二十日， 从广灵南撤的第七十三师，因顶不住日军强攻再次南撤，灵丘城被日军占领。

至此，在中国军队晋北防线的右翼，日军已经迫近内长城。

从灵丘再向南，是内长城的一座关口，名叫平型关。

平型关为山西境内内长城南翼之要隘，扼守冀、察入晋之要冲。

此时，阎锡山正在制订一个新的作战计划：把日军放进平型关内加以围歼。即诱使日军通过平型关，深入平型关以西的砂河盆地，然后中国军队从恒山、五台山两面发动夹击，截断平型关要隘，把日军歼灭在滹沱河上游的盆地里。

这个庞大的作战计划看上去气魄非凡：

在平型关的正面，第六集团军指挥第三十三军、第十七军，布防于平型关、团城口南北线上，右起五台山东，北到团城口，依次排列着独立第二旅、第七十三师、独立第八旅，团城口并列着第十七军和第二十一师。以上部队先顽强阻击，然后主动后退，进入五台山隐蔽起来，组成南机动兵团待命出击。

平型关北面，以雁门山、恒山为屏障，除第十五军在恒山外，以第三十四军在北娄口、大小石口、茹越口之间布防，重点是内长城关口茹越口。以第十九军和第三十四军扼守五斗山、马兰口、虎峪口、水峪口直至雁门关、阳方口之间的阵地，重点置于雁门关及其西南方向的代县。第三十五军控制在阳明堡，负责对雁门关实施策应。

在砂河至繁峙之间的决战地带，以第二旅一部在砂河镇以东占领阵地，对从平型关通过的日军逐次抵抗，诱敌向西南方向的繁峙深入，预备队位于繁峙城的南北线上，以五台山的北台顶、繁峙城垣、恒山为支撑点，将日军吸引到主阵地前。

第三十五军作为机动兵团向代县东进，与第十五军同为北机动兵团，由傅作义指挥，在繁峙的北翼展开，等第二旅将日军吸引到繁峙主阵地时，南北两个兵团立即发动夹击以全歼日军。

第三十三军第七十三师和第八十五师负责包抄平型关的后路，将日军的后方联络线截断。

阎锡山认为，自己布好了一个口袋阵，保准日军进得来出不去。

毛泽东要求周恩来赶赴太原或大同，会晤阎锡山，协商八路军“入晋后各事”，包括“活动地区、作战原则、指挥关系、补充计划”等。九月七日凌晨，周恩来、彭德怀、徐向前赶到了位于雁门关附近太和岭口的阎锡山指挥部。此刻，山西战场的对日作战已经没有退路，但与日本人打仗阎锡山还没有把握。周恩来劝导阎锡山：“日本军国主义是可以打败的，虽然目前是敌强我弱，但打下去，必然使敌人一天天弱下去，我们一天天强大起来。”阎锡山向共产党方面告知他的作战计划，周恩来建议阎锡山“不要单纯死守雁门关，而应主动出击，实行侧击和伏击来破坏日军的进攻计划”，明确表示八路军第一一五师可以“配合友军布防平型关一带”。

毛泽东致电彭德怀：阎锡山现在处于不打一仗则不能答复山西民众，要打一仗则毫无把握的矛盾之中，他的这种矛盾是不能解决的。你估计他放弃平型关，企图在砂河决战的决心是动摇的，这种估计是完全对的。他的部下全无决心，他的军队已失战斗力，也许在雁门关、平型关、砂河一带会被迫地举行决战，然而大势所趋，必难持久，不管决战胜败如何，太原与整个华北都是危如累卵。后来的晋北战局的证明，毛泽东的预见和判断是正确的。

阎锡山的作战计划最令人困惑之处在于：凭什么判断日军的主攻方向只能是平型关？如果日军的主攻方向不是平型关，全盘依此部署的作战阵势将如何紧急应对？另外，平型关是著名的关隘和天险，是阻击日军的有利地形。从山西最北部的天镇、广灵一路退下来后，第二战区司令长官部不断地命令部队重建阻击线，以阻止日军继续向南推进的势头，现在已经退到了阻击最有利的天险关隘，为何反而放弃不守要退到关内的砂河盆地里决战？最后，如果把日军放进平型关，一旦预计的围歼无法达成，部队如何迅即部署才能确保太原的安全？

尽管共产党方面对阎锡山诱敌深入的作战设想不敢苟同，但与其协同作战保卫晋北要地的决心是坚定的。

八路军政治部主任任弼时说：山西自雁门关以南，井陉、娘子关以西系高原多山地区，对保卫华北，支持华北战局，有极重大的意义。敌人要完成其军事上占领华北，非攻占山西不可。如山西高原全境保持我军手中，则随时可以居高临下，由太行山脉伸出平汉北段和平绥东段，威胁敌在华北之平津军事重地，使敌向平汉南进及向绥远的进攻感受困难。故山西为敌我必争之战略要地。彭德怀与阎锡山商定，位于日军第五师团攻击方向的平型关以及位于关东军察哈尔兵团攻击方向的茹越口和雁门关，都要派出强有力的部队防守，八路军第一一五师可以在日军攻击平型关时于日军的侧后出击，第一二师可以在日军攻击雁门关时于侧翼出击。

八路军决心在晋北与日军面对面地打上一仗。

但是，在平型关前线指挥作战的第六集团军副总司令孙楚反对阎锡山的作战部署。他认为，日军的主攻方向依旧是关东军察哈尔兵团直指的雁门关，而不是平型关，当前向灵丘进攻的日军第五师团不过是起牵制作用的助攻。据此，孙楚不同意将日军第五师团放进平型关内来，而主张以第十七军和第三十三军以及进入平型关附近的八路军第一一五师，扼守平型关和团城口，相机出击，配合雁门关方向的主战场。第六集团军总司令杨爱源同意孙楚的见解。

听了杨爱源的当面陈述后，阎锡山批准了孙楚的计划，决定固守平型关和团城口一线，将第十七军第二十一师向北延，与布防恒山的第十五军阵地连接，掩护恒山的东翼。——此时，恒山已成为日军占领冀、察、晋三省的战略中枢。

孙楚按照新的作战计划向各部队发出指令，但是第十七军军长高桂滋却对孙楚的部署极为抵触，他是唯一赞同阎锡山把日军放进平型关的前线将领，理由很明显：他的第十七军处在与平型关并行的团城口，面对日军的进攻首当其冲，如果按照阎锡山的作战计划，他的任务是不必死守，只要打一下跑进恒山里就行了。高桂滋的抵触对于后来的战局演变成为一个巨大的隐患。

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