消灭了鬼子的主力部队，现在该突袭临沂县城了。
但现在是大白天，鬼子的飞机随时会来，黄彦波才不会傻到大白天来进攻临沂县城呢。
直到下午5点钟时，天虽然还未完全黑，但天色已经很暗，城内根本看不清城外的情况。这时候，沈涛就开始命令炮兵们在北门附近建设炮兵阵地。
等晚上6点钟时，沈涛一声令下，原有的8门九二式步兵炮和32门90mm迫击炮，加上这几天缴获的4门统称为75mm榴弹炮的山野炮和8门90mm迫击炮一齐开火。
虽然是一齐开火，但火炮的分工却各有侧重。75mm榴弹炮只攻击城门，步兵炮攻击城墙上的守军以及城内靠近城墙的大片区域。90mm迫击炮专等鬼子的炮兵开火后，覆盖鬼子的炮兵阵地。
当然鬼子仅剩的4门75mm山野炮不是烧火棍，该上场的时候能不上场？只是，鬼子的山野炮阵地，仅仅在第一枚炮弹试射时就被发现了大致方位；在第二枚炮弹试射后，就被确定了大致位置。紧接着，放大了覆盖范围的40枚90mm迫击炮弹就飞了过来。仅仅一个覆盖，4门炮就被全部打哑。
虽然临沂县城的城墙高6米，底座宽6米、上面宽4米，但坚固的北门仍然被8门榴弹炮很快轰塌。之后，步兵们在狙击队员的掩护下就向城门发起了冲锋。
占领城门后，步兵们却不急于向城内进攻。他们只是守住城墙，并用掷弹筒不停地轰炸向他们射击的鬼子。
这时候，临沂城的南门那里，江大为、王宣带领的30名队员已经轻松地拿下了城门，北上支队的所有官兵，迅速冲入城内，并开始分别向鬼子的军火库、军营、伪县政府、伪警察局等目标进攻。
一个小时之后，临沂县城完全被北上支队控制。
之后，就是放出监狱中的抗日志士，举证汉奸、抓捕汉奸，抄汉奸和日本人的家及日资公司，收集各类物资。
到天亮前，部队几乎全部撤出临沂县城，只留下了杨班和一个连的战士负责召开汉奸公审大会。
到这时候为止，第一阶段作战任务已经全部完成。除缴获16门火炮和很多枪支弹药外，还缴获了127台卡车，32辆摩托车。除数不清的军民两用物资外，还有金条、银元等折合18万多块大洋。
彩彩命令早已准备好的司机将127台满载物资的卡车开回费县隐藏。
他则带着部队隐藏在临沂通往几个较大城市的路口附近，等待着伏击前来增援的鬼子援兵。
早上8点半左右，鬼子的侦察飞机飞到了临沂上空，在降低高度抵近侦察了几圈后，就飞走了。
当天上午，鬼子师团长从枣庄、连云港、日照三个方向，分别向临沂派出了一个联队鬼子、一个团伪军的援兵。
冀鲁豫支队在枣庄的侦察兵发现鬼子出城后，立即就飞马回来报信。但鬼子从连云港、日照方向派出援兵的情况，北上支队的指挥员们毫不知情。
吃过晚饭，当黄彦波开始安排伏击从枣庄过来的鬼子的时候，鲁中根据地首长传来了地下党组织发现鬼子从连云港、日照方向派出援兵的情报。
由于枣庄、连云港、日照到临沂的距离都差不多，都是110公里左右。因此，黄彦波判断，三路鬼子到临沂的时间应该差不多。
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