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日军方面，反应也快，在国军退出上海后，随即占领上海全市，同时派兵追击，在第一道国防工事前，开始了试探性的进攻，被中国守军击退，随着日军的部署到位，日军开始动用二十万军队猛攻吴福线和乍浦线，吴福线在太湖的右边乍浦线在太湖的左边，日军动用了一切力量和使用了一切武器，包括毒气弹，依然没有完全攻破这两道国防线，国防线的五到防线梯次配备，在日军没有使用装甲集群之前，光靠徒步的士兵去突破，只能是死伤累累。
战后具参战老兵回忆，1935年，于德元加入了西北军杨虎城将军特务团（即警卫团）。1937年淞沪会战打响后，杨虎城将军抽调十七路军精悍力量组成赴淞沪增援团，于德元奉命出征。
1800名热血男儿每人配1把4公斤重的大刀、1挺机关枪和6颗手榴弹，向上海进发。抵达上海后，他们被编入88师，死守吴福线的一段阵地。敌人装备精良，日军坦克就在对面逞凶，但战士们高喊着“决不能让日本人把阵地攻下来”，宁死也不愿做亡国奴！
机枪扫射，炮弹横飞，战士们浴血奋战。很快，战壕里的水就变成了红色，不断有人在受伤、牺牲。每当有战友在身边牺牲，于德元就会大喊一声：他奶奶的！
有一次，于德元正在掩体旁射击，只觉得额头一热，两眼顿时什么也看不到了，一颗子弹擦着他的额头飞过去了，鲜血糊住了他的眼睛，但他根本顾不上包扎，继续战斗。随后的几次战斗中，于德元的左腿、脖子先后被子弹打中，但只要还能动，他就一定坚持打下去。
很快，子弹打完了，不知是谁大喊一声：“我们不能再退了，哪怕只剩一人一枪一弹，也要坚持到底，与阵地共存亡！”于德元抽出大刀就冲了上去。在西安时，于德元就是大刀班的兵，对日本人的刀法有过研究。拨、挡、刺，上来就把一个日本兵的头砍了下来。还没等他喘息过来，又一个日本兵上来了。大刀翻飞，血肉四溅，于德元不知道战斗是何时结束的，只觉得眼前的日本兵渐渐少了，一停下来，他只觉手脚酸软，这时，他已经砍倒了13个日本兵。
经过一个多月的拼杀，到1937年10月返回陕西时，1800人的队伍就剩下了600余人，随后又到山西打鬼子
川军少将的回忆：
1937年8月13日，淞沪抗战爆发时，杜重石任川军二十军驻上海办事处少将处长。奉蒋中正命令，在军长杨森带领下，二十军士兵穿着自己打的草鞋，戴着竹斗笠，有的还带着油纸伞，9
月1日从贵州安顺徒步出发，沿湘黔公路行军，到湖南辰溪乘船到长沙，换乘火车经粤汉路到武昌徐家棚车站，连夜渡江到汉口，再由汉口到浦口换京沪线火车，于11月12日抵达上海前线的南翔火车站集结。
11月15日，部队投入守卫国防线战斗，二十军一三四师首日就遭到日军进攻，恶战开始。
“敌人火力很猛，我在战壕里用刺刀把一顶军帽撑出去，转眼间帽子上就被打了十几个洞。”杜重石回忆说，“我们的队伍每天一个师一个师地加入前线，有的师上前线一天就减员一半，有的支持了两天就减员三分之二。战场就像个大炉，人一填进去就被熔化了。”
11月16日，八○二团团长林相侯壮烈殉国。林相侯部与日寇白川大将指挥的第九师团和禁卫师团激战，日军凭借武器优势，发起猛烈攻击，林相侯亲临第一线指挥作战，屡挫日军。16日傍晚，日军发起又一轮攻势，士兵潮水般涌来，阵地眼看不保，林相侯冲出战壕，吼声震天，拼杀间，头部中弹倒下。林相侯是川军在淞沪战场上为国捐躯的第一位团长，他以这种姿势牺牲：怒目圆睁，手指前方……
二十军以血肉之躯保住一寸阵地不失，还夺回了中央军二十三师丢掉的陈家行阵地。11月18日，804团奉命收复失掉的阵地。团长向文彬率部当夜恶战，夺回了阵地，但全团官兵，营长只剩彭焕文1人，连排长非伤即死，无一幸免，班长剩下4个，士兵只剩120余人！一天中3小时内，向文彬由中校升上校，由上校晋升少将……
12月5日，杨森奉命将阵地交广西部队接防。至此，二十军结束了20昼夜上海抗战，奉命到纪王庙整顿残部，一个军的残余部队，只能勉强编为一旅。
地面部队在血火拼杀，而空军也同样是在拼命保护国防线上的领空，日军的木更津航空队和96舰载机在空军的多次伏击下，结果是损失惨重，然而空军的一百多架战斗机也快消耗完了，本来空军有三百多架战斗机，但又有一百多架无法起飞，只能成为配件提供者，不然战争打道现在，空军早就没有飞机配件了。
幸运的是，因为苏联与日本的仇恨，派出了苏联航空志愿队，共有一百多架战斗机，四十多架轰炸机，才勉强保住了国防线上的一半的制空权，由此产生了无数可歌可泣的空中英豪。
10月29日下午2时30分，日军数十架战机分多层编队，从上海起飞，偷偷向南京袭来。中国空军和苏联志愿航空队严阵以待，出动数十架战机升空拦截。
满天的枪、炮声，像一块巨大的磁石，引来地面越来越多的目光。从现存的照片看，当时很多南京市民走出家门，涌上街头，密切关注着天上的战斗。有人表情严肃紧张，有人露出笑容，显然，天上的一切扣住了人们的心弦。中国勇士们果然不负众望，在自家门前越战越勇，拼死杀敌。
怀民的战机，是第4大队副大队长董明德的僚机。他们在空中纵横驰骋，连续击伤敌机。一番鏖战，怀民痛快地击落1架敌机后，招来几只红了眼的恶狼的围攻。5架敌机死死咬住他，将他包围起来，集中火力猛射。怀民飞机的油箱中弹起火，操纵不灵，飞机冒着烟向下栽去。这时，敌人的子弹也射中了他的胸部。
在此紧急关头，怀民本可按照操作规程，跳伞求生。然而，令地面无数人惊愕、动容的是，怀民拉平飞机，倒扣着向上翻转180度，奋力冲向一架高速而至的敌机。敌机飞行员做梦也没想到，中国的飞行员会杀身成仁。顷刻间，两架飞机在空中相撞爆炸，黑烟红火，弥漫空中。怀民被弹出座舱，随即坠入江底，飞机残骸也落入江中。
天上的这一幕，如此意外，如此悲壮，震撼了每个人的心灵。
怀民的壮举，迅速击垮敌军意志。在越战越勇的中苏空军联手打击下，日本空军终于招架不住，轰炸机率先掉头逃窜。一串串枪弹在一阵阵怒吼中泻向天空，飞向敌机。复仇的火光在天空燃烧，飘落的机片在空中横飞。一团团火球闪耀着坠落下来，南京上空成了日本空军巨大的火葬场。
此战耗时仅半个小时，却一举击落日机21架，其中战斗机11架，轰炸机10架。而中国空军损失战斗机12架，伤亡5人。“4·29”空战，是抗战以来最辉煌的空战胜利。
次日，各大报刊纷纷报道这次震惊世界的大空战，无数国人欢欣鼓舞，也为怀民的壮举而无限惋惜。
怀民虽死，精神犹在，感动了无数华夏儿女。
无数的中华儿女，都在用鲜血守护着他的祖国，一寸河山一寸血。任何胆敢侵略中华的人，都将被这些英雄的儿女送进地狱。由于中国军队依托坚固的国防工事，让武器精良的日军付出了难以想象的代价，整整一个月的时间，才突破国防工事的三道防线，而每道国防工事线是五道防线，国军伤亡近八万人，而日军伤亡近六万人，这一个月的战果是上一个月的一点五倍。
而中国军队的补充却十分便利，江浙两省的地方保安团都被抽调到南京，然后快速地补充到一线部队，而日军却要从本土运来，日军只好再一次增兵，直接运来十万补充兵，和大量的武器弹药，同时还有一个战车联队，三百多辆坦克和一个重炮旅团，装备有一百五十毫米口径的重炮一百多门，其他大炮三百多门。
当日军再一次得到增援后，随即展开更加猛烈的进攻，并且在其坦克的掩护下，对着国防工事猛攻，由于国军缺乏反坦克炮，只能用敢死队去炸日军的坦克，还有日军的重炮对着国防工事的狂轰滥炸，破坏的十分严重。
日军增兵后的第一次攻击，就让国军伤亡惨重，同时失去一道防线，当晚，蒋中正见第一和第二道国防线已经不能在坚守的情况下，下令放弃吴福线和乍浦线，乍浦线撤退到杭州和湖州一线设防，吴福线的守军撤退到锡登线做最后的抵抗和消耗。
杭州到上海的这段距离内，可以说是河流纵横，水网密布，日军的机械化部队想要从杭州这边攻打到南京，十分困难，而从无锡这边进攻就不同了，一马平川也没有什么河流，非常利于日军的机械化部队。所以日军的进攻重点在锡登线了，杭州方向，日军只留了一些警戒部队。