10日夜，延安来电催问战况，得知城郊攻击得手，甚慰。问敌我死伤情况，得知日伪军死亡和重伤俘虏的多达三万，轻伤不知道具体数量，我军死伤不足五千，甚慰。
11日早晨六点，伊春飞机出动，在晨曦里到达佳木斯。
日军在城区有四个兵营，大片的城郊防御工事。城外用火堆箭头指明了日军的军营，几家飞机分别轰炸了军营。这一次轰炸大获成功，部分日军在军营里休息，部分士兵在吃饭，部分士兵离开军营，奔赴防御工事，轰炸正是时候。
伊春的航空炸弹不同，是空心装药的穿甲弹的改进版，弹小，覆盖面大，穿透力强，本事用于打击坦克集群的，如今用来轰炸工事营房，效果甚佳。
在战后，专家们对这一次轰炸的效果进行评估，结果是，早晨飞机轰炸军营，日军死伤将近一万人。
十几架飞机轰炸完毕，集群离开，地面部队开始进攻，不等日军恢复阵地防御，进攻部队已经到达日军阵地前沿了。
城郊的攻防大战开始了。
伪军军营没有轰炸，仅仅是投下了大量传单，要他们拿着传单投降。
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11日早晨八点牡丹江。
王仁志的牡丹江纵队如今已经扩展到了三万来人，吴富贵带走了一万，他这里还有两万人。
王仁志向来喜欢动脑子，平日里最注意隐蔽自己的实力，以至于牡丹江的日军以为他仅仅有两三千人，放心地派兵援助佳木斯。
这些天，他虽然盯着牡丹江，脑子里想的，眼睛里看的却是全局，不但看到了牡丹江的空档，还看出，牡丹江有事，不论哪个方向都很难前来援助，而且拿下牡丹江，南北联络就畅通了，战场的局面就变了。
王仁志早就把牡丹江的一切情况都侦察清楚，前几天，牡丹江一火车一火车地运日本兵离开，城里只剩下不到两千日军和三千伪军。攻打牡丹江，机会来了。
王仁志昨天夜里就把请示电发给了小路，小路和其他人讨论，同意了。
延安知道牡丹江进攻提前，很吃惊，要求把情况迅速上报。
原来的计划，是等佳木斯胜利以后，再聚集大部队攻击牡丹江。这就是集中兵力打歼灭战，没想到，王仁志提前行动了。
在等待延安的回电的时候，王仁志已经对牡丹江发动了进攻。攻击从城西，城北，城南向城区进攻。首先攻击的目标就是城市西北的火车站。这是王仁志的第一招。
在守城日军全力在火车站附近和抗日联军作战的时候，王仁志的第二招出动了。
城区里的警察和伪军一起起义，城防阵地里的伪军暴动，在军官和地下党的领导下向日军的背后袭击。日军被打了个冷不防，很快，日军的防线的支离破碎了。
紧接着，王仁志在牡丹江城其他几个方向一起进攻，这几个地方阵地还在，但里面没有足够的日军防守，只要把堡垒炸掉，除掉里面的机枪，就可以突破城防。
王仁志虽然把部队分散在多个地点进攻，却仅仅在一个地方布置了强大的火力：十几个火箭弹发射架，十几门大炮。一声令下，炮弹从压低的炮口打出。火箭弹从几乎压成水平角度的发射架发出。在短短的几分钟里，城防撕开了一个宽达几百米的口子，大部队从这里进城。
半个小时后，攻城部队和起义部队会师，由起义部队带领，从后侧杀向其他城防工事。
很快，日军因为兵力少，不够使用，除了火车站和几个防御阵地还在抵抗，其他地区已经被拿下，大部队按照计划，有的进城，有的回头增援。
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中午十二点，延安回电，同意王仁志提前行动。
此时，王仁志已经攻破绝大多数城防，目前，只有火车站和司令部两个地方还在交火。下午两点，火车站攻破，下午四点，司令部攻破。
四点十分，王仁志报捷电报发出，地下党策动伪军和警察起义，牡丹江光复，日军死伤两千人，只有少数伤兵被俘，大量的日军新兵不知道投降，糊里糊涂地被打起义部队死了。
四点三十分，关东军得知牡丹江被攻破，大惊失色，参谋们沉不住气，大声惊呼：中调虎离山之计了！
其实，这个计策是王仁志自己的计策。
到了次日下午，牡丹江市秩序正常，王仁志小部队四出，到了晚上，周围的几个县城全部光复。夜里，王仁志发出请示电，把附近的三万民兵扩充进部队，用缴获的武器武装这些新兵，驻扎在牡丹江东侧的几个军营里，应对苏联远东，新京，吉林等地的日军，特别是海参崴等地的日军。
这一战，王仁志的一系列动作有计划，有措施，环环相扣，对各种情况都做了防范，主动出击，制造了一系列机会，让城防部队犯了平均分配军力的错误，用短短的十几个小时拿下一座大城，部队损失，城市损坏降到最低的程度，战绩辉煌，赢得了上至延安的好评。毛公用了三个甚慰来评价他的战绩，着小路及时补充王仁志部队武器装备，防范东面的日军。
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12日，佳木斯战斗继续，攻城大军发起最后一击。
牡丹江失守的消息早就用大喇叭传进了佳木斯城里，伪军见大势已去，加快了投降的步伐，到现在为止，绝大多数伪军投降。
佳木斯城里不但守军减少了一万多人，还导致民主联军深入日军背后，日军损失巨大，纷纷溃退，到了城市中心的