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經權衡利弊，最後決定堅守離城五裏的小土包一帶；同時，從最困難處著想，擬定了西關外壕、紡紗廠、西北工學院等陣地組成第二道退守防線。並以城牆、裕農油坊、鐵橋、堡壘、西關等支撐點組成第三道防線。原來準備將兩個團放在前麵，一個團作師的預備隊，後來發現右翼李家堡一帶緊靠渭河的地方有很長一段空隙，為防止敵人從這裏側擊鹹陽，於是把作為師預備隊的團用來守這一段，各團隻留部分作為第二梯隊。當日天黑時，一八一師先頭部隊已開始渡渭河，但船小且少，為加快渡河，命令在河上搭了一座浮橋，到12日淩晨4時，部隊渡河完畢。第五四一、五四三團馬上進入設防地帶構築工事，第五四二團在城內集結準備，後來配置於李家堡緊靠渭河一線。接著，派出一個偵察班，由偵察參謀王青山率領，向彬縣方向前進偵察。一切布置妥當，第五四一團在城北地區，五四三團在城西地區，五四二團在城東地區，全師成馬蹄形拱衛鹹陽，左右兩翼緊靠渭河。
12日午後時分，偵察員尚洪中騎著自行車回來，上氣不接下氣地報告：西邊塵土很高，像刮風一樣，敵人已經來了。不一會，西北方響起了槍聲，這是偵察班與馬家騎兵接火了，槍聲從遠方傳來，緊一陣，疏一陣，後來竟停止了。原來偵察參謀王青山帶領偵察班前進偵察中，和馬家軍先頭部隊遭遇，王青山想到：後邊的部隊進入陣地不久，正抓緊修築工事，若偵察班能抵擋住敵人的進攻幾個小時，對這次戰役會有很大作用。於是，他一麵命令尚洪中回來報告，一麵把偵察班12個人全部拉出村子，想占領一個有利地形阻擊敵人。當部隊拉出後，發現前麵是個開闊平地，無險可守。這時，敵人越來越近，退回村裏已來不及，隻有和敵人硬拚。王青山命令大家臥倒，聽命令同時開火。馬家騎兵先頭營沒有想到這裏有一支小分隊在等著它。敵人快接近時，王青山命令：“打！”全班12支衝鋒槍一齊開火，前麵的敵人紛紛落馬，後麵的敵人清醒過來後，揮舞著馬刀，亂叫著衝了上來，正麵的敵人被打退了，可是左右翼被敵人抄了過來，偵察班被包圍了。在這種情況下，偵察班的戰士們背靠背組成一個圓圈，用衝鋒槍掃射敵人。衝鋒槍的火力織成了火網圈，把敵人阻擊在幾十米外，人馬死傷一大片。野蠻的敵人急瘋了，全營都投入了衝鋒。偵察班英勇頑強地抗擊三小時，給敵人以迎頭痛擊，但因敵眾我寡，彈盡力竭，最後全部壯烈犧牲，譜寫了鹹陽阻擊戰第一支壯麗的凱歌！在一八一師偵察班沉重打擊下，敵人先頭營銳氣大挫，不敢貿然前進。不久，敵人騎兵大部隊趕到，占領了文王陵、昭陵一線。由於偵察班的阻擊，給一八一師爭得了三個多小時時間，同時偵察班同敵人血戰到底的壯烈事跡傳來後，激勵了一八一師全體指戰員，“為偵察班報仇”的誓言響徹各個陣地。
當天下午4時，馬步芳的騎八旅三個團抵達一八一師陣地前沿，4時半發起衝鋒，首先攻擊左右兩翼，企圖兩邊夾擊，包抄截斷。這些馬家軍上陣，大都赤著臂膀，有的把上身衣服脫光；衝鋒前先下馬跪在地上，眯著眼睛，嘴裏念念有詞，猶如巫師；然後在密集的機槍、步槍掩護下揮舞著馬刀，拚命地叫著“天門開，天門開，南天門開了好上天！”以集團戰鬥隊形，氣勢洶洶地向一八一師陣地撲來。解放太原時，一八一師繳獲了很多自動火器，這一下都派上用場了。敵人四五百騎兵向五四三團二連陣地蜂擁而來，二三百米時，二連還沒有開火，陣地上像沒有人一樣。突然，敵人被什麼攔住了，馬隊嘶叫地跳踏著，徘徊不前。原來，他們被壕溝擋住了，有的一下子收不住韁繩，連人帶馬掉到溝裏；後邊的敵人不知道，還在往前擁，都擁到了壕溝邊。這時，解放軍二連的機槍、步槍一齊開火，敵人成堆地倒下去。但發瘋似的馬家軍，仍然一個勁往前衝，二連二排陣地上，戰鬥空前激烈；出身貧苦，曾兩次榮立戰功的副排長魏海東，率領全排連續打退敵人的多次衝鋒，機槍工事被破壞了，就端起衝鋒槍向蜂擁的敵人掃射。敵人惱羞成怒，集中炮火狂轟，二排大部分戰士英勇犧牲，魏海東左臂炸斷了，左胸和右腿也被炸傷了；可這個硬骨頭戰士沒有啍一聲，用綁腿帶簡單地包紮了一下，就帶領僅剩的兩名戰士，向敵人投去幾顆手榴彈；最後，隻剩下他一個人了，他沉著躍起，怒目橫刀，迎著嚎叫的敵人揮刀砍殺起來，一連砍死六七個敵人，直至壯烈犧牲。五四三團騎兵出身的一營長陳釗，看馬家軍奪占了二連二排陣地，就命令這個連的三排把槍放下，一律換上在太原繳茯的日軍戰刀，以刀對刀。一八一師的刀長，敵人的刀短，他們一陣揮刀砍殺，隻見刀光閃閃，血濺數尺，似砍瓜切菜一般，敵人的頭顱紛紛落地，把陣地又奪回來。戰鬥在陣地上的五四二團的一個重機槍排，在無工事依托下，對準衝來的敵人猛烈射擊，使敵人驚恐萬狀，掉轉馬頭向後就逃，戰士們不放過有利殺敵機會，勇猛地跳出戰壕，一股勁地追殲敵人。馬家騎兵突擊不成，隻好徘徊於一八一師陣前的兆源、上兆村一帶觀望，不敢貿然前進。