张自忠非常清楚的知道，他的这支部队，很可能已经到了最后关头。
但他未动声色，把总部人员、手枪营和马贯一师的主要军官集合起来，毫不对大家说道：“我们已陷入敌人的重围，情况是相当吃紧了，不过只要不离开部队，总有办法。大家务必镇定，我张自忠始终和大家在一起，在任何情况下，决不离开队伍。”
接着，张自忠传令：“今后凡夜间行军，打手电的、吸烟的，枪毙！不守秩序的、吵闹的，枪毙！落了队的，不要！”
这时，张自忠手中的有效兵力只剩下一千五百多人，参与包围的日军多达五千人，局势的险峻不说自明。晚上，张自忠电令黄维纲率领第三十八师从新街前来解围。他知道，第三十八师距离颇远，又被日军纠缠着，能否及时赶到，没有把握。他又向樊城的黄琪翔第十一集团军请求增援，没有得到答复。
张自忠住宿在农民余大保家里。他好几天全靠农田里的蚕豆充饥，痢疾复发，腹泻不止。劳累困乏使他消瘦了很多。他坚持到几家农户走了走，看到村民一贫如洗，便叫副官给全村每户发十块现洋。
第二天，天色阴沉。拂晓，西边毛家湾旁边的小山头传来激烈的枪响。那里距张自忠所在的沟沿里不过一公里，只隔着两个小山包。守在那一线的是郑万良的第四四○团。
张自忠刚刚睡下，就被惊醒，立刻起身，带领参谋长李文田、高参张敬、苏联顾问和几名随从副官，到沟沿里后山上观察。
日军很快攻占了两个小山包。张自忠命令郑万良团预备队上去增援，夺回了第二个山包。日军几次反扑，都被击退。日出时，日军突破了郑万良团的第一道防线，攻占了沟沿里西北的制高点，从高处发炮，沟沿里直接暴露在日军火网之下。与此同时，东线日军攻克了两乳山，用重炮向守军前沿阵地轰击。张自忠将总部移到东面杏仁山旁的陈家湾。
上午10点钟，日军步兵猛攻沟沿里，郑万良团退守石龙岗，隔山沟与日军相持。东面，日军从方家集越过十里长山，与进入罐子口的日军相呼应，从东西两面夹攻守军阵地，攻势一浪高过一浪。两军往返冲杀，阵地失而复得四次，战况异常惨烈。
第七十四师的弹药几乎打光了。马贯一派人向张自忠请求补充，但总部与兵站已失去联系，张自忠派副官给马贯一送去手谕：
“现在到了国家民族生死存亡之际，正是我们军人杀敌报国之时。这次对敌作战，你只管拼命打，打好了完全是你的功，打不好我完全负责。”
马贯一接到手谕，立即赶到前沿阵地督战。
留守窑湾的部队，接到张自忠的命令，迅速凑集了一百八十多个人和四挺机关枪，派工兵营营长赵德志率领，跑步前来支援，张自忠把他们派到最吃紧的东山口。
激战在枪炮轰鸣中持续，张自忠对李文田说：“现在战况恶化，我们为国家牺牲是理所当然，但总不能让朋友在此流血，你派人陪同苏联顾问转移吧.........”
接着又喊道：“总部和政治部带枪的留下，空手的由李致远参军带领，到山背后西北方向集合！”随后指定郑万良团掩护他们撤离战场。
苏联顾问十分担心总司令的安全，撤离前，悄声对洪进田说：“我走后，总司令由你和杜营长带领手枪营负责保卫，要劝说总司令转移到南山上去。”
不久，守卫东山口的赵德志营弹药用尽，防线动摇，师参谋处主任许文庆在师指挥所大喊：“赵营长，总司令就在后头，要顶住！”
赵营长回答：“许主任，你放心，我..........”话没说完，就中弹阵亡。工兵营溃退下来，马贯一急调第四四三团冲上去，堵住缺口。
奉命掩护非战斗人员撤离的郑万良团，遭到日军猛烈冲击，几百人完全溃散。郑万良在混乱中逃离战场。
中午，日军在加强东西两面进攻的同时，又开始猛攻南面的石窝，企图将守军压迫到长山脚下的开阔地带加以围歼。
张自忠急忙将手枪营调到石窝阻敌。这个营的士兵，大多是河北、山东和河南的青年，身强体壮，勇猛剽悍，同日军展开殊死搏杀。激战中，杜营长身负重伤，仆地不起，张自忠派人将他抬出险境。洪进田挺身而出，代杜营长指挥手枪营继续战斗。不久，洪上校又中弹牺牲。全营四位连长，一个阵亡，两个负重伤，只剩下一个张连长，士兵伤亡过半。石窝失守了。日军从东、西、南三面猛轰守军不到一平方公里的阵地。
张自忠得知石窝失守，立即带领几个随从赶到南面督战，途中碰到张连长带领手枪营残部后撤，马上把他们拦住，对张连长说：“我是总司令，如果我是连长，这几个日寇不够我一连人打的。”
张连长一听，二话没说，甩掉上衣，赤膊挥刀，大喊一声：“不怕死的跟我上！”大家热血沸腾，蜂拥而上，日军被这不要命的气势所震慑，逃离了石窝。
夺回石窝之后，张自忠返回陈家湾指挥所。日军的包围圈越来越小，炮弹如暴雨般倾注，步机枪的吼叫声一阵紧似一阵。
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