第58、68、116師團攻擊衡陽二線主陣地兩天，沒有取得絲毫進展，日軍開始打起了歪主意，23號日軍各部開始使用特種彈。南麵江西會館陣地，當守軍意識到第68師團使用了毒氣，陣地問候日本鬼子祖宗18代之聲四起，進攻的日軍也聽不懂，想來也不是什麼好話，日軍也不以為意。在他們看來，支那不能生產毒氣，不能生產防毒麵罩，那支那軍人就是活該，要想得到皇軍的尊重，對方就要有相應的實力。
陣地上的叫罵聲越來越小，戴著防毒麵具的日軍小心翼翼的接近國軍陣地，越來越近了，50米了還沒有國軍開火，正當進攻的日軍放下心來舒一氣時，突然戰壕裡冒出一排排帶著防毒麵具的國軍瘋狂開火。進攻的日軍像割麥子一樣倒下一大片，守軍來了個反衝鋒，將進攻的一個大隊的鬼子消滅在前沿陣地，死傷小鬼子的防毒麵全被摘了下來，有些還沒死透的鬼子在毒氣中哀嚎，引不起陣地國軍的絲毫憐憫，他們這是自作自受。
陣地上國軍也死傷不小，國軍配備防毒麵具不足。這些防毒麵具還是第10軍軍長方先覺死皮賴臉從戴海歐新2軍勻過來的，新2軍全套美式裝備，防毒麵具是標配。當時戴海歐也是為難，防毒麵具是救命的裝備，有無防毒麵具在關鍵時候的差彆就是生和死。在薛嶽的協調下，新2軍讓出了一個師的防毒麵具，方先覺把這些防毒麵具分配到了二線主陣地，但也做不到人手一具，更多的還是使用濕毛巾應急。同樣的一幕發生在各個主陣地上，衡陽東陣地更是如此，相對來說新2軍防毒麵具的配備率更高。日軍使用特種彈的陰謀沒有得逞。
第58、68、116師團有些力竭，西麵國軍第79軍，南麵第62軍行動了，他們分彆對第116師團、第68師發動了突襲。第57師、第190師一部由內而外配合第62、79軍反擊，第68、116師團慌亂一時，但日軍的素質相對於國軍來說，強的不是一星半點。雖然日軍損失很大，但經曆慌亂後終究還是穩住了陣地。橫山勇急調第3師團、第34師團各一個聯隊前來支援，日軍暫時把打擊的方向轉向了第62、79軍。援軍到達後，日軍發起了進攻，第62、79軍退回出發陣地，與日軍對峙。衡陽城守軍趁日軍攻擊第62、79軍，發動了反擊牽製日軍，收回部分一線陣地。日軍第一次總攻結束，日軍改變策略以小股日軍零敲碎打，蠶食衡陽外圍陣地。
衡陽總攻的戰果傳到日本軍部，軍部非常不滿。橫山勇受到了年輕參謀們集體鄙視，5個師團攻打一座小城居然如此艱難，開創了日軍的先河。雖然他們不像辻政信那樣認為1個日軍士兵可以抵上10個國軍士兵，但1個日軍抵上6一8個國軍他們還是認可的，參謀們不懂一個屢打敗仗的將軍，怎麼還能占據第11軍司令官的位置。
此時西太平洋戰場馬裡亞納群島戰場，塞班島戰役已經結束，美軍7月9日完全占領塞班島，日軍司令南雲忠一和齋藤義次自殺，守軍3.2萬人全軍覆沒。7月21日?美軍5.6萬人登陸關島，日軍防備兵力2萬餘人，關島處於激戰之中，7月24日?：美軍5.4萬人登陸提尼安島，日軍不到9000人防守該島。日本大本營及軍部有預期，馬裡亞納群島必將失守。島上日軍可能堅持不到8月中旬。
馬裡亞納群島是日本“絕對國防圈”的核心組成部分，群島失守使日本本土首次直接暴露在美軍打擊範圍內?，美軍b29轟炸機可直接空襲日本本土。美軍將完全控製中太平洋製海權，切斷日本與東南亞資源區的聯係。日本海軍名存實亡，美軍可自由選擇進攻目標。海上運輸線?即將被美軍封鎖，大本營更加急切打通陸上交通線，為困守東南亞的50萬日軍提供補給通道。執行長衡會戰的第11軍司令官橫山勇承受了極大的壓力，對他而言此戰隻許勝不能敗。
橫山勇緊急調整部署，第116師以一部監視衡陽守軍，主力向第79軍發起進攻。第68師團主力向第62軍發起進攻，日軍由進攻衡陽轉為消滅國軍援軍。第9戰區司令長官薛嶽也根據戰場形勢變化調整了部署，李天霞第100軍2個師南渡蒸水，第63師增援第62軍，第19師增援第79軍，第4軍南下接替第19、63師留下滋水北岸防線，同時催促第8軍、第11軍加速前進，目前第8軍已抵達邵陽，第11軍抵達祁陽，距離衡陽100公裡左右。
薛嶽計劃第8、51軍到達後，以第51軍、第62軍攻擊第68、116師團結合部，切斷日軍兩個師團之間的聯係，第74軍從衡陽北部草橋過蒸水進入城內，第74軍由內而外、自東向西發起進攻，第8軍、第79軍由西向東發起進攻，以國軍3個精銳軍圍殲日軍第116師團，完成後再轉向圍殲日軍第68師團。薛嶽又命令戴海歐新2軍發動反擊，吸引部分衡陽日軍轉到衡陽東，為在湘江以西衡陽周邊圍殲日軍第58、116師團創造有利條件。薛嶽還交給戴海歐一個重要任務，圍殲戰爆發後，以新2軍為主力推進到龍頭嶺、老山各塘、東陽渡一線。向西防備第68師團渡過湘江逃跑，東麵還要頂住日軍增援部隊，為圍殲戰爭取更多時間。
戴海歐明知道此次作戰任務會非常艱難，但卻毫不猶豫的接下了任務。如果衡陽城下能殲滅日軍2個師團，就是新2軍全軍覆滅了又有何妨。第9戰區司令長官薛嶽心中也充滿了感慨，國軍中像戴海歐這種不計較任何得失，不存在保存實力的問題，堅決執行命令的將領實在是太少了。
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