尽管日军仍在搜捕、围歼被困在安阳、汤阴一线的零散西北军，但是由于后勤补给方面的压力，接近三个师团的日军不得不被迫放缓了进攻的脚步，坐视中**队在他们眼前好整以暇的撤过黄河。而随着河北河南战区中**队的有序撤退，曾经倾注过戴季良很大希望的安阳战役至此戛然而止了。

随着安阳战役的落幕，华北战局的重点就落到了津埔路沿线和山西方面。

在津埔路上，由于看到东北军挥兵大举入鲁有取而代之的架势，韩复榘不得不下令第8集团军作出一副奋战的架势。鉴于曲阜和济宁的孙桐萱部对第五广岛师团西进的三浦支队的侧面存在可能的威胁，鉴于安阳战役已经落幕，西进包抄的策略已经失败，板垣征四郎遂改变了径直杀入鲁西南平原地带的方针，下令第第11联队为主组成长野支队向东沿胶济铁路进攻淄博、青州，最后协助海军陆战队占领青岛。再以步兵第第5联队一部组成粟饭支队进攻莱芜一线，击退守军曹福林部。至于其余各部暂作休整，以便汇合第109师团后再行沿津埔路南下。

在山西方面，东线娘子关的第20师团在四倍于己的中**队的顽强抵抗之下进展缓慢，不得不在寿阳以东地域等待补给物资和后方援军。而北线的关东军第第2混成旅团以及华北方面军中国驻屯军混成步兵旅团则因为天寒地冻道路不良于行，被迫暂时放弃对绥远西北军的进攻，主力折向雁门关、平型关之线。

出于对北面日军强大压力的担心，阎锡山在岭口召开军长以上人员参加的军事会议，研讨作战方案。会上，他根据1927年参加北伐时与奉军大战于灵丘、繁峙间的战例，提出了把日军放进平型关以内进行围歼的计划。即以逐次抵抗的方式，诱敌深入到砂河以西地区，然后从恒山、五台山两方面发动钳击，并截断平型关要隘，会歼日军于滹沱河上游砂河――大营间的盆地里。阎锡山称之为“口袋阵”，要“把敌人放进口袋里，给以狠狠的打击!”

其具体部署为：

在平型关方面以孙楚第第第第1第第67师在关北侧的团城口一线占领阵地。其任务是先依险要地势阻击，予敌以伤杀，然后主动向南经大营、砂河移至五台山，作为南机动兵团，待机出击。总指挥为孙楚，指挥所设于大营。以上兵力计3个师又2个旅。

茹越口方面以杨澄源第第第203旅，分守北楼口、大小石口、茹越口间的已设阵地，重点防守繁峙北的茹越口。并将第第第第2预备军置于繁峙待机。以上兵力计1个师又5个旅。

雁门关方面以陈长捷第第第第34军，扼守五斗山、马兰口、虎峪口、水岭口至阳方口间的阵地，重点防守代县与雁门关间。并以梁春溥第第1预备军，置雁门关南代县。以上兵力计1个师又3个旅1个补充团。

阳方口方面由傅作义第第第第35军于宁武集结后，向代县东进，适时进出于繁峙以北的恒山方面，与刘茂恩军组成北机动兵团，由傅作义指挥，从繁峙北翼展开，俟敌胶着于繁峙主阵地时，围而歼之。

另以赵承绶骑兵第第2师在神池、朔县，担任侧翼警戒。

以上总兵力约计10万人，欲与日军在砂河及繁峙城间进行决战。阎锡山对此计划颇为满意，自诩为：“布好口袋阵，让敌人进得来，出不去。”因此，他信心倍增，亲自召集有关将领到岭口行营，面授机宜，并率众将领至繁峙、砂河间的主阵地带，进行周密的实地勘察，以便选定极扼要地形，构成最坚固的“口袋式”纵深阵地网。这还不放心，又派高参前往平型关、团城口、恒山各方，向孙楚、傅作义、陈长捷等传达指示。

但日本人并不会按着阎锡山的剧本来演出，正当阎锡山谋兵布阵，调兵遣将，尚未部署完毕之际，日军两路大军已气势汹汹杀将而来，一场激战由此展开。

第第3大队到达平型关，与担任修筑工事的独立第8旅展开激战，守军1个连伤亡过半，阵地易手数次，失而复得。次日拂晓，日军主力四五千人到达，又向平型关、团城口一带阵地，大举进攻，并以数十辆战车沿公路向平型关推进，孙楚问询当即命令杜春忻第66师出击。

日军以飞机、大炮、机枪和坦克猛攻，冲击平型关。敌我相距仅400米左右，双方短兵相接，形势危急。419团长张成义身先士卒，率一连步兵，阻击敌军，不幸中弹负牺牲，战况更趋紧张。孙楚急令章拯宇独立第3旅增援，该旅两个团先后参加战斗，战斗极为激烈，双方伤亡惨重。日军不断增加，并在飞机的配合下，攻占了晋军据守的高地，全线被敌控制。阎锡山闻讯大为震惊，提出悬赏万元夺回高地。第第418团遂奉命组织奋勇队，冒着敌人的炮火夺回高地，战局才转危为安。

与此同时，日军2第101师尚未全部到达指定位置，高地仅有独立第8旅2个连，经奋力苦战一夜，终因后援不继而全部牺牲。日军继续深入，第第67师等部相继赶到，与日军交火。激战至24日午后，我方始将敌击退，收复东、西跑池及附近高地。

为了确保平型关安危，12月19日，阎锡山调整部署命令傅作义率领预备军增援平型关与杨爱源联合指挥作战，并调动第第第第第72师即向砂河集结待命。

日军正面进攻相持不下之际，混成第第1联队于12月19日从浑源出发，次日晨到达羊投崖，向南进攻，遇到守军抵抗，战斗没有进展。21日，该部日军被迫从该地撤出，转进到棚子沟方面，企图由龙嘴村、大坪村直捣大营，断我平型关守军退路。但在龙嘴村一带遭到第33军的阻击，激战两日，仍未突破我防线。

12月23日，傅作义率预备军两个旅到达平型关。日军亦增兵5000人，分别向东西跑池、高地、团城口及讲堂村各处猛攻，炮击甚烈。激战终日，终因我军伤亡过重，高地及东、西跑池再度陷于敌手。

此时，阎锡山彻底放弃了原来把敌人放进关内，进行“砂河会战”的计划，而欲与敌在平型关外决一雌雄。本来，战斗开始不久，阎锡山就听信孙楚等人的建议，对原定作战计划有所动摇，令平型关、团城口一线所部固守，相机出击。而现在阎又见雁北方面的敌情无多大变化，又觉得平型关外的局势大有可为。于是他一面命令郭宗汾第71师坚守涧头、迷回阵地；一面令在代县的陈长捷第61军火速驰援平型关。

但是，战事的发展瞬息万变。正值傅作义指挥部队向敌反击时，敌主力又转向团城口方面猛攻。团城口位于平型关北5里处，为平型关隘前的制高点，也是晋北主阵地之要点，一旦被敌突破，则雁门关感受威胁。结果守军孟宪吉独立第8旅以不足千人的兵力血战日军两个全副武装的大队，力战不敌被迫弃守团城口，随即东、西跑池以北的鹞子涧、六郎城一带险要阵地也相继为日军所占领。

团城口丢失，第第6旅不得不占领迷回村、黄圪底窳一带，构筑阵地，先对敌进行阻击，激战至中午，将日军右翼击溃，夺回数个山头，稳住了阵脚。陈长捷又率第69师及时赶到，随即乘胜反攻，由公路两侧出击，夺回鹞子涧一带高地，将日军包围于东、西跑池之深沟内。这样就“将出击的作战变为争夺山头”之战。

日军随后又以中国驻屯军山下奉文旅团由蔚县增援平型关。24日，该敌加入团城口、鹞子涧、六郎城一带的战斗，并集中兵力向迷回村方面猛攻。25日拂晓，日军步、空、炮协同作战，向迷回村、盖房沟等阵地发动全面攻击。同时，日军第26师团为直接支援前期作战，派遣独立步兵第11联队联队长千里贞雄大佐率千里支队经浑源向平型关中**队左翼绕攻，在西河口一带遭到守军的抵抗，终未得逞。第71师2个团，向六郎城、鹞子涧日军攻击，连夺山头、村庄数个，歼敌第434团，因突入太深，被敌包围，除数十人突险外，其余自团长以下均壮烈殉国。孙楚即令安华亭新编第5旅支援，日军也增兵反扑，敌我双方在团城口一线胶着，呈对峙状态。

正值平型关鏖战之际，日关东军第26师团主力南下应县，于24日向恒山与雁山的邻接部――茹越口发动猛攻，以策应平型关方面的日军。茹越口亦为内长城防线的交通要冲，是从应县至繁峙必经之处，向为兵家必争之地。阎锡山虽在此处筑有国防工事，但山地纵深较浅，守军兵力单薄，仅有第第203旅防守。其后方25里险要的铁角岭、五斗山，虽有既设阵地，却未布置守兵。战斗一开始，敌步炮联合4000余人，在炮火掩护下，向我阵地猛攻。该旅第227团顽强抵抗，损失惨重。这时，阎锡山即令第34军派队出击。日军也增兵，战事均无进展。翌日，敌再度强攻，激战至午防线被突破。梁鉴堂率余部退守繁峙以北的铁角岭阵地，继续抵抗。阎锡山又命预备军3个团投入战斗，但未能阻止日军。26日，日军得到补充后，以重兵猛攻铁角岭阵地，梁鉴堂督率余部与日军鏖战，最终自旅长以下官兵1400人全部殉国，阵地失守。日军乃向繁峙急进，27日下午三时繁峙城失陷。

繁峙失陷让阎锡山六神无主，在左右受敌，心胆俱寒的情况，阎锡山听从了杨爱源关于“繁峙之敌有可能经峨口直窜五台山”的微妙提醒，深恐通往五台山的退路被截，于是决定缩短战线，各路大军向五台山区的神堂、车厂、楼圪梁、峨口、峪口，经代县、雁门关至阳方口之线转移，占领斜角阵地阻敌。12月30日下午，阎锡山抵达台怀镇，正式下达了由内长城防线全线撤退的命令。

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