与此同时，平城方向的战斗也同样激烈。第六军刘伯昭部在炮火掩护下，向日军的阵地发起猛攻。日军依托村庄与沙丘，顽强抵抗，轻重机枪的火力交织成一张密集的火网，试图阻挡东北军的进攻。但刘伯昭早有准备，他命令部队分成若干个突击小组，利用地形掩护，交替前进，逐步逼近日军阵地。东北军士兵们扛着巴祖卡火箭炮，冒着枪林弹雨射向了日军的碉堡，将其一个个炸毁。在一处关键的沙丘阵地前，日军的两挺重机枪疯狂扫射，东北军的进攻受阻，伤亡惨重。一名名叫赵虎的营长见状，立刻呼叫重炮支援，不到十分钟的时间，一轮重炮齐射，就将眼前的阵地碉堡炸成了废墟。

平原以西，第五军马占山部也发起了猛烈进攻。马占山亲自坐镇前线，挥舞着马鞭，激励将士们奋勇向前。此时的马占山连月征战，头发也是有些花白，但眼神依旧锐利如刀，嗓音洪亮，隔着几百米都能听见他骂人的动静。

东北军士兵们士气高昂，如同猛虎下山，突破了日军的第一道防线。日军的残部节节败退，向平壤方向逃窜，但很快便被东北军的追兵赶上，展开了一场惨烈的白刃战。双方士兵手持刺刀，在平原上展开肉搏，喊杀声、惨叫声、刺刀碰撞的声响交织在一起，构成了一幅血腥的战争画卷。

夕阳西下，晚霞将天空染成了一片血红，平壤平原上的装甲对决终于进入了最后的高潮。日军战车联队残存的十余辆坦克被东北军装甲集群压缩在一片开阔的洼地中，岛津大佐深知已是绝境，下令所有坦克展开“玉碎冲锋”。

这些伤痕累累的九五式与九七式坦克如同困兽，冒着浓烟冲向东北军的钢铁阵列，炮口与机枪疯狂喷射着怒火，试图在毁灭前拉上对手垫背。经过激战，其他日军坦克也相继被摧毁，有两辆九五式坦克试图突围，却被迂回而来的东北虎坦克群包围，密集的炮火如同雨点般落在它们身上，很快便被打成了筛子，瘫倒在地。

这场装甲对决持续了整整4个小时，当日落时分战斗结束时，日军第一师团战车联队全军覆没，五十余辆坦克全部被摧毁或俘获，联队长岛津大佐自杀身亡，士兵伤亡超过一千二百人。酒井支队则伤亡三千余人，其余人狼狈逃窜回平壤。

而东北军装甲军的损失则相对轻微，仅付出了十二辆坦克损毁、千余名士兵伤亡的代价，这还是因为日军的自杀式冲锋造成的。

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1938年8月15日，平壤北郊的牡丹峰还浸在晨雾里，薛岳的指挥部就架在牡丹峰南麓的一处高地，望远镜中，青灰色的平壤城墙沿着大同江两岸舒展，东北接瑞气山，西靠苍光山，南面对着开阔的平壤平原，大同江自东北向西南穿城而过，将城区劈成东西两半，六座桥梁如同纽带，把两岸连在一起。