第120师为配合涞灵、榆辽地区的作战，对同蒲铁路北段进行了新的破击，再度切断了该线交通。第129师所属冀南军区以12个团的兵力,对日军正在修筑的德石铁路和邯(郸)济(南)铁路以及一些重要公路线，均进行了破击，共歼日伪军1700余人。晋察冀军区所属冀中军区部队10月1～12日,举行任(丘)河(间)大(城)肃(宁)战役,攻克据点20余处,歼日伪军1500余人，破坏公路150公里。第二阶段作战，八路军攻克日伪军据点多处，平毁了部分封锁沟、墙，打击了伪政权组织，进一步扩大了抗日根据地。

反击日军大规模报复"扫荡" 日军遭到八路军连续两个阶段大规模进攻作战的打击后，深感八路军对其威胁的严重性。为稳定局势，巩固占领区，便调集重兵对华北各抗日根据地进行大规模残酷的报复"扫荡"。10月19日,八路军总部下达反"扫荡"作战命令，要求各部队与地方党政机关和广大群众密切配合，广泛开展游击战，坚决消灭进犯之敌，粉碎日军的"扫荡"。

10月6日,沁县、襄垣日军在榆社、辽县日军的配合下，以近万人的兵力，对中共中央北方局、八路军总部等领导机关所在的太行抗日根据地榆社、辽县、武乡、黎城间地区进行连续"扫荡"。29日～11月4日,第129师第385、第386旅和新编第10旅主力及决死队第1纵队2个团,在彭德怀直接指挥下,于武乡县关家垴地区,将日军第36师1个营包围,歼其400余人，并给武乡、辽县增援之敌以重大杀伤。日军连遭打击，余部于14日撤退。从11月17日起,日军约7000人"扫荡"太岳区。第129师所属太岳军区将主力编成沁(源)东、沁(源)西两个支队，在游击队和民兵的配合下，活动于沁河两岸，寻机打击日军，至27日，歼日军近300人，迫使其于12月5日撤退。

从10月13日起，日伪军以万余人"扫荡"平西(今北京以西)抗日根据地,11月9日，日军又以万余人"扫荡"北岳抗日根据地，并占领了晋察冀军区领导机关所在地阜平。平西和北岳两区军民,以内外线相配合,广泛开展游击战，连续伏击、袭击日军后方交通线，迫使日军大部撤退。阜平、王快的日军则筑堡修路，企图长期占领。12月3～27日，晋察冀军区以4个团向阜平、王快的日军发动进攻,歼其500余人，迫使日军全部撤出北岳抗日根据地。

12月中旬，日军以2万人的兵力对晋西北抗日根据地进行"扫荡"，至23日，占领了除保德、河曲以外的所有县城和大部集镇。第120师部队和晋西北地区群众实行空室清野，坚持"区不离区，县不离县"的游击战。同时，集中部分主力部队，破击日军后方交通线,攻击日军修路部队和运输队,共歼日伪军2500余人，迫使日军于1941年1月下旬全部撤出晋西北抗日根据地。

历时3个半月的百团大战，八路军在地方武装和广大人民群众的紧密配合下，共作战1824次，毙伤日军2万余人、伪军5000余人,俘日军280余人、伪军1.8万余人，拔除据点2900多个,破坏铁路470余公里、公路1500余公里，缴获各种炮50余门、各种枪5800余支(挺)。八路军也付出了伤亡1.7万余人的代价。日军在遭受打击后惊呼："对华北应有再认识"，并从华中正面战场抽调2个师加强华北方面军，对华北各抗日根据地进行更大规模的报复作战。

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