秘密演習結束後不久，北方軍大本營緊急生產了上千支M1919湯姆森衝鋒槍，直接空運到正在庫倫以西車臣汗地區佈防的南部軍團。
雖然M1919湯姆森衝鋒槍並不十分完美，甚至還不是正式生產型，尤其是過高的射速導致精準度不足。但是同樣是並不完美的MP18衝鋒槍，依然能夠取得驕人戰績，這讓拿到衝鋒槍的士兵們很快遺忘了湯姆森衝鋒槍的各種毛病。
M1919湯姆森衝鋒槍，最大的特色在彈匣的前方還裝有一個木製小握把，連三十發彈匣共重4.5千克，射程200米，使用與 M1911手槍相同的11.43毫米手槍彈。
本來還有二十發彈匣和五十發、一百發彈鼓三種裝彈方式，但是經過大本營簡短測試，二十發彈容太少，彈鼓又太重，最後只選用了一種三十發彈匣。
高桂滋的南部軍團三個混成旅中，有一個已經改編成了裝甲旅。按照每個坦克排編列六輛雷諾輕型坦克，每坦克連配屬十二輛37毫米火炮雷諾輕型坦克和六輛改裝成7.7毫米機槍的雷諾輕型坦克。
以坦克連爲裝甲旅的基本建制，每個坦克連還配屬有大量的後勤保障車輛和人員，以及裝備勞斯萊斯裝甲車的機動偵查力量。而裝甲營則成了基本作戰序列，下轄三個坦克連，以及使用勞斯萊斯裝甲車和道奇卡車的九個機動步兵排，作爲坦克連進攻的配屬步兵力量。
根據原來的混成旅編成情況，整個裝甲旅編制有六個裝甲營和三個坦克營，超過四百八十六輛雷諾輕型坦克，因爲旅部和營部在某些時候會增編幾輛坦克。
裝甲旅下轄的部隊中，不再單獨設置遲緩的炮兵營，以保持高速機動作戰能力，而是改成了坦克營。坦克營與裝甲營的區別在於沒有另外列編隨進步兵。
突擊力量是足夠了，但是缺乏大口徑火炮的支援下，能否有足夠的攻堅火力，這纔是北方軍高層始終擔心的問題。
臨時撥付給南部軍團的一千支湯姆森衝鋒槍，高桂滋只裝備了其中三個裝甲營的隨進步兵，使得原本每個隨進步兵班一挺麥德森輕機槍和十支李恩菲爾德步槍的編制，改成了一挺輕機槍、六支步槍、四支衝鋒槍。
衝鋒槍只是近戰兇猛，遠距離射擊卻是要抓瞎了，不能全部換裝成這種武器。
剩下的將近七百支衝鋒槍，高桂滋一股腦地全部塞給了正在哈爾哈河西岸佈防的三個步兵營。
湯姆森衝鋒槍的掃射威力使它在進攻時威力十足，同樣的，在防守時也會造成巨大的覆蓋火力。正苦於手中自動火力不足的高桂滋自然馬上將其列裝第一線的防守力量了。
情報署的消息表明，日本人雖然暫時沒有自己的輕重機槍，但是大量列裝了法式的1897式哈奇開斯重機槍好1909式哈奇開斯輕機槍，而且數量非常大，加上普通士兵使用的三八式步槍相當精準和長射程，單兵火力還是非常強悍的。
在沒有裝備衝鋒槍前，北方軍步兵連的火力與日軍中隊相比，並不佔有更多的優勢。而增編了四支衝鋒槍後，步兵班的火力至少是日軍同級別的小分隊火力增幅五成以上優勢。
正是基於這種考慮，高桂滋乾脆將一線佈防的三個步兵營大量換裝了湯姆森衝鋒槍。
哈爾哈河西岸，正面防守的一個步兵營，臨時抽調出一個步兵排，派往東岸進行臨時性偵查。
偵查排趁着夜色越過哈爾哈河沒多久，就意外撞上了同樣執行搜索任務的日軍偵查中隊。
猝不及防的情況下，又沒有高級長官在場壓制，雙方士兵很快就爆發了衝突。
完全出乎日軍意料，正面強攻的一個小隊六十多人的兵力，居然被北方軍只有四五十人的小隊一陣瘋狂掃射後直接擊潰了。
北方軍的偵查排雖然沒有帶上重機槍和迫擊炮，但是湯姆森衝鋒槍“噠噠噠，噠噠噠”非常有節奏的自動射擊聲，簡直成了日本人的噩夢。
擊潰日軍正面攻擊部隊後，趁着兩翼包抄的部隊還沒有完成合圍，北方軍偵察排馬上收拾傢伙，趕緊轉移撤回了西岸。
遭遇戰的意外爆發，哈爾哈河衝突開始升級。
北方軍偵察排依仗手中的火力優勢，在第一次交火中佔據明顯上風，只不過付出了十餘人的受傷，就至少摞倒了二十多號日軍士兵。
但是日軍二十三師團卻不這麼認爲，他們向日本軍部發去的電報聲稱，己方無一傷亡，擊斃偷襲的北方軍士兵五十多人。
看到從東京那邊轉過來的消息，高桂滋差點被氣歪了鼻子，真是太荒唐了，完全是睜着眼睛說瞎話，毫無臉紅的意思。只是出擊的部隊，也沒有拿到證據，北方軍發表了一個看法，就懶得理會了。
這件事情卻意外造成了一個後果，欺上瞞下的日軍指揮官日後都選擇了將傷亡數字拼命改小，最終導致日本軍部徹底忽視了步兵自動火力的研究，尤其是衝鋒槍的研製。當然，客觀上來說，日本是個島國，基本上不具備鋼鐵工業的基礎，僅有的一點鋼鐵都被用在了日益膨脹的海軍方面，衝鋒槍這種耗彈大戶自然被選擇性地遺忘了。
沒有深究火力上的巨大差異，第二十三師團馬上組織力量，要進行大規模的報復作戰，向日本天皇和軍部一個交代。
次日上午，哈爾哈河東岸地區，北方軍的偵查飛機發現了一支正在西進的日軍部隊，看人數至少超過二個大隊二千多人的兵力。
日本陸軍的編制是以師團爲戰略單位，師團下轄二個旅團，以及直轄的工輜炮騎聯隊等單位，共計二萬二千多人。
按照日軍編制，一個旅團下轄二個步兵聯隊，整個師團共轄四個步兵聯隊，各聯隊定員大約三千七百多人。每個步兵聯隊由三個步兵大隊以及直屬火炮中隊等單位組成，相當於北方軍的團級單位。
每個步兵大隊由四個步兵中隊以及直屬的重火力小隊等單位組成，相當於北方軍的營級單位。
每個步兵中隊由三個步兵小隊組成，小隊則由六個分隊組成，分別相當於北方軍的連、排、班級單位。人數也相差無幾，每個步兵中隊近二百名官兵。
下午時分，日軍進攻部隊跨過哈爾哈河，直接向駐守西岸陣地的北方軍南部軍團發起進攻。
首先開火的是日軍步兵大隊直屬的兩門41式75毫米山炮。這種山炮最大的特點就是足夠輕巧，總重才540千克，使用5.71千克的榴彈，最大射程6300米。
41式75毫米山炮是每個精銳步兵大隊的壓制火炮力量，只要兩名士兵就可以推着到處跑，機動性非常好，除了在各種地形上進行壓制炮擊外，還經常被一線日軍當做平射炮轟擊對方機槍火力點。
兩個步兵大隊就有兩個火炮小隊，共計四門山炮。
直接在東岸構築炮兵陣地的日軍炮兵訓練有素，不過四門山炮而已，卻被他們用高射速的打法打成了幾乎相當於炮兵連六門火炮的威力，對西岸北方軍的防守造成了巨大壓力。
但是顯然日軍失算了。
幾分鐘後，北方軍反擊的火力立即出現了。
在一線防守的三個步兵營後面，不僅有着這個混成旅直屬的三個炮兵營中的一個75毫米山炮營的支援，而且得到了高桂滋軍團直屬六個炮兵營中一個105毫米加農炮營的支持。
十八門75毫米山炮直接在東岸打出了一條狹長的火力覆蓋區，將正在渡河的日軍步兵部隊攔腰截斷，分割成了兩個隔河相望的兩部分。105毫米的十八門加農炮更是乾脆對着有可能的日軍炮兵陣地就是一陣覆蓋。
北方軍裝備的法式1909式75毫米山炮射程達到8550米，法式1913式105毫米加農炮射程更是增大到12700米，遠不是日軍裝備的41式75毫米山炮6300米射程可以比擬的。何況在支援火炮數量上也是遠遠超過。
幾輪炮擊過後，日軍四門山炮的炮兵陣地很快就被反擊火力覆蓋住了，41式山炮都成了一對廢銅爛鐵。
開戰之初，日軍遠程火力支援即告失利，前方進攻部隊又被壓制成了不能互相支援的兩部分，形勢已經極爲不利。
顯然這種情況沒有對十分狂妄的日軍官兵造成任何影響，依舊士氣高漲的日軍進攻部隊，沒有選擇等待後續部隊想方設法渡河支援，而是決定直接使用已渡河部隊發起決死攻擊。想必在他們的想法中，同屬中國人的北方軍戰力並不是怎麼樣的。
在與中國其他軍隊的較量中，甚至在東北軍中擔任顧問的日本軍官也反映，大日本帝國陸軍的戰鬥力足以抗衡三倍甚至五倍以上的中國部隊。因爲在他們接觸過的中*隊中，不僅機槍少得可憐，火炮更是隻有少數部隊纔可以裝備。
已經渡過哈爾哈河的兩個日軍步兵大隊各一部，馬上自動集結起來，聽從在西岸的一名中佐大隊長命令，在正面發起進攻。
因爲兵力不足，日軍沒有采取更大範圍的迂迴戰術，而是採取了經典的突擊戰術，集結、掩護機動、火力壓制、衝鋒等戰術動作順暢流利，精確有效的射擊技術讓一線的北方軍士兵瞬間都被壓制住了，幾下子之後矮小壯碩的日軍已經迅速衝進了一百米之內。
無論是維克斯重機槍還是麥德森輕機槍，北方軍都打得非常艱辛，日軍裝備的三八式步槍彈道非常不錯，加上極其精準的射擊水平，北方軍的機槍組是傷亡最大的。
所幸6.5毫米的子彈創傷能力明顯不怎麼樣，更多的時候，只是撲哧一聲，子彈就筆直地貫穿胳膊了，隨便一包紮仍然可以在戰壕裡堅持戰鬥。
緊接着就是進攻日軍悲劇了。
剎那之間密集了無數倍的彈雨，直接將最前面的幾排衝鋒日軍掃倒在地，太多的“噠噠噠，噠噠噠”聲響幾乎響徹了整個戰線。
很快，更多衝鋒的日軍倒在了最後幾十米的路上，恐怖的自動射擊聲撕裂了進攻日軍的隊形。
過了沒多久，被死死壓制住的日軍，終於發現除了越來越大的傷亡之外，根本無法擡起頭來進行精準射擊，毫無還手之力。進攻日軍殘部開始撤退了。
在返回東岸時，殘餘的日軍再次遭受了炮兵營無情地攔截，又是丟下幾十具屍體後，纔在接應部隊的掩護下，倉惶逃離哈爾哈河地區。
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