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日军想绕开长江两岸的苦战，从大别山北麓大迂回到武汉的东北或北面，结果遭到了第五战区第三兵团的顽强阻击。

除了在富金山中央军71军拼了老本和日军13师团死磕外，还有西北军的几支部队，也和日军打得很凶。

比如孙连中的第二集团军下的田振南30军，是原来打台儿庄大捷的主力部队，此次在小界岭和日军16师团撞在一起，激烈互殴。

日军的13师团在富金山和71军死磕后，两支军队都打残了，暂时都退了下去，不过日军13师团很快就补充兵源，作为二线部队协作进攻。

小界岭这边基本是属于第三兵团的第三道防线了，也算是最后一道了，在麻城方向，如果日军突破了这道防线，直接就可以直达麻城了，麻城到武汉，基本就无险可守了。

日军16师团，以1个装甲车中队为先导，集中使用了两个师团（13、16）及配属的炮兵（13师团步兵打残，但炮兵是毫发无损的）。

驻合肥机场日军第1飞行团飞来几十架飞机轰炸中国军阵地，先与30军第30师激战，双方均发生了很大的伤亡。

30军撤退到大别山中的要隘白雀园、沙窝、小界岭、两路口等地，也就是说，中国军全部上了大别山，依靠复杂的山地地形和日军决战。

这一线都是大别山中的山地，地形险要，易守难攻。中国军依托有利地形和极有阵地，阻止日军由该地经麻城前出至武汉。

大别山区地形比富金山更为可怕，很多地方是50度的悬崖，仅仅商城一带有千米以上的山峰就有十余座，日军重武器几乎无法进入大别山。

而且大别山内雨雾频繁，日军飞机无法有效轰炸，连日军火炮观察员也无法及时观测，导致日军的优势火力无法施展，战斗力下降了很多。

依靠优势地形，精修修建的工事，中国军同日军缠斗了整整40多天。在大别山的鏖战中，日军再次伤亡1万多人。

据13师团的老兵们回忆，本来第13师团从合肥出发时，每步兵中队为180人，到富金山战役后，虽然期间经过多次补充，最后也仅仅剩80人。

13师团随后在进入大别山之前又经过战地补充，恢复到100人的编制，结果大别山战役后他们每中队平均又剩约40人。

也就是说，日军13师团此次战役伤亡也达到7，8成，里面参加过南京大屠杀的官兵基本上死伤殆尽，也算国军给南京的无辜平民们报仇了。

另外一支参加过南京大屠杀的16师团，伤亡也非常惨重。大别山战役后，16师团居然出现了只有1个中队长和13个士兵的中队，仅为满员的百分之八。

由于国军指挥成功，准备又非常完善，日军占领商城的目的在于抄近路翻越大别山进攻武汉，而这个目的却没有实现。

直到中国军最高统帅部下令武汉大撤退，中国军主动撤离大别山为止，13师团在10月22日才越过大别山的湖北省界，于26日到达麻城。

16师团在10月24日越过小界岭，25日到达麻城，同13师团会师。当也就在25日，中国第9战区的最后一批部队已撤离武汉，日军试图突破大别山的计划失败。

就在日军第二军的第13、16师团往西南麻城方向进攻时候，第10师团则是向着正西方向进攻，主要目标是潢川。