1948年11月12日，粟裕正在过满山临时指挥部里，目不转睛地盯着地图，神情非常严肃。此时，刚从前线四纵返回的华野副参谋长张震走进来汇报战况，直接说道：前线的战斗比我们预想的要惨烈得多。与张震同行的一名参谋补充道：敌人的火力异常猛烈，在小牙庄，100米宽的村口，敌人架设了20多挺重机枪，子弹密密麻麻地像泼豆子一样打过来，我们的战士英勇奋战，一拨又一拨冲上去，一拨又一拨倒下。这些话让粟裕的眉头更加紧锁，他赶紧拿起电话联系前线，询问伤亡情况。四纵司令员陶勇报告：经过两天激战，目前已经伤亡4300多人。本来大家认为，黄百韬兵团经过一场重创，剩余的兵力已经不成威胁，只需3-5天就能全歼包围圈内的敌军，没想到这场战斗会打得如此漫长且惨烈。

碾庄之所以难攻，首先是因为它地理位置特殊。碾庄位于陇海路以南、运河以西的狭小区域，地势低洼，水网密布，周围是密集的池塘和沟渠，天然形成了防御屏障。碾庄的村落大多沿着地形依势而建，厚重的泥土围墙将它们包围，只在村前和村后各留有不到百米宽的出入口，犹如古代城墙一样。曾经李弥驻守在这里，这位十分珍惜自己生命的国军司令加强了许多野战工事，将围墙用水泥加固，还修建了碉堡、暗堡，防线错综复杂，明暗火力点交替分布，防守异常严密。

黄百韬兵团撤退时原本希望李弥能继续留守与他们共同作战，但李弥却拿出刘峙的命令，说自己有其他军务，便匆匆离去。李弥的离开让黄百韬感到失望，只得依赖工事。他指挥兵团的四个军迅速驻扎在碾庄，准备坚守直到友军增援。尽管黄百韬在战中曾做过几次错误的决策，但依托碾庄这一坚固堡垒，还是让他们能够坚持了相当长时间。如果继续撤退，黄百韬兵团将迅速被华野击溃，但在这里，他们能坚持很久。

华野的第一次进攻并不顺利。黄百韬兵团最初有五个军，但由于过河时过于拥挤，63军被安排去窑湾渡河，结果很快被歼灭。剩下的25军、44军、64军和100军围绕着碾庄布置防线，每个军防守一个方向。粟裕为此制定了战术，派遣5个纵队作为主攻力量，准备从外围展开突击，形成包围圈，四面进攻，中心突破。具体计划是：陶勇的4纵进攻西面的小牙庄、尤家湖等阵地；王必成的6纵攻击北面的彭庄、贺台子等阵地；张仁初的8纵进攻东面的吴庄、大院上等阵地；聂凤智的9纵攻击南面的碾庄车站等阵地；周志坚的13纵攻击东北的宋庄等阵地。整个战术是围绕敌人形成一个巨大的包围网，敌军虽多，华野兵力较少，但大家都认为这场战斗能够迅速取得胜利。

粟裕下令各部队在11月11日发起攻势，速战速决，计划在3-5天内歼灭黄百韬兵团。然而，战斗一开始，敌人的战斗意志和火力水平都超出了华野的预期。11日和12日的战斗没有取得突破，各个方向都未能取得实质性进展。陶勇的4纵伤亡惨重，周志坚的13纵也报告称：我们从白天打到晚上，才攻入小宋庄。我到小宋庄查看时，发现我军和敌军的遗体几乎贴在一起，很多是死于近战。这个原本只有几十人的小村庄，我们打了一整天一夜才拿下，损失太大了。其他各纵队的情况也类似，敌人擅长近战，战斗意志异常顽强，这在国军中很少见。即使是在孟良崮歼灭整74师时，也没有遇到这种情况。此时，敌人的增援正赶来，如果不能迅速解决黄百韬兵团，华野的处境也会变得非常危险。正当粟裕焦急时，已调往中野担任副司令员的陈老总发来电报：中野绝不让敌军一个援兵突破阻击线，请放心，以最小的代价歼灭黄百韬兵团。陈老总的话让粟裕松了一口气，他明白急躁解决不了问题，决定调整战术。

1948年11月14日，华野在土山镇的火神庙召开了会议，重新调整战术，并决定由谭震林和王建安负责前线指挥。部队分为三大集团：主攻集团、助攻集团和打援集团。主攻集团由陶勇的4纵、王必成的6纵、张仁初的8纵、聂凤智的9纵、周志坚的13纵组成，由谭震林和王建安直接指挥，采取土方作业战术，逐步将堑壕挖到敌人阵地前沿，待到合适的时机再发起进攻。据华野参谋秦叔谨回忆，15日开始，碾庄周围的枪炮声和喊杀声几乎停歇，取而代之的是挖土、倒土的声音。粟裕在调整战术后，打电话向陈老总汇报，陈老总听后欣然说道：你的想法很好，黄百韬这次跑不了了，他必死无疑！

助攻集团由滕海清的2纵、陈庆先的12纵、鲁中南纵队和中野11纵组成，负责侧击徐州方向的国民党援军。打援集团由成钧的7纵、宋时轮的10纵、胡炳云的11纵组成，负责在正面死死挡住邱清泉和李弥的兵团。双方都在争分夺秒，每个方向的战斗都特别激烈。国民党的援军也很拼命，依靠飞机大炮猛轰华野阵地，10纵付出了极大伤亡，不得不退守到第二道防线，但宋时轮下达死命令：离碾庄40里，绝不允许后退！打援集团没有让敌人突破阵地。

邱清泉和李弥见久攻不下，开始放慢了进攻速度。蒋介石急得不行，致电邱清泉：党国存亡，在此一举。你们要发扬黄埔精神，为国家尽忠，为民族尽孝，不惜一切代价，将敌人击溃，以解黄百韬之围。然而，邱清泉对这封电报毫不在意，反而给黄百韬发去电报夸赞他带兵有方，并表示援军即将到达。黄百韬看到后不禁叹息：谁愿意冒险为别人解围？谁能不顾自身损失去拯救他人？在国军内部纷争不断时，华野已通过堑壕战术逼近敌阵。

11月19日晚8点，华野对碾庄发起了最后的总攻。黄百韬兵团已经被围困数日，仍有作战的勇气。直到20日凌晨，碾庄的防线终于被突破，华野的主攻部队进入村内，开始与国军进行巷战。黄百韬见形势危急，带着少数亲信冲到碾庄东南的64军军部继续顽抗，但很快这里也被解放军攻占。黄百韬顽强抵抗，阵地不断被突破，他就不断转移指挥，直到22日被合围在吴庄，最终不幸阵亡。

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