第13师团师团长荻洲立兵中将下达越过淮河的命令，是日，日军第第第第第19联队各2个中队在工兵和轻重兵的支援下自临淮关北上，一路夺取了沫湖口、大新、皇庙，并于15日中午进抵至浍河以南地区。另一路日军由第第第第19联队2个中队组成，该部自新街过河先后夺取小蚌埠、怀远并越过北淝河、澥河夺取曹老集、磨盘张、新马桥，从南线威逼津埔路重镇固镇。

此时东北军第2集团军王以哲部已经自徐州开来近三周之久，所有预设阵地已经布置完毕。其中以董英斌第第117师分别扼守刘集、固镇、湖沟一线，常经武第120师布置在龙王庙、芦岭充当西线预备队；以贺奎第第第119师扼守九湾、东刘集、申集至沱湖一线，张政枋辖第107师置于濠城、苇集为东线之预备队；以附属指挥的门炳岳骑兵第6军在五河以北至洪泽湖之间的广袤区域游击，掩护6第63军布置在灵璧以南充当整个集团军的后备力量。此外，豫皖战区所属的另一支重要力量－－－－冯钦哉第16军团也正源源开来，以该战区所属1个集团军又1个军团并1个骑兵军共计6个军16个步骑师15万人的庞大兵力，绝非日军一个师团可以轻易撼动的。

2月16日，东路日军侦知当面之敌为东北军某部之后狂妄的发动全面进攻。是日，圆集、张家湖、贾湖、乔集一线枪炮声络绎不绝。日军先以大炮炮击浍河以北东北军的防御阵地，随后在飞机的支援下企图以携带的橡皮艇越过河泽地带突上北岸，结果骄狂冒进的日军却一头撞上了东北军精心构筑的防御阵地。

东北军是目前中国国内第三大军事团体，尽管在丢失东北后遭到了极大的削弱，原有的飞机和战车等先进技术兵种已经全数丧失，但在西北的支持下最近一两年内，部队的实力得到了不小的恢复。以其所属的一个步兵师而言，实施西北制三团化改造后，每团约计3000名官兵，每师约在1万至1.1万人之间，装备有6000余杆步枪、400余支冲锋枪、轻重机关枪的数目超过300挺，团一级配属有4门制的迫击炮连，师有9门制的75公厘山野炮营，到了军和集团军一级更有混成炮兵团、混合重炮团以及工兵、辎重、补充、骑兵等特种兵的存在。就其师一级而言，拥有的火炮数量已经超过了除西北军、蒋记德械调整师以外的绝大多数的中国普通步兵师。

在这样的雄厚力量面前，日军想要轻易的突破其各部的防御战线，唯一可以寄希望的就是东北军低落的战斗意志。然而此刻的东北军已经不是东北事变爆发后那支举棋不定的队伍，也不是长城抗战中一击即溃留下举世骂名的力量。经过几年来西北军事教官以及派遣至西北陆校学习归来后的下级军官的不断努力，这支部队的面貌已经有了极大的改善，而且多年的流离失所带来的窘困也让东北军的上层坚定了抗战还乡的决心，在举国奋战以挽救国家存亡之际，这支军队终于爆发出应该有的战斗力。

在这种情况下，日军铩羽而归也就十分的正常。是日，东线日军在所有地段无一得到突破，而且还至少伤亡了800余人。这个结果让荻洲立兵无法接受，于是一方面他勒令西线日军也一并出击，另一方面他调集第13师团尚未参战的部队加紧投入淮北战事。

17日，两部日军再次发动全线进攻，日军一度在炮火的掩护下突破浍河，但在气势如虹的东北军的挤压下被迫再次退回河南。而门炳岳骑兵第6军也以收容淮南国军各部组成的预备第50师一部主动出击，分头进入淮南丘陵地带，对明光以北临淮关以南津埔路实施阻断射击，威胁日军后勤交通线。

第第13联队其余部队抵达临淮关。得到该股日军的增援，东线之敌随即再次发动进攻。是日，日军调集20余架战机分七八个波次不断轰炸浍河以北东北军阵地。在空地掩护下，该部日军一度曾经夺取沱湖以西小圩镇、小祁庄、前王庄、大魏庄、后马庄等村镇、逼近五固公路要点东刘集。守军第第第1072两团及1082团、1193团各一个半营的兵力在军属山炮营及集团军所属乔方独立炮兵第17团一个连的105公厘重炮的掩护下发动果断反击。一举将占据上述地域的日军再度驱赶回浍河以南，日军遗尸近600具，再度丧失了主动进攻的能力。

此外，这一天日军还以约500人的兵力进攻五河县城，门炳岳部并未与其正面交火，遵奉前令撤出五河县城退往淙潼河以北的湖泽地区继续执行迟滞任务，由此日军以进犯五河威胁守军侧翼的图谋也为之落空了。

鉴于浍河一线的战事不利，荻洲立兵不得不向华中派遣军提出指导的要求。此时，由于日军大本营抽调第第16师团北上加入华北方面军，再加上日军需要守卫广大的占领区并预防第三战区的中国军队的可能反击，因此华中日军可以用于机动作战的兵力严重不足，根本没有余力支援第13师团在津埔路的行动。

不过，此时恰逢沿京杭大运河北犯的日军第114师团因为苏北大水而被迫迟滞于宝应、盐城一线。于是日军华中派遣军遂改变进攻路线，抽调第第128旅团组建奥保支队增援津埔路南段作战。该支队辖有步兵第第第第114联队各一部组成，全部兵力8000余人。

然而华中日军企图以这一小股力量的投入就改变津埔路南段的战局可谓痴人说梦。更何况在巢湖、合肥一线的中国军队此时一边重整损失惨重的部队，一边不断的以团、营级的兵力对日军占据的津埔路南线各火车站点实施反攻。这些零星的反击行动，不但牵制了日军第13师团继续抽调师团主力北上加入浍河一线战事，也迫使奥保支队留下相当的力量协助第13师团守备皖东地区，最终导致日军在淮北一线的兵力产生了严重的不足。

2月22日，经过连日的激战，在消耗了日军大量有生力量之后，杨虎城指挥豫皖战区各部果断实施反击。其以冯钦哉第第4军为右支队自祁县、西魏、小郭家一线越过浍河直扑蚌埠、怀远一线；以第第63军为左支队，越过浍河前线守备各部，直扑日军正面。

正在做着进攻准备的日军猝不及防，第第一时间内被阻断在澥河和浍河之间的津埔路连城火车站一线，陷入中国军队2个师的合围之中。在负隅顽抗22小时之后，这伙拥有3个半战斗兵中队和1个轻重兵中队的日军乃为王劲哉预备第第117师联手歼灭。

与此同时，左支队也顶着日军炮火强渡浍河，接连收复圆集、皇庙一线。日军丢盔卸甲，甚至来不及炸毁重炮即仓惶逃窜。截止到24日下午1时，左右两支队已经收复淮河以北大部地域，除尚在日军控制下的五河县城以外，淮河以北已经见不到日军的踪迹。

24日下午2时，右支队对日军五河守军发动总攻，第第122师霍守义部各以两个团的兵力在炮火的掩护下猛攻五河县城，日军顽强抵抗，然而在万余中国军队和10余门火炮面前，2个半中队的日军只坚守了8个小时即宣告全军覆没。

取得淮北大捷的中国军队随即作出强渡淮河，收复蚌埠、临淮关的架势。此时参与淮北作战的日军的总兵力已经从当初最高峰的1.4万人下降到不足8000人，面对十余万中国军队的可能反击，日军被迫再度后撤。

2月25日，蚌埠和临淮关光复，26日，日军撤出明光。

正当中国军队节节胜利、顺利向南推进以其收复江北国土之际，日军抽调担负镇江、丹阳、金坛、常州、无锡等地警备的第3师团和担负苏州、常熟、太仓、昆山地区警备的第9师团各一部，火速增援滁县之敌。

考虑到日军已经重新调来了援军，再考虑到武汉方面对华北势力出现在淮南的戒备，兰州遂命令徐州的豫皖战区结束淮南作战任务。

2月27日，徐州的豫皖战区将张信岭、明光一线的守备任务移交给桂系第第47军所部后，主力退回临淮关一线整补。随后日军再度进占张信岭，击溃守军第47军1个团。不过，日军的行动也至此戛然而止，此后一直到当年的五月，华中日军获得国内的新编师团支援之后才再度发起打通津埔路南段的作战行动。

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