1939年11月7日晚，日军第15师团60联队之川岛警备队步、炮、骑兵五六百人，带着大小迫击炮5门、重机枪7挺，由峨桥、三山镇、横山桥等据点分三路出发，向繁昌前进，企图夺取繁昌，消灭新四军第3支队。从兵力情况看，日军不仅兵力占优，而且，武器装备也比新四军强了许多。8日拂晓，日军各路已到达新兴街、松林口、三元口附近。 敌人刚一行动，新四军第3支队便接到了侦察员的报告。司令员谭震林分析，来犯之敌兵力比我劣势，但有无援兵及其他方面情况还未明了，为避免与敌决战，决定采取宽大正面，对敌形成包围之势，以主力位于繁昌西南高地，待机出击。因此，他命令：5团1营布置在通横山桥的马家坝附近山地，以小部队在正面钳制，主力占据有利地形，打击敌之翼侧；5团2营隐蔽在白马山附近，待机向繁昌城西北方向袭击敌人；5团3营红花山、孙村附近加强翼侧警戒，打击荻港、铁矿山方面可能来援之敌；6团3营占领繁昌城东之峨山头，扼守该地，并以一部担负城防。同时，为便于指挥，支队司令部由中分村推进至铁门闩一带。



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当日7时，从横山桥出发的这一路日军经三元口进至马家坝，首先与我5团1营接触，遭我侧面突然袭击后，即转向松林口方向，与该路之敌主力会合，继续向繁昌城前进。9时，这路日军在猛烈炮火掩护下，逼近繁昌城，并以一部向峨山头发起围攻。6团3营主力居高临下，以短兵火力顽强抗击，经数次反复冲锋，将敌击退。防守县城的6团3营一部稍做抵抗，便按照计划迅速退到城外，给敌人造成溃败假象。



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11时，我5团1营主力，已由洋尖山转进到县城北门附近，2营亦迅速赶到西门，两营互相配合，将突进之敌重重包围。进城日军如梦初醒，原来中了新四军的圈套，顿时慌乱起来。从峨桥出发进至新兴街的这一路日军见势不妙，未敢再进。扼守峨山头的6团3营在敌不断的进攻中，伤亡渐增，但士气仍然高昂。激战至下午15时，正面阵地峨山头岿然不动。见敌已经完全陷入包围，呈慌乱和疲惫之态，谭震林下令各营立即展开总攻。峨山头守军率先反击，并以一部直扑城内，配合5团1、2营进行巷战。城内密集的枪声一直响到17时，入城日军渐渐不支，在新四军指战员一声声“活捉鬼子”和“缴枪不杀”的呼喊声中，纷纷向北门外溃退。我即跟踪追击，迫敌退至草山头附近。新四军紧追不舍，日军不得已又顽强抵抗，最后，他们施放毒气，才得以逃脱。此时已近19时，天色昏黑，细雨蒙蒙，日军被迫向七里井、松林口方向窜去，战斗暂告结束。



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这次战斗历时整整12个小时，新四军3支队将进犯之敌打回原各据点后，仍以5团1营驻守马家坝附近，2营驻马家园，3营驻红花山，6团3营担任繁昌城防，继续与日军对峙，时刻保持警惕。双方伤亡，新四军方面记载为，敌伤亡50余人，我伤亡38人，缴获不多。敌人方面，据当时汪伪芜湖县公署情报室向南京区治安督察专员报告称：“驻守三山镇友军（注：日军）有20余名，于11月8日午，在桐山（在三山西南约10里）山口，与党方（注：国民党方面）驻守该山附近之新四军第3支队发生遭遇战。当由党军包围射击，伤亡数名。继由三山友军全部增援，激战入夜。党方虽亦增援，卒因友军炮火猛烈，党方伤亡甚重，不支，向后撤走。友军亦受微创，退守原防。”