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海军第3舰队20多艘军舰，掩护海军陆战队500多人，在武穴以东的潘家湾、中庙、玻璃庵强行登陆。
对于日军此次登陆作战，守军第2军57师的337团已经有所预计。他们在这一线修筑了一线坚固防御工事，配备了轻重机枪和迫击炮。
由于日军轻敌，事先并没有海军炮火长时间轰击**阵地，就仓促登陆。
结果日本海军陆战队刚一登陆，就立即遭遇轻重机枪猛烈扫射，根本无法前进。而此时日军海军炮火由于害怕误伤不便于大规模炮击，最终登陆的日军丢下一堆尸体后狼狈撤走。
9月16日，日军海陆军战队吴镇守府第4特别陆战队，在舰载重炮的掩护下，强行在武穴以东登陆。
此次日军登陆人数太多，有数千人之众。57师337团驻守这一线仅有数百官兵，实在无法有效击退这股日军，最终被迫放弃外围阵地，全军退守核心阵地武穴。
日军尾随追击，随即杀到武穴。
57师第337团面对数倍数量的日军毫不示弱，他们奋力凭借城防工事抵抗。无奈武穴在这两天的炮火中几乎被轰成平地，剩余的城防工事屈指可数。一部日军干脆从炸踏的城墙直接冲入城内，第337团立即组织敢死队同日军进行激烈的巷战。
数小时残酷巷战后，日军冲入武穴的部队架不住57师337团近战肉搏的拼命打法，全军溃退出武穴。
不过，日军后续部队源源不断的到来，在下午2点，有一股1000多人日军增援到武穴城外，随后一拨拨继续冲入武穴城。
337团干脆放弃了城防，直接以巷战阻挡日军。在不大的武穴县城内，两军血战一整夜，日军伤亡惨重，而337团也几乎拼光了。
337团本来想死守武穴，战到最后一兵一卒。