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另外，对于如何对日军进行逐次抵抗，如何切断其退路，怎样选定决战地区等问题，前两次作战处理得都不够妥当，这也是薛长官自第二次长沙会战结束后一直在考虑的重点问题。
薛长官认为，在敌我双方军事装备和综合作战能力相差悬殊的情况下，一味采取硬打硬拼，“与阵地共存亡”的战术，并不策略。那样，往往会造成被动挨打的局面，并为日军所包围歼灭，只会付出无谓的牺牲。而为了诱敌深入采取直线后退也不是好办法。因为，日军的机械化部队多，骑兵多，跑得快，第9战区部队在后退时，很容易被日军追上；同时，部队一旦直线后退，就很难再站稳脚跟，这样，反而会冲乱己方后线阵地，从而造成一种不可收拾的溃退局面。
在经过长期反复考虑，参考了南昌作战和第一次长沙作战的经验以后，薛长官在这次会上提出了号称“天炉战法”的一整套作战方案。
第二部
第二百二十章天炉（二）
薛长官对天炉战法的解释是“天炉战者，为在预定之作战地，构成纵深网形据点式阵地，配置必要之守备部队，以伏击、诱击、侧击、截击、尾击、堵击诸手段，逐次消耗敌力，挫其锐气，然后于决战地使用优越之兵力，施行反击及反包围，予敌以歼灭打击。盖为后退决战方法，因敌之变化而变化之歼敌制胜新方略，如炉熔铁，如火炼丹，故名。具体来说，天炉战法的指导思想就是当日军发起进攻时，战区的部队在保存自己的情况下，节节抵抗，节节后退，尽量地拖累和疲耗敌人，达到这一目的后，便自动向斜侧后方山地撤退（不是直线撤退），绕到敌人的包围线外面去，从更大的层面上形成对日军的反包围，砌成两面天炉之壁。同时，在中间地带，彻底地破坏交通道路，空室清野，诱敌至决战区域，而断其后路，从四面八方构成一个天然熔炉，最后将包围之敌予以歼灭。”
在台下的刘建业听了以后非常高兴，这就是久已闻名的“天炉战法”，薛长官的成名绝技。薛长官就是依靠这套战法，和小鬼子在湖南周旋多年。从战区的各方面情况来看，以刘建业的角度，这套天炉战法，显然要比前两次会战的战法更加合理。
会后；第九战区根据天炉战法的要领制订了新的作战计划。其基本内容为：敌情判断：“日军再向本战区进犯时，有两个可能：一是全力由湘北进犯，重点保持于左翼，索取我军右翼包围攻击；一是在主力由湘北进犯，重点亦指向左翼，但各以一部分由赣北进犯，以策应其湘北主力的作战。”作战方针：“战区以诱敌深入后进行决战之目的，在敌进攻时，以一部兵力由第一线开始逐次抵抗，随时保持我军于外线，俟敌进入我预定决战地区时，以全力开始总反攻，包围敌军而歼灭之。”指导要领：“预定在长沙外围与敌决战，决战时重点保持于长沙以东地区。湘北守军于敌人进攻时，首先应利用既设工事拒止敌人。尔后一面采取逐次抵抗以消耗、迟滞敌人，一面以主力向伍公市、沙市街以东外线转移，同时以一部向梅仙、平江以东外线转移，一部分别潜伏于汨罗江、捞刀河间各偏僻地区。当敌军大部队通过后，自动起来攻袭敌后并阻止其撤退。至总反攻时，待命以一部向西进攻，扼守汨罗江北岸，遮断敌军退路，以主力向捞刀河以北进攻，使围攻长沙之敌不得退过捞刀河北岸。赣中、赣北守军，于敌进攻时以一部守备原阵地，以主力向浏阳以东地区前进，于总反攻时待命由浏阳地区向长沙以东攻击。战区直辖各军，以一部及炮兵占领长沙、岳麓山核心阵地，构筑坚固工事而确保之。直辖各军主力于总反攻时，待命由株洲、普迹地区向长沙以南攻击。湘北各挺进部队，于敌开始进攻后，在新墙河以北扰乱敌后；俟敌主力渡过汨罗江后，转移至新墙河以南地区活动，尔后阻挠敌军的撤退。鄂南挺进部队于敌攻击开始后，集中力量向蒲圻—临湘线、崇阳—通城线不断攻袭破坏，扰敌后方。”日军如由南昌、武宁实施牵制性进攻时，则守军分别诱敌至上高东南、铜鼓东南和嘉义附近地区，“反攻而歼灭之”。
形成了完整的作战方案后，薛长官令各部队做好相应的作战计划；同时，下令实行全民总动员，破坏道路，向水田蓄水，组织战时民工队等，全面加强战备。
12月初旬以来，第九战区发觉日军调动频繁，向湘北、赣北集中兵力，其飞机不断侦察守军阵地，并抢修白螺机场及九江机场，判断日军将再攻长沙，遂积极进行战备。至20日，日军进攻企图已极明显，军事委员会下令命第73军、第79军分别开至宁乡、益阳和渌口、株洲地区，归第九战区指挥；同时已南下至曲江的第4军返回至株洲、渌口集结待命，在广西宜山的第74军调驻衡阳；原在湘潭株洲一带的新20军前进到长沙，归第九战区指挥。
12月14日，阿南惟畿令参加进攻的日军开始向岳阳以南预定的地区集中。第6师团于20日在新开塘附近集结完毕，第40师团于21日在托坝附近集结完毕。由于中国游击部队的袭扰和破坏铁路，第3师团迟至25日才全部到达龙湾桥附近。为了掩护其主力部队集结和展开，第6、第40师团的先头部队自18日起即各以一部兵力向新墙河以北中国守军的前进阵地攻击。
傍晚，日军在雨雪交加中向新墙河南岸守军阵地发起了攻击。
当时，防守新墙河南岸阵地的只有第27集团军第20军1个军。沿新墙河南岸，由左至右为：第133师防守磊石山、鹿角、荣家湾、新墙之线，第134师防守潼溪街、杨林街及油港河南岸草鞋岭、方山洞之线。新墙河以北的筻口等地设有前进阵地及据点。暂编第54师位于幕府山以北，警备九岭、麦市、斗米山之线及通城等前进据点，以保障新墙河阵地的右侧背。在第134师和暂第54师之间的黄崖市地区集结有第58军。该军随时支援第20军的作战。因为，薛长官并不准备在新墙河一线与日军大打。第20军的主要任务是阻敌，尽可能地耗损敌人的力量，疲劳敌人，顿挫敌人进攻的势头，延缓日军南下的步伐。
第20军出自于川军，现任杨军长，四川广安人，从云南讲武堂毕业后，一直在川军中任职，于1938年担任第20军军长。该军只有两个师的编制，而在新墙河北岸集结的日军有3个师团。以两个师的兵力要完成阻击装备优良的3个师团的日军10天的任务，其困难可想而知。
但第20军没有临阵退缩。为了完成阻敌任务，杨军长要求守军各部在占领阵地时，做到据点工事与野战工事同时占领，以据点工事为骨干，加强野战工事的纵深配备。在使用兵力时，各部应以一部兵力置于连排据点，尽力抵抗；以一部占领野战工事，利用阵地纵深逐步抵抗，将主力放在最后一线阵地，机动使用。作战时，敌人若向据点工事里的守军攻击，野战工事里的守军应立即进行火力支援，或适时派部队反击；若敌人向野战工事里的守军攻击，据点里的守军应即以火力向敌人射击，或者离开据点向敌尾击。各部主力此时应乘敌混乱之际，不失时机地对敌反击，消耗敌人。经过逐步抵抗，到最后一线预备阵地给敌人以重大杀伤后，再向侧面阵地转移，向敌侧击、尾击。
实践证明，第20军的这种打法还是比较符合战场实际的，并有效地延缓了日军南下的步伐。
由于守军第134师右翼阵地突出于新墙河以北，日军为进占新墙河北岸渡河进攻出发地位，第40师团以第234、第235两联队于22日先期向油港河南岸守军阵地进攻。激战一昼夜，23日进至筻口。当日晚，阿南惟畿于岳阳指挥所下达了进攻命令。
12月24日，日军第6师团全部进至新墙河北岸，占领了渡河进攻出发地位。左翼第40师团首先发起进攻，在猛烈炮火掩护下，于当日14时在筻口附近强渡新墙河。徒涉过河时遭到守军第134师的坚强抗击。傍晚时渡过新墙河，突破守军罗袁阵地，向潼溪街攻击前进。第27集团军急令第58军的新11师由黄崖市向杨林街前进，由东向西侧击敌人，策应第20军的作战。第134师右翼方山洞附近的部队亦向南撤退，与主力靠拢，参加战斗。
日军右翼第6师团于24日傍晚开始进攻，当夜强渡新墙河后突破守军第133师阵地，攻占了新墙、七步塘等据点。第133师除留置一部兵力守备纵深内各据点外，主力向南岳庙、洪桥以南转移；第134师退守十步桥东西之线。
25日晨，日军第3师团随第6师团之后徒涉过新墙河，从右翼投入战斗，沿粤汉路东侧攻击前进。此时，守军第58军的新11师由杨林街附近向日军第40师团右侧后攻击，第58军的新10师亦进至胡少保附近。双方在汨罗江北岸又一次展开了激烈的拉锯战。
当时，雪越下越大，气温也越来越低，而守军许多士兵连棉裤都没有，有的竟被冻死在战壕内。但活着的士兵，仍坚守阵地，没有贪生怕死之辈。
守卫傅家桥据点的第20军第398团第2营营长王超奎少校及其部属，面对日军猛烈的炮火，毫不畏惧，打退了日军一次次的冲锋。后王超奎为掩护部属突围，在与日军肉搏中不幸殉国。
守卫洪桥据点的第398团第3营一部，在副营长、连长相继阵亡的情况下，仍坚守阵地。
第397团全团官兵在黄沙街硬是顶住了日军第6师团整个师团的进攻，并迫使其绕道而行。
激战至27日晚，第20军完成了阻敌任务，薛岳令第27集团军全线撤退。随后，第20军向梅仙、平江方面转进，隐蔽休整，随时骚扰日军后方，待机袭击其侧翼；第58军向汨罗江东南部转移，靠近向家、金井，准备切断进攻长沙的日军