台儿庄的胜利，大大鼓舞了中国军队的最高统帅蒋介石。李宗仁能打，不如再多给他一些部队，利用徐州再打出几个“台儿庄大捷”来。
局部的胜利使蒋介石头脑发热，浑身发热。
但这股热情却热得令李宗仁发烧，令李宗仁难以消受。
继75军和92军开到徐州后，4月20日，樊崧甫的46军和卢汉的60军也奉调到徐州。李宗仁调这两军到运河两岸，加强这方面的防御兵力。不久，李延年的第2军和晋军商震部的一个师也到达徐州，加入东线。谭道源的22军也尾随而至，加入徐州西北微山湖一带的防线。接着石友三的69军、冯治安的77军、刘汝明的68军也先后到达徐州。
不到一个月，蒋介石派来的援军，几乎有20万人，与五战区原来的军队合计不下60万。部队大半麇集于徐州附近地区，真是人满为患。而白崇禧从汉口军令部打电话来，还高兴地对李宗仁说，委员长还在继续调大军增援。
李宗仁哭笑不得，他简直弄不明白蒋介石想干什么，便问道：“委员长调来这么多部队干什么呢？”
白崇禧说：“委员长想要你扩大台儿庄的战果！”
李宗仁苦笑摇头，心中慨然。想当初刚入五战区，老蒋到处哭穷，只给他些素质低劣的杂牌部队，要不台儿庄战果也可能更大些。但今日战机已过，把这60万人放在大平原的中心徐州，这不是等着让强大的机械化日军吃吗？！
“真是胡闹！”李宗仁心中叹道，知道又没好日子过了。
台儿庄，日军无论是被歼1万多，还是蒋介石四处吹嘘宣传的3万多，对威名赫赫的日本陆军来说，都是日俄战争后几十年来吃的第一次大败仗。正由于是第一次，陆军无论如何也丢不下这面子，无论如何也不敢面对事实。他们竭力辩解：这不是一个败仗，只是指挥官的一次小小的差错，一次小小的失误；第5、第10师团残部绝不是溃败逃跑，而是做新的转移。
但是，台儿庄的“差错”毕竟使日本陆军丢了脸，也使日本大本营陆海军大元帅——至高无上的天皇在世人面前蒙受莫大耻辱。裕仁一怒之下，改变了2月16日御前会议关于在8月以前绝对不向新地区发动进攻的决策，决定再次迅速向中国大规模增加兵力，发动更大的进攻，誓报台儿庄这一箭之仇，以雪奇耻大辱。
战机很快便出现了。台儿庄战斗刚结束，侵华日军前线指挥官电告大本营：徐州地区有一股中国军队的强大集团，据可靠情报，该集团约50个师，60余万人，几乎全部为蒋介石的精锐部队。
陆军统帅部顿时惊喜若狂，认为这是报台儿庄之仇的一次难得的战机。
陆相杉山元大将当即向天皇报告，强烈主张发动徐州会战。他说：“对于集中在徐州方面的中国军队予以痛击，可以收到挫伤敌军抗战意志的巨大效果。因而，陆军准备实施对徐州的歼灭作战，由于该敌差不多是中国军队的精锐主力，并且已经处于孤立状态。我军应不失时机，以大的兵力，以大的规模会战，使之一举彻底歼灭该敌。本职认为，只要达到了歼灭这股敌军的战略企图，就能使武力解决中国事变，促使蒋政权屈服投降，迈出决定性的一步，亦可挽回我军在台儿庄的不良影响。”
天皇闻讯，也是喜出望外，认为这是刹住蒋介石正在进行的台儿庄胜利大宣传的大好时机，当即定案：围歼徐州中国军队。并要求：陆军此次进攻，定要取得巨大战果，不使徐州地区50个师的中国军队一人漏网，务求全歼。
4月7日。
杉山元陆相为求速战速决，不失这千载难逢的良机，于当日向华北方面军总司令官寺内寿一大将、华中派遣军总司令官畑俊六大将下达大本营陆军部第84号命令：
（一）大本营企图击破徐州附近之敌。
（二）华北方面军总司令官应以有力之一部击破徐州附近之敌，占据兰封以东陇海线以北之地区。
（三）华中派遣军总司令官应以一部占据华北方面军总司令官之前项徐州（不含）以南津浦线及庐州附近。
……
杉山元陆相为确保徐州歼灭战的胜利，于会战打响后，派遣了以陆军部作战部长桥本群少将等高参组成的“大本营派遣班”，前往徐州前线，就地指导会战。
4月中旬，侵华日军华北方面军和华中派遣军，集结精锐部队13个师团，约30万人马，配备各种重武器，辅以飞机数百架，采取南北对进，侧翼迂回的战术，分六路向徐州施行包围进攻，企图以速战速决的手段围歼中国军队主力于徐州附近。
此时，蒋介石正一头扎进扩大宣传的热浪中，沉浸在台儿庄大捷的兴奋里，对日军的进攻企图尚不十分明了。于是命令徐州地区各部队，要发扬台儿庄血战的光荣精神，坚决分头阻击来犯之敌，通过徐州会战再打出几个台儿庄大捷来。
日军分南北两大作战兵团。南路兵团为华中派遣军所辖第9、第13、第116、第106共4个师团。北路兵团由华北方面军8个师团组成：计有第5、第10、第16、第110、第103、第104、第105、第14师团，以及山下、酒井兵团各一部。南路兵团总指挥为羽源田之助将军，北路兵团总指挥为第2军司令官西尾寿造将军。(www.xing528.com)
中国军队总指挥官是第五战区司令长官李宗仁上将，他将徐州地区守军分为5个作战兵团。
淮南兵团：指挥官李品仙。兵力为第20、第10、第48共3个军；
淮北兵团：指挥官廖磊。兵力为第31、第7、第77、第68共4个军和区寿年的左侧支队；
鲁南兵团：指挥官孙连仲。兵力为第30、第42、第51、第41、第44、第60、第46、第22、第75共9个军，外加4个独立师；
陇海兵团：指挥官汤恩伯。兵力为第57、第89、第69共3个军。
另外，在徐州地区未编进以上兵团的部队，还有第12、第55、第32等5个军。
4月中旬，北路日军一股，向徐州东北面进攻。孙连仲兵团等部在峄县、向城、邳县等处同敌激战。
4月下旬，北路另一股日军向临沂、郯城、大埠、北劳沟等处进攻。守军张自忠等部拼死抵抗，给敌以沉重打击。
5月上旬，南路日军开始北上，相继攻占徐州南面的龙元、蒙城、宿县，并攻陷徐州西边的黄口车站，包围并切断了徐州西南面的退路。
5月中旬，北路又一股日军，从濮阳强渡黄河，进入鲁西地区，迅速攻占了郓城、菏泽、金乡、鱼台等要点，该地区虽有孙桐萱、庞炳勋、商震等部队，但在广阔的鲁西平原上，无险可守，日军得以快速推进。该路日军与南路日军相呼应，自西北方向向徐州压来。
此时，日军对徐州的大包围业已完成，正从四面八方向徐州突进。
武昌，军委会。
大挂图前，蒋介石瘦长的身躯晃了几晃。这时他终于弄清楚了，日军的意图是要围歼他的主力，围歼他的60万大军。这时，他那发热的大脑又被另一股燥火冲乱了，他开始感到浑身发冷。
蒋介石忙命人叫来何应钦、陈诚和白崇禧研究对策。日军的企图既已暴露，很显然，再守徐州，在大平原上与日本人决战，无异于引火自焚。和中国军队决一死战，正是日军所希望的。蒋介石不能听任日本人的摆布，他说：“若徐州这50个师被日本人吃掉，娘希匹，我还拿什么抗战？”
众人均赞同：“委座所言极是。”
于是蒋介石一边踱步，一边急急口授给李宗仁的电令：
第五战区司令长官李宗仁：
军委会着令你部力避决战，撤离徐州，火速突围。
……
1938年5月下旬，各路大军按军委会指定的路线，全部安全撤离徐州，到达皖西、豫南一带。奉蒋介石之命作为全军后卫、掩护主力转移的刘汝明第68军，在完成任务后，放弃徐州城，巧妙地跳出日军几十万大军的围困，到达安全地带。
5月底，各路日军冲进徐州，发现徐州空空荡荡，压根没见到中国军队的影子！
日军大本营陆军部向天皇报告说：“我军虽以主力自徐州以西切断了中国军队的退路，将徐州地区铁桶般包围起来，但总计约50个师的中国军队，于5月中旬突然从西南方向跳出我军重围，战果之微出乎意料……”
徐州大撤退是李宗仁创造的又一个奇迹，是国民党军在抗战正面战场上的又一个杰作，它的成功绝不亚于台儿庄大捷，它使日军战略决战的企图又一次破灭，为后来的武汉大会战保存了实力，对以后的抗日持久战和夺取最后胜利，意义无法估量。
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