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步兵第十二联队之第十二中队，驻龙山。
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骑兵第五大队第二中队之一个分队，驻龙山。
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粮秣护送队
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步兵第十二联队之第一中队。[20]
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混成大迫旅团 司令官大迫尚敏少将
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步兵第六联队、骑兵第三大队第一中队（缺一个小队），驻元山。
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剩余兵力约12 600人，兵分三路对平壤展开总攻击：
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第一路是混成大岛旅团，兵力3 600人，携带16门75毫米山炮，由大岛义昌少将指挥，经黄州顺大道北上，攻击平壤城南，尽量吸引清军注意力。
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第二路是朔宁支队，兵力3 600人，携带6门75毫米山炮，由立见尚文少将指挥，从朔宁经新溪、遂安、祥原至江东县，渡大同江以袭平壤北面。
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第三路是师团主力，兵力5 400余人，携带75毫米山炮18门，由野津道贯中将亲领。因兵力规模较大，被迫拆分成第一、二两个行进团队，相继从汉城西北出发，经黄州渡大同江攻击平壤城西北。[21]
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这样一来，日军的兵力优势就不复存在了。甚至形成了防御方兵力大于攻击方的反常情形。意识到危险的大本营决定紧急进行弥补。
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9月1日，大本营正式决定组建第一军司令部，统一指挥第三、第五两个师团，并额外加强重炮部队和野战通信部队。同时决定将第三师团一半的兵力海运元山，归野津道贯统一指挥，以尽量形成一线兵力优势。[22]
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但野津不敢等待相关兵力集结完毕，故而，他仅带上了其中的一小部分兵力，这就是第四路日军——元山支队，该支队兵力4 700余人，携75毫米山炮18门。由佐藤正步兵大佐指挥。从元山登陆后西行，经阳德、成川至顺安，截断作为清军退路的平壤西北大道，然后分出一半兵力南下，加强朔宁支队，攻击平壤城北。[23]从而形成了如下表所示的四路进军格局：[24]
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①大岛旅团另有2门在成欢之战中缴获的清军火炮，并用于对平壤的攻击，但口径不详。见《日清战争实记》选译。《续编·中日战争》，第8册，第35页。
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各军定于9月15日上午7时，分从南、北、西三方面，对平壤城发起总攻击。其要点有二：
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其一：平壤地势北高南低，一旦日军控制玄武门外制高点牡丹台，居高临下，架炮上山，即可形成极大之战术优势。
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其二：平壤城东、南均为大同江环绕，一旦日军在北、西两面形成严密包围圈，即可：或迫使清军向西、北方向突围；或以大同江为地理障碍压迫清军至江畔全歼。
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此计划如能实现，清军必遭歼灭性打击。但是，从元山至平壤城西直线距离约160公里，从元山至汉城直线距离约180公里，从汉城至平壤直线距离约200公里，其间山河纵横，行军难度极大，日军在此近万平方公里的广大区域内，兵分四路，分别迫近平壤城之南、西、北三个方向。风险性之高，不言自明。何况日军一线兵力虽然增加到17 000余人（其中直接参与攻击平壤城的总兵力15 000人），并对平壤清军形成了双重包围圈，但一线兵力优势依然非常微弱，且将面临新的后勤挑战。
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反观清军一方，仅在大岛旅团的进军路线上设置了若干警戒前哨，故而，其对大岛旅团的行踪较为了解，对其他几股日军则不甚明了。好在朝鲜地方官员和民众一再提供日军情报，有效地弥补了清军的短板。但清军主力始终坚守平壤，仅在9月7日晨派出7 000余人南下至中和，相机迎击。不料至中和后，“天气已晚，遂相度地势，各分扎要隘。夜越三更，忽言敌至。黑夜昏昏，不辨东南，竞施放各枪炮，不问敌在何方。彼此自攻，互相击杀，混击一时许，带伤者、击毙者兼有之。及闻确报，始知敌人尚远。”[25]对战的实为夜间出哨之盛军与毅军，“两阵死者凡二十人，伤者百人”。[26]清军士气为之大挫，旋即撤回平壤。
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9月11日（八月十二日），清军已大致查明三路日军的方位和前哨位置。[27]9月12日（八月十三日）8时，朔宁支队前卫部队与北线清军前哨部队交火。[28]9时25分，大岛旅团前卫部队与清军南线前哨部队交火。[29]黄昏时分，朔宁支队与元山支队取得联络。当晚，配属师团主力的骑兵队渡过了大同江。