为了弥补战场兵力的不足，西伯利亚驻屯军司令部小松原中将又调来第1**守备旅团级，东西伯利亚区步兵第14旅团、骑兵第3旅团。石原混成旅团等部队，使桑叶河前线小松原中将指挥的各军兵种兵力达到了18万人。
为了弥补火力的不足，西伯利亚驻屯军司令部从东西伯利亚内地调来了野战重炮第5联队，**野战重炮第7联队，重炮联队声旅顺重炮兵第3旅团。加上已有的各种炮兵部队，桑叶河前线日军已有重炮、野炮重迫击炮、各式山炮速射炮、高射炮共计1238门。
为了弥被反坦克武器的不足，桑叶河前线所有日军步兵中队中，都组织了“肉弹攻击班”，也就是用人抱着**扑向坦克。与坦克同归于尽。因为日军坦克从数量、质量上都不如东北军，坦克不足“肉弹”弥补，是西伯利亚驻屯军在战场上的一大发明，坦克毕竟造价昂贵，而“肉弹”来得便宜，又能体现所谓的“武士道”精神。
在兵力、装备准备完全后，日军制订了以炮战为主，而后步兵从两翼进攻的总攻方案。
1942年11月27日，天气晴朗，红日初升，日军70多里的战线上军旗招展，各个联队遥遥相望，等待着总攻的命令。
午前6时，日军轰炸机和战斗机58架，首先飞临桑叶河上空，对两岸东北军阵地轮番轰炸扫射。同时，在日军重炮阵地上空升起了数个灰色长圆形的观测气球，每个气球下边的吊篮里，3名炮兵观测军官操纵着炮队镜在寻找着西岸台地上东北军重炮阵地。
6时30分，日军首先以野炮群发炮，引诱东北军重炮还击，以便目标发现后，再针对过去观测的目标进行修正，然后以重炮给东北军炮兵以毁灭性轰击。
第二炮群的野炮，集团轰击了一个小时，东北军炮兵是否入了圈套，炮兵指挥官们还看不出来。到了7时30分，又引诱轰击了30分钟，西岸上炮兵阵地仍无反应。内山少将等得有些不耐烦，命令两个炮群在8时，作全效率攻击射击，并建议小松原中将命令步兵于午前10时整发动进攻。10时师团长的出击令传达到了各联队以至各个大队。
8时整，日军全部大炮一齐射击，重炮联队的口径160毫米长60厘米的弹头，从步兵后方十几公里的阵地上飞向桑叶河西岸，吼声如雷，地动山摇，震撼着草原大地。各师团的山炮、迫击炮、步兵炮也同时助射发威。从开战到现在，日军从来没有动用过这样大规模的炮兵，在日本陆军战史上，这也是空前的第一次。内山少将能同时指挥着338 门野战重炮和472门野炮进行齐头并射，其心情的兴奋是可想而知。日军炮兵阵地上热火朝天，人马繁忙，阵地上的炮弹壳堆积如山，滚动着的灼热的弹壳，黄闪锃亮，摸来烫手。炮手们满身是汗，大声喊叫着将炮弹推进弹膛内。桑叶河西岸台地上，一处连一处升起了黑烟，西岸斜坡上的汽车和装甲车，成群的往台地后坡驶去，乱轰轰的一片。从观测气球传来消息，东北军炮兵至目前最少被消灭了10处主要阵地；东北军大炮正用牵引车拖着在变换阵地；很多炮兵中队的炮兵被打成哑巴，不能回击。总之，效果显著。
内山少将命令：炮火延伸射击，炮击延长一小时，也就是说步兵在11时发起冲锋。
午前10时；东北军的数架“披毛犀”重型战斗机低空飞行，在离地面仅数米沿着沙丘起伏棱线，直奔日军的各个观测气球冲去。一通机枪扫射，一个个气球在“嘭嘭”的声声爆炸中，如同一只只硕大的火球，附向草原，大片的碎片冒着烟火在空中飞舞。吊篮上的日本观测军官早被机枪打死，随着观测气球爆炸后，日本炮兵顿时变成了瞎子，停止了射击，好长时间后才在地面观察哨的间接观测计算中，重新喷吐着炮火。炮群整整射击了一天。
成千上万吨的钢铁倾泻在西岸台地东北军炮兵阵地上了。弹药上的一次消耗在日军战史上是惊人的。可是，东北军的炮兵并没有明显的削弱，中午过后，东北军大炮在转移到新的放列阵地后，开始反击。炮弹如同倾盆大雨，而且越打越猛，使得内山少将无比惊讶，纳闷东北军怎么有这么多的大炮，难道日军炮击并没有获得预期效果?从一天中的炮战判断，东北军大炮每门发射量，最少也有四五个基数，可以推断东北军弹药储备相当充分，而且火炮性能良好。
这一天，日军第2飞行军团轻、重轰炸机，每6架一组，约120架飞临桑叶河上空，东北军地面上的6个高射炮团的l00余门高射炮奋起迎战，炽密的高射炮弹飞向高空，散发着千万朵白色的弹花。100余架中国飞机也迎面飞来，双方飞机在桑叶河上空穿梭般地战斗着，日军第2飞行军团的飞机被击落34架，狼狈逃走。
在当天炮击前，日军各步兵大队已接到在午前10整全体出击的命令。U.knsh.后来内山少将临时决定炮击延长一小时，步兵出击改在11时，由于双方炮战激烈，阵地上到处落着炮弹，各联队与各大队的通讯时断时续，电话线被炸成碎段。为了修复，成班的电话兵被炸死，有的大队从炮击一开始就与联队失掉联系。因此，延长一小时出击的命令，一些步兵大队和中队并不知道。
10时整，也就是双方炮战白热化时，最前沿的几支日军主攻部队跃出了战壕，喊着“万岁！”向岸边东北军阵地冲锋。这样一来，冲锋的步兵不单受对到面东北军的炮火和机枪的轰击扫射，而且也遭到自己后方飞来的野炮炮弹的轰炸。步兵第72联队第5大队就是10时整在弹片纷飞如雨的情况下冒死冲锋的。10时30分日军冲上东北军的阵地时，全大队1000人只剩下100多人。东北军是退下去了。第l大队占领了阵地，但是却遭到自己后方炮群的集中轰击，几乎全队毁灭，酒井联队长捶胸顿足，痛哭自己联队的无谓损失。又咬牙切齿地大骂炮兵少将内山，发誓要将内山送交军法会审判。内山少将万没想到他在炮击中的临时动议延长一小时，会给步兵造成这么大的损失。但是，身为总攻的前线指挥官小松原道太郎又何尝考虑到炮轰中通讯可能被切断，而不能在已经开始了的行动中又临时更改已下达的命令。有经验的指挥官是不会同意内山少将的延长一小时炮击的决定的。所以，责任主要在小松原中将。
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