呐喊声传遍整个双头山。
面对狂涌而出的中国军队，藤田进在最初的慌乱之后，恢复镇静，他不惧怕被伏击，相反认为这是个机会，一举击溃津浦路南段中国军队的机会。
第三师团不愧是日军精锐，.军官战斗经验十分丰富，迅速稳定部队，向两侧山头的中国军队还击。先头部队第五旅团首先顶住第二军的攻击，护卫在师团部的二十九旅团随即向两侧山头发起进攻，只用了一个冲锋就拿下两个山头，但日军的攻势也就到此为止。
第七军以一七零师和一七一师.缠住二十九旅团争夺两个山头，以一七二师向第五旅团和二十九旅团的结合部发起猛攻，试图割裂日军。
但在日军队列最后的辎重部.队却受到四十八军和九十二军的沉重打击，辎重部队的战斗力本就比野战部队差很多，在中国军队猛烈的攻势下，部队苦苦支撑，轻重兵联队很快被打垮，联队长冈本中佐战死，工兵联队金井满重伤，重炮悉数被毁。藤田进被迫将骑兵联队回调增援，但骑兵在山野间威力大降，遭到中国军队的火力杀伤，伤亡惨重，藤田进被迫再度从二十九旅团抽调一个大队增援，日军陷入全面被动。
激战持续了整整三天，藤田进始终无法摆脱被动，.部队被围困在方圆五里的两座山峰之间，中国军队牢牢掌握着主动权，日军在饥寒交迫中苦苦坚持。
藤田进被围的消息传到南京，畑俊六惊怒交加，他.没想到中国军队居然敢在离南京如此近的地方围歼日军主力师团，他不能坐视第三师团被歼灭，也不能坐视津浦路被中国军队切断的后果，于是顾不得再管七十五军周喦，命令111旅团立刻南下为第三师团解围，又担心111旅
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