战，双方伤亡惨重。狐鹿姑单于命人在李广利军前方挖掘一道数尺深的壕沟，然后集中兵力从汉军的背后猛攻汉军。汉军大乱，全军覆没，李广利兵败投降了匈奴。这样，汉武帝在任时最后对匈奴一战，以汉军损失70000人的大败而结束。这也是汉与匈奴作战以来最大一次失败。匈奴虽然取得了汉匈之间中期作战的胜利，但同时它也付出了沉重的代价，如在浚稽山战役中，匈奴虽然歼灭汉军20000余人，但同时它的左贤王部也被汉军歼灭数千人；在天山战役中，匈奴虽然让汉军损失20000多人，同时自己也损失20000多人；在匈奴取得最大胜利的燕然山战役中，匈奴虽然歼灭李广利军70000余人，同时它也有数万人受损。而在当时的情况是汉王朝有将近6000万人口（约占世界三分之一），而匈奴却只有200多万人口，匈奴的后备兵源数量远远小于汉王朝，因此，汉匈战争中期过后，汉匈双方均无实力再向对方发起大规模进攻。正像汉匈战争前期三大战役过后，汉匈之间休兵16年一样，汉匈中期战争后，汉匈之间也迎来一个较长的休兵期。

公元前87年7月，汉武帝刘彻逝世了。继承汉武帝帝位的是他年仅8岁的儿子刘弗陵，史称汉昭帝。匈奴单于狐鹿姑也于汉武帝去世后的第二年病逝，遗嘱由其弟右谷蠡王即位。但卫律与单于阏氏合谋，立阏氏之子左谷蠡王为单于，称为壶衍革是单于。

从燕然山战役（公元前90年）至公元前71年共计19年的时间，汉匈之间只发生过一些小的战斗，但至公元前71年，乌孙国由于不堪匈奴的欺侮，请求汉王朝共同出兵攻打匈奴，汉匈之间后期战争又起。这期战争以匈奴向汉王朝臣服宣告结束。

公元前71年，汉宣帝刘询（汉昭帝已于公元前74年病逝）出动五路大军共计160000人，会同乌孙国50000兵力，全线向匈奴发起进攻。但汉军五路均未有大的战绩，而乌孙军在与匈奴右谷蠡王部的战役中，却取得大胜，斩获匈奴军39000多人。

匈奴壶衍革是单于对乌孙极为愤恨，于当年冬季，亲自率10000多骑兵征讨乌孙，劫掠了大批乌孙居民回归匈奴。但天突降特大雪，一天就下了一丈多深，匈奴军队十分之###因冻饿而死。乘此机会，匈奴的前属国丁零、乌桓、乌孙分别从三个方向杀向匈奴，斩杀了匈奴军数万人，加上天寒地冻，匈奴民众死者有十分之三，畜产死亡过半。有了其

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