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这一年，他确实得到了更多的粮食和财富，却失去了军心和民心。
阿里不哥的许多手下相继离他而去，有些东归投降了忽必烈，有些甚至归附了阿鲁忽。
阿里不哥渐渐日薄西山。
而这时的忽必烈早已平定了内乱，恢复了元气，开始腾出手来对付阿里不哥。
他在哈拉和林布下重兵的同时，率主力西移，准备进攻阿里不哥。
随着将士们纷纷倒戈，此时的阿里不哥已经没有实力再和忽必烈抗衡了。
1263年10月，穷途末路的阿里不哥迫于忽必烈的兵锋，只能再次北逃，回到大后方——谦谦州。
听闻消息后的阿鲁忽，又收拾残部，重返伊犁河畔，将察合台汗国复国。
而忽必烈则兵分多路，继续朝漠北进军。
但他并不打算强攻，而是将谦谦州进行封锁，切断阿里不哥的粮道。阿里不哥做了几次尝试，都不能突破封锁线。
1264年8月，经过三百个日夜的煎熬，山穷水尽的阿里不哥终于妥协了。
他自行取消了大汗和皇帝的称号，亲自向忽必烈请降。
经过审判，忽必烈将阿里不哥的重要手下全部处死。其本人自请降之日起，也被幽禁起来。
几年后，郁郁寡欢的阿里不哥病逝。
最后一个阶段，这场长达五年之久的内战终于以忽必烈的胜利，落下帷幕。
自从忽必烈和阿里不哥这对亲兄弟开启内斗起，其他三系的掌权人和托雷系的旭烈兀，也先后在自己的封地上宣布自立，从大蒙古国中分离出来。
1271年，忽必烈采纳刘秉忠的意见，取《易经》中“大哉乾元”之义，将国号由“大蒙古国”改为“大元”，从大蒙古国皇帝变为大元皇帝。
忽必烈建立了大元帝国。
而同时，原先的大蒙古国正式不复存在，分裂成为五个国家。
分别是托雷之次子——忽必烈建立的大元帝国，术赤之子——拔都所建立的金帐汗国，察合台所建立的察合台汗国，窝阔台之孙——海都所建立的窝阔台汗国，托雷之三子——旭烈兀所建立的伊利汗国。