10月3日上午，苏军新一轮攻势在黎明时分骤然爆发。
第61坦克师残部与独立第11坦克旅合兵一处，集中了约两百辆BT-7和T-26坦克，在宽达三公里的正面上展开钢铁洪流般的冲击阵型。
坦克纵队排成楔形，引擎的轰鸣震天动地，履带碾过草原发出刺耳的金属摩擦声。
紧随坦克之后的是第192步兵师的两个步兵团，士兵们小跑着跟在坦克后面，冲锋枪手紧握着武器，脸色在晨光中显得苍白而紧绷。
独9师师长赵兴汉站在师指挥所的观察口后面，望远镜里看到的是漫山遍野涌来的钢铁洪流。他放下望远镜，对参谋长说：“命令各团，把敌人放到一百米内再打。炮兵不许提前开火。”
这个命令在师部参谋中引起了短暂的沉默。把坦克放到一百米，意味着步兵要面对几乎是贴脸冲过来的钢铁巨兽。但所有人都明白，苏军的炮火太猛，过早开火只会暴露自己的火力点被对方炮兵摧毁。只有把距离压到极限，苏军的炮兵才不敢往自己人头上砸炮弹。
苏军坦克在距前沿八百米处开始加速，履带卷起的尘土遮天蔽日。坦克指挥官站在炮塔外挥舞信号旗，调整进攻队形，信号旗在硝烟中不断变换颜色。国军阵地上，士兵们蜷缩在战壕里，透过胸墙的缝隙看着那些钢铁怪物越来越近。
六百米。四百米。两百米。坦克主炮开始射击，炮弹在阵地上不断爆炸。阵地上一门厄利孔机关炮被直接命中，炮手全部阵亡。副连长爬过去推开遗体，重新组织人员，操作机关炮继续瞄准。
一百米。
“开火！”
赵兴汉的命令通过电话线和传令兵同时下达。
独9师前沿阵地瞬间迸发出密集的火力。战防炮连的四门四十七毫米战防炮从伪装阵地里推出来，炮手们在几十米的距离上直接瞄准苏军坦克正面装甲开火。一门战防炮首发就贯穿了一辆BT-7的炮塔，坦克内部弹药殉爆，炮塔被炸飞到半空中翻滚了好几圈才砸回地面。
团属炮连的九二式步兵炮在反斜面阵地上开火，炮弹越过丘陵顶部直接砸在坦克后面的步兵群里。营属机炮连的重机枪从侧翼交叉射击，子弹打在坦克装甲上溅起密集的火花，虽然打不穿装甲，却把跟在坦克后面的苏军步兵一排排扫倒，步兵被从坦克后面割裂出来，暴露在国军步兵的步枪和轻机枪火力之下。
但苏军坦克没有停下来，一辆被击伤的T-26拖着浓烟继续往前冲，车长似乎已经失去了理智，也可能是因为政委在后面督战不敢后退。坦克碾过战壕前的铁丝网，履带在沙袋上打滑，车身剧烈颠簸了一下，歪歪扭扭地撞进了一段战壕。
国军士兵从战壕两侧跃出。一个叫张大柱的班长抱着集束手榴弹靠近坦克，拉开引信把手榴弹塞进车底，然后翻身滚开。三秒钟后手榴弹爆炸，坦克被炸毁，燃起熊熊大火。车内乘员掀开舱盖往外爬，被战壕里国军士兵用步枪逐个射倒。
第二辆坦克紧跟着冲了上来。一连一排排长周铁柱提着爆破筒从侧面冲过去，把爆破筒插进坦克履带和负重轮之间的缝隙，拉掉引信后跑了几步卧倒在弹坑里。爆炸声过后，坦克履带断裂，车身横在战壕前面动弹不得，成了一件巨大的障碍物，挡住了后面坦克的通道。
苏军坦克的缺陷在近距离战斗中暴露无遗。BT-7没有无线电，各车之间靠旗语联络。一旦指挥车被打掉，其余坦克就无法协调行动。国军的火箭筒手专门瞄准旗语明显的指挥车打，连续击毁几辆指挥车后，苏军坦克的进攻队形开始混乱，有的坦克继续往前冲，有的停下来犹豫，有的开始倒车，整个冲击阵型乱成一团。
苏军步兵被逼到了绝境。政委们挥舞着手枪在队伍后面喊叫，任何人后退都会被当场处决。步兵们只能硬着头皮往前冲，但在失去了坦克掩护的情况下，他们冲到战壕前面就撞上了国军密集的机枪火力。成排的苏军步兵倒在距战壕不到五十米的开阔地上，尸体一层叠一层。
二营营长方大成头部被弹片击中，血流满面仍靠在战壕壁上继续指挥战斗。五连连长孙国栋抱着火箭筒亲自冲出战壕，在距一辆T-26不到六十米处跪姿射击，击毁坦克后自己也被另一辆坦克的机枪扫中牺牲。六连副连长赵永昌在连长阵亡后接替指挥，带领全连残部守住了一段被炸塌的战壕，打退了苏军三次冲锋，自己也被炮弹炸得血肉横飞。
师属炮兵营的十二门榴弹炮在反斜面阵地上火力全开，炮弹从丘陵后面飞过来直接砸在苏军坦克群后队中。虽然榴弹炮的穿甲能力不如战防炮，但105毫米高爆弹打在坦克顶部和侧翼也能造成致命损伤。一辆T-26的炮塔被高爆弹爆炸波及，装甲虽未被击穿，但冲击波震裂了车内弹药架，坦克内部发生爆炸，三名乘员无一生还。
上午十点，邢若飞从集宁派出了当天的第一批空中支援。第九大队出动了两个中队的研驱二B，各携带两枚五十公斤炸弹。飞机低空掠过战场，炸弹全部砸在苏军坦克纵队的后方集结区，几辆正在加油的坦克和油罐车被击中起火，火光冲天。
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