9月27日中午时分，就在暂2军主力接近淡水之时，日军第4飞行团93式轻轰炸机大队在一个中队96式战斗机掩护下从广州天河机场飞抵淡水上空；前出的战斗机发现大队西进的国军后立即俯冲下去扫射，日机群领队的大队佐紧跟着低飞，将轰炸机队和战斗机队一起带了下去。就在日机群失去高度的一刹那，早已埋伏在云层里的中国空军第29中队呈前后2个编队俯冲而下，5架霍克3型战斗机（史实：29中队本有9架霍克3，广州失守前作战中损失4架，来不及改飞苏制机，先用霍克2型代替）抢在96式战斗机之前杀入正在下降的轰炸机群中，而后续的7架霍克2型正好和96式迎头相遇；顿时，上百道火射在空中交织而过，双方的战机都不断翻滚射击，一架架战斗机和轰炸机被密集的、甚至是己方的子弹击中；就在日军苦苦支撑时，第28中队从东面杀到，12架全新的伊16战斗机以超过400公里/时的超高速通场，12.7重机枪的火力也远超双方7.9、7.62、6.5机枪的火力，日军战斗机灵活的翻滚躲避攻击，然轰炸机队却被伊16打的溃不成军，易燃易爆的日军轰炸机数架当场爆炸，还有更多的冒烟起火、匆忙抛下炸弹落荒而逃。就在国军到处追杀分散逃跑的轰炸机时，广州方向又一队96式战斗机杀到，双方战斗机又交织在一起混战；这一次中方落伍的霍克2吃了大亏，连续被日机击落，迫使国军东撤，日机为掩护剩余轰炸机也不敢穷追而返航。
就在双方空战即将结束时，南下的第187师对新宇镇以北险要佛祖坳发起了奇袭，张光琼派遣的由日语熟练的留日学生引领的、化装成撤退日军的187师搜索连，跟真正奉命撤退的零散守备日军分队一起混过险要的日军防御点，并在随后国军正面大举进攻时成功的从后面发动了袭击，一举拿下有200余名日军防守的佛祖坳阵地。不到3里远的镇中，第4师团第37联队主力顿时慌了手脚，面对北部主要支撑点丢失，许多刚撤到此处的日军不愿在此死守转身南逃，引发了大阪兵们的大撤退，结果是几十分钟后粤军摸索着进入镇中时新宇镇上已无日军一兵一卒。
与此相比，邹洪面对淡水的正面进攻却是束手无策的，虽然部队已经开始从南侧山地迂回，但沿途遭遇地雷和日军袭扰前进缓慢。
在第187师南下进攻的掩护下，薛岳亲自率领的64、66军却正在紧张的向西南方向急行军，此时大队已过沥林，前锋离常平不远了。
马头山，这座矗立在广九铁路北侧、常平东侧的低矮却关键的小山头，第4师团第61联队第1大队及配属加强的炮兵中队、工兵中队正在紧张的构筑阵地。
陈公侠第155师的前锋正在急行，突然枪声骤起，前出的日军分队抢在国军斥侯发现之前开枪阻拦并示警拉开了双方的战斗。日军急忙进入半完工的阵地，国军则跑步飞奔试图强占，双方的重武器都来不及投入战斗，就在马头山脚下用步枪、手榴弹打了起来，一些日军工兵也挥舞着工兵铲跟国军的大刀夹杂在其中。很快，粤军就凭数量优势及第4师团素来的短兵相接的弱项大占上风；但更快的是山头上日军部署的重机枪群开始发射，而且是无差别散射，打的双方拼杀在一起的战士连忙分开躲避，一眨间战场上就剩下几百具双方战死者。
国军的袭击被击退只十几分钟，第155师的进攻就卷土重来，以刚赶到的第464团迫击炮连6门81迫击炮急速射为火力准备，上千名粤军对马头山发起了冲锋，日军依旧以重机枪扫射，但很快就被贴近上去部署的第463团准确的81迫击炮组接连炸毁几个机枪组，乘日军防御火力骤减，第463团全力压上一举冲上半山坡；眼见局势危急，第4师团也不顾损失投入了预备队，双方在山坡上大打出手，都是死伤一片；陈公侠焦急等待的迂回部队却碰到前来增援的第3大队，双方在常平东南打起了遭遇战；而第2大队却无人阻挡一路杀上马头山，两个大队日军夹击之下把464团主力打了下去。未等日军站稳脚跟，陈公侠亲率补充团及463、464团各一部再度发起进攻，后方师属炮兵营的山炮和各团的迫击炮如雨点般砸进暴露在外的日军队伍中，炸的难得拼赢一次白刃战的第4师团官兵立即抱头鼠窜；国军乘机冲上山坡跟日军再次展开厮杀。
泽田茂忽闻国军主力突进到常平不由大惊，一面上报古庄司令，一面亲率卡车运载的第8联队一个大队及第4骑兵联队主力驰援。不过等他们1个多小时后赶到常平，不但马头山已失，连常平也处于激战当中了。泽田正要组织援军投入战斗，左右搜索骑兵回报北面发现上万国军大队正在逼近，看看自己所带不过2000余人，再看看镇中不断有第61联队的官兵灰头土脸逃出，“撤退！”
于是还不到吃晚饭时间，第4师团各部就放弃了广九线中、南段各据点纷纷西撤，泽田茂更是仗着摩托化和骑兵部队一路跑进东莞，单单把被围困的淡水守军抛给了国军。
“泽田这个败类！”正率领大军离开广州东进的久纳诚一闻讯不由得破口大骂。
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