一月下旬，郑军终于发动了蓄谋已久的总攻。刹那间，战场上炮声轰鸣，郑军的炮火开始了最为密集且持久的齐射，荷兰医院就比不上热兰遮主城那般坚固，在数月的炮击之下，早已是千疮百孔，各处都出现了不同程度的破损。终于，在郑军这轮猛烈的攻击下，荷兰医院塌陷出了一个巨大的缺口。
荷方守军见势不妙，开始有序地退出医院。郑军步兵眼见胜利在望，士气大振，纷纷奋勇向前，朝着医院冲去，一心想要抢夺这处战略要地。然而，他们万万没有想到，荷军在撤离之前，再次使出了郑军曾经用过的招数，在医院内放置了四大桶混杂着铁钉的火药。
这一次，荷兰人精心计算了引信的时间。当郑军的汉人士兵全部涌进医院之后，一声震地的轰鸣骤然响起。巨大的爆炸瞬间将医院内的郑军士兵炸成了尸块，鲜血溅满了整个医院。郑军再次遭受了惨重的伤亡，荷兰医院也在爆炸中化为一片粉碎。
二月的台湾，海风依旧强劲地吹拂着热兰遮城周边。此前，李家军多次试图借助热气球展开攻城行动，然而无情的海风成了他们难以逾越的阻碍。热气球在狂风中如无根之萍，被吹得在空中飘来飘去，根本无法精准地对热兰遮城发动攻击，只能无奈作罢。
但李家军并未就此气馁，他们迅速调整战略。不久后，从遥远的海南，一批攻城大杀器被运送而来——投石机。这些投石机可不是普通的器械，它们将要抛射的是由猛火油制成的燃烧弹。
李家军的士兵们齐心协力，迅速在高地上距离热兰遮城合适的位置组装并调试投石机。猛火油，这种遇水不灭、燃烧剧烈的特殊燃料，被精心装填进燃烧弹内。随着指挥官一声令下，投石机巨大的臂膀挥动起来，一枚枚燃烧弹带着呼啸声划过天空，朝着热兰遮城飞去。
燃烧弹准确地落在热兰遮城内，瞬间，猛火油剧烈燃烧起来，燃起熊熊大火。火势借着海风迅速蔓延，所到之处，房屋、营帐纷纷被点燃，荷兰守军被这突如其来的攻击打得措手不及。一时间，热兰遮城内喊叫声、哭嚎声交织在一起，陷入一片混乱。
郑军看到李家军的投石机发挥出如此巨大的威力，士气也受到极大鼓舞。他们明白，这或许是彻底攻破热兰遮城的绝佳契机。郑成功立刻下令，郑军再次加强对热兰遮城其他方向的攻击，与李家军的投石机攻击形成呼应。
荷兰守军在城内既要应对四处蔓延的大火，又要抵御郑军和李家军从不同方向发起的进攻，顿时陷入了前所未有的困境。他们匆忙组织人手灭火，同时还要坚守城墙，抵抗敌军的进攻。但在郑军和李家军的联合攻击下，荷兰守军的防线开始摇摇欲坠。
荷方总督站在热兰遮城的了望塔上，眼睁睁看着荷兰医院的失守以及城内被李家军投石机投下的燃烧弹烧得一片狼藉，心中满是绝望。他深知，这处医院的丢失，让热兰遮城失去了重要的屏障，而他们此时已无足够兵力反攻夺回。
郑军和李家军的攻势如汹涌的潮水，一波接着一波，荷兰守军在多重打击下，伤亡不断增加，防线也千疮百孔。继续抵抗下去，似乎只有全军覆没这一个结局。
无奈之下，荷方总督终于决定放下尊严，与郑军开始交涉。经过一番艰难的谈判，双方最终达成协议。在二月的某一天，热兰遮城的城门缓缓打开，荷兰守军举着白旗，鱼贯而出。至此，荷兰人宣告投降，李军、郑军成功占领热兰遮城。
消息传出，郑军和李家军营地顿时欢声雷动。士兵们为这来之不易的胜利欢呼雀跃，他们在漫长的围攻中付出了无数的鲜血和汗水，此刻终于迎来了胜利的曙光。
荷兰人既已投降，郑芝龙决意要让他们为这场战争付出沉重代价。在热兰遮城的广场上，郑芝龙当着一众荷兰战俘的面，做出了一个震撼众人的举动。他命人押出一名荷兰士兵，手起刀落，砍断了那名荷兰人的胳膊。凄厉的惨叫回荡在广场上空，荷兰战俘们无不面露惊恐之色。
郑芝龙冷冷地看着他们，随后指着断臂的荷兰人说道：“你，回巴达维亚报信。告诉你们的人，若想赎回这些战俘，每个俘虏必须缴纳一万两白银。否则，你们就等着给他们收尸吧！”
断臂的荷兰人在同伴的搀扶下，面色惨白，带着满心的恐惧和怨恨，匆匆登船离去。消息很快传回巴达维亚，荷兰殖民当局一片哗然。一万两白银一个战俘，这无疑是一笔天价赎金，可他们又怎能眼睁睁看着这些士兵被郑芝龙处置。
巴达维亚的荷兰高层紧急召开会议，商讨对策。有人主张筹集赎金，赎回战俘，毕竟这些士兵都是荷兰在亚洲扩张的重要力量；但也有人坚决反对，认为这是郑芝龙的讹诈，一旦答应，日后将被郑芝龙牵着鼻子走。
就在荷兰人内部争论不休时，热兰遮城这边的郑芝龙也没闲着。他一面安排人手加强对荷兰战俘的看管，一面着手整顿城内秩序。郑军开始对热兰遮城进行全面清查，收缴荷兰人的武器装备，将重要物资登记造册。
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