阵地已被敌人炮火轰起一层厚厚的泥土，压得战士们抬不起头来，库山高不过200米，但因山势比较陡，日本兵脚穿大皮靴，由下向上攻击比较困难。时至黄昏，阵地仍在苏鲁支队三营控制下。此时，估计田中启想重新整理一下队伍，便停止了进攻，所有日军集结在山脚下，进行调动，酝酿一次更大的冲锋，准备一鼓作气在天黑前拿下库山。
张光中看鬼子越聚越多，为保护有生力量，果断指挥所有人分散撤退，黄昏时分，苏鲁支队快速撤下库山，组织部队向运河西北转移。
撤退的安排是这样的：
“除留下胡大勋、胡大毅带少数部队在运河南坚持活动外，其他各部一律渡河北移。
张光中率领领苏鲁支队第三营从库山渡过运河，穿越台、枣铁路进入抱犊崮山区；
支队长孙伯龙，政委邵剑秋率领第一大队和运河支队机关直奔涧头集正北的朱阳沟，在万年闸过河北上；
第二大队政治处副主任陈诚一率领第二大队向西北郭家湖一带撤退，在巨梁桥过河北上。”
黑夜中，二大队在离运河边不远的徐家庄遭到埋伏在此的日伪军袭击。盘踞在巨梁桥的红枪会匪首刘善云配合日军中队长鸠山，将陈诚一和沙玉坤以及从库山撤退下来的滕九区区长李彦召等29人活捉杀害。
这个时候，分驻枣庄、峄城、韩庄等据点的日军第10混成旅团2000余人，在运南库山战斗打响之后，在高岗的带领下悄悄出动，于拂晓前从运北的曹庄、阴平、古邵一线，向南越过运河，企图和运南日军合围运河支队，进而一举歼灭。
12日4点钟，孙伯龙率领支队部和第一大队两个中队先后抵达朱阳沟。与高岗带领的第10混成旅遭遇。运河支队再度被日军包围。为了掩护其他部队转移，支队长孙伯龙命令部队立即开枪，吸引住各路敌军。运河支队机关的特务队和四个中队坚守大、小圩子，与敌展开激战。
孙伯龙命令大家集中火力向追来的敌人一阵猛打，敌人以为咬住了运河支队的主力，3000多日军紧追上来。
孙伯龙看到日军已被吸引过来，他立即指挥队伍撤进了朱阳沟。朱阳沟有几十户人家，有两个独立的一大一小的土圩子，四周有炮楼。运河支队迅速抢修工事，做好了战斗准备。
外面鬼子也没闲着，两路敌军完成对朱阳沟的合围之后，就集中炮火向村内猛轰。村内到处墙倒屋塌，燃烧弹引燃了草房，形成一片火海。
参谋褚雅青沉着地指挥着队员防守，打退了鬼子的几次进攻。运河支队虽有伤亡，却看透了敌人用炮火开路，步兵随后进攻的老一套战术。褚雅青摸清了规律，便命令战士们充分利用地形，以弹坑为掩护，避开敌炮火轰击，待在炮击延伸或转移时，迅速抢占并依托适才的弹坑与圩墙迎击敌步兵，尽量等敌人接近，给敌人以更大杀伤。就这样，激战了一整天，日军炮火虽然一直不间断地猛烈轰击，但步兵能攻上来的地方并不多。
天渐渐黑了下来。褚雅青经过仔细观察后，发现西北角的进攻比较少，便建议孙伯龙，部队从西北突围。大家稍事休整之后，正准备行动，忽听西北方向传来密集的枪声，听声音大部分是盒子枪和捷克式轻机枪的声音。孙伯龙知道是自己人来了，便一声呐喊，所有人一起往西北冲去。原来，运河支队副支队长邵剑秋得知孙伯龙被围，急忙带领一大队的战士赶来支援了。运河支队的勇士内外夹击，将日军冲击的七零八落。
此时天黑的如同锅底一般，高岗不敢恋战，怀疑是八路军115师大部队来援，便只好丢下400多具尸体狼狈地滚回了临城。
庄永璞将自己关在屋子里，仔细盘算着这次运河支队的战斗经过，并且第二次听到了褚雅青的名字。但是他并不知道，孙伯龙，邵剑秋带领着运河支队，仅在微山湖北岸的郗山短暂停留了两晚，然后直接杀了个回马枪，南渡微山湖，又回到运河南岸的涧头集，硬撼田中启去了。至于临城的高岗茂一，似乎命里注定，还是要洪振海来解决。
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