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多人。据日方统计，是役日军伤亡近两万人。日本承认，此役“牺牲之大，令人惊骇”，“不独严重地妨碍了打通大陆的日程”，并且遭受了重大伤亡，是“苦难的战役”。
第十军英勇顽强坚守衡阳城47昼夜，迟滞了日军打通大陆交通线的进程，歼灭了大量日军。后日，日军称，方先觉为“骁勇善战之虎将”，第十军“寸土必争，其孤城奋战之精神，实令人敬仰”。日本军官谓：“中**队勇敢作战的情形，不仅此地日军敬佩，就连日本天皇和大本营都已有所闻。”
衡阳城虽然失陷已经是定局，第十军依然光荣。
1944年8月7日。衡阳城里。
方先觉缓缓地拔出手枪，对准太阳穴，扣动扳机。
一只手闪电也似地打了过来，一下子把抢打开了。子弹射在了墙上，
接着那只手迅速地抓住了方先觉的手。
枪声一响，几个人来了，见副官牢牢地按住方先觉的手，明白了，为首一个喊道：“军长，不能这样，弟兄们可怎么办？”
这时候，几个师长也来了。
众人劝了一阵，方先觉终于不再想自杀了。
周庆祥道：“几个师都不想打了，我们还是投降吧。”
容有略：“薛岳不积极增援，我们已经山穷水尽了。”
葛先才：“军长，得想想那些伤员。”
方先觉想了半天，道：“那就这样。我们拟定一个投降条件，明天一早就去联系日本人。将来，恐怕只有去南京这条路了。”投降以后，就是汪精卫的部下了。
大家商议，拟定向日方提出的三项要求是：
1，保证生存官兵安全，并让他们休息。
，收容伤患予以治疗，并郑重埋葬阵亡官兵。
，守城官兵绝不离开衡阳城。这使受难官兵两千余及伤患官兵七千余人，免除了被屠杀的恐怖。
1944年8月7日晚上。衡阳城里。
折腾了两次，军部副官处上校处长张广宽终于联系上了日军，日军同意谈判，立刻停火，张广宽回到城里，已经6了。
1944年8月8日上午10半。日军68师团长堤三树男前来谈判，日落时分，枪声停止，守军全部投降，军长方先觉等被关押在教区天主堂里。这是为数不多的几座完好的房子了。
8日晚上，日本的广播电台播出第十军全军投降的消息。
暗地里，日军晋级协商，研究第十军的善后，如何利用第十军的投降打击重庆。
重庆震动。几道电报发向湖南。