原来日军增援部队第五十六师团已经星夜兼程赶到同古。
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日军第五十六师团是一支军威赫赫和善于创造奇迹的主力部队。师团长渡边正夫中将，东京陆军大学毕业，以擅长山地丛林战著称。师团的全部战斗序列由坦克、装甲车、炮队、汽车、摩托车和步兵团组成，行军神速，火力强大。该师团在刚刚结束的马来半岛作战中曾率先占领吉隆坡。由于大本营方面深感缅甸方面第十五军力量薄弱，于是命令将第五十六师团和另外一支精锐部队第十八师团紧急调往仰光增援。当渡边师团长的船队还在海浪里颠簸的时候，就接连收到同古前线的告急电报，于是他命令各部队边登陆边出发，结果先头部队仅用三天时间就完成三百公里长途急行军，于二十九日晚投入对同古的进攻。
日本援军的到来打破了同古前线的僵局。中日两军原本象两个筋疲力尽的摔跤手，谁也无法将谁摔倒，但是第五十六师团的加入立刻使中国军的防线好像一只脆弱的盘子那样四分五裂了。
三十日，日军一部在坦克装甲车的掩护下突入城内，并从南北两面将第二百师分割开来。同日，另一部日军则占领锡唐河以东阵地，掐断了二百师往东突围的最后一线希望。
下午，一股日军再次逼近指挥部。戴师长指挥特务连与敌激战，傍晚始将敌击退。
三十日晚，中国远征军新二十二师奉命救援第二百师。他们从南阳车站北面杀开一条血路，掩护第二百师撤退。是夜枪炮声彻夜不息，双方在黑暗中混战，互有伤亡。到次日凌晨，中国守军大部分渡过锡唐河，跳出日军包围圈。
至此，历时十二天的同古大战终于以中国军队主动撤退而告结束。日本人占领一座空城，中国军则退守一百英里外的彬文那。战斗尚未结束，中日双方都迫不及待地在各自首都发布战报，都称自己取得重大胜利。双方舆论为此沸沸扬扬，国民情绪跟着振奋鼓舞。事实上该战役双方损失基本相等：日本人付出重大代价仅攻占一座废墟，中国人虽然后撤一百英里，却阻滞了敌人攻势，因此公正的结论应该是：双方都取得了应有的胜利和遭到了不应有的失败。
同古之役初步矫正了西方人对中国军队的歧视和偏见。它在军事史上的意义几乎等于零，但在认识论上的价值却意外地获得一个高分。
《戴安澜列传》载：“……敌酋东条英机在日本议会上承认，同古之役为旅顺攻城以来从未有过之苦仗。”
《印度快报》：“韦维尔爵士说，‘我原以为中国人不能做什么……现在看来他们确实能够做点什么。”
史迪威：“近代立功异域，扬大汉之声威者殆以戴安澜将军为第一人。”（《戴安澜列传》）
史迪威：“……中国战场失败的责任不应归咎士兵，不是士兵怕死，而是军官无能，不是军队没有士气，而是统帅没有信心。”（《史迪威出使中国》）
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一九四二年三月的一天，史迪威一行不远万里来到中国抗日的首都——重庆。
在史迪威过去的印象中，重庆是座秀美而热情的南方山城，建筑古朴，气候宜人。每当夜幕降临，城市万家灯火倒映在扬子江水中，犹如天上银河倒悬，让人赏心悦目流连忘返。
史迪威对中国并不陌生。
当乔（乔是史迪威的昵称）还是一名年轻英俊的西点军校毕业生的时候，他就偕新婚妻子威妮一道游览过中国，中国古老而神秘的文化传统和贫穷落后的社会面貌曾给他们留下过深刻的印象。二十年代，史迪威上校的命运似乎同中国结下了某种不解之缘，他先后三次受命来华担任军职，还帮助中国政府在山西和陕西设计过两条短命的碎石公路。他能说一口流利的汉语，会唱京戏，对中国各省地方风情了如指掌。他的儿女有两个出生在中国，史迪威给他们各取了一个中国小名，女儿叫“李娜娜”，儿子叫“杨京京”。
但是这样的和平景象已经一去不复返了。
一千多个日日夜夜的野蛮轰炸已经彻底改变了中国城市的模样。与史迪威同行的美国《时代周刊》记者埃里克·塞弗赖德在机场发回的通讯中把中国陪都描绘成：
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