不久以后，日军从东西两个方向各出动了一个步兵大队前来增援。
上午10点，新二旅、两个独立团、两个补充团伏击了日军的一个步兵大队。
日军遭到伏击，仓促抵抗。
负责指挥部队的李参谋长趁机率领部队向日军发起了攻击。
参战的八路军有余人，日军1100余人，双方的兵力相差超过了十倍，日军又是仓促抵抗，一时之间难以组织起有效的反击。
八路军的官兵们人多势众，蜂拥而上。经过了40分钟的激战，全歼了这股日军。
几乎就在同时，魏和尚率领着两个特战中队，在第六军分区三个团的部队以及六个县大队的配合下，伏击了另外一路日军。
这一路日军总共只有800余人，伏击他们的八路军总兵力也达到了8000余人，经过了一个多小时的激战，全歼了这一路日军援军。
在打掉了日军的援军之后，李参谋长和魏和尚分别留出部分部队担任警戒，各自率领主力部队来到了固城县城，加入了对县城的围困。
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被包围在固城县城里的日军大队长已经被打懵了，看到外面又来了这么多八路军，兵力超过了他至少二三十倍。他知道自己根本守不住整个县城，直接就放弃了北部的城墙，将兵力收缩到了县城的西南部企图负隅顽抗，并再次给上级发了电报求援。
日军的上级心情同样十分沮丧，他所能调动的援军就只有那两个步兵大队，如今已经全部被打光了。除此之外，距离固城县城最近的日军也在300公里以外，远水解不了近渴，根本就无力救援被包围在固城县城里的日军。
他只能给固城县城里的日军发电报，让他们战斗到最后的一兵一卒，为田黄碧下献身。
日军之所以收缩到县城的东南部，就是企图利用地形、地物来跟八路军的部队打巷战。然而他们还是失算了，他们实在想不到，八路军部队手中竟然有大量的火箭筒和82mm无后座力炮，这些武器最适合巷战。他们躲在房屋里原本认为十分安全，结果被人家一炮打过来，就直接被干掉了，毫无招架之力。
在消灭了日军的援军之后，孔捷、徐大龙、王郑委等人来到了县城里面。
为了让参战的部队都能够得到锻炼，孔捷下令暂缓消灭被包围的日军，让参加围城的第六军分区各部轮流派部队发起攻击，以获得攻坚作战的经验。
徐大龙知道战斗已经没有丝毫悬念了，他就离开了临时指挥部，和魏和尚等人来到了城中的那家机械厂。
徐大龙和魏和尚赶到的时候，特战队员们早已经将机械厂包围起来，将里面的所有人员全部控制了起来。
收获是巨大的，这家机械厂规模很大，徐大龙他们能够拆下来运走的机器设备将近100台。那些工程技术人员按照八路军的规定，正常的情况下应该是进行动员，根据自愿的原则来决定他们的去留。
徐大龙却没有这么做，他知道在这么短的时间内进行动员的话，估计没有多少人能够留下来。
他不想浪费时间，干脆就把厂里的技术骨干，全部扣押了起来，名义是他们是日资企业，所有的职工有汉奸嫌疑，还要把他们带走进行审查。
徐大龙的意思是不管怎么样，先把这些人都带回太行山根据地，然后再慢慢地做他们的思想工作。那样的话，大概能把绝大多数人留下来。
第六军分区的部队轮流参战了一轮之后，孔捷也失去了耐心，就命令向日军发起了总攻。不久以后，就歼灭了城中全部的日伪军。
孔捷等人在城中缴获了很多武器弹药以及大量的物资、经费，随后就放弃了县城，跟徐大龙等人一起返回了第六军分区的驻地。
这一次固城战役，第六军分区的部队歼灭了日军三个步兵大队、一个宪兵队，总共3200余人，歼灭了伪军两个团、一个保安大队、一个警察大队，总计五千二百余人，缴获了大量的武器弹药和各种物资。整个第六军分区的部队包括县大队在内，都得到了实战的锻炼，这样的结果，令孔捷、王郑委等人十分满意。
孔捷兴奋地说道：“跟大龙兄弟一起打仗，实在是太痛快了。”
王郑委和李参谋长也都十分兴奋，他们一起商量，如何感谢徐大龙。
孔捷说道：“大龙兄弟对缴获的武器弹药不感兴趣。咱们这次一共缴获了多少钱？”
王郑委说道：“大约16万大洋。”
孔捷说道：“我看咱们干脆就直接给大龙兄弟大洋，他最喜欢这个。”
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