天色漸亮，晚上就喝了點米湯的的日軍在小隊長、中隊長的帶領下，開始朝抗日軍鎮西堡發起進攻。
駐守在鎮西堡的一團與日軍每間屋、每道牆都展開爭奪，日軍也沒了昨天進攻的銳氣，推進的非常緩慢。
大台山上的張廷言觀察到日軍的進攻沒了以往的犀利，意識到對包圍圈內日軍發起總攻的時機已到。
隨機他發出總攻命令，三個方向的抗日軍就像猛虎下山一樣對著包圍圈裡的日軍第16旅團發起進攻。
佐藤文二聽到四周傳來喊殺聲，感覺自己像是一葉身處大海的孤舟，隨時有可能被如同洶湧海浪般的抗日軍吞噬掉。
垂死掙扎的日軍陷入瘋狂，拼命進攻鎮西堡，陣地上有的抗日軍戰士扔手榴彈，扔的胳膊都抬不起來。
日軍的進攻還是被抗日軍擋住，其實陣地上的抗日軍也到了極限，如果日軍再猛攻一陣，騎三師一團怕是守不住鎮西堡。
戰鬥一直從早上持續到中午，包圍日軍的包圍圈也越來越小，被圍的日軍數量只剩下3000餘人。
餓急的日軍發現己方騎兵聯隊有不少馬匹，跑到騎兵聯隊準備殺馬充飢。
卻被騎兵聯隊的騎兵攔了下來，馬匹對騎兵的重要性不吝於他們手中的刀槍，雙方陷入對峙。
騎兵聯隊聯隊長三宅忠強已隨西義一師團部突圍，此時前線最高指揮官為佐藤文二，佐藤文二親自下令殺馬充飢。
騎兵聯隊的騎兵們見拗不過，只能忍痛讓步兵聯隊將馬牽走，等到步兵那邊將馬匹殺掉，放入鍋中煮時，飄來的香味令這些騎兵們垂涎三尺。
騎兵聯隊自己也宰了幾匹馬，將馬肉切塊後丟進鍋內，等肉熟後，騎兵們圍著鍋邊大快朵頤。
陣地上的3000餘名日軍就著馬肉飽餐了一頓，吃完休息片刻後，日軍又組織部隊突圍。
鎮西堡已經被炮火炸的只剩下殘垣斷壁，大半個鎮子都變成了一片白地。
鎮子上騎三師一團只剩下不到一個營，勉強能守住陣地，張廷言手中已經沒有部隊能支援上去。
鎮子上日軍的進攻部隊距離李致遠的前線指揮部只剩下不到200米，一團長魏波站在李志遠身邊焦急的說道：「師長，您還是先撤到安全地方，這裡距離日軍太近。」
「魏波，我不待在前線，難道要躲在後面去嗎，鎮西堡頂不住，日軍第16旅團就會逃掉，你我都要擔下這戰敗的責任，小鬼子要想從鎮西堡突圍出去，就先從我李志遠的屍體上踏過去」李志遠大聲說道。
魏波見狀只能將自己的警衛大部分留在指揮部，自己僅帶著一個班的戰士前往一線。
鎮西堡中，日軍進攻的大隊長將手中的4個中隊編為兩部，輪番進攻抗日軍陣地，不給抗日軍喘息的機會。
鎮西堡抗日軍前沿陣地，在日軍的猛攻下搖搖欲墜，李志遠將身邊的警衛全部都派上來，日軍距離李志遠的指揮部僅剩下50米。
危急關頭抗日軍第十師將日軍的陣形打穿，把日軍分成兩塊，從遼河邊增援到鎮西堡。
在大台山上的張廷言暗自鬆了一口氣，如果不是第十師及時增援上來的話，恐怕此時鎮西堡已落入日軍手中，日軍便能逃出升天。
第十師將日軍分割後，不僅使正面鎮西堡壓力大減，也將日軍分為兩部，無法相互支援，更有利於圍殲第16旅團。
佐藤文二見己方被抗日軍分割為兩部分，指揮部隊拼命想擊退處於中間的抗日軍第十師，可第十師是後面增援上來的部隊戰損較小，日軍嘗試幾次無法突破。
仗打到現在，日軍第16旅團未撤出去的部隊彈藥已經所剩無幾，許多日兵士兵拎著沒有子彈的步槍衝鋒。
抗日軍這邊張廷言率領的三個師，彈藥數量也不多了，好在第四軍彈藥充足，形成南線防守、北線進攻的態勢。
在張廷言看來日軍發起的衝鋒和自殺沒有區別，唯一的區別恐怕就是浪費了抗日軍的不少子彈。
抗日軍的陣地此時像是一個血肉磨坊，讓第16旅團把血流盡。
當天色逐漸暗下來時，抗日軍的進攻仍沒有停，止，日軍的突圍也沒有停止，雙方都爭分奪秒連夜鏖戰。
激戰一夜等天亮後，包圍圈中的日軍除少數逃脫外，大部分都被殲滅，日軍第17聯隊聯隊長佐藤文二被擊斃。
張廷言留少量部隊打掃戰場，主力部隊交替向開原方向撤退。
蔡牛鎮與日軍第5聯隊對峙的抗日軍第五師也向北撤退，鐵嶺方向日軍已攻陷大半個鐵嶺，趙正香指揮著第一軍的三個師和第4師往開原方向撤退，雙方於鐵嶺、開原一線對峙。
此次瀋陽戰役歷時一月有餘，雙方投入兵力近15萬，其中抗日軍約10萬，日軍約5萬。
日軍憑藉武器裝備、兵員素質等優勢，又重新攻陷瀋陽，而抗日軍則完成了削弱日軍實力的目標，此戰過後日軍第8師團僅剩餘第5聯隊，只能被迫撤回國內重新整編。
此戰，抗日軍傷亡約5萬餘，關東軍傷亡約1.5萬餘，雙方都元氣大傷，加之冬季到來雙方暫時休戰，
日軍已在東北戰場接連折損兩個師團，迫使日方高層不得不考慮轉變策略，如何以較小的代價拿下滿洲。
抗日軍步兵三個軍，騎兵三個師，合計十五個師，大部分都傷亡過半。
永吉方向，日軍第14師團逼近永吉，但考慮到瀋陽方向戰事已經結束，沒有了第8、第10兩個師團的牽制，抗日軍可以調兵增援。
背後補給線上不斷有抗日軍騷擾，第14師團不得不放棄進攻永吉的計劃撤回磐石。
11月5日關東軍在瀋陽舉行了盛大的入城儀式，只不過過程中遭到朝鮮愛國人士的炸彈襲擊，關東軍司令武藤信義受傷，令關東軍高層蒙上了一層心理陰影。
而這次炸彈襲擊背後，有抗日軍特情處的影子，他們將下一個目標放在關東軍新任的瀋陽市副市長金大禹身上。
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