很快第59军军长张自忠也向第5战区作了报告称， 他们当面的小鬼子正在向古城、南沙埠、小岭北道方向攻击，敌军以千余人，炮十二三门，附以飞机往复轰炸，密集炮火射击，林中房屋多着火焚烧，烟焰迷漫。第59军喋血抗战前仆后继，毙敌甚重遗尸遍野，战事激烈为前所未有，守军血战两昼夜全部壮烈牺牲。
另外第59军还发现日军有步、骑约500余人，经费县东南之探沂庄向西南运动。
与此同时第59军连续在临沂前线作战一个多月，所部伤亡甚众，几乎伤亡过半，急需增援。
而在张自忠发出这份战况报告时，敌第5师团已三面包围了临沂城。即东面之敌正攻击城东南之黄山、城东之石埠岭、九曲店，城东北之三官庙，与第3军团守备在沂河东岸的部队进行激战；在临沂城以北的王家岔河、七得，以及临沂城西北之十里铺、八里屯、小岭，临沂城以西之古城一带，59军亦正在与敌反复冲杀。
为使一线阵地有兵可用，将临沂城交由鲁南保安部队的两个团防守。
现在形式对于第五战区是非常的不利，东面的临沂战场胜利的天平正逐渐倒向小鬼子的第五师团，而在西线，敌第16师团在突破第20军团的防线后一路进展顺利，接连攻占临城、枣庄、峄县、韩庄等地。
随后，负责指挥第5、10、16师团的第2军司令部派遣作战参谋冈本清福大佐前往滕县第16师团指挥部，向师团长中岛今朝吾中将传达了第二军司令部关于夺取枣庄的作战命令。
中岛中将听取了冈本大佐的汇报之后，当即命令所属第9联队驻守临城，并且出动优势兵力向位于侧后方的孙桐萱的第三集团军发动进攻，其余部队则是向枣庄方向发动进攻。
战局急转直下，第5战区李司令长官在临城失守后，决心集中兵力将南下日军为歼于临城以南地区，并将该计划向军委会蒋委员长汇报。
该计划得到批准后，李司令长官命令第20军团集中主力于峄县东侧及枣庄西北方焦山头附近一带山地，于4月24日拂晓全线开始进攻，务先击破峄、枣之敌，向临城、沙沟两地附近侧击……
汤军团在接到命令后，立即要第52、85军秘密潜行至枣庄、峄县以东的向城和抱犊崮山区。其攻击计划是以第52军进攻峄县；以第85军进攻枣庄；以随后赶赴战场的110师接替52军运河防务并暂归第2集团军指挥，留驻毫州的第13军骑兵团与第2师骑兵团由第13军副军长鲍刚中将指挥集结于向城，对临沂方向警戒.
而临时配属20军团的第31师则以91旅进驻台儿庄，93旅前进至台儿庄以北的南洛、北洛地区，并于23日对峄县发动佯攻，吸引峄县日军出动，为20军团主力在24日的进攻创造条件，至此震惊中外的台儿庄战役打响了。
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