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在艦隊撤退的時候，談仁皓也下令南下的巡洋艦編隊隨艦隊一同返航，放棄了追擊口木第一航空艦隊的行動。這也是基於一條錯誤的情報做出的判斷。當時，談仁皓已經確信，口木第一航空艦隊裡的三艘航母中，已經有兩艘被擊沉了，而最後一艘“瑞鶴”號也遭到了重創，肯定在向南規避。而南面的加羅林群島是口木的勢力範圍，距離特魯克很近，如果進入了口木岸基轟炸機的打擊範圍的話，那幾艘巡洋艦就危險了。因此，談仁皓覺得沒有追擊的價值，就放棄了追擊行動。而他並不知道，當時口木第一航空艦隊正在北上，是迎著巡洋艦編隊的炮口去的。更可惜的是，因為前面遭到口木轟炸機的兩次襲擊，原本計劃派出去的偵察機一直沒有出動，結果，在談仁皓決定撤退的時候，這些偵察機都留在了艦隊裡面！

撤退之前，談仁皓沒有忘記一件很重要的事情，那就是儘量把落水的飛行員救回來。而巡洋艦編隊在收到訊息的時候，已經到達了清晨第一場戰鬥爆發時的海域，打撈起了三十多名落水飛行員，還俘虜了一百多名沒有被救走的口木官兵。然後，巡洋艦編隊才掉頭轉向，跟上了航母編隊的撤退步伐。

在談仁皓決定撤退的時候，山本六十五也正在率艦隊全速殺來。在山口聞多與第一特混艦隊激戰的時候，他就已經收到了電報，並且命令艦隊立即轉向，以最近的航道殺向了戰場。實際上，山本六十五此時所做的安排已經太遲了，等他感到戰場的時候，第一特混艦隊已經跑出了兩百多海里，而且在天亮之後，就將進入琉球島地溝岸基航空兵的掩護範圍！

山本六十五並沒有在這次慘痛的教訓之後認識到自己的錯誤，他反而認為唐帝國海軍膽小，不敢與他做正面決戰。而在當天傍晚，他也將勝利的電報發回了口木，宣稱擊沉唐帝國航母兩艘，重創航母一艘，另外還重創數艘主力艦，擊潰唐帝國海軍第一特混艦隊，獲得了海戰的偉大勝利。這是山口聞多根據飛行員的戰果報告提交給山本六十五的戰報，一份嚴重錯誤的戰報。實際上，第一特混艦隊就只有“玄宗”號航母受了重創，“太祖”號航母受了點輕傷，半個月就能修好，而“長江”號航母則是毫髮無損。

山本六十五也正是根據山口聞多的這一戰報而繼續堅持著他的觀點，即主力艦仍然是海戰上的霸主，唐帝國艦隊正是害怕與強大的“大和”號決戰，所以才調頭逃跑。後來，山本六十五力主建造“武藏”號與“信濃”號戰列艦（“大和”級的後兩艘），也正是基於這一判斷！

山口聞多的“自殺”追擊也在12點的時候停止了，在確定唐帝國第一特混艦隊已經撤退之後，山口聞多將情況想山本六十五做了彙報，隨後就接到了新的命令，率艦隊返回特魯克基地。山口聞多與死亡擦肩而過，最後剎車成功，沒有跌入死亡的陷阱裡面。

“瑞鶴”號航母直接返回了特魯克海軍基地，在那裡得到了維修，並且很快就恢復了戰鬥力，挨的那條魚雷並沒有給航母造成太大的破壞，艦艏處的漏洞很快就補上了，兩個月後，還換上了一個新的艦艏鼻部。

“翔鶴”號就沒有這麼容易修復了。在掙扎著返回了特魯克基地之後，只是將艦體上的幾個漏洞給補上，因為基地裡沒有足夠的修理設施，因此在一個月後返回了口木本土，進入吳港維修。正個維修工作持續了四個月，比“瑞鶴”號晚了兩個多月才回歸到第一航空艦隊。而這兩個月的時間裡，口木海軍就已經喪失了在西太平洋上的制海權。

這場海戰戰役後來被稱為了“琉球海盆海戰”，或者是“唐日關島海戰”（口木與西方國家的稱法）。海戰結束的時候，唐帝國仍然擁有一艘可以作戰的航母，口木的所有大型航母都已經失