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胡琏针对日军武器精良的特点，认为不宜硬拼，只能智取。孙子说：“水因地而制流，兵因敌而制胜。”战场作战，最重要的是找到敌人的弱点、漏洞、破绽，一旦找到对方这些弱点，就要根据敌情制定相应的作战对策。很快，胡琏找到了日军的弱点，他发现日军不善于山地作战。而石牌要塞一带恰恰是山峦起伏、地势险峻。于是，他将主力部队隐匿于要塞东南北斗冲一带，只留师机关及一部分兵力防守要塞。如果敌人进攻要塞，那么就会掉到他布设的陷阱中，胡琏则可率领主力将进攻要塞的日军包围歼灭。
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部署完后，胡琏深知此次作战，吾生则国死，吾死则国生，于是他给老父亲和妻子写了两封遗书。在给父亲的遗书中，他说：“儿今奉令担任石牌要塞防守，孤军奋斗，前途莫测，然成功成仁之外，并无他途。有子能死国，大人情也足慰！恳大人依时加衣强饭，即所以超拔顽儿灵魂也。”
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在给妻子的遗书中，他说：“我今奉命担任石牌要塞守备，军人以死报国，原属本分，故我毫无牵挂。仅亲老家贫，妻少子幼，乡关万里，孤寡无依，稍感戚戚，然亦无可奈何，只好付之命运。诸子长大成人，仍以当军人为父报仇，为国效忠为宜。家中能节俭，当可温饱，穷而乐古有明训，你当能体念及之。十馀（余）年戎马生涯，负你之处良多，今当诀别，感念至深。兹留金表一只，自来水笔一枝，日记本一册，聊作纪念。接读此信，毋悲亦毋痛，人生百年，终有一死，死得其所，正宜欢乐。匆匆谨祝珍重。”最后，他叮嘱妻子：“诸子长大成人，都要去当兵报国，和日本人打子孙冤家，为父报仇！”
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料理完自己的后事，胡将军按照古代的规矩，沐浴更衣，他换上崭新的军服，在太阳最高的时候，亲率师部人员登上凤凰山巅，向苍天盟誓：
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陆军第十一师师长胡琏，谨以至诚昭告山川神灵：汉贼不两立，古有明训。华夷须严辨，春秋存义。生为军人，死为军魂。后人视今，亦尤今人之视昔，我今率堂堂之师，保卫我祖宗艰苦经营遗留吾人之土地，名正言吾何惴焉！今贼来犯，决予痛歼，力尽，以身殉职。然吾坚信苍苍者天必佑忠诚，吾人于血战之际胜利即在握。
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此誓
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一九四三年五月二十七日正午
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5月28日，日军第三、第三十九师团开始向石牌推进。当天，日军第三师团从长阳高家堰进入宜昌县境内，向中国军队第十一师第一道防线南林坡阵地发起攻击。至此，一场石牌争夺战在西陵峡打响了。
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档案揭秘：改变世界格局的历史细节 [:1707492065]
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档案揭秘：改变世界格局的历史细节 我军展开最大规模的白刃战
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南林坡阵地是日军主攻目标。我守军第十一师第三十一团第三营官兵奋勇抵抗，战至黄昏时分，敌军接连发起5次冲锋。右翼九连阵地首先被敌攻占，不久左翼八连阵地继而也被敌突破，连长阵亡。然而，配有重机枪排和迫击炮排的第七连，始终坚守正面阵地，以猛烈的火力打击敌人，使得日军遭到重创，阵前陈尸数百。
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第二天黎明，日军又从左、中、右3路向七连阵地进攻，结果阵地还控制在七连手中。日军见南林坡正面阵地屡攻不下，遂于上午9时出动飞机5架，同时搬来直射钢炮数门，对七连阵地进行狂轰滥炸。周围树木被扫光，山堡被炸平。二排排长阵亡，迫击炮炮手全部牺牲，重机枪排死亡惨重，技术兵幸存无几。
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第三天，日军一部在飞机的支援下，继续向第七连阵地攻击，掩体和工事破坏殆尽，但该连余部仍顽强坚持战斗。
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第四天即5月31日，当第七连完成预定防御任务奉命撤离南林坡时，全连仅剩下70多人，官兵伤亡达四分之三。在石牌保卫战的日日夜夜，第七连自始至终坚守阵地，没有后退一步。
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然而，在战争开始的第二天（5月29日），日军第三十九师团主力经余家坝，中午进至曹家畈。然后分兵两路向牛场坡、朱家坪——我军第十一师的阵地大举进犯。牛场坡群岭逶迤、树木参天，是朱家坪的屏障；朱家坪峡谷深邃、层峰叠峦。第十一师官兵凭此有利地形沉着应战。日军一路由彭家坡迂回牛场坡，另一路从响铃口、柏木枰向牛场坡正面攻击。我军与数倍于我之敌在牛场坡激战竟日。日军为了攻占主峰大松岭，在飞机支援下，向我坚守主峰阵地第十一师的一个连发起数次冲锋。在第十一师官兵的痛击下，日军颇多伤亡，该连亦伤亡过半。终因众寡悬殊，我军撤离牛场坡。由于失去屏障，5月30日朱家坪被敌军攻占。
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与此同时，日军第三师团另一部队越过桃子垭，向桥边南之天台观一线中国军队第十八军暂编第三十四师阵地进犯。天台观是我军这一带的制高点。这天，日军沿点心河从天台观背面向中国军队实施攻击，企图夺取天台观。当敌军进至点心河时，即遭到我军阻击，一举毙伤敌300多人。日军无奈遂转攻王家坝，又遭我军分头迎击，无法进展。这时，第三师团的中火田部队前来驰援，卡断了天台观与大军的联系。守卫天台观的暂编第三十四师一排战士，临危不惧，死守阵地，与敌人顽强拼搏。日军几攻不下。又调来飞机助战。我一排战士聚集在冬荆树下坚持战斗。飞机竟把冬荆树炸成秃桩，山头的土翻了几层，然而勇士们视死如归，与敌肉搏，予敌重大杀伤，最后天台观中国守军全部阵亡。负责南面防卫的第三十三团游国祯营长，被敌机炸成重伤，仍拼死守住关隘。援军赶到时，游营长已经双目圆睁，死在隘口上。
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攻下天台观后，日军步兵在飞机的掩护下强行通过窄溪，向八斗方我第十一师第二道阵地突进。日本凭借兵力与火力上的优势不断向前推进，中国军队伤亡惨重。部分连、排级战斗单位甚至出现四分之三以上的伤亡比例。俗话说：人巧不如家什妙。石牌保卫战初期，中国军队之所以伤亡大，主要原因还在于日军的装备的确精良，并且花样多。举一个例子：在石牌激战正紧之时，日军1000余人进犯三角岩、四方湾，为了争夺制高点，日军竟然数次施放催泪弹。当时，中国军队对这个装备武器不熟悉，没有装备防化设备，所以被打了个措手不及。但是，当敌人冲上来时，我军不顾遭受催泪瓦斯攻击的后遗症，用自己的血肉之躯与敌人相搏，甚至有的排全部战死，也不从阵地后退半步。
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石牌要塞防卫战斗敌我态势图（1943年5月23日——6月2日）
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这场作战打得太苦了。5月29日，胡琏将军向全师军官发布命令：“从明天起，我们将与敌人短兵相接，战至最后一个，将敌人的枯骨埋葬于此，将我们的英名与血肉涂写在石牌的岩石上！”
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5月30日，越来越多的日军突破外围防御，开始强攻石牌要塞。敌人在飞机的掩护下，分成若干小股向我阵地猛攻，只要有一点空隙，日军即以密集队伍冲锋，作锥形深入。
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这时，由于石牌一带都是崇山峻岭，只携带山炮作战的日军步兵，抵挡不住中国军队的打击。于是，便用飞机轰炸以代替炮击，而且每天保持9架飞机低飞助战。
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石牌太重要了。在胡琏的地面部队血战的同时，中国军队与美国盟军战机也频频出动，在战场或战场附近对日军进行攻击，断敌增援和补给。5月29日，中国空军攻击了宜昌城，炸死、炸伤日军30余人；5月30日，又攻击了宜昌东之日军土门垭机场，炸死日军2人，炸毁敌机1架；5月31日，在石牌大战的最后时刻，我空军与地面部队联合作战，同日军飞机展开激烈的空战，击落敌机6架。空军出动，大振了我军士气。
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