为加强城区防守，方军长命令城外部队收缩，全部进城进行防守。

        日军经过一个星期的休整，军需补给陆续得到补充。兵员也迅速地补齐，战斗力开始恢复。

        第六十八师团新任师团长堤三树南中将、参谋长小合茂大佐、参谋进藤太彦大佐先后到任。

        7月11日，日军发起第二次总攻击。拂晓至上午，日军集中飞机进行轰炸。午后，又集中重炮对城南与城西南进行猛烈轰击。一轮猛烈的轰击之后，开始顺风施放毒气弹。

        至黄昏，日军开始猛烈进攻。

        守军预备第十师面临着最严酷的战斗。日军的轰击，摧毁了守军大部分工事。许多战士们被猛烈的炮火掩埋，他们从泥土中爬起来，抖抖身上的灰土，操起枪立即投入到战斗中。

        日军开始地面进攻，守军凭仗着街道、房屋等有利地形逐次抵抗。予敌以大量杀伤。战斗进行了整整九天，日军已经突进到衡阳市区里。

        此时，日军的兵员伤亡过重，弹药告罄。不得不停止第二次总攻击。

        第十一军司令长官横山勇根据战况开始调整部署，命令在耒阳、安仁、茶陵方面的第十三师团攻击前进，在衡阳南部集结，在长沙至易俗河一线抢修公路的第五十八师团迅速在衡阳北部集结，准备参加围攻衡阳的战斗。

        他还命令第四十师团迅速扫清当面之敌转到城区作战。

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