(2)本战区以迅速合围歼灭敌人之目的，决于明(3)日开始全线总攻击，保持重点于第20军团之右翼，将敌包围于台儿庄北侧地区而歼灭之。
(3)各兵团任务如下：
甲、第20军团以一部消灭洪山镇北方之敌，以主力于3日保持东南正面，向台儿庄附近之敌左侧背攻击，逐次向左迂回，务在台儿庄左侧地区将敌捕捉歼灭之。攻击开始时间，由该军团自定。因战况之进展，须随时遮断敌自峄县之退路，并对向城方面增援之敌严密警戒。
乙、第2集团军右翼与第20军团联系，于3日全线攻击，消灭台儿庄之敌；第110师准备以1旅由万里闸附近渡河，向北洛村附近敌之右侧佯攻。
丙、第3集团军前敌总司令曹福林指挥张测民支队5个团及游击总指挥李明扬所部，为堵击兵团，迅速南下向枣庄、临城合围。
(4)军团区分：
右翼兵团
第20军团长汤恩伯，第52军，第85军，第75军，第57军之333旅，第13师，骑兵第9师，炮兵第4团。
左翼兵团
第2集团军总司令孙连仲，第2集团军第119师，炮兵第10团2个连，战车防御3个连，重迫击炮2个连。
(5)第110师河防由第22集团军部队接替。
日军第10联队在4月2日的《战斗详报》中说：“对中国军队第27师第80旅昨日以来的战斗加以检讨，无愧于蒋介石对他们的极大信任。他们据守散兵壕，全部顽强抵抗直至最后。他们在狭窄的散兵壕内，重叠相枕，力战而死之状，虽为敌人，观其壮烈之态，亦为之感叹。战斗中曾使翻译劝其投降，但无一人应者。战至尸山血海的精神，并非独为我军所特有。无视他人，自我陶醉，为我军计，对此应有所慎戒。本日作战，我军伤亡将校以下66名，敌遗尸约250具。”
4月3日，台儿庄内日军得知其第10联队及坂本支队均已增援至台儿庄以东地区，为配合作战，加强了在庄内的攻势，由东部街区向南部及西部街区猛攻，但遭到第31师的坚强抗击，除又夺占了东南门外，没有进展。第10联队继续向第27师阵地攻击，但亦遭到顽强的抗击。经一日苦战，日军占领了黄林庄附近第26师的部分主阵地，第27师退至石拉一线继续抗击。战斗于第10联队以东的坂本支队4月3日正在火石埠一带与第75军激战中。
第2集团军的3个师全天均在日军猛攻之下，竭力防守，但无力按战区的命令转为进攻。第110师派豫东红枪会组成的武术队于当夜潜渡运河，以大刀、梭镖袭击了韩庄车站，一度攻入站内；该师第328旅潜入河北的突击队亦对邹县之敌进行袭扰。第20军团的第75军一部正与日军坂本支队激战；第52军已消灭了坂本支队的掩护分队，正向底阁、杨楼一线前进，做进攻濑谷支队左侧背的准备。
4月4日，濑谷启发现中国军队有向其翼侧及后方包围的迹象，急令第10联队主力向支队部所在地杨庙靠拢，连夜北返至距台儿庄约4公里的鱼鳞集结；留约1个中队的兵力置于黄林庄地区，与台儿庄内第63联队第2大队相呼应。日军坂本支队进攻受挫，已被第75军及第85军包围于鸾墩、大顾珊、火石埠等地。
中国统帅部得到临城、枣庄一带的日军均已调至峄县以南增援的情报，即令第3集团军前敌总司令曹福林“速向临、枣推进，限4月5日到达”，企图切断日军的前后联系、合围台儿庄附近日军于峄县以南地区；同时派飞机27架，分两批轰炸了濑谷支队和坂本支队。第20军团将第13师控置于鲁坊、南桥地区，以防止临沂方面的日军增援。
此日，第75军及第85军一部全天与坂本支队作战，第52军仍在准备进攻，第2集团军仍与当面之敌苦战。
4月5日，日军坂本支队与后方的联系已完全被第20军切断，弹药、粮秣均无法从临沂方面的第5师团获得，不得不从第10师团濑谷支队方面补给，已陷于困境。当晚19时37分，该支队下令准备退回临沂地区，并于20时30分致电濑谷启：“支队为攻占沂州，奉命返回，预定明(6日)日没后开始行动，7日拂晓前在三佛楼附近集结兵力。”此时，濑谷支队对台儿庄的攻击亦毫无进展，留置黄要庄的第10联队的1个中队在第27师的猛攻下已放弃纪庄等外围村庄，退缩至黄林庄。
因第20军团迄今尚未对进攻台儿庄日军的侧背进行有力的攻击，致台儿庄的形势日趋危急，因此蒋介石于12时致电汤恩伯：“台儿庄附近会战，我以10师之众对师半之敌，历时旬余，未获战果，刻军团居敌侧背，态势尤为有利，攻击竟不奏效，其将何以自解?应急严督所部于六、七两日奋勉图功，歼灭此敌，毋负厚望。”汤恩伯接到电令后积极部署进攻：令第75军“以一部巩固岔河镇东南、西南一带高地之据点，主力继续向萧汪、东庄、台儿庄攻击前进”；令第85军(附第665团，欠第4师)“向低石桥、燕子井、岔河山、刘家湖继续攻击前进”；令第52军(附骑兵第4团)“以有力之一部巩固洪山镇、兰陵镇、向城一带之据点，主力即刻开始经甘露寺、腰里徐，向泥沟、北洛之线攻击前进”。同时急令第31师师长池峰城：“明日(6日)决将台儿庄之敌击溃，与贵部会合。如不成功，甘当军令。”当晚，第52军到达底阁、杨楼、陶沟之线，第58军的第89师在朱庄、黄洲之线向大顾珊之敌进攻中，第75军的第139师在岔河镇、西黄石山之线向萧汪之敌进攻中，第75军的第6师在戴庄、李家圩之线向辛庄之敌进攻中。
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