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10月19日后,日军不断向漳河铁桥炮击,并在轰炸机的配合下以两个大队的兵力向漳河桥发起轮番进攻,均被32军官兵击退。正面进攻不成,日军在磁县保障村、高穴村一带涉水渡河偷袭,守军与敌人展开激战。敌两个大队伤亡惨重,但后续部队不断增多,保障村、高穴村防线被突破。21日,关麟征所部乘夜包围驻守漳河南岸的敌人,展开突袭战,消灭大量日军,日军被迫放弃阵地,退回漳河北岸。丢失漳河阵地后,日军再次增加援兵,企图夺回失地,敌我双方在22日激战一天,均伤亡惨重,遂又形成对峙状态。
10月26日,娘子关失陷,山西告急,关麟征部奉命增援太原。安阳守军只剩32军,日军乘机发动猛攻,集结在丰乐镇一带的敌军万余人强渡漳河,向我军阵地猛攻。担任河岸防御的是32军141师补充二团,在敌众我寡的情况下,阵地被突破,141师被迫后撤,在十里铺以西重设阵地。
河岸阵地被突破后,日军先头部队开始进攻安阳北郊,他们在纱厂和袁坟一带遭到中国守军的迎头痛击,死伤数百人。敌28旅团旅团长酒井隆少将集中80余门野战炮、迫击炮、山炮和20多辆坦克一齐向我军阵地开火,同时以两万兵力发起总攻,兵力、火力占绝对优势。中国守军难以抵挡,边战边退,纱厂袁坟防线阵地先后失守。
随后,敌机配合地面部队反复扫射轰炸安阳火车站,安阳火车站笼罩在炮火硝烟之中。32军142师苏永刚营顽强抵抗,日军数次冲锋均被击退。11月4日凌晨,日军以伤亡3个中队兵力的代价攻占火车站阵地。驻守火车站的第六旅旅长崔霬看到阵地已难固守,下令向城内转移。
占领火车站后,日军又集中各类炮50余门,向安阳城展开摧毁性轰击,安阳城及野战工事经不住敌军重炮的轮番轰炸,城防工事多处被摧毁。日军选择小西门和北门为主攻点,单是落在小西门的炮弹就多达800发,守城工事多处倒塌。4日下午1时,敌主力联队涌入小西门,同突破北门的敌人齐向城内冲杀。
形势十分危急,崔霬不得已率部从大西门和南门撤出城外,向南与商震会师。11月5日下午4时,安阳城被攻陷。
安阳保卫战最终虽然失败,但守城官兵表现出的牺牲精神震撼了敌人,显示了中华儿女不甘向敌人屈服的浩然正气,鼓舞了安阳儿女英勇抗战的斗志。
日军攻入安阳城后,大肆奸淫烧杀,从小西门起,东沿裴家巷,南顺西营街,北至北马道,路上见人就杀,然后挨家挨户地搜。在小西门、北马道、西营坑一带将安阳同胞1000余人赶到西营坑边用机枪扫射,并烧毁房屋数百家。日军还将安阳老百姓当活靶,远的射击,近的刺杀,甚至把刺死的婴儿挑在刺刀上。日军侵占安阳仅几天就杀害我同胞2000余人,犯下了罄竹难书的罪行。