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11月4日拂晓，日军第20师团主力一万多人，在日本皇亲川岸文三郎中将带领下，气势汹汹由平定直扑榆次。因山高坡陡，道路失修，只得骑马而行。
此时，板垣征四郎中将已被中**队困于忻口，而改为由川岸文三郎带兵西进娘子关，直下太原，迂回忻口正面的阎锡山、卫立煌部主力，以解板垣之危。
日军在川岸命令下疾进，前锋已接近松塔镇，而后续部队却还在广阳附近慢行。他万没想到，从五台山南下的八路军115师主力在广阳设伏。
此时，徐海东第344旅已由总部直接指挥，独立团和骑兵营又拨给了晋察冀。****只好拿出陈光第343旅两个团（缺六个连），共四千兵力投入伏击战。
拂晓前，部队进入了伏击区。上午8时许，****举起望远镜看见一面日本旗从山道上过来了，后面跟着大队骑兵。****心里不禁一喜，脸上露出一丝难以察觉的笑意。
这时前线指挥员纷纷打来电话：“我是陈光，报告师长：敌人进来了，进了伏击圈了。”
****说：“我都看见了，注意隐蔽。
接着，“我是杨得志，报告师长：敌人过来了。”
****说：“过来了好哇，注意隐蔽。”
再接着，“我是陈士榘，现在686团阵地，敌人骑兵又过去了，怎么还不打？”
****说：“告诉李天佑，要沉住气，注意隐蔽。”
年轻军事家****在战场上总是那么冷静镇定。
此时，师侦察连战士正隐蔽山上俯视敌人行踪。漫长的六小时就这样在隐蔽中过去了。
****意识到攻击的时间快到了。他通过电台、电话和信号，对敌情进一步确认。
下午3时，观察哨发来讯号：后面已经没有敌人了。
****放下望远镜，对参谋长周昆说：“敌人全部进入伏击圈了。打吧！”
周昆拿起信号枪扣动扳机，一颗红色信号弹腾空而起，划破天际。
顿时枪声大作，弹飞如雨。
旅长陈光指挥685团冲上公路，一部兵力堵住日军辎重部队和第37联队去路，一部兵力由杨得志率领追击已经西去的日军主力。旅参谋长陈士榘指挥686团围歼伏击圈内日军。
枪弹、手榴弹从两侧高山上向峡谷内日军猛烈袭击，日军被打得惊慌失措，乱成一团。第115师将士犹如猛虎下山冲上公路，迅速将日军切成数段分割围歼。激战至黄昏，日军大部分被歼灭，有少数逃跑了。
战斗结束，陈士榘抓起电话向****报告：“师长，686团已全歼被围之敌，初步统计歼敌在五百人以上，3营已经占领广阳镇。”
****高兴地说：“好嘛，祝贺你们打了个大胜仗。685团也歼敌四五百，加起来跟平型关差不多了。希望你们尽快肃清残敌，把伤员转移下去，战利品也要加紧抢运，免得明天遭到敌人报复。”
686团3营占领了广阳镇，迅速歼灭少数残敌。陈士榘、李天佑把团指挥所移到广阳镇。
此仗歼灭日军一千余人，缴获骡马七百余匹和大批军用物资。
就在这时，国民党军放弃了太原。11月8日，板垣师团占领太原。