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而第一零六师团的一一一旅团离开了庐江县，对桐城守军展开进攻，一零六师团的另一个一三六旅团，也在师团长松浦淳六郎的带领下进入庐江县。第二十七师团则从肥西县经舒城县直扑霍山县和岳西县。
另外分配给第十一军的另二个师团一个是第五师团另一个是第一零一师团。第五师团在回国补充之后，再次海运到上海登陆，重新整补过后的第五师团，师团长改为安藤利吉中将，下辖仍为二个旅团和炮、工、骑、辎各一个联队，共计二万七千人。
第五师团己经到达南京，将要到达合肥。另一个第一零一师团则是几个月前在青阳被打残后送回国内的，这个师团也刚整补完毕，不过还没有运至上海，师团长仍是伊东政喜，下辖二个旅团，共计二万四千人。
这二个满员的师团将是冈村宁次手上的杀手锏，一但他们投入了战斗，那么对韩勇的压力就会增加不少。在步兵三个师团进攻的同时，波田支队也从庐江县向纵阳县前进，目标直指安庆市。而长江上日军动用了包括轻巡洋舰在内的十几艘军舰再次向老山炮台发起了攻击。
这天上午日军以重巡洋舰高雄号为旗舰，另以那珂号、由良号轻巡洋舰，睦月号、如月号驱逐舰为辅，四艘炮艇为护卫，组成了一支长江舰队，直逼老山炮台。这支舰队除了四艘小型炮艇没有大口径火炮以外，每艘军舰上都有几门大口径舰炮，犹其是旗舰高雄号更是配有50倍径203毫米双联装炮五座十门。
在离老山十五公里外的江面上，日军的巡洋舰在江心一字排开，这个舰队中只有轻型和重型巡洋舰上的大口径舰炮能从这打到老山上，而驱逐舰都不行，更不用说炮舰上的小炮了。为了能让舰炮提高准确性，从轻巡上还起飞了一架水上飞机，用来修正炮火。
日军的舰队在离老山二十公里外时，老山顶上的观测哨就发现了日舰的到来，并用对讲机通知了炮位上的炮兵。日舰停下船只时，炮台上的炮兵也做好了炮击准备。日军军舰开始对老山炮台进行炮击的同时，炮台上的德制一五零重炮也开始对日军发起了炮击。
十五公里的距离是双方火炮射击的最佳距离，日舰上的舰炮有观测飞机的校正，打的也很准，炮弹在炮台的上方山岩上和炮台前不断的爆炸，好在炮位是缩在山壁中的，四飞的弹片基本上都打在了山壁上，就是有飞进炮位的，也被火炮上的护盾挡了下来，所以虽然日舰炮火打的很凶，炮台上炮兵的伤亡并不大。
而炮台上的火炮射出的炮弹却严重威胁到了江面上的日军军舰。德制重炮的瞄准是靠山顶上的观测哨来完成的，观测哨测出距离方位后，把坐标用对讲机报告给炮位上的炮兵，炮兵只要根据这个坐标校调炮口就行了。二十门重炮对准同一个目标，结果是目标周围很大的一片范围都被炮火笼罩住了。
炮战只进行了五分钟，日军的那珂号轻巡洋舰首先中弹，一连四发四十八公斤重的榴弹炮弹落在了这艘轻巡洋舰的身上，榴弹炮弹虽不如穿甲炮弹那样对军舰更有效，但是这几颗榴弹炮爆炸后的冲击波和弹片也在那珂号的甲板上形成了一场金属风暴，只要是暴露在爆炸范围内的日军都受到了至命的打击，连舰艇中部的指挥室也被弹片打的千创百孔。
虽说那珂号轻巡洋舰并没有重伤，但水兵大量的损失也让他的战力严重下降。在高雄号重巡洋舰上的舰队指挥官大岛川一少将看到那珂号受到了打击，一面下令继续对老山炮台进行炮击，一面让那珂号军舰撤出战斗。