在得知冈崎大队已占据关家垴和柳树垴后，八路军总部随即决定让总部特务团提前发起攻击。
凌晨3时前，特务团各营到达预定位置，随即对关家脑阵地发动进攻。很快沉闷的黑夜顿时被隆隆的爆炸声打破。
战斗打响之后，特务团长欧致富立即命令埋伏在山下的特务团各部迅速向目标冲击。
一开始战斗进展相当顺利，特务团很快靠近了关家垴上的一排窑洞。就在准备发起进攻时，左侧的一间窑洞突然响起猛烈的机枪声，把特务团压了回去。
原来，冈崎大队已将整排窑洞贯通，每个窑洞都筑有机枪阵地，既可独立作战，又可与其他窑洞互相掩护、互相支援，形成交叉火力网。
在机枪阵地前面还挖了防弹壕，如果手榴弹没有扔到位，将滚入防弹壕里，难以造成威胁。窑洞外也挖了工事，构成了里外相连、窑窑相通的循环作战系统。
特务团不明就里，在与日军争夺窑洞时，付出了不小的代价。
欧致富一看情况不妙，立即命令各营暂停攻击，就地隐蔽，等大部队发起攻击后，再里应外合。
突袭不利，总部指挥所随即发出总攻信号，参战部队向关家垴和柳树垴同时发起攻击。
决死第1纵队38团奉命攻打柳树垴，接到攻击信号，铆足劲的战士们迅速向柳树垴冲去。
双方在柳树垴展开了激烈的争夺，经过两个小时的激战，决死队在天亮时占领了柳树垴。
决死队没有料到，一个中队的日军居然乘38团与25团调整部署时，利用夜色作掩护，又悄悄地接近了柳树垴阵地。
决死队是一支新部队，战场经验不足，就在他们麻痹大意时，遭到该中队日军的突然反击，柳树垴阵地又被日军夺走。
战场形势的变化，出乎八路军总部的预料，彭老总迅即命令386旅反攻。
于是，八路军在进攻关家垴的同时，不得不抽出三个营的兵力再攻柳树垴。连续攻击了四次，甚至有两次攻上了山头，最终却未能夺回失去的柳树垴主阵地。
进攻关家垴同样艰难，386旅772团在东北方向的攻击，由于攻击地形十分不利，能接近日军阵地的只有一条约1尺宽的小路，战斗打得异常残酷。
战士们一次又一次地攻击，一个台阶一个台阶往上爬，反复与日军短兵相接，伤亡极大。战至中午，772团1营原本70多人的1连只剩下3人；50多人的3连只剩下指导员和2名伤员；近70人的4连只剩下10余人。
午后，1营剩下的人员在营长蒲
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