陈仕俊随即以预防日军进攻和夜袭为名，要求一、二两营检查枪支、充实弹药，轮流休息，做好应战准备，还安排军需连清理了三营和自卫队缴获和损失的枪弹，完成了补充分配。表面上，一切都在以正常程序有条不紊的进行，毫无特别之处。
六点正，全团各营都准时开饭。半小时之后，所有的连长以上军官和红枪队的主要干部，都被悄悄请到团部，由卢济清旅长亲自主持研究当晚的袭营部署。
由于大家这一段时间一直在研究，熟悉敌我情况，行动方案很快确定：由陈仕俊率领一二两营和刘大队长所率红枪队小部先出发，从现阵地背后向东边远处绕道接近两下店北面；由尹唯一率第三营和红枪队大部，晚一小时出发，从南面悄悄接近村子。
卢济清看了看时间，刚好七点一刻。也就在这时，姚超伦率745团第一营赶到。
卢济清问第二营预计什么时候到达，姚超伦说大约半小时以后。卢济清点点头，随即把情况给姚超伦说了一下，让陈仕俊带他们先去接防尹唯一营阵地。
七点半过了不多久，745团第二营也赶到了。卢济清让他们接防745团二、三营阵地。他到几个阵地察看了一下之后，让姚超伦抽调两挺机枪的枪手和装备，分别加强到745团第一和第三营。
与此同时，陈仕俊让全团将士和红枪队员都轻轻带上装备和弹药，秘密撤至山后团部所在地集合。进行完战前动员和部署之后，又让将士们加了一顿餐，接着又充实了干粮，休息一会儿之后，快到十点钟的时候再出发。在出发之前，陈仕俊集合队伍，和全体将士及红枪队员一起，都把棉衣反穿，让白布里子在外面，随即带队出发。
一个小时之后，尹唯一也率部出发了。
卢济清随即率旅部和姚超伦团部一起前往原尹唯一营阵地。
16日清晨三点半过一点，750团陈仕俊所部和尹唯一所部分别抵达两下店村南村北的预定位置。村南的日军哨卡工事前，有两个哨兵，他们为了缓解寒冷而又不惊醒战友睡觉，一会儿轻声跺脚，一会儿轻声小跑。在工事和炮阵之间后面，烧着一堆篝火，几个士兵围着篝火打瞌睡。
村北的那个工事，则只有两个哨兵。他俩先是在外面走动，走了一会儿后，就有一个进到哨亭里面一动不动站着打瞌睡。没过多久，另一个也靠着岗亭打起瞌睡来。
四点正一到，陈仕俊立即命令特务排行动，北边的两个哨兵很快被顺利摸掉。最外边营帐前的哨兵，也在半梦半醒之间被解决了。这个哨兵的枪落在地上时有点响动，惊动了后面营帐的哨兵。他吆喝一声，走过来看个究竟，还没来得及喊第二声，就被一刀砍死。这时，营帐里有日军大声询问。
排长见势不妙，便示意后续部队赶紧包围另外几个营帐，他和特务排的战士取出一大把手榴弹往两个帐篷里扔进去。
北面的手榴弹一响，就是行动信号。南面的尹唯一营也随即发动进攻。日军见势不妙，赶紧炸毁了南边的两门大炮，转身往碉堡方向撤退。
村子南北顿时惨叫声、机枪声、砍杀声四起。机枪从早已占据了的村外制高点上往日军帐篷内猛射，早已把步枪放在一边的三个连的敢死队员则纷纷利用机枪的掩护，带着手榴弹、提着马刀往里冲。
南北日军一片混乱，东面村口的日军炮兵见有被包围之势，赶紧拖了炮往铁丝网里面跑。日军步兵则跟在后面，一边向店中间和碉堡附近阵地退却，一边利用村舍和工事进行巷战抵抗。没过多就，南北三营川军就会师了。
战士们紧紧咬住溃退日军，分三路向碉堡方向推进。不多久，三营战士就攻到了铁丝网前。
这时，铁丝网内的日军，除了碉堡中位置较高的几处枪口可以从上往下射击之外，其他大炮和机枪大多不敢射击。
川军很快冲过铁丝网，把里面近处空地中的鬼子消灭殆尽，这反而给日军攻击制造了便利。虽然还有几处工事贴近川军，里面的日本军官也顾不了那么多了，下令山炮、机枪全都射击。
猛烈的炮火和机枪，一下子把处在双方主力之间的日军外围溃军全都打死了。冲进铁丝网里的川军官兵和自卫队队员，也无一人活着退出来。
川军反攻第一次袭击时僵持不下的那个铁丝网前时，突破了铁丝网，逼近主阵地。但由于没有重武器摧毁碉堡和碉堡前的那几个工事，就再也攻不进去了。
陈仕俊赶紧一边把战地指挥部设在村中两座砖石结构的房屋内，一边命令尹唯一和刘大队长派人去各屋搜木桶。但找了一大圈，硬是没找到一个稍微大一点的。后来，躲在一个屋里的大爷说，鬼子已经挨家挨户把所有的大木桶都收缴、烧毁了。
日军的炮火非常猛烈，靠近铁丝网的简易工事，一旦被击中，立即被破坏掉。靠得近的房子，大多是土坯筑的，纷纷被摧毁，另有两处草棚，则被击中起火。川军将士纷纷退到指挥部周围。
虎将看见没法接近鬼子，有力用不上，很是着急。他东张西望，突然看见刘刚在旁边不远处握着一个手榴弹在张望，看样子是想往前面的一个工事里扔，又觉得仍不过去，正要着地方往前靠。
他赶紧猫着背跑过去，去帮刘刚扔手榴弹。刘刚见到他很高兴，赶紧把手榴弹给他，刚一递过去，又把手缩回来。
虎将正觉得奇怪，刘刚问他：“你以前用过手榴弹没有？会用吗？”
“没有。不就是把它扔到鬼子堆里去砸他们吗？力气大就成，这有什么难的？”
“不是砸他们，是炸他们！”刘刚说，“你看，得这样用。这里面不是有一个绳子吗，把绳子用力一拉，导火绳嗤嗤燃了，你这时才能扔。只有这样，扔过去后才能爆炸，也才能炸到鬼子。”
“哦，这样子啊，我试试。”虎将说。
“莫慌！莫慌！这家伙可不能随便试，试不好，要炸死自己。你先这样，把手榴弹拿着，试一试重量，估计能扔到铁丝网里面那个打机枪的鬼子哪儿去吗？”
“中！”虎将试了试，觉得有把握。
“那好！”刘刚很高兴，指着一个正要扔手榴弹的战友说，“你这样，先看那边那一个战友扔，然后学他，绳子一拉，就把它扔到鬼子机枪手那里过去。”
虎将瞪大眼睛看这个战士扔出手榴弹，直到爆炸，距离差一点，没炸到。他大喊一声：“嗨，可惜！”自己立即把火绳拉开，用力把手榴弹扔了过去。那个手榴弹一下子飞得远远的，砸在从后面躬着背扛着一箱子弹跑向机枪手的鬼子头盔上。那个鬼子一下子趴下去了，但是手榴弹并没有立即爆炸。等着个鬼子爬起来看究竟，轰的一声响，随即枪弹也发生爆炸，几个鬼子全完蛋了。
刘刚大喜，也顾不得刚才虎将第一次扔手榴弹的危险，和他握手庆祝。突然，他用力挣开虎将的手，抱着两颗手榴弹就往前跑，一直跑到营门前的工事处趴着。
这时，鬼子又开炮了，一炮打到那个工事前，虎将眼睁睁看着刘刚被炸得粉碎。他大喊一声：“兄弟！我给你报仇！”从旁边的战士手上抓了一个手榴弹，朝日军炮阵猛扔过去，可惜相距太远，手榴弹在半路就掉下来了。
他赶紧又拿了颗手榴弹，旁边的战士见他张望着往前冲，赶紧过来拉他，这时日军碉堡里的机枪打过来，打中他几枪，虎将倒在地上还喊着：“兄弟，我给你报仇！”
目睹他们两人的壮烈牺牲，旁边官兵和红枪队员无不痛哭。
日军见川军攻势减弱，纷纷利用火炮和机枪掩护进行反攻。但是，和川军的进攻相似，里面的日军也无法通过中间开阔地带冲出铁丝网，即便是跑得最快、最顺利的，也在接近铁丝网之前被机枪和手榴弹击毙。
随后，据点里的日军组织了好几次反攻，均被消灭。与此同时，被日军炮火打死打伤的川军将士也不少。
直到中午，双方都不敢轻易从阵地里出来往前推进，又僵持住了。
下午两点多钟，卢济清获悉数百日军从邹县增援过来。赶紧派745团一营下到铁路附近拦截。但是，队伍刚靠近铁路，就遭到山上鬼子的炮轰，无法继续推进。
增援日军从北面和西面往里包围。陈仕俊赶紧令尹唯一组织力量抢占南面的制高点，确保一个出口。
于是，村里的川军和红枪队将士一边反击据点里面的日军反扑，一边在村南阵地的协助下阻击新来的日军夹攻。虽然川军处于劣势，好在里面日军的山炮又不敢随便发射，只是朝南边阵地方向乱轰。日军夹攻虽然猛烈，但并不顺利，双方进行短距离激战。虽然短兵相接有利于川军发挥优势，但鬼子的机枪火力更为猛烈。
一直战斗到半夜，陈仕俊见部队伤亡大，战士们高强度战斗了一整天，体力和弹药都难以为继，只得咬牙下令撤退，在店子里面的连长吴钦明和邓茂云随即在南边机枪阵地的掩护下组织突围。
750团回到郭山后，清点人数，生还者仅三百六十多人，四百多人壮烈牺牲。陈仕俊下令750团一边注意防御日军反攻，一边休息治疗。745团则侧移至峄山阵地做后援。
17日上午九点多钟，750团的大多数战士还在休整，有的伤员才刚刚包扎完开始休息，陈仕俊突然接到哨兵报告，对面来了大量日军增援部队，他赶紧上山头观察。
不久，侦察员和两位老乡一起回来报告说，日军新增步兵三百多人，又增加了几门山炮，另有骑兵和坦克若干，看样子要大举进攻了。陈仕俊赶紧与在后面阵地的卢清济旅长通电话，向他通报新情况，请他派兵增援。
下午三点多钟，日军开始进攻郭山阵地。先是集中所有大炮猛轰了整整一个多小时，守军退到山脊背后的反斜面下掩蔽。山上的野兔被打死，750团官兵却毫无伤亡。敌军炮火一停，将士们又赶紧翻过山脊修复工事。
日军分兵两路，向郭山阵地包围过来。日军正面用坦克打头阵，步兵跟进。激战到下午五点，750团失去前沿阵地。这时，卢济清率领754团姚超伦部全部赶过来，同日军展开野战，稳住了郭山阵地。
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