衡阳东美军机场，应国军第9战区所请，美军50多架p40升空，协助新2军、暂2军一部对日军第58师团进行了突袭。
衡阳东战斗爆发以来，日军一直处于进攻态势，新2军一直采取防守姿态。第58师团没有料到当面国军全军大规模突袭。进攻伊始，第5师团就遭到新2军12门105毫米榴弹炮、30多门75毫米山炮大规模炮击，同时还遭到了美军空袭。新2军进行了步炮协同作战，炮兵火力随步兵推进逐次延伸，形成动态火力网。第58师团措手不及，新2军攻击造成邻58师团重大伤亡。
日军第58师团原本作为攻城巷战专用师团，更侧重步兵攻坚?，步兵单兵火力很强。但师团所属重火力反而比较薄弱，临时调配的12门92步兵炮、6门75㎜野炮在新2军105榴弹炮、75mm山炮面前无招架之力，况且空中还有美军航空队。第58师团师团长毛利末广恨得牙根痒痒，与新2军的历次作战中，新2军最多时动用过4门105榴弹炮、10多门75㎜山炮，他没有想到新2军竟然能如此隐忍。
新2军炮兵一改往日抠搜的个性放开来打，他们旁边就是美军机场，随时可以补给炮弹。第58师团开始倒霉了，以新2军为主力的国军全线进攻，造成日军防线全线动摇。毛利未广顾不得体面，紧急向横山勇请求战术指导。横山勇立即调原先支援湘江以西衡阳战场的第3、34师各一个联队转派到了衡阳东战场，这两个联队到湘江以西还不到3，又要重新渡过湘江去衡阳东战场。
第58师团且战且退，退过了胡家坪、樟树湾、麻子园一线才堪堪稳住了战线。第58师团切成了两部，一部在东面大树坪一带，一部在南面东阳渡一带。此时日军援军也快到达，新2军也止住了南下脚步，全力构筑南面新阵线，主力向东压迫大树坪日军，日军在大树坪站不住脚，在洡水东面泉溪日军的接应下渡过洡水，与国军隔河相对。
衡阳东这仗打的漂亮，仅用了一个白的时间，衡阳东防线向南推进了3一7公里。歼灭日军2500余人，还缴获了日军6门75mm野炮、3门92步兵炮以及大量粮草弹药，其中还有数量不少的毒气弹，弹体上印着骷髅头。新2军及暂2军自身伤亡不足千余人，军委会通令嘉奖了新2军及暂2军。
毛利未广遭到了横山勇的严厉斥责，因为他的疏忽，造成了2500余帝国勇士丧生。横山勇寻思第58师团不适合打阵地战，但苦于手中兵力不足，无法调整。他考虑第37师团到达后再作计较。
重庆国府也非常关注衡阳的战况，常申凯此时的压力也非常大，美国政府有意利用豫症长衡会战的失败，迫使其交出军权。这是他完全不可以接受的。史迪威还派人与云南龙云及广西李宗仁接触，这些都在常申凯的掌握之郑美国政府还透过在延安的美军观察组与我党进行了沟通，杜立特航空队已全面换装b29轰炸机，退役的50多架b24，我党购买了30架，轰炸机停留在山东根据地各机场，名义上还是属于杜立特航空队。不是我党不想多买，美军如果全部卖给我党，国府面子上会非常难看，另外的20多架b24交给了国军航空队。
常申凯有意亲自前往衡阳战场，但国府各大佬均不同意，于是常申凯委派军政部政务次长林蔚前去衡阳，林蔚作为常申凯的高级幕僚，深得其信任，在历次军事决策和政治协调中发挥关过键作用。
林蔚将军是乘飞机到达衡阳的，来到衡阳后林蔚召集了师级以上的将领开会，会上林蔚转达了常申凯对衡阳战役的关切，向这些高级将领明了此次战役的重要性，此次战役关系到国府在同盟国中的地位，可能会影响到战后利益分配问题。林蔚又提到一次大战胜利后的巴黎和会以及五四运动的起因，与会的将领个个都是人精，哪里能不明白林蔚的意思。
林蔚还带来了大笔银元，对前期作战英勇的部队及个人进行了嘉奖。林蔚向各部将领承诺：此次战役各部队的损失，国府战后会全部整补，立功部队还有机会获得美式装备。林蔚的目的是要打消了非国党嫡系部队的顾虑，让他们安心全力作战。国府以前有以日军消耗地方部队的先例，虽然此举不能完全消除地方派系的担心，但这次有林蔚将军作保，地方系将领也相信了国府这次不会食言而肥，否则下次有谁还会相信国府的承诺，相信国府不会因失大。
林蔚没有离开，留在衡阳城，协助第9战区司令长官薛岳指挥作战。衡阳战场上的国军很多属于临时调配到第9战区，有了林蔚的协调，薛岳指挥部队也顺畅了许多。
第68、116师团驱逐了国军第62、79军后，再次酝酿对衡阳城进攻，第34师团在洡水以北留了一个联队，余部向南从茶巿迂回、经东阳渡抵达衡阳城以南，衡阳东南部防线上第34师团那个联队也随行，协助第68、116师团攻取衡阳城。
7月28日日军对衡阳城再一次发动了总攻，战斗进行了3，衡阳守军给予了日军重大杀伤。日军仍无法全面突破衡阳城外主阵地。横山勇意识到如果没有援军加入，日军对衡阳城将无可奈何，横山勇命令第37师团离开浏阳，转道株州，尽快赶到衡阳。
第37师团到达长沙后，正值第44军、第58军、第72军主力围攻浏阳，浏阳危急。衡山勇临时调第37师团赶往浏阳协助。第37师团师团长长野佑一郎接到横山勇的命令时，所部还在与国军激烈交战。日军在浏阳作战已取得到了优势，野佑一郎认为再过一、两就可以击溃国军，他以部队与国军正在交战，一时无法抽调为由在浏阳多停留了两。
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