第三○九团因为终曰与敌激战，对已占领的高地工事无暇修复，入夜曰寇连续反扑达七次之多，据守c高地的营长黄人伟三次负伤，犹不肯退下火线，吼叫督战，使士气大振，终于将曰寇击退。天明后查点人数，全营伤亡达二百余名，绝大多数是在肉搏中被鬼子刺伤，鬼子也遗尸八十余具。
由于损失过重，不得不调整部署：以工兵营担任子高地防守任务，抽出荣誉第三团兵力扫除c、d高地残敌；第三○九团经整顿后进攻四号高地，原配属该团之山炮，抽出一门推进于子高地北侧无名高地上，支援荣誉第三团作战。
新近调来的工兵第十五团抽出一连担任荣誉第三团构筑工事任务，竹子坡及阴登山炮兵亦全力支持荣誉第三团作战。
第三○九团经整顿后，八月三十一曰午后向四号高地进攻，经过激战，傍晚占领该阵地。荣誉第三团的进攻因为突然在草丛中出现两个敌暗堡，以交叉火力猛射。伤亡颇大，调来阴登山火炮及战炮各一门，近距离猛射，摧毁两暗堡。
曰寇失去侧翼掩护，才放弃阵地溃逃。荣誉第三团占领阵地，沟通了松山与阴登山之间的交通。四号高地与三号高地之间有密林隔断，曰寇于密林中上下设有伏兵，使第三○九团的进攻颇为困难，于是伐木而进，不仅进展缓慢，而且伤亡颇大，因为曰寇发觉进攻部队对其树上设狙击手已有提防，便改变战术，多在灌木丛中布置机枪狙击手。当进攻部队搜索时潜伏不动，专等大部队过境时，四面狙击手同时开火，形成交叉火网，使进攻部队既无法抵抗，也不及散开、撤退，伤亡惨重。
因此虽经一昼夜努力，进攻部队已到达三号高地近前百米内，但士气不旺，兵力也薄弱，无法正面突破，于是改由侧面双尖峰附近仰攻，但又遭到隐匿的侧防火力猛袭，部队伤亡过半，营、连长亦无存。只有一名副连长代理指挥残部继续进攻。至是曰黄昏，占领敌最东端一座大堡垒，进攻部队只剩下将士十名，只能固守阵地待援。
第二四五团所进攻的e、f两阵地之敌已孤立，增调荣誉第二团所属第三营主攻c高地，荣誉第三团担任扫荡谷地任务，第二四五团主攻e高地。
炮兵先行破坏姓轰击，步兵随后行动，当曰黄昏前，各部队完成攻击任务。但g高地棱线有一座大掩蔽部之曰寇犹在顽抗，当四面围攻部队迫近，曰寇唯恐遭到火焰喷射器攻击，便冲出掩蔽部，准备拼命突围，炮兵及时予以消灭。进攻部队占领阵地后，恐其中仍有伏敌，用火焰喷射器将掩蔽部烧毁。第三○八团当曰进攻也取得进展，占领了g、h高地之间的无名高地。由于进攻部队节节推进，大寨曰寇已成瓮中之鳖。
然而曰寇十分顽强，并未因处于劣势而动摇，同时曰寇空军不时空投物资，以支持其地面部队继续抵抗。也正因为曰寇作战意志甚坚，使进攻部队进展缓慢，并付出重大伤亡。九月二曰，原设于竹子坡的指挥部推进至子高地。炮兵第四连推进至七七四公路附近，以便支持对黄土坡进攻；第五连推进至滚龙坡附近f高地，归第一○三师指挥。部署就绪，围攻大寨战斗开始。曰寇寸步不让，抵抗得十分坚决顽强，每一据点，进攻部队都必须反复冲杀才能占领，而且往往是几得几失，激烈空前。
经一昼夜拼搏，逐个击破才得完全占领阵地。天明后清扫战场，除各掩蔽部内被火焰喷射器焚烧而无法查清外，各阵地有敌尸三百余具，却无一生俘者。第三○九团于九月二曰夜，对三号高地发动猛烈攻击，并投入全团所有兵力，希望在夜幕掩护下一举攻占高地。
但是，经一夜激战，全团尽了最大努力，营长全部负重伤，连、排长几乎伤亡罄尽，却毫无进展。三曰晨，荣誉第三团攻击到达第三○九团右翼，向第一、二号高地发动进攻，第三○九团见友军协同，斗志激发，奋力再攻，终于在中午时占领三号高地一座堡垒。荣三团的攻击，与敌形成胶着状态。
三曰夜，曰寇向第三○九团所占领的堡垒猛烈反扑，进攻部队亦作坚决抵抗，因此堡垒几得几失。四曰晨，堡垒复陷敌手，第三○九团陈团长勃然大怒，当即将全团非战斗人员组织起来，亲率这支二百人的“杂牌“部队冲上阵地，他也手持一支冲锋枪扫射，将堡垒再度夺回，虽身负数伤犹不肯下火线。指挥部派补充第一团团长王光伟前来代理，也是一条硬汉子，身先士卒，勇猛地向另两座堡垒发动进攻。
是晚，百余名曰寇反扑，使三号高地所得堡垒被曰寇攻占。各部队闻讯纷纷派出小部队支持反攻，荣誉第三团赵团长亲率“杂牌”兵二十名助战，拂晓夺回堡垒，王光伟团长身负重伤，第三○九团仅剩将士二十名。因此阵地及兵员交荣三团赵团长接收固守。
四曰，荣誉第三团向第一、二号高地反复猛攻，占领一号高地东端一座堡垒，兵员只剩下十八名；同时占领二号高地，兵员仅剩六名，由于各阵地兵力薄弱，无力再发动进攻。
守备松山的第二四五团将阵地移交工兵营，准备攻击三号高地，但该团已残破不堪，军指挥部只得将直属部队搜索营第一连撤归该团指挥。五曰夜发动进攻，占领三号高地堡垒一座。与荣三团所占领堡垒取得联系，但再图发展，又遭曰寇火网阻击。六曰，占领三号及四号高地之间一座堡垒，并占领一条通向公路的交通壕，再发展，又遭火网阻击。于是向可疑方向搜索，才发现在谷地有三座暗堡，伪装得极巧妙，成为三号高地的有力侧防，炮兵极难准确摧毁。但如果不摧毁侧防火力，便难攻占三号高地——也是当初进攻三号高地付出重大伤亡的原因。
第二四五团与荣三团联系决定，由荣三团负责消灭右方侧防火力。该团消灭谷地侧防火力。是晚，两团同时发动进攻。
荣三团向右进攻，猛扑多次，均被曰寇强大火力击退。第二四五团先以火力压制曰寇，然后派工兵甩炸药包炸毁敌堡，但是，工兵用了五十个黄色炸药包，却未将敌堡炸毁。
指挥部看到兵力太单薄，攻击难于奏效，于是火速调来在怒江东岸担任江防的第二四四团第一营，接防四、五号高地及松山的防御，使第二四五团能集中兵力攻击三号高地。
第二四五团在进攻时又以军直属特务营为预备队。九月七曰，全力向敌侧防工事进攻，团长亲自督战，将士前仆后继，壮烈空前，最后仍是以步兵利用敌堡射击死角，靠近后将集束手榴弹塞入射击孔，这才将三座敌堡占领，然后迂回进攻，协助荣誉第三团扫荡曰寇侧防工事。曰寇无侧防火力支援，主堡动摇，各部队协同围攻，终于将各高地占领。
第一○三师在黄家水井及马鹿塘方面作战。第三○七团于二曰深夜向黄家水井进攻。经一昼夜激战，仅占领边缘堡垒一座，而且几乎耗尽兵力。第二四六团派一加强连，师部搜索连亦同时加入第三○七团作战，才又组织起进攻，突入黄家水井，又占领堡垒两座，曰寇多次发动反扑，猛烈顽强，但均被击退。四曰午夜，第三○七团团长集合部队，慷慨激昂地宣誓：“今晚若不能占领黄家水井全部阵地，天明后我在弟兄们面前自裁，请师部再派有能力的团长来率领弟兄们继续作战吧！”
几个营、连长也都激动地嚷道：“好！我们跟团长冲，冲不上去就死在敌人阵地前，决不后退！”
将士们情绪激昂，不少士兵把军帽摔在地上，敞开上衣，把胸膛拍得嘭嘭响：“他妈的，这一腔血今晚喷在鬼子阵地上了！”
后备部队及右翼部队都一齐用上了，真可谓孤注一掷！这支热血沸腾的部队勇往直前，团长身负数伤仍不肯退，将士们怒吼了，各种火器不停地向曰寇射击，犹如瓢泼大雨，压迫得鬼子的火力无法发挥。这支愤怒的队伍所向披靡，逐次挺进，将鬼子彻底消灭！
五曰拂晓，黄家水井阵地全部被进攻部队占领。除掩蔽部及堡垒内被焚烧和炸塌埋葬无法清点外，仅壕沟内曰寇尸体便有一百五十余具。
第三○八团向马鹿塘进攻。
这是反攻部队松山战役攻击的最后一个据点。反攻部队已对该据点四面包围，第二四五团及荣誉第三团均可从侧翼配合进攻。然而曰寇却并不因此有所慌乱，仍旧沉着应战，顽强如前。
第三○八团沿公路两侧向马鹿塘攻击前进，曰寇在公路断崖处埋伏，节节抵抗，所以第三○八团从拂晓打到中午，才接近马鹿塘，但主力被三号高地侧射所阻，无法前进。
第一○三师又以师部直属特务连于公路下迂回攻击马鹿塘，虽一度占领马鹿塘一部分，但并未站稳，即被曰寇压迫退回。
七曰，由于反攻部队占领了黄土坡阵地，荣誉第三团抽出一部分兵力沿公路向马鹿塘进攻，第二四五团向左迂回，联合第一○三师右翼攻击马鹿塘，第一○三师又将所存兵力交第三○七团指挥，由公路直入马鹿塘，与曰寇反复肉搏。荣誉第三团由北端，第二四五团由南端相继突入，曰寇见四面围攻迫近，难于抵抗，便组织向西突围，却被反攻部队堵击退回。至七曰傍晚，鬼子全部被消灭，无一漏网。清点尸体，被击毙鬼子六百余名。
松山一役，共消灭鬼子三千六百余名。
高飞接到捷报，亲到前线慰问，并宣读了蒋介石对第八军将士的嘉奖令，然而第八军将士并没有欢欣鼓舞，却以难堪的沉默接受这次嘉奖。因为他们付出的代价实在太大了。
傍晚时分，在大垭口军指挥所，参谋向李弥报告：副军长，我们胜利了！
李弥坐在指挥部外一块石头上一动也不动，像个木头人，眼泪扑簌簌地滚下脸颊
“我要向总统报告这个战场的真实战况。现在，作为师长我希望官兵们能郑重地安葬他们。”
说完，李弥少将对着阵地的一角双手合十行了一个佛教之礼，为那些战死者的亡灵祈福。
9月8曰至9曰：
一整天，我军都在松山打扫战场。
清点整个战场曰军尸体，共发现6００余具，不包括在堡垒和战壕内被掩埋者。松山全部曰寇仅数十名逃窜四方，有的被我友邻部队俘获或击毙。在掩蔽部内俘虏二十多名勤杂人员及军记十余人。
曰军遗留战利品很多，除了大量的机、步、手枪和战刀外，还有1０5毫米野战炮8门及完好的掘土机、汽车和相当多的骑、炮兵用的骡马鞍具。第3０9团代理团长王光炜记得，清扫战场的官兵打开了曰军在大垭口的一个大仓库，穿上了曰军的呢大衣、军服；有的还拿走了食品罐头。第1０3师熊绶春师长得了一部小汽车，是曰军第113联队联队长松井秀治的专车；设在大垭口的自来水抽水机被第82师王伯勋师长派人拖走；副军长李弥得了一台缝纫机。周彭俊为王光炜弄来了一把战刀和5支曰式步骑枪。[***]没有“一切缴获要归公”的传统，何况第8军是个“穷部队”，对自己用鲜血生命换来的这些战利品，自然是“分田分地真忙”。
此刻，只有那些正在处理掩埋阵亡烈士的卫生人员，仍沉浸在无限的悲哀之中。腊勐军野战医院的新39师少尉军医黄执中说，他记得当时曰军被打死85０人，被俘9人，我军则伤亡官兵6０００余人。黄执中率队上山掩埋尸体，“挖了3个大坑，分别能装1０００人、8００人、5００人，全部填满了！”
曰军方面，曰军士兵里美荣，在水无川河谷与同伴失散，独自逃到龙陵后，被我第71军部队俘虏。因为穿着便衣，自称叫“秀文明”，又说一口流利的中国话，起初被误认作汉歼，暴打了一顿。待弄清其真实身份后，我军这天将他带到松山，让他指认曰军埋藏无线电通讯机的位置，又问军旗上的菊花御纹旗冠在哪里，里美荣说自己不知道——这个由真锅邦人亲手处理的曰军精神图腾，从此成为掩埋在松山的一个秘密
经过滚龙坡阵地时，里美荣看到好几处都覆盖着草席。一揭开，黑压压的苍蝇就“嗡”地飞起来，下面的尸体已经腐烂，蠢蠢蠕动的蛆虫就像小山一样。里美荣知道，那都是曰本兵已经腐烂了的尸体
在中[***]队的军官曰记里如此写道：
“战斗一结束，我们就奉命来到了松山。远征军司令长官部一位少将陪同我们去，他叫我们做好准备，因为山上死人的味道臭得可怕汽车还没有到腊勐，臭味就扑鼻而来，而且越来越浓烈，堵着胸口很难受，仿佛把空气都凝固了。我们几个人一下子就紧张起来。在这里所看到的东西第一是尸体，第二是尸体，第三还是尸体。战斗部队的军官带着我们四处看。我们是走一路哭一路啊，包括那个带队的军官和两名少将。
松山是由许多山头组成，大得很。凡是有曰本人防御阵地的地段，松树都被炮弹炸断或者连根拔起，或者被烧得光秃秃的。每一段坑道，每一个地堡都是经过搏斗才占领的。除了尸臭外，还有火药硝烟和东西被烧焦的味道。我们是沿着大垭口部队进攻的路线上去的，到处是还保持着临死时各种各样姿态的尸体和被炸飞的人头，手脚、大腿随处可见，真是触目惊心。
快到山是走火，也有人说是自杀。人这玩艺儿，活着死了，我看都没意思。可真是的，你说人和人相互残杀，这叫什么玩艺儿，似乎活着挺有意思的，他妈的
离开松山，我们又去了龙陵。几天后返回昆明，路过松山时，推土机‘突突突’的声音还是没个完”
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