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在希特勒的授意下，霍特的第4装甲集群又归还给B集团军群，并于8月1日奉命沿科捷尔尼科沃—斯大林格勒铁路向东北方向进击，当天迅速突破了苏第51集团军的防线，占领了蒙特纳亚。8月3日，霍特攻占了科捷尔尼科沃，接着又于5日突破了苏第64集团军的防御，到达了阿勃加涅罗沃地域。
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但之后德军却遭到了苏军越来越顽强的抵抗和反击。临危受命的苏联将领此次不辱使命，霍特只好放弃了独立攻占斯大林格勒的想法，于8月9日转入守势。至8月10日前，该部苏军退到顿河东岸，在斯大林格勒外层防御阵地成功阻止了德军继续前进。在斯大林格勒的西南方向，德军第4装甲集集群也实施了突击，但是同样遭到了苏军的顽强抵抗，德军被迫暂时转入了防御。至8月17日前，他们也被阻止于外层防御阵地南部地区。
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在废墟中挺近的德军突击队
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在斯大林格勒战役中，为了占领这座城市，德国军队曾组织大量的突击队，穿过废墟，与苏联红军在每一栋建筑物中展开激战。
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8月19日起，德军再次发起了强烈的冲锋，这次他们从西面和西南面同时实施向心突击，力图攻占斯大林格勒，并出动了几千架次的飞机对城市进行了密集的轰炸。德军企图从北面沿伏尔加河实施突击夺取该市，所以一部分的兵力在斯大林格勒以北逼近伏尔加河畔。然而撤到西北方向上的苏军部队由北向南实施了反突击，将该部分德军阻止于西北郊区。德军从西面和西南面逼临城区时，固守斯大林格勒的苏军第62、第64集团军与德军展开了激烈的战斗。苏军最高统帅部又从其战略预备队调集两个集团军，与斯大林格勒地域苏军成功会师的部分兵力，再次对进到伏尔加河畔之德军实施了一系列勇猛的突击。这最终迫使德军第6集团军的大部兵力调向北面，从而大大削弱了其对斯大林格勒的突击力。
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斯大林格勒城下的德军突击队
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从年龄上看，这是一群年轻的士兵，背上的步枪、腰间的长柄手榴弹和地上的燃烧瓶、地雷、机枪证明了他们的身份。
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然而在斯大林格勒南面的接近地，德军装甲第4集团军在此与苏军进行了激战，德军用尽全力突破了防御，苏军第64、第62集团军后方再次受到了威胁。奉命撤至内层防御阵地的两个集团军在这里的激战一直持续到9月12日，他们不屈不挠，抗争到底。至此，德军统帅部以第6集团军和装甲第4集团军同时出击，从行进间夺取斯大林格勒的计划破产了。在9月13日前该部德军被阻击在内层阵地之外。
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9月13日，德军开始攻城。9月14日，德军从城北突入市区，与守卫该城的苏第62集团军展开了激烈的巷战。15日，德军对马马耶夫高地实施重点突击，经过一天激战，德军占领了马马耶夫高地，但在16日，苏近卫第13师渡过伏尔加河进入斯大林格勒，突然向德军发起反冲击，又重新夺回了该高地。之后这块高地又来来回回交替在苏德两军手中，反复数次。从9月13日到26日，德军向市中心的第62集团军各兵团反复发动冲击，第62集团军与第64集团军的联系被切断。然而苏德双方仍是毫不妥协厮杀不止，德第6集团军的一位叫汉斯·德尔的军官在《进军斯大林格勒》一书中写道：“敌我双方为争夺每一座房屋、车间、水塔、铁路路基，甚至为争夺一堵墙、一个地下室和每一堆瓦砾都展开了激烈的战斗。其激烈程度是前所未有的，甚至第一次世界大战也不能相比。我们早晨攻占了20米，可是一到晚上，俄国人又夺了回去。”
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9月27日，德军又发动了第二次强攻，这次争夺的焦点是红十月村的战斗和巷战。双方仍然打得很顽强。28日，斯大林格勒方面军改称顿河方面军，东南方面军改称斯大林格勒方面军，他们仍旧在为了斯大林格勒流血牺牲。胜负仍然难分。
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德国士兵正在悬挂德国国旗
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这样的场景在斯大林格勒的争夺中屡屡出现，双方的旗帜在阵地的易手中不断变化。
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10月中旬，德军第三次企图攻占斯大林格勒，拖拉机厂、街垒工厂和红十月工厂都遭到了德军实施的突击。德军攻占了拖拉机厂并在2.5千米宽的地段上抵近伏尔加河畔。苏军第62集团军的处境更加危险起来。然而苏联英勇的第62集团固守每条街、每幢房屋、每寸土地，在极端困难的境地下战斗展开了。
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此时的斯大林格勒会战已经不仅仅是一个城市的战役。它关涉斯大林本人的人格和整个苏联未来的命运。在万分紧急的情况下，顿河方面军为了援助斯大林格勒保卫战，在该市以北实施了连续反突击，第64集团军由南向德军进攻部队的翼侧实施了反突击。顿河方面军和第64集团军的反突击减轻了第62集团军所受的压力。
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11月11日，苏军已充分做好反攻准备，而强弩之末的德军虽已突入市中七个区中的六个区，但最后一次强攻仍然没有占领整个城市。通过斯大林格勒接近地和市区的激战，德军的进攻力已消耗殆尽。苏军的损失同样严重，第62集团军的两个师损失了75％的兵员。
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“乌兰”反攻
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短暂的调整后，趁着德军疲惫和天气的优势，苏军决定发起全线大反攻。至11月中旬，苏军共调集了在斯大林格勒地域的3个方面军总计143个师110.6万人，共有15500门火炮和迫击炮，1463辆坦克和强击火炮，1350架飞机。11月13日，斯大林正式批准了朱可夫和华西列夫斯基拟制的反攻计划，并亲自给这个计划起代号为“乌兰”。
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在斯大林格勒城市中心被击落的德国Bf-109战斗机
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Bf-109战斗机是二战中德国空军主力战斗机。它从二战前的西班牙内战到二战结束，从西线欧洲战场，到东线苏德战场四处征战，是二战德国空军的标志。在整个二次大战中，德国空军总战果中有一半以上是Bf-109战斗机取得的。
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