阿南惟幾吸取了第一次長沙會(huì)戰(zhàn)的教訓(xùn)，并沒有一上來就投入大量的兵力進(jìn)攻湘北主戰(zhàn)場，而是最先向新墻河以北的大云山地區(qū)發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，以試探中國軍隊(duì)的虛實(shí)。
大云山位于湖南北部岳陽市所屬的岳陽縣和臨湘市交界處，屬幕阜山西北支，自古為江南名勝，道家洞天，志稱盤旋七十二峰，這大云山往南數(shù)公里便是長沙門戶新墻河,自武漢失守之后，這里就成了第九戰(zhàn)區(qū)的重要前進(jìn)陣地之一。
由于大云山地理位置的特殊性，易守難攻不說，距離日軍的勢力范圍還比較近，于是薛岳就把這里當(dāng)做第九戰(zhàn)區(qū)的一個(gè)前沿觀察哨，并且派重兵駐守這里。得知日軍準(zhǔn)備發(fā)起第二次長沙會(huì)戰(zhàn)，第九戰(zhàn)區(qū)緊急向大云山增派了守軍。
除了山頂由第4軍1個(gè)加強(qiáng)營守備以外,其西側(cè)還有第4軍第102師和第306團(tuán),東側(cè)為第58軍新編第11師的1個(gè)步兵營，總兵力約為五千八百余人，另外這里還駐有一個(gè)加強(qiáng)機(jī)槍連。鑒于日軍活動(dòng)頻繁，第九戰(zhàn)區(qū)司令部命令第4軍立即對(duì)對(duì)面的日軍進(jìn)行密切監(jiān)視，必要時(shí)可以派出小部隊(duì)向日軍后方襲擊,破壞其交通設(shè)施。
大云山緊靠新墻河戰(zhàn)場，第四軍的小部隊(duì)襲擾令日軍極為不安，日軍第11軍司令部經(jīng)過商議，認(rèn)為大云山的存在已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了大日本皇軍的側(cè)翼安全，為了保證“加號(hào)作戰(zhàn)”計(jì)劃的順利實(shí)施,掩護(hù)第十一軍主力向新墻河以北集結(jié),阿南惟幾命令原在岳陽地區(qū)擔(dān)任守備的第6師團(tuán)對(duì)大云山進(jìn)行掃蕩,解除這一側(cè)后威脅。
1940年11月4日晨,日軍第6師團(tuán)第23、第45聯(lián)隊(duì)在航空兵支援下從忠坊向大云山北側(cè)雁嶺、詹家橋展開進(jìn)攻,遭守軍阻擊后向東南側(cè)迂回;其第13聯(lián)隊(duì)向大云山西側(cè)進(jìn)攻,與守軍第102師發(fā)生激戰(zhàn)。
同時(shí)、第九戰(zhàn)區(qū)第27集團(tuán)軍還偵察到鄂南咸寧地區(qū)日軍第40師團(tuán)有向湘北調(diào)動(dòng)的跡象,作為老對(duì)手。他們對(duì)日軍的一舉一動(dòng)還是比較清楚地，因此判斷第40師團(tuán)背上肯定是為了與第6師團(tuán)換防,日軍向大云山的進(jìn)攻,是換防前的例行攻勢。
為了確保大云山方向的安全,11月4日上午十點(diǎn)整，第九戰(zhàn)區(qū)命令第58軍派出部隊(duì)協(xié)同第4軍作戰(zhàn),并命令第20軍準(zhǔn)備從通城向西側(cè)擊日軍,乘日軍換防時(shí)給以打擊。
對(duì)于日軍第6師團(tuán)，第九戰(zhàn)區(qū)向來是比較忌憚的的。這個(gè)日軍師團(tuán)日本陸軍的一個(gè)甲種師團(tuán)，是日軍在二戰(zhàn)爆發(fā)前17個(gè)常備師團(tuán)之一，裝備較精良，戰(zhàn)斗作風(fēng)野蠻彪悍，盡管在歷次與中國陸軍的對(duì)陣中屢次遭到重創(chuàng)，但是其戰(zhàn)斗力卻并沒有下降多少。
這次第六師團(tuán)主力抵達(dá)大云山東側(cè)之后，便迅速向東側(cè)的守軍展開猛烈進(jìn)攻,大云山東側(cè)的守軍僅有第58軍新編第11師的1個(gè)步兵營，兵力不足400人，面對(duì)日軍第六師團(tuán)的進(jìn)攻，守軍雖奮力抵抗,但因日軍兵力、火力均處于優(yōu)勢,堵?lián)魺o效,乃棄守大云山陣地。
日軍在占領(lǐng)東側(cè)陣地之后。以此為據(jù)點(diǎn)。向山頂以及西側(cè)陣地發(fā)動(dòng)猛攻。甚至還調(diào)來航空兵協(xié)同作戰(zhàn)。激戰(zhàn)一晝夜，守軍損失慘重，但是讓然堅(jiān)守陣地。
次日。第六師團(tuán)主力一部在裝甲車的掩護(hù)下向大云山西側(cè)陣地發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，然大云山海拔雖然不高，但是地勢卻很險(xiǎn)峻，日軍的裝甲車只前進(jìn)了不到300米就被阻于陣地前沿，在損失了20余輛戰(zhàn)車之后日軍不得已停止了進(jìn)攻。
然而日軍第六師團(tuán)師團(tuán)長神田正種中將對(duì)于第六師團(tuán)的表現(xiàn)極為不滿，當(dāng)場勒令一個(gè)進(jìn)攻不力的小隊(duì)長剖腹自盡，同時(shí)授權(quán)前線部隊(duì)可以使用特種彈。盡管在日本政府與陳鋒所部簽訂的協(xié)議中，雙方在戰(zhàn)場上都嚴(yán)禁使用特種彈，但是這個(gè)協(xié)議也就是在北方執(zhí)行的還算比較徹底，日軍一般不敢使用毒氣彈和其它臟彈。以防遭到陳鋒所部的報(bào)復(fù)。
但是在華中華南地區(qū)，這個(gè)協(xié)議就沒那么管用了，雖然不到萬不得已日軍也不會(huì)使用毒氣彈，但是由于缺乏監(jiān)督，一旦進(jìn)攻不順利，日軍還是會(huì)鋌而走險(xiǎn)，故態(tài)萌發(fā)的。
對(duì)此，不管是國民政府還是陳鋒都是一點(diǎn)辦法也沒有，日軍一旦決定使用毒氣彈，為了不被抓住把柄，往往會(huì)不惜一切代價(jià)消滅證據(jù)的，所以即便是知道日軍使用毒氣彈，也很難收集到他們的證據(jù)。
在毒氣彈的協(xié)助下，日軍終于攻占了大云山西側(cè)的陣地，鑒于日軍來勢兇猛，第四軍不得已只得命令山上的部隊(duì)后撤，棄守陣地，大云山失守。
大云山只是一個(gè)前沿?fù)?jù)點(diǎn)，雖然極為重要，但是距離主戰(zhàn)場比較遠(yuǎn)，根本不適合長期駐守。所以日軍攻占這里之后并沒有派部隊(duì)把守，而是命令工兵部隊(duì)對(duì)山上第九戰(zhàn)區(qū)修建的工事進(jìn)行了徹底爆破，隨后日軍便撤離了大云山。
第6師團(tuán)主力完成掃蕩任務(wù)后,便向桃林方向集結(jié),準(zhǔn)備執(zhí)行下一階段關(guān)于進(jìn)攻湘北的作戰(zhàn)任務(wù)。但是其第13聯(lián)隊(duì)卻在甘田、團(tuán)山坡附近被中國第102師和第59師一部所阻,陷于苦戰(zhàn)。
與日軍第13聯(lián)隊(duì)作戰(zhàn)的這兩個(gè)師都是第27集團(tuán)軍的骨干部隊(duì)，這個(gè)第27集團(tuán)軍戰(zhàn)斗力雖然不是很強(qiáng)，在國民政府所有的40多個(gè)集團(tuán)軍里面只能算是中等偏下，但是這個(gè)集團(tuán)軍繼承了川軍一貫的硬氣，打仗頗為勇猛。
而第二十七集團(tuán)軍總司令又是一個(gè)身經(jīng)百戰(zhàn)的老軍閥，此人雖然在所有軍閥當(dāng)中名聲不佳，但是抗戰(zhàn)之決心卻是川軍中最為堅(jiān)定的。1937年全面抗戰(zhàn)爆發(fā)后，楊森就請(qǐng)命率部徒步行軍出川抗日，編屬于老虎將薛岳的第十九兵團(tuán)，后來薛岳升任第九戰(zhàn)區(qū)司令，其部即歸屬于第九戰(zhàn)區(qū)，楊森所部也就被劃歸了第九戰(zhàn)區(qū)。
楊森在此期間浴血抗日，立下了多次戰(zhàn)功，華中地區(qū)所有的大戰(zhàn)幾乎沒有他不參加的，他率領(lǐng)的這支川軍參加了淞滬會(huì)戰(zhàn)、武漢會(huì)戰(zhàn)、長沙會(huì)戰(zhàn)等多次戰(zhàn)役。其麾下的部隊(duì)雖然裝備不足，缺乏彈藥、給養(yǎng)和醫(yī)療設(shè)備，大冬天士兵腳上穿的還是草鞋。
但是楊森部剛出川即赴上海參加淞滬抗戰(zhàn)，全軍在大場血戰(zhàn)5晝夜，守住了陣地，直到韋云淞的31軍和葉肇的66軍接防。而所率川軍18000余人，傷亡高達(dá)7000余人，楊森所屬之部是淞滬會(huì)戰(zhàn)中除裝備德國武器的王牌師中央軍88師、稅警團(tuán)直屬隊(duì)外最能打的部隊(duì)，被評(píng)為淞滬戰(zhàn)場最能打的5個(gè)師之一，蔣介石立即下令優(yōu)先給予補(bǔ)給換裝。
這次會(huì)戰(zhàn)雖然說是薛岳作為總指揮，但是抗敵的思路卻是楊森與羅卓英提出的，所以楊森極為重視，他可不愿意自己再被老蔣點(diǎn)名痛罵了，那句“輕棄名城，騰笑友邦”的評(píng)語時(shí)刻縈繞在他心頭。
在得知第四軍將大云山主陣地丟了之后，楊森當(dāng)即電告第四軍軍長歐震和第59師張德能：“大云山可以丟，但是第四軍決不能撤，不但不能撤，還得想辦法拖住日軍的腳步，為戰(zhàn)區(qū)部署爭取時(shí)間，拖住日軍第六師團(tuán)一個(gè)星期，第四軍可記一功，反之歐震和張德能自己和軍委會(huì)解釋吧！”
在楊森的高壓下，第59師以及配合作戰(zhàn)的102師死死咬住日軍第13聯(lián)隊(duì)的尾巴，雙方打得不可開交。第13聯(lián)隊(duì)加以配合作戰(zhàn)的炮兵第四大隊(duì)合計(jì)4600余人被阻于甘田、團(tuán)山坡一線，面對(duì)一萬四千余中國/軍隊(duì)的圍攻，日軍倍感力不從心，不得已只得給神田正種中將發(fā)報(bào)，請(qǐng)求師團(tuán)部給予作戰(zhàn)指導(dǎo)。
接到第13師團(tuán)的求援電報(bào)之后，神田正種不敢怠慢，在經(jīng)歷過多次帝國陸軍被成建制消滅之后，日軍的高級(jí)將領(lǐng)們現(xiàn)在也變得謹(jǐn)慎了，之前那種不可一世的狂躁不見了，他們終于把中國人當(dāng)成了真正的對(duì)手看待，不知道中國.軍隊(duì)此時(shí)該是高興呢還是悲哀呢？
第六師團(tuán)主力立即前往甘田、團(tuán)山坡一線增援第13聯(lián)隊(duì)，趁此機(jī)會(huì)，第58師收復(fù)大云山陣地,而此時(shí)第九戰(zhàn)區(qū)向大云山增援的第37軍第60師亦已到達(dá)戰(zhàn)場,第27集團(tuán)軍遂命新編第10師、第59師、第60師在日軍第六師團(tuán)主力趕到戰(zhàn)場前包圍并殲滅當(dāng)面日軍第13聯(lián)隊(duì),定于次日拂曉開始攻擊。
然而,正當(dāng)這3個(gè)師與第13聯(lián)隊(duì)激戰(zhàn)時(shí),由咸寧西進(jìn)的日軍第40師團(tuán)重松支隊(duì)取小道趕到甘田,將包圍圈中的第13聯(lián)隊(duì)救了出來，然后向草鞋嶺撤走。隨后,中國軍隊(duì)向草鞋嶺方向追擊，并且對(duì)重松支隊(duì)展開進(jìn)攻,雙方在草鞋嶺的狹小區(qū)域內(nèi)互相爭奪,傷亡均重，戰(zhàn)局隨即陷入膠著狀態(tài)。
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