大同西北的云冈石窟附近，这里有一个日军的小型据点，驻守着一个小队的日军。KL师的一个装甲排奉命清剿这个据点。坦克逼近据点时，日军试图用反坦克步枪射击，但根本无法击穿坦克装甲。坦克直接撞毁了据点的围墙，士兵们冲进去后，发现日军已经全部剖腹自尽——这是日军的洗礼战术，但在绝对的实力面前，显得如此苍白无力。
大同东南的恒山山区，有一处日军的隐蔽工事，里面驻守着五十余名日军。二师的一个营奉命进攻这个工事。山区地形复杂，坦克无法进入，战士们就用机枪迫击炮轰击工事顶部，然后发起冲锋。日军依托工事顽强抵抗，战士们伤亡惨重，但始终没有退缩。营长焦勇亲自带领突击队，冒着枪林弹雨，爬上工事顶部，将炸药包扔进通风口。“轰隆”一声，工事坍塌，里面的日军全部被埋。
傍晚六点，太原日军派出的援军——第33师团第214联队，行至怀仁峡谷时，遭到了二师和KL师的伏击部队的袭击。二师的一个团依托峡谷两侧的山地，用迫击炮和机枪封锁通道，KL师的一个装甲营则从峡谷出口冲入，对日军形成前后夹击。日军的97式坦克在虎式坦克面前不堪一击，很快就被全部击毁，步兵在密集的火力下成片倒下。经过两小时的激战，日军援军被全歼，毙伤日军2400余人，。
深夜十点，大同城郊的最后一处日军据点被拔除。千余伪军见大势已去，全部放下武器投降，三师对他们进行了登记和教育后，让愿意回家的伪军各自返乡。
午夜十二点，大同城内的枪声彻底平息。总指挥部内，冯与林峰和两位师长紧紧握手。“我们做到了，二十四小时，拿下了大同！”赵强师长激动地说。冯点了点头，看着窗外逐渐亮起的灯火，感慨道：“这是一场伟大的胜利。”
然后D军跑步离开了大同，留下了全部的装备。
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