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東北軍緊急增兵達諾克圖，準備迎擊日軍進攻。
鍾離衛急電中國政府國內，要求緊急支援空軍奪回制空權，並增派機械化部隊和炮兵。中國政府最高統帥部命令緊急支援東西伯利亞戰場。
東北軍代理空軍司令鮑雲生少將來到達諾克圖。他的到來，使前線戰鬥機增至851架，轟炸機增至716架。東北軍炮兵司令謝潯中將來到達諾克圖時，帶來了大批野炮團，山炮團、迫擊炮團、榴彈炮團、加農重炮團和火箭炮團也都隨他而至。在東北軍裝甲兵司令蕭逸中將的身後來了第6、11坦克旅、第7、8、9機械化步兵旅，組成了兩個裝甲集羣。幾個摩托化步兵旅也陸續到達。
日軍爲了發動新的進攻，也在大量增兵。第23師團、第7師團的炮兵聯防、工兵聯隊、輜重聯隊、速射炮聯隊、騎兵聯隊，浩浩蕩蕩，開往達諾克圖。日軍第1坦克師團、日本東西伯利亞騎兵師、北西伯利亞警備軍也全都開了過來。至此，日軍在達諾克圖擁有兵員136000人、坦克782輛、裝甲車451輛、大炮1112門、汽車1400輛。並擁有包括第2飛行軍團在內的1180架作戰飛機。而且隨時可動用國境守備隊及其他預備部隊。
日軍進攻部隊準備完畢後，日軍達諾克圖前線總指揮小松原中將制訂了兩岸夾擊東北軍的作戰方案。該方案以日軍第7師團的步兵第26、28聯隊爲主力，從桑葉河上游渡河，進入西岸泰特巴拉爾山，殲滅東北軍炮兵陣地，然後居高臨下以炮火轟擊東岸東北軍陣地；以天龍廟的第23師團和第1坦克師團及日本東西伯利亞騎兵師，從正面進攻桑葉河東岸的東北軍，形成兩岸夾擊，全殲東北軍。
1942年9月1日，小林少將率15000名日軍全部渡過桑葉河，向東北軍猛撲過來。
位於戰場第一線的東北軍蒙古騎兵第6師進行了頑強阻擊，短兵相接。騎兵6師第15團浴血抗擊十倍於己的敵軍。有的陣地戰鬥到最後一人，有的中隊全部陣亡。第3中隊重機槍手薩天雄，爲掩護部隊突圍，一人堅守陣地，殺傷了大量日軍，最後壯烈犧牲。中隊長圖恩克率戰士與日軍進行了拼刺肉搏，因寡不敵衆，全中隊全部陣亡。
這一場血戰，東北軍15團戰死400餘人，生還者幾乎全是傷員。但他們爲戰局爭得了寶貴的兩小時，使騎兵第6師主力趕到並部署了第二道防線，也使鍾離衛得以組織力量圍剿日軍。
萬餘大軍偷渡成功，雙方交火，蒙古騎兵第6師損兵折將，使小松原得意忘形；坦克專家鍾離衛不過如此，他沒進過陸軍大學，也來獨立指揮大戰役。在一戰時的戰鬥，不過是指揮幾輛坦克而已，鍾離衛在謀略上不行，根本不是自己的對手。
