但就这样退回去，他心有不甘。再说了，好几万人马，想要退回去哪有那么简单，就算日军光看着不动，他们昼夜划船运人，也得运上至少一个星期吧，这还是最理想的状态。撤退不一定能够成功，而且灰头土脸的跑回去还要面对老头子的怒火，这也太划不来了，所以李仙洲决定先试试日军的成色，如果真的赢不了再撤回去也不晚。
于是，他犯下了第二个致命的错误。
当天深夜，坚守山亭、滕州、峄城等地的入鲁兵团官兵惊喜的看到大批黑魃魃的飞行器从他们头顶飞过，紧接着日军的营地爆炸不断，火光冲天。是八路军的飞行纵队，他们跑过来帮忙了，在日军熟睡的时候照着日军的营地劈头盖脸一顿狂炸，炸得日军血肉横飞。据不完全统计，在这轮轰炸中，日军被炸死炸伤三百余人，损失惨重。
坚守城池的国民政府军士兵并不知道日军被炸死了多少人，但看到日军的营地给炸得火光冲天，他们由衷的高兴，放声欢呼，被日军压着打的郁闷一扫而空。倒是军官心情有些复杂，他们可没有忘记自己入鲁的使命就是遏制八路军的发展，而八路军却过来帮他们了……
不过，那些欢呼雀跃的国民政府军士兵很快就发现，这并不是什么好事。日军被这一轮狂炸炸得怒火万丈，他们又没法飞上天去咬那些可恶的三蹦子，于是，这满腔怒火都发泄到了李仙洲兵团身上。第二天天刚蒙蒙亮，他们便发动了猛烈的进攻。他们选择峄城作为第一个突破的对象，因为昨天的战斗已经说明，防守峄城的中国军队战斗力很糟糕，是标准的软柿子。一大早，第8旅团的野战炮、山炮、步炮便同时开火，炮弹成排的飞向暂编第45师的阵地，炸得他们尸横遍地。日军的战机也挂着500公斤级航空炸弹呼啸而来，朝城墙俯冲投弹。炸弹落地墙脚，地动山摇间，古老的城墙轰然倒塌，激起冲天尘埃。踏着清晨的阳光，日军呼啸入城。
在这要命的关头，暂编第45师全体官兵都爆发了，数以百计的士兵顶着敌机的轰炸扫射亡命地冲向突破口，向冲进来的日军投出密集的手榴弹。日军用高爆手雷回敬他们，随身携带的手雷丢光了便挺刺刀上……密密麻麻的手榴弹炸了大半个小时，突入城中的日军基本被炸清光了，暂编第45师的伤亡也极其惨重，突破口处尸体密密麻麻的，很多地方还一层撂着一层，根本就没法走。
但日军不会就这样算了的，他们继续进攻，在城墙上打出更多的缺口冲进去。暂编第45师奋勇拼杀，用自己的血肉去填那一个个突破口，艰难地击退日军一次次进攻。他们战斗力确实不行，装备也确实很差，但是川军从来不缺乏血性，绝境之下，他们的血性爆发了，即便日军占尽了优势，想要在短时间内拿下峄城也是不可能的事情。
但是打到下午，李仙洲最担心的事情发生了。日军驻扎在徐州地区的部队出手了，虽然仅仅是运来了两门150毫米榴弹炮，总共也只有百余名士兵加入战场，但这两门炮却成了压垮暂编第45师的最后一根稻草。日军很狡猾的解除了对西城门的包围，把兵力抽调到南面和北面，然后用150毫米榴弹炮猛轰城墙。在150毫米构弹炮那恐怖的轰鸣中，川军惊慌失措，从西城门蜂拥而出，逃向枣庄……
峄城宣告失守。
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